TWI671518B - 光測定裝置 - Google Patents

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TWI671518B TW105124996A TW105124996A TWI671518B TW I671518 B TWI671518 B TW I671518B TW 105124996 A TW105124996 A TW 105124996A TW 105124996 A TW105124996 A TW 105124996A TW I671518 B TWI671518 B TW I671518B
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山根亨介
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Abstract

本發明的課題，係提供不拘於所使用之試料管的形狀及尺寸，測定光路徑長度實質上設為一定大小，可獲得高測定精度的光測定裝置。
本發明之解決手段的光測定裝置，作為具備具有受容具有隨著朝向底部而外徑逐漸變小之錐形部的試料管的試料管受容用孔部，與對於配置在試料管受容用孔部的試料管之測定用光線的射入用開口及來自該試料管之檢測用光線的射出用開口，開口於試料管受容用孔部的內周面之相互對向的位置的導光路徑空間的構造體；於試料管受容用孔部的內周面，具有於形成射入用開口的高度等級中抵接於試料管之錐形部的外周面，將試料管的插入位置，對於構造體定位的突起部的構造。

Description

光測定裝置
本發明係例如關於吸光度測定器及螢光測定器等的光測定裝置。
近年來，在生命科學領域中，作為對於吸光度測定器及螢光測定器等的光測定裝置之請求，以使用於定點照護檢查等為目的，被要求小型且容易攜帶。
例如於專利文獻1，記載具有將激發光照射至試料盒內之測定試料的固體光源、檢測出螢光的螢光測定器、將從測定試料放出之螢光，導光至螢光測定器的螢光收集光學系，被埋設於對於包含激發光及螢光之光線透明的樹脂內的構造的螢光測定器。於該螢光測定器中，作為試料盒，使用前端為錐形狀的PCR反應管，PCR反應管被插入安裝於藉由前述樹脂所構成的框體之試料盒插入部。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-032064號公報
放入液體狀的測定試料的試料管，公知有各種尺寸及形狀者。例如有目標試料注入量為例如0.2ml(PCR用)、1.5ml、2.0ml等者。因此，於專利文獻1所記載的螢光測定器中，試料管對於測定器本體的設置狀態，係依每一使用的試料管不同。又，於試料管，有製造上不可避免的公差，故即使使用同型式的試料管時，也可能對於測定器本體的設置狀態不同。
試料管的設置狀態改變的話，來自光源的光線透射測定試料的距離即測定光路長度也會改變，即使針對相同濃度的分析試料使用相同的光測定器之狀況中，也會有測定結果產生差之虞。
本發明係依據以上的情況所發明者，目的為提供不拘於所使用之試料管的形狀及尺寸，可將測定光路徑長度實質上設為一定大小，可獲得高測定精度的光測定裝置。
本發明的光測定裝置，其特徵為：具備構造體；該構造體，係具有：圓錐台狀的試料管受容用孔部，係受容具有隨著朝向底部而外徑逐漸變小之錐形部的試料管；及導光 路徑空間，係對於配置在該試料管受容用孔部的試料管之測定用光線的射入用開口及來自該試料管之檢測用光線的射出用開口，開口於該試料管受容用孔部的內周面之相互對向的位置；於前述試料管受容用孔部的內周面，具有於形成前述射入用開口的高度等級中抵接於前述試料管之錐形部的外周面，將該試料管的插入位置，對於前述構造體定位的突起部。
於本發明的光測定裝置中，前述突起部位於通過前述導光路徑空間內之測定用光線的光軸的高度等級位置為佳。
依據本發明的光測定裝置，試料管對於試料管受容用孔部的插入位置藉由突起部定位於構造體，所以，不拘於使用之試料管的形狀及尺寸，可將測定光路徑長度實質上設為一定大小，可獲得高精度的測定結果。
10‧‧‧構造體
11‧‧‧導光路徑形成構件
12‧‧‧導光路徑空間
13‧‧‧貫通孔
14a‧‧‧射入用開口
14b‧‧‧射出用開口
16‧‧‧中央貫通孔
18‧‧‧試料管受容用孔部
20‧‧‧光源部
21‧‧‧基板
22‧‧‧光源
25‧‧‧受光部
26‧‧‧感測器基板
27‧‧‧受光感測器
30‧‧‧試料支架
31‧‧‧板狀部
32‧‧‧筒狀部
33a‧‧‧第一傾斜面
33b‧‧‧第二傾斜面
34‧‧‧支持部
35‧‧‧突起部
36‧‧‧柱狀突起
38a‧‧‧連通孔
38b‧‧‧連通孔
40‧‧‧彈性體
45‧‧‧試料管
46‧‧‧錐形部
[圖1]揭示關於本發明的光測定裝置之構造體的一例之構造概略的剖面圖。
[圖2]揭示圖1之PQRS包圍部分的放大圖。
[圖3]概略揭示關於本發明的光測定裝置之構造體的 其他例之要部構造的剖面圖。
[圖4]圖3之A-A線剖面圖。
本發明的光測定裝置，係構成為攜帶方便的小型者，例如使用於用以測定收容於試料管內之液體狀的測定試料之測定對象物質的濃度等者。於以下，針對本發明的光測定裝置，以構成為吸光度測定器者為例進行說明。作為測定對象物質，例如可例示藉由大腸菌、蛋白質、聚合酶連鎖反應(PCR)放大所得的DNA、色素等。
本發明的光測定裝置，具備構造體；該構造體，係具有受容試料管的試料管受容用孔部，與對於配置在試料管受容用孔部的試料管之測定用光線的射入用開口及來自該試料管之檢測用光線的射出用開口，開口於試料管受容用孔部的內周面之相互對向的位置的導光路徑空間。
試料管45係例如微管(Microtube)等，具有隨著朝向底部而外徑變小的錐形部46(參照圖1)。
圖1係揭示關於本發明的光測定裝置之構造體的一例之構造概略的剖面圖。圖2係揭示圖1之PQRS包圍部分的放大圖。
該構造體10係光源部20及受光部25藉由導光路徑形成構件11保持，並且試料支架30設置於導光路徑形成構件11所構成。
導光路徑形成構件11係例如區塊狀，具有對於形成圓柱狀之導光路徑空間12的底面水平延伸的貫通孔13，與形成朝向開口於上面的底部而成為小徑之圓錐台狀的空間部的中央貫通孔16。中央貫通孔16的中心軸與貫通孔13的中心軸正交。
導光路徑形成構件11係藉由例如具有光吸收性的材料所構成為佳，尤其，藉由對於從試料管射出之檢測用光線以外的光線具有吸收性的彈性材料所構成為佳。藉此，於導光路徑空間12的壁面中可抑制檢測用光線以外之光線的反射、散亂，可對於受光部25僅使檢測用光線射入。
作為具有光吸收性的彈性材料，具體來說，可理想地使用分散碳黑或碳奈米管等，黑色之聚二甲基矽氧烷(PDMS)等的矽氧烷樹脂。
於導光路徑形成構件11之貫通孔13的一端，配置有光源部20，於貫通孔13的另一端，配置有受光部25。
光源部20係藉由基板21與設置於基板21的光源22所構成。光源22係於導光路徑形成構件11之導光路徑空間12內，在其光軸位於與導光路徑空間12的中心軸同軸上的位置之狀態下設置。作為光源22，可使用例如放射白色光的白色LED等。
光源部25係藉由感測器基板26與設置於感測器基板26的受光感測器27所構成。受光感測器27係 於導光路徑形成構件11之導光路徑空間12內在受光面與光源22對向之狀態下設置。作為受光感測器27，可使用例如RGB色彩感測器等的光二極體。
試料支架30係具有水平延伸的板狀部31，與於該板狀部31的底面側中對於板狀部31垂直延伸之圓錐台狀的筒狀部32。該試料支架30係以筒狀部32嵌合於導光路徑形成構件11的中央貫通孔16之方式設置，藉此，藉由筒狀部32的內部空間，形成試料管受容用孔部18。
於試料支架30的筒狀部32，形成有連通筒狀部32之內部空間與導光路徑形成構件11之導光路徑空間12的連通孔38a、38b。連通孔38a、38b係位於與導光路徑形成構件11之導光路徑空間12的中心軸同軸上的位置，測定用光線的射入用開口14a及檢測用光線的射出用開口14b，開口於試料管受容用孔部18的內周面之相互對向的位置。藉此，形成將導光路徑空間12的中心軸設為光軸O，從光源22通過試料管受容用孔部18到受光感測器27之測定用光線及檢測用光線的光路徑。
於試料支架30的上面，圓筒狀的支持部34以延伸於上下方向之方式形成，以包圍筒狀部32的試料管插入用開口的周圍。於支持部34的內周面，設置例如海棉等的彈性體40。該支持部34係具有配置於試料管受容用孔部18之試料管45的直徑方向的位置限制構件的功能，所以，試料管45係以其中心軸延伸於上下方向的姿 勢，配置於試料管受容用孔部18。利用彈性體40設置於支持部34的內周面，可藉由彈性體40因應試料管45的外徑尺寸而彈性變形，吸收所用之試料管45的尺寸差。
然後，於本發明的構造體中，於試料管受容用孔部18的內周面，具有形成測定用光線的射入用開口14a的高度等級(level)中抵接於試料管45的錐形部46的外周面，將試料管45的插入位置對於構造體10定位的突起部35。射入用開口14a的高度等級係指射入用開口14a的上緣高度等級位置LH與下緣高度等級位置LL之範圍內的高度等級。突起部35係位於該範圍內的高度等級即可，但是，位於導光路徑空間12的中心軸亦即通過導光路徑空間12內之測定用光線的光軸O的高度等級位置為佳。藉此，可盡可能縮小所使用之試料管45的形狀及尺寸的差所致之測定光路徑長度LO的差，可高精度地進行測定。測定光路徑長度LO係測定用光線透射試料管45內之測定試料的距離，在此例中，以測定用光線的光軸O上之試料管45的內徑的大小表示。
突起部35設為於包含試料管受容用孔部18的中心軸C及導光路徑空間12的中心軸的剖面中，對於通過試料管受容用孔部18的開口緣位置，且平行於筒狀部32的外周緣的虛擬直線N，突出於試料管受容用孔部18的中心軸方向的形狀即可。
此例之突起部35係藉由涵蓋試料管受容用孔部18之圓周方向全周而延伸的環狀突起所構成，頂部位 於測定用光線的光軸O的高度位置。具體來說，環狀突起係於包含試料管受容用孔部18的中心軸C及導光路徑的光軸的剖面中，藉由構成試料管受容用孔部18之內周面的第一傾斜面33a及第二傾斜面33b所形成。第一傾斜面33a及第二傾斜面33b係對於試料管受容用孔部18之中心軸的傾斜角度相互不同，該傾斜面33a、33b所致之脊線部分抵接於試料管45的錐形部46的外周面。突起部35設為具有凸曲面的形狀亦可。
揭示構造體10的一構造例的話，導光路徑形成構件11之貫通孔13(導光路徑空間12)的內徑為Φ3.0mm。試料支架30之連通孔38a、38b的內徑為Φ1.7mm。試料管受容用孔部18的試料管插入用開口的開口徑為Φ7mm，射入用開口14a的高度等級之內徑為Φ3~Φ4mm。光源22與受光感測器27的距離為35mm，測定光路徑長度LO為2.5~4.0mm。
以下，針對具備前述之構造體10的光測定裝置(吸光度測定器)之光學測定進行說明。
於構造體10中，從光源22射出的測定用光線，被照射至試料管受容用孔部18所受容之試料管45內的液體狀的測定試料，透射試料管45內的測定試料而射出之檢測用光線藉由受光感測器27檢測出。此時，測定用光線係因應測定試料所包含之測定對象物質的濃度而被吸收，導致光量降低。具體來說，測定用光線透射測定試料時，其透射率因應測定對象物質的濃度而對於測定光路徑長度指 數衰減(exponential decay)。所以，藉由檢測出透射試料管45內的測定試料而射出之檢測用光線的光量，可測定出測定用光線之光量的降低程度亦即因應吸光度之測定對象物質的濃度。測定對象物質的濃度係例如藉由將預先已知之濃度的測定對象物質的標準溶液作為基準試料來進行測定，作成校正曲線(Calibration curve)，可藉由與該校正曲線進行對照，獲得藉由受光感測器27所檢測出之檢測用光線的光量。
然後，於具備前述之構造體10的光測定裝置中，藉由形成於構造體10之試料管受容用孔部18的內周面的突起部35，限制允許對於試料管受容用孔部18的插入之試料管45的最大外徑的大小。亦即，突起部35係抵接於試料管45的錐形部46中具有一定外徑尺寸的位置。藉此，試料管45的插入位置對於構造體10定位。結果，突起部35係位於射入用開口14a的高度等級的位置，所以，不拘於所使用之試料管45的形狀及尺寸，可將測定光路徑長度LO實質上設為一定大小。所以，依據前述的光測定裝置，每一試料管45幾乎不會發生光路徑長度LO變動所致之測定誤差，可獲得高精度的測定結果。
如此，本發明的光測定裝置，雖然夠成為攜帶容易的小型者，但可獲得高精度的測定結果，又，也不需要進行光學調整等，故適合使用於例如定點照護檢查。
以上，已針對本發明的實施形態進行說明，但是，本發明不限定於前述之實施形態者，可施加各種變 更。
例如，突起部不需要是以涵蓋試料管受容用孔部的內周面之圓周方向全周延伸之方式形成的環狀突起，例如藉由柱狀突起來構成亦可。
圖3係概略揭示關於本發明的光測定裝置之構造體的其他例之要部構造的剖面圖。圖4係圖3之A-A線剖面圖。於該構造體中，藉由於各射入用開口14a的上緣高度等級位置(A-A線的位置)中抵接於試料管45之錐形部46的外周面的複數柱狀突起36，構成突起部35。柱狀突起36的數量及位置，並未特別限定，只要能以適當的姿勢支持試料管45即可。再者，圖3及圖4係為了容易理解，強調柱狀突起36來描繪，但是，實際上，測定用光線的光軸O上，試料管受容用孔部18的內周面與試料管45之錐形部46的外周面之間的距離，係例如0.3~0.5mm程度。
即使是具備此種構造的構造體者，也可獲得與具備前述實施例之構造體的光測定裝置相同的效果。
又，於構造體中，試料支架並不適必要者，設為試料管可對於導光路徑形成構件直接插拔的構造亦可。此時，於導光路徑形成構件之中央貫通孔的內周面中所定位置，形成突起部即可。然而，在導光路徑形成構件藉由彈性材料所形成時，因為與例如聚丙烯製的試料管之間的摩擦變大，有難以插拔之狀況。所以，於本發明的光測定裝置中，設為構造體具備試料支架的構造為佳。
又進而，於本發明的光測定裝置中，設置對試料管內的測定試料進行化學或物理加熱處理，或者對試料管內的測定試料為了以一定溫度條件作光學測定而進行加熱的加熱機構亦可。於此種構造中，進而，設置藉由循環冷卻風來急速冷卻被加熱之試料管的冷卻用風扇或珀耳帖元件(Peltier element)為佳。
以上，已針對本發明的光測定裝置構成為吸光度測定器的實施例進行說明，但是，構成為將從測定試料發出之螢光，作為檢測用光線予以檢測的螢光測定器亦可。

Claims (2)

  1. 一種光測定裝置，其特徵為：具備構造體；該構造體，係具有：圓錐台狀的試料管受容用孔部，係受容具有隨著朝向底部而外徑逐漸變小之錐形部的試料管；及導光路徑空間，係對於配置在該試料管受容用孔部的試料管之測定用光線的射入用開口及來自該試料管之檢測用光線的射出用開口，開口於該試料管受容用孔部的內周面之相互對向的位置；於前述試料管受容用孔部的內周面，具有於形成前述射入用開口的高度等級中抵接於前述試料管之錐形部的外周面，將該試料管的插入位置，對於前述構造體定位的突起部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之光測定裝置，其中，前述突起部位於通過前述導光路徑空間內之測定用光線的光軸的高度等級位置。
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