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技術 蛍光偏光測定用キュベットの製造方法および蛍光偏光測定用キュベット

出願人 ウシオ電機株式会社
発明者 住友卓中島明信鈴木信二
出願日 2017年10月26日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2017-207304
公開日 2019年5月23日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-078689
状態 未査定
技術分野 光学的測定セル 蛍光または発光による材料の調査,分析 光学的手段による材料の調査、分析
主要キーワード サンプルケース プラスチック樹脂製 測定用光路 光学測定用 レーザ誘起蛍光法 角型形状 数値条件 シリコーン樹脂製
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図面 (10)

課題

残留応力や歪みが小さく、POCTに対応可能な蛍光偏光測定用キュベットの製造方法および蛍光偏光測定用キュベットを提供する。

解決手段

試料を収容し、励起光として直線偏光光入射される蛍光偏光測定用キュベット10の製造方法は、液状の透明シリコーン樹脂を型内に圧入せずに注入する工程と、液状の透明シリコーン樹脂を常温硬化させる工程と、透明シリコーン樹脂の硬化後、離型し、蛍光偏光測定用キュベットを得る工程と、を含む。蛍光偏光測定用キュベット10は、透明シリコーン樹脂により構成され、一体成形された角型形状を有し、直線偏光光が入射された結果、蛍光偏光測定用キュベット10から放出される光の楕円率が0.1以下で、かつ楕円方位角が25度以下となる数値条件を満たす。

概要

背景

吸光度法レーザ誘起蛍光法などの光分析技術を用いた光測定装置は、多様な分野、例えば、ライフサイエンス分野における広範囲バイオアナリシスにおいて採用されている。バイオアナリシスにおいては、このような光測定装置は、ポイントオブケア検査(POCT)用の測定機器として期待されている。この場合、光測定装置には、携帯可能な程度に小型であることや、高性能な測定が可能であることなどが要請される。

光分析技術の一例としては、例えば、蛍光偏光測定法がある。
蛍光偏光測定を行う光測定装置においては、液体試料は、光透過性容器キュベット)に収容され、光測定用光路内に配置される。紫外線を用いた光学測定用のキュベットは、例えば、紫外線透過性が良好な石英ガラスにより構成されることが多い。
キュベットが石英ガラスなどのガラス製である必要性は、例えば、特許文献1に記載されている。この特許文献1には、注入形成または熱形成のような殆どのプラスチック加工法により製造されたプラスチック製のキュベットには応力残留しており、この残留応力は、無作為偏光効果を持っているため、蛍光偏光アッセイに必要とされる偏光光の透過を妨害する点が開示されている。
特許文献2に開示される抗原抗体反応測定装置においても、試料セルとして円筒形キャピラリーガラスが採用されている。

概要

残留応力や歪みが小さく、POCTに対応可能な蛍光偏光測定用キュベットの製造方法および蛍光偏光測定用キュベットを提供する。試料を収容し、励起光として直線偏光光入射される蛍光偏光測定用キュベット10の製造方法は、液状の透明シリコーン樹脂を型内に圧入せずに注入する工程と、液状の透明シリコーン樹脂を常温硬化させる工程と、透明シリコーン樹脂の硬化後、離型し、蛍光偏光測定用キュベットを得る工程と、を含む。蛍光偏光測定用キュベット10は、透明シリコーン樹脂により構成され、一体成形された角型形状を有し、直線偏光光が入射された結果、蛍光偏光測定用キュベット10から放出される光の楕円率が0.1以下で、かつ楕円方位角が25度以下となる数値条件を満たす。

目的

本発明は、残留歪みが抑制された、POCTに対応可能な蛍光偏光測定用キュベットの製造方法および蛍光偏光測定用キュベットを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

試料を収容し、励起光として直線偏光光入射される蛍光偏光測定用キュベットの製造方法であって、液状の透明シリコーン樹脂を型内に圧入せずに注入する工程と、前記液状の透明シリコーン樹脂を常温硬化させる工程と、前記透明シリコーン樹脂の硬化後、離型し、前記蛍光偏光測定用キュベットを得る工程と、を含むことを特徴とする蛍光偏光測定用キュベットの製造方法。

請求項2

前記透明シリコーン樹脂を加熱して硬化を促進させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の蛍光偏光測定用キュベットの製造方法。

請求項3

請求項1または2に記載の蛍光偏光測定用キュベットの製造方法により製造された蛍光偏光測定用キュベット。

請求項4

試料を収容し、励起光として直線偏光光が入射される蛍光偏光測定用キュベットであって、透明シリコーン樹脂により構成され、一体成形された角型形状を有し、直線偏光光を透過させたときの透過光楕円率が0.1以下で、かつ楕円方位角が25度以下となる数値条件を満たす平面を有することを特徴とする蛍光偏光測定用キュベット。

請求項5

少なくとも、前記励起光である直線偏光光が入射される入射面と、前記励起光を入射した結果、放出される蛍光観測する観測面とが、前記数値条件を満たす平面であることを特徴とする請求項4に記載の蛍光偏光測定用キュベット。

請求項6

請求項3から5のいずれか1項に記載の蛍光偏光測定用キュベットと、前記蛍光偏光測定用キュベットの第1の面に対して、前記直線偏光光を入射する光源部と、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる面から放出される光の、前記直線偏光光と同一方向の偏光成分と、前記直線偏光光に対して直交方向の偏光成分とを測定する偏光測定部と、を備えることを特徴とする蛍光偏光測定装置

請求項7

前記光源部は、光源と、前記光源から放出される光から前記直線偏光光の偏光成分を抽出し、前記第1の面に入射させる偏光子と、を備えることを特徴とする請求項6に記載の蛍光偏光測定装置。

請求項8

前記偏光測定部は、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる第2の面に対向する位置に配置され、当該第2の面から放出される光から前記直線偏光光と同一方向の偏光成分を抽出する第1の偏光子と、前記第1の偏光子によって抽出された偏光成分の光の強度を測定する第1の受光部と、を有する第1の偏光測定部と、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる第3の面に対向する位置に配置され、当該第3の面から放出される光から前記直線偏光光に対して直交方向の偏光成分を抽出する第2の偏光子と、前記第2の偏光子によって抽出された偏光成分の光の強度を測定する第2の受光部と、を有する第2の偏光測定部と、を備えることを特徴とする請求項6または7に記載の蛍光偏光測定装置。

請求項9

前記偏光測定部は、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる第2の面に対向する位置に配置され、当該第2の面から放出される光から所定方向の偏光成分を抽出する第1の偏光子と、前記第1の偏光子を回動可能に保持し、前記第1の偏光子が抽出する偏光成分の方向が前記直線偏光光と同一方向となる位置と、前記第1の偏光子が抽出する偏光成分の方向が前記直線偏光光に対して直交方向となる位置との間で、前記第1の偏光子を回動させる回動機構と、前記第1の偏光子によって抽出された、前記直線偏光光と同一方向の偏光成分の光の強度と、前記直線偏光光に対して直交方向の偏光成分の光の強度とを測定する第1の受光部と、を備えることを特徴とする請求項6または7に記載の蛍光偏光測定装置。

請求項10

前記蛍光偏光測定用キュベットを外嵌保持する角型ホルダーをさらに備え、前記角型ホルダーは、前記蛍光偏光測定用キュベットが有する4つの平面の少なくとも1面に対向する位置に、偏光子を埋設するための偏光子保持部を有することを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の蛍光偏光測定装置。

技術分野

0001

本発明は、蛍光偏光測定用キュベットの製造方法、および蛍光偏光測定用キュベットに関する。

背景技術

0002

吸光度法レーザ誘起蛍光法などの光分析技術を用いた光測定装置は、多様な分野、例えば、ライフサイエンス分野における広範囲バイオアナリシスにおいて採用されている。バイオアナリシスにおいては、このような光測定装置は、ポイントオブケア検査(POCT)用の測定機器として期待されている。この場合、光測定装置には、携帯可能な程度に小型であることや、高性能な測定が可能であることなどが要請される。

0003

光分析技術の一例としては、例えば、蛍光偏光測定法がある。
蛍光偏光測定を行う光測定装置においては、液体試料は、光透過性容器(キュベット)に収容され、光測定用光路内に配置される。紫外線を用いた光学測定用のキュベットは、例えば、紫外線透過性が良好な石英ガラスにより構成されることが多い。
キュベットが石英ガラスなどのガラス製である必要性は、例えば、特許文献1に記載されている。この特許文献1には、注入形成または熱形成のような殆どのプラスチック加工法により製造されたプラスチック製のキュベットには応力残留しており、この残留応力は、無作為偏光効果を持っているため、蛍光偏光アッセイに必要とされる偏光光の透過を妨害する点が開示されている。
特許文献2に開示される抗原抗体反応測定装置においても、試料セルとして円筒形キャピラリーガラスが採用されている。

先行技術

0004

特表平10−509330号公報
実公昭56−031732号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、ガラス、特に石英ガラスからなるキュベットは、比較的高価であり、また耐衝撃性に乏しく、更にディスポーザブルではない。そのため、POCT用の光学測定装置に使用されるサンプルケースとしては、測定現場でのハンドリング性がよくない。
特許文献1には、蛍光偏光アッセイに必要な光学的性質を持つプラスチック製のマイクロプレート状の試料ホルダーが開示されている。しかしながら、当該試料ホルダーは、キュベット形状ではなくマイクロプレート状であるので、このような試料ホルダーを用いた光学測定装置は大がかりとなり、POCTには向かない。
そこで、本発明は、残留歪みが抑制された、POCTに対応可能な蛍光偏光測定用キュベットの製造方法および蛍光偏光測定用キュベットを提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するために、本発明に係る蛍光偏光測定用キュベットの製造方法の一態様は、試料を収容し、励起光として直線偏光光入射される蛍光偏光測定用キュベットの製造方法であって、液状の透明シリコーン樹脂を型内に圧入せずに注入する工程と、前記液状の透明シリコーン樹脂を常温硬化させる工程と、前記透明シリコーン樹脂の硬化後、離型し、前記蛍光偏光測定用キュベットを得る工程と、を含む。
これにより、残留歪みが抑制された透明シリコーン樹脂製のキュベットを製造することができる。当該キュベットに直線偏光光を入射した場合の透過光偏光方向の変化を抑制することができるので、蛍光偏光測定用のキュベットとして適切に用いることができる。また、当該キュベットは、石英ガラスと比較して安価であり、耐衝撃性に優れ、かつ小型化も可能である。したがって、POCTに対応可能な蛍光偏光測定用キュベットとすることができる。

0007

また、上記蛍光偏光測定用キュベットの製造方法は、前記透明シリコーン樹脂を加熱して硬化を促進させる工程をさらに含んでいてもよい。
この場合、蛍光偏光測定用キュベットを製造するために必要なタクトタイムを短くすることができ、生産性を向上させることができる。

0008

さらに、本発明に係る蛍光偏光測定用キュベットの一態様は、試料を収容し、励起光として直線偏光光が入射される蛍光偏光測定用キュベットであって、透明シリコーン樹脂により構成され、一体成形された角型形状を有し、直線偏光光を透過させたときの透過光の楕円率が0.1以下で、かつ楕円方位角が25度以下となる数値条件を満たす平面を有する。
このように、直線偏光光を入射させたときの透過光の偏光方向の変化が10%以内に抑えられた平面を有する透明シリコーン樹脂製の角型キュベットとすることができる。したがって、蛍光偏光測定に適したキュベットとすることができる。

0009

また、上記蛍光偏光測定用キュベットにおいて、少なくとも、前記励起光である直線偏光光が入射される入射面と、前記励起光を入射した結果、放出される蛍光観測する観測面とが、前記数値条件を満たす平面であることが好ましい。
この場合、入射面に入射した直線偏光光の偏光方向の変化を抑制しつつ、適切にキュベットに収容された試料に照射させることができる。また、試料が励起し、当該試料から放出される蛍光を適切に観測面から取り出すことができる。

0010

さらに、本発明に係る蛍光偏光測定装置の一態様は、上記のいずれかの蛍光偏光測定用キュベットと、前記蛍光偏光測定用キュベットの第1の面に対して、前記直線偏光光を入射する光源部と、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる面から放出される光の、前記直線偏光光と同一方向の偏光成分と、前記直線偏光光に対して直交方向の偏光成分とを測定する偏光測定部と、を備える。
このように、蛍光偏光測定用キュベットに直線偏光光を入射して、当該キュベットに収容された試料を励起し、試料から放出される蛍光の偏光成分を測定する。このとき、残留歪みが抑制されたキュベットを蛍光偏光測定に用いることで、高精度な測定が可能である。

0011

また、上記蛍光偏光測定装置において、前記光源部は、光源と、前記光源から放出される光から前記直線偏光光の偏光成分を抽出し、前記第1の面に入射させる偏光子と、を備えていてもよい。
この場合、光源部は、蛍光偏光測定用キュベットの第1の面に対して、適切に励起光である直線偏光光を入射することができる。

0012

さらに、上記蛍光偏光測定装置において、前記偏光測定部は、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる第2の面に対向する位置に配置され、当該第2の面から放出される光から前記直線偏光光と同一方向の偏光成分を抽出する第1の偏光子と、前記第1の偏光子によって抽出された偏光成分の光の強度を測定する第1の受光部と、を有する第1の偏光測定部と、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる第3の面に対向する位置に配置され、当該第3の面から放出される光から前記直線偏光光に対して直交方向の偏光成分を抽出する第2の偏光子と、前記第2の偏光子によって抽出された偏光成分の光の強度を測定する第2の受光部と、を有する第2の偏光測定部と、を備えていてもよい。
この場合、蛍光偏光測定用キュベットの第1の面とは異なる面から放出される光の、入射光である直線偏光光と同一方向の偏光成分と、入射光である直線偏光光に対して直交方向の偏光成分とを、同時に測定することができる。

0013

また、上記蛍光偏光測定装置において、前記偏光測定部は、前記蛍光偏光測定用キュベットの前記第1の面とは異なる第2の面に対向する位置に配置され、当該第2の面から放出される光から所定方向の偏光成分を抽出する第1の偏光子と、前記第1の偏光子を回動可能に保持し、前記第1の偏光子が抽出する偏光成分の方向が前記直線偏光光と同一方向となる位置と、前記第1の偏光子が抽出する偏光成分の方向が前記直線偏光光に対して直交方向となる位置との間で、前記第1の偏光子を回動させる回動機構と、前記第1の偏光子によって抽出された、前記直線偏光光と同一方向の偏光成分の光の強度と、前記直線偏光光に対して直交方向の偏光成分の光の強度とを測定する第1の受光部と、を備えていてもよい。
この場合、1つの偏光子と1つの受光器とによって、蛍光偏光測定用キュベットの第1の面とは異なる面から放出される光の、入射光である直線偏光光と同一方向の偏光成分と、入射光である直線偏光光に対して直交方向の偏光成分とを測定することができる。

0014

さらにまた、上記蛍光偏光測定装置は、前記蛍光偏光測定用キュベットを外嵌保持する角型ホルダーをさらに備え、前記角型ホルダーは、前記蛍光偏光測定用キュベットが有する4つの平面の少なくとも1面に対向する位置に、偏光子を埋設するための偏光子保持部を有していてもよい。
この場合、蛍光偏光測定用キュベットと偏光子との位置決めを適切に行うことができ、精度良く蛍光偏光測定を行うことができる。

発明の効果

0015

本発明によれば、残留歪みが抑制された樹脂製の蛍光偏光測定用キュベットとすることができる。この樹脂製のキュベットは、比較的安価で、耐衝撃性に優れ、更にディスポーザブルである。したがって、この樹脂製のキュベットを用いることで、POCTに対応可能な蛍光偏光測定装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0016

本実施形態における蛍光偏光測定用キュベットの概略構成図である。
石英ガラス製キュベットの偏光度測定結果である。
プラスチック樹脂製キュベットの偏光度測定結果である。
楕円偏光の説明図である。
楕円率と楕円方位角とを説明する図である。
第一の実施形態における蛍光偏光測定器の構成例を示す図である。
蛍光偏光測定器の別の例を示す図である。
蛍光偏光測定器の別の例を示す図である。
蛍光偏光測定器の平面図である。

実施例

0017

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第一の実施形態)
図1は、本実施形態における蛍光偏光測定用キュベット10の概略構成図である。
蛍光偏光測定用キュベット(以下、単に「キュベット」ともいう。)10は、樹脂製のキュベットである。キュベット10は、外面として第1の面11、第2の面12、第3の面13および第4の面14の4つの平面を有し、隣り合う各平面が直交または略直交する角型のキュベットである。キュベット10の底面は、例えば正方形である。また、キュベット10は、試料(液体試料)を収容する試料収容部15を有する。
本実施形態におけるキュベット10は、例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)等の常温硬化型の透明シリコーン樹脂からなり、一体成形されてなるものである。

0018

以下、本実施形態におけるキュベット10の製造方法の一例について説明する。
キュベット10は、例えば射出成形法により製造される。まず、液状のシリコーン樹脂(PDMS)を型内に注入する。その際、液状のPDMSは、圧入せずに型内に流し込まれる。次に、液状のPDMSを常温で硬化させる。硬化後、離型して、成形されたキュベット10を取り出す。例えば、キュベット10は、1cm角で、厚さが2〜3mmの形状とすることができる。
なお、上記の成形プロセスにおいて、PDMSを加熱して硬化反応を促進する工程を追加してもよい。この場合、PDMSを加熱する工程は、液状のPDMSを常温で硬化させた後(ある程度硬化させた後)に行ってもよいし、液状のPDMSを常温で硬化させる工程と同時に開始してもよい。これにより、キュベット10を製造するために必要なタクトタイムを短くすることができ、生産性を向上させることができる。

0019

ところで、光学測定用のキュベットとしては、石英ガラス製キュベットや、プラスチック樹脂製キュベットがある。
図2は、石英ガラス製キュベットを蛍光偏光測定に用いた場合の偏光度測定結果である。この図2において、横軸PGE2(Prostaglandin E2(プロスタグランジンE2))濃度、縦軸蛍光偏光度である。
液体試料中蛍光性分子直線偏光により励起されると、蛍光性分子中のフルオロフォア蛍光色素分子)が励起状態でかつ、定常状態を維持しているとき、同一平面に偏光蛍光を発する。しかしながら、フルオロフォアが励起状態中に、ブラウン運動により蛍光性分子が回転すると、励起平面とは異なる平面へ蛍光を発し、蛍光偏光が解消される。
これらを指し示す指標である蛍光偏光度は、励起されてから蛍光を発するまでの間に蛍光性分子が回転した度合を示す。蛍光偏光度Pは、下記(1)式により表される。

0020

0021

ここで、I‖は、励起光平面に平行な偏光方向を有する蛍光の強度であり、I⊥は、励起光平面に垂直な偏光方向を有する蛍光の強度である。
蛍光性分子が低分子である場合、運動速度が速いため放射光(蛍光)の偏光が解消され、蛍光偏光度Pの値は小さくなる。一方、蛍光性分子が高分子である場合、励起状態間の分子運動はほとんどなく、放射光(蛍光)の偏光は解消されず、蛍光偏光度Pの値は大きくなる。
図2に示すように、石英ガラス製キュベットを用いた場合、PGE2濃度に応じた適切な蛍光偏光度が測定できていることがわかる。つまり、石英ガラス製キュベットは、蛍光偏光度の測定に適していることがわかる。

0022

図3は、プラスチック樹脂ポリプロピレン)製キュベットを蛍光偏光測定に用いた場合の偏光度測定結果である。この図3に示すように、ポリプロピレン製キュベットを用いた場合、PGE2濃度に応じた適切な蛍光偏光度を測定できていないことがわかる。当該測定結果は、ポリプロピレン製キュベットの残留歪みに起因するものと考えられる。
プラスチック樹脂製のキュベットは、射出成形法等により製造される。ここで、プラスチック樹脂製キュベットには、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニルPVC)等のプラスチックが使用される。これらのプラスチック樹脂は、液状での粘度が比較的高いため、射出成形時には、圧力をかけて型内に注入する(圧入する)必要がある。そのため、成形後のキュベットの一部には、応力が残留し、歪みが残る。また、上記のプラスチック樹脂は熱可塑性樹脂であり、成形プロセスにおいて、加熱による溶融、および冷却による固化が行われる。そのため、成形後のキュベットの一部には、熱歪みが残る。

0023

このように、プラスチック樹脂製キュベットは、残留歪みを有する。残留歪みを有するキュベットに直線偏光光が入射された場合、偏光方向が変化し、当該キュベット内に収容されている液体試料には、元々の光(液体試料への入射光)とは異なる性質の偏光光が照射されてしまう。そのため、適切に蛍光偏光度を測定することができない。つまり、プラスチック樹脂製キュベットは、蛍光偏光法のような偏光光を照射する分析方法には適していない。

0024

本発明者らは、上記事情を踏まえ、透明シリコーン樹脂(PDMS)を用いて、図1に示す角型のキュベット10を製造した。
透明シリコーン樹脂は、上記のプラスチック材料と比較すると、成形時の粘度が低く、圧入することなく型内に流し込むことができる。ここで、型内に圧入することなく流し込める粘度は、例えば3.5Pa・s以下である。なお、ここでの圧入とは、型内に注入される透明シリコーン樹脂が当該型内に空洞なく充填されるまで、透明シリコーン樹脂への圧力印加持続して注入することを指すものとする。すなわち、注入する透明シリコーン樹脂の粘度が高い場合、型内に注入後も、圧力を印加して上記空洞部分を除去する必要がある。一方、本実施形態においては、型内に透明シリコーン樹脂を流し込む場合、例えば注射器状の注入器を用いて透明シリコーン樹脂に圧力を印加して型内に注入するが、型内に注入された透明シリコーン樹脂は粘度が低いので、注入後の透明シリコーン樹脂に圧力を印加せずとも、型内に空洞部分が生じることはない。すなわち、透明シリコーン樹脂を、型内に圧入することなく流し込むことが可能となる。
また、透明シリコーン樹脂は、常温硬化型であり、加熱や冷却による熱硬化を行うものではない。そのため、透明シリコーン樹脂製のキュベット10には、残留歪みが生じにくい。また、透明シリコーン樹脂は、弾力性を有するので、成形後の透明シリコーン樹脂製のキュベット10は残留歪みを自ら緩和し、結果として残留する歪みが少なくなることが分かった。

0025

図4に示すように、直線偏光光が残留歪みのある光学部材に入射すると、当該光学部材の透過光は楕円偏光となる。つまり、直線偏光光を透過させたときの透過光の偏光方向がそのまま変化しない場合、当該光学部材には歪みがないと判断することができる。
本発明者らは、蛍光偏光測定に悪影響を及ぼさない上記歪みの度合を、楕円率および楕円方位角を用いて調べた。
ここで楕円率は、図5に示す楕円長径bと短径aとの比であり、
a/b=tanχ………(2)
で表される値である。一方、楕円方位角は、図5に示すψ’であり、入射光である直線偏光光の透過軸を基準とした楕円の長軸の角度である。

0026

本発明者らの実験シミュレーション)の結果、蛍光偏光測定への悪影響が殆ど生じない数値条件は、直線偏光光が空のキュベットの一面を透過したときの透過光の楕円率a/bが0.1以下、楕円方位角ψ’が25度以下であることが分かった。そして、本実施形態のように、透明シリコーン樹脂製の角型のキュベット10を構成する平面は、上記の数値条件を満たすことができることが分かった。つまり、透明シリコーン樹脂製のキュベット10を蛍光偏光測定に用いて蛍光偏光度Pを測定した場合、図2に示す石英ガラス製のキュベットと同様の測定結果が得られる。
なお、当該キュベット10を蛍光偏光測定に用いる場合、少なくとも、励起光である直線偏光光が入射される入射面と、励起光を入射した結果、放出される蛍光を観測する観測面とが、上記数値条件を満たす平面であれば、蛍光偏光測定を適切に行うことができる。

0027

以上のように、本実施形態におけるキュベット10は、透明シリコーン樹脂製の角型キュベットである。当該キュベット10は、成形時に圧力をかけることなく型に注入し、常温で硬化させて製造することができるため、成形後の残留応力が生じにくい。また、当該キュベット10は、成形後、自ら歪みを緩和する性質を有するため、残留応力が解消しやすい。したがって、この透明シリコーン樹脂製のキュベット10は、蛍光偏光測定用のキュベットとして適切に用いることができる。
また、透明シリコーン樹脂製のキュベット10は、石英ガラス製キュベットと比較して安価であり、耐衝撃性にも優れる。そのため、測定現場でのハンドリング性が良い。さらに、透明シリコーン樹脂製のキュベット10は、小型であるため、POCTにも対応可能である。

0028

次に、本実施形態におけるキュベット10を用いた光測定装置について説明する。
図6は、光測定装置の一例である蛍光偏光測定装置30の構成を示す図である。
蛍光偏光測定装置30は、偏光子31〜33を備える。偏光子31は、キュベット10の第1の面11と対面する位置に配置され、水平方向の直線偏光光を透過する。偏光子32は、キュベット10の第2の面12と対面する位置に配置され、水平方向の直線偏光光を透過する。偏光子33は、キュベット10の第3の面13と対面する位置に配置され、垂直方向の直線偏光光を透過する。ここで、偏光子32は、第1の偏光子に対応し、偏光子33は、第2の偏光子に対応している。
これら偏光子31〜33は、いずれも平板状であり、各偏光子31〜33の平面と、各偏光子31〜33と対向するキュベット10の平面とは、それぞれ平行となっている。

0029

また、蛍光偏光測定装置30は、光源34を有する。光源34は、偏光子31に対して光L1を照射する。このとき光源34からの光L1は、偏光子31を通過することで水平方向の直線偏光光(入射光)L2となり、キュベット10の第1の面11に入射する。つまり、第1の面11は、励起光である直線偏光光L2が入射される入射面である。また、光源34および偏光子31は、キュベット10の第1の面11に対して励起光である直線偏光光L2を入射する光源部に対応している。

0030

第1の面11から入射した水平方向の直線偏光光L2は、キュベット10に収容された蛍光性分子を含む試料(液体試料)20に照射され、当該試料20を励起する。このとき、励起された試料20からは、蛍光が放出される。試料20から放出される蛍光は、キュベット10の第1の面11、第2の面12、第3の面13および第4の面14からそれぞれ外部に放出される。

0031

キュベット10の外部に放出される光のうち、第2の面12から放出される蛍光L3は、第2の面12と対面する位置に配置された水平方向の直線偏光光を透過する偏光子32に入射される。偏光子32は、蛍光L3から、水平方向の直線偏光光L4を抽出する。また、キュベット10の外部に放出される光のうち、第3の面13から放出される蛍光L5は、第3の面13と対面する位置に配置された垂直方向の直線偏光光を透過する偏光子33に入射される。偏光子33は、蛍光L5から、垂直方向の直線偏光光L6を抽出する。

0032

蛍光偏光測定装置30は、受光器(第1の受光部)35と、受光器(第2の受光部)36と、をさらに備える。受光器35は、偏光子32を通過した直線偏光光L4を観測光として受光し、直線偏光光L4の光の強度を計測する。また、受光器36は、偏光子33を通過した直線偏光光L6を観測光として受光し、直線偏光光L6の光の強度を計測する。
これら受光器35、36により計測された直線偏光光L4、L6の光の強度に基づいて、上記(1)式をもとに蛍光偏光度Pを算出することができる。また、算出された蛍光偏光度Pに基づいて、試料20の分析を行うことができる。

0033

図6において、第2の面12および第3の面13は、それぞれ、励起光を入射した結果放出される蛍光を観測するための観測面に対応している。また、偏光子32および受光器35は、キュベット10の第1の面11とは異なる面(第2の面12)から放出される光の、直線偏光光L2と同一方向の偏光成分を測定する第1の偏光測定部に対応している。さらに、偏光子33および受光器36は、キュベット10の第1の面11とは異なる面(第3の面13)から放出される光の、直線偏光光L2に対して直交方向の偏光成分を測定する第2の偏光測定部に対応している。

0034

上記の蛍光偏光測定装置30によれば、光源部が、キュベット10の第1の面11に対して水平方向の直線偏光光L2を入射して試料20を励起し、偏光測定部(第1の偏光測定部および第2の偏光測定部)が、励起された試料20から放出される蛍光の垂直偏光成分および水平偏光成分を同時に測定することができる。具体的には、偏光測定部は、キュベット10の第2の面12から放出される蛍光L3の水平偏光成分L4と、第3の面13から放出される蛍光L5の垂直偏光成分L6とを同時に測定することができる。
なお、図6に示す蛍光偏光測定装置30の場合、キュベット10が有する平面のうち、入射面および観測面にそれぞれ対応する第1の面11、第2の面12および第3の面13の3面が、上述した楕円率a/b、および楕円方位角ψ’の数値条件を充足している。

0035

また、試料20からの蛍光偏光を観測する観測面(第2の面12、第3の面13)は、図6に示すように、光源34からの入射光(励起光)の入射面(第1の面11)に対して垂直方向の面であることが好ましい。この場合、観測面には、光源34からの入射光が殆ど到達しない。つまり、受光器35、36は、観測光(蛍光の水平偏光成分、垂直偏光成分)以外の主なノイズ光である光源34からの入射光(励起光)成分を殆ど受光しない。したがって、蛍光偏光測定装置30は、上記ノイズ光の影響を除去し、精度の高い蛍光偏光測定を行うことができる。

0036

(変形例)
なお、図6に示す蛍光偏光測定装置30は、第2の面12および第3の面13の2面を観測面とする場合について説明したが、観測面は1面であってもよい。例えば、図7に示すように、第2の面12のみを観測面としてもよい。この場合、図7の蛍光偏光測定装置30Aのように、第2の面12と対向する位置に配置された偏光子32を回動機構37により回動可能に構成し、回動可能な偏光子32を回動させて、直線偏光光L2と同一方向の偏光成分と、直線偏光光L2に対して直交方向の偏光成分とを測定するようにしてもよい。

0037

蛍光偏光測定装置30Aにおける偏光子32の回動手順は、例えば以下のように行われる。
まず、回動機構37を用いて、偏光子32が水平方向の直線偏光光を透過するような配置となるように、当該偏光子32を駆動する。このような配置により、受光器35は、水平方向の直線偏光光L7を受光し、水平方向の直線偏光光L7の光の強度を測定する。
次に、回動機構37を用いて、偏光子32を90°回動させる。つまり、偏光子32が垂直方向の直線偏光光を透過するような配置となるように、当該偏光子32を駆動する。このような配置により、受光器35は、垂直方向の直線偏光光L7を受光し、垂直方向の直線偏光光L7の光の強度を測定する。

0038

このように、図7に示す構成によれば、一つの偏光子32と一つの受光器35のみを用いて、第2の面12から、水平方向の直線偏光光である蛍光と、垂直方向の直線偏光光である蛍光との両方を測定することが可能となる。
ただし、本構成においては、偏光子32を回転駆動するための回動機構37が必要となるので、図6に示す構成と比較して、装置が幾分大がかりとなる。また、水平方向の直線偏光光と、垂直方向の直線偏光光との測定は、同時ではなく、一方の直線偏光光を測定した後、他方の直線偏光光を測定することになる。

0039

なお、図7では、第2の面12を観測面とする場合について説明したが、観測面は、入射面に対して直交する面であればよい。例えば、観測面は、第3の面13であってもよい。この場合、図6において第3の面13と対向する位置に配置された偏光子33を、図7に示す偏光子32のように回動可能に構成すればよい。

0040

図8は、キュベット10と各偏光子とをコンパクトにまとめた蛍光偏光測定装置30Bの構成例を示す図である。なお、図8において、上述した図6および図7と同一構成を有する部分には同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
蛍光偏光測定装置30Bは、キュベット10を外嵌保持する角型ホルダー(キュベットホルダー)41を備える。キュベット10は、キュベットホルダー41に形成されたキュベット収容部42内に設置可能に構成されている。

0041

キュベットホルダー41は、キュベット10の第1の面11、第2の面12、第3の面13および第4の面14と対向する位置に、それぞれ偏光子を埋設するための偏光子保持部43を有する。
また、蛍光偏光測定装置30Bは、2つの光源34a、34bを備える。ここで、光源34aおよび34bは、図6および図7における光源34と同様の構成を有する。

0042

第1の面11と対向する位置に設けられた偏光子保持部43には、水平方向の直線偏光光を透過する偏光子31aが配置される。
また、第2の面12と対向する位置に設けられた偏光子保持部43には、水平方向の直線偏光光を透過する偏光子32が、第3の面13と対向する位置に設けられた偏光子保持部43には、垂直方向の直線偏光光を透過する偏光子33が、それぞれ配置される。
さらに、第4の面14と対向する位置に設けられた偏光子保持部43には、水平方向の直線偏光光を透過する偏光子31bが配置される。

0043

いずれの偏光子も平板状であり、偏光子保持部43は、図9に示すように、各偏光子の平面とキュベット10の平面とが、平行かつ近接するように各偏光子を保持する。すなわち、キュベットホルダー41は、キュベット10と各偏光子とが、上記した所定の位置関係となるように、キュベット10を保持する。
ここで、各偏光子の平面とキュベット10の平面とは、接触しないことが好ましい。このような構成により、各偏光子の平面が、キュベット10と接触して汚れたり傷ついたりしてしまうことを防止することができ、各偏光子の偏光性能を確保することができる。

0044

光源34aから放出される光は、偏光子31aに入射され、偏光子31aを通過して、水平方向の直線偏光光としてキュベット10の第1の面11に入射する。同様に、光源34bから放出される光は、偏光子31bを通過して、水平方向の直線偏光光としてキュベット10の第4の面14に入射する。
第1の面11および第4の面14から入射された水平方向の直線偏光光は、キュベット10に収容された蛍光性分子を含む試料20に照射され、当該試料20を励起する。励起された試料20からは蛍光が放出される。

0045

そして、試料20から放出される蛍光のうち、第2の面12から外部に放出される蛍光は、偏光子32を通過して、水平方向の直線偏光光として受光器35に入射され、受光器35によってその光の強度が測定される。また、第3の面13から外部に放出される蛍光は、偏光子33を通過して、垂直方向の直線偏光光として受光器36に入射され、受光器36によってその光の強度が測定される。

0046

このように、図8および図9に示す構成によれば、水平方向の直線偏光光である蛍光と、垂直方向の直線偏光光である蛍光との両方を同時に測定することが可能である。また、キュベットホルダー41により、キュベット10と各偏光子とが一体となるように保持することができるので、蛍光偏光測定装置30Bをさらにコンパクトに構成することが可能である。さらに、キュベットホルダー41により、キュベット10と各偏光子とを、例えばキュベット10の平面と偏光子の平面とを平行に配置するなど、正確に位置決めして配置することができる。したがって、適切に蛍光偏光測定を行うことができる。
また、蛍光偏光測定装置30Bは、2つの光源34a、34bを備える。そのため、例えば、一方の光源を、他方の光源に異常が発生したときのバックアップとして使用することもできる。

0047

なお、上述した各蛍光偏光測定装置においては、励起光をキュベット10の上方もしくは下方から入射し、蛍光を側面(第1の面11〜第4の面14の少なくとも1面)や上方もしくは下方から観測するようにしてもよい。
また、キュベット10は、断面正方形の角型形状を有する場合について説明したが、断面形状は長方形であってもよい。

0048

10…蛍光偏光測定用キュベット、11…第1の面、12…第2の面、13…第3の面、14…第4の面、15…試料収容部、20…試料、30…蛍光偏光測定装置、31…偏光子、32…偏光子(第1の偏光子)、33…偏光子(第2の偏光子)、34…光源、34a…第1の光源、34b…第2の光源、35…受光器(第1の受光部)、36…受光器(第2の受光部)、37…回動機構、41…角型ホルダー、42…キュベット収容部、43…偏光子保持部

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