試料容器及びそれを用いた測定装置
【課題】測定誤差を低減することができ、高精度な測定結果を得ることが出来る試料容器及びそれを用いた測定装置を提供する。
【解決手段】試料を保持する試料保持空間１ａを形成する試料容器隔壁１と、試料容器隔壁１の少なくとも一部に設けられ、試料保持空間１ａに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部２と、を有し、光透過部２は、パルス光を集光させる集光形状３を備える試料容器。
【解決手段】試料を保持する試料保持空間１ａを形成する試料容器隔壁１と、試料容器隔壁１の少なくとも一部に設けられ、試料保持空間１ａに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部２と、を有し、光透過部２は、パルス光を集光させる集光形状３を備える試料容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料容器及びそれを用いた測定装置に関し、特に、コヒーレントアンチストークスラマン分光法を用いた試料容器及びそれを用いた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血清や血液などを対象とした生化学定量分析は、健康診断におけるスクリーニングや医療診断において、以前より重要な情報を提供してきたが、最近では疾病の早期発見を可能とするいろいろなバイオマーカーが見つかってきたことにより、さらにその役割を増している。しかしながら、このような生化学定量分析は、一般に各々の成分を調べるため成分毎に異なった試薬を用いている。また、測定対象の成分毎にある量の試料が必要となる。そのために、測定対象となる成分数が増えるとともに分析に必要な試薬の数や、診断に必要な血液採取量などが増え、これが測定時間や検査コスト、さらには血液などを採取される人間の負担の増大を引き起こしている。そこで、試薬を用いることなく、かつ一度に複数の成分を定量できる方法が求められていた。
【０００３】
これを実現するためにレーザー光などを試料に照射し、試料からの散乱光を分析することにより成分を同定することのできる、いわゆる振動分光法を用いた生化学分析が検討されている。このような手法は、試料からの散乱光に含まれている、測定対象成分そのものが持っている固有の振動モードの情報から分析を行うため、試薬を用いることなく分子を特定できる。また、測定時に試料を変質させることが無いために同一の試料で同時に複数成分の分析が可能である。このように試料中の成分を分析する振動分光法としては、赤外線の吸収スペクトルを測定する赤外吸収法や、自発ラマン効果により生じる散乱光のエネルギー変化を用いる方法が良く知られているが、赤外領域の光は水により吸収されてしまうことから、血清や血液などの分析には不向きである。そこで、生化学分析への応用は、自発ラマン分光法を中心に研究が進められている。但し、現在のところ、この手法では臨床診断に用いることのできる精度を実現できていない。これは、自発ラマン効果による散乱光は、一般にその強度が非常に小さく、これが測定誤差の増大を引き起こす原因となっているからである。特に、正常な状態では血液や血清中に殆ど存在せず、ごく微量な変化を測定する必要のあるマーカー物質を分析する際には、この影響はさらに大きくなる。また、通常の自発ラマン分光法では、入射光よりも長波長側にシフトした散乱光（ストークス光）を用いることが多いが、血清や血液などの生体由来の試料には、いろいろな蛍光物質が含まれており、入射光よりも長波長側の散乱光の中には明確な構造を持たないこれらの物質からの光が含まれている。このことも測定誤差を生む大きな要因となっている。そこで、最近では３次の非線形光学効果を用い、通常の自発ラマン分光法よりも大きな散乱光強度が得られるコヒーレントアンチストークスラマン分光法を用いた生化学定量分析が検討されている（例えば、特許文献１）。また、この手法では、入射光よりも短波長側にシフトした散乱光（アンチストークス光）を利用するために、蛍光物質による影響を受けることなく測定が可能である。但し、コヒーレントアンチストークスラマン分光を行うためには、複数のパルス光が必要であり、一般的には狭帯域の周波数成分を持つポンプ光および、ポンプ光よりも周波数が小さく、かつ周波数がポンプ光よりも広帯域なストークス光といった二種類の光を試料に照射して散乱光を測定している。
【特許文献１】特開平９−１４５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コヒーレントアンチストークスラマン分光法では、非常に強いエネルギー密度を持った光を必要とする。そのために、一般に入射光として、ピークパワーの極めて大きなフェムト〜ピコ秒程度のパルスレーザ光を用いている。但し、パルスレーザ光を用いただけでは、まだ光のエネルギー強度が不十分で、さらに集光レンズを用いて空間的に数ミクロンのオーダーまで集光することが必要となる。
【０００５】
一方、試料より発するアンチストークス光の強度Iは、入射光の強度に比例しない。具体的には、光の進行方向に沿った座標をxとして、試料中の位置xにおけるポンプ光、ストークス光のエネルギー密度をそれぞれｉｐ（ｘ）、ｉｓ（ｘ）として、測定対象の密度などの情報を含む部分をDとすると、試料より発するアンチストークス光の強度Iは、
【数１】
【０００６】
と表せる。ここでｓ（ｘ）は、位置ｘにおいて光が集光されている面積である。
【０００７】
したがって、パルス光を試料中で集光することによりエネルギー密度を変化させた場合、アンチストークス光の発生は、試料中で最もパルス光が集光された位置で最大となり、この領域から離れると急速に低下することになる。
【０００８】
また、ポンプ光、ストークス光のトータルエネルギーをｉｐ、ｉｓとし、それが最も集光されている面積をｓとすると、ｉｐ（ｘ）、ｉｓ（ｘ）のピーク値は、ｉｐｍａｘ＝ｉｐ／ｓ、ｉｓｍａｘ＝ｉｓ／ｓとなり、これにより光エネルギー密度の高い領域の体積の目安をＶとすると、式（１）は
【数２】
【０００９】
と見積もることができる。すなわち、測定結果であるアンチストークス光の強度Iより成分濃度の情報を持っているＤを評価するためには、パルス光の最大エネルギー密度を知ることが必要である。このこと自体は自発ラマン分光法においても同様であるが、自発ラマン分光法の場合と以下の２点において大きく異なっている。すなわち、自発ラマン分光法の場合、集光している面積はその半径がｍｍ程度のオーダーであることが多く、照射光面積のμｍ程度の誤差はエネルギー密度の評価に殆ど影響を及ぼさない。しかしながら、コヒーレントアンチストークス分光法の場合には集光している面積の半径がμｍのオーダーとなっているため、μｍのオーダーのずれが大きな評価誤差となる。また、自発ラマン分光法の場合には、測定結果はエネルギー密度に比例しているのに対し、コヒーレントアンチストークス分光法の場合には、式（２）に示すように、３乗に比例しているため、仮に同じエネルギー密度の評価誤差であっても、コヒーレントアンチストークス分光法の方が最終的な誤差は大きくなってしまう。
【００１０】
このように、非線形光学効果を用いた定量分析においては、僅かな集光状態の変化が、測定対象となっている成分の濃度見積もりに対して大きな誤差を生んでしまうことになる。したがって、測定においては、測定装置の光学系を厳密に調整することにより試料中の集光面積を変化させないようにすることが望まれる。
【００１１】
しかしながら、集光面積の調整は、試料容器の形状、材料、試料容器を設置する位置関係などにより、その集光面積が大きく変化してしまう。例えば、図１３に示すように、試料１０１を保持する試料容器１０２に設けられた光透過部１０３から、パルス光１０４を透過させて試料１０１を測定する場合において、試料容器１０２の光透過部１０３における隔壁の厚さｔ、隔壁を構成する材料の屈折率等が若干異なる複数の試料容器を使用する時は、試料容器１０２の光透過部１０３を透過するパルス光１０４の屈折率が変化するため、試料１０１中のパルス光集光領域１０５の集光面積が使用する試料容器毎にそれぞれ変動してしまう。さらに、光透過部１０３における隔壁の平行度、しいては、試料容器１０２を保持する試料容器保持部１０６の平行度等が悪い場合は、試料容器１０２を試料容器保持部１０６に設置する毎に、パルス光１０４の透過角度が変化してしまい、同様に、試料１０１中のパルス光集光領域１０５の集光面積が変化してしまう。
【００１２】
このような問題を解決するためには、生化学成分定量装置の光学系に対し、常に、同じ位置に、同じ試料容器を固定することで、試料容器の形状、材料、配置位置等の起因による集光面積の変化を抑制することができる。しかしながら、血清などの試料を保持する試料容器は、試料の交換等を行うため、測定装置内に、常に固定しておくことは困難であり、例えば、同じ試料容器を用いた場合でも、試料を交換した場合、その設置位置は、交換毎に、μｍオーダーの制御不能な誤差が発生してしまう。
【００１３】
また、試料より生じるコヒーレントアンチストークス光、ポンプ光、ストークス光の振動数をωas、ωp、ωsとしたときに、それぞれの関係は
【数３】
【００１４】
を満たす必要がある。すなわち、コヒーレントアンチストークス光の振動数を固定した場合、ストークス光の中で、式（２）に現われるｉｓｍａｘは帯域が広いストークス光全体のエネルギー密度ではなくストークス光の中で（３）の関係を満たす振動数成分の強度を意味している。したがって、ストークス光のエネルギーの振動数依存性が常に一定である場合には、ストークス光の全エネルギーから式（３）を満たす周波数のエネルギ−を見積もる事ができるが、レーザー光のエネルギーの周波数依存性はさまざまな要因により変化しており、この不安定性も測定対象の濃度を見積もる際の誤差原因となる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した測定誤差を低減することができ、高精度な測定結果を得ることが出来る試料容器及びそれを用いた測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る試料容器は、試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る測定装置は、少なくとも二種類の波長を有する複数のパルス光を発生させる光源と、前記光源から発生された複数のパルス光を同一光路に集光する光学系と、前記光学系により集光されたパルス光を透過する試料容器と、前記試料容器内に保持された試料から放出されるコヒーレントアンチストークス光を検出する検出部とを備え、前記試料容器は、試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定誤差を低減することができ、高精度な測定結果を得ることが出来る試料容器及びそれを用いた測定装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付し、重複する記載は省略する。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものと異なる。更に、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００２０】
図１は、本発明に係る試料容器が用いられるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の一例を示す概念図である。
【００２１】
本発明に係る試料容器が用いられるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡は、例えば、二種類の波長を有するパルス光（ポンプ光、ストークス光）を発生させる光源５１、５２と、この光源５１、５２からの２種類のパルス光を同一光路に集光して試料容器保持部５４に保持された試料容器に導く光学系５３と、試料容器保持部５４に保持された試料容器内の試料より放出されるコヒーレントアンチストークス光を検出する検出装置５５とで構成されている。
【００２２】
以下、本発明に係る試料容器を説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
本発明に係る試料容器の第１の実施形態を説明する。図２は、第１の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図である。
【００２４】
第１の実施形態に係る試料容器は、図２に示すように、試料を保持する試料保持空間１ａを形成する試料容器隔壁１と、試料容器隔壁１の少なくとも一部に設けられ、試料保持空間１ａに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部２と、を備え、前記光透過部２は、前記パルス光を集光するための集光形状３を備えている。
【００２５】
ここでいう集光形状３は、例えば、図２に示すように、試料保持空間１ａ内に設けられた曲面形状を有する凸部で構成されている。
【００２６】
更に、光透過部２は、パルス光を透過させる透過材料として、シリカガラスが好適に用いられる。
【００２７】
図３は、図２に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図である。
【００２８】
本実施形態では、光学系５３において、パルス光の形状を半径１ｍｍのスポット径に絞り、例えば、シリカガラスで構成された図２に示すような試料容器の光透過部２に対し、パルス光４が平行に入射するように試料容器保持部５４に設置されている。
【００２９】
図２に示すような試料容器を用いることにより、試料容器と装置側光学系との相対位置関係（平行度等）が、試料の取替え等により若干変化しても、光透過部２に設けられた集光形状３の存在により、試料保持空間１ａに保持された試料１ｂ内でのパルス光集光領域５の集光面積は変化することがない。
【００３０】
この焦点位置におけるパルス光の集光面積は、試料１ｂとなる溶液の屈折率に依存するが、溶液の屈折率とパルス光の面積の関係は幾何光学の手法で見積もることができ、さらに溶液の屈折率は事前に測定することが容易である。また、パルス光のトータルエネルギーは、試料１ｂに照射するパルス光をビームスプリッターで分割し、片方のエネルギーを測定することにより見積もることができ、さらに、試料１ｂに投入されたパルス光４のエネルギー密度を評価することができるようになる。
【００３１】
なお、図２では、パルス光４の集光のため、集光形状３を、試料容器の試料保持空間１ａ内に設けているが、図４に示すように、試料容器の外壁に設けても同様な効果を得ることが可能である。
【００３２】
図２に示した試料容器を用い、試料としてグルコース水溶液を作製し、具体的にその値を評価した。なお、この測定に用いたパルス光の作製には、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーを２台用い、それぞれの装置より出力される８００ｎｍの光をポンプ光、ストークス光として利用した。また、パルス光の繰り返し周波数は８０ＭＨｚ、パルス光の長さは１００フェムト秒としたものを用いた。また、試料に照射したポンプ光１ショットのエネルギーは１００ｐＪであり、また、ストークス光としては、８００ｎｍのパルス光を、フォトニック結晶ファイバー中を通過させることにより広帯域化し、さらに８００ｎｍより短波長側をフィルターによりカットすることにより作製した、このようにして作製したストークス光１ショットのエネルギーは９０ｐＪであった。また測定に使用したグルコース溶液の濃度は、実際の生体中の濃度を参考に５０［ｍｇ/ｄｌ］から４５０［ｍｇ/ｄｌ］まで１０［ｍｇ/ｄｌ］刻みとしたものを使用した。測定は、低濃度側から行い、測定が終わると試料容器を洗浄し、次の濃度の試料を測定することを繰り返した。また、アンチストークス光の測定は、３００から１５００[ｃｍ−１] の領域で行い、 一回の測定には１秒を要している。
【００３３】
以上の測定結果を図５に示す。この評価における濃度誤差の平均値は４．７％であった。また、図１３に示すような従来の試料容器を用いて同様な実験を行った結果を図６に示す。図６に示すように、従来の試料容器を用いた場合の測定結果は、多くの誤差を含んでおり、濃度誤差の平均値は９．０％であった。
【００３４】
以上より、本実施形態に係る試料容器は、試料容器のパルス光が透過する光透過部にパルス光を集光する集光形状が設けられているため、試料容器と光学系との相対位置関係（平行度等）が、試料の取替え等により若干変化しても、試料内のパルス光の集光面積の変化を少なくすることができるため、高精度な測定を行うことが可能となる。
【００３５】
（第２の実施形態）
本発明に係る試料容器の第２の実施形態を説明する。図７は、第２の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図である。
【００３６】
本実施形態に係る試料容器は、図７に示すように、測定試料を保持する測定試料保持空間１１ａ及び標準試料を保持する標準試料保持空間１１ｂをそれぞれ形成する試料容器隔壁１１と、試料容器隔壁１１の少なくとも一部に設けられ、測定試料保持空間１１ａに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第１の光透過部１２ａと、試料容器隔壁１１の少なくとも一部に設けられ、標準試料保持空間１１ｂに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第２の光透過部１２ｂと、を有し、第１の光透過部１２ａ及び第２の光透過部１２ｂは、パルス光を集光させる集光形状１３ａ、１３ｂをそれぞれ備えている。
【００３７】
図８、図９は、図７に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図である。図８は、測定試料保持空間１１ａに保持された測定試料１１ａａに、図９は、標準試料保持空間１１ｂに保持された標準試料１１ｂｂにそれぞれ、第１の光透過部１２ａ、第２の光透過部１２ｂからパルス光１４を透過させる状態を示しており、例えば、測定試料１１ａａにパルス光１４を照射して、測定試料１１ａａより生じるコヒーレントアンチラマンストークス光を測定し、更に、標準試料１１ｂｂにパルス光１４を照射して、標準試料１１ｂｂより生じるコヒーレントアンチラマンストークス光を測定する。
【００３８】
この場合、測定対象の濃度および集光された面積や体積は既知であり、したがって式（２）において不明な量はｉｓｍａｘとなる。すなわち、この測定においては、ストークス光のエネルギー密度の周波数依存性の揺らぎ等に起因して生じてしまう濃度推定誤差を、標準試料１１ｂｂからのコヒーレントアンチラマンストークス光の測定より校正することが可能となる。
【００３９】
図７に示した試料容器を用い、測定試料としてグルコース水溶液を作製し、具体的にその値を評価した。また、標準試料として別の方法にて濃度が確認されているグルコース溶液（２５０［ｍｇ/ｄｌ］）を用いた。なお、この測定に用いたパルス光の作製には、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーを２台用い、それぞれの装置より出力される８００ｎｍの光をポンプ光、ストークス光として利用した。また、パルス光の繰り返し周波数は８０ＭＨｚ、パルス光の長さは１００フェムト秒としたものを用いた。また、試料に照射したポンプ光１ショットのエネルギーは１００ｐＪであり、また、ストークス光としては、８００ｎｍのパルス光を、フォトニック結晶ファイバー中を通過させることにより広帯域化し、さらに８００ｎｍより短波長側をフィルターによりカットすることにより作製した、このようにして作製したストークス光１ショットのエネルギーは９０ｐＪであった。また測定に使用したグルコース溶液の濃度は、実際の生体中の濃度を参考に５０［ｍｇ/ｄｌ］から４５０［ｍｇ/ｄｌ］まで１０［ｍｇ/ｄｌ］刻みとしたものを使用した。測定は、低濃度側から行い、測定が終わると試料容器を洗浄し、次の濃度の試料を測定することを繰り返した。また、アンチストークス光の測定は、３００から１５００1 [ｃｍ−１] の領域で行い、 一回の測定には1秒を要している。
【００４０】
以上の測定結果を図１０に示す。この評価における濃度誤差の平均値は２．９％であり、図２に示す試料容器を用いた場合よりも更に誤差が低減されることが確認された。更に、図１０において測定試料の濃度（横軸）１５０［ｍｇ/ｄｌ］から２５０［ｍｇ/ｄｌ］の範囲を拡大させた結果図を図１１に示す。この領域の濃度評価誤差は１．５％となっており、標準試料の濃度近傍の評価はさらに精度が高いことが分かる
以上より、本実施形態に係る試料容器は、標準試料を保持する標準試料保持空間を更に備えており、標準試料保持空間に対する光透過部にも集光形状を備えているため、標準試料測定時においても試料内のパルス光の集光面積の変化を少なくすることができるため、さらに、高精度な測定を行うことが可能となる。
【００４１】
（第３の実施形態）
本発明に係る試料容器の第３の実施形態を説明する。図１２は、第３の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の測定治具の一例を示す断面図である。
【００４２】
本実施形態では、第２の実施形態で説明した標準試料１１ｂｂとして、固体を用いる場合に好適に使用される試料容器であり、標準試料保持空間１１ｂに設けられている集光形状１３ｂの曲率半径が、測定試料保持空間１１ａに設けられている集光形状１３ａの曲率半径と異なっている。その他の部分は、第２の実施形態と同様なため説明を省略する。
【００４３】
標準試料を用いて、測定試料の補正を行う場合において、標準試料内及び測定試料内のパルス光集光領域における集光面積は同一であることが好ましい。なお、標準試料は、液体のものと、固体のものと２種類存在する。しかしながら、液体と、固体では、当然、標準試料内におけるパルス光の屈折率が異なる場合があり、この場合において、集光形状の曲率半径が同じである場合には、標準試料内と、測定試料内において、入射したパルス光集光領域における集光面積が異なってしまう。このため、第１の光透過部１２ａ、第２の光透過部１２ｂのどちらか一方のパルス光を集光させる集光形状１３ａ、１３ｂの曲率半径を変化させることで、試料内のパルス光集光領域における集光面積を同一にすることができる。
【００４４】
なお、標準試料として固体を用いる場合には、例えば、ラマンスペクトルに構造ない母材のなかに、明確なピークを有する物質が均一に拡散されていることが重要で、さらには試料容器によるパルス光集光効果を実現するために、初めは液体状であり、試料容器に入れたのちに硬化することが望ましい。このような標準試料としては、例えば、エポキシ樹脂中にＣ６０を均一に拡散させてものを試料容器に入れて硬化させた固体が好適に用いられる。この場合、エポキシ樹脂のラマススペクトルは１５００［ｃｍ−１］近傍では殆ど構造が無いが、Ｃ６０は１５７２［ｃｍ−１］に極めてシャープなピークを有している。また、試料容器形状から、エポキシ樹脂での集光面積が分かれば溶液中でのパルス光集光面積も推定できるが、本実施例ではなるべく同じ集光面積を得るために、屈折率の差を元に標準試料用と測定試料用の窪み内面の形状を変化させている。
【００４５】
図１２に示した試料容器を用い、測定試料としてグルコース水溶液を作製し、具体的にその値を評価した。また、標準試料としてエポキシ樹脂中にＣ６０を均一に拡散させてものを試料容器に入れて硬化させた固体を使用した。なお、この測定に用いたパルス光の作製には、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーを２台用い、それぞれの装置より出力される８００ｎｍの光をポンプ光、ストークス光として利用した。また、パルス光の繰り返し周波数は８０ＭＨｚ、パルス光の長さは１００フェムト秒としたものを用いた。また、試料に照射したポンプ光１ショットのエネルギーは１００ｐＪであり、また、ストークス光としては、８００ｎｍのパルス光を、フォトニック結晶ファイバー中を通過させることにより広帯域化し、さらに８００ｎｍより短波長側をフィルターによりカットすることにより作製した、このようにして作製したストークス光１ショットのエネルギーは９０ｐＪであった。また測定に使用したグルコース溶液の濃度は、実際の生体中の濃度を参考に５０［ｍｇ/ｄｌ］から４５０［ｍｇ/ｄｌ］まで１０［ｍｇ/ｄｌ］刻みとしたものを使用した。測定は、低濃度側から行い、測定が終わると試料容器を洗浄し、次の濃度の試料を測定することを繰り返した。また、アンチストークス光の測定は、３００から１５００1 [ｃｍ−１] の領域で行い、 一回の測定には1秒を要している。
【００４６】
以上の測定の結果、測定試料の濃度（横軸）が５０［ｍｇ/ｄｌ］から４００［ｍｇ/ｄｌ］の間の誤差は約４％であり、従来の測定方法による誤差９％より小さい値が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る試料容器が用いられるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の一例を示す概念図。
【図２】第１の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図。
【図３】図２に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図。
【図４】第１の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の別の形態の一例を示す断面図。
【図５】図２に示す試料容器を用いて行った測定結果を示す結果図。
【図６】図１３に示す試料容器を用いて行った測定結果を示す結果図。
【図７】第２の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図。
【図８】図７に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図。
【図９】図７に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の他の一例を示す概念図。
【図１０】図７に示す試料容器を用いて行った測定結果を示す結果図。
【図１１】図１０において測定試料の濃度（横軸）１５０［ｍｇ/ｄｌ］から２５０［ｍｇ/ｄｌ］の範囲を拡大させた結果図。
【図１２】第３の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図。
【図１３】従来用いられている試料容器を説明するための概念図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 試料容器隔壁
１ａ 試料保持空間
１ｂ 試料
２ 光透過部
３ 集光形状
４ パルス光
５ パルス光集光領域
１１ 試料容器隔壁
１１ａ 測定試料保持空間
１１ａａ 測定試料
１１ｂ 標準試料保持空間
１１ｂｂ 標準試料
１２ａ 第１の光透過部
１２ｂ 第２の光透過部
１３ａ 集光形状
１３ｂ 集光形状
１４ パルス光
１５ 標準試料
５１ 光源
５２ 光源
５３ 光学系
５４ 試料容器保持部
５５ 検出装置
１０１ 試料
１０２ 試料容器
１０３ 光透過部
１０４ パルス光
１０５ パルス光集光領域
１０６ 試料容器保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料容器及びそれを用いた測定装置に関し、特に、コヒーレントアンチストークスラマン分光法を用いた試料容器及びそれを用いた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血清や血液などを対象とした生化学定量分析は、健康診断におけるスクリーニングや医療診断において、以前より重要な情報を提供してきたが、最近では疾病の早期発見を可能とするいろいろなバイオマーカーが見つかってきたことにより、さらにその役割を増している。しかしながら、このような生化学定量分析は、一般に各々の成分を調べるため成分毎に異なった試薬を用いている。また、測定対象の成分毎にある量の試料が必要となる。そのために、測定対象となる成分数が増えるとともに分析に必要な試薬の数や、診断に必要な血液採取量などが増え、これが測定時間や検査コスト、さらには血液などを採取される人間の負担の増大を引き起こしている。そこで、試薬を用いることなく、かつ一度に複数の成分を定量できる方法が求められていた。
【０００３】
これを実現するためにレーザー光などを試料に照射し、試料からの散乱光を分析することにより成分を同定することのできる、いわゆる振動分光法を用いた生化学分析が検討されている。このような手法は、試料からの散乱光に含まれている、測定対象成分そのものが持っている固有の振動モードの情報から分析を行うため、試薬を用いることなく分子を特定できる。また、測定時に試料を変質させることが無いために同一の試料で同時に複数成分の分析が可能である。このように試料中の成分を分析する振動分光法としては、赤外線の吸収スペクトルを測定する赤外吸収法や、自発ラマン効果により生じる散乱光のエネルギー変化を用いる方法が良く知られているが、赤外領域の光は水により吸収されてしまうことから、血清や血液などの分析には不向きである。そこで、生化学分析への応用は、自発ラマン分光法を中心に研究が進められている。但し、現在のところ、この手法では臨床診断に用いることのできる精度を実現できていない。これは、自発ラマン効果による散乱光は、一般にその強度が非常に小さく、これが測定誤差の増大を引き起こす原因となっているからである。特に、正常な状態では血液や血清中に殆ど存在せず、ごく微量な変化を測定する必要のあるマーカー物質を分析する際には、この影響はさらに大きくなる。また、通常の自発ラマン分光法では、入射光よりも長波長側にシフトした散乱光（ストークス光）を用いることが多いが、血清や血液などの生体由来の試料には、いろいろな蛍光物質が含まれており、入射光よりも長波長側の散乱光の中には明確な構造を持たないこれらの物質からの光が含まれている。このことも測定誤差を生む大きな要因となっている。そこで、最近では３次の非線形光学効果を用い、通常の自発ラマン分光法よりも大きな散乱光強度が得られるコヒーレントアンチストークスラマン分光法を用いた生化学定量分析が検討されている（例えば、特許文献１）。また、この手法では、入射光よりも短波長側にシフトした散乱光（アンチストークス光）を利用するために、蛍光物質による影響を受けることなく測定が可能である。但し、コヒーレントアンチストークスラマン分光を行うためには、複数のパルス光が必要であり、一般的には狭帯域の周波数成分を持つポンプ光および、ポンプ光よりも周波数が小さく、かつ周波数がポンプ光よりも広帯域なストークス光といった二種類の光を試料に照射して散乱光を測定している。
【特許文献１】特開平９−１４５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コヒーレントアンチストークスラマン分光法では、非常に強いエネルギー密度を持った光を必要とする。そのために、一般に入射光として、ピークパワーの極めて大きなフェムト〜ピコ秒程度のパルスレーザ光を用いている。但し、パルスレーザ光を用いただけでは、まだ光のエネルギー強度が不十分で、さらに集光レンズを用いて空間的に数ミクロンのオーダーまで集光することが必要となる。
【０００５】
一方、試料より発するアンチストークス光の強度Iは、入射光の強度に比例しない。具体的には、光の進行方向に沿った座標をxとして、試料中の位置xにおけるポンプ光、ストークス光のエネルギー密度をそれぞれｉｐ（ｘ）、ｉｓ（ｘ）として、測定対象の密度などの情報を含む部分をDとすると、試料より発するアンチストークス光の強度Iは、
【数１】
【０００６】
と表せる。ここでｓ（ｘ）は、位置ｘにおいて光が集光されている面積である。
【０００７】
したがって、パルス光を試料中で集光することによりエネルギー密度を変化させた場合、アンチストークス光の発生は、試料中で最もパルス光が集光された位置で最大となり、この領域から離れると急速に低下することになる。
【０００８】
また、ポンプ光、ストークス光のトータルエネルギーをｉｐ、ｉｓとし、それが最も集光されている面積をｓとすると、ｉｐ（ｘ）、ｉｓ（ｘ）のピーク値は、ｉｐｍａｘ＝ｉｐ／ｓ、ｉｓｍａｘ＝ｉｓ／ｓとなり、これにより光エネルギー密度の高い領域の体積の目安をＶとすると、式（１）は
【数２】
【０００９】
と見積もることができる。すなわち、測定結果であるアンチストークス光の強度Iより成分濃度の情報を持っているＤを評価するためには、パルス光の最大エネルギー密度を知ることが必要である。このこと自体は自発ラマン分光法においても同様であるが、自発ラマン分光法の場合と以下の２点において大きく異なっている。すなわち、自発ラマン分光法の場合、集光している面積はその半径がｍｍ程度のオーダーであることが多く、照射光面積のμｍ程度の誤差はエネルギー密度の評価に殆ど影響を及ぼさない。しかしながら、コヒーレントアンチストークス分光法の場合には集光している面積の半径がμｍのオーダーとなっているため、μｍのオーダーのずれが大きな評価誤差となる。また、自発ラマン分光法の場合には、測定結果はエネルギー密度に比例しているのに対し、コヒーレントアンチストークス分光法の場合には、式（２）に示すように、３乗に比例しているため、仮に同じエネルギー密度の評価誤差であっても、コヒーレントアンチストークス分光法の方が最終的な誤差は大きくなってしまう。
【００１０】
このように、非線形光学効果を用いた定量分析においては、僅かな集光状態の変化が、測定対象となっている成分の濃度見積もりに対して大きな誤差を生んでしまうことになる。したがって、測定においては、測定装置の光学系を厳密に調整することにより試料中の集光面積を変化させないようにすることが望まれる。
【００１１】
しかしながら、集光面積の調整は、試料容器の形状、材料、試料容器を設置する位置関係などにより、その集光面積が大きく変化してしまう。例えば、図１３に示すように、試料１０１を保持する試料容器１０２に設けられた光透過部１０３から、パルス光１０４を透過させて試料１０１を測定する場合において、試料容器１０２の光透過部１０３における隔壁の厚さｔ、隔壁を構成する材料の屈折率等が若干異なる複数の試料容器を使用する時は、試料容器１０２の光透過部１０３を透過するパルス光１０４の屈折率が変化するため、試料１０１中のパルス光集光領域１０５の集光面積が使用する試料容器毎にそれぞれ変動してしまう。さらに、光透過部１０３における隔壁の平行度、しいては、試料容器１０２を保持する試料容器保持部１０６の平行度等が悪い場合は、試料容器１０２を試料容器保持部１０６に設置する毎に、パルス光１０４の透過角度が変化してしまい、同様に、試料１０１中のパルス光集光領域１０５の集光面積が変化してしまう。
【００１２】
このような問題を解決するためには、生化学成分定量装置の光学系に対し、常に、同じ位置に、同じ試料容器を固定することで、試料容器の形状、材料、配置位置等の起因による集光面積の変化を抑制することができる。しかしながら、血清などの試料を保持する試料容器は、試料の交換等を行うため、測定装置内に、常に固定しておくことは困難であり、例えば、同じ試料容器を用いた場合でも、試料を交換した場合、その設置位置は、交換毎に、μｍオーダーの制御不能な誤差が発生してしまう。
【００１３】
また、試料より生じるコヒーレントアンチストークス光、ポンプ光、ストークス光の振動数をωas、ωp、ωsとしたときに、それぞれの関係は
【数３】
【００１４】
を満たす必要がある。すなわち、コヒーレントアンチストークス光の振動数を固定した場合、ストークス光の中で、式（２）に現われるｉｓｍａｘは帯域が広いストークス光全体のエネルギー密度ではなくストークス光の中で（３）の関係を満たす振動数成分の強度を意味している。したがって、ストークス光のエネルギーの振動数依存性が常に一定である場合には、ストークス光の全エネルギーから式（３）を満たす周波数のエネルギ−を見積もる事ができるが、レーザー光のエネルギーの周波数依存性はさまざまな要因により変化しており、この不安定性も測定対象の濃度を見積もる際の誤差原因となる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した測定誤差を低減することができ、高精度な測定結果を得ることが出来る試料容器及びそれを用いた測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る試料容器は、試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る測定装置は、少なくとも二種類の波長を有する複数のパルス光を発生させる光源と、前記光源から発生された複数のパルス光を同一光路に集光する光学系と、前記光学系により集光されたパルス光を透過する試料容器と、前記試料容器内に保持された試料から放出されるコヒーレントアンチストークス光を検出する検出部とを備え、前記試料容器は、試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定誤差を低減することができ、高精度な測定結果を得ることが出来る試料容器及びそれを用いた測定装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付し、重複する記載は省略する。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものと異なる。更に、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００２０】
図１は、本発明に係る試料容器が用いられるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の一例を示す概念図である。
【００２１】
本発明に係る試料容器が用いられるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡は、例えば、二種類の波長を有するパルス光（ポンプ光、ストークス光）を発生させる光源５１、５２と、この光源５１、５２からの２種類のパルス光を同一光路に集光して試料容器保持部５４に保持された試料容器に導く光学系５３と、試料容器保持部５４に保持された試料容器内の試料より放出されるコヒーレントアンチストークス光を検出する検出装置５５とで構成されている。
【００２２】
以下、本発明に係る試料容器を説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
本発明に係る試料容器の第１の実施形態を説明する。図２は、第１の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図である。
【００２４】
第１の実施形態に係る試料容器は、図２に示すように、試料を保持する試料保持空間１ａを形成する試料容器隔壁１と、試料容器隔壁１の少なくとも一部に設けられ、試料保持空間１ａに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部２と、を備え、前記光透過部２は、前記パルス光を集光するための集光形状３を備えている。
【００２５】
ここでいう集光形状３は、例えば、図２に示すように、試料保持空間１ａ内に設けられた曲面形状を有する凸部で構成されている。
【００２６】
更に、光透過部２は、パルス光を透過させる透過材料として、シリカガラスが好適に用いられる。
【００２７】
図３は、図２に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図である。
【００２８】
本実施形態では、光学系５３において、パルス光の形状を半径１ｍｍのスポット径に絞り、例えば、シリカガラスで構成された図２に示すような試料容器の光透過部２に対し、パルス光４が平行に入射するように試料容器保持部５４に設置されている。
【００２９】
図２に示すような試料容器を用いることにより、試料容器と装置側光学系との相対位置関係（平行度等）が、試料の取替え等により若干変化しても、光透過部２に設けられた集光形状３の存在により、試料保持空間１ａに保持された試料１ｂ内でのパルス光集光領域５の集光面積は変化することがない。
【００３０】
この焦点位置におけるパルス光の集光面積は、試料１ｂとなる溶液の屈折率に依存するが、溶液の屈折率とパルス光の面積の関係は幾何光学の手法で見積もることができ、さらに溶液の屈折率は事前に測定することが容易である。また、パルス光のトータルエネルギーは、試料１ｂに照射するパルス光をビームスプリッターで分割し、片方のエネルギーを測定することにより見積もることができ、さらに、試料１ｂに投入されたパルス光４のエネルギー密度を評価することができるようになる。
【００３１】
なお、図２では、パルス光４の集光のため、集光形状３を、試料容器の試料保持空間１ａ内に設けているが、図４に示すように、試料容器の外壁に設けても同様な効果を得ることが可能である。
【００３２】
図２に示した試料容器を用い、試料としてグルコース水溶液を作製し、具体的にその値を評価した。なお、この測定に用いたパルス光の作製には、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーを２台用い、それぞれの装置より出力される８００ｎｍの光をポンプ光、ストークス光として利用した。また、パルス光の繰り返し周波数は８０ＭＨｚ、パルス光の長さは１００フェムト秒としたものを用いた。また、試料に照射したポンプ光１ショットのエネルギーは１００ｐＪであり、また、ストークス光としては、８００ｎｍのパルス光を、フォトニック結晶ファイバー中を通過させることにより広帯域化し、さらに８００ｎｍより短波長側をフィルターによりカットすることにより作製した、このようにして作製したストークス光１ショットのエネルギーは９０ｐＪであった。また測定に使用したグルコース溶液の濃度は、実際の生体中の濃度を参考に５０［ｍｇ/ｄｌ］から４５０［ｍｇ/ｄｌ］まで１０［ｍｇ/ｄｌ］刻みとしたものを使用した。測定は、低濃度側から行い、測定が終わると試料容器を洗浄し、次の濃度の試料を測定することを繰り返した。また、アンチストークス光の測定は、３００から１５００[ｃｍ−１] の領域で行い、 一回の測定には１秒を要している。
【００３３】
以上の測定結果を図５に示す。この評価における濃度誤差の平均値は４．７％であった。また、図１３に示すような従来の試料容器を用いて同様な実験を行った結果を図６に示す。図６に示すように、従来の試料容器を用いた場合の測定結果は、多くの誤差を含んでおり、濃度誤差の平均値は９．０％であった。
【００３４】
以上より、本実施形態に係る試料容器は、試料容器のパルス光が透過する光透過部にパルス光を集光する集光形状が設けられているため、試料容器と光学系との相対位置関係（平行度等）が、試料の取替え等により若干変化しても、試料内のパルス光の集光面積の変化を少なくすることができるため、高精度な測定を行うことが可能となる。
【００３５】
（第２の実施形態）
本発明に係る試料容器の第２の実施形態を説明する。図７は、第２の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図である。
【００３６】
本実施形態に係る試料容器は、図７に示すように、測定試料を保持する測定試料保持空間１１ａ及び標準試料を保持する標準試料保持空間１１ｂをそれぞれ形成する試料容器隔壁１１と、試料容器隔壁１１の少なくとも一部に設けられ、測定試料保持空間１１ａに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第１の光透過部１２ａと、試料容器隔壁１１の少なくとも一部に設けられ、標準試料保持空間１１ｂに対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第２の光透過部１２ｂと、を有し、第１の光透過部１２ａ及び第２の光透過部１２ｂは、パルス光を集光させる集光形状１３ａ、１３ｂをそれぞれ備えている。
【００３７】
図８、図９は、図７に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図である。図８は、測定試料保持空間１１ａに保持された測定試料１１ａａに、図９は、標準試料保持空間１１ｂに保持された標準試料１１ｂｂにそれぞれ、第１の光透過部１２ａ、第２の光透過部１２ｂからパルス光１４を透過させる状態を示しており、例えば、測定試料１１ａａにパルス光１４を照射して、測定試料１１ａａより生じるコヒーレントアンチラマンストークス光を測定し、更に、標準試料１１ｂｂにパルス光１４を照射して、標準試料１１ｂｂより生じるコヒーレントアンチラマンストークス光を測定する。
【００３８】
この場合、測定対象の濃度および集光された面積や体積は既知であり、したがって式（２）において不明な量はｉｓｍａｘとなる。すなわち、この測定においては、ストークス光のエネルギー密度の周波数依存性の揺らぎ等に起因して生じてしまう濃度推定誤差を、標準試料１１ｂｂからのコヒーレントアンチラマンストークス光の測定より校正することが可能となる。
【００３９】
図７に示した試料容器を用い、測定試料としてグルコース水溶液を作製し、具体的にその値を評価した。また、標準試料として別の方法にて濃度が確認されているグルコース溶液（２５０［ｍｇ/ｄｌ］）を用いた。なお、この測定に用いたパルス光の作製には、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーを２台用い、それぞれの装置より出力される８００ｎｍの光をポンプ光、ストークス光として利用した。また、パルス光の繰り返し周波数は８０ＭＨｚ、パルス光の長さは１００フェムト秒としたものを用いた。また、試料に照射したポンプ光１ショットのエネルギーは１００ｐＪであり、また、ストークス光としては、８００ｎｍのパルス光を、フォトニック結晶ファイバー中を通過させることにより広帯域化し、さらに８００ｎｍより短波長側をフィルターによりカットすることにより作製した、このようにして作製したストークス光１ショットのエネルギーは９０ｐＪであった。また測定に使用したグルコース溶液の濃度は、実際の生体中の濃度を参考に５０［ｍｇ/ｄｌ］から４５０［ｍｇ/ｄｌ］まで１０［ｍｇ/ｄｌ］刻みとしたものを使用した。測定は、低濃度側から行い、測定が終わると試料容器を洗浄し、次の濃度の試料を測定することを繰り返した。また、アンチストークス光の測定は、３００から１５００1 [ｃｍ−１] の領域で行い、 一回の測定には1秒を要している。
【００４０】
以上の測定結果を図１０に示す。この評価における濃度誤差の平均値は２．９％であり、図２に示す試料容器を用いた場合よりも更に誤差が低減されることが確認された。更に、図１０において測定試料の濃度（横軸）１５０［ｍｇ/ｄｌ］から２５０［ｍｇ/ｄｌ］の範囲を拡大させた結果図を図１１に示す。この領域の濃度評価誤差は１．５％となっており、標準試料の濃度近傍の評価はさらに精度が高いことが分かる
以上より、本実施形態に係る試料容器は、標準試料を保持する標準試料保持空間を更に備えており、標準試料保持空間に対する光透過部にも集光形状を備えているため、標準試料測定時においても試料内のパルス光の集光面積の変化を少なくすることができるため、さらに、高精度な測定を行うことが可能となる。
【００４１】
（第３の実施形態）
本発明に係る試料容器の第３の実施形態を説明する。図１２は、第３の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の測定治具の一例を示す断面図である。
【００４２】
本実施形態では、第２の実施形態で説明した標準試料１１ｂｂとして、固体を用いる場合に好適に使用される試料容器であり、標準試料保持空間１１ｂに設けられている集光形状１３ｂの曲率半径が、測定試料保持空間１１ａに設けられている集光形状１３ａの曲率半径と異なっている。その他の部分は、第２の実施形態と同様なため説明を省略する。
【００４３】
標準試料を用いて、測定試料の補正を行う場合において、標準試料内及び測定試料内のパルス光集光領域における集光面積は同一であることが好ましい。なお、標準試料は、液体のものと、固体のものと２種類存在する。しかしながら、液体と、固体では、当然、標準試料内におけるパルス光の屈折率が異なる場合があり、この場合において、集光形状の曲率半径が同じである場合には、標準試料内と、測定試料内において、入射したパルス光集光領域における集光面積が異なってしまう。このため、第１の光透過部１２ａ、第２の光透過部１２ｂのどちらか一方のパルス光を集光させる集光形状１３ａ、１３ｂの曲率半径を変化させることで、試料内のパルス光集光領域における集光面積を同一にすることができる。
【００４４】
なお、標準試料として固体を用いる場合には、例えば、ラマンスペクトルに構造ない母材のなかに、明確なピークを有する物質が均一に拡散されていることが重要で、さらには試料容器によるパルス光集光効果を実現するために、初めは液体状であり、試料容器に入れたのちに硬化することが望ましい。このような標準試料としては、例えば、エポキシ樹脂中にＣ６０を均一に拡散させてものを試料容器に入れて硬化させた固体が好適に用いられる。この場合、エポキシ樹脂のラマススペクトルは１５００［ｃｍ−１］近傍では殆ど構造が無いが、Ｃ６０は１５７２［ｃｍ−１］に極めてシャープなピークを有している。また、試料容器形状から、エポキシ樹脂での集光面積が分かれば溶液中でのパルス光集光面積も推定できるが、本実施例ではなるべく同じ集光面積を得るために、屈折率の差を元に標準試料用と測定試料用の窪み内面の形状を変化させている。
【００４５】
図１２に示した試料容器を用い、測定試料としてグルコース水溶液を作製し、具体的にその値を評価した。また、標準試料としてエポキシ樹脂中にＣ６０を均一に拡散させてものを試料容器に入れて硬化させた固体を使用した。なお、この測定に用いたパルス光の作製には、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーを２台用い、それぞれの装置より出力される８００ｎｍの光をポンプ光、ストークス光として利用した。また、パルス光の繰り返し周波数は８０ＭＨｚ、パルス光の長さは１００フェムト秒としたものを用いた。また、試料に照射したポンプ光１ショットのエネルギーは１００ｐＪであり、また、ストークス光としては、８００ｎｍのパルス光を、フォトニック結晶ファイバー中を通過させることにより広帯域化し、さらに８００ｎｍより短波長側をフィルターによりカットすることにより作製した、このようにして作製したストークス光１ショットのエネルギーは９０ｐＪであった。また測定に使用したグルコース溶液の濃度は、実際の生体中の濃度を参考に５０［ｍｇ/ｄｌ］から４５０［ｍｇ/ｄｌ］まで１０［ｍｇ/ｄｌ］刻みとしたものを使用した。測定は、低濃度側から行い、測定が終わると試料容器を洗浄し、次の濃度の試料を測定することを繰り返した。また、アンチストークス光の測定は、３００から１５００1 [ｃｍ−１] の領域で行い、 一回の測定には1秒を要している。
【００４６】
以上の測定の結果、測定試料の濃度（横軸）が５０［ｍｇ/ｄｌ］から４００［ｍｇ/ｄｌ］の間の誤差は約４％であり、従来の測定方法による誤差９％より小さい値が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る試料容器が用いられるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の一例を示す概念図。
【図２】第１の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図。
【図３】図２に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図。
【図４】第１の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の別の形態の一例を示す断面図。
【図５】図２に示す試料容器を用いて行った測定結果を示す結果図。
【図６】図１３に示す試料容器を用いて行った測定結果を示す結果図。
【図７】第２の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図。
【図８】図７に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の一例を示す概念図。
【図９】図７に示す試料容器を、図１に示すコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の試料容器保持部５４に設置させた場合の他の一例を示す概念図。
【図１０】図７に示す試料容器を用いて行った測定結果を示す結果図。
【図１１】図１０において測定試料の濃度（横軸）１５０［ｍｇ/ｄｌ］から２５０［ｍｇ/ｄｌ］の範囲を拡大させた結果図。
【図１２】第３の実施形態に係るコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡用の試料容器の一例を示す断面図。
【図１３】従来用いられている試料容器を説明するための概念図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 試料容器隔壁
１ａ 試料保持空間
１ｂ 試料
２ 光透過部
３ 集光形状
４ パルス光
５ パルス光集光領域
１１ 試料容器隔壁
１１ａ 測定試料保持空間
１１ａａ 測定試料
１１ｂ 標準試料保持空間
１１ｂｂ 標準試料
１２ａ 第１の光透過部
１２ｂ 第２の光透過部
１３ａ 集光形状
１３ｂ 集光形状
１４ パルス光
１５ 標準試料
５１ 光源
５２ 光源
５３ 光学系
５４ 試料容器保持部
５５ 検出装置
１０１ 試料
１０２ 試料容器
１０３ 光透過部
１０４ パルス光
１０５ パルス光集光領域
１０６ 試料容器保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、
前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする試料容器。
【請求項２】
測定試料を保持する測定試料保持空間及び標準試料を保持する標準試料保持空間をそれぞれ形成する試料容器隔壁と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記測定試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第１の光透過部と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記標準試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第２の光透過部と、を有し、
前記第１の光透過部及び前記第２の光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状をそれぞれ備えていることを特徴とする試料容器。
【請求項３】
前記集光手段は、曲面形状を有する凸部であることを特徴とする請求項２又は３に記載の試料容器。
【請求項４】
前記透過材料は、シリカガラスで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試料容器。
【請求項５】
少なくとも二種類の波長を有する複数のパルス光を発生させる光源と、前記光源から発生された複数のパルス光を同一光路に集光する光学系と、前記光学系により集光されたパルス光を透過する試料容器と、前記試料容器内に保持された試料から放出されるコヒーレントアンチストークス光を検出する検出部とを備え、
前記試料容器は、
試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、
前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする測定装置。
【請求項６】
前記集光手段は、曲面形状を有する凸部であることを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記透過材料は、シリカガラスで構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の測定装置。
【請求項１】
試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、
前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする試料容器。
【請求項２】
測定試料を保持する測定試料保持空間及び標準試料を保持する標準試料保持空間をそれぞれ形成する試料容器隔壁と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記測定試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第１の光透過部と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記標準試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された第２の光透過部と、を有し、
前記第１の光透過部及び前記第２の光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状をそれぞれ備えていることを特徴とする試料容器。
【請求項３】
前記集光手段は、曲面形状を有する凸部であることを特徴とする請求項２又は３に記載の試料容器。
【請求項４】
前記透過材料は、シリカガラスで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試料容器。
【請求項５】
少なくとも二種類の波長を有する複数のパルス光を発生させる光源と、前記光源から発生された複数のパルス光を同一光路に集光する光学系と、前記光学系により集光されたパルス光を透過する試料容器と、前記試料容器内に保持された試料から放出されるコヒーレントアンチストークス光を検出する検出部とを備え、
前記試料容器は、
試料を保持する試料保持空間を形成する試料容器隔壁と、
前記試料容器隔壁の少なくとも一部に設けられ、前記試料保持空間に対してパルス光を透過させる透過材料で構成された光透過部と、を有し、
前記光透過部は、前記パルス光を集光させる集光形状を備えていることを特徴とする測定装置。
【請求項６】
前記集光手段は、曲面形状を有する凸部であることを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記透過材料は、シリカガラスで構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２７１３６５（Ｐ２００７−２７１３６５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９５２３３（Ｐ２００６−９５２３３）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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