JP7245121B2 - 光学計測装置、及び光学計測方法 - Google Patents

光学計測装置、及び光学計測方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7245121B2
JP7245121B2 JP2019109322A JP2019109322A JP7245121B2 JP 7245121 B2 JP7245121 B2 JP 7245121B2 JP 2019109322 A JP2019109322 A JP 2019109322A JP 2019109322 A JP2019109322 A JP 2019109322A JP 7245121 B2 JP7245121 B2 JP 7245121B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
sample
unit
analysis
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.)
Active
Application number
JP2019109322A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020201171A (ja
Inventor
琢也 神林
利光 野口
駿介 河野
彰紘 野島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2019109322A priority Critical patent/JP7245121B2/ja
Priority to PCT/JP2020/012480 priority patent/WO2020250537A1/ja
Priority to US17/596,051 priority patent/US20220317023A1/en
Publication of JP2020201171A publication Critical patent/JP2020201171A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7245121B2 publication Critical patent/JP7245121B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/0303Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/28Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/05Flow-through cuvettes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/04Batch operation; multisample devices
    • G01N2201/0484Computer controlled
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/127Calibration; base line adjustment; drift compensation
    • G01N2201/12715Zero adjustment, i.e. to verify calibration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/129Using chemometrical methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Description

本発明は、光学計測装置、び光学計測方法に関する。
従来、試料に光を照射し、試料を透過した光または試料で反射、散乱した光を分光分析したり、試料から放射される蛍光を分析したりする光学分析を用いた光学計測が知られている。光学計測によれば、試料に含まれる成分の定量分析が可能である。特に、試料を透過した光を分光分析する方法は、比較的簡便に構成される装置によって実現できるので、幅広い分野で活用されている。
分光分析に関連する技術として、例えば特許文献1には「対象の試料の吸光度を計測する機能を有する分光分析装置であって、前記試料の吸光度を計測するための光学系は、前記試料を格納する容器が配置される透光部と、前記透光部の容器の試料に対して照明光を照射するための光源を含む照明部と、前記透光部の容器の試料からの透過光を分光して波長ごとの強度を検出することで前記試料の吸光度を計測する測光部と、を有し、前記照明部と前記透光部との間を接続し前記照明光を導光する第1の光ファイバを有し、前記光源からの照明光の部分偏光特性を前記第1の光ファイバによって解消して非偏光として前記試料に照射する、分光分析装置。」と記載されている。
特開2014-115268号公報
特許文献1に記載の分光分析装置を含む光学計測システムでは、試料を透過した光から得られる光学的な情報(以下、光学情報と称する)を所定の演算式に代入して演算することにより、試料に含まれるターゲット物質の定量分析を行う。
なお、上記した演算式は、光学情報と、ターゲット物質の真値との複数の組み合わせを用いた多変量解析や単回帰等によって予め作成されたものであり、従来では、ユーザが、ターゲット物質毎に用意し、光学計測システムに組み込む必要がある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、試料に含まれるターゲット物質を測定するために用いる演算式を、より容易に光学計測システムに組み込めるようにすることを目的とする。
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。
上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る光学計測装置は、試料に対して光学分析を行い、前記光学分析の結果として光の強度を計測する光学分析部と、サーバ装置からネットワークを介して演算式をダウンロードし、前記光学分析部による前記光学分析の結果を前記演算式に代入して、前記試料に含まれるターゲット物質の定量分析を行う演算処理部と、を備えることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、試料のターゲット項目を推定するために用いる演算式を、より容易に光学計測システムに組み込むことが可能となる。
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光学計測システムの構成例を示す図である。 図2(A),(B)は、光学分析部の構成例を示しており、図2(A)はYZ面の断面図、図2(B)はXY面の断面図である。 図3は、計測記録のデータ構造の一例を示す図である。 図4は、演算式DL記録のデータ構造の一例を示す図である。 図5は、第1の実施形態による計測処理の一例を説明するフローチャートである。 図6(A),(B)は、計測処理による効果を説明するための図であり、図6(A)はターゲット物質がグルコースである場合の計測結果、図6(B)はターゲット物質が乳酸である場合の計測結果を示す図である。 図7は、本発明の第2の実施形態に係る光学計測システムにおける光学分析部の構成例を示すXY面の断面図である。 図8は、第2の実施形態による計測処理の一例を説明するフローチャートである。 図9は、本発明の第3の実施形態に係る光学計測システムの構成例を示す図である。 図10は、本発明の第4の実施形態に係る光学計測システムの構成例を示す図である。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合、及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Aからなる」、「Aより成る」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合、及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含むものとする。
<本発明の第1の実施形態に係る光学計測システム10の構成例>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光学計測システム10の構成例を示している。
光学計測システム10は、試料Lに対する光学分析を行い、その結果得られる光学情報を演算式001に代入、演算することによって試料Lに含まれるターゲット物質の定量分析を行うものである。
光学計測システム10は、光学計測装置100、及びサーバ装置200を備える。
光学計測装置100は、光学分析部101、演算処理部102、及び表示部103を備える。
光学分析部101は、反応槽300からポンプ400によって汲み上げられてバイパス管500に流入された試料Lに光を照射し、その透過光の受光の強度を計測して演算処理部102に出力する。
次に、図2は、光学分析部101の構成例を示している。同図(A)は、光学分析部101のYZ面の断面図、同図(B)は、光学分析部101のXY面の断面図である。
光学分析部101は、光源部1011、受光部1012、セルホルダ1013、セル1014、及び制御部1015を備える。
光源部1011は、例えばビーム発生装置、レーザ発生装置、LED(Light Emitting Diode)等から成る。光源部1011は、セル1014に流入される試料Lに対して所定波長の光を出射する。
受光部1012は、例えばPD(Photo Diode)、CMOS(Complementary Metal-0xide-Semiconductor)センサ等の受光素子から成る。受光部1012は、光源部1011から出射され、セル1014を透過した透過光を受光してその強度を計測し、制御部1015に出力する。
セルホルダ1013は、セル1014を保持、固定する。セル1014は、その両端が開口しており、バイパス管500を流れる試料Lがセル1014を通過するように、バイパス管500に接続されている。
制御部1015は、光源部1011による光の出射タイミングを制御する。また、制御部1015は、受光部1012から送信される光の強度を、光学分析部101の計測結果として演算処理部102に出力する。さらに、制御部1015は、ポンプ400の駆動を制御してもよい。なお、制御部1015は、演算処理部102が兼ねるようにしてもよい。
図1に戻る。演算処理部102は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)または一般的なコンピュータから成る。PLCは、プロセッサ、メモリ、I/Oモジュール、通信モジュール等を備える。一般的なコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、ストレージ、通信モジュール等を備える。後述する演算処理部102の各機能は、例えば、PLCのプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
演算処理部102は、ネットワーク11を介してサーバ装置200に接続する。ネットワーク11は、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット、携帯電話通信網等に代表される双方向通信網である。
演算処理部102は、サーバ装置200からネットワーク11を介して演算式001をダウンロードする。すなわち、演算処理部102は、サーバ装置200に対して演算式001を要求し、この要求に応じてサーバ装置200が送信した演算式001を受信する。
また、演算処理部102は、光学分析部101から入力される計測結果としての光の強度から光学情報(後述)を演算し、演算式001に代入することにより、試料Lに含まれるターゲット物質の定量分析を行い、その結果を表示部103に表示させる。さらに、演算処理部102は、定量分析の結果を、ネットワーク11を介して他の装置に出力することができる。またさらに、演算処理部102は、計測情報1021(図3)を記録、及び管理する。
表示部103は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(electro luminescence)ディスプレイ等の表示装置から成る。表示部103は、演算処理部102による定量分析の結果を表示する。
サーバ装置200は、所謂、クラウドネットワーク上に存在する、CPU、メモリ、ストレージ、通信モジュール等を備えるサーバコンピュータ等の一般的なコンピュータから成る。後述するサーバ装置200の各機能は、一般的なコンピュータのCPUがプログラムを実行することによって実現される。
サーバ装置200には、ターゲット物質とその定量分析の項目毎に予め生成された複数の演算式001がその識別情報(演算式ID)に対応付けて格納されている。演算式001は、光学情報とターゲット物質の定量分析の項目の真値との複数の組み合わせを用いた多変量解析や単回帰等によって予め作成されたものである。サーバ装置200は、光学計測装置100からの要求に応じて、演算式001を光学計測装置100に送信する。また、サーバ装置200は、光学計測装置100による演算式001のダウンロード履歴を表す演算式DL情報201(図4)を記録、及び管理する。
反応槽300には、光学計測の対象とするターゲット物質を含む試料Lが収容されている。反応槽300には、その中間にポンプ400を備えるバイパス管500の両端が挿管されている。反応槽300内の試料Lは、ポンプ400が駆動されることにより、バイパス管500の一端から吸引され、バイパス管500を通過する間に光学計測が行われて、バイパス管500の他端から反応槽300に戻される。
次に、図3は、演算処理部102が管理する計測情報1021のデータ構造の一例を示している。
計測情報1021には、計測日時、参照データ、計測データ、演算結果、及び演算式IDが記録される。計測時刻は、参照データまたは計測データを計測したときの日時である。参照データは、セル1014の中に試料Lが流入していない状態で計測された光(参照光)の強度である。計測データは、セル1014の中に試料Lが流入している状態で計測された光(計測光)の強度である。演算結果は、参照データ及び計測データを演算式001に代入して得られる定量分析の結果である。演算式IDは、定量分析に用いられた演算式001の識別情報である。
計測情報1021は、例えば、計測結果の経時変化を表示部103に表示させる場合に参照される。
次に、図4は、サーバ装置200が管理する演算式DL情報201のデータ構造の一例を示している。
演算式DL情報201には、ユーザIDに対応付けて、演算式ID及びDL日時が記録されている。ユーザIDは、演算式001をダウンロードした光学計測装置100のユーザ(会社等でもよい)の識別情報である。ユーザIDは、光学計測装置100がサーバ装置200に対して演算式001を要求する際に通知される。演算式IDは、ダウンロードされた演算式001の識別情報である。DL日時は、演算式001がダウンロードされたときの日時である。
演算式DL情報201は、例えば、光学計測装置100のユーザに対し、演算式001をダウンロードした数に応じて課金を行う場合や、ダウンロードされた演算式001のアップデートを通知する場合等に利用される。
なお、演算式DL情報201は、演算処理部102から閲覧可能である。ただし、演算式DL情報201の全ての情報が閲覧できるわけではなく、演算処理部102のユーザに関する記録だけを閲覧することが可能であり、他のユーザに関する記録は閲覧することができない。
<定量分析の原理>
次に、定量分析の原理について説明する。例えば、分光分析によって試料Lに含まれるターゲット物質zの濃度を定量分析する場合、次式(1)に示すLambert-Beerの法則が用いられる。Lambert-Beerの法則は、光学情報と、ターゲット物質zの濃度cとの関係を表している。
A=-log(I/I)=εcl ・・・(1)
ここで、Aは、光源部1011から出射された光が試料Lにおいて吸収される量(吸光度)を表しており、上述した光学情報に相当する。Iは、試料Lを通過しない参照光の強度であり、上述した参照データに相当する。Iは、試料Lを通過した計測光の強度であり、上述した計測データに相当する。εは、試料Lに含まれるターゲット物質zの吸光係数である。cは、試料Lに含まれるターゲット物質zの濃度である。lは、光源部1011から出射された光が試料Lを通過する距離である。
演算処理部102による定量分析では、参照データIと計測データIを、吸光係数εを含む演算式001に代入して、ターゲット物質zの濃度cを求めることになる。
<光学計測システム10による計測処理>
次に、図5は、光学計測システム10による計測処理の一例を説明するフローチャートである。
この計測処理は、例えば、演算処理部102に対するユーザからの所定の開始コマンドに応じて開始される。
はじめに、演算処理部102からの計測開始指示に従い、光学分析部101が、参照データIを計測し、演算処理部102が、参照データIを計測情報1021に記録する(ステップS1)。具体的には、光源部1011が、セル1014に試料Lが流入されていない状態で光を出射し、受光部1012が、空のセル1014を透過した参照光を受光して、その強度を表す参照データIを演算処理部102に出力する。そして、演算処理部102が、計測日時Tに対応付けて参照データIを計測情報1021に記録する。
次に、演算処理部102が、ターゲット物質z及び定量分析の項目(濃度等)に応じた演算式001を、サーバ装置200からダウンロードする(ステップS2)。具体的には、例えば、演算処理部102が、ネットワーク11を介してサーバ装置200に接続し、ユーザからターゲット物質z及び定量分析の項目の選択を受け付け、ユーザの選択に応じた演算式001を要求し、この要求に応じてサーバ装置200が送信した演算式001を受信する。
次に、ポンプ400が、制御部1015からの制御に応じて駆動し、バイパス管500への試料Lの流入を開始する(ステップS3)。これにより、セル1014の中にも試料Lが流入される。
次に、光学分析部101が、計測データI1N(N=1,2,・・・)を計測し、演算処理部102が、計測データI1Nを計測情報1021に記録する(ステップS4)。具体的には、光源部1011が、試料Lが流入されているセル1014に光を出射し、受光部1012が、セル1014を透過した計測光を受光して、その強度を表す計測データI1Nを演算処理部102に出力する。そして、演算処理部102が、計測日時Tに対応付けて計測データI1Nを計測情報1021に記録する。
次に、演算処理部102が、参照データI及び計測データI1Nを演算式001に代入して演算し、ターゲット物質zの定量分析結果(濃度c等)に相当する演算結果Cを、計測日時Tに対応付けて計測情報1021に記録する(ステップS5)。
次に、演算処理部102が、計測情報1021の計測日時T及び演算結果Cに基づき、演算結果Cの経時変化を表す表示画面を表示部103に表示させる(ステップS6)。
次に、演算処理部102が、例えば、ユーザからの所定の終了コマンドの有無に応じ、計測を終了するか否かを判定する(ステップS7)。ここで、演算処理部102が計測を終了しないと判定した場合(ステップS7でNO)、処理はステップS4に戻り、ステップS4~S7が繰り返される。これにより、表示部103の表示画面には、新たに計測された演算結果Cが追加表示される。
反対に、演算処理部102が、計測を終了すると判定した場合(ステップS7でYES)、光学分析部101に対して計測終了を指示する(ステップS8)。これにより、光学分析部101では、ポンプ400の駆動が停止され、光源部1011による光の出射と、受光部1012による計測光の受光が終了される。以上で、計測処理は終了される。
以上に説明した計測処理によれば、ターゲット物質zの定量分析に必要な演算式001をサーバ装置200からダウンロードすることができるので、従来に比較してより容易に演算式001を光学計測システム10に組み込むことができる。
なお、上述した計測処理における各ステップの順序は、上述した例に限らない。例えば、ステップS1とステップS2との順序を入れ替えて、演算式001をダウンロードした後、参照データIを計測、記録するようにしてもよい。
また、ステップS2でダウンロードする演算式001の数は1に限らず、複数の演算式001をダウンロードしてもよい。その場合、ダウンロードした複数の演算式001を用いてターゲット物質zの濃度cを演算し、得られた複数の演算結果のうち、最も計測精度が高いものをユーザに選択させるようにする。それ以降、選択された演算結果に対応する演算式を採用するようにし、選択されなかった演算結果に対応する演算式については、破棄して、破棄した旨をサーバ装置200に通知するようにする。この通知により、例えば、演算式のダウンロード数に応じてユーザに課金する場合において、破棄した演算式の分については課金しないようにすることができる。また、例えば、破棄されなかった演算式については、高い計測精度を得られるものとして評価することができる。
次に、図6は、上述した計測処理による効果を説明するための図である。同図(A)は、動物細胞の一種であるCHO(Chinese hamster ovary)細胞の培養液に含まれるグルコースの濃度を計測した場合の経時変化を示している。同図(B)は、該培養液に含まれる乳酸の濃度を計測した場合の経時変化を示している。なお、同図(A),(B)において、白丸によって示す値は、他の計測装置を用いて計測した真値であり、黒丸によって示す値は、該計測処理による演算値である。
なお、演算式001は、CHO培養液に含まれるグルコース及び乳酸の濃度をBioPAT Trace(sartorius製)を用いて計測した真値と、CHO培養液を市販の分光分析装置(Matrix-F(Bruker製))を用いて計測した光学情報とを用い、市販の多変量解析ソフト(The Unscrambler X(CAMO製))を用いて作成した。
同図(A),(B)のどちらとも、演算値(黒丸)は、真値(白丸)と同じ傾向を示しており、グルコースと乳酸の濃度の経時変化を、上述した計測処理によっても定量分析できていることがわかる。なお、同図(A),(B)の演算値(黒丸)は、同一の光学情報を、異なる演算式に代入して得られた結果であり、これは、同一の光学情報を用い、演算式のみを変えることで、複数のターゲット物質を定量分析可能であることを示唆している。
<本発明の第2の実施形態に係る光学計測システム20の構成例>
次に、本発明の第2の実施形態に係る光学計測システム20(不図示)について説明する。本発明の第2の実施形態に係る光学計測システム20は、第1の実施形態に係る光学計測システム10(図1)の光学分析部101の内部構成を変更したものであり、光学分析部101以外については、光学計測システム10と同一のものが用いられる。
図7は、光学計測システム20における光学分析部101の構成例を示すXY面の断面図である。
光学計測システム20における光学分析部101の構成例は、光源部1011、受光部1012、セルホルダ1013A,1013B、セル1014A,1014B、制御部1015、方向変換素子1016、ミラー1017A~1017D、及び方向変換素子1018を備える。
なお、光学計測システム20における光学分析部101の構成要素のうち、光学計測システム10における光学分析部101(図2)の構成要素と共通するものについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
セルホルダ1013Aは、セル1014Aを保持、固定する。ただし、セル1014Aにはバイパス管500が接続されておらず、試料Lは流入されない。セルホルダ1013Bは、セル1014Bを保持、固定する。セル1014Bは、その両端が開口しており、バイパス管500を流れる試料Lがセル1014Bを通過するように、バイパス管500に接続されている。
方向変換素子1016,1018は、例えば、フリップマウント及びミラーから構成される。方向変換素子1016は、制御部1015からの制御に従い、光源部1011が出射した光の進行方向をミラー1017A側またはミラー1017B側に切り替える。方向変換素子1018は、制御部1015からの制御に従い、受光部1012に向けて反射する光の受光方向をミラー1017C側またはミラー1017D側に切り替える。すなわち、方向変換素子1018は、ミラー1017Cまたはミラー1017Dからの光を受光部1012に反射する。
光源部1011から出射され、方向変換素子1016によってミラー1017Aに向けて反射された光は、ミラー1017Aによって反射され、セル1014Aを透過し、ミラー1017Cによって方向変換素子1018に向けて反射され、方向変換素子1018にて受光部1012に向けて反射される。
一方、光源部1011から出射され、方向変換素子1016によってミラー1017Bに向けて反射された光は、ミラー1017Bによって反射され、セル1014Bを透過し、ミラー1017Dによって方向変換素子1018に向けて反射され、方向変換素子1018にて受光部1012に向けて反射される。
該構成例における制御部1015は、方向変換素子1016,1018も制御する。
<光学計測システム20による計測処理>
次に、図8は、光学計測システム20による計測処理の一例を説明するフローチャートである。
この計測処理は、例えば、演算処理部102に対するユーザからの所定の開始コマンドに応じて開始される。
はじめに、演算処理部102が、ターゲット物質z及び定量分析の項目(濃度等)に応じた演算式001を、サーバ装置200からダウンロードする(ステップS21)。具体的には、例えば、演算処理部102が、ネットワーク11を介してサーバ装置200に接続し、ユーザからターゲット物質z及び定量分析の項目の選択を受け付け、ユーザの選択に応じた演算式001を要求し、この要求に応じてサーバ装置200が送信した演算式001を受信する。
次に、ポンプ400が、制御部1015からの制御に応じて駆動し、バイパス管500への試料Lの流入を開始する(ステップS22)。これにより、セル1014Bの中にも試料Lが流入される。
次に、方向変換素子1016が、制御部1015からの制御に従い、光源部1011から出射される光の進行方向をミラー1017A側に切り替える。また同時に、方向変換素子1018が、制御部1015からの制御に従い、受光部1012に向けて反射する光の受光方向をミラー1017C側に切り替える(ステップS23)。
次に、光学分析部101が、参照データIを計測し、演算処理部102が、参照データIを計測情報1021に記録する(ステップS24)。具体的には、光源部1011が光を出射する。出射された光は、方向変換素子1016及びミラー1017Aで反射され、試料Lが流入されていない、空のセル1014Aを透過する。そして、受光部1012が、空のセル1014Aを透過した参照光を受光して、その強度を表す参照データIを演算処理部102に出力する。そして、演算処理部102が、計測日時Tに対応付けて参照データIを計測情報1021に記録する。
次に、方向変換素子1016が、制御部1015からの制御に従い、光源部1011から出射される光の進行方向をミラー1017B側に切り替える。また同時に、方向変換素子1018が、制御部1015からの制御に従い、受光部1012に向けて反射する光の受光方向をミラー1017D側に切り替える(ステップS25)。
次に、光学分析部101が、計測データI1N(N=1,2,・・・)を計測し、演算処理部102が、計測データI1Nを計測情報1021に記録する(ステップS26)。具体的には、光源部1011が光を出射する。出射された光は、方向変換素子1016及びミラー1017Bで反射され、試料Lが流入されているセル1014Bを透過する。そして、受光部1012が、試料Lが流入されているセル1014Bを透過した計測光を受光して、その強度を表す計測データI1Nを演算処理部102に出力する。そして、演算処理部102が、計測日時Tに対応付けて計測データI1Nを計測情報1021に記録する。
次に、演算処理部102が、参照データI及び計測データI1Nを演算式001に代入して演算し、ターゲット物質zの定量分析結果(濃度c等)に相当する演算結果Cを、計測日時Tに対応付けて計測情報1021に記録する(ステップS27)。
次に、演算処理部102が、計測情報1021の計測日時T及び演算結果Cに基づき、演算結果Cの経時変化を表す表示画面を表示部103に表示させる(ステップS28)。
次に、演算処理部102が、例えば、ユーザからの所定の終了コマンドの有無に応じ、計測を終了するか否かを判定する(ステップS29)。ここで、演算処理部102が、計測を終了しないと判定した場合(ステップS29でNO)、制御部1015が、例えば、受光部1012から順次入力されている計測データI1Nに基づき、光源部1011及び受光部1012の少なくとも一方に劣化(例えば、光源部1011の光量低下や受光部1012の感度劣化等)が生じているか否かを判定する(ステップS30)。ここで、制御部1015が、劣化が生じていると判定した場合(ステップS30でYES)、処理がステップS23に戻されて、それ以降が繰り返される。すなわち、改めて参照データIが計測、記録された後に、ターゲット物質zの定量分析が行われ、その演算結果Cの経時変化を表す表示画面が更新される。
反対に、制御部1015が、劣化が生じていないと判定した場合(ステップS30でNO)、処理はステップS26に戻され、それ以降が繰り返される。すなわち、前回と同じ参照データIを用いてターゲット物質zの定量分析が行われ、その演算結果Cの経時変化を表す表示画面が更新される。
そして、演算処理部102が、計測を終了すると判定した場合(ステップS29でYES)、光学分析部101に対して計測終了を指示する(ステップS31)。これにより、光学分析部101では、ポンプ400の駆動が停止され、光源部1011による光の出射と、受光部1012による計測光の受光が終了される。以上で、計測処理は終了される。
以上に説明した計測処理によれば、図5を参照して説明した計測処理と同様の効果を得ることができる。
また、光源部1011及び受光部1012の少なくとも一方の劣化を検知した場合には、改めて参照データIを計測するので、ターゲット物質zの定量分析の精度を維持することができる。
なお、ステップS30にて劣化が生じていると判定した場合だけでなく、周期的に処理をステップS23に戻し、改めて参照データIを計測、記録するようにしてもよい。
上述した計測処理は、図5を参照して説明した計測処理と同様、各ステップの順序を変更してもよい。また、複数の演算式001をダウンロードするようにしてもよい。
<本発明の第3の実施形態に係る光学計測システム30の構成例>
次に、図9は、本発明の第3の実施形態に係る光学計測システム30の構成例を示している。
光学計測システム30は、光学計測システム10(図1)と比較して、サーバ装置200の配置が異なる。光学計測システム10におけるサーバ装置200は、所謂、クラウドネットワーク上に存在していたが、光学計測システム30におけるサーバ装置200は、演算処理部102がネットワーク11を介して接続可能な遠隔システム上に配置されている。
光学計測システム30によれば、演算処理部102は、遠隔システムで使用されている演算式001と同一の演算式001を、ネットワーク11を介してサーバ装置200からダウンロードし、ターゲット物質の定量分析に用いることができる。
<本発明の第4の実施形態に係る光学計測システム40の構成例>
次に、図10は、本発明の第4の実施形態に係る光学計測システム40の構成例を示している。
光学計測システム40は、X社に設置されている計測サイト010X、Y社に設置されている計測サイト010Y、サーバ装置200、演算式生成装置800X、及び演算式生成装置800Yを備える。
計測サイト010X,010Yそれぞれは、光学計測システム10または光学計測システム20と同様の光学計測装置100、及び反応槽300を有する。
サーバ装置200には、X社用の演算式001Xを生成するベンダが操作する複数の演算式生成装置800Xが接続されている。また、サーバ装置200には、Y社用の演算式001Yを生成するベンダが操作する複数の演算式生成装置800Yが接続されている。なお、演算式生成装置800X,800Yにおいて、特定の会社用の演算式001だけを生成するのではなく、汎用性がある演算式001を生成するようにしてもよい。
サーバ装置200は、演算式生成装置800XからアップロードされたX社用の演算式001Xを、計測サイト010Xの演算処理部102だけがアクセス可能な領域に記憶しており、計測サイト010Xの演算処理部102に対してX社用の演算式001Xをダウンロードさせることができる。また、サーバ装置200は、演算式生成装置800YからアップロードされたY社用の演算式001Yを、計測サイト010Yの演算処理部102だけがアクセス可能な領域に記憶しており、計測サイト010Yの演算処理部102に対してY社用の演算式001Yをダウンロードさせることができる。
なお、光学計測システム40のサーバ装置200においても、演算式001X,001Yのダウンロード履歴を表す演算式DL情報201(図4)が管理される。ただし、演算式DL情報201は、例えば、X社による演算式001Xのダウンロードの履歴をY社が閲覧できないように、ダウンロードした履歴が他のユーザ(他社)から閲覧できないように管理される。
計測サイト010X,010Yそれぞれによる計測処理については、図5または図8を参照して上述した計測処理と同様であるので、その説明は省略する。
上述した光学計測システム40によれば、異なる複数の計測サイト向けの演算式を、同一のサーバ装置200によって保管し、そのダウンロードの履歴を表す演算式DL情報201を他のユーザ(他社)から秘匿した状態で管理することができる。
本発明は、上記した実施形態や変形例に限定されるものではなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、第1~4の実施形態のように分光分析を行う場合だけでなく、蛍光を用いた光学分析等を行う場合にも適用できる。また、例えば、上記した各実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
001・・・演算式、10・・・光学計測システム、010X,010Y・・・計測サイト、11・・・ネットワーク、20,30,40・・・光学計測システム、100・・・光学計測装置、101・・・光学分析部、102・・・演算処理部、103・・・表示部、200・・・サーバ装置、201・・・演算式DL情報、300・・・反応槽、400・・・ポンプ、500・・・バイパス管、800X,800Y・・・演算式生成装置、1011・・・光源部、1012・・・受光部、1013・・・セルホルダ、1014・・・セル、1015・・・制御部、1016・・・方向変換素子、1017A~1017D・・・ミラー、1018・・・方向変換素子、1021・・・計測情報

Claims (6)

  1. 試料に対して光学分析を行い、前記光学分析の結果として光の強度を計測する光学分析部と、
    サーバ装置からネットワークを介して演算式をダウンロードし、前記光学分析部による前記光学分析の結果を前記演算式に代入して、前記試料に含まれるターゲット物質の定量分析を行う演算処理部と、を備え
    前記光学分析部は、
    光を出射する光源部と、
    前記試料を流入させ得る2つのセルと、
    前記光源部から出射された光の進行方向を、前記2つのセルの一方に切り替える方向変換素子と、
    前記光源部から出射され、前記セルを透過した光の強度を計測する受光部と、を有し、
    前記演算処理部は、
    前記2つのセルのうち、前記試料が流入されている一方のセルを透過した前記光の強度と、前記試料が流入されていない他方のセルを透過した前記光の強度とを前記演算式に代入して、前記試料に含まれる前記ターゲット物質の定量分析を行い、
    前記ターゲット物質の定量分析の結果の経時変化を表示部に表示させ、
    前記光学分析部は、
    前記光源部及び前記受光部の少なくとも一方に劣化が生じている場合、前記試料が流入されていない前記他方のセルを透過した前記光の強度を改めて計測する
    ことを特徴とする光学計測装置。
  2. 請求項に記載の光学計測装置であって、
    前記演算処理部は、前記サーバ装置から複数の前記演算式をダウンロードし、前記光学分析部による前記光学分析の結果を複数の前記演算式にそれぞれ代入して、複数の定量分析の結果を取得し、
    前記表示部は、前記演算処理部による前記ターゲット物質の複数の定量分析の結果を表示する
    ことを特徴とする光学計測装置。
  3. 請求項に記載の光学計測装置であって、
    前記演算処理部は、前記表示部に表示させた、前記演算処理部による前記ターゲット物質の複数の定量分析の結果のうち、ユーザに選択された前記結果に対応する前記演算式をそれ以降の定量分析に用い、ユーザに選択されなかった前記結果に対応する前記演算式を破棄して、破棄した前記演算式を表す情報を前記サーバ装置に通知する
    ことを特徴とする光学計測装置。
  4. 請求項1に記載の光学計測装置であって、
    前記演算処理部は、クラウドネットワーク上に存在する前記サーバ装置から前記演算式をダウンロードする
    ことを特徴とする光学計測装置。
  5. 請求項1に記載の光学計測装置であって、
    前記演算処理部は、遠隔システム上の前記サーバ装置から前記ネットワークを介して前記演算式をダウンロードする
    ことを特徴とする光学計測装置。
  6. 光学計測装置、及びサーバ装置を備える光学計測システムによる光学計測方法であって、
    前記光学計測装置は、
    光を出射する光源部と、
    試料を流入させ得る2つのセルと、
    前記光源部から出射された光の進行方向を、前記2つのセルの一方に切り替える方向変換素子と、
    前記光源部から出射され、前記セルを透過した光の強度を計測する受光部と、を有し、
    前記光学計測装置による、ネットワークを介して前記サーバ装置に接続し、演算式を要求する要求ステップと、
    前記サーバ装置による、前記光学計測装置からの要求に応じて前記演算式を送信する送信ステップと、
    前記光学計測装置による、前記サーバ装置から送信された前記演算式を受信する受信ステップと、
    前記光学計測装置による、前記試料に対して光学分析を行い、前記光学分析の結果として光の強度を計測する光学分析ステップと、
    前記光学計測装置による、前記光源部及び前記受光部の少なくとも一方に劣化が生じている場合、前記試料が流入されていない他方のセルを透過した前記光の強度を改めて計測する再計測ステップと、
    前記光学計測装置による、前記光学分析の結果を前記演算式に代入して、前記試料に含まれるターゲット物質の定量分析を行う演算処理ステップと、
    前記光学計測装置による、前記演算処理ステップにおける前記ターゲット物質の定量分析の結果の経時変化を表示部に表示させる表示ステップと、を含み
    前記演算処理ステップは、
    前記2つのセルのうち、前記試料が流入されている一方のセルを透過した前記光の強度と、前記試料が流入されていない前記他方のセルを透過した前記光の強度とを前記演算式に代入して、前記試料に含まれる前記ターゲット物質の定量分析を行う
    ことを特徴とする光学計測方法。
JP2019109322A 2019-06-12 2019-06-12 光学計測装置、及び光学計測方法 Active JP7245121B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019109322A JP7245121B2 (ja) 2019-06-12 2019-06-12 光学計測装置、及び光学計測方法
PCT/JP2020/012480 WO2020250537A1 (ja) 2019-06-12 2020-03-19 光学計測装置、サーバ装置、及び光学計測方法
US17/596,051 US20220317023A1 (en) 2019-06-12 2020-03-19 Optical Measurement Instrument, Server Device, and Optical Measurement Method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019109322A JP7245121B2 (ja) 2019-06-12 2019-06-12 光学計測装置、及び光学計測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020201171A JP2020201171A (ja) 2020-12-17
JP7245121B2 true JP7245121B2 (ja) 2023-03-23

Family

ID=73742197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019109322A Active JP7245121B2 (ja) 2019-06-12 2019-06-12 光学計測装置、及び光学計測方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220317023A1 (ja)
JP (1) JP7245121B2 (ja)
WO (1) WO2020250537A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007538230A (ja) 2004-05-05 2007-12-27 メトリカ・インコーポレーテッド 分析システム、装置、及びそのためのカートリッジ
JP2015031676A (ja) 2013-08-07 2015-02-16 倉敷紡績株式会社 濃度測定装置及び濃度測定方法
JP2015042954A (ja) 2013-08-26 2015-03-05 ウシオ電機株式会社 試薬キット及び測定用ソフトウェアサーバ
JP2015114154A (ja) 2013-12-10 2015-06-22 栗田工業株式会社 水処理薬品濃度算出システム及び方法
JP2017219499A (ja) 2016-06-10 2017-12-14 富士電機株式会社 赤外線ガス分析装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4500749B2 (ja) * 2005-09-05 2010-07-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 自動分析装置
EP3109044A4 (en) * 2014-02-20 2017-10-18 Sekisui Chemical Co., Ltd. Closed-cell foam waterstop sheet with adhesion layer
JP6442028B1 (ja) * 2017-11-30 2018-12-19 シスメックス株式会社 検体測定方法および検体測定装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007538230A (ja) 2004-05-05 2007-12-27 メトリカ・インコーポレーテッド 分析システム、装置、及びそのためのカートリッジ
JP2015031676A (ja) 2013-08-07 2015-02-16 倉敷紡績株式会社 濃度測定装置及び濃度測定方法
JP2015042954A (ja) 2013-08-26 2015-03-05 ウシオ電機株式会社 試薬キット及び測定用ソフトウェアサーバ
JP2015114154A (ja) 2013-12-10 2015-06-22 栗田工業株式会社 水処理薬品濃度算出システム及び方法
JP2017219499A (ja) 2016-06-10 2017-12-14 富士電機株式会社 赤外線ガス分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020250537A1 (ja) 2020-12-17
JP2020201171A (ja) 2020-12-17
US20220317023A1 (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Ultrafast conformational dynamics of pyranine during excited state proton transfer in aqueous solution revealed by femtosecond stimulated Raman spectroscopy
Bian et al. Ion clustering in aqueous solutions probed with vibrational energy transfer
Fujisawa et al. Role of coherent low-frequency motion in excited-state proton transfer of green fluorescent protein studied by time-resolved impulsive stimulated Raman spectroscopy
De Cumis et al. Widely-tunable mid-infrared fiber-coupled quartz-enhanced photoacoustic sensor for environmental monitoring
Mei et al. Atmospheric extinction coefficient retrieval and validation for the single-band Mie-scattering Scheimpflug lidar technique
CN104713841B (zh) 一种自校准分析仪的设计方法及装置
Zheng et al. Near-infrared broadband cavity-enhanced spectroscopic multigas sensor using a 1650 nm light emitting diode
CN107085117A (zh) 测量装置
CN108007901A (zh) 一种检测多组分痕量气体浓度的方法与装置
Liu et al. Compact multi-channel surface plasmon resonance sensor for real-time multi-analyte biosensing
CN104568897A (zh) 基于腔外谐振腔技术的拉曼光谱增强装置、系统及方法
CN102066907A (zh) 光分析计和分析计用波长稳定化激光装置
JP7245121B2 (ja) 光学計測装置、及び光学計測方法
Vandenberg et al. An extended quantitative model for super-resolution optical fluctuation imaging (SOFI)
He et al. Simultaneous multi-laser, multi-species trace-level sensing of gas mixtures by rapidly swept continuous-wave cavity-ringdown spectroscopy
Ochs et al. Finite aperture optical scintillometer for profiling wind and Cn2
Tichauer et al. Tuning the Coherent Propagation of Organic Exciton‐Polaritons through the Cavity Q‐factor
JP5541098B2 (ja) 表面プラズモン共鳴蛍光分析装置及び表面プラズモン共鳴蛍光分析方法
Larson et al. Semiconductor laser-induced fluorescence detection in picoliter volume flow cells
US20230125347A1 (en) Communication system, monitoring system and related methods
CN114207411A (zh) 基于自动多波长校准来确定未知蛋白质样品的蛋白质浓度的系统和方法
CN102829849A (zh) 一种梨的多指标参数测定装置和方法
JPH11142242A (ja) 微弱発光分析装置
Mickadeit et al. Sub-parts-per-quadrillion-level graphite furnace atomic absorption spectrophotometry based on laser wave mixing
Soto-Perdomo et al. OptiGUI DataCollector: A graphical user interface for automating the data collecting process in optical and photonics labs

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230111

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: 20230307

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230310

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7245121

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151