CN1942754A - 光学元件和使用该光学元件的光学测定装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种不需要对光学元件所用材料进行机械加工或蚀刻就能够形成与样本相接触的沟部、并且不会因为光在该沟部的散射而降低光学测定精度的光学元件。该光学元件由以下部分构成：光照射棱镜，其具有光出射面，照射到样本上的光从该出射面射出；光接收棱镜，其具有光接收面，从样本返回的光由该光接收面接收；光强度降低部，设置在光照射棱镜和光接收棱镜之间。将光照射棱镜和光接收棱镜组合成接触样本的凹部，从而从光出射面射出的光在与凹部接触的样本中直线前进，射入上述光接收面。

Description

光学元件和使用该光学元件的光学测定装置

技术领域

本发明涉及一种用于以光学方式测定生物体组织或溶液等样本从而测定样本中的葡萄糖、胆固醇、尿素或甘油三酯等的浓度的光学元件和使用了该光学元件的光学测定装置。

背景技术

目前已经提出了各种各样的光学元件和光学测定装置，用来测定生物体组织或溶液中的特定成分。例如，在国际公开01/58355A1中提出了一种使生物体组织接触具有沟部的光学元件，利用沟部与生物体组织的折射率的差值求取生物体内部的信息的方法。

这里，图8是国际公开01/58355A1中所提出的现有的具有沟部的光学元件的结构图。图8中的箭头表示从光源44射出的光的路径。射入光学元件41的沟部42的侧面部42a的光(图8中的箭头X)穿过生物体组织48后从侧面部42b射出。利用检测器等对该出射光进行检测，就能够获得生物体组织的信息。

发明内容

本发明试图解决的课题

上述这样的现有的光学元件的沟部42主要是通过平面研磨或超声波加工等机械加工或者蚀刻等在光学元件所用材料的平面上直接形成，但是，这些方法所存在的问题是，容易在所形成的沟部42上产生损伤，难以获得平滑的加工面，并且难以加工成预定的形状。

例如，图8所示的沟部42是通过使加工面为V字形状的磨石旋转，并将其推压在光学元件所用材料的平面上加工成V字形状的。这种方法会导致加工精度和表面粗糙度直接受到磨石形状的精度的影响，随着磨石的磨损，沟部42的深度和形状会发生变化，表面粗糙度增大，难以精确地将沟部42加工成预定的形状。此外，沟部32的深度和形状发生变化、加工出来的表面粗糙度增大后，实际的光路就会偏离所设计的路径，光在沟部42的表面发生散射，导致测定精度降低。

进一步，从光源44照射过来的光一般都是平行光，但并不是完全的平行光。因此，经沟部42的底面42c反射后的光(图8中的箭头Y)、经沟部42以外的面反射的光(图8中的箭头Z)、以及没有射入生物体组织48经入射面42a和光学元件42的内部反射后射出的光(未图示)等这些多余光也会与上述光X同时被检测出来，导致测定精度下降。

因此，本发明借鉴了上述的现有问题，目的是通过容易而且简便的方法提供一种既能够简单地形成、同时又具有优良的测定精度的光学元件以及使用了该光学元件的高可靠性的光学测定装置。

课题解决办法

本发明的光学元件，具备：

光照射棱镜，其具有光出射面，照射到样本上的光从该出射面射出；

光接收棱镜，其具有光接收面，从上述样本返回的光由该光接收面接收；

光强度降低部，设置在上述光照射棱镜与上述光接收棱镜之间，

上述光照射棱镜与上述光接收棱镜组合在一起，形成了与上述样本相接触的凹部，

从上述光出射面射出的光在与上述凹部相接触的上述样本中直线前进，射入上述光接收面。

这里，本发明中的“光强度降低部”指的是具有使所穿过的光的光量减少的功能的部件或部分。此外，本发明中所说的“减光”指的是当光在大于等于2种介质间移动时出射光的光量相对于入射光的光量有所减少，即透过的光量减少。例如，这包括以下情形：(i)通过改变介质之间的折射率(反射率)从而减少透过的光量；以及(ii)通过对光进行拦截(例如反射或吸收等)减少透过的光量。

另外，本发明的光学测定装置，具备：

本发明的上述光学元件；

为了使光从上述光照射棱镜照射到上述样本而向上述光照射棱镜射出光线的光源；

对从上述样本返回到上述光接收棱镜的光进行检测的光检测器。

发明的效果

借助于本发明，能够容易地形成具有凹部的光学元件，能够获得抑制了光学元件内部的反射光等多余光所造成的测定精度下降的光学元件。

另外，借助于本发明的光学元件，能够容易而且简便地实现高可靠性的光学测定装置。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的光学测定装置的结构的图。

图2是表示利用图1的光学测定装置测定手指的穿透检测光量的情况下穿透检测光量的波长特性的特性图。

图3是表示本发明的第1实施方式的光学测定装置的变形的结构的图。

图4是表示本发明的第2实施形态的光学测定装置的结构的图。

图5是表示本发明的第3实施形态的光学测定装置的结构的图。

图6是表示本发明的第4实施形态的光学测定装置的结构的图。

图7是表示本发明的第5实施形态的光学测定装置的结构的图。

图8是具有与样本相接触的沟部的现有光学元件的结构图。

具体实施方式

本发明的光学元件具备：光照射棱镜，其具有光出射面，照射到样本上的光从该出射面射出；光接收棱镜，其具有光接收面，从上述样本返回的光由该光接收面接收；光强度降低部，设置在上述光照射棱镜与上述光接收棱镜之间，其特征在于，

上述光照射棱镜与上述光接收棱镜组合在一起，形成了与上述样本相接触的凹部，从上述光出射面射出的光在与上述凹部相接触的上述样本中直线前进，射入上述光接收面。

借助于这种结构，能够减少穿过了光照射棱镜但不穿过样本的光之中射入光接收棱镜的光量。即，能够减少穿过了光照射棱镜的光之中不穿过样本而射入光接收棱镜的光量。此外，能够抑制多余光到达在后文叙述的光检测器，能够切实地抑制测定精度的下降。

另外，对构成凹部的光照射棱镜和光接收棱镜的每个面进行加工后，通过光照射元件和光接收棱镜的组合形成凹部，因此，在形成凹部之后，不需要对凹部表面进行平滑加工。因此，可以容易地形成表面平滑的凹部，能够获得不会因为光在凹部的散射而导致光学测定精度下降的光学元件。

上述凹部可以通过例如对平面形状的加工面进行组合而很容易地构成。除此之外，也可以利用公开的技术利用由阶梯形状等多个平面所构成的复合平面形成上述凹部。另外，也可以对曲面进行组合来形成上述凹部。

另外，由于上述凹部是在将光照射棱镜和光接收棱镜加工成预定形状后对其进行组合而形成的，因此，特别容易以高精度对凹部的底部进行加工。

上述光强度降低部也可以是设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的间隙部。

借助于这种结构，由于光照射棱镜和光接收棱镜的折射率与间隙部的折射率不同，在各个界面上会产生反射光，因此，能够减少穿过光照射棱镜的光之中不穿过样本而射入光接收棱镜的光量。此外，能够抑制多余光到达在后文叙述的光检测器，能够切实地抑制测定精度的下降。

另外，上述光强度降低部也可以是设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的遮光部。

借助于这种结构，利用设置在光照射棱镜和光接收棱镜之间的遮光部，能够拦截穿过光照射棱镜的光之中不穿过样本而射入光接收棱镜的光。此外，能够抑制多余光到达在后文叙述的光检测器，能够切实地抑制测定精度的下降。

进一步，本发明的光学元件最好是具备设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的隔离物。

借助于这种结构，通过改变隔离物的厚度从而改变光照射棱镜和光接收棱镜之间的距离，能够容易地调整样本中深度方向的测定位置。如扩大光照射元件与光接收元件之间的距离，则样本所接触的凹部更深入，其结果就能够测定样本的深入位置。反之，如果缩小光照射元件与光接收元件之间的距离，则样本难以深入凹部，其结果是能够测定样本的表层部。

另外，隔离物可以使用与上述光强度降低部相同的材料构成。例如，如果使用折射率低于光照射棱镜和光接收棱镜的材料来形成隔离物，就能够使该隔离物具备与上述光强度降低部相同的作用。

最好是，上述光照射棱镜的上述光出射面是与上述样本接触的平面状的第1倾斜部，上述光接收棱镜的上述光接收面是与上述样本接触的平面状的第2倾斜部，上述第1倾斜部和上述第2倾斜部相互面对形成上述凹部，并且上述凹部在与上述第1倾斜部和上述第2倾斜部垂直的方向上的剖面大致呈V字形状。

借助于这种结构，分别对第1倾斜部和第2倾斜部进行光学研磨后，将第1倾斜部和第2倾斜部置为相对位置，形成接触样本的V字形状的凹部，因此，很容易地得到具有平滑表面而且光学精度很高的凹部。另外，当凹部形状是V字形状的情况下，样本容易固定，能够稳定光路长度。

进一步，本发明的光学元件最好是具备遮盖，该遮盖覆盖着上述凹部的一部分并且与上述光照射棱镜和上述光接收棱镜组合起来形成样本保存部。这种遮盖可以由覆盖着例如上述光照射棱镜的侧面、上述光出射棱镜的侧面并且使上述凹部的上面敞开而配置的第1遮盖和第2遮盖构成。

借助于这种结构，由于凹部的侧面被光照射棱镜、光接收棱镜和遮盖所包围，因此，即使样本是液体状态，也能够在具有样本保存部功能的凹部内保存住样本，使其不会洒出去。

进一步，本发明的光学元件最好是具备调整单元，用来调整上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的距离。

借助于这种结构，能够容易而简便地改变光照射棱镜和光接收棱镜的距离，能够更容易而简便地调整样本深度方向的测定位置。如果扩大光照射棱镜与光接收棱镜之间的距离，样本所接触的凹部更深入，其结果就能够测定样本的深入位置。反之，如果缩小光照射元件与光接收元件之间的距离，则样本难以深入凹部，其结果是能够测定样本的表层部。

本发明的光学测定装置的特征在于，其具备：本发明的上述的光学元件；为了使光从上述光照射棱镜照射到上述样本而向上述光照射棱镜射出光线的光源；对从上述样本返回到上述光接收棱镜的光进行检测的光检测器。

借助于这种结构，通过使用上述本发明的光学元件，能够以容易而简便的方法提供一种高可靠性的光学测定装置。

本发明的光学测定装置最好是具备配置在上述光接收棱镜和上述光检测器之间的分光元件。

借助于这种结构，能够更切实地仅将测定所需的光发送到光检测器，提高测定精度。

下面，参照附图详细说明本发明有代表性的实施方式。不过，在以下说明中，对于相同或相当的部分赋予相同的符号，有时候省略其重复说明。

此外，以下说明的实施方式表示的是本发明的一个实例，并不对本发明构成限定。

[第1实施方式]

图1是表示使用了本发明的第1实施方式中的光学元件(测定元件)的光学测定装置(成分浓度测定装置)的结构的图，图中的箭头表示光路。下面首先说明光学元件。

如图1所示，光学元件12是将向样本照射光线的光照射棱镜13和用来接收从样本返回的光的光接收棱镜14组合为一体而构成的，光照射棱镜13与光接收棱镜14之间形成了用来接触样本的凹部15。此外，在本实施方式中，光照射棱镜13与光接收棱镜14之间形成了用来在两者之间拦截光线的遮光部作为光强度降低部19。

凹部15如下形成，将光照射棱镜13中接触样本的第1倾斜部13a和光接收元件14中接触样本的第2倾斜部14a分别进行研磨后成为平滑面，然后，将光照射棱镜13和光接收元件14连接起来，使第1倾斜部13a和第2倾斜部14a相对形成V字形状。

在将光照射棱镜13和光接收棱镜14连接起来之前要对平面状的第1倾斜部13a和第2倾斜部14a分别进行光学研磨，因此，能够很容易地使第1倾斜部13a和第2倾斜部14a变得平滑。因此，可以很容易地得到具有高光学精度面的凹部15。

另外，本实施方式的光学元件12能够分解为光照射棱镜13和光接收棱镜14，因此，与现有的不可分解的光学元件(参照图8)相比，容易对凹部进行清洁。

光照射棱镜13和光接收棱镜14的构成材料可以使用该领域众所周知的材料。

在对吸收峰值位于中红外区域的物质进行测定的情况下，可以使用硅、锗、SiC、金刚石、ZnSe、ZnS或KrS等。

就像吸收峰值为波数1033cm¹和1080cm¹的葡萄糖那样，在对吸收峰值位于中红外区域的物质进行测定的情况下，考虑到其红外波长约为9～10微米、透射率高而且加工性好、机械强度高，因此优选使用硅或锗。

另外，在对吸收峰值位于近红外区域的物质进行测定的情况下，可以使用熔化石英、单晶硅、光学玻璃、或透明树脂等。

本实施方式中的光强度降低部19是例如膜状、片状、板状或棒状的遮光部，其具备的功能是防止穿过光照射棱镜的光之中没有到达凹部的光——即没有穿过样本的光射入光接收棱镜。

遮光部中优选使用Al、Cu或Ag等金属反射膜、Cr或黑墨等吸收膜、或者电介质多层膜。也可以使用由金属层和电介质层形成的多层膜。这种情况下的遮光部的成膜方法使用真空蒸镀法、溅射法或CVD法等众所周知的方法即可。另外，既可以在光照射棱镜13或光接收棱镜14的表面上直接成膜，也可以在两个棱镜上分别成膜后将它们连接起来。

另外，上述遮光部除了使用由上述膜的材料所构成的板片之外，也可以使用例如铝箔或Cu金属片等。既可以在光照射棱镜13或光接收棱镜14上直接粘贴金属片，也可以在两个棱镜上分别粘贴金属片之后将两者粘合起来。

进一步，上述遮光部也可以使用由上述膜或上述板片的材料构成的板。

利用具有如上所述结构的本实施方式的光学元件12就能够制作出本实施方式的光学测定装置。本实施方式的光学测定装置具备：光学元件12、发出光的光源11、对经由光接收棱镜14从样本返回的光进行分光的分光元件16、以及对穿过分光元件16的光进行检测的光检测器17。利用上述光学精度高的光学元件12就能够提高测定精度，获得高可靠性。

另外，光强度降低部19防止了上述没有穿过样本的光射入光接收棱镜，因此，没有穿过样本、从形成凹部的面反射回来的光以及光源发出的多余光不会到达光检测器17。因此，提高了光学测定装置的S/N比。

这里，光源11只要是包含作为测定对象的测定成分的吸收波长的光，其可选范围并没有特别的限定。

例如，如果是中红外区域的光，可以使用例如将SiC烧结成棒状的格罗巴光源(a Globar light source)、CO₂激光器、钨灯、红外脉冲光源或QCL光源等。

在对葡萄糖这样的在中红外区域具有强吸收峰值的物质进行测定的情况下，优选使用例如格罗巴光源、红外脉冲光源或QCL光源。

另外，在对吸收峰值位于近红外区域的物质进行测定的情况下，可以使用例如卤素光源、半导体激光器或LED等。众所周知，葡萄糖不仅在中红外区域，在近红外区域也存在吸收峰值，优选使用例如LED光通信所用的DFB激光器或DBR激光器。

分光元件16中可以使用例如光栅元件或光学滤波器元件等。另外，也可以使用FT-IR或激光器分光等。此外，分光元件的位置没有特别限定。

另外，光检测器17中可以使用该领域众所周知的材料。例如，在中红外区域使用了热电传感器或热电堆、热敏电阻、MCT检测器(量子型检测器的一种——HgCdTe检测器)。在近红外区域使用了例如InGaAs检测器、光电二极管、PbS检测器、InSb检测器、InAs检测器、或这些检测器的传感器阵列等。

接着说明利用上述本发明中的光学测定装置进行成分浓度测定的测定方法。这里说明对手指的生物体组织进行测定的情形。

首先，将手指18按压贴靠到光学元件12的凹部15。这时，如图1所示，轻轻按压即可使手指18陷入凹部15。接着，使光线照射到手指18的陷入部分后，从光源11射出的光到达光学元件12的光照射棱镜13，并且到达光照射棱镜13的光会到达设在光学元件12的凹部15或遮光部19。

然后，到达光强度降低部19的光被吸收或反射，以使其不射入光接收棱镜14。到达凹部15的光在从凹部15射出时由于光照射棱镜13和手指18的折射率差异而发生折射，穿过手指18。

另一方面，穿过手指18的光射入光接收棱镜14。由于光沿着上述路径前进，光接收棱镜14就能够很容易地接收到在手指18中直线前进的大部分光，而穿过光接收棱镜14的光则经由分光元件16到达光检测器17。根据光检测器17检测到的光，就能够计算出例如葡萄糖浓度等生物体组织的参数。

光在手指18中的透射距离并没有特别的限制，可以设定为例如1～2mm左右。另外，凹部15中由第1倾斜部和第2倾斜部所形成的角度并没有特别的限制，可以设定为例如90度。

这里，光相对于作为样本的手指18的入射角度由凹部15的形状、光照射棱镜13和光接收棱镜14的折射率等决定。光照射棱镜13和光接收棱镜14的折射率最好是大于样本的折射率。在进行测定时，最好是尽可能地使穿过样本的光到达光检测器17，因此，最好是不仅要考虑光学元件12的折射率，而且要考虑样本的折射率来设定凹部15的形状和光相对于手指18的入射角度。

另外，分光元件16能够仅使例如成分浓度检测所必需的光透射过去。根据光检测器17所检测到的光计算出成分浓度。即，不同成分会使特定波长的光被吸收而减少，该减光量依赖于成分浓度，因此成分浓度可以根据减光量计算出来。

接着，在图2中表示出利用上述本发明的光学测定装置测定手指18的生物体组织的结果的一个实例。横轴表示波长，纵轴表示检测到的光量的任意值。另外，A表示将手指18押靠到凹部之前的测定结果，B表示将手指18押靠到凹部时的测定结果。

由这些结果可知，押靠手指18时的频谱与押靠手指18之前的频谱相比变化很大。这是因为，光源11发出的光的大部分被手指18中的水、葡萄糖、中性脂肪和胆固醇等血液成分及构成手指18的各种成分所吸收，光量减少。例如，1.4微米的光被大量减少，这与水的吸收频谱相当，表示生物体内存在水分。

另外，图3是表示本实施方式的光学测定装置的变形的结构的图。这种变形是用来测定溶液或液体等样本液的成分浓度的，除了具备与图1相同的光源11、光学元件12、光照射棱镜13、光接收棱镜14、凹部15、分光元件16及光检测器17之外，光学元件12进一步具有第1测定遮盖20a和第2测定遮盖20b。

第1测定遮盖20a和第2测定遮盖20b使凹部15的上方敞开，同时又覆盖着光照射棱镜13和光接收棱镜14。

即，凹部15被第1倾斜部13a、第2倾斜部14a、第1测定遮盖20a和第2测定遮盖20b包围，具有保存样本液21的样本保存部功能。因此，样本液21能够保存在凹部15中，不会洒出来。

借助于这种结构，本变形中仅需如此对图1的结构追加这种测定遮盖，就能够很容易地测定样本液的成分。

[第2实施方式]

图4是表示使用了本发明的光学元件(测定元件)的本发明的第2实施方式中的光学测定装置(成分浓度测定装置)的结构的图，图中的箭头表示光路。下面首先说明光学元件。

如图4所示，光学元件12是将向样本照射光线的光照射棱镜13和用来接收从样本返回的光的光接收棱镜14组合为一体而构成的，光照射棱镜13与光接收棱镜14之间形成了用来接触样本的大致呈V字形状的凹部15。此外，在本实施方式中，光照射棱镜13和光接收棱镜14之间设有光强度降低部19，其规定了光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离，并且减少了穿过光照射棱镜13但不穿过样本的光之中射入光接收棱镜14的光量。

该光强度降低部19是由折射率小于例如光照射棱镜13和光接收棱镜14的折射率的材料(例如玻璃或塑料等)构成的，其功能是利用折射率(即反射率)的变化来减少穿过光照射棱镜13但不穿过样本的光之中射入光接收棱镜14的光量。

光强度降低部19的厚度(宽度)即光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离并没有特别限定，但在测定例如生物体组织的情况下，如果光路过长，则水的吸收过大，因此优选是小于等于3mm。

在本实施方式中，光强度降低部19具有长方体形状，凹部15通过光照射棱镜13、光接收棱镜14和光强度降低部19的组合形成为大致呈V字形状。另外，光照射棱镜13中接触样本的平面状的第1倾斜部13a和光接收棱镜14中接触样本的平面状的第2倾斜部14a相向配置，分别构成凹部15的侧面部，光强度降低部19的上表面位于第1倾斜部13a的下端和第2倾斜部14a的下端之间，构成凹部15的底面部。

因此，改变光强度降低部19的厚度(宽度)就能够很容易地改变穿过凹部15的光的光路。即，如果增加光强度降低部19的厚度，则光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离增大，生物体组织深入到凹部15，能够测定较深部位的生物体组织。另外，如果减小光强度降低部19的厚度，则光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离缩小，能够测定较表层的生物体组织。按照这种方式，使光强度降低部19发挥隔离物的作用，通过适当设定该光强度降低部19的厚度，就能够以期望的测定深度对生物体组织进行测定。

这里，手指18的组织包含最表面的表皮18a、其下部的真皮18b和皮下脂肪18c。例如，在测定葡萄糖浓度时，优选是测定表皮18a和皮下脂肪18c之间的真皮18b，并最好是使较多光线穿过该部分。

如果使用的是例如波长1600nm的葡萄糖的吸收波长，则光在手指18中所穿过的距离设定为1～2mm左右即可。如超过3mm，水的吸收量会增大。另外，凹部15所形成的大致呈V字形的角度(第1倾斜部和第2倾斜部所形成的角度)设定为90度～120度即可。

利用本实施方式的光学测定装置，既能够获得与上述第1实施方式相同的效果，又能够利用光检测器17检测到穿过手指18的真皮18b的大多数光。另外，在光学元件12中，配置能够发挥光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的隔离物作用的光强度降低部19，改变光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离使测定深度相对于个体达到最优化，就能够增加穿过手指18中特定部分的光量，增大光检测器17中基于该光线所产生的信号强度。因此，利用本实施方式的光学测定装置，能够增大所检测到的光的S/N比，实现高精度的成分浓度测定。

[第3实施方式]

图5是表示使用了本发明的光学元件(测定元件)的本发明的第3实施方式中的光学测定装置(成分浓度测定装置)的结构的图，图中的箭头表示光路。下面首先说明光学元件。此外，对于第3实施方式的光学测定装置中与第2实施方式相同的部分省略其说明。

本实施方式的光强度降低部29也具有隔离物的作用。与位于光照射棱镜23和光接收棱镜24中的凹部25下方的后文叙述的光强度降低部29相对的部分是由越靠近下方光照射棱镜23和光接收棱镜24之间的距离就越大的平面状的倾斜部23b和24b构成的。在倾斜部23b和24b的垂直方向上的剖面为梯形的光强度降低部29以与倾斜部23b和24b相接触的状态配置在光照射棱镜23和光接收棱镜24之间。

光照射棱镜23和光接收棱镜24的侧面及底面上设置了用来调整光照射棱镜23和光接收棱镜24之间的距离的调整单元。

该调整单元由用来在上下方向上移动光强度降低部29的移动元件——螺钉21、用来保持螺钉21的保持部26、以及设置在保持部26和光照射棱镜23及保持部26和光接收棱镜24的缝隙中可变形的变形元件27和28构成。

螺钉21配置在光强度降低部29的下方，利用螺钉21将光强度降低部29向下按压，就会将光强度降低部29推向上方。这时，如果推移量小就能够将光照射棱镜23和光接收棱镜24之间的距离设定得较短；推移量大就能够将光照射棱镜23和光接收棱镜24之间的距离设定得较长。变形元件27和28将伴随着光照射棱镜23和光接收棱镜24的移动的位移量弹性吸收。

虽然图中没有表示出来，但最好是从光照射棱镜23和光接收棱镜24的侧面部以螺钉紧固，以使移动后的光照射棱镜23和光接收棱镜24不再移动。另外，也可以使用粘合剂进行固定。

此外，在本实施方式中，在移动元件中使用了螺钉21，但移动元件并不限于此。

变形元件27和28可以使用例如具有弹性的材料或弹力材料。对于具有弹性的材料并没有特别的限定，可以使用例如丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶或丁基橡胶等。

构成保持部26的材料虽然没有特别的限定，但优选使用塑料或金属等。金属优选例如铝或不锈钢等。

[第4实施方式]

图6是表示使用了本发明的光学元件(测定元件)的本发明的第4实施方式中的光学测定装置(成分浓度测定装置)的结构的图，图中的箭头表示光路。下面首先说明光学元件。此外，对于第4实施方式的光学测定装置中与第1实施方式相同的部分省略其说明。

本实施方式的光学测定装置由光照射棱镜13和光接收棱镜14隔着隔离物39组合而成，除了具备由光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的间隙部所形成的光强度降低部19之外，其他部分与第1实施方式相同。

在本实施方式中，间隙部的光折射率比光照射棱镜13和光接收棱镜14的折射率小，因此，能够减少穿过了光照射棱镜13的光之中不穿过样本而射入光接收棱镜14的光量。此外，能够抑制不需要检测的多余光到达，能够切实地抑制测定精度的下降。

[第5实施方式]

图7是表示使用了本发明的光学元件(测定元件)的本发明的第5实施方式中的光学测定装置(成分浓度测定装置)的结构的图，图中的箭头表示光路。下面首先说明光学元件。此外，对于第5实施方式的光学测定装置中与第2实施方式相同的部分省略其说明。

本实施方式的光学测定装置由光照射棱镜13和光接收棱镜14隔着隔离物39组合而成，隔离物39和光照射棱镜13之间以及隔离物39和光接收棱镜14之间设置了由膜状遮光部构成的光强度降低部19。

隔离物39具有长方体形状，凹部15通过光照射棱镜13、光接收棱镜14、隔离物39和光强度降低部19的组合形成为大致呈V字形状。另外，光照射棱镜13中接触样本的平面状的第1倾斜部13a和光接收棱镜14中接触样本的平面状的第2倾斜部14a相向配置，分别构成凹部15的侧面部，隔离物19的上表面位于第1倾斜部13a的下端和第2倾斜部14a的下端之间，构成凹部15的底面部。

因此，改变隔离物39的厚度(宽度)就能够很容易地改变穿过凹部15的光的光路。即，如果增加隔离物39的厚度，则光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离增大，生物体组织深入到凹部15，能够测定更深部位的生物体组织。另外，如果减小隔离物19的厚度，则光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离缩小，能够测定较表层的生物体组织。按照这种方式，通过适当设定隔离物39的厚度，就能够以期望的测定深度对生物体组织进行测定。

在对第1倾斜部13a和第2倾斜部14a分别进行光学研磨成为平滑面之后，将光照射棱镜13和光接收棱镜14夹着隔离物39连接起来，使第1倾斜部13a和第2倾斜部14a相对，由此很容易地形成了有光线穿过的凹部15的侧面部。另外，在将光照射棱镜13和光接收棱镜14连接起来之前要对平面状的第1倾斜部13a和第2倾斜部14a分别进行光学研磨，因此，能够很容易地使第1倾斜部13a和第2倾斜部14a变得平滑。因此，可以很容易地得到具有高光学精度面的凹部15。

隔离物39的材料并没有特别的限定，但优选是机械强度高、容易吸收和透过测定所用的光线并且不易反射的材质。例如，优选是玻璃或塑料，如果使用折射率低于光照射棱镜13和光接收棱镜14的材质，就能够使该隔离物39具备如上述光强度降低部的功能。

隔离物39的厚度(宽度)即光照射棱镜13和光接收棱镜14之间的距离并没有特别限定，但在测定例如生物体组织的情况下，如果光路过长，则水的吸收过大，因此优选是小于等于3mm。

此外，可以采用上述实施方式中的材料作为光强度降低部19。

以上说明了本发明的最佳的实施方式，但本发明并不局限于这些实施方式，而是可以根据权利要求书所记述的范围通过各种结构要素的组合作出设计变更。

例如，在上述实施方式中凹部15、25大致呈V字形状，但也可以将第1倾斜部和第2倾斜部做成曲面，形成大致呈U字形状的凹部，或者将第1倾斜部和第2倾斜部做成阶梯形，形成阶梯型凹部。

在上述实施方式中针对以手指为样本的情形进行了说明，但样本并不限定于此。除了手指之外，也可以测定例如嘴唇、前臂和耳朵等生物体组织。

另外，在第1实施方式的变形中针对处于静止状态的样本液进行了说明，但本发明并不限于此，也可以测定流体。例如，将样本液流入的流道连接到与第1测定遮盖20a的凹部15相对应的侧面，将样本液流出的流道连接到与第2测定遮盖20b的凹部15相对应的侧面，将凹部15用作样本液的流道，由此也可以很容易地测定流体中的成分。

工业适用性

本发明的光学元件和光学测定装置适合应用于测定例如液体、溶液、流体及生物体组织等的成分浓度的装置。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种光学元件，其具备：

光照射棱镜，其具有光出射面，照射到样本上的光从该出射面射出；

光接收棱镜，其具有光接收面，从上述样本返回的光由该光接收面接收；

光强度降低部，设置在上述光照射棱镜与上述光接收棱镜之间，

上述光强度降低部是设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的遮光部，

上述光照射棱镜与上述光接收棱镜组合在一起，形成了与上述样本相接触的凹部，从上述光出射面射出的光在与上述凹部相接触的上述样本中直线前进，射入上述光接收面。

2.(修改后)如权利要求1所述的光学元件，还具备设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的间隙部。

3.(删除)

4.如权利要求1所述的光学元件，其进一步具备设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的隔离物。

5.如权利要求1所述的光学元件，

上述光照射棱镜的上述光出射面是与上述样本接触的平面状的第1倾斜部，

上述光接收棱镜的上述光接收面是与上述样本接触的平面状的第2倾斜部，

上述第1倾斜部和上述第2倾斜部相互面对形成上述凹部，并且上述凹部在与上述第1倾斜部和上述第2倾斜部垂直的方向上的剖面大致呈V字形状。

6.如权利要求1所述的光学元件，其具备遮盖，该遮盖覆盖着上述凹部的一部分并且与上述光照射棱镜和上述光接收棱镜组合起来形成样本保存部。

7.如权利要求1所述的光学元件，其进一步具备调整单元，用来调整上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的距离。

8.一种光学测定装置，其具备：

如权利要求1所述的光学元件；

为了使光从上述光照射棱镜照射到上述样本而向上述光照射棱镜射出光线的光源；

对从上述样本返回到上述光接收棱镜的光进行检测的光检测器。

9.如权利要求8所述的光学测定装置，其具备配置在上述光接收棱镜和上述光检测器之间的分光元件。

Claims (9)

1.一种光学元件，其具备：

光照射棱镜，其具有光出射面，照射到样本上的光从该出射面射出；

光接收棱镜，其具有光接收面，从上述样本返回的光由该光接收面接收；

光强度降低部，设置在上述光照射棱镜与上述光接收棱镜之间，

上述光照射棱镜与上述光接收棱镜组合在一起，形成了与上述样本相接触的凹部，

从上述光出射面射出的光在与上述凹部相接触的上述样本中直线前进，射入上述光接收面。

2.如权利要求1所述的光学元件，上述光强度降低部是设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的间隙部。

3.如权利要求1所述的光学元件，上述光强度降低部是设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的遮光部。

4.如权利要求1所述的光学元件，其进一步具备设置在上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的隔离物。

5.如权利要求1所述的光学元件，

上述光照射棱镜的上述光出射面是与上述样本接触的平面状的第1倾斜部，

上述光接收棱镜的上述光接收面是与上述样本接触的平面状的第2倾斜部，

上述第1倾斜部和上述第2倾斜部相互面对形成上述凹部，并且上述凹部在与上述第1倾斜部和上述第2倾斜部垂直的方向上的剖面大致呈V字形状。

6.如权利要求1所述的光学元件，其具备遮盖，该遮盖覆盖着上述凹部的一部分并且与上述光照射棱镜和上述光接收棱镜组合起来形成样本保存部。

7.如权利要求1所述的光学元件，其进一步具备调整单元，用来调整上述光照射棱镜和上述光接收棱镜之间的距离。

8.一种光学测定装置，其具备：

如权利要求1所述的光学元件；

为了使光从上述光照射棱镜照射到上述样本而向上述光照射棱镜射出光线的光源；

对从上述样本返回到上述光接收棱镜的光进行检测的光检测器。

9.如权利要求8所述的光学测定装置，其具备配置在上述光接收棱镜和上述光检测器之间的分光元件。

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