JP7425428B2

JP7425428B2 - 光学測定器用サンプルホルダおよび光学測定器

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Publication number: JP7425428B2
Application number: JP2022108407A
Authority: JP
Inventors: 雄太中島; 昌平西川
Original assignee: Kumamoto University NUC
Current assignee: Kumamoto University NUC
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-31
Anticipated expiration: 2042-07-05
Also published as: JP2024007144A

Description

本発明は、吸光度測定装置などの光学測定器用サンプルホルダ、およびそれを用いた光学測定器に関する。

例えば、特許文献１には、測定試料を入れたＰＣＲチューブ等を測定部の上面から挿入することにより、光源からの検出用光を測定試料に照射し、測定試料を通過した検出用光を導光路形成体を通して受光部で受光することにより、測定試料の吸光度を測定する光学測定器が開示されている。

この光学測定器では、前記導光路形成体として、弾性を有する透明なシリコーン樹脂で形成された導光路と、この導光路を取り囲んで形成された黒色の光吸収部とを有するものが使用され、前記光吸収部は黒色顔料を分散した弾性を有するシリコーン樹脂で形成されている。これにより、ＰＣＲチューブを導光路形成体で弾性的に保持でき、光学測定器の小型化および持ち運びが容易になるとしている。

特開２０１７－６２１８４号公報

特許文献１の光学測定器では、前記導光路形成体としてＰＣＲチューブを保護する効果のある弾性のあるシリコーン樹脂を使用しているため、導光路の形状精度を高めにくいだけでなく、シリコーン樹脂を用いた製造工程は複雑であるために生産性を高めにくい問題があった。

また、小型のＰＣＲチューブ等を使用しているため、容量が０．２ｍＬ程度であり、測定試料を検査用光が通過する光路長が短く、測定感度および測定精度を高めにくい問題があった。さらに、測定試料を入れるにはマイクロピペット等が必要であり、操作に手間がかかった。

測定精度を高めるには、据え置き型の高感度分析計を用いることが可能であるが、装置を容易に持ち運ぶことはできず、装置が高価で、取り扱いも難しくなってしまう。

本発明は上記問題を解決することを課題としており、本発明の態様１の光学測定器用サンプルホルダは、発光部と受光部を有する光学測定器に装着可能な光学測定器用サンプルホルダであって、前記発光部から前記受光部に到る光路内に、サンプルを収容する透明な筒状容器を保持する容器収容部を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体の内部に設けられ、前記光路を挟んで互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の遮光壁とを有し、前記遮光壁の前記容器収容部側の端部には、断面が前記容器収容部へ向けて窄まる尖端部がそれぞれ形成され、前記尖端部は、前記容器収容部へ前記筒状容器が挿入された場合に、前記筒状容器の外周面に沿って前記筒状容器の軸線方向に延びるように配置され、前記遮光壁同士の間隙幅は、前記容器本体の内径の５～９５％である。

この光学測定器用サンプルホルダによれば、前記一対の遮光壁により、前記光路の光軸から所定の程度以上に偏向した検査光を遮り、前記光軸に沿う検査光のみを通過させるため、前記光路をシリコーン樹脂などで形成することが必要なく、サンプルホルダの構造を単純化でき、製造コストが安くできるうえ、過度に弾性を有する必要がないので成型精度を高めることができる。また、前記遮光壁の端部に断面が前記容器収容部へ向けて窄まる尖端部がそれぞれ形成され、前記容器収容部へ前記筒状容器が挿入された場合に、前記尖端部は前記筒状容器の外周面に沿って前記筒状容器の軸線方向に延びるように配置され、前記遮光壁同士の間隙幅は、前記容器本体の内径の５～９５％であるから、前記遮光壁の端部での乱反射によるノイズを減らして測定の精度を上げることが可能である。

また、透明筒状容器を保持するための構造に自由度が高いため、一般的な分析に使用されるバイアル瓶やサンプルチューブなど、任意の容量の透明筒状容器を使用できる。よって、サンプルを検査光が通過する光路長を比較的長く確保することが容易で、測定感度および精度を高めることが容易である。

前記透明筒状容器は、例えば容量が１ｍＬ以上のバイアル瓶またはサンプルチューブであってもよい。前記遮光壁は前記ホルダ本体と一体的に形成されていてもよい。前記遮光壁は樹脂、金属、セラミックスなどで形成されていてもよく、それ自体が検査光に対する吸光度の高い材質であるか、表面に吸光度の高い層が形成されていてもよい。

態様２の光学測定器用サンプルホルダは、前記態様１において、前記発光部からの光が入る入口と、筒状容器およびサンプルを通過した光が出るための出口を有し、前記筒状容器よりも出口側に前記一対の遮光壁が設けられていることを特徴とする。
この場合、前記筒状容器よりも出口側に前記一対の遮光壁が設けられているから、筒状容器およびサンプルを通過した検査光のうち、前記光路の光軸から所定の程度以上に偏向した不要な検査光を前記遮光壁が遮り、前記光軸に沿う検査光のみを選択的に通過させ、前記受光部による測定精度を高めることができる。

態様３の光学測定器用サンプルホルダは、前記態様１において、前記発光部からの光が入る入口と、筒状容器およびサンプルを通過した光が出るための出口を有し、筒状容器の入口側および出口側に、それぞれ一対の遮光壁が設けられていることを特徴とする。
この場合、前記筒状容器よりも入口側および出口側のそれぞれに各一対の遮光壁が設けられているから、筒状容器に到達する前の検査光、およびサンプルを通過した検査光のうち前記光路の光軸から所定の程度以上に偏向した不要な検査光を前記各遮光壁が遮り、前記光軸に沿う検査光のみを選択的に通過させ、前記受光部による測定精度を高めることができる。

態様４の光学測定器用サンプルホルダは、前記態様１～３のいずれかにおいて、前記遮光壁の一端は前記ホルダ本体の内壁面に固定され、前記遮光壁の他端は断面が尖った尖端部として前記筒状容器の外周面に当接可能であることを特徴とする。
この場合、前記遮光壁の尖端部が前記筒状容器の外周面に当接するから、前記遮光壁と前記筒状容器の当接面積を小さくすることができ、前記遮光壁の当接面での検査光の不要な反射を防ぎ、前記受光部による測定精度を高めることができる。

態様４において、前記遮光壁の少なくとも前記尖端部には、容器本体との前記尖端部との接触箇所における散乱光の反射を低減する反射防止膜が形成されていてもよい。
この場合には、反射防止膜によって容器本体との前記尖端部との接触箇所における散乱光の反射を低減することができ、散乱光によるノイズをさらに減らすことができる。反射防止膜としては、膜の表面に微細な凹凸が形成される粒子を含む材料や、容器本体の材料よりも低屈折率の材料、およびマイナス電荷を細くする効果が高いカチオン系の帯電防止剤が好適に使用できる。

態様５の光学測定器用サンプルホルダは、前記態様１～４のいずれかにおいて、前記ホルダ本体には前記筒状容器の外周面を支える１以上の支持壁が形成されていることを特徴とする。前記支持壁の数は２つであってもよいし、３つまたは４つであってもよい。
この場合、前記ホルダ本体に前記筒状容器を支える支持壁が形成されているから、前記筒状容器の支持箇所を増やして前記筒状容器の支持位置の精度を高めることができるとともに、他の支持構造に比べて前記筒状容器を支持するための立体形状を簡略化することができ、支持壁を遮光壁と同様に形成することも可能となる。したがって、測定精度の向上および光学測定器用サンプルホルダの製造コストを抑えることが可能となる。前記支持壁は、前記光路から見て前記遮光壁よりも外側に形成されていることが好ましい。

態様６の光学測定器用サンプルホルダは、前記態様１～５のいずれかにおいて、前記ホルダ本体の内部には、前記発光部として、前記筒状容器に検査光を照射する発光素子が設けられ、前記発光素子に電力を供給するためのコネクタを有することを特徴とする。前記コネクタにより、光学測定器内に設けられた電源へ着脱可能に接続することができる。
この場合、光学測定器用サンプルホルダの内部に発光素子を収容しているから、光学測定器の小型化が容易になる。また、光学測定器用サンプルホルダのコネクタを制御ユニットに着脱可能に接続できるから、光学測定器用サンプルホルダの着脱を容易に行える。光学測定器用サンプルホルダを交換することにより、検査光の波長や光強度の異なる発光素子へ交換することも可能となる。

本発明の態様７の光学測定器は、前記態様１～５のいずれかの光学測定器用サンプルホルダと、前記光学測定器用サンプルホルダを所定位置に固定する支持部と、前記光学測定器用サンプルホルダ内の前記筒状容器に検査光を照射する発光部と、前記筒状容器およびサンプルを通過した検査光を受光する受光部と、前記受光部が出力する電気信号を受けて前記サンプルの成分に対応した情報を出力する制御ユニットとを具備する。
この光学測定器によれば、前記光学測定器用サンプルホルダの前記効果を得ることができ、装置全体の小型化を図ることができる。

態様８の光学測定器は、前記態様６の光学測定器用サンプルホルダと、前記光学測定器用サンプルホルダを所定位置に固定する支持部と、前記筒状容器およびサンプルを通過した検査光を受光する受光部と、前記受光部が出力する電気信号を受けて前記サンプルの成分に対応した情報を出力するとともに、前記光学測定器用サンプルホルダのコネクタに接続され前記発光素子に電力を供給する制御ユニットとを具備する。
この場合、光学測定器用サンプルホルダの内部に発光素子を収容するから、装置全体の小型化が容易になる。また、光学測定器用サンプルホルダのコネクタを制御ユニットに接続することにより、光学測定器用サンプルホルダの着脱を容易に行える。

本発明の他の態様の光学測定器は、複数の前記光学測定器用サンプルホルダを保持する駆動部を有し、前記駆動部を移動させて、選択した光学測定器用サンプルホルダを、前記光路内に挿入できるようにされている。この場合、光学測定器用サンプルホルダの数のサンプルを連続的に測定することができ、測定効率を高めることが可能である。

本発明の光学測定器用サンプルホルダによれば、前記一対の遮光壁により前記光路の光軸から偏位した検査光を遮り、前記光軸に沿う検査光のみを通過させるため、前記光路をシリコーン樹脂などで形成することが必要なく、サンプルホルダの構造を単純化でき、製造コストが安い上、過度に弾性を有する必要がないので成型精度を高めることができる。
また、本発明の光学測定器によれば、前記光学測定器用サンプルホルダの前記効果を得ることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
さらに、前記遮光壁の端部に断面が前記容器収容部へ向けて窄まる尖端部がそれぞれ形成され、前記容器収容部へ前記筒状容器が挿入された場合に、前記尖端部は前記筒状容器の外周面に沿って前記筒状容器の軸線方向に延びるように配置され、前記遮光壁同士の間隙幅は、前記容器本体の内径の５～９５％であるから、前記遮光壁の端部での乱反射によるノイズを減らして測定の精度を上げることが可能である。

本発明の一実施形態に係る光学測定器の上蓋を外した状態の平面図である。同実施形態の光学測定器の縦断面図である。同実施形態の光学測定器用サンプルホルダのホルダ上蓋を外した状態の平面図である。同実施形態の光学測定器用サンプルホルダの正面図である。同実施形態の光学測定器用サンプルホルダの側面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダの側面図である。光学測定器用サンプルホルダの効果を説明するための横断面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダのホルダ上蓋を外した状態の平面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダのホルダ上蓋を外した状態の平面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダのホルダ上蓋を外した状態の平面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダの正面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダのホルダ上蓋を外した状態の平面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダのホルダ上蓋を外した状態の平面図である。他の実施形態の光学測定器用サンプルホルダの斜視図である。他の実施形態に係る光学測定器の上蓋を外した状態の平面図である。同実施形態において光路の周辺に配置されたコイルを示す概略図である。他の実施形態に係る多連装型の光学測定器の平面図である。他の実施形態に係る多連装型の光学測定器の平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態の光学測定器を示す平面図、図２はその光学測定器の縦断面図である。
光学測定器１は、底板部とその四辺から起立した側板部を有する箱状のケース本体２と、ケース本体２の上端を塞ぐ矩形状の上蓋４を有する。ケース本体２の内部には、直方体状をなすサンプルホルダ６が収容され、四隅の位置決め台８によって定位置に着脱可能に保持されている。サンプルホルダ６は一方の側壁部の略中央から他方の側壁部の略中央へ貫通する光路Ｌを有し、光路Ｌの一端には発光部１０が配置され、光路Ｌの他端には導光ユニット１２を介して受光センサ１８が配置されている。

ケース本体２の内部には制御ユニット２４が設けられ、発光部１０への電源供給と、受光センサ１８からの電気信号の処理を行う。制御ユニット２４には図示しない操作ユニットおよび表示装置が接続され、ケース本体２の外周面に露出したスイッチ等から使用者が操作でき、表示装置により測定結果が表示される。制御ユニット２４にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース／登録商標）またはＷＩＦＩ（ワイファイ）等の規格に基づく無線通信回路を組み込み、外部のコンピューターや記録装置へ測定結果を送る構成としてもよい。

サンプルホルダ６の上面の中央部には、筒状容器２６を垂直に挿入するための空間である容器収容部２５が形成され、上蓋４には対応する位置に円形の開口部が形成されている。容器収容部２５に筒状容器２６を底から差し込むことにより、サンプルホルダ６が筒状容器２６を定位置に保持する。本発明の筒状容器２６は限定されないが、この実施形態では筒状容器２６として、一般に流通しているバイアル瓶またはサンプルチューブが使用される。筒状容器２６は、透明なガラスまたは透明な樹脂で形成された有底円筒形の容器本体３０と、この容器本体３０の上端に着脱可能に取り付けられて気密的に塞ぐキャップ２８とを有している。容器本体３０の底部は平坦である。キャップ２８は容器本体３０に螺合されてもよいし、着脱可能に圧入されていてもよい。キャップ２８は注射針（シリンジニードル）を貫通できるゴム栓であってもよい。筒状容器２６の容量は本発明では限定されないが、容量が０．２ｍＬ程度のＰＣＲチューブとは異なり、１ｍＬ以上が好ましく、例えば２ｍＬであってもよい。例えば、バイアル瓶の標準サイズは容器本体３０の高さが３２ｍｍ、内径が１１．６ｍｍである。

図３～図５は、この実施形態のサンプルホルダ６の平面図、正面図、および側面図である。この実施形態のサンプルホルダ６は、箱型のホルダ本体４４と、ホルダ本体４４の上端を塞ぐ矩形状のホルダ上蓋４２を有し、ホルダ上蓋４２は四隅のねじ穴４０を通じてネジ４６によりホルダ本体４４に固定される。ホルダ上蓋４２およびホルダ本体４４は例えば硬質樹脂または金属などで形成されている。ホルダ本体４４には、一方の側壁部の下寄りの中央部に円形または矩形状の光入口３２が形成され、光入口３２と対向する他方の側板部には円形または矩形状の光出口３４が形成されている。光路Ｌは光入口３２から光出口３４を貫通して形成されている。

ホルダ本体４４の光入口３２および光出口３４が形成されている内壁面には、光路Ｌの両側に沿って光路Ｌを挟むように、互いに平行な各一対の遮光壁３６が形成されている。遮光壁３６は矩形状をなし、ホルダ本体４４の底面および側壁部に垂直に固定されている。遮光壁３６はホルダ本体４４と一体的に形成されていてもよいし、ホルダ本体４４の内壁面に接合されていてもよい。遮光壁３６のホルダ中央側の端部は、ホルダ底面から垂直に上方へ延びてホルダ上蓋４２に当接し、容器収容部２５の輪郭に沿って配置されている。遮光壁３６の先端は、光路Ｌとは反対側が片刃状に切りかかれて斜面となっており、尖端部３６Ａが形成されている。尖端部３６Ａは、容器収容部２５へ挿入された筒状容器２６の外周面に上下方向に沿って線接触するようになっているか、筒状容器２６の外周面との間に僅かな間隙が開けられていてもよい。尖端部３６Ａの角度は限定されないが、遮光壁３６の光路Ｌ側の側面に対して１０°～８０°程度であってもよいし、３０°～６０°程度であってもよい。

互いに平行に位置する遮光壁３６同士の間隙幅は、光学測定器としての吸光度等の測定に必要な検査光の直径に応じて決定される。本発明では限定はされないが、容器本体３０の内径の５～９５％、より好ましくは２０～８０％程度であってもよい。光入口３２および光出口３４の開口幅も遮光壁３６同士の間隙幅に対応して決定すればよい。

この実施形態のホルダ本体４４の内壁面には、遮光壁３６が形成されていない一対の側板部の内壁面の中央に沿ってそれぞれ支持壁３８が形成されている。支持壁３８は、光路Ｌから見て遮光壁３６よりも外側に位置する。これにより、検査に必要のない光の遮断に与える影響は小さい。支持壁３８は矩形状をなし、ホルダ本体４４の底面および側壁部に垂直に固定されている。支持壁３８はホルダ本体４４と一体的に形成されていてもよいし、ホルダ本体４４の内壁面に接合されていてもよい。支持壁３８のホルダ中央側の端部は、ホルダ底面から垂直に上方へ延びてホルダ上蓋４２に当接し、容器収容部２５の輪郭に沿って配置されている。支持壁３８の先端は、側面に対し垂直な平坦面となっており、容器収容部２５へ挿入された筒状容器２６の外周面に上下方向に沿って、線接触または一定の幅で面接触するようになっている。面接触をしていても、支持壁３８は遮光壁３６よりも光路Ｌから見て外側に当接しているので、接触面での検査光の反射が測定誤差を生じることは無視できる。筒状容器２６の位置を測定に必要な精度で位置決めできれば、筒状容器２６の外周面との間に極く僅かな間隙が開けられていてもよい。これにより、この実施形態では、４枚の遮光壁３６の尖端部３６Ａと、２枚の支持壁３８の先端面により、容器本体３０がサンプルホルダ６内の正確な位置に保持されるようになっている。

遮光壁３６および支持壁３８を含めてホルダ本体４４の内面、およびホルダ上蓋４２の下面は、検査光に対して光吸収度の高い黒い材質で形成されている。ホルダ本体４４およびホルダ上蓋４２の全体が黒い材質で形成されていてもよいし、サンプルホルダ６の内面に黒い吸光層を形成してもよい。黒い材質としては各種樹脂に黒い顔料を加えた樹脂で形成してもよい。吸収率が高く反射率が低い黒色顔料としては、カーボンブラック、チタンブラック、複合酸化物ブラックなどを例示できるが、これらに限定されることはない。また、必要な吸収率を満たすことができれば、黒色でなくても使用可能である。顔料は単一種に限らず、複数種を混合して使用することも可能である。顔料の粒径は限定されないが、検査光の波長に対し吸収率が高く反射率は低くなるような粒径を選択することが好ましい。樹脂としてはアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリスチレンなど硬度が高く寸法精度が高い硬い材質が好ましい。３Ｄプリント（積層造形）によりホルダ本体４４を一体形成してもよい。

遮光壁３６と支持壁３８により、図３に示すように、ホルダ本体４４の内部には４つの直方体状の空間３７が形成される。これらの空間３７は、光路Ｌからの偏位が大きい光、および容器本体３０から反射した迷走光を空間３７内に閉じ込めて、受光センサ１８へ到達してノイズを発生することを防ぐ効果を有する。また、これらの空間３７があることにより、遮光壁３６の水平方向への長さを確保でき、光路Ｌからの偏向角が所定値よりも大きい光を遮光壁３６が吸収する効果を高めることができる。

再び、図１および図２を用いて光学測定器の他の構成を説明する。
発光部１０は発光素子を有し、この発光素子の発する検査光が光路Ｌに沿って同軸にサンプルホルダ６の光入口３２から入射される。発光部１０と光入口３２の間には光路Ｌに対する偏向角が大きい検査光および外乱光を遮蔽するための筒状のシールドが設けられている。シールドはホルダ本体４４に対して離脱可能であり、ホルダ本体４４の取り外しが可能とされている。

前記発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）、白熱電球等が一般的であるが、その他の発光素子を用いてもよい。発光素子が発光する波長も、受光センサ１８に対応して、赤外線、可視光線、紫外線など必要に応じていずれであってもよい。発光素子は、受光センサ１８の受光波長に対応して、複数の波長域の検査光を同時に、もしくは測定対象に応じて切り替えていずれかの波長の検査光を出力するものであってもよい。連続波長の光源であってもよい。

発光部１０からの検査光は、光入口３２から入射し、一対の遮光壁３６の間を通り、容器本体３０およびサンプルを通過し、さらに一対の遮光壁３６の間を通り、光出口３４から導出される。光出口３４に隣接して配置された導光ユニット１２は、検査光を受光センサ１８へ導くもので、その過程で光路Ｌから偏位した検査光を吸収して、ノイズを除去する作用を有する。導光ユニット１２は、層状の光遮断部１４および導光部１６を有する。光遮断部１４は光出口３４から導出された検査光のうち、光路Ｌからの偏向角が大きい検査光を遮断するアパーチャの役割を果たす。導光部１６は、透明な導光路２０と、導光路２０を囲む黒色の光吸収部２２を有する。

この実施形態の導光路２０は、光出口３４側で直径が大きく、受光センサ１８側で直径径が窄まる円錐形状をなし、限定はされないが好ましくは、検出光に対し透明な樹脂やガラス等の材質で形成されている。光吸収部２２は、検出光に対し光吸収率の高い黒い材質で形成され、好ましくは樹脂やガラスに黒色顔料を加えた材質で形成されている。導光路２０と光吸収部２２を同種もしくは同一の樹脂やガラスで形成することにより、導光路２０と光吸収部２２との境界面での光反射を低減してノイズを低下することが可能である。樹脂としてはアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリスチレンなどが使用できるがこれらに限定されることはない。黒色顔料としては前述したような材質が使用可能である。

受光センサ１８の受光素子としては、従来用いられているいかなる種類であってもよく、赤色、青色、緑色のそれぞれの受光量を検知することができるＲＧＢカラーセンサ、イメージセンサ、ＣＭＯＳセンサ、光電効果型センサ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤ、フォトレジスタ、ＣｄＳセル、中赤外領域用のＨｇＣｄＴｅセルなどいかなる光電センサであってもよく、反応する波長も、赤外線、可視光線、紫外線など必要に応じていずれであってもよい。受光素子は、カラーセンサのように複数の波長に反応して複数の信号を同時に出力するものであってもよいし、画像信号出力が可能なものでもよい。

上記構成からなる光学測定器用サンプルホルダ６および光学測定器１によれば、図７に示すように、発光部１０が発した検査光が、サンプルホルダ６の光入口３２から入射し、一対の遮光壁３６の間を通り、容器本体３０およびサンプルを通過し、さらに一対の遮光壁３６の間を通り、光出口３４から導出され、導光ユニット１２を通って受光センサ１８の受光面１８Ａへ入射する。

発光部１０が発した検査光のうち、光路Ｌに対して一定角度以下の中央光Ａ１は、容器本体３０のガラスまたは透明樹脂を通過し、サンプルを通過してサンプルによる吸収を受けた後、再び容器本体３０のガラスまたは透明樹脂を通過する。この過程で空気－透明材の境界で光路Ｌに近づく向きに二度屈折した後、出射した検査光Ａ２は、光出口３４側の遮光壁３６の間を通過し、受光面１８Ａに入射する。中央光Ａ１が容器本体３０の内面で反射しても、反射光Ａ３，Ａ４，Ａ５は何れかの空間３７に入って吸収される。一方、発光部１０が発した検査光のうち、光路Ｌに対して一定角度以上偏向した周辺光Ｂ１は、光入口３２側の遮光壁３６を通り抜けて、容器本体３０およびサンプルを光Ｂ２として通過したとしても、光出口３４側の遮光壁３６で遮られて殆どが吸収され、一部は反射しても反射光はいずれかの空間３７に閉じ込められて減衰する。

この実施形態では、遮光壁３６の尖端部３６Ａが光路Ｌの外側を向く斜面になっているため、吸収しきれなかった残光も斜面で空間３７へ向けて反射されるうえ、容器本体３０の外周面と尖端部３６Ａの当接面は線状であり面積が小さいため、当接面で反射されて再び容器本体３０内に戻る反射光を減らすことができ、周辺光Ｂ１を除去する効果が高い。よって、周辺光Ｂ１の乱反射によるノイズを減らして測定の精度を上げることが可能である。

また、各一対の遮光壁３６をホルダ本体４４内に設ける構造であるから、光路Ｌをシリコーン樹脂などで形成することが必要なく、サンプルホルダ６の構造を単純化でき、製造コストが安い上、過度に弾性を有する必要がないので成型精度、ひいては測定精度を高めることができる。

また、筒状容器２６を保持する構造の自由度が高いため、一般的な分析に使用されるバイアル瓶やサンプルチューブなど、任意の容量の透明筒状容器を使用できる。よって、サンプルを検査光が通過する光路長を比較的に長く確保することが容易で、測定感度および精度を高めることが容易である。

また、ホルダ本体４４に筒状容器２６を支える支持壁３８が形成されているから、筒状容器２６の支持箇所を増やして筒状容器２６の支持位置の精度を高めることができるとともに、他の支持構造に比べて筒状容器２６を支持するための立体構造を簡略化することができ、支持壁３８を遮光壁３６と同様に形成することも可能となる。したがって、測定精度の向上およびサンプルホルダ６の製造コストを抑えることが可能である。

また、この実施形態では、ケース本体２からサンプルホルダ６を取り出して、筒状容器２６のサイズに適合する別のサンプルホルダ６を装着することができ、様々なサイズの筒状容器２６に合わせた測定が可能である。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の説明において第１実施形態と略同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態のサンプルホルダ６を示す側面図であり、第２実施形態の特徴は、ホルダ本体４４の内側に発光部１０を設けたことにある。発光部１０は、第１実施形態において光入口３２が形成されていた位置において発光側の平行な遮光壁３６の間に配置され、一対の遮光壁３６の間隙の中央に形成された光路Ｌに沿って検査光を発する。
発光部１０へ電力を供給するためのコネクタ４８がホルダ本体４４に形成されており、このコネクタ４８をケース本体２の内底面に設けられたコネクタと接続することにより、制御ユニット２４の電源部から発光部１０が電力供給を受けて発光する。

第２実施形態によれば、サンプルホルダ６の内部に発光部１０を収容しているから、光学測定器全体の小型化が容易になる。また、サンプルホルダ６のコネクタ４８を制御ユニット２４のコネクタに離脱可能に接続しているから、ケース本体２からのサンプルホルダ６の着脱が容易に行える。

［第３実施形態］
図８は、第３実施形態のサンプルホルダ６を示す平面図であり、第３実施形態の特徴は、ホルダ本体４４の内部に支持壁３８を形成していないことにある。この第３実施形態では、遮光壁３６の尖端部３６Ａが容器本体３０の外周面の４箇所に線接触し、容器本体３０を支えているから、支持壁３８が無くても、容器本体３０を高精度に位置決めすることが可能である。また、第１実施形態よりも、ホルダ本体４４の構造の単純化が図れる。

［第４実施形態］
図９は、第４実施形態のサンプルホルダ６を示す平面図であり、第４実施形態の特徴は、光出口３４側の一対の遮光壁３６を無くし、支持壁３８を容器本体３０の中心よりも光出口３４側に位置を変更したことにある。この第４実施形態では、一対の遮光壁３６の尖端部３６Ａと、二つの支持壁３８が容器本体３０の外周面の４箇所に接触し、容器本体３０を支えているから、遮光壁３６が一対のみになっても、容器本体３０を高精度に位置決めすることが可能である。また、第１実施形態よりも、ホルダ本体４４の構造の単純化が図れる。

［第５実施形態］
図１０は、第５実施形態のサンプルホルダ６を示す平面図であり、第５実施形態の特徴は、光出口３４側の一対の遮光壁３６を無くし、支持壁３８をホルダ本体４４の光出口３４に近い側の一対の隅部に形成し、支持壁３８の先端を光入口３２側へ向けて傾斜させ、容器本体３０の中心よりも光出口３４に近い位置に当接させたことにある。この第５実施形態では、一対の遮光壁３６の尖端部３６Ａと、二つの支持壁３８の先端が容器本体３０の外周面の４箇所に接触し、容器本体３０を支えているから、遮光壁３６が一対のみになっても、容器本体３０を高精度に位置決めすることが可能である。また、第１実施形態よりも、ホルダ本体４４の構造の単純化が図れる。

［第６実施形態］
図１１は、第６実施形態のサンプルホルダ６を示す平面図であり、第６実施形態の特徴は、有底円筒状のバイアル瓶の代わりに、下部が円錐形状に窄まったテーパー部３０Ａを有する筒状容器２６を用いたことにある。この筒状容器２６は弾性変形するブリッジで繋がったキャップ２８を有する。光入口３２および光出口３４並びに光路Ｌの位置は、容器本体３０のテーパー部３０Ａではなく、円筒形部分に対応して設けられている。このように、下端にテーパー部３０Ａを有する筒状容器２６を用いた場合にも、本発明は適用可能である。

［第７実施形態］
図１２は、第７実施形態のサンプルホルダ６を示す平面図であり、第７実施形態の特徴は、遮光壁３６の先端に両刃状（断面Ｖ字状）に切りかかれた尖端部３６Ｂを形成したことにある。この場合にも、遮光壁３６の尖端部３６Ｂと容器本体３０は線接触するので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第８実施形態］
図１３は、第８実施形態のサンプルホルダ６を示す平面図であり、第８実施形態の特徴は、遮光壁３６の先端に断面半円状または半楕円状の尖端部３６Ｃを形成したことにある。この場合にも、遮光壁３６の尖端部３６Ｃと容器本体３０は線接触するので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第９実施形態］
第９実施形態のサンプルホルダは、前記いずれかの実施形態におけるサンプルホルダ６において、遮光壁３６の尖端部３６Ａ，３６Ｂ，または３６Ｃに、容器本体３０との接触部における散乱光の反射を低減する反射防止膜を形成したことを特徴とする。反射防止膜は、尖端部を有しない遮光壁３６にも適用は可能であるが、尖端部を有する場合に特に反射防止効果を発揮する。反射防止膜としては、（１）膜の表面に微細な凹凸が形成される粒子を含む材料や、（２）容器本体３０の材料よりも低屈折率の材料、および（３）マイナス電荷を細くする効果が高いカチオン系の帯電防止剤が挙げられる。具体的に、（１）としては例えばシリカ微粒子を含有するポリシロキサン樹脂などの樹脂膜、（２）としては非晶質フッ素樹脂等の低屈折率樹脂膜、（３）としては陽イオン界面活性剤、第四級アンモニウムカチオンなどを含有する各種塗膜が例示できる。反射防止膜の厚さは、それぞれの機能に応じて適切な厚さを選択すればよい。

［第１０実施形態］
図１４は、第１０実施形態のサンプルホルダ６を示す斜視図であり、第１０実施形態の特徴は、サンプルホルダ６に発光部１０および受光センサ１８を一体化したことにある。発光部１０は発光基板５０に固定され、発光基板５０がホルダ本体４４の外周面に固定されている。受光センサ１８および導光ユニット１２もホルダ本体４４の光出口３４側に固定されている。この実施形態では、ケース本体２からサンプルホルダ６を取り出して交換することにより、発光部１０および受光センサ１８も一緒に交換することができ、異なる検査光での検査が容易に行える利点を有する。

［第１１実施形態］
図１５は、第１１実施形態の光学測定器を示す平面図であり、第１１実施形態の特徴は、導光ユニット１２がコイル５２を有することにある。このコイル５２は、銅、銀、アルミニウムなどの電線を巻回するか、基板上に金属箔からなるコイルパターンを形成したものであり、図１６に示すように、導光路２０および受光センサ１８の受光面と同軸に配置されている。コイル５２は、制御ユニット２４に接続され、制御ユニット２４の電源部から直流電流を供給され、磁場を形成する。

［第１２実施形態］
図１７は、第１２実施形態の光学測定器６０を示す平面図であり、第１２実施形態の特徴は、複数のサンプルホルダ６を一定間隔で一列に並べて保持するスライダ６２（駆動部）を有し、スライダ６２を長手方向であるスライド方向Ｄ１に移動させて、選択したサンプルホルダ６を、発光部１０と導光ユニット１２および受光センサ１８との間の光路Ｌ内に挿入できるようにしたことにある。制御ユニット２４がスライダ６２の動作も制御する。第１２実施形態によれば、サンプルホルダ６の数のサンプルを連続的に測定することができ、測定効率を高めることが可能である。

［第１３実施形態］
図１８は、第１３実施形態の光学測定器６６を示す平面図であり、第１３実施形態の特徴は、複数のサンプルホルダ６を円環状に一定間隔で一列に並べて保持するターンテーブル６４（駆動部）を有し、ターンテーブル６４を回転方向Ｄ２に中心回りに回動させたうえ、選択したサンプルホルダ６を押出方向Ｄ３に移動させることにより、発光部１０と導光ユニット１２および受光センサ１８との間の光路Ｌ内に挿入できるようにしたことにある。制御ユニット２４がターンテーブル６４の動作も制御する。第１３実施形態によれば、サンプルホルダ６の数のサンプルを連続的に測定することができ、測定効率を高めることが可能である。

以上、本発明の実施形態を挙げて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、上記各実施形態を選択して組み合わせることも可能であるし、光学測定器について周知の構成を加えたり、各実施形態の非特徴部分と交換することも可能である。

本発明によれば、前記一対の遮光壁により前記光路の光軸から偏位した検査光を遮り、前記光軸に沿う検査光のみを通過させるため、前記光路をシリコーン樹脂などで形成することが必要なく、サンプルホルダの構造を単純化でき、製造コストが安い上、過度に弾性を有する必要がないので成型精度を高めることができるから、産業上の利用が可能である。

１：光学測定器２：ケース本体
４：上蓋６：サンプルホルダ
８：位置決め台１０：発光部
１２：導光ユニット１４：光遮断部
１６：導光部１８：受光センサ
１８Ａ：受光面２０：導光路
２２：光吸収部２４：制御ユニット
２５：容器収容部２６：筒状容器
２８：キャップ３０：容器本体
３０Ａ：テーパー部３２：光入口
３４：光出口３６：遮光壁
３６Ｂ：尖端部３６Ｃ：尖端部
３６Ａ：尖端部３７：空間
３８：支持壁４０：ねじ穴
４２：ホルダ上蓋４４：ホルダ本体
４６：ネジ４８：コネクタ
５０：発光基板５２：コイル
６０：光学測定器６２：スライダ
６４：ターンテーブル６６：光学測定器
Ｌ：光路Ａ１：中央光
Ｂ１：周辺光Ｄ１：スライド方向
Ｄ２：回転方向Ｄ３：押出方向

Claims

発光部と受光部を有する光学測定器に装着可能な光学測定器用サンプルホルダであって、前記発光部から前記受光部に到る光路内に、サンプルを収容する透明な筒状容器を保持する容器収容部を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体の内部に設けられ、前記光路を挟んで互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の遮光壁とを有し、
前記遮光壁の前記容器収容部側の端部には、断面が前記容器収容部へ向けて窄まる尖端部がそれぞれ形成され、
前記尖端部は、前記容器収容部へ前記筒状容器が挿入された場合に、前記筒状容器の外周面に沿って前記筒状容器の軸線方向に延びるように配置され、
前記遮光壁同士の間隙幅は、前記容器本体の内径の５～９５％である光学測定器用サンプルホルダ。
前記ホルダ本体は、前記発光部からの光が入る入口と、前記筒状容器およびサンプルを通過した光が出るための出口を有し、前記筒状容器よりも前記出口側に前記一対の前記遮光壁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学測定器用サンプルホルダ。
前記ホルダ本体は、前記発光部からの光が入る入口と、筒状容器およびサンプルを通過した光が出るための出口を有し、筒状容器の入口側および出口側に、それぞれ前記一対の遮光壁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光学測定器用サンプルホルダ。
前記遮光壁の一端は前記ホルダ本体の内壁面に固定され、前記遮光壁の前記尖端部は、前記容器収容部へ前記筒状容器が挿入された場合に、前記筒状容器の外周面に前記筒状容器の軸線方向に沿って線接触することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光学測定器用サンプルホルダ。
前記ホルダ本体には前記筒状容器の外周面を支える１以上の支持壁が、前記光路から見て前記遮光壁よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光学測定器用サンプルホルダ。
前記遮光壁の少なくとも前記尖端部には、容器本体との前記尖端部との接触箇所における散乱光の反射を低減する反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学測定器用サンプルホルダ。
前記ホルダ本体の内部には、前記発光部として、前記筒状容器に検査光を照射する発光素子が設けられ、前記発光素子に電力を供給するためのコネクタを有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光学測定器用サンプルホルダ。
請求項１～３のいずれか一項に記載の光学測定器用サンプルホルダと、前記光学測定器用サンプルホルダを所定位置に固定する支持部と、前記光学測定器用サンプルホルダ内の前記筒状容器に検査光を照射する発光部と、前記筒状容器およびサンプルを通過した検査光を受光する受光部と、前記受光部が出力する電気信号を受けて前記サンプルの成分に対応した情報を出力する制御ユニットとを具備する光学測定器。
請求項７に記載の光学測定器用サンプルホルダと、前記光学測定器用サンプルホルダを所定位置に固定する支持部と、前記筒状容器およびサンプルを通過した検査光を受光する受光部と、前記受光部が出力する電気信号を受けて前記サンプルの成分に対応した情報を出力するとともに、前記光学測定器用サンプルホルダの前記コネクタに接続され前記発光素子に電力を供給する制御ユニットとを具備する光学測定器。