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JP-2026076997-A - 測定装置

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Abstract

【課題】 溶液に含まれている物質の測定精度が向上した測定装置を提供する。 【解決手段】 測定装置は、基板と、照射部と、受光素子と、を有する。基板は、第１面を有し、第１面上に所定物質が含まれた対象溶液が配される。照射部は、基板の下方に位置し、第１面上の対象溶液へ、所定物質が吸収する波長を含む照射光を照射可能である。受光素子は、基板に位置しており、照射光が対象溶液と対象溶液の外部との界面で反射した光を受光可能である。基板は、対象溶液と第１面で直接接する。 【選択図】図１

Inventors

  • 小林 児太朗
  • 仲光 翔
  • 神田 栄二

Assignees

  • 京セラ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20230324

Claims (15)

  1. 第１面上に所定物質が含まれた対象溶液が配される基板と、 前記基板の下方に位置しており、前記第１面上の対象溶液へ、前記所定物質が吸収する波長を含む照射光を照射可能である照射部と、 前記基板に位置しており、前記照射光が前記対象溶液と前記対象溶液の外部との界面で反射した光を受光可能である受光素子と、を有し、 前記基板は、前記対象溶液と第１面で直接接する測定装置。
  2. 前記受光素子は、前記照射光が前記対象溶液で散乱した光を受光可能である、請求項１に記載の測定装置。
  3. 複数の前記受光素子と、 前記複数の前記受光素子の出力の中央値又は平均値に基づいて、前記対象溶液中の前記所定物質の濃度に関する第１情報を算出する算出部を有する、請求項２に記載の測定装置。
  4. 前記照射部は、ピーク波長が第１波長である第１光を発光可能である第１発光素子と、ピーク波長が前記第１波長と異なる第２波長である第２光を発光可能である第２発光素子と、を有する請求項１に記載の測定装置。
  5. 前記受光素子の前記第１波長の光に起因する出力及び前記第２波長の光に起因する出力に基づいて、前記対象溶液中の前記所定物質の濃度に関する第１情報を算出する算出部を有する、請求項４に記載の測定装置。
  6. 前記対象溶液は試料を含んでおり、 前記第２波長の光に起因する出力に基づいて、前記試料に関する第２情報を算出することができる算出部を有する、請求項４に記載の測定装置。
  7. 前記第２情報は、前記対象溶液中の前記試料の画像又は動画である、請求項６に記載の測定装置。
  8. 前記照射部が、前記第１発光素子が発光する時間と、前記第２発光素子が発光する時間と、をそれぞれ異なる時間に制御する制御部を有する、請求項４に記載の測定装置。
  9. 前記照射部において、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが交互に位置している、請求項４に記載の測定装置。
  10. 前記照射光の照度を検出可能な照度センサと、 前記受光素子の出力及び前記照度センサの出力に基づいて、前記対象溶液中の前記所定物質の濃度に関する第１情報を算出することができる算出部と、を有する、請求項１に記載の測定装置。
  11. 前記照度センサは、前記照射部の下方に位置する、請求項１０に記載の測定装置。
  12. 前記受光素子の出力に基づいて前記対象溶液中の前記所定物質に関する第１情報を算出することができる算出部を有し、 前記第１情報は、前記対象溶液のｐＨである、請求項１に記載の測定装置。
  13. 前記所定物質はｐＨ応答性を有し、 前記算出部は、前記所定物質の吸光度に基づいて、前記第１情報を算出する、請求項１２に記載の測定装置。
  14. 前記基板は保護膜を有し、 前記保護膜の上面が第１面である、請求項１に記載の測定装置。
  15. 前記基板の前記第１面上に位置する遮光壁を有する、請求項１に記載の測定装置。

Description

本発明は、測定装置に関する。 溶液に含まれている物質に関する情報を測定できる装置が知られている。例えば、特許文献１には、培養容器に収容された培地に含まれているｐＨ指示薬により、ｐＨを測定する装置が開示されている。 特開２０１９―１０６９４５号公報 第１実施形態に係る測定装置の概略的構成を示す断面図である。第１実施形態に係る測定装置を図１のＡ－Ａ線で切断した断面の部分拡大図である。第１実施形態に係る測定装置を図１のＢ－Ｂ線で切断した断面の部分拡大図である。第１実施形態に係る測定装置の部分拡大図である。第２実施形態に係る測定装置の概略的構成を示す断面図である。第３実施形態に係る測定装置の概略的構成を示す断面図である。第４実施形態に係る測定装置の概略的構成を示す断面図である。第１実施形態に係る測定装置を含む測定システムの概略図である。 以下、図面を参照して本開示に係る実施形態を説明する。 ＜第１実施形態＞ 以下、図面を適宜用いて、第１実施形態に係る測定装置１について説明する。測定装置１は、光によって、対象溶液７に含まれる所定物質に関する第１情報を取得することができる装置である。例えば、所定物質が光を吸収することができる物質である場合、第１情報として、対象溶液７に含まれる所定物質の濃度に関する情報を測定することができる。 例えば、所定物質が対象溶液７のｐＨに応じて吸光度が変化する物質である場合、第１情報として、所定物質の吸光度の変化により、対象溶液７のｐＨを測定することができる。 測定装置１の構成を、図１、図２、図３、及び図４を用いて説明する。図１に示す通り、測定装置１は、基板１０、照射部２０、及び受光素子３０を有する。測定装置１を用いて対象溶液７に含まれる所定物質に関する第１情報を取得する場合、基板１０上に所定物質が含まれる対象溶液７を配し、照射部２０により、対象溶液７に対し、所定物質が吸収する波長の光が含まれる照射光ＩＬを照射し、受光素子３０が対象溶液７と対象溶液７の外部との界面で反射した光を受光することで、第１情報を取得する。 図１に示す通り、測定装置１は、基板１０上に位置する側壁４０と、側壁４０上に位置する蓋体５０と、を更に有する。測定装置１は側壁４０を有することで、基板１０と側壁４０とが形成する空間Ｒに、対象溶液７を収容することができる。蓋体５０は、空間Ｒを覆うことができる。 図１に示す通り、測定装置１は、測定装置１の各構成の少なくともいずれかを制御することができる制御部６０を有する。制御部６０は、第１情報を算出する算出部６１を更に有する。測定装置１は算出部６１を有することで、受光素子３０の出力に基づき、第１情報を算出することができる。 （基板１０） 基板１０は、対象溶液７と直接接する。基板１０は、受光素子３０を収容する。基板１０は、内部に空間を配置し、空間内に受光素子３０を有していてもよい。基板１０は、受光素子３０の上方にのみ、空間を配置していてもよい。基板１０は、複数の受光素子３０のそれぞれを接続する配線を有していてもよい。基板１０には、対象溶液７が配されることができる。基板１０は板状の形状である。例えば、基板１０を上面視した際の外形は、略長方形である。例えば、基板１０を上面視した際の外形は、多角形状、円形状、又は楕円形状であってよい。例えば、基板１０を上面視した際の外形は、正方形、楕円形、又は六角形であってもよい。 基板１０は、対象溶液７が配される第１面１０Ａを有する。第１面１０Ａは、対象溶液７と直接接する。第１面１０Ａは、基板１０の上側に位置している。第１面１０Ａは、平面である。第１面１０Ａは、曲面又は凹凸形状の領域を有していてもよい。第１面１０Ａは、第２面１０Ｂ又は側壁４０が配される領域よりも粗い粗面の領域を有していてもよい。例えば、第１面１０Ａの粗面の領域は、ブラスト処理などにより形成されてよい。 基板１０は、第１面１０Ａの反対側に位置する第２面１０Ｂを有する。第２面１０Ｂは、基板１２の下方に面している。第２面１０Ｂは、平面である。第２面１０Ｂは、曲面又は凹凸形状の領域を有していてもよい。第２面は、照射光ＩＬが入射する面である。第２面１０Ｂ上には、膜状の部材が配されていてもよい。 基板１０は、透光性を有する。「透光性を有する」とは、所定の波長領域のみの光を透過させることができれば足り、例えば、所定の波長領域以外の光の強度が、基板１０を透過する過程で、大幅に減少する場合も含むものとする。例えば、基板１０は、照射部２０から照射された照射光ＩＬの一部を透過させることができる。例えば、基板１０は、照射光ＩＬのうち、主に、４７０ｎｍ以上及び４９０ｎｍ以下の波長領域の光を透過させることができる。例えば、基板１０は、照射光ＩＬのうち、主に、４７０ｎｍ以上及び４９０ｎｍ以下の波長領域の光を透過させることができる。例えば、基板１０は、照射光ＩＬのうち、主に、５５０ｎｍ以上及び５７０ｎｍ以下の波長領域の光を透過させることができる。例えば、基板１０は、受光素子３０が検出可能な波長領域の光を、最も透過させるこ とができる。例えば、基板１０の４８０ｎｍの光に対する透過率は１５％以上である。例えば、基板１０の５６０ｎｍの光に対する透過率は１５％以上である。 基板１０は、ガラス基板又はプラスチック基板等の透明な基板から構成されている。例えば、基板１０は、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、又は二酸化チタン（ＴｉＯ２）で構成された層を有しており、少なくとも特定の波長領域の光を透過させることができればよい。基板１０は積層体であってもよい。 （照射部２０） 照射部２０は、対象溶液７に向けて照射光ＩＬを照射することができる。照射部２０は、第１面１０Ａ上に位置する対象溶液７に向けて照射光ＩＬを照射することができる。照射部２０は、照射光ＩＬとして、所定物質が吸収する波長の光を含む光を照射することができる。照射部２０は、上方に、照射光ＩＬを照射することができる。照射部２０は、照射光ＩＬとして、所定の波長における強度が最も高い光を照射することができてもよい。照射部２０は、照射光ＩＬとして、所定の方向における輝度が大きい光を照射することができてもよい。 照射部２０は、基板１０の下方に位置する。照射部２０は、基板１０の第２面１０Ｂに面している。照射部２０は、基板１０の第２面１０Ｂに対し、照射光ＩＬを照射することができる。照射部２０の少なくとも一部は、側壁４０の下方に位置する。照射部２０の各構成は、筐体の内部に収容されていてもよい。例えば、筐体の材料は、金属又は樹脂などであってよい。 照射部２０は、複数の発光素子２１を有する。図２に示す通り、複数の発光素子２１のそれぞれは、一定の間隔を置いて、配されている。複数の発光素子２１は、二次元的に配されている。複数の発光素子２１は、格子状に配されている。 照射部２０は、発光素子２１として、ピーク波長が第１波長である、第１光Ｌ１を発光可能である第１発光素子２１Ａを有する。第１光Ｌ１は、所定物質が吸収する波長帯の光である。第１光Ｌ１は、所定物質が吸収しやすい波長帯の光である。例えば、第１光Ｌ１は、所定物質の濃度に応じて、吸光度が大きく変化する波長帯の光である。例えば、第１波長は、所定物質の極大吸収波長であってよい。第１光Ｌ１は、可視光領域の波長帯の光である。例えば、第１光Ｌ１は、紫外領域又は赤外領域の波長帯の光であってよい。例えば、第１発光素子２１Ａは、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）、電界発光装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ装置、ＥＬ装置）、蛍光灯、レーザ光発光装置などから構成されてよい。 照射部２０は、発光素子２１として、ピーク波長が第２波長である、第２光Ｌ２を発光可能である第２発光素子２１Ｂを有する。第２波長は、第１波長とは異なる波長である。例えば、第２光Ｌ２は、所定物質が吸収しない波長帯の光である。例えば、第２光Ｌ２は、所定物質の濃度に応じた吸光度の変化が、第１光Ｌ１よりも小さい波長帯の光である。第２光Ｌ２は、可視光領域の波長帯の光である。例えば、第２光Ｌ２は、紫外領域又は赤外領域の波長帯の光であってよい。例えば、第２発光素子２１Ｂは、ＬＥＤ、ＥＬ装置、蛍光灯、又はレーザ光発光装置などから構成されてよい。 例えば、所定物質がフェノールレッドである場合、第１光Ｌ１のピーク波長である第１波長は５６０ｎｍであり、第２光Ｌ２のピーク波長である第２波長は４８０ｎｍであってよい。第１波長が５２０ｎｍ以上及び５８０ｎｍ以下である場合、フェノールレッドの濃度に応じて、第１光Ｌ１の吸光度が大きく変化する。第２波長が４６０ｎｍ以上及び５１０ｎｍ以下である場合、フェノールレッドの濃度に応じた第２光Ｌ２の吸光度の変化が、 第１光Ｌ１よりも小さい。 第１発光素子２１Ａ及び第２発光素子２１Ｂは隣り合って位置している。第１発光素子２１Ａ及び第２発光素子２１Ｂは交互に位置している。照射部２０が有する第１発光素子２１Ａ及び第２発光素子２１Ｂは同じ数である。照射部２０が有する第１発光素子２１Ａの数及び第２発光素子２１Ｂの数は異なっていてもよい。第１発光素子２１Ａは、一部の領域のみに配されていてもよい。 （受光素子３０） 受光素子３０は、上方から入射する光を受光することができる。受光素子３０は、対象溶液７と対象溶液７の外部との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、基板１０と対象溶液７との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、基板１０の第１面１０Ａと、対象溶液７との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、対象溶液７と、空気との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、対象溶液７の液面における界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、対象溶液７と、側壁４０との界面で反射した光を受光することができる。 受光素子３０は、照射光ＩＬが、対象溶液７と、対象溶液７の外部との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、照射光ＩＬが、第１面１０Ａと、対象溶液７との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、照射光ＩＬが、対象溶液７と、空気との界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、照射光ＩＬが、対象溶液７の液面における界面で反射した光を受光することができる。例えば、受光素子３０は、照射光ＩＬが、対象溶液７と、側壁４０との界面で反射した光を受光することができる。受光素子３０は、照射光ＩＬが、対象溶液７において反射又は散乱した光を受光することができてよい。受光素子３０は、照射光ＩＬが、対象溶液７中の所定物質により反射又は散乱した光を受光することができてよい。 受光素子３０は、受光した光の強度に応じた信号を出力することができる。例えば、受光素子３０は、受光した光の強度に応じた電気信号を出力することができる構成であってよい。例えば、受光素子３０は、受光した光の強度に応じて電気抵抗が変化する構成であってよい。受光素子３０は、受光した光の輝度に応じた信号を出力することができる構成であってもよい。例えば、受光素子３０は、フォトダイオード又はフォトレジスタなどで構成されてよい。 受光素子３０の上面は、基板１０に覆われている。例えば、受光素子３０の上面は、基板１０が有する絶縁膜などに覆われている。受光素子３０は、基板１０の内部に位置する。受光素子３０の上面は、基板１０の第１面１０Ａとの距離が、受光素子３０の下面と基板１０の第２面１０Ｂとの距離よりも短い。受光素子３０の上面は、基板１０の第１面１０Ａに対し、傾いていてもよい。 受光素子３０は、検出素子３１及び下部電極３２を有する。検出素子３１は、下部電極３２上