JPH07218422A - 剛性管状導光体とその導光体を用いた水性液体試料の 吸光測定方法及びその装置 - Google Patents
剛性管状導光体とその導光体を用いた水性液体試料の 吸光測定方法及びその装置Info
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- JPH07218422A JPH07218422A JP6334200A JP33420094A JPH07218422A JP H07218422 A JPH07218422 A JP H07218422A JP 6334200 A JP6334200 A JP 6334200A JP 33420094 A JP33420094 A JP 33420094A JP H07218422 A JPH07218422 A JP H07218422A
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 分光測光用途に適した剛性の管状導光体と、
その導光体を用いて少量の水性液体試料の吸光を測定す
る為の方法とその装置を提供する。 【構成】 分光光度計容器として屈折率が１．３３より
小さいポリマ−を用いてコア領域を形成した液体コア形
のファイバ−光学的導波管を使用し、この導波管の光伝
播媒体として水又は他の水性液体を使用する。水性液体
封入コアで形成される導光路は毛管又は他の適当な形状
の容器で形成される。液体試料の分析は、光ファイバ−
ピストンの使用により導波管のコア領域内に液体試料を
吸い込んだ後、このピストンを通して試料に測定光を照
射することによって行われる。
その導光体を用いて少量の水性液体試料の吸光を測定す
る為の方法とその装置を提供する。 【構成】 分光光度計容器として屈折率が１．３３より
小さいポリマ−を用いてコア領域を形成した液体コア形
のファイバ−光学的導波管を使用し、この導波管の光伝
播媒体として水又は他の水性液体を使用する。水性液体
封入コアで形成される導光路は毛管又は他の適当な形状
の容器で形成される。液体試料の分析は、光ファイバ−
ピストンの使用により導波管のコア領域内に液体試料を
吸い込んだ後、このピストンを通して試料に測定光を照
射することによって行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光伝播に使用する細長
い剛性の小径容器の導光コア媒体としての水や他の水性
液の使用に関する。更に詳細に云えば、本発明は、分光
測光用途に適した剛性の管状導光体と、その導光体を用
いて少量の水性液体試料に於ける吸光を測定する為の方
法及びその装置に関する。従って、本発明の一般的な目
的は、斯かる性質の新規且つ改良された方法及び装置を
提供することにある。
い剛性の小径容器の導光コア媒体としての水や他の水性
液の使用に関する。更に詳細に云えば、本発明は、分光
測光用途に適した剛性の管状導光体と、その導光体を用
いて少量の水性液体試料に於ける吸光を測定する為の方
法及びその装置に関する。従って、本発明の一般的な目
的は、斯かる性質の新規且つ改良された方法及び装置を
提供することにある。
【０００２】
【従来技術とその問題点】本発明は、実用的にはファイ
バ−光学分野に応用できるが、それのみに制約されるも
のではない。液体コア形のファイバ−光学的導波管、即
ち光伝播コアとして機能する液体を封入した毛管形状の
導光ファイバ−が従来に於いて提案されてきた。斯かる
従来の液体コア形のファイバ−光学的導波管の一例とし
ては、米国特許第３，８９４，７８８号を挙げることが
できる。毛管の屈折率がコア液の屈折率より小さくない
と、液体封入毛管を通して光を効果的に伝播できないこ
とから、この米国特許第３，８９４，７８８号の導波管
では、コア液に有機液体を用いている。この有機液体
は、コア液を通して光波を長距離伝播できるようにする
為、毛管製造素材の材料の屈折率より大きい屈折率を有
するように特別に選択される。
バ−光学分野に応用できるが、それのみに制約されるも
のではない。液体コア形のファイバ−光学的導波管、即
ち光伝播コアとして機能する液体を封入した毛管形状の
導光ファイバ−が従来に於いて提案されてきた。斯かる
従来の液体コア形のファイバ−光学的導波管の一例とし
ては、米国特許第３，８９４，７８８号を挙げることが
できる。毛管の屈折率がコア液の屈折率より小さくない
と、液体封入毛管を通して光を効果的に伝播できないこ
とから、この米国特許第３，８９４，７８８号の導波管
では、コア液に有機液体を用いている。この有機液体
は、コア液を通して光波を長距離伝播できるようにする
為、毛管製造素材の材料の屈折率より大きい屈折率を有
するように特別に選択される。
【０００３】吸光、比色及び蛍光等の光の相互作用プロ
セスによる水溶液の化学分析を容易にする目的で、液体
コア形のファイバ−光学的環境に於いて水や他の水性液
を使用することが長年に亘って要望されてきた。しかし
ながら、従来に於いては前記米国特許第３，８９４，７
８８号の開示内容と矛盾することなく、水や他の水性液
はその屈折率が低い為、液体コア形のファイバ−光学的
導波管等の導光用コア媒体としてそれらの物質は使用で
きないと考えられてきた。
セスによる水溶液の化学分析を容易にする目的で、液体
コア形のファイバ−光学的環境に於いて水や他の水性液
を使用することが長年に亘って要望されてきた。しかし
ながら、従来に於いては前記米国特許第３，８９４，７
８８号の開示内容と矛盾することなく、水や他の水性液
はその屈折率が低い為、液体コア形のファイバ−光学的
導波管等の導光用コア媒体としてそれらの物質は使用で
きないと考えられてきた。
【０００４】液体試料の分析には、種々の方法を用いる
ことができる。これらの方法には、溶存物質を含む液体
中での光の吸収を測定することにより、その溶存物質の
組成及び濃度を定量する光学的方法、特に光度測定法及
び分光測定法が含まれる。斯かる光学的方法は、異なる
物質が異なる波長の光を吸収するということに基づいて
いる。このような光学的方法の実施に於いては、個別波
長の光或いは紫外スペクトル、可視スペクトル又は赤外
スペクトルを含む広域の光スペクトル全体にわたる光を
測定することができる。
ことができる。これらの方法には、溶存物質を含む液体
中での光の吸収を測定することにより、その溶存物質の
組成及び濃度を定量する光学的方法、特に光度測定法及
び分光測定法が含まれる。斯かる光学的方法は、異なる
物質が異なる波長の光を吸収するということに基づいて
いる。このような光学的方法の実施に於いては、個別波
長の光或いは紫外スペクトル、可視スペクトル又は赤外
スペクトルを含む広域の光スペクトル全体にわたる光を
測定することができる。
【０００５】近年、１ミリリットル以下の体積範囲の水
性試料の光学的分析を可能にさせる計器の必要が増大し
てきた。蛋白質およびデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）の試
料は通常、少量の水性試料の状態であることが、その増
大する必要の大きな理由である。例えば、動物、特に人
間から、分析が必要な生体組織を大量に得ることは、多
くの場合困難である。また、蛋白質、酵素、抗体および
ＤＮＡの試料を大量に合成又は精製することも費用がか
かる。
性試料の光学的分析を可能にさせる計器の必要が増大し
てきた。蛋白質およびデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）の試
料は通常、少量の水性試料の状態であることが、その増
大する必要の大きな理由である。例えば、動物、特に人
間から、分析が必要な生体組織を大量に得ることは、多
くの場合困難である。また、蛋白質、酵素、抗体および
ＤＮＡの試料を大量に合成又は精製することも費用がか
かる。
【０００６】従来の吸光分光計は、上記のような非常に
少量の試料から調製された溶液分析を行う為に十分な感
度を有しない。例えば、２６０ｎｍの波長での吸光を用
いて二重らせんのＤＮＡについてバックグランド信号か
ら区別できる最低濃度として定義される近似的検出限界
は、０．５ｍｌ、１０ｍｍ光路長のキュベットの場合
で、約２５０ナノグラムである。
少量の試料から調製された溶液分析を行う為に十分な感
度を有しない。例えば、２６０ｎｍの波長での吸光を用
いて二重らせんのＤＮＡについてバックグランド信号か
ら区別できる最低濃度として定義される近似的検出限界
は、０．５ｍｌ、１０ｍｍ光路長のキュベットの場合
で、約２５０ナノグラムである。
【０００７】必要な試料キュベットの内容積を小さくす
る試みがなされてきた。このような試みは多くの場合、
光路長の短縮を特徴とするものであったが、光路長が短
くなると計器の感度は低下する。市販されているうちで
最も小さい１０ｍｍ光路長の液体試料キュベットは、３
０μｌ〜５０μｌの範囲の体積の液体を収容する。しか
し、内容積５μｌの容器では光路長が０．５ｍｍに制限
され、分析に不十分となる。
る試みがなされてきた。このような試みは多くの場合、
光路長の短縮を特徴とするものであったが、光路長が短
くなると計器の感度は低下する。市販されているうちで
最も小さい１０ｍｍ光路長の液体試料キュベットは、３
０μｌ〜５０μｌの範囲の体積の液体を収容する。しか
し、内容積５μｌの容器では光路長が０．５ｍｍに制限
され、分析に不十分となる。
【０００８】
【発明の目的及び構成】本発明は、従来の技術による液
体コア形のファイバ−光学的導波管に伴う簡単に前述し
た事項を含む諸問題及び難点を解決する為になされたも
のであって、その目的とするところは、剛性の水性液体
封入毛管又は他の適当な形状を有し水性液体を封入でき
る堅くて曲がらない容器の形態を備える分光光度計容器
を提供することにある。
体コア形のファイバ−光学的導波管に伴う簡単に前述し
た事項を含む諸問題及び難点を解決する為になされたも
のであって、その目的とするところは、剛性の水性液体
封入毛管又は他の適当な形状を有し水性液体を封入でき
る堅くて曲がらない容器の形態を備える分光光度計容器
を提供することにある。
【０００９】本発明の好適な実施例によれば、適当な形
状の容器、即ち剛性導波管を、水より屈折率の低い無定
形のポリマ−材料から製作する。この無定形ポリマ−材
料の一例は、屈折率が１．３３より低い常温で固体のフ
ルオロカ−ボンである。得られる容器は管状構造のもの
で、指定される正規使用条件のもとで曲がる虞がないも
のである。ガラス又は他の類似材料からなる毛管を代用
してその内壁を低屈折率ポリマ−で被覆することもでき
る。
状の容器、即ち剛性導波管を、水より屈折率の低い無定
形のポリマ−材料から製作する。この無定形ポリマ−材
料の一例は、屈折率が１．３３より低い常温で固体のフ
ルオロカ−ボンである。得られる容器は管状構造のもの
で、指定される正規使用条件のもとで曲がる虞がないも
のである。ガラス又は他の類似材料からなる毛管を代用
してその内壁を低屈折率ポリマ−で被覆することもでき
る。
【００１０】また、本発明は、従来の技術による液体試
料の分析方法に伴う簡単に前述した事項を含む諸問題及
び難点を解決する為になされたものであって、その目的
とするところは、軸方向に光を当てられる前記した種類
の剛性の水性液体コア導波管を試料キュベットとして使
用し、このキュベット中に試料を吸い込ませるようにし
た新規な液体試料の分析方法を提供することにある。
料の分析方法に伴う簡単に前述した事項を含む諸問題及
び難点を解決する為になされたものであって、その目的
とするところは、軸方向に光を当てられる前記した種類
の剛性の水性液体コア導波管を試料キュベットとして使
用し、このキュベット中に試料を吸い込ませるようにし
た新規な液体試料の分析方法を提供することにある。
【００１１】本発明による測定器は、前述した種類の分
光光度計容器又はキュベットを備えており、その収容液
体試料中の有効光路は、現在この種の分野で使用されて
いる分光光度計容器の場合と比べて１００倍まで長くで
きる。集光効率は、液体コア導波管に光ファイバ−との
直接的なインタ−フェ−スを採用することにより最大に
することができる。試料中の必要な光路長は、測定光を
複数回、典型的には２回、試料中に通すことによって達
成される。小さい容積と、試料中の比較的長い光路長
と、高い集光効率との組み合わせにより、必要な分析液
総量で少なくとも２〜４次数の大きさで吸光検出限界が
改善される。レンズや場合によっては反射鏡等の高価な
光学部品及び機械部品を省くことにより、本発明を実施
した計器の最終コストは、従来利用できる吸光分光計や
分光光度計に比べて大幅に低減できる。
光光度計容器又はキュベットを備えており、その収容液
体試料中の有効光路は、現在この種の分野で使用されて
いる分光光度計容器の場合と比べて１００倍まで長くで
きる。集光効率は、液体コア導波管に光ファイバ−との
直接的なインタ−フェ−スを採用することにより最大に
することができる。試料中の必要な光路長は、測定光を
複数回、典型的には２回、試料中に通すことによって達
成される。小さい容積と、試料中の比較的長い光路長
と、高い集光効率との組み合わせにより、必要な分析液
総量で少なくとも２〜４次数の大きさで吸光検出限界が
改善される。レンズや場合によっては反射鏡等の高価な
光学部品及び機械部品を省くことにより、本発明を実施
した計器の最終コストは、従来利用できる吸光分光計や
分光光度計に比べて大幅に低減できる。
【００１２】本発明による少量の水性液体試料中の吸光
を測定する為の装置に於いて、剛性の水性液体コア導波
管は、光源と、例えば光度計又は分光光度計等の光分析
手段とに光ファイバ−によって光学的に結合される。こ
の結合用光ファイバ−の一部を構成するピストン又はプ
ランジャ−により、少量の試料が前記導波管に吸い込ま
れ、またこの導波管から排出される。光は光源から光フ
ァイバ−ピストンを通して、試料の、即ち、導波管の液
体コア領域の第一の端部内に軸方向に伝播される。導波
管は、この光を導波管コア領域内の試料に閉じ込める。
導波管の毛管形状は、いかなる試料体積に対してもこの
導波管が光路の有効長を最大にするように形成される。
第一の実施例では、第一の方向に試料を通過した後に光
が反射させられ、次いで試料中を光ファイバ−ピストン
まで戻され、そこで集光され、そして分析手段に伝播さ
れる。
を測定する為の装置に於いて、剛性の水性液体コア導波
管は、光源と、例えば光度計又は分光光度計等の光分析
手段とに光ファイバ−によって光学的に結合される。こ
の結合用光ファイバ−の一部を構成するピストン又はプ
ランジャ−により、少量の試料が前記導波管に吸い込ま
れ、またこの導波管から排出される。光は光源から光フ
ァイバ−ピストンを通して、試料の、即ち、導波管の液
体コア領域の第一の端部内に軸方向に伝播される。導波
管は、この光を導波管コア領域内の試料に閉じ込める。
導波管の毛管形状は、いかなる試料体積に対してもこの
導波管が光路の有効長を最大にするように形成される。
第一の実施例では、第一の方向に試料を通過した後に光
が反射させられ、次いで試料中を光ファイバ−ピストン
まで戻され、そこで集光され、そして分析手段に伝播さ
れる。
【００１３】
【実施例】添付図面を参照することにより本発明を更に
良好に理解され、本発明の種々の目的及び利点が当業者
に明瞭となる。添付図面に於いて、同一符号は同一の構
成要素を示す。
良好に理解され、本発明の種々の目的及び利点が当業者
に明瞭となる。添付図面に於いて、同一符号は同一の構
成要素を示す。
【００１４】光ファイバ−を通して無視できる損失で光
を伝播させるには、導光コアを構成する材料より光に対
する屈折率が低い材料で包囲又は被覆された導光コア領
域を通して光を導くことが必要である。このような構成
では、導光体の壁から漏出しようとする光の殆どが反射
され、コア領域内に閉じ込められる結果となる。ただ
し、この場合、コア軸に対する適当な受け入れ角度内で
入射光がコア材料に入射されることが前提条件となるこ
とは云うまでもない。現今の中実光ファイバ−はその殆
どが特殊なシリカ又はガラスのコアに、屈折率がコア材
料より小さいシリカ又は他の材料の薄い外面被覆を施し
た構造である。また、被覆を備えた中実ポリマ−コアも
広く用いられている。ポリマ−被覆ファイバ−は、一般
的に比較的短距離の光伝播に使用され、被覆ガラスコア
ファイバ−は、典型的に長距離の光伝播に使用される。
を伝播させるには、導光コアを構成する材料より光に対
する屈折率が低い材料で包囲又は被覆された導光コア領
域を通して光を導くことが必要である。このような構成
では、導光体の壁から漏出しようとする光の殆どが反射
され、コア領域内に閉じ込められる結果となる。ただ
し、この場合、コア軸に対する適当な受け入れ角度内で
入射光がコア材料に入射されることが前提条件となるこ
とは云うまでもない。現今の中実光ファイバ−はその殆
どが特殊なシリカ又はガラスのコアに、屈折率がコア材
料より小さいシリカ又は他の材料の薄い外面被覆を施し
た構造である。また、被覆を備えた中実ポリマ−コアも
広く用いられている。ポリマ−被覆ファイバ−は、一般
的に比較的短距離の光伝播に使用され、被覆ガラスコア
ファイバ−は、典型的に長距離の光伝播に使用される。
【００１５】前述のように、コア材料に水を使用するこ
とは、適当な材料、即ち水より屈折率が小さい適当な水
路包囲用材料がないので不可能であると、これまで考え
られてきた。水の屈折率は約１．３３である。
とは、適当な材料、即ち水より屈折率が小さい適当な水
路包囲用材料がないので不可能であると、これまで考え
られてきた。水の屈折率は約１．３３である。
【００１６】本発明を実施する場合、液体コアを収容す
る剛性導管、例えば毛管は屈折率が１．３３より小さい
材料を使用して形成される。−ＣＦ3 、−ＣＦ2Ｏ、−
ＣＦ（ＣＦ3）2及び−ＣＨ（ＣＦ3）2のフルオロカ−ボ
ン基の一部又は全部を構成要素に含んでいれば、十分に
低い屈折率をもつ無定形のポリマ−を使用することがで
きる。本発明の実施に於いて使用するのに適した屈折率
を有する市販のフルオロカ−ボンポリマ−は、商標名
“テフロンＡＦ”としてデュポン社から販売されてい
る。この市販のフルオロカ−ボンポリマ−は、１．２９
〜１．３１の範囲の屈折率を有し、剛性の毛管に形成す
ることができる。最も、このポリマ−をガラス等からな
る適当に製作された剛性管の内壁に被覆して、屈折率が
１．３３より小さい内面被覆を形成することもできる。
る剛性導管、例えば毛管は屈折率が１．３３より小さい
材料を使用して形成される。−ＣＦ3 、−ＣＦ2Ｏ、−
ＣＦ（ＣＦ3）2及び−ＣＨ（ＣＦ3）2のフルオロカ−ボ
ン基の一部又は全部を構成要素に含んでいれば、十分に
低い屈折率をもつ無定形のポリマ−を使用することがで
きる。本発明の実施に於いて使用するのに適した屈折率
を有する市販のフルオロカ−ボンポリマ−は、商標名
“テフロンＡＦ”としてデュポン社から販売されてい
る。この市販のフルオロカ−ボンポリマ−は、１．２９
〜１．３１の範囲の屈折率を有し、剛性の毛管に形成す
ることができる。最も、このポリマ−をガラス等からな
る適当に製作された剛性管の内壁に被覆して、屈折率が
１．３３より小さい内面被覆を形成することもできる。
【００１７】以下に説明するように、外部光源と、本発
明により形成された毛管又は容器の水性液体のコア材料
との結合は、中実光ファイバ−をコア液中に挿入するこ
とにより達成できる。
明により形成された毛管又は容器の水性液体のコア材料
との結合は、中実光ファイバ−をコア液中に挿入するこ
とにより達成できる。
【００１８】以下の図２〜図７に関する説明から明らか
なように、本発明による導波管は、紫外光、可視光又は
赤外光を水性試料に通すことによって、水に溶解した溶
質を光学的に分析するために使用することができる。照
射された光は、本発明による導波管のコア領域内部に閉
じ込められた分析液中を従来可能であった距離より長い
距離にわたって前進することができるが、これは、ポリ
マ−容器又はポリマ−被覆容器の壁から漏出しようとす
る光の殆どが全反射される為、光がコア内部に閉じ込め
られて、コア液中を通る光路の有効長が長くなるためで
ある。光路が長くなると、光と水性分析液との相互作用
量が大きくなる為、吸光、比色又は蛍光などの液体分析
の達成可能感度が大幅に向上する。
なように、本発明による導波管は、紫外光、可視光又は
赤外光を水性試料に通すことによって、水に溶解した溶
質を光学的に分析するために使用することができる。照
射された光は、本発明による導波管のコア領域内部に閉
じ込められた分析液中を従来可能であった距離より長い
距離にわたって前進することができるが、これは、ポリ
マ−容器又はポリマ−被覆容器の壁から漏出しようとす
る光の殆どが全反射される為、光がコア内部に閉じ込め
られて、コア液中を通る光路の有効長が長くなるためで
ある。光路が長くなると、光と水性分析液との相互作用
量が大きくなる為、吸光、比色又は蛍光などの液体分析
の達成可能感度が大幅に向上する。
【００１９】図１に於いて、点光源１０から光の伝播路
は、水性液体コア１４中を光が前進するにつれて生ずる
剛性毛管のポリマ−壁１２からの多数の小さな多重反射
の総和である。この為、前記のように水性液体中の有効
光路長は、本発明によらない場合に可能であるよりも、
非常に大幅に長くなり、従って本発明によらないときに
生ずる場合よりも多い光エネルギ−が液体中で散逸され
る。その結果、本発明を利用して分光分析、吸光分析又
は蛍光分析を実施する際の感度の向上が達成される。
は、水性液体コア１４中を光が前進するにつれて生ずる
剛性毛管のポリマ−壁１２からの多数の小さな多重反射
の総和である。この為、前記のように水性液体中の有効
光路長は、本発明によらない場合に可能であるよりも、
非常に大幅に長くなり、従って本発明によらないときに
生ずる場合よりも多い光エネルギ−が液体中で散逸され
る。その結果、本発明を利用して分光分析、吸光分析又
は蛍光分析を実施する際の感度の向上が達成される。
【００２０】本発明の他の利点は、試料を収容する毛管
の内径を０．１ｍｍ以下と非常に小さくできるので、微
量の液体分析試料の分析が可能になることである。この
ように細い毛管内で、１μｌ以下という微小な体積の液
体試料を、コア試料に近似的波長の光を照射することに
より直接分析することができる。
の内径を０．１ｍｍ以下と非常に小さくできるので、微
量の液体分析試料の分析が可能になることである。この
ように細い毛管内で、１μｌ以下という微小な体積の液
体試料を、コア試料に近似的波長の光を照射することに
より直接分析することができる。
【００２１】図２〜図７に於いて、少量の水性液体試料
中での吸光を測定する為の装置は、その全体を符号１６
で示す。この装置１６は、分光光度計容器として働く剛
性の導波管１８と、光ファイバ−２０と、光源２２と、
光分析器２４とを含む。導波管１８は図１の液体コア導
波管と同様な構造であって、屈折率が１．３３より小さ
い材料で構成されるか又は内面をそのような材料で被覆
された剛性の毛管からなる。
中での吸光を測定する為の装置は、その全体を符号１６
で示す。この装置１６は、分光光度計容器として働く剛
性の導波管１８と、光ファイバ−２０と、光源２２と、
光分析器２４とを含む。導波管１８は図１の液体コア導
波管と同様な構造であって、屈折率が１．３３より小さ
い材料で構成されるか又は内面をそのような材料で被覆
された剛性の毛管からなる。
【００２２】導波管１８の自由端２６はピペット先端と
して働き、この端部への水性液体試料の吸い込み又はそ
の排出の為に、導波管の第二の端部、即ち導波管の上端
部にピストン又はプランジャ−を挿入するように光ファ
イバ−２０が用いられる。試料の吸い込み後、導波管１
８の自由端２６、即ちピペット先端又はその箇所に設け
られた液体吸い込み／排出口は封止される。
して働き、この端部への水性液体試料の吸い込み又はそ
の排出の為に、導波管の第二の端部、即ち導波管の上端
部にピストン又はプランジャ−を挿入するように光ファ
イバ−２０が用いられる。試料の吸い込み後、導波管１
８の自由端２６、即ちピペット先端又はその箇所に設け
られた液体吸い込み／排出口は封止される。
【００２３】光ファイバ−２０はガイド２８の内部に通
されて保持されている。ガイド２８はバレル３０に対し
て軸方向に移動可能である。このガイド２８に取付けた
プッシャ−ア−ム３２により、往復運動がガイド２８
に、従ってピストンとしての光ファイバ−２０に与えら
れる。
されて保持されている。ガイド２８はバレル３０に対し
て軸方向に移動可能である。このガイド２８に取付けた
プッシャ−ア−ム３２により、往復運動がガイド２８
に、従ってピストンとしての光ファイバ−２０に与えら
れる。
【００２４】光ファイバ−２０は、カップラ−３４と光
ファイバ−３６とにより光源２２に結合されている。前
記のように、カップラ−３４と対向する光ファイバ−２
０の端部は導波管１８に挿入され、この導波管に対して
相対運動できるピストンとして働く。また、この光ファ
イバ−２０は、カップラ−３４と光ファイバ−３８とに
より光分析器２４、即ち分光光度計にも結合されてい
る。
ファイバ−３６とにより光源２２に結合されている。前
記のように、カップラ−３４と対向する光ファイバ−２
０の端部は導波管１８に挿入され、この導波管に対して
相対運動できるピストンとして働く。また、この光ファ
イバ−２０は、カップラ−３４と光ファイバ−３８とに
より光分析器２４、即ち分光光度計にも結合されてい
る。
【００２５】光源２２から放出された光は、図３に示す
ように光ファイバ−２０により導波管１８の内部に吸い
込まれた液体試料４０に伝播される。導波管１８は、以
下に説明するように、受けた光を液体試料４０を通して
軸方向に伝播させる。試料を通過後の光は、反射させら
れて光ファイバ−２０で受光され、そこから光分析器２
４に伝播される。
ように光ファイバ−２０により導波管１８の内部に吸い
込まれた液体試料４０に伝播される。導波管１８は、以
下に説明するように、受けた光を液体試料４０を通して
軸方向に伝播させる。試料を通過後の光は、反射させら
れて光ファイバ−２０で受光され、そこから光分析器２
４に伝播される。
【００２６】光ファイバ−２０はピストンとして機能で
きるように、剛性、耐水性及び耐摩耗性を有することが
必要である。また、この光ファイバ−２０は、コア直径
のファイバ−外径に対する比ができるだけ大きいもので
あることも集光度を増すうえで必要である。ド−プされ
たシリカの被覆を有するシリカコアは剛性であって又良
好な光伝播を与えるので、このような構造の光ファイバ
−が好ましい。被覆はケ−ブル剛性及び耐摩耗性が大き
くなり且つ前記のようにコア／ファイバ−直径最大比が
大きくなるように選択することが必要である。金属緩衝
形ファイバ−が本発明の実施に好ましいが、その理由
は、このようなファイバ−が他のポリマ−緩衝形ファイ
バ−より細く、剛性に優れ又耐水性にも優れている為で
ある。被覆における緩衝材として普通に用いられる金属
は、金、アルミニウム或いは銅である。ポリマ−緩衝形
ファイバ−のうちのいくつか、例えばポリイミド、“テ
フゼル（Tefzel）”（商標名）及び“テフロンＡＦ”
（商標名）なども同様に使用することができる。光ファ
イバ−２０の自由端２６は扁平で平坦でもよく、或いは
ファイバ−と液体の界面における光損を最小限に抑える
ような凸状に研磨してもよい。
きるように、剛性、耐水性及び耐摩耗性を有することが
必要である。また、この光ファイバ−２０は、コア直径
のファイバ−外径に対する比ができるだけ大きいもので
あることも集光度を増すうえで必要である。ド−プされ
たシリカの被覆を有するシリカコアは剛性であって又良
好な光伝播を与えるので、このような構造の光ファイバ
−が好ましい。被覆はケ−ブル剛性及び耐摩耗性が大き
くなり且つ前記のようにコア／ファイバ−直径最大比が
大きくなるように選択することが必要である。金属緩衝
形ファイバ−が本発明の実施に好ましいが、その理由
は、このようなファイバ−が他のポリマ−緩衝形ファイ
バ−より細く、剛性に優れ又耐水性にも優れている為で
ある。被覆における緩衝材として普通に用いられる金属
は、金、アルミニウム或いは銅である。ポリマ−緩衝形
ファイバ−のうちのいくつか、例えばポリイミド、“テ
フゼル（Tefzel）”（商標名）及び“テフロンＡＦ”
（商標名）なども同様に使用することができる。光ファ
イバ−２０の自由端２６は扁平で平坦でもよく、或いは
ファイバ−と液体の界面における光損を最小限に抑える
ような凸状に研磨してもよい。
【００２７】本発明によれば、分光光度計容器としての
導波管１８の毛管形状によりいかなる試料体積に対して
も光路長は最大になる。ポリマ−製導波管またはポリマ
−で内面を被覆した導波管の壁から漏出しようとする光
の殆どが全反射されてコア内部に閉じ込められ、試料中
の光路長が長くなるので、照射された光は従来よりも長
い距離にわたって試料４０中を伝播される。光路が長く
なると、水性液体試料４０との光の相互作用量は大きく
なる為、液体分析の感度が大幅に向上する。
導波管１８の毛管形状によりいかなる試料体積に対して
も光路長は最大になる。ポリマ−製導波管またはポリマ
−で内面を被覆した導波管の壁から漏出しようとする光
の殆どが全反射されてコア内部に閉じ込められ、試料中
の光路長が長くなるので、照射された光は従来よりも長
い距離にわたって試料４０中を伝播される。光路が長く
なると、水性液体試料４０との光の相互作用量は大きく
なる為、液体分析の感度が大幅に向上する。
【００２８】導波管１８の端部の封止は、図４に示す実
施例では、反射鏡４２で行われる。光ファイバ−２０か
ら試料４０を通して伝播される光は、ファイバ−２０へ
向けての反射鏡４２で反射させられる。従って、液体試
料４０を通る光路は、試料で占められる導波管部分の長
さの２倍となる。反射鏡４２は、スリ−ブ状に導波管１
８に嵌合した環状の導波管受光部４４の端部に取付けら
れている。必要であれば、液体試料４０の漏れを防止す
る為に、受光部４４の内部にシ−ルリングを設けるなど
適当な漏れ防止手段を用いることもできる。
施例では、反射鏡４２で行われる。光ファイバ−２０か
ら試料４０を通して伝播される光は、ファイバ−２０へ
向けての反射鏡４２で反射させられる。従って、液体試
料４０を通る光路は、試料で占められる導波管部分の長
さの２倍となる。反射鏡４２は、スリ−ブ状に導波管１
８に嵌合した環状の導波管受光部４４の端部に取付けら
れている。必要であれば、液体試料４０の漏れを防止す
る為に、受光部４４の内部にシ−ルリングを設けるなど
適当な漏れ防止手段を用いることもできる。
【００２９】図５は、導波管と反射鏡とのインタ−フェ
−スに関する他の実施例を示す。図５に於いて、導波管
１８の自由端２６は、試料４０の吸い込み後に水銀滴４
６と接触させた状態で示されている。この水銀滴４６は
反射鏡として働く。
−スに関する他の実施例を示す。図５に於いて、導波管
１８の自由端２６は、試料４０の吸い込み後に水銀滴４
６と接触させた状態で示されている。この水銀滴４６は
反射鏡として働く。
【００３０】更に他の実施例として、図６に示すよう
に、反射鏡４２が導波管１８の自由端２６に永久的に取
付けられており、液体試料４０はその自由端２６の側面
に設けた試料吸い込み穴４８から導波管１８の内部に吸
い込まれる。
に、反射鏡４２が導波管１８の自由端２６に永久的に取
付けられており、液体試料４０はその自由端２６の側面
に設けた試料吸い込み穴４８から導波管１８の内部に吸
い込まれる。
【００３１】また、図７の実施例に於ける反射鏡は、試
料吸い込み穴４８と干渉しない位置まで導波管１８の自
由端２６から挿入した研磨ワイヤ−５０で構成してあ
る。
料吸い込み穴４８と干渉しない位置まで導波管１８の自
由端２６から挿入した研磨ワイヤ−５０で構成してあ
る。
【００３２】前述のように、光ファイバ−２０は、光伝
播部として機能すると共に受光部としても機能する。カ
ップラ−３４は、光伝播チャンネルと受光チャンネルと
の間の光分割機能を果たす。このカップラ−３４は、光
ファイバ−技術での１ｘ２カップラ−であり、典型的に
は、より高比率の光路を光分析器２４に結合する為の５
０／５０〜９９／１の分割比を有するものである。
播部として機能すると共に受光部としても機能する。カ
ップラ−３４は、光伝播チャンネルと受光チャンネルと
の間の光分割機能を果たす。このカップラ−３４は、光
ファイバ−技術での１ｘ２カップラ−であり、典型的に
は、より高比率の光路を光分析器２４に結合する為の５
０／５０〜９９／１の分割比を有するものである。
【００３３】以上、好ましい実施例を説明したが、前記
実施例には本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく種
々の修正や置き換えを加えることができる。従って、本
発明は前記説明にのみ限定されないことが分かる。
実施例には本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく種
々の修正や置き換えを加えることができる。従って、本
発明は前記説明にのみ限定されないことが分かる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、剛性の水性液体コア導
波管を試料キュベットとして使用し、この中に液体試料
を吸い込ませてその試料に紫外光、可視光又は赤外光を
通すことにより、水に溶解した溶質を光学的に分析する
為に使用することができる。
波管を試料キュベットとして使用し、この中に液体試料
を吸い込ませてその試料に紫外光、可視光又は赤外光を
通すことにより、水に溶解した溶質を光学的に分析する
為に使用することができる。
【００３５】また、本発明によれば、液体コア導波管に
光ファイバ−との直接的なインタ−フェ−スを取らせる
ことにより集光効率を大幅に高めることができ、そして
液体コアを通る光路の有効長を相対的に長くできるの
で、光と水性分析液との相互作用量が大きくなり、従っ
て吸光、比色又は蛍光などの液体分析の為の達成可能な
感度を大幅に向上できる。
光ファイバ−との直接的なインタ−フェ−スを取らせる
ことにより集光効率を大幅に高めることができ、そして
液体コアを通る光路の有効長を相対的に長くできるの
で、光と水性分析液との相互作用量が大きくなり、従っ
て吸光、比色又は蛍光などの液体分析の為の達成可能な
感度を大幅に向上できる。
【００３６】更に、本発明によれば、液体試料を収容す
る毛管の内径を非常に小さくできるので、微量の液体試
料の分析が可能である。
る毛管の内径を非常に小さくできるので、微量の液体試
料の分析が可能である。
【００３７】そして、本発明の装置によれば、レンズや
反射鏡等の高価な光学部品及び機械部品を省くことによ
り、本発明を実施した装置のコストを大幅に低減でき
る。
反射鏡等の高価な光学部品及び機械部品を省くことによ
り、本発明を実施した装置のコストを大幅に低減でき
る。
【図１】 本発明により製作された分析容器の一部を概
略的に示す図。
略的に示す図。
【図２】 本発明に従って少量の水性液体試料中での吸
光を測定するための装置の概略図。
光を測定するための装置の概略図。
【図３】 図２の装置に於ける導波管部の部分拡大図。
【図４】 他の実施例による導波管部の部分拡大図。
【図５】 更に他の実施例による導波管部の部分拡大
図。
図。
【図６】 同じく他の実施例による導波管部の部分拡大
図。
図。
【図７】 更に他の実施例による導波管部の部分拡大
図。
図。
１０ 点光源 １２ ポリマ−壁 １４ 水性液体コア １６ 吸光測定装置 １８ 導波管 ２０ 光ファイバ− ２２ 光源 ２４ 光分析器 ２６ 自由端 ２８ ガイド ３０ バレル ３２ プッシャ−ア
−ム ３４ カップラ− ３６ 光ファイバ− ３８ 光ファイバ− ４０ 液体試料 ４２ 反射鏡 ４４ 受光部 ４６ 水銀滴 ４８ 吸い込み穴 ５０ 研磨ワイヤ−
−ム ３４ カップラ− ３６ 光ファイバ− ３８ 光ファイバ− ４０ 液体試料 ４２ 反射鏡 ４４ 受光部 ４６ 水銀滴 ４８ 吸い込み穴 ５０ 研磨ワイヤ−
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１】
【図６】
Claims (20)
- 【請求項１】 コア領域を形成する毛管を有し、前記コ
ア領域に水性液体が封入され、前記毛管は剛性であって
水性液体中を伝播される光波に対する該毛管の屈折率が
水性液体より小さく構成された光伝播装置。 - 【請求項２】 前記毛管と水性液体との間の界面が無定
形の固形フルオロカ−ボン材料で構成された請求項１の
光伝播装置。 - 【請求項３】 前記フルオロカ−ボン材料が管状基体の
内面被覆を構成する請求項２の光伝播装置。 - 【請求項４】 前記フルオロカ−ボン材料の屈折率が
１．３３より小さいものである請求項２の光伝播装置。 - 【請求項５】 前記フルオロカ−ボン材料の屈折率が
１．３３より小さいものである請求項３の光伝播装置。 - 【請求項６】 中実光ファイバ−が前記コア領域の一端
に挿入されて水性液体に光を結合すると共に、受光部が
前記コア領域の他端に結合された請求項１の光伝播装
置。 - 【請求項７】 コア領域を形成する毛管を有し、前記コ
ア領域に水性液体が封入され、前記毛管は剛性であって
水性液体中を伝播される光波に対する該毛管の屈折率が
水性液体より小さく構成され、前記毛管と水性液体との
間の界面が無定形の固形フルオロカ−ボン材料で構成さ
れ、このフルオロカ−ボン材料が管状基体の内面被覆を
構成する光伝播装置。 - 【請求項８】 前記フルオロカ−ボン材料の屈折率が
１．３３より小さいものである請求項７の光伝播装置。 - 【請求項９】 屈折率が１．３３より小さい固形の無定
形ポリマ−材料により形成された内壁を有する剛性の導
管を形成し、この導管を水性液体で満たし、前記導管の
一端に於いて水性液体中に光を送出し、前記導管に沿っ
た所定の位置で水性液体中を伝播される光を受光するこ
とを特徴とする光伝播媒体として水性液体を用いる少量
の水性液体試料の吸光を測定する為の方法。 - 【請求項１０】 前記導管がポリマ−で形成された毛管
により形成され、該ポリマ−は−ＣＦ3 、−ＣＦ2Ｏ、
−ＣＦ（ＣＦ3）2及び−ＣＨ（ＣＦ3）2のうちの少なく
とも一つの基を含むフルオロカ−ボンからなる請求項９
の方法。 - 【請求項１１】 屈折率が１．３３より小さい固形の無
定形ポリマ−材料により形成された内壁を有する導管を
形成し、該導管の内壁にポリマ−を形成し、前記導管を
水性液体で満たし、該導管の一端に於いて水性液体中に
光を送出し、前記導管に沿った所定の位置で水性液体中
を伝播される光を受光することを特徴とする光伝播媒体
として水性液体を用いる少量の水性液体試料の吸光を測
定する為の方法。 - 【請求項１２】 液体コア形の光学的導波管に形成され
た分光光度計容器を備え、前記導波管は第一と第二の端
部を有する管状に形成されると共に該導波管は分析され
る液体試料の収容部として機能し、前記導波管のコア領
域と該導波管の外部との間の液体流通を行わせることに
より液体試料をこの導波管に吸い込ませ又該導波管から
排出させる為の手段を備え、分析される液体試料を動か
せるように前記導波管の第一の端部に挿入した光ファイ
バ−ピストンを備え、分析光源を備え、前記導波管に吸
い込まれた液体試料を通して光を伝播させるように前記
光源を前記ピストンに光学的に結合する為の手段を備
え、光分析装置を備え、更に前記ピストンを前記光分析
装置に光学的に結合する為の手段を備えてなる少量の水
性液体試料の吸光測定装置。 - 【請求項１３】 前記導波管が、分析される液体試料と
の界面を形成する為の内面を有する剛性の毛管で構成さ
れ、その内面の屈折率が１．３３より小さく形成された
請求項１２の装置。 - 【請求項１４】 前記導波管が剛性であり、そして屈折
率が１．３３より小さいフルオロカ−ボンポリマ−で構
成された請求項１２の装置。 - 【請求項１５】 前記導波管の第二の端部を封止する反
射手段をこの導波管が更に備えることにより、該導波管
の第一の端部で液体試料に照射された光がこの導波管の
第一の端部に向けて反射されるように構成した請求項１
２の装置。 - 【請求項１６】 前記導波管の第二の端部に隣接させて
側面に試料吸い込み穴を設けた請求項１５の装置。 - 【請求項１７】 前記光源を前記光ファイバ−ピストン
に結合する手段が、該光源から該光ファイバ−ピストン
に光を向けて水性液体に伝播させ、該光ファイバ−ピス
トンを光分析装置に結合する手段に該光ファイバ−ピス
トンで受光された光を向ける為の光結合及び光分割手段
を含む請求項１２の装置。 - 【請求項１８】 前記導波管が、液体試料の吸い込み後
に該導波管の第二の端部を選択的に封止する反射手段を
更に備えることにより、この導波管の第一の端部で液体
試料に照射した光が該導波管の第一の端部に向けて反射
されるように構成した請求項１２の装置。 - 【請求項１９】 前記導波管が、分析される液体試料と
の界面を形成する為の内面を有する剛性の毛管で構成さ
れ、その内面の屈折率が１．３３より小さく形成された
請求項１８の装置。 - 【請求項２０】 第一及び第二の端部を有する中空軸コ
アの光導波管に形成される分光光度計容器を備え、該導
波管は実質的に剛性であってその第一の端部がピペット
先端として機能し、その端部のコアに水性液体試料を吸
い込んで分析したのち排出するように構成し、前記導波
管の第一の端部に隣接する前記コアと整合させて設けた
反射部を備え、この反射部に於いて前記導波管の第二の
端部から伝播された光がその第二の端部から第一の端部
まで液体試料中を前進したのち反射させられて前記導波
管の第二の端部に反射されるように構成し、前記導波管
の第二の端部に部分的に挿入された光ファイバ−プラン
ジャ−を備えることにより、この光ファイバ−プランジ
ャ−と液体試料との間に接触が形成されると共に該光フ
ァイバ−プランジャ−が前記コア内の液体試料に光学的
に結合され、そしてこの光ファイバ−プランジャ−を通
して液体試料に対する分析光の授受が行われるように構
成し、前記光ファイバ−プランジャ−に光学的に結合し
た光源を備え、更に前記光ファイバ−プランジャ−に光
学的に結合した光分析装置を備えることにより、前記光
源から前記光ファイバ−プランジャ−に送出される光が
液体試料中を軸方向に二方向に伝播され、そして前記光
ファイバ−プランジャ−に戻った光がこの光分析装置に
送られるように構成された少量の水性液体試料の吸光測
定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US169,310 | 1993-12-17 | ||
| US08/169,310 US5416879A (en) | 1993-03-29 | 1993-12-17 | Apparatus and method for measuring light absorption in small aqueous fluid samples |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07218422A true JPH07218422A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=22615126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334200A Pending JPH07218422A (ja) | 1993-12-17 | 1994-12-16 | 剛性管状導光体とその導光体を用いた水性液体試料の 吸光測定方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5416879A (ja) |
| JP (1) | JPH07218422A (ja) |
| DE (1) | DE4444676A1 (ja) |
| GB (1) | GB2284904B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093298A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Univ Nagoya | 分光方法及びプローブ |
| JP2007536534A (ja) * | 2004-05-07 | 2007-12-13 | ヘルマ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 少量の液状媒体を光によって分析または吸光測定するための装置 |
| JP2009503523A (ja) * | 2005-08-05 | 2009-01-29 | ヘルマ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 少ない液体量を分析または吸収測定するための装置 |
| JP2011232107A (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Jasco Corp | 分光測定方法、分光測定装置および筒状部材 |
| US8330953B2 (en) | 2007-10-26 | 2012-12-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Detection method and detection apparatus |
Families Citing this family (66)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608517A (en) * | 1995-02-28 | 1997-03-04 | Thermo Separation Products Inc. | Flow cell and method for making same |
| US6199257B1 (en) * | 1995-02-28 | 2001-03-13 | Thermo Separation Products, Inc. | Method of making a flow cell for light absorption measurement of small volume samples |
| US5570447A (en) * | 1995-08-17 | 1996-10-29 | World Precision Instruments, Inc. | Aqueous fluid core waveguide |
| DE19535046C2 (de) * | 1995-09-21 | 1998-04-16 | Eppendorf Geraetebau Netheler | Handgerät zum Pipettieren und photometrischen Messen von Proben |
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