WO2016088760A1 - 光測定装置及び光測定方法 - Google Patents

光測定装置及び光測定方法 Download PDF

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WO2016088760A1
WO2016088760A1 PCT/JP2015/083777 JP2015083777W WO2016088760A1 WO 2016088760 A1 WO2016088760 A1 WO 2016088760A1 JP 2015083777 W JP2015083777 W JP 2015083777W WO 2016088760 A1 WO2016088760 A1 WO 2016088760A1
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light
measurement
resin
dye
optical path
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/083777
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄司 興
金市 森田
Original Assignee
国立大学法人九州大学
ウシオ電機株式会社
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence

Definitions

  • the present invention relates to a light measurement device and a light measurement method, and more particularly to a light measurement device including a measurement unit that measures the light intensity of measurement target light that is light of a specific wavelength from the measurement target.
  • LIF measuring apparatus A measuring apparatus using a laser induced fluorescence (LIF) (hereinafter referred to as LIF measuring apparatus) is also required to meet such demand.
  • the LIF measuring apparatus has a fluorescence measuring instrument such as a photomultiplier tube, an optical filter, an optical lens, a laser light source, and the like.
  • a fluorescence measuring instrument such as a photomultiplier tube, an optical filter, an optical lens, a laser light source, and the like.
  • the distance between the laser light source and the fluorescence measuring instrument becomes short, and the influence of reflection / scattering in the apparatus of the laser beam, which is the excitation light irradiated to the measurement object, cannot be ignored.
  • the reflected or scattered light of the laser beam is generated inside the LIF measurement device.
  • the probability of reaching the fluorometer is significantly increased. Further, the distance between the housing of the LIF measuring apparatus and the laser light source or the fluorescence measuring instrument is reduced, and the influence of the reflection / scattering of the laser beam generated on the inner surface of the housing cannot be ignored.
  • the intensity of the laser beam which is excitation light
  • the intensity of the fluorescence from the measurement object is significantly higher than the intensity of the fluorescence from the measurement object, so even if the reflected light or scattered light of the laser beam is weaker than the original laser beam, If it enters the fluorescence measuring instrument, it will have a significant influence on the fluorescence detection sensitivity of the fluorescence measuring instrument.
  • POINT Point-of-care testing is performed, for example, in situations such as testing in an ambulance, self-testing performed by the patient at home, etc., and prohibited drug testing outdoors. Such an inspection worker does not necessarily have the skill to perform the alignment of the optical system as described above.
  • the number of optical elements constituting the LIF optical system increases.
  • the structure must be large.
  • Patent Document 1 Transparent to a solid light source, a sample holding member for holding a sample to be measured, a fluorescence collecting optical system including a lens, an optical filter, and the like, and a fluorescence measuring instrument transparent to light including excitation light emitted from the solid light source and fluorescence emitted from the sample Because of the structure embedded in a simple resin, even if vibration or impact is applied to the light-induced fluorescence measuring instrument, the position of the optical elements and the like are unlikely to change, and as a result, misalignment of the fluorescence collection optical system is suppressed Is done.
  • POCT point-of-care testing
  • the adhesion between the resin and the optical element is good, and undesirable reflection or scattering of light that occurs when air is present at the contact portion between the two hardly occurs.
  • the space in which the lens is provided is a cavity, By forming the interface between the cavity and the resin into a lens shape, the components of the optical system could be reduced.
  • the resin-integrated optical measurement device proposed in Patent Document 1 prevents resin from being misaligned by filling the resin, and in addition to reducing the number of lenses, the impact caused by being carried or carried. A strong light measuring device was provided. Furthermore, if the components of the optical system can be reduced, it is possible to realize an optical measurement device that is more resistant to impacts caused by carrying or carrying.
  • the light having the wavelength of the excitation light emitted from the light source is used.
  • a reflective notch filter and a colored glass filter that absorbs light other than fluorescence emitted from the sample are used.
  • Patent Document 2 in place of a colored glass filter, a silicone resin such as polydimethylsiloxane (PDMS) is formed by containing a dye that absorbs light other than fluorescence emitted from a sample. It was proposed to use a filter. Since the molding of the silicone resin is relatively easy and the degree of freedom of the shape is high, an organic optical functional material having a shape corresponding to the optical path shape of the LIF measuring device can be easily obtained. The technique described in Patent Document 2 is not known at the time of filing this application.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • JP 2014-32064 A Japanese Patent Application No. 2014-64415
  • the inventors have proposed a technical idea that replaces a convex lens and a colored glass filter in a resin-integrated light measurement device.
  • a notch filter or the like is used in order to sufficiently attenuate light having a wavelength not to be measured. It was necessary to use expensive optical elements.
  • the present invention provides a light measurement device that is resistant to impact caused by carrying or carrying a resin, and does not allow light of a wavelength not to be measured to reach the measurement unit without using an expensive optical element such as a notch filter. For the purpose.
  • a first aspect of the present invention is a light measurement device including a measurement unit that measures light intensity of measurement target light that is light of a specific wavelength from a measurement target, and is a resin that is transparent to the measurement target light
  • a second aspect of the present invention is the light measurement apparatus according to the first aspect, wherein the optical path is such that nth-order diffracted light (n is any one of natural numbers) reaches the measurement unit. Are bent before and after the diffraction grating surface.
  • a third aspect of the present invention is the light measurement apparatus according to the second aspect, wherein an optical path from the diffraction grating surface to the measurement unit is different from the nth-order diffracted light. Is an n-order optical path formed so as to be incident on the light absorption part.
  • a fourth aspect of the present invention is the light measurement device according to any one of the first to third aspects, wherein the light measurement apparatus further includes an optical filter portion made of a second resin having a pigment in a part of the optical path. Device.
  • a fifth aspect of the present invention is the light measurement apparatus according to the fourth aspect, wherein the light measurement apparatus further includes a dye diffusion suppression unit around the optical filter unit.
  • a sixth aspect of the present invention is a light measurement apparatus according to the fifth aspect, wherein a light having a wavelength different from that of the measurement target light is absorbed between the optical filter unit and the dye diffusion suppression unit. It is a light measuring device further provided with 2 light absorption parts.
  • a seventh aspect of the present invention is the light measurement apparatus according to the sixth aspect, wherein the second light absorption part is made of the same resin as the second resin, and is a second dye different from the dye.
  • the second light absorption part is made of the same resin as the second resin, and is a second dye different from the dye.
  • An eighth aspect of the present invention is the light measurement device according to any one of the fourth to seventh aspects, wherein light traveling in a path different from the path of the measurement target light is partly in the optical filter unit.
  • the slit portion is made of the same resin as the second resin, and includes a third pigment different from the pigment.
  • a ninth aspect of the present invention is a light measurement method using a light measurement device including a measurement unit that measures the light intensity of measurement target light that is light of a specific wavelength from the measurement target, the light measurement device Comprises an optical path made of a resin that is transparent to the measurement target light, a light-absorbing part that covers the optical path, and a diffraction grating-like surface formed of resin in the optical path,
  • the light measurement method includes a measurement step in which the measurement unit is bent before and after the diffraction grating surface, and the measurement unit measures light refracted on the diffraction grating surface.
  • excitation light and measurement target light are diffracted on the diffraction grating surface, and only light traveling along the direction of the bent optical path reaches the measurement unit. Therefore, it is possible to provide a resin-integrated light measurement device that does not allow at least transmitted light to reach the measurement unit out of light having a wavelength outside the measurement target without using an expensive optical element such as a notch filter.
  • the resin-integrated light measurement device in the resin-integrated light measurement device, it is possible to reliably guide desired light (measurement target light) to the measurement unit.
  • the resin-integrated light measurement device in the resin-integrated light measurement device, it is possible not to guide light other than the measurement target light to the measurement unit.
  • the fourth aspect of the present invention there is no need for a colored glass filter that transmits only light to be measured and absorbs other light with a conventional light measurement device, and is light that is resistant to impact caused by carrying or carrying. It is possible to provide a measuring device or the like.
  • the light diffusion suppressing unit can suppress the diffusion of the dye in the optical filter unit to the outside, and can maintain the original filter function of the optical filter unit. Etc. can be provided.
  • the fifth aspect of the present invention is characterized by the technical idea of providing a dye diffusion suppression portion based on the recognition that the diffusion of the dye from the optical filter portion having the dye into the housing can be a problem.
  • the sixth aspect of the present invention it is possible to suppress reflection / scattering in the optical filter portion while securing the optical path of the measurement target light.
  • the second light absorption part and the optical filter part are made of the same material, both have the same refractive index and suppress the occurrence of reflection / scattering at the interface. It becomes even easier.
  • the 8th viewpoint of this invention it becomes further easy to reduce the noise which reaches
  • FIG. It is sectional drawing of the LIF measuring apparatus of this invention which concerns on Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the 4th air chamber peripheral part of the LIF measuring apparatus of this invention. It is a figure which shows an example of the path
  • FIG. It is the figure which showed the structure provided with a 2nd light absorption part between a pigment
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of the LIF measuring apparatus 1 according to this embodiment.
  • the LIF measuring device 1 (an example of the “light measuring device” in the claims of the present application) includes a solid-state light source 3 that is a laser light source, a sample case 5 that holds a sample to be measured, and a fluorescence collecting optics including a silicone resin, an air chamber, and the like And a fluorescence measuring device 7 (an example of a “measurement unit” in the claims of the present application) that is a photomultiplier tube.
  • the LIF measuring apparatus 1 is classified as a resin-integrated light measuring apparatus developed by the present inventors. At least the light emitting surface 9 of the solid light source 3 and the light receiving surface 11 of the fluorescence measuring instrument 7 are embedded in or in contact with the PDMS resin.
  • the PDMS resin is transparent to excitation light from the solid light source 3 and light including fluorescence emitted from the sample.
  • the fluorescence collecting optical system (an example of “optical path” in the claims of the present application) formed in the path along which the light from the light emitting surface 9 to the light receiving surface 11 follows is formed by a resin and an air chamber. Is done.
  • a casing 13 an example of “absorbing part” in the claims of the present application) surrounds the optical system, and the light emitting surface 9, the sample case 5, the fluorescence collecting optical system, and the light receiving surface 11 are integrated. Held and positioned.
  • the sample case 5, the fluorescence measuring instrument 7, and the casing 13 holding the fluorescence collecting optical system are also made of resin.
  • casing 13 contains the pigment substantially uniformly. This pigment has wavelength characteristics that absorb excitation light, autofluorescence generated when the sample case is irradiated with excitation light, and Raman light generated from the resin when the excitation light travels through the resin.
  • the housing 13 at least a part of the solid light source 3 or the fluorescence measuring device 7 may be embedded.
  • a power source that supplies power to the solid-state light source 3 and the fluorescence measuring device 7 may be embedded in the housing 13.
  • the laser light source employed as the laser light source solid light source 3 for example, a semiconductor-pumped solid-state (DPSS) laser device is used, and more specifically, Nd: YVO 4 for semiconductor excitation.
  • DPSS semiconductor-pumped solid-state
  • Nd YVO 4 for semiconductor excitation.
  • sample case 5 for example, a polystyrene PCR tube is used.
  • This PCR tube has a tapered tip, and even if a liquid sample is introduced, bubbles are hardly formed on the tip side of the PCR tube.
  • the PCR tube is positioned so that the tip side is a position where the laser beam emitted from the DPSS laser device is irradiated.
  • the optical path between the optical system light emitting surface 9 and the light receiving surface 11 includes the first dye-containing silicone resin 19, the first silicone resin 25, the second silicone resin 31, and the second dye-containing silicone resin. 35.
  • the “optical path” refers to a space formed in the LIF measuring apparatus 1 so that light can travel from the light emitting surface 9 to the light receiving surface 11.
  • the “optical path” sometimes refers to the path itself in which the light travels in the optical system, but in the present application, this is distinguished as the “path” of the light.
  • the first silicone resin 25 contacts the second air chamber 17, the third air chamber 21, and the fourth air chamber 23.
  • the second silicone resin 31 contacts the fourth air chamber 23, the fifth air chamber 27, and the sixth air chamber 29.
  • the second dye-containing silicone resin 35 comes into contact with the sixth air chamber 29, the seventh air chamber 33, and the light receiving surface 11 of the photomultiplier tube (fluorescence measuring device 7).
  • the optical system is embedded in the housing 13. Therefore, non-measurement light such as excitation light, autofluorescence generated when the sample case is irradiated with fluorescence, and Raman light generated from the resin when the excitation light travels through the resin is incident on the housing 13. Then, it is absorbed by the housing 13.
  • the first dye-containing silicone resin 19 (an example of the “optical filter portion” in the claims of the present application) is composed of a silicone resin (an example of the “second resin” in the claims of the present application).
  • the sample case 5 is enclosed, and is in contact with the light emitting surface 9 of the solid light source 3, the slope 37 of the first air chamber 15, and the second air chamber 17.
  • the first dye-containing silicone resin 19 includes excitation light, It contains a dye having wavelength characteristics that absorbs autofluorescence generated when the sample case 5 is irradiated with excitation light and Raman light generated from the resin when the excitation light travels through the resin. Yes.
  • the first air chamber 15 is in contact with the first dye-containing silicone resin 19 at the inclined surface 37.
  • the fluorescence emitted from the sample at an incident angle greater than the critical angle of the PDMS resin with respect to the atmosphere in the first air chamber is caused by the refractive index difference between the silicone resin and the atmosphere.
  • the fluorescence is totally reflected at the slopes 37. Therefore, by appropriately setting the angle of the slope 37 of the first air chamber 15, the fluorescence is folded back in an arbitrary direction (upward in FIG. 1).
  • the second air chamber 17 is provided between the first dye-containing silicone resin 19 and the first silicone resin 25. Further, the second air chamber 17 is in contact with the first dye-containing silicone resin 19 at the boundary surface 39 and at the first silicone resin 25 and the boundary surface 41.
  • the boundary surface 39 is a spherical surface convex toward the air chamber 17, the boundary surface 41 is a flat surface, and the air chamber 17 has a plano-concave lens shape as a whole.
  • the first silicone resin 25 is in contact with the second air chamber 17 and the boundary surface 41, at the third air chamber 21 and the inclined surface 43, and at the fourth air chamber 23 and the boundary surface 45. ing.
  • the third air chamber 21 is in contact with the first silicone resin 25 at the inclined surface 43. Similar to the first air chamber 15, since there is a difference in refractive index between the atmosphere in the air chamber and the silicone resin, by appropriately setting the angle of the inclined surface 43 of the third air chamber 21, Fluorescence incident from the air chamber 17 is folded in an arbitrary direction (right direction in FIG. 1).
  • the fourth air chamber 23 is provided between the first silicone resin 25 and the second silicone resin 31.
  • the first silicone resin 25 and the boundary surface 45 are in contact with each other, and the second silicone resin 31 and the boundary surface 47 (an example of a “diffraction grating surface” in the claims).
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the peripheral portion of the fourth air chamber 23.
  • the boundary surface 45 is a flat surface and the boundary surface 47 is a lattice-shaped surface (hereinafter, the boundary surface 47 is referred to as a lattice-shaped surface 47), whereby the fourth air chamber 23 is a transmission type. Functions as a diffraction grating.
  • the optical path of the LIF measuring apparatus 1 is bent before and after the lattice-shaped surface 47.
  • the refractive index of the first silicone resin 25 the incident angle of the parallel light reflected by the third air chamber 21 to the boundary surface 45, the blaze angle of the lattice-shaped surface 47 of the fourth air chamber 23, the number of grooves.
  • fluorescence having a diffraction order other than 1 is diffracted in a direction different from that of the primary light. For this reason, by appropriately adjusting the position of the fifth air chamber 27, it does not reach the inclined surface 49 of the fifth air chamber 27 and enters the casing 13 surrounding the second silicone resin 35. Then absorbed.
  • the optical path from the grating-shaped surface 47 to the fluorescence measuring instrument 7 is an optical path dedicated to primary light formed so that light different from the primary light is incident on the housing 13 (in the claims of this application). This is an example of an “nth-order optical path”.
  • the position and angle of the third air chamber 21 and the fifth air chamber 27 and the width of the optical path dedicated to the primary light are appropriately adjusted to measure fluorescence of only the measurement target light (600 nm).
  • the light can be guided to the device 7.
  • FIG. 3 shows a path to the fluorescence measuring instrument followed by the measurement target light emitted from the sample.
  • the second silicone resin 31 contacts the fourth air chamber 23 and the lattice-shaped surface 47, the fifth air chamber 27 and the inclined surface 49, and the sixth air chamber and the boundary surface 53. ing.
  • the fifth air chamber 27 is in contact with the second silicone resin 31 at the inclined surface 49.
  • the sixth air chamber 29 is provided between the second silicone resin 31 and the second dye-containing silicone resin 35, and at the second silicone resin 31 and the boundary surface 53, The two dye-containing silicone resins 35 are in contact with the boundary surface 55.
  • the boundary surface 53 is a flat surface
  • the boundary surface 55 is a spherical surface convex toward the sixth air chamber 29, and the sixth air chamber 29 has a plano-concave lens shape. Therefore, the fluorescence reflected from the inclined surface 49 of the fifth air chamber 27 passes through the boundary surface 53 as parallel light as it is, and the parallel light is set as appropriate by setting the curvature of the boundary surface 55, thereby the second dye.
  • the light is converged on the slope 57 of the seventh air chamber facing the containing silicone resin 35 and finally condensed on the light receiving surface 11 of the photomultiplier tube (fluorescence measuring device 7).
  • Second Dye-Containing Silicone Resin is composed of a silicone resin (an example of “second resin” in the claims of the present application).
  • the sixth air chamber 29 and the boundary surface 55 are in contact with the seventh air chamber 33 and the inclined surface 57 at the photomultiplier tube (fluorescence measuring device 7) and the light receiving surface 11, respectively.
  • the second dye-containing silicone resin 35 is excited by excitation light and sample case 5 in order to remove light other than the measurement target light that is fluorescence emitted from the sample. It contains a pigment having wavelength characteristics that absorbs autofluorescence generated when light is irradiated and Raman light generated from the resin when excitation light travels through the resin.
  • the second dye-containing silicone resin 35 preferably has a higher dye concentration than the first dye-containing silicone resin 19, but the first dye-containing silicone resin 19. The dye concentration may be higher.
  • the seventh air chamber 33 is in contact with the second dye-containing silicone resin 35 at the inclined surface 57.
  • the light converged on the inclined surface 57 is condensed on the light receiving surface 11 of the photomultiplier tube (fluorescence measuring device 7).
  • the housing 13 corresponds to the “light-absorbing member” recited in the claims, and includes a first dye-containing silicone resin 19, a first silicone resin 25, a second silicone resin 31, and a second dye that form an optical path. It is the same silicone resin as the containing silicone resin 35, for example, PDMS resin etc. are used.
  • a black pigment made of carbon that absorbs the stray light due to the excitation light, the stray light due to autofluorescence, and the Raman light is used.
  • the housing 13 surrounds the optical system described above as shown in FIG. Further, the housing 13 includes a silicone resin (first dye-containing silicone resin 19, first silicone resin 25, second silicone resin 31, and second dye-containing main resin whose main constituent elements form the optical path of the optical system. Since the silicone resin is the same as the silicone resin 35), all of these refractive indexes are the same. That is, there is no refractive index boundary between the housing 13 and the silicone resin that forms the optical path of the optical system. Therefore, when stray light that has passed through the region occupied by the silicone resin that forms the optical path of the optical system is incident on the housing 13, reflection and scattering of light are suppressed at the interface where both silicone resins contact.
  • silicone resin first dye-containing silicone resin 19, first silicone resin 25, second silicone resin 31, and second dye-containing main resin whose main constituent elements form the optical path of the optical system. Since the silicone resin is the same as the silicone resin 35), all of these refractive indexes are the same. That is, there is no refractive index boundary between the housing 13 and the
  • each stray light traveling in the optical path enters the housing 13 without being reflected or scattered, and is efficiently absorbed by the housing 13.
  • the first slit member 63 is located at a position near the sample case 5 in the first dye-containing silicone resin 19 and at a position near the light receiving surface 11 in the second dye-containing silicone resin 35.
  • the second slit member 65 (an example of the “slit part” in the claims of the present application) may be provided.
  • Both the slit members have a function of shielding light that is emitted from the sample of the sample case 5 and travels other than the course of fluorescence that reaches the light receiving surface 11 of the photomultiplier tube (fluorescence measuring device 7).
  • both slit members are formed of the same silicone resin as the first dye-containing silicone resin 19 and the second dye-containing silicone resin 35, and the above-described pigment (an example of “third dye” in the claims) , There is no refractive index boundary at the interface between the first dye-containing silicone resin 19 and the first slit member 63 and at the interface between the second dye-containing silicone resin 35 and the second slit member 65. . Therefore, when stray light is incident on the first slit member 63 and the second slit member 65, reflection and scattering of light are suppressed at the both interfaces.
  • first slit member 63 and the second slit member 65 contain a pigment, at least a part of the stray light is absorbed by the first slit member 63 and the second slit member 65. .
  • the amount of stray light reaching the light receiving surface 11 of the photomultiplier tube (fluorescence measuring device 7) can be further reduced.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the LIF measuring apparatus 61 according to the second embodiment.
  • the dye diffusion suppressing member 59 is disposed around the first dye-containing silicone resin 19 and the second dye-containing silicone resin 35. It was surrounded by an example of “a dye diffusion suppression part”.
  • the boundary surface between the dye diffusion suppression member 59 and the first dye-containing silicone resin 19, and the dye diffusion suppression member 59 and the second dye there is a refractive index boundary at the boundary surface of the contained silicone resin 35.
  • the stray light reflected and scattered at the refractive index boundary is absorbed by the dye-containing silicone resin (the first dye-containing silicone resin 19 and the second dye-containing silicone resin 35). 7 does not reach the light receiving surface 11.
  • the dye diffusion suppression member 59 is made of a material having a high density, high transparency to desired light, and a small or negligible movement of the dye inside. Specifically, an acrylic resin such as polymethyl methacrylate resin (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, inorganic glass, or the like is used. In particular, if the movement of the dye is completely prevented, it is preferable to use inorganic glass as the dye diffusion suppressing member 59.
  • PMMA polymethyl methacrylate resin
  • PET polyethylene terephthalate
  • inorganic glass or the like
  • a light source other than a laser light source may be used as the solid light source 3.
  • a measuring instrument other than the photomultiplier tube may be used.
  • a resin other than PDMS may be used as long as it is transparent to the excitation light from the solid light source 3 and the fluorescence emitted from the sample.
  • the material of the dye diffusion suppressing member 59 can be a metal.
  • the influence of reflection / scattering at the boundary surface of the dye diffusion suppression member 59 that comes into contact with the dye-containing silicone resin is relatively large.
  • An acrylic resin such as PMMA, PET, polycarbonate, inorganic glass, or the like is preferable.
  • a colored glass filter may be disposed in the sixth air chamber 29.
  • the optical path of the light measurement device is not limited to light other than the primary light, but before and after the diffraction grating surface so that the nth-order diffracted light (n is any one of natural numbers) reaches the measurement unit. It may be bent.
  • the 2nd light absorption part 67 (absorbing the light of a wavelength different from measurement object light) ( An example of “second light absorption part” in the claims of the present application may be further included.
  • the second light absorption part is made of the same resin as that constituting the optical filter part, and is different from the dye that the optical filter part has (an example of “second dye” in the claims) ) May be included.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LIF measuring apparatus (Example 1), 3 ... Solid light source, 5 ... Sample case, 7 ... Fluorescence measuring device, 9 ... Light emission surface, 11 ... Light-receiving surface, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Housing

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Abstract

　ノッチフィルタや回折格子等の光学素子の代わりとして、光路を形成しているシリコーン樹脂と同一のシリコーン樹脂から成る透過型回折格子を用いることで、光学系の構成要素を減らし、さらに携帯や運搬による衝撃に強い光測定装置等を提供することを目的とする。　測定対象からの特定の波長の光である測定対象光の光強度を測定する測定部を備える光測定装置であって、前記測定対象光に対して透明な樹脂で構成される光路と、前記光路内に、樹脂により形成される回折格子状面を備え、前記光路は、前記回折格子部の前後で屈曲している、光測定装置である。

Description

光測定装置及び光測定方法
　本願発明は、光測定装置及び光測定方法に関し、特に、測定対象からの特定の波長の光である測定対象光の光強度を測定する測定部を備える光測定装置等に関する。
　近年、ライフサイエンス分野では、ポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）の要請が高まってきており、分析が必要な現場において、検査時間が短く、かつ高精度な評価分析であるような小型かつ携帯可能な測定器の需要が大きくなっている。レーザ誘起蛍光法（Ｌａｓｅｒ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＬＩＦ）を利用した測定装置（以下、ＬＩＦ測定装置と称する）にも、このような需要への対応が要請されている。
　ＬＩＦ測定装置は、光電子倍増管等の蛍光測定器、光学フィルタ、光学レンズ、レーザ光源等を有している。小型、かつ、携帯可能なＬＩＦ測定装置を実現するためには、例えば、電気泳動を用いた分離システムをマイクロチップ化して小型化を図ることが考えられる。この場合、当然ながらレーザ光源と蛍光測定器との距離も近くなり、測定対象へ照射される励起光であるレーザビームの装置内での反射・散乱の影響が無視できなくなる。
　すなわち、集光レンズや光学フィルタ等の光学素子や測定対象を内部に保持する光透過性のマイクロチップ等をレーザビームが通過した結果、ＬＩＦ測定装置内部では、レーザビームの反射光や散乱光が蛍光測定器に到達する確率が著しく高くなる。また、ＬＩＦ測定装置の筐体とレーザ光源や蛍光測定器との距離も近くなり、筐体内面において発生するレーザビームの反射・散乱の影響が無視できなくなる。
　一般に、励起光であるレーザビームの強度は、測定対象からの蛍光の強度と比べると著しく大きいので、元々のレーザビームと比較すると強度が微弱なレーザビームの反射光や散乱光であっても、蛍光測定器に入射してしまうと蛍光測定器の蛍光検出感度に重大な影響を与えることになる。
　このような反射光、散乱光の影響を除去するためには、例えば、光学フィルタを複数使用することになり、ＬＩＦの光学系が複雑になる。そして、このような複雑な光学系を構成する光学素子はＬＩＦ測定装置内において光学素子ホルダーにより保持されるが、小型、かつ、携帯可能なＬＩＦ測定装置の場合、運搬時の振動や予期せぬ外部構造物との衝突による衝撃により、光学系のアライメントがずれる可能性がある。
　この場合、ＬＩＦ測定装置内の光学系の再アライメントが必要となるが、上記したように、ＬＩＦ装置内部に構成される光学系は複雑であるため、再アライメントを行う作業者には熟練の技能が要求される。
　ポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）は、例えば、救急車内での検査、患者自身が自宅などで行う自己検査、屋外での禁止薬物検査等の状況で行われる。このような検査作業者は、上記したような光学系のアライメントを実施する技量を必ずしも持ち合わせているわけではない。
　よって、光学素子ホルダーの構造も、振動や衝撃の影響を受けても光学素子のアライメントずれが抑制されるように、頑丈で大掛かりなものにする必要がある。
　また、上記したように、レーザビームの反射光や散乱光の影響を小さくするために、ＬＩＦの光学系を構成する光学素子の数は多くなるので、光学素子ホルダー、光学素子からなる光学系の構造は大掛かりにならざるを得ない。
　すなわち、従来は、ＰＯＣＴの要請に対応できるような、小型かつ携帯や運搬が可能で、迅速かつ高精度な測定性能を有するＬＩＦ測定装置を構築するのは、非常に困難であった。
　そこで、先に発明者らは、特許文献１において、ライフサイエンス分野におけるポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）の要請に対応可能である光誘起蛍光測定装置を提案した。固体光源、被測定試料を保持する試料保持部材、レンズや光学フィルタ等からなる蛍光収集光学系、蛍光測定器が上記固体光源から出射する励起光および上記試料から放出される蛍光を含む光に透明な樹脂内に埋設された構造を有するため、光誘起蛍光測定器に振動や衝撃が加えられたとしても光学素子等の位置の変動が起こりにくく、その結果、蛍光収集光学系のアライメントずれが抑制される。
　また、樹脂と光学素子の密着性は良好であり、両者の接触部分に空気が存在する場合に発生する不所望な光の反射や散乱も殆ど発生しない。
　さらに、測定対象光を平行光に調整するレンズ、及び、測定対象光を光測定器の受光面に集光するレンズとして、ガラス等の凸レンズを用いる代わりに、レンズを設ける空間を空洞とし、該空洞と樹脂との境界面をレンズ形状に形成することにより、光学系の構成要素を減らすことができた。
　上述のように、特許文献１で提案した樹脂一体型の光測定装置では、樹脂を充填することで光学系のアライメントのずれを防止し、それに加え、レンズを減らすことで、携帯や運搬による衝撃に強い光測定装置を提供した。さらに光学系の構成要素を減らすことができれば、より携帯や運搬による衝撃に強い光測定装置を実現することができる。
　ＬＩＦ測定装置では、励起光の反射光や散乱光等の測定対象光以外の不所望の光が測定器に入射してしまうことを防ぐために、例えば、光源から出射する励起光の波長の光を反射するノッチフィルタ、及び、試料から放出される蛍光以外の光を吸収する色ガラスフィルタが使用される。
　そこで、発明者らは、特許文献２において、色ガラスフィルタの代わりとして、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン樹脂に試料から放出される蛍光以外の光を吸収する色素を含有させて形成した光学フィルタを用いることを提案した。シリコーン樹脂の成形は、比較的容易であり、形状の自由度も高いため、ＬＩＦ測定装置の光路形状に対応した形状の有機光機能材を容易に得ることができる。なお、特許文献２に記載の技術は、本願出願時点で非公知である。
特開２０１４－３２０６４公報 特願２０１４－６４４１５
　発明者らは、樹脂一体型の光測定装置において、凸レンズや色ガラスフィルタを代替する技術的思想を提案してきたものの、測定対象としない波長の光を十分に減衰させるためには、ノッチフィルタ等の高価な光学素子を用いる必要があった。
　そこで、本願発明は、ノッチフィルタ等の高価な光学素子を用いずに測定対象としない波長の光を測定部に到達させない、樹脂一体型の携帯や運搬による衝撃に強い光測定装置等を提供することを目的とする。
　本願発明の第１の観点は、測定対象からの特定の波長の光である測定対象光の光強度を測定する測定部を備える光測定装置であって、前記測定対象光に対して透明な樹脂で構成される光路と、前記光路を覆う吸光部と、前記光路内に、樹脂により形成される回折格子状面を備え、前記光路は、前記回折格子状面の前後で屈曲している、光測定装置である。
　本願発明の第２の観点は、第１の観点の光測定装置であって、前記光路は、ｎ次の回折光（ｎは自然数のうちいずれか１つの数）が前記測定部に到達するように前記回折格子状面の前後で屈曲している。
　本願発明の第３の観点は、第２の観点の光測定装置であって、前記光路のうち、前記回折格子状面から前記測定部までの光路は、前記ｎ次の回折光とは異なる光が前記吸光部に入射するように形成されたｎ次光光路である。
　本願発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点の光測定装置であって、前記光路の一部に、色素を有する第２樹脂からなる光学フィルタ部をさらに備える光測定装置である。
　本願発明の第５の観点は、第４の観点の光測定装置であって、前記光学フィルタ部の周囲に、色素拡散抑制部をさらに備える光測定装置である。
　本願発明の第６の観点は、第５の観点の光測定装置であって、前記光学フィルタ部と前記色素拡散抑制部との間に、前記測定対象光とは異なる波長の光を吸収する第２吸光部をさらに備える光測定装置である。
　本願発明の第７の観点は、第６の観点の光測定装置であって、前記第２吸光部は、前記第２樹脂と同一の樹脂で構成されており、前記色素とは異なる第２色素を含むものである光測定装置である。
　本願発明の第８の観点は、第４から第７のいずれかの観点の光測定装置であって、前記光学フィルタ部の一部に、前記測定対象光の進路とは異なる進路を進行する光を遮蔽するスリット部をさらに備え、前記スリット部は、前記第２樹脂と同一の樹脂で構成されており、前記色素とは異なる第３色素を含むものである。
　本願発明の第９の観点は、測定対象からの特定の波長の光である測定対象光の光強度を測定する測定部を備える光測定装置を用いた光測定方法であって、前記光測定装置は、前記測定対象光に対して透明な樹脂で構成される光路と、前記光路を覆う吸光部と、前記光路内に、樹脂により形成される回折格子状面とを備え、前記光路は、前記回折格子状面の前後で屈曲しており、前記測定部が、前記回折格子状面において屈折した光を測定する測定ステップを含む、光測定方法である。
　本願発明の各観点によると、回折格子状面で励起光や測定対象光がそれぞれ回折され、屈曲した光路の方向に沿って進む光のみが測定部に到達する。そのため、ノッチフィルタ等の高価な光学素子を用いることなく、測定対象外の波長の光のうち少なくとも透過光を測定部に到達させない、樹脂一体型の光測定装置を提供することが可能となる。
　また、従来はノッチフィルタ等の光学素子と樹脂の境界面に空気が混入すると、不所望な光の反射や散乱が発生することがあったが、本願発明の各観点によると、ノッチフィルタ等の光学素子と樹脂の境界面が存在しないため、境界面への空気の混入による不所望な光の反射や散乱についても考慮する必要がなくなる。
　また、本願発明の第２の観点によると、樹脂一体型の光測定装置において、所望の光（測定対象光）を確実に測定部に導光することが可能となる。
　さらに、本願発明の第３の観点によると、樹脂一体型の光測定装置において、測定対象光以外を測定部に導光しないことも可能となる。
　さらに、本願発明の第４の観点によると、従来の光測定装置で測定対象光のみを透過させ、それ以外の光を吸収させる色ガラスフィルタが不要になり、さらに携帯や運搬による衝撃に強い光測定装置等を提供することが可能となる。
　さらに、本願発明の第５の観点によると、色素拡散抑制部が、光学フィルタ部内の色素の外部への拡散を抑制し、光学フィルタ部の当初のフィルタ機能を維持することが可能な光測定装置等を提供することが可能となる。
　光測定装置において、光の反射や散乱を抑制することが好ましいことに鑑みると、異種の材料である色素拡散抑制部を設けることには阻害要因がある。本願発明の第５の観点は、色素を有する光学フィルタ部から筐体への色素の拡散が問題となり得るとの課題認識に基づき色素拡散抑制部を設けることとした技術的思想に特徴がある。
　さらに、本願発明の第６の観点によると、測定対象光の光路を確保しつつ、光学フィルタ部における反射・散乱を抑制することが可能となる。
　さらに、本願発明の第７の観点によれば、第２吸光部と光学フィルタ部とが同一素材であるため、両者の屈折率が同じであり、境界面での反射・散乱の発生を抑制することがさらに容易となる。
　さらに、本願発明の第８の観点によれば、スリット部が迷光を遮蔽することにより、測定部に到達するノイズを低減することがさらに容易となる。なお、第２色素と第３色素とは同一の色素であることを妨げない。また、スリット部と周囲の素材が同一であるため、スリット部とその周囲の境界面での反射・散乱の発生が抑制される。
実施例１に係る本願発明のＬＩＦ測定装置の断面図である。 本願発明のＬＩＦ測定装置の第４の空気室周辺部分の断面図である。 本願発明に係るＬＩＦ測定装置内を測定対象光がたどる経路の一例を示す図である。 実施例２に係る本願発明のＬＩＦ測定装置の断面図である。 色素拡散抑止部材と第２の色素含有シリコーン樹脂の間に第２吸光部を備える構成を示した図であり、（ａ）試料ケース付近の拡大図、及び、（ｂ）受光面付近の拡大図を示す図である。
　以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
　本実施例に係るＬＩＦ測定装置１の断面図を図１に示す。ＬＩＦ測定装置１（本願請求項における「光測定装置」の一例）は、レーザ光源である固体光源３と、被測定試料を保持する試料ケース５と、シリコーン樹脂や空気室等を含む蛍光収集光学系と、光電子増倍管である蛍光測定器７（本願請求項における「測定部」の一例）とを備える。
　続いて、ＬＩＦ測定装置１について具体的に述べる。ＬＩＦ測定装置１は、本発明者らが開発してきた樹脂一体型の光測定装置に分類される。少なくとも固体光源３の光出射面９及び蛍光測定器７の受光面１１は、ＰＤＭＳ樹脂に埋設されるか又は接触する。ここで、ＰＤＭＳ樹脂は、固体光源３からの励起光や試料から放出される蛍光を含む光に対して透明である。さらに、ＬＩＦ測定装置１おいて、光出射面９から受光面１１までの光がたどる経路に形成される蛍光収集光学系（本願請求項における「光路」の一例）は、樹脂及び空気室により形成される。また、後述する筐体１３（本願請求項における「吸光部」の一例）が光学系を包囲しており、光出射面９、試料ケース５、蛍光収集光学系、及び、受光面１１が一体化して保持され、かつ、位置決めされる。
　さらに、試料ケース５、蛍光測定器７、及び、蛍光収集光学系を保持する筐体１３も樹脂で構成されている。ここで、筐体１３を構成する樹脂は、顔料をほぼ一様に含有している。この顔料は、励起光、試料ケースに励起光が照射される際に発生する自家蛍光、及び、励起光が樹脂内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する。
　筐体１３には、固体光源３や蛍光測定器７の少なくとも一部が埋設されてもよい。また、図示を省略したが、固体光源３及び蛍光測定器７に電力を供給する電力源が筐体１３に埋設されてもよい。
　レーザ光源
　固体光源３として採用されるレーザ光源としては、例えば、半導体励起固体レーザ（Ｄｉｏｄｅ－ｐｕｍｐｅｄ　ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ（ＤＰＳＳ）ｌａｓｅｒｓ）装置が使用され、より具体的には、半導体励起のＮｄ：ＹＶＯ４レーザ（波長１０６４ｎｍ）の第２高調波である波長５３２ｎｍのレーザビームを放出するグリーンレーザ装置が用いられる。
　試料ケース
　試料ケース５としては、例えば、ポリスチレン製ＰＣＲチューブが使用される。このＰＣＲチューブは先端がテーパ状になっており、液体状の試料を投入しても、上記ＰＣＲチューブの先端側で気泡が出来にくい。この先端側が上記ＤＰＳＳレーザ装置から放出されるレーザビームが照射される位置となるように、ＰＣＲチューブは位置決めされる。
　光学系
　光出射面９と受光面１１との間の光路は、第１の色素含有シリコーン樹脂１９と、第１のシリコーン樹脂２５と、第２のシリコーン樹脂３１と、第２の色素含有シリコーン樹脂３５とを有する。なお、本願において「光路」とは、ＬＩＦ測定装置１内に光出射面９から受光面１１までの間に光が進行しうるように形成された空間を指す。一般に、「光路」は光が光学系中を進行した経路自体を指すこともあるが、本願においてはこれを光の「進路」として区別する。第１のシリコーン樹脂２５は、第２の空気室１７と第３の空気室２１と第４の空気室２３に接触する。第２のシリコーン樹脂３１は、第４の空気室２３と第５の空気室２７と第６の空気室２９に接触する。第２の色素含有シリコーン樹脂３５は、第６の空気室２９と第７の空気室３３と光電子増倍管（蛍光測定器７）の受光面１１に接触する。本実施例において光学系は、筐体１３に埋設されている。そのため、励起光、試料ケースに蛍光が照射される際に発生する自家蛍光、及び、励起光が樹脂内を進行する際に樹脂から発生するラマン光といった測定対象外の光が筐体１３に入射すると、筐体１３に吸収される。
第１の色素含有シリコーン樹脂
　第１の色素含有シリコーン樹脂１９（本願請求項における「光学フィルタ部」の一例）は、シリコーン樹脂（本願請求項における「第２樹脂」の一例）により構成されており、試料ケース５を内包し、固体光源３の光出射面９、第１の空気室１５の斜面３７、及び、第２の空気室１７と接している。
　また、試料から放出された特定の蛍光である測定対象光（本願請求項における「測定対象光」の一例）以外の光を除去するために、第１の色素含有シリコーン樹脂１９は、励起光、試料ケース５に励起光が照射される際に発生する自家蛍光、及び励起光が樹脂内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する色素をほぼ一様に含有している。ただし、第１の色素含有シリコーン樹脂１９には、第２の色素含有シリコーン樹脂に比べ、色素濃度の低いシリコーン樹脂を用いた方がよい。なぜなら、ほぼ発光しない色素であっても、全く発光しないわけではなく、色素が擬似的な点光源となってしまう可能性があるためである。
第１の空気室
　第１の空気室１５は、第１の色素含有シリコーン樹脂１９と斜面３７で接している。第１の空気室１５では、シリコーン樹脂と大気の屈折率差により、第１の空気室中の大気に対するＰＤＭＳ樹脂の臨界角以上の入射角で試料から放出される蛍光が、第１の空気室１５の斜面３７に入射すると、蛍光は斜面３７において全反射される。そのため、第１の空気室１５の斜面３７の角度を適切に設定することにより、蛍光は任意の方向（図１では上方向）に折り返される。
第２の空気室
　第２の空気室１７は、第１の色素含有シリコーン樹脂１９と第１のシリコーン樹脂２５との間に設けられている。また、第２の空気室１７は、第１の色素含有シリコーン樹脂１９と境界面３９において、かつ、第１のシリコーン樹脂２５と境界面４１において、それぞれ接している。境界面３９が空気室１７側に凸の球面であり、境界面４１が平面であり、空気室１７は全体として平凹レンズの形状となっている。境界面３９の曲率を適宜設定することにより、第２の空気室は、試料から放出される拡散光を平行光に調整する。
第１のシリコーン樹脂
　第１のシリコーン樹脂２５は、第２の空気室１７と境界面４１において、第３の空気室２１と斜面４３において、かつ、第４の空気室２３と境界面４５において接している。
第３の空気室
　第３の空気室２１は、第１のシリコーン樹脂２５と斜面４３で接している。第１の空気室１５と同様に、空気室中の大気とシリコーン樹脂との屈折率の差があるため、第３の空気室２１の斜面４３の角度を適切に設定することにより、第２の空気室１７から入射してくる蛍光は任意の方向（図１では右方向）に折り返される。
第４の空気室
　第４の空気室２３は、第１のシリコーン樹脂２５と第２のシリコーン樹脂３１との間に設けられている。第１のシリコーン樹脂２５と境界面４５において、かつ、第２のシリコーン樹脂３１と境界面４７（本願請求項における「回折格子状面」の一例）において接している。
　図２に、第４の空気室２３の周辺部分の断面図を示す。図２に示される通り、境界面４５は平面とし、境界面４７は格子形状面とすることにより（以下、境界面４７を、格子形状面４７という。）、第４の空気室２３は透過型回折格子として機能する。しかも、格子形状面４７の前後でＬＩＦ測定装置１の光路が屈曲している。そこで、第１のシリコーン樹脂２５の屈折率、第３の空気室２１により折り返される平行光の境界面４５への入射角、第４の空気室２３の格子形状面４７のブレーズ角、溝本数、第２のシリコーン樹脂３１の屈折率、第２のシリコーン樹脂３１が接する第５の空気室２７の斜面４９の位置及び角度を適宜調節することにより、第４の空気室２３に入射する蛍光は、第４の空気室２３の格子形状面４７により回折され、測定対象光（例えば１次光）は、第５の空気室２７の斜面４９に導光される。
　ここで、回折次数が１以外の蛍光は、１次光とは異なる方向に回折される。そのため、第５の空気室２７の位置を適宜調整することにより、第５の空気室２７の斜面４９には到達せず、第２のシリコーン樹脂３５から、これを包囲する筐体１３へと入射して吸収される。
　また、蛍光以外の光（具体的には、波長が５３２ｎｍである励起光による迷光、試料ケース５からの自家蛍光の迷光、及び励起光による迷光がＰＤＭＳ樹脂中を進行する際に発生するラマン光）は、蛍光（測定対象光）と波長が相違するので、蛍光（測定対象光）の１次光とは異なる方向に回折される。よって、第５の空気室２７の位置を適宜調整することにより、第５の空気室２７の斜面４９には到達せず、第２の色素含有シリコーン樹脂３５を包囲する筐体１３へと入射して吸収される。すなわち、上記した第４の空気室２３は、ノッチフィルタと同様の機能を奏する。
　また、光路のうち、格子形状面４７から蛍光測定器７までの光路は、１次光とは異なる光が筐体１３に入射するように形成された、１次光専用光路（本願請求項の「ｎ次光光路」の一例）といえる。
　ここで、１次光専用光路を有する光学系の設計方法の一例について述べる。例えば、格子形状面４７のブレーズ角が３６．９度、溝本数が１２００／ｍｍの場合において、ｍ＝＋１の光（＋１次光）を取り出すとき、グレーティング方程式により、入射角は２．５３度とすると、回折角は３０．７５度となり、６００ｎｍ－５３２ｎｍ分散が、３０ｍｍ先で約２ｍｍであると導出される。この分散機構に合わせ、第３の空気室２１及び第５の空気室２７の位置及び角度、並びに、１次光専用光路の幅を適宜調節することにより、測定対象光（６００ｎｍ）のみを蛍光測定器７に導光することができる。参考までに、このときに試料から発した測定対象光がたどる蛍光測定器までの経路を図３に示す。
　なお、迷光の中には第５の空気室２７の斜面４９に入射するものもあるが、強度は小さく、後で述べる光学フィルタ（第２の色素含有シリコーン樹脂３５）によりほぼ除去される。
第２のシリコーン樹脂
　第２のシリコーン樹脂３１は、第４の空気室２３と格子形状面４７において、第５の空気室２７と斜面４９において、第６の空気室と境界面５３において、それぞれ接している。
第５の空気室
　第５の空気室２７は、第２のシリコーン樹脂３１と斜面４９で接している。
第６の空気室
　第６の空気室２９は、第２のシリコーン樹脂３１と第２の色素含有シリコーン樹脂３５との間に設けられており、第２のシリコーン樹脂３１と境界面５３において、第２の色素含有シリコーン樹脂３５と境界面５５において、それぞれ接している。境界面５３は平面、境界面５５は第６の空気室２９側に凸の球面であり、第６の空気室２９は平凹レンズの形状となっている。そのため、第５の空気室２７の斜面４９から折り返された蛍光は、そのまま平行光として境界面５３を通過し、その平行光は、境界面５５の曲率を適宜設定することにより、第２の色素含有シリコーン樹脂３５に面する第７の空気室の斜面５７に収束され、最終的に光電子倍増管（蛍光測定器７）の受光面１１に集光される。
第２の色素含有シリコーン樹脂
　第２の色素含有シリコーン樹脂３５（本願請求項の「光学フィルタ部」の一例）は、シリコーン樹脂（本願請求項における「第２樹脂」の一例）により構成されており、第６の空気室２９と境界面５５において、第７の空気室３３と斜面５７において、光電子倍増管（蛍光測定器７）と受光面１１において、それぞれ接している。
　第２の色素含有シリコーン樹脂３５は、第１の色素含有シリコーン樹脂１９と同様に、試料から放出された蛍光である測定対象光以外の光を除去するために、励起光、試料ケース５に励起光が照射される際に発生する自家蛍光、及び励起光が樹脂内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する色素をほぼ一様に含有している。ここで、蛍光以外の光をできるだけ除去するため、第２の色素含有シリコーン樹脂３５は、第１の色素含有シリコーン樹脂１９よりも色素濃度が高いことが好ましいが、第１の色素含有シリコーン樹脂１９の方が色素濃度が高くともよい。
第７の空気室
　第７の空気室３３は、第２の色素含有シリコーン樹脂３５と斜面５７で接している。第７の空気室３３の位置及び斜面５７の角度を適切に設定することにより、斜面５７に収束した光が光電子倍増管（蛍光測定器７）の受光面１１に集光される。
筐体
　筐体１３は、請求の範囲に記載の「吸光部材」にあたり、光路を形成する第１の色素含有シリコーン樹脂１９、第１のシリコーン樹脂２５、第２のシリコーン樹脂３１、第２の色素含有シリコーン樹脂３５と同じシリコーン樹脂であり、例えば、ＰＤＭＳ樹脂などを用いる。また、このＰＤＭＳへ含有させる顔料としては、上記励起光による迷光、自家蛍光による迷光、ラマン光を吸収する、例えば、炭素からなる黒色顔料が使用されている。
　この筐体１３は、図１に示す通り、上述した光学系を包囲している。さらに、筐体１３は、主な構成要素が光学系の光路を形成するシリコーン樹脂（第１の色素含有シリコーン樹脂１９、第１のシリコーン樹脂２５、第２のシリコーン樹脂３１、第２の色素含有シリコーン樹脂３５）と同じくシリコーン樹脂であるので、これらの屈折率は全て同じである。すなわち、筐体１３と光学系の光路を形成するシリコーン樹脂との間には屈折率境界がない。よって、光学系の光路を形成するシリコーン樹脂が占める領域を通過した迷光が、筐体１３に入射する場合、両シリコーン樹脂が接触する界面において光の反射や散乱は抑制される。
　すなわち、光路を進行する各迷光は、反射や散乱されることなく筐体１３に入射し、効率よく筐体１３により吸収される。
　なお、図１に示すように、第１の色素含有シリコーン樹脂１９における試料ケース５近傍の位置、および第２の色素含有シリコーン樹脂３５における受光面１１近傍の位置に、それぞれ第１のスリット部材６３、第２のスリット部材６５（それぞれ本願請求項における「スリット部」の一例）を設けてもよい。
　両スリット部材は、試料ケース５の試料から放出され光電子倍増管（蛍光測定器７）の受光面１１に至る蛍光の進路以外を進行する光を遮蔽する機能を有する。特に、両スリット部材を、第１の色素含有シリコーン樹脂１９、第２の色素含有シリコーン樹脂３５と同じシリコーン樹脂によって形成し、かつ、上記した顔料（本願請求項における「第３色素」の一例）を含有させることにより、第１の色素含有シリコーン樹脂１９と第１のスリット部材６３との界面、第２の色素含有シリコーン樹脂３５と第２のスリット部材６５との界面には屈折率境界がない。よって、迷光が、第１のスリット部材６３、第２のスリット部材６５に入射する場合、上記両界面において光の反射や散乱は抑制される。
　また、第１のスリット部材６３、第２のスリット部材６５は顔料を含有しているので、上記迷光の少なくとも一部は、上記第１のスリット部材６３、第２のスリット部材６５により吸収される。
　このように、第１のスリット部材６３、第２のスリット部材６５を設けることにより、光電子倍増管（蛍光測定器７）の受光面１１に到達する迷光の量を更に低減することが可能となる。
　図４に実施例２に係るＬＩＦ測定装置６１の構成例を示す。ＬＩＦ測定装置６１では、実施例１のＬＩＦ測定装置１に加え、第１の色素含有シリコーン樹脂１９、及び、第２の色素含有シリコーン樹脂３５の周囲を色素拡散抑制部材５９（本願請求項の「色素拡散抑制部」の一例）で包囲した。
　実施例２では実施例１と異なり、色素拡散抑制部材５９が存在するため、色素拡散抑制部材５９と第１の色素含有シリコーン樹脂１９の境界面、及び、色素拡散抑制部材５９と第２の色素含有シリコーン樹脂３５の境界面には屈折率境界が存在する。しかしながら、屈折率境界において反射・散乱される上記迷光は、色素含有シリコーン樹脂（第１の色素含有シリコーン樹脂１９、第２の色素含有シリコーン樹脂３５）により吸収されるので、実質的に蛍光測定器７の受光面１１には到達しない。
　色素拡散抑制部材５９は、高密度であって、所望の光に対して透過性が高く、また、内部において色素の移動が無視できるほど小さいか、全く移動しない材質からなる。具体的には、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Ｐｏｌｙ　ｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタラート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）や無機ガラス等が用いられる。特に色素の移動を完全に防止するのであれば、色素拡散抑制部材５９として無機ガラスを使用することが好ましい。
　なお、固体光源３として、レーザ光源以外の光源を用いてもよい。また、蛍光測定器７として、光電子増倍管以外の測定器を用いてもよい。さらに、光路を構成する樹脂として、固体光源３からの励起光や試料から放出される蛍光に対して透明であれば、ＰＤＭＳ以外の樹脂を用いてもよい。
　また、色素拡散抑制部材５９の材質を金属とすることも可能である。しかしながら、色素含有シリコーン樹脂（第１の色素含有シリコーン樹脂１９、第２の色素含有シリコーン樹脂３５）と接触する色素拡散抑制部材５９の境界面での反射・散乱の影響が比較的大きくなるため、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂やＰＥＴ、ポリカーボネート、無機ガラス等の方が好ましい。
　さらに、励起光による迷光や自家蛍光による迷光・ラマン光等の測定対象光以外を除くためには、実施例１及び実施例２のように色素含有シリコーン樹脂を用いるのではなく、光路の途中、例えば第６の空気室２９中に色ガラスフィルタを配置してもよい。
　さらに、光測定装置の光路は、１次光以外の光に限らずｎ次の回折光（ｎは自然数のうちいずれか１つの数）が測定部に到達するように回折格子状面の前後で屈曲させてもよい。
　さらに、実施例２における色素拡散抑制部材５９と第２の色素含有シリコーン樹脂３５との間に、図５に示すように、測定対象光とは異なる波長の光を吸収する第２吸光部６７（本願請求項における「第２吸光部」の一例）をさらに備えてもよい。これにより、測定対象光の光路を確保しつつ、光学フィルタ部における反射・散乱を抑制することが可能となる。また、この第２吸光部は、光学フィルタ部を構成する樹脂と同一の樹脂で構成されており、光学フィルタ部が有する色素とは異なる第２色素（本願請求項における「第２色素」の一例）を含むものであってもよい。これにより、第２吸光部と光学フィルタ部とが同一素材であるため、両者の屈折率が同じであり、境界面での反射・散乱の発生を抑制することがさらに容易となる。
１・・・ＬＩＦ測定装置（実施例１）、３・・・固体光源、５・・・試料ケース、７・・・蛍光測定器、９・・・光出射面、１１・・・受光面、１３・・・筐体、１５・・・第１の空気室、１７・・・第２の空気室、１９・・・第１の色素含有シリコーン樹脂、２１・・・第３の空気室、２３・・・第４の空気室、２５・・・第１のシリコーン樹脂、２７・・・第５の空気室、２９・・・第６の空気室、３１・・・第２のシリコーン樹脂、３３・・・第７の空気室、３５・・・第２の色素含有シリコーン樹脂、３７・・・斜面（第１の空気室の斜面）、３９・・・境界面（第１の色素含有シリコーン樹脂と第２の空気室の境界面）、４１・・・境界面（第１のシリコーン樹脂と第２の空気室の境界面）、４３・・・斜面（第３の空気室と第１のシリコーン樹脂の境界面）、４５・・・境界面（第４の空気室と第１のシリコーン樹脂の境界面）、４７・・・境界面、格子形状面（第４の空気室と第２のシリコーン樹脂の境界面）、４９・・・斜面（第５の空気室と第２のシリコーン樹脂の境界面）、５３・・・境界面（第２のシリコーン樹脂と第６の空気室の境界面）、５５・・・境界面（第２の色素含有シリコーン樹脂と第６の空気室の境界面）、５７・・・斜面（第２の色素含有シリコーン樹脂と第７の空気室の境界面）、５９・・・色素拡散抑制部材（実施例２）、６１・・・ＬＩＦ測定装置（実施例２）、６３・・・第１のスリット部材、６５・・・第２のスリット部材、６７・・・第２吸光部

 

Claims (9)

  1. 　測定対象からの特定の波長の光である測定対象光の光強度を測定する測定部を備える光測定装置であって、
    　前記測定対象光に対して透明な樹脂で構成される光路と、
    　前記光路を覆う吸光部と、
    　前記光路内に、樹脂により形成される回折格子状面とを備え、
    　前記光路は、前記回折格子状面の前後で屈曲している、光測定装置。
  2. 　前記光路は、ｎ次の回折光（ｎは自然数のうちいずれか１つの数）が前記測定部に到達するように前記回折格子状面の前後で屈曲している、請求項１記載の光測定装置。
  3. 　前記光路のうち、前記回折格子状面から前記測定部までの光路は、前記ｎ次の回折光とは異なる光が前記吸光部に入射するように形成されたｎ次光光路である、請求項２記載の光測定装置。
  4. 　前記光路の一部に、色素を有する第２樹脂からなる光学フィルタ部をさらに備える請求項１から３のいずれかに記載の光測定装置。
  5. 　前記光学フィルタ部の周囲に、色素拡散抑制部をさらに備える請求項４記載の光測定装置。
  6. 　前記光学フィルタ部と前記色素拡散抑制部との間に、前記測定対象光とは異なる波長の光を吸収する第２吸光部をさらに備える、請求項５記載の光測定装置。
  7. 　前記第２吸光部は、前記第２樹脂と同一の樹脂で構成されており、前記色素とは異なる第２色素を含むものである、請求項６記載の光測定装置。
  8. 　前記光学フィルタ部の一部に、前記測定対象光の進路とは異なる進路を進行する光を遮蔽するスリット部をさらに備え、
    　前記スリット部は、
    　　前記第２樹脂と同一の樹脂で構成されており、
    　　前記色素とは異なる第３色素を含むものである、請求項４から７のいずれかに記載の光測定装置。
  9. 　測定対象からの特定の波長の光である測定対象光の光強度を測定する測定部を備える光測定装置を用いた光測定方法であって、
    　前記光測定装置は、
    　　前記測定対象光に対して透明な樹脂で構成される光路と、
    　　前記光路を覆う吸光部と、
    　　前記光路内に、樹脂により形成される回折格子状面とを備え、
    　前記光路は、前記回折格子状面の前後で屈曲しており、
    　前記測定部が、前記回折格子状面において屈折した光を測定する測定ステップを含む、光測定方法。
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