JPH0789097B2 - 分光分析用光学的プロ−ブとしての波動ガイド - Google Patents
分光分析用光学的プロ−ブとしての波動ガイドInfo
- Publication number
- JPH0789097B2 JPH0789097B2 JP61151840A JP15184086A JPH0789097B2 JP H0789097 B2 JPH0789097 B2 JP H0789097B2 JP 61151840 A JP61151840 A JP 61151840A JP 15184086 A JP15184086 A JP 15184086A JP H0789097 B2 JPH0789097 B2 JP H0789097B2
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- Japan
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- wave guide
- wave
- guide means
- angle
- guide
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- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば可視光、紫外光又は赤外光等の電磁気
エネルギーを伝達する波動ガイドに関し、このような波
動ガイドは、化学的又は生化学的物質の分析用分光機器
中での光学的手段として使用することができ、該化学的
又は生化学的物質は該手段と接触すると、ガイド中の前
記光の伝達パラメーターのいくつかを変化させる。例え
ば光吸収、回折、拡散、波長のシフト、螢光の発生等の
パラメーターの変化を測定すると、分析すべき物質に直
接関連するデータを提供することができる。分析すべき
物質は、波動ガイドが接触する液体に溶解させて測定に
分析物全体に含ませるようにしても、あるいはガイド表
面に塗布された特殊なリガンドと反応させて経時的な成
長速度が分析すべき物質の区別できる特徴を構成する被
覆物を形成させるようにしてもよい。
エネルギーを伝達する波動ガイドに関し、このような波
動ガイドは、化学的又は生化学的物質の分析用分光機器
中での光学的手段として使用することができ、該化学的
又は生化学的物質は該手段と接触すると、ガイド中の前
記光の伝達パラメーターのいくつかを変化させる。例え
ば光吸収、回折、拡散、波長のシフト、螢光の発生等の
パラメーターの変化を測定すると、分析すべき物質に直
接関連するデータを提供することができる。分析すべき
物質は、波動ガイドが接触する液体に溶解させて測定に
分析物全体に含ませるようにしても、あるいはガイド表
面に塗布された特殊なリガンドと反応させて経時的な成
長速度が分析すべき物質の区別できる特徴を構成する被
覆物を形成させるようにしてもよい。
一般にこのような波動ガイドは、薄肉で平坦又はシリン
ダー状ファイバーの形を有し、それらは臨界角θｃ（そ
れより小さいと屈折が起こる）より大きいが一般にそれ
に極めて近い値の入射角θでの多数の内部反射により、
光シンナルを伝達することを保証する。
ダー状ファイバーの形を有し、それらは臨界角θｃ（そ
れより小さいと屈折が起こる）より大きいが一般にそれ
に極めて近い値の入射角θでの多数の内部反射により、
光シンナルを伝達することを保証する。
この種の波動ガイドを組み込んだ分析用機器がそのよう
な装置に関する測定技術とともに最近開示された（ヨー
ロッパ特許出願EP−Ａ−84,810,601.9号参照）。本発明
で開示される波動ガイドは、そのような装置内で使用す
ることができ、実際に特別に有用な本発明の実施例を構
成する。後述の説明では上記出願書類を直接参照する
が、本発明の波動ガイドは該出願で開示され、その特許
請求の範囲に記載された分析装置の要素として直接使用
できるものと考えられる。
な装置に関する測定技術とともに最近開示された（ヨー
ロッパ特許出願EP−Ａ−84,810,601.9号参照）。本発明
で開示される波動ガイドは、そのような装置内で使用す
ることができ、実際に特別に有用な本発明の実施例を構
成する。後述の説明では上記出願書類を直接参照する
が、本発明の波動ガイドは該出願で開示され、その特許
請求の範囲に記載された分析装置の要素として直接使用
できるものと考えられる。
該参照出願書類に開示された波動ガイドは、二重の光学
的伝達要素（51,52;71,71;第１−３図参照）から成り、
その配置は、光シグナルを適切な入射角でそこに投射し
そこから現れるシグナルを集めるために、比較的複雑な
位置関係で配置された光学的手段（ミラー）の使用を必
要とする。実際のところ、該光学的要素の入射及び出射
用プリズムの特殊な位置関係（参照出願の第１−３図参
照）のため、該要素の外部における光シグナルの経路は
むしろ複雑で、波動ガイドの方向に対して鋭い角度を形
成する。従って明白な構造的な理由から、その光軸に対
してほほ平行、又はこの方向に対して実質的に小さな角
度で入射させることができ、出射するシグナルもほぼ同
様な基準に従う波動ガイドを提供することが望ましい。
的伝達要素（51,52;71,71;第１−３図参照）から成り、
その配置は、光シグナルを適切な入射角でそこに投射し
そこから現れるシグナルを集めるために、比較的複雑な
位置関係で配置された光学的手段（ミラー）の使用を必
要とする。実際のところ、該光学的要素の入射及び出射
用プリズムの特殊な位置関係（参照出願の第１−３図参
照）のため、該要素の外部における光シグナルの経路は
むしろ複雑で、波動ガイドの方向に対して鋭い角度を形
成する。従って明白な構造的な理由から、その光軸に対
してほほ平行、又はこの方向に対して実質的に小さな角
度で入射させることができ、出射するシグナルもほぼ同
様な基準に従う波動ガイドを提供することが望ましい。
本発明は上記課題を解決するために、 分析すべき物質と接触する表面領域を有し軸線に沿って
電磁波を伝搬して該電磁波の伝搬特性が該物質の性質に
従って変化する波動ガイド手段と、 該波動ガイド手段の電磁波入射端に位置し、該波動ガイ
ド手段の軸線に実質的に垂直な第１の面と該波動ガイド
手段の軸線に対して角度βで拡開する第２及び第３の面
とを有して入射した電磁波を該波動ガイド手段に沿って
伝搬させる波動ガイド入射プリズム手段と、 前記波動ガイド手段の前記電磁波入口端に反対側の端部
に位置し、該波動ガイド手段中の電磁波を該入射端に向
って反射する反射手段と、 前記反射手段と前記波動ガイド手段の間で前記入射端と
反対側に位置して該波動ガイド手段に沿って伝搬される
電磁波を分離するフィルター手段を具備することを特徴
とする物質分析用波動ガイド装置を提供する。
電磁波を伝搬して該電磁波の伝搬特性が該物質の性質に
従って変化する波動ガイド手段と、 該波動ガイド手段の電磁波入射端に位置し、該波動ガイ
ド手段の軸線に実質的に垂直な第１の面と該波動ガイド
手段の軸線に対して角度βで拡開する第２及び第３の面
とを有して入射した電磁波を該波動ガイド手段に沿って
伝搬させる波動ガイド入射プリズム手段と、 前記波動ガイド手段の前記電磁波入口端に反対側の端部
に位置し、該波動ガイド手段中の電磁波を該入射端に向
って反射する反射手段と、 前記反射手段と前記波動ガイド手段の間で前記入射端と
反対側に位置して該波動ガイド手段に沿って伝搬される
電磁波を分離するフィルター手段を具備することを特徴
とする物質分析用波動ガイド装置を提供する。
本発明に従えば、ほぼ光軸に平行である複数の主平面
と、切子面を有する両末端部と、平面又は曲面である側
面部を有し、反射角度がガイドと外界の媒体の屈折率の
組み合わせにより決定される臨界角θｃよりも大きい角
度θである多数の内部反射によって、上記切子面の１つ
からガイドに入射する光シグナルを伝達するために適用
される、直線状に形成された平坦で薄肉の波動ガイドに
おいて、ガイドの少なくとも１つの末端の近傍におい
て、前記主平面が、その間に楔型斜角部を形成し、該斜
角部の背面がガイドの末端部を形成し、かつ該斜角部が
光シグナルの入射用切子面を含むように広がり、かつ該
切子面は、該シグナルをガイドの光軸と平行な方向とな
るように斜角部内へ屈折させ、該シグナルを楔型の傾斜
面に突き当て、そこからガイドの主部中へ全反射させる
ように位置している。その好適な実施例によると、波動
ガイドの、楔型斜角部の傾斜面と平行な平面との角度
（β）は、β＝0.5（90゜−θ）に対応する。
と、切子面を有する両末端部と、平面又は曲面である側
面部を有し、反射角度がガイドと外界の媒体の屈折率の
組み合わせにより決定される臨界角θｃよりも大きい角
度θである多数の内部反射によって、上記切子面の１つ
からガイドに入射する光シグナルを伝達するために適用
される、直線状に形成された平坦で薄肉の波動ガイドに
おいて、ガイドの少なくとも１つの末端の近傍におい
て、前記主平面が、その間に楔型斜角部を形成し、該斜
角部の背面がガイドの末端部を形成し、かつ該斜角部が
光シグナルの入射用切子面を含むように広がり、かつ該
切子面は、該シグナルをガイドの光軸と平行な方向とな
るように斜角部内へ屈折させ、該シグナルを楔型の傾斜
面に突き当て、そこからガイドの主部中へ全反射させる
ように位置している。その好適な実施例によると、波動
ガイドの、楔型斜角部の傾斜面と平行な平面との角度
（β）は、β＝0.5（90゜−θ）に対応する。
入射及び出射シグナルに関しては、出射シグナルはいく
つかの場合に、入射シグナルがガイド位置する媒体の作
用により、ガイドに沿って進む間に修正され（例えば一
部吸収され）た後に、入射シグナル（又はその残留部）
から直接誘導され、あるいは出射シグナルは、励起シグ
ナルの減退している波動成分と相互作用した媒体により
生ずる異なった種類の光線（例えば螢光の発生）から成
ることができることは注目すべきである。次にこのよう
な螢光は、波動ガイドと分析物の境界面からガイド中へ
戻し、励起シグナルの角度θに対応してもしなくてもよ
い内部反射の角度でその中を伝達させる。その差が大き
いと、ガイドから現れる螢光を有する出射シグナルの方
向は、入射シグナルの方向から外れ、このような状態は
構造的に都合の良いことであり、入射源の位置に対する
出射検出装置の位置を角度的に補うことが可能になる。
つかの場合に、入射シグナルがガイド位置する媒体の作
用により、ガイドに沿って進む間に修正され（例えば一
部吸収され）た後に、入射シグナル（又はその残留部）
から直接誘導され、あるいは出射シグナルは、励起シグ
ナルの減退している波動成分と相互作用した媒体により
生ずる異なった種類の光線（例えば螢光の発生）から成
ることができることは注目すべきである。次にこのよう
な螢光は、波動ガイドと分析物の境界面からガイド中へ
戻し、励起シグナルの角度θに対応してもしなくてもよ
い内部反射の角度でその中を伝達させる。その差が大き
いと、ガイドから現れる螢光を有する出射シグナルの方
向は、入射シグナルの方向から外れ、このような状態は
構造的に都合の良いことであり、入射源の位置に対する
出射検出装置の位置を角度的に補うことが可能になる。
更に、所望の波動ガイドの実施例によっては、ガイドの
楔型部の片面が傾斜していても両面が傾斜していてもよ
いことが認められる。換言すると、片面傾斜の場合、ガ
イドの主平面の片方のみがガイドの末端に向かって他方
から離れ始め、主平面の第２の面がガイドの光軸と平行
であることを維持する。他の場合には、第２の面を第１
の面と対称的に又は非対称的に広がる。
楔型部の片面が傾斜していても両面が傾斜していてもよ
いことが認められる。換言すると、片面傾斜の場合、ガ
イドの主平面の片方のみがガイドの末端に向かって他方
から離れ始め、主平面の第２の面がガイドの光軸と平行
であることを維持する。他の場合には、第２の面を第１
の面と対称的に又は非対称的に広がる。
本発明の波動ガイドの実施例によると、その構造は、そ
の末端面が主平面に対して直角である、透明物質から成
る直角の平行六面体の構造（斜方晶プリズム）である。
このガイドの傾斜した末端部は、２つの辺が90゜の角度
で交差する１又はそれ以上の三角形の楔型プリズムから
形成される。プリズムは、ガイドの末端部の近傍で平行
な主平面の１つに向かって位置する傾斜面によりガイド
と一体化されている。プリズムは、斜辺でない２つの隣
接する辺のうちの自由面がガイドの末端面又はその延長
部と平行な方向に伸びる、つまりそれは通常ガイドの光
軸（そしてその平行な主平面）に向かって伸びるよう位
置している。
の末端面が主平面に対して直角である、透明物質から成
る直角の平行六面体の構造（斜方晶プリズム）である。
このガイドの傾斜した末端部は、２つの辺が90゜の角度
で交差する１又はそれ以上の三角形の楔型プリズムから
形成される。プリズムは、ガイドの末端部の近傍で平行
な主平面の１つに向かって位置する傾斜面によりガイド
と一体化されている。プリズムは、斜辺でない２つの隣
接する辺のうちの自由面がガイドの末端面又はその延長
部と平行な方向に伸びる、つまりそれは通常ガイドの光
軸（そしてその平行な主平面）に向かって伸びるよう位
置している。
従って、励起シグナルをプリズムに、通常該プリズムの
波動ガイドの末端面から伸びる斜辺でない２つの辺のう
ちの１つ（楔型部の背面）の面に入射させる、つまり励
起シグナルがガイドの主平面と平行な関係となるように
入射すると、入射光線は（内部の傾斜面に突き当たった
後）角度θでの多数の内部全反射によりその中を伝搬さ
れ、１つ又は両方の主平面と接触する分析物と相互作用
をした後、ミラーで反射され、再び波動ガイド中に伝搬
されてプリズムから依然として同じ方向に進むように現
れる。
波動ガイドの末端面から伸びる斜辺でない２つの辺のう
ちの１つ（楔型部の背面）の面に入射させる、つまり励
起シグナルがガイドの主平面と平行な関係となるように
入射すると、入射光線は（内部の傾斜面に突き当たった
後）角度θでの多数の内部全反射によりその中を伝搬さ
れ、１つ又は両方の主平面と接触する分析物と相互作用
をした後、ミラーで反射され、再び波動ガイド中に伝搬
されてプリズムから依然として同じ方向に進むように現
れる。
次に添付図面を参照して本発明をより良く理解するため
の説明を行う。
の説明を行う。
第１図に示される波動ガイドは、光シグナル１が交差す
る、例えばガラス、水晶又は成型されたプラスチックス
等の透明材料から成るプレート又はスラブ20から成って
いる。成型は射出又は圧縮で行うことができる。プレー
ト20の主表面21a及び21bは平行で、ガイドの光軸の全般
的な方向性を限定する。この波動ガイドは一端（他端は
図面中に示さない）において楔型部22を形成し、その傾
斜面23は水平に位置している平面21bに対して角度βの
傾斜を有している。該楔型部の背面24は、角度ｉを有す
る光シグナルの入射光線が入射する、ガイドの切子面端
を構成している。該切子面は、ガイドの主表面に対し
て、（ガイドと外界、例えば空気のそれぞれの屈折率
（n1及びn2）の値を考慮して）もし光線Ｉが角度ｉでこ
の切子面24に入射するならば、該光線がガイドの光軸に
平行な方向に角度ｒで進むようにガイド中へ屈折するよ
うになるように傾斜している。このような条件下では、
屈折したシグナルＲは傾斜した斜面23に角度β（上述し
た値を有する）で突き当たり、そして平面21aに向かっ
て屈折して該平面に角度θ（θ＞β）で到達し、そして
そこからガイドの直線部中へ内部全反射がこの角度θと
なるように伝達される。
る、例えばガラス、水晶又は成型されたプラスチックス
等の透明材料から成るプレート又はスラブ20から成って
いる。成型は射出又は圧縮で行うことができる。プレー
ト20の主表面21a及び21bは平行で、ガイドの光軸の全般
的な方向性を限定する。この波動ガイドは一端（他端は
図面中に示さない）において楔型部22を形成し、その傾
斜面23は水平に位置している平面21bに対して角度βの
傾斜を有している。該楔型部の背面24は、角度ｉを有す
る光シグナルの入射光線が入射する、ガイドの切子面端
を構成している。該切子面は、ガイドの主表面に対し
て、（ガイドと外界、例えば空気のそれぞれの屈折率
（n1及びn2）の値を考慮して）もし光線Ｉが角度ｉでこ
の切子面24に入射するならば、該光線がガイドの光軸に
平行な方向に角度ｒで進むようにガイド中へ屈折するよ
うになるように傾斜している。このような条件下では、
屈折したシグナルＲは傾斜した斜面23に角度β（上述し
た値を有する）で突き当たり、そして平面21aに向かっ
て屈折して該平面に角度θ（θ＞β）で到達し、そして
そこからガイドの直線部中へ内部全反射がこの角度θと
なるように伝達される。
波動ガイド20の図示されていない部分（末端部）につい
ては、第３図、第４図が参照される。
ては、第３図、第４図が参照される。
第２図の波動ガイドは、前述の実施例の場合と同じよう
に透明材料から成るプレート又はスラブ１から成り、そ
れは、その下面の両端に適用されたときに、それぞれ光
線３の入射部材として機能する楔型プリズム2aを有し、
該プリズムの屈折率は波動ガイドの屈折率と同一であ
る。該光シグナルはガイド内を（入射及び反射）角度θ
の多数の内部全反射により進んでいく。プリズム2aの斜
辺と波動ガイドの主平面つまりその光軸とで形成する角
度はβであり、βは上記の通り更にβ＝0.5×（90゜−
θ）として定義される。
に透明材料から成るプレート又はスラブ１から成り、そ
れは、その下面の両端に適用されたときに、それぞれ光
線３の入射部材として機能する楔型プリズム2aを有し、
該プリズムの屈折率は波動ガイドの屈折率と同一であ
る。該光シグナルはガイド内を（入射及び反射）角度θ
の多数の内部全反射により進んでいく。プリズム2aの斜
辺と波動ガイドの主平面つまりその光軸とで形成する角
度はβであり、βは上記の通り更にβ＝0.5×（90゜−
θ）として定義される。
従って、光シグナル３が通常のようにガイドの末端面
（それ自身ガイドの軸に垂直である）の延長であるプリ
ズムの斜辺でない２つの面の１つに入射すると、それは
プリズムの斜辺により角度βで反射し図中に矢印で示し
た経路に従って進む。
（それ自身ガイドの軸に垂直である）の延長であるプリ
ズムの斜辺でない２つの面の１つに入射すると、それは
プリズムの斜辺により角度βで反射し図中に矢印で示し
た経路に従って進む。
プリズム2aは、接合部材間に存在することのある不連続
性が光シグナルの透過を阻害しないよう波動ガイドの表
面に接合されている。従ってその組み立てはその屈折率
がアセンブリー部材の屈折率にできるだけ近いニカワを
用いて行うことができる。好ましくは、プリズムが波動
ガイドと一体であること、つまり全体の組み立てを、例
えばポリメタアクリレート、ポリスチレン、ポリカーボ
ネート等の射出成型用プラスチックスを用いて一体成型
で行うようにする。
性が光シグナルの透過を阻害しないよう波動ガイドの表
面に接合されている。従ってその組み立てはその屈折率
がアセンブリー部材の屈折率にできるだけ近いニカワを
用いて行うことができる。好ましくは、プリズムが波動
ガイドと一体であること、つまり全体の組み立てを、例
えばポリメタアクリレート、ポリスチレン、ポリカーボ
ネート等の射出成型用プラスチックスを用いて一体成型
で行うようにする。
図面上では、簡略化及び明確化のために、波動ガイドは
その周囲の操作に必要な部材を除いて単独で図示してあ
る。このような全ての周期の部材は従来からあるものと
理解され、そのうちのいくつかは前述の参照出願中に例
示されている。
その周囲の操作に必要な部材を除いて単独で図示してあ
る。このような全ての周期の部材は従来からあるものと
理解され、そのうちのいくつかは前述の参照出願中に例
示されている。
第３図に実施例に示す。主平面が互いに平行である波動
ガイド30と、共に前記主平面の方向に対して角度βだけ
傾斜している面31,32により区画されたプリズム部であ
る末端部41から成っている。本波動ガイドは他端に、フ
ィルター33とミラー34を有している。図面は更に、操作
上必要ないくつかの周囲の部材、つまり励起シグナル源
35、参照検出装置36、ビームスプリッター37、フィルタ
ー38及び主検出装置39を概略的に示している。
ガイド30と、共に前記主平面の方向に対して角度βだけ
傾斜している面31,32により区画されたプリズム部であ
る末端部41から成っている。本波動ガイドは他端に、フ
ィルター33とミラー34を有している。図面は更に、操作
上必要ないくつかの周囲の部材、つまり励起シグナル源
35、参照検出装置36、ビームスプリッター37、フィルタ
ー38及び主検出装置39を概略的に示している。
入射シグナル源から発生する波長λ１の入射シグナルＥ
をビームスプリッター37で反射させた後、波動ガイドに
楔型プリズム41の背面に垂直に投射すると、傾斜した壁
部31及び32により、該シグナルＥは内部反射によりガイ
ドの直線部に沿って伝達される。ガイドが浸されている
分析溶液との相互作用により、励起シグナルＥは波長λ
２の螢光放射を発する。波動ガイドの末端部で、λ１シ
グナルは鋭いカットオフフィルター33によりストップさ
れ、一方該フィルター33は螢光放射線Ｆ（λ２）は透過
させる。後者の螢光放射線Ｆはミラー34により逆方向へ
反射されてガイド内へ入り、ビームスプリッター37と狭
幅の通過フィルター38を通過した後、最終的には検出器
38に集められる。
をビームスプリッター37で反射させた後、波動ガイドに
楔型プリズム41の背面に垂直に投射すると、傾斜した壁
部31及び32により、該シグナルＥは内部反射によりガイ
ドの直線部に沿って伝達される。ガイドが浸されている
分析溶液との相互作用により、励起シグナルＥは波長λ
２の螢光放射を発する。波動ガイドの末端部で、λ１シ
グナルは鋭いカットオフフィルター33によりストップさ
れ、一方該フィルター33は螢光放射線Ｆ（λ２）は透過
させる。後者の螢光放射線Ｆはミラー34により逆方向へ
反射されてガイド内へ入り、ビームスプリッター37と狭
幅の通過フィルター38を通過した後、最終的には検出器
38に集められる。
第４図は、分析用のキュベットと波動ガイドの複合体を
示すものである。キュベットの底部５は、該底部プレー
ト５と一体化されその両末端部6aが楔型部を与えるため
に傾斜した平行な平面を有する平らな波動ガイドから成
り、全体が一体成型されている。反対側末端部6bには第
３図のようなミラー12、フィルター13を有する。該楔型
部6aは、第２図の実施例の場合と同じように、矢印7aで
示される波動エネルギーを、プリズムの斜辺でない一辺
の末端面に通常のように入射させるように意図され、こ
れにより該波動エネルギーを角度θで反射して、ガイド
５の平行六面体部分中へ導き、該波動エネルギーを内部
全反射により伝達する。この波動エネルギーはミラー12
で反射され、矢印7bで示す通り、ガイド５の主平面に平
行となるように現れる。
示すものである。キュベットの底部５は、該底部プレー
ト５と一体化されその両末端部6aが楔型部を与えるため
に傾斜した平行な平面を有する平らな波動ガイドから成
り、全体が一体成型されている。反対側末端部6bには第
３図のようなミラー12、フィルター13を有する。該楔型
部6aは、第２図の実施例の場合と同じように、矢印7aで
示される波動エネルギーを、プリズムの斜辺でない一辺
の末端面に通常のように入射させるように意図され、こ
れにより該波動エネルギーを角度θで反射して、ガイド
５の平行六面体部分中へ導き、該波動エネルギーを内部
全反射により伝達する。この波動エネルギーはミラー12
で反射され、矢印7bで示す通り、ガイド５の主平面に平
行となるように現れる。
図示された該アセンブリーは更に、通常の様に底部５上
に立設された縦方向及び横方向の壁体８及び９を有し、
該全アセンブリーは、波動ガイド５の上面に接触する分
析用溶液を収容するための分析用キュベットを区画して
いる。分析の間、ガイド５内を全反射により伝達される
波動エネルギー7a〜7bは、反射点における光と分析物と
の相互作用により変化させられる。このような相互作用
は、ヨーロッパ特許出願第84,810,601.9号及び同第84,8
10,600.1号に開示されているように、伝達されるシグナ
ルの衰弱化、又は回折、螢光等の他の光学的現象を生じ
させることができる。このような変化がどのようなもの
であろうと、それらはセルから現れるシグナル7bに影響
を与え、通常の手段の従ってこのシグナルを検出し、増
幅しかつ処理すると所望の分析データを提供する。
に立設された縦方向及び横方向の壁体８及び９を有し、
該全アセンブリーは、波動ガイド５の上面に接触する分
析用溶液を収容するための分析用キュベットを区画して
いる。分析の間、ガイド５内を全反射により伝達される
波動エネルギー7a〜7bは、反射点における光と分析物と
の相互作用により変化させられる。このような相互作用
は、ヨーロッパ特許出願第84,810,601.9号及び同第84,8
10,600.1号に開示されているように、伝達されるシグナ
ルの衰弱化、又は回折、螢光等の他の光学的現象を生じ
させることができる。このような変化がどのようなもの
であろうと、それらはセルから現れるシグナル7bに影響
を与え、通常の手段の従ってこのシグナルを検出し、増
幅しかつ処理すると所望の分析データを提供する。
本キュベットは、区画壁10により２つコンパートメント
に区分され、それぞれは独立した１つの分析を実施する
のに適している。選択用機器（図示しないが、例えば置
換できるシャッター板や二重ビーム系等の従来のもので
ある）は、励起光を、前部コンパートメント（図面中に
示される波動パック7a〜7b）中、又は後部コンパートメ
ント（波動パック11a〜11b）へ投射させることができ
る。シグナル（7b,11b）を検出するため、置換できるシ
ャッター板の場合には、両シグナル7b及び11bを測定す
る単一の大型検出装置を使用することができる。その他
には、２つのシグナルを独立かつ同時に集める２つの独
立した検出装置を使用することもできる。該シグナルを
有用なデータに処理するための手段及び表示のための手
段は既知であり、上記した参照出願中に例示されてい
る。一般に本セルは２より大きい数のコンパートメント
を有することができ、そして対応する数の分析を同時に
行えるよう設計することができる。
に区分され、それぞれは独立した１つの分析を実施する
のに適している。選択用機器（図示しないが、例えば置
換できるシャッター板や二重ビーム系等の従来のもので
ある）は、励起光を、前部コンパートメント（図面中に
示される波動パック7a〜7b）中、又は後部コンパートメ
ント（波動パック11a〜11b）へ投射させることができ
る。シグナル（7b,11b）を検出するため、置換できるシ
ャッター板の場合には、両シグナル7b及び11bを測定す
る単一の大型検出装置を使用することができる。その他
には、２つのシグナルを独立かつ同時に集める２つの独
立した検出装置を使用することもできる。該シグナルを
有用なデータに処理するための手段及び表示のための手
段は既知であり、上記した参照出願中に例示されてい
る。一般に本セルは２より大きい数のコンパートメント
を有することができ、そして対応する数の分析を同時に
行えるよう設計することができる。
本発明は、本発明を限定するものでない次の実施例によ
り更に例示される。第３図に示される型のキュベットを
使用して血液成分の分析を行い、測定は２つの異なった
成分の分析を目的として、２つの成分のそれぞれの組成
をセルの分離されたコンパートメント中で決定した。こ
の分析はヨーロッパ特許出願第84,810,600.1号の出願書
類の実施例５に詳述されている測定法と一致し、一方で
は全ヘモグロビン分析に関し、他方ではHbAlCのような
グリコシド化されたファクターに関する。このテストの
ために、予めキュベットの前部コンパートメントの底部
をHbAlC特異性のある抗体で被覆し、他のコンパートメ
ントは処理しないままの状態とする。パイレックスガラ
ス製でその屈折率（n1）が1.51である、射出成型で一体
成型されたキュベット（楔型末端を含む）を使用した。
分析物（水溶液）の屈折率（n2）は1.34であった。この
場合計算された全反射臨界角θｃは、既知の式θｃ＝si
n-1（n2/n1）から計算すると約62.6゜である。従って傾
斜角βは最大限度の値である13.7゜より僅かに低い値で
ある12゜に選択された。
り更に例示される。第３図に示される型のキュベットを
使用して血液成分の分析を行い、測定は２つの異なった
成分の分析を目的として、２つの成分のそれぞれの組成
をセルの分離されたコンパートメント中で決定した。こ
の分析はヨーロッパ特許出願第84,810,600.1号の出願書
類の実施例５に詳述されている測定法と一致し、一方で
は全ヘモグロビン分析に関し、他方ではHbAlCのような
グリコシド化されたファクターに関する。このテストの
ために、予めキュベットの前部コンパートメントの底部
をHbAlC特異性のある抗体で被覆し、他のコンパートメ
ントは処理しないままの状態とする。パイレックスガラ
ス製でその屈折率（n1）が1.51である、射出成型で一体
成型されたキュベット（楔型末端を含む）を使用した。
分析物（水溶液）の屈折率（n2）は1.34であった。この
場合計算された全反射臨界角θｃは、既知の式θｃ＝si
n-1（n2/n1）から計算すると約62.6゜である。従って傾
斜角βは最大限度の値である13.7゜より僅かに低い値で
ある12゜に選択された。
セルの大きさは次の通りとした。長さ30mm、幅10mm、各
コンパートメントの幅約5mm、各コンパートメントの容
量0.5−0.7ml、波動ガイドの厚さ0.5mm、楔型部の高さ
1.22mm、傾斜部の長さ5.6mm。
コンパートメントの幅約5mm、各コンパートメントの容
量0.5−0.7ml、波動ガイドの厚さ0.5mm、楔型部の高さ
1.22mm、傾斜部の長さ5.6mm。
ヨーロッパ特許出願第84,810,601.9号の出願書類に与え
られたデータに対応する残りの操作用要素には次の修正
を施した。シグナル源からのビームはセルの外側にある
検出器とともにキュベットの底部に平行な直線上に位置
させ、楔6a及び6bの背面の切子面を通過させる。操作条
件と結果は上述の出願書類に開示されたものに類似して
いた。
られたデータに対応する残りの操作用要素には次の修正
を施した。シグナル源からのビームはセルの外側にある
検出器とともにキュベットの底部に平行な直線上に位置
させ、楔6a及び6bの背面の切子面を通過させる。操作条
件と結果は上述の出願書類に開示されたものに類似して
いた。
他の実験では、本発明による波動ガイドを使用する際
の、射出成型された要素の製造時の偏差から生ずる結果
を確認した。選択したキュベットは第３図のものと類似
し、ポリメタクリル酸メチルを使用して押出成型で製造
した。セルの底部（波動ガイド）の厚さは0.5mm、楔の
角度は12゜及び楔の長さは5mmとした。テスト用分析物
は10mg/mlのヘモグロビン溶液とした。テストの間、入
射プリズムへの入射角を反射角の限界条件にできるだけ
近付くまで変化させた。実際に、入射角を90゜から他の
値へ変化させること（直角プリズムを使用）は本発明の
範囲外である（このように変化させると、屈折したビー
ムがもはやガイドの光軸と平行でなくなる方向にシフト
させる）が、それは傾斜角として選択された値（この場
合は12゜）が適切であるか、あるいは工業的な成型に固
有の寸法上の許容範囲内にないか（成型工程の間の温度
変化に起因する縮み等の変形）を容易に決定することを
可能にする。
の、射出成型された要素の製造時の偏差から生ずる結果
を確認した。選択したキュベットは第３図のものと類似
し、ポリメタクリル酸メチルを使用して押出成型で製造
した。セルの底部（波動ガイド）の厚さは0.5mm、楔の
角度は12゜及び楔の長さは5mmとした。テスト用分析物
は10mg/mlのヘモグロビン溶液とした。テストの間、入
射プリズムへの入射角を反射角の限界条件にできるだけ
近付くまで変化させた。実際に、入射角を90゜から他の
値へ変化させること（直角プリズムを使用）は本発明の
範囲外である（このように変化させると、屈折したビー
ムがもはやガイドの光軸と平行でなくなる方向にシフト
させる）が、それは傾斜角として選択された値（この場
合は12゜）が適切であるか、あるいは工業的な成型に固
有の寸法上の許容範囲内にないか（成型工程の間の温度
変化に起因する縮み等の変形）を容易に決定することを
可能にする。
入射角を変化させた場合の伝達値（任意ユニット）は次
の通りであった。入射角（゜） 伝達値 86 2463 87 2490 88 2784 89 2694 90 2511 91 2253 92 1874 成型した傾斜角を12゜とした上記結果は、通常の場合が
そうであるように最適の入射角は88゜であり90゜でない
ことを示している。従って本発明の範囲内における効率
を最大するためには、実施できる限度内（12゜及び13.8
5゜の間、上限は臨界角により制御する）で傾斜角を僅
かに増加させることが望ましい。
の通りであった。入射角（゜） 伝達値 86 2463 87 2490 88 2784 89 2694 90 2511 91 2253 92 1874 成型した傾斜角を12゜とした上記結果は、通常の場合が
そうであるように最適の入射角は88゜であり90゜でない
ことを示している。従って本発明の範囲内における効率
を最大するためには、実施できる限度内（12゜及び13.8
5゜の間、上限は臨界角により制御する）で傾斜角を僅
かに増加させることが望ましい。
従って同じデザインの新しいセルの製造時に型の傾斜角
を修正して、任意に14゜及び16゜にセットした。その結
果により、成型角度が約14゜であるときにより良い結果
が達成され、16゜では良い結果が得られないことが示さ
れた。これは、上記した製造時の偏差から見て、成型角
度を通常の場合を僅かに上回る値としたときに最適の結
果が得られたことを意味している。
を修正して、任意に14゜及び16゜にセットした。その結
果により、成型角度が約14゜であるときにより良い結果
が達成され、16゜では良い結果が得られないことが示さ
れた。これは、上記した製造時の偏差から見て、成型角
度を通常の場合を僅かに上回る値としたときに最適の結
果が得られたことを意味している。
第１〜３図は、本発明に係わる波動ガイドの概略説明
図、第４図は、第２図に示されたガイドの変形例を構成
する二重の光学的部材を有する分析用キュベットの斜視
図である。 １……プレート、2a……楔型プリズム、 ３……光シグナル、４……傾斜面、 ５……底部、6a……末端部、 7a,7b……波動エネルギー、8,9……壁体、 10……区画壁、11a,11b……波動エネルギー、 20……波動ガイド、21a,21b……主平面、 22……楔型部、23……傾斜面、 24……背面、30……波動ガイド、 31,32……傾斜面、33……カットオフフィルター、 34……ミラー、35……励起シグナル源、 36……参照検出装置、37……ビームスプリッター、 38……フィルター、39……主検出装置、 40……背面、41……楔型プリズム41。
図、第４図は、第２図に示されたガイドの変形例を構成
する二重の光学的部材を有する分析用キュベットの斜視
図である。 １……プレート、2a……楔型プリズム、 ３……光シグナル、４……傾斜面、 ５……底部、6a……末端部、 7a,7b……波動エネルギー、8,9……壁体、 10……区画壁、11a,11b……波動エネルギー、 20……波動ガイド、21a,21b……主平面、 22……楔型部、23……傾斜面、 24……背面、30……波動ガイド、 31,32……傾斜面、33……カットオフフィルター、 34……ミラー、35……励起シグナル源、 36……参照検出装置、37……ビームスプリッター、 38……フィルター、39……主検出装置、 40……背面、41……楔型プリズム41。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラナルド アクドナルド サザーランド スイス国，1227 カルージュ，スィ ル ドゥ ロワ アメ ８，アパルトマン 21 (56)参考文献 特開 昭58−501481（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−52455（ＪＰ，Ｕ) 仏国特許1493689（ＦＲ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】分析すべき物質と接触する表面領域を有し
軸線に沿って電磁波を伝搬して該電磁波の伝搬特性が該
物質の性質に従って変化する波動ガイド手段と、 該波動ガイド手段の電磁波入射端に位置し、該波動ガイ
ド手段の軸線に実質的に垂直な第１の面と該波動ガイド
手段の軸線に対して角度βで拡開する第２及び第３の面
とを有して入射した電磁波を該波動ガイド手段に沿って
伝搬させる波動ガイド入射プリズム手段と、 前記波動ガイド手段の前記電磁波入口端に反対側の端部
に位置し、該波動ガイド手段中の電磁波を該入射端に向
って反射する反射手段と、 前記反射手段と前記波動ガイド手段の間で前記入射端と
反対側に位置して該波動ガイド手段に沿って伝搬される
電磁波を分離するフィルター手段を具備することを特徴
とする物質分析用波動ガイド装置。 - 【請求項２】前記入射プリズム手段が、前記波動ガイド
手段から拡散する傾斜面を持つ直角三角形楔形プリズム
２つとして形成されている特許請求の範囲第１項記載の
装置。 - 【請求項３】前記波動ガイド手段の軸線に実質的に平行
に該波動ガイド手段に隣接して配置され、該波動ガイド
手段の表面領域を少なくとも２つの部分に分画する軸方
向分画手段をさらに具備する特許請求の範囲第１又は２
項記載の装置。 - 【請求項４】前記角度βがβ＝0.5（90゜−θ）〔式
中、θは電磁波が波動ガイド手段に沿って反射する角度
の1/2である。〕である特許請求の範囲第1,2又は３項に
記載の装置。 - 【請求項５】前記波動ガイド手段と前記波動ガイド入射
プリズム手段が一体に形成されている特許請求の範囲第
1,2,3又は４項に記載の装置。 - 【請求項６】前記波動ガイド手段が透明材料から成る直
角な平行六面体からなる特許請求の範囲第１〜５項のい
ずれか１項に記載の装置。 - 【請求項７】前記波動ガイド手段の電磁波出射端に位置
して電磁波を該波動ガイドから導出させる波動ガイド出
射プリズム手段をさらに具備し、該出射プリズム手段は
該波動ガイドの軸線と角度を有する第１の面を含むこと
により電磁波を該波動ガイドの軸線と実質的に平行に進
行するように該出射プラズマから出射させる特許請求の
範囲第１〜６項のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項８】前記波動ガイドに隣接して設けられ、前記
物質を前記表面領域と接触して保持するキュベット手段
をさらに具備する特許請求の範囲第１〜７項のいずれか
１項に記載の装置。 - 【請求項９】前記波動ガイド手段が前記キュベット手段
の底部をなす特許請求の範囲第８項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH2799/85A CH665033A5 (fr) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | Guide d'onde utilisable comme sonde optique dans l'analyse spectroscopique a reflexion interne. |
| CH2799/85-2 | 1985-07-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249240A JPS6249240A (ja) | 1987-03-03 |
| JPH0789097B2 true JPH0789097B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=4241843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61151840A Expired - Lifetime JPH0789097B2 (ja) | 1985-07-01 | 1986-06-30 | 分光分析用光学的プロ−ブとしての波動ガイド |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4746179A (ja) |
| EP (1) | EP0209489B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0789097B2 (ja) |
| AU (1) | AU588040B2 (ja) |
| CA (1) | CA1266195A (ja) |
| CH (1) | CH665033A5 (ja) |
| DE (1) | DE3688573T2 (ja) |
| ES (1) | ES8800446A1 (ja) |
Families Citing this family (61)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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