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SPECTROMETER AND SPECTRAL MEASUREMENT UNIT UPDATE_EN

Patent code P200016622
File No. S2018-0628-N0
Posted date Feb 25, 2020
Application number P2018-142832
Publication number P2020-020606A
Date of filing Jul 30, 2018
Date of publication of application Feb 6, 2020
Inventor
  • (In Japanese)石丸 伊知郎
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人香川大学
Title SPECTROMETER AND SPECTRAL MEASUREMENT UNIT UPDATE_EN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To measure spectral characteristics with accuracy and high wave length resolution without a high volume device.
SOLUTION: The spectrometer according to the present invention includes a detector 20, an interference optical system, and a processing unit 30. The detector has a photosensitive surface 21, and detects the intensity distribution of light on the photosensitive surface. The interference optical system includes a parallel light flux converging part and a light dividing part, which are integrally configured. The parallel light flux converting part converts light emitted from a measurement point of the measurement object S into a parallel light flux. The light dividing part is configured to emit light toward the photosensitive surface while providing an optical path length difference between a first light flux and a second light flux, and to allow the first light flux and the second light flux to be incident on the photosensitive surface so as to at least partially overlap each other. The processing unit acquires the interferogram of the measurement point based on the intensity distribution of light on the photosensitive surface 21 of the portion where the first light flux and the second light flux overlap, and performs Fourier transform on the interferogram to obtain a spectrum.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

糖尿病や高脂血症等、様々な病気において、血液に含まれるグルコースやコレステロール等の生体成分の管理は、病気の予防や治療のために重要である。血液中の生体成分を測定するためには血液を採取しなければならない。ところが、血液を採取するためには、採血部位の消毒や採血器具の廃棄等の煩わしい処理が必要であるため、病気を予防する目的で生体成分を測定するための採血を日常的に行うことは敬遠される。そこで、血液を採取せずに生体成分を測定可能な、非侵襲の測定装置が提案されている。

例えば特許文献1及び特許文献2には、生体の被検部位に光を照射し、それにより被検部位の内部の生体成分から発せられる光(物体光)の分光特性を求め、該分光特性から生体成分を定性的、定量的に測定する分光測定装置が記載されている。
特許文献1に記載されている装置では、生体成分を光学的に構成する各輝点から発せられる透過光や散乱光等の物体光は対物レンズによって平行光束(物体光束)とされた後、並んで配置された、互いに平行な反射面を有する固定ミラーと可動ミラーに導かれる。固定ミラー及び可動ミラーのそれぞれで反射された物体光束は結像レンズにより結像面上の、各輝点に対応する結像点に集光される。可動ミラーは、ピエゾ素子等によりその反射面の法線方向に移動されるようになっており、該可動ミラーの移動量に応じた光路長差が、固定ミラーで反射される物体光束と可動ミラーで反射される物体光束の間に生じる。したがって、固定ミラーと可動ミラーは位相シフタを構成し、これらにより反射され、結像面上の各集光点に集光した光は、可動ミラーの移動に伴い強度が変化する干渉光、いわゆるインターフェログラムとなる。このインターフェログラムをフーリエ変換することにより物体光の分光特性(スペクトル)を取得することができる。

また、特許文献2に記載されている装置では、位相シフタが、並んで配置された、反射面の傾きが異なる2つのミラー(基準ミラー及び傾斜ミラー)から構成されている。この装置では、各輝点から発せられ、対物レンズによって平行光束とされた物体光束は、基準ミラー及び傾斜ミラーに導かれた後、各ミラーの反射面で反射される。基準ミラーで反射された光(基準反射光)と傾斜ミラーで反射された光(傾斜反射光)はシリンドリカルレンズを通して、前記基準反射光及び傾斜反射光の光軸とは異なる向きに延びる同一直線上に集光され、線状の干渉像を形成する。基準ミラーの反射面と傾斜ミラーの反射面の傾きが異なることから、物体光束の光軸と基準ミラー及び傾斜ミラーの各反射面とのなす角度の違いに応じた基準反射光と傾斜反射光の間の光路長差が、該線状の干渉像の長手方向に沿って連続的に生じる。したがって、該線状の干渉像に沿った光強度変化がインターフェログラムとなる。このインターフェログラムをフーリエ変換することにより物体光の分光特性を取得することができる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、測定対象物の分光特性を利用して該測定対象物の物性を定性的又は定量的に測定する技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
a) 受光面を有し、該受光面上の光の強度分布を検出する検出器と、
b) 測定対象物の測定点から発せられた光を平行光束にする平行光束化部と、前記平行光束を第1光束と第2光束に分割し、該第1光束と該第2光束の間に光路長差を付与しつつ前記受光面に向けて出射し、前記第1光束と前記第2光束が少なくとも一部において互いに重なるように該受光面に入射させる光分割部とを有する干渉光学系と、
c) 前記第1光束と前記第2光束が重なった部分の前記受光面の光の強度分布に基づき前記測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得する処理部と
を備え、
前記平行光束化部と前記光分割部とが、それらの光軸が一致するように一体的に構成されていることを特徴とする分光測定装置。

【請求項2】
 
前記干渉光学系の前記平行光束化部が、凸面状の光入射面とその裏側に位置する平面状の光出射面とを有する板状の第1透過型光学素子から構成され、前記光分割部が、平面状の光入射面とその裏側に位置する面であって互いに傾きが異なる2つの傾斜面から成る光出射面とを有する板状の第2透過型光学素子から構成されており、
前記干渉光学系が、さらに、前記第1透過型光学素子と前記第2透過型光学素子を、それらの光軸が一致するように一体的に保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の分光測定装置。

【請求項3】
 
前記干渉光学系が、凸面状の光入射面と、その裏側に位置する面であって、互いに傾きが異なる2つの傾斜面から成る光出射面とを有し、前記光入射面から前記光出射面に至るまでの部分が平行光束化部となり、前記光出射面を構成する前記2つの傾斜面が前記光分割部となる一つの透過型光学素子から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の分光測定装置。

【請求項4】
 
前記干渉光学系の前記平行光束化部が、凸面鏡と凹面鏡から成るカセグレン光学系から構成され、前記光分割部が、平面状の光入射面とその裏側に位置する面であって互いに傾きが異なる2つの傾斜面から成る光出射面とを有する板状の透過型光学素子から構成されており、
前記干渉光学系が、さらに、前記カセグレン光学系と前記透過型光学素子を、それらの光軸が一致するように一体的に保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の分光測定装置。

【請求項5】
 
請求項1~4のいずれかに記載の分光測定装置と、
測定対象物を超音波加熱することにより、該測定対象物の測定点から赤外光を放射させる超音波加熱装置と
を具備する分光測定ユニット。

【請求項6】
 
前記超音波加熱装置が、超音波振動子と、該超音波振動子の発する超音波振動の周波数及び/又は振幅を変更する超音波振動変更部とを備えることを特徴とする請求項5に記載の分光測定ユニット。

【請求項7】
 
測定対象物を挟んで前記超音波加熱装置と前記分光測定装置の平行光束化部が対向するように前記超音波加熱装置と前記分光測定装置を前記測定対象物に装着するための装着部材を備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の分光測定ユニット。

【請求項8】
 
凸面状の光入射面と、その裏側に位置する、互いに傾きが異なる2つの傾斜面から成る光出射面とを有する透過型光学素子であって、
前記光入射面の合焦点から該光入射面に入射した光を平行光束にし、該平行光束を第1光束と第2光束に分割するとともに該第1光束と該第2光束の間に光路長差を付与し、且つ、前記光出射面から所定の距離に位置する面において前記第1光束と前記第2光束が少なくとも一部において互いに重なるように、前記第1光束と前記第2光束を前記光出射面から出射させる透過型光学素子。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018142832thum.jpg
State of application right Published
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