[发明专利]光学成分测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及以光学方式测定葡萄糖等具有旋光性的物质的浓度的光学成分测定装置，特别是涉及应用了萨格纳克(Sagnac)干涉系统的光学成分测定装置。

背景技术

在葡萄糖等具有旋光性的物质中，已知其旋光度取决于物质的浓度，测定旋光度，根据该测定到的旋光度检测物质的浓度。

作为测定物质的旋光度(或者复折射率)的方法，已知塞纳蒙(Senarmont)的方法、正交偏振波差动法、缪勒(Mueller)矩阵计算法、正交偏振波外差方式、调制相位位移法、偏振度的波长扫描法、偏振度(最小值)测定法等现有的各种方法。

但是，在这些方法中，因为是直接或者通过偏振度测定旋光导致的偏振面的旋转角度，所以存在角度分辨率低、测定误差大的课题。此外，还存在装置巨大，使用的元件价格高，光轴调制需要时间，装置价格高的课题。

因此，在专利文献1中提出了应用在光纤陀螺仪等中使用的萨格纳克干涉系统的光学成分测定装置。

但是，在专利文献1中，因为成为在传感器环中间插入成为测定对象的样本的结构，所以仅得到1个传播方向的相位差，例如为了测定血液中的葡萄糖浓度，存在无法得到足够的灵敏度的问题。

此外，在专利文献1中，因为以包夹样本的方式设置了收发光的部分，所以存在测量部变长，难以进行紧凑设计的问题。

为了解决这样的问题，在专利文献2中提出了使用反射镜使光相对于样本往复的结构，但是认为通过该装置实际上无法测定旋光度。

具体地说，在专利文献2的图2那样的结构中，入射光通过四分之一波长板13成为圆偏振光，并且经由法拉第旋转光学元件62入射到被测定试样8，但是，此时，当使右旋圆偏振光入射到被测定试样8时，通过了被测定试样8的右旋圆偏振光在反射镜12被反射，变换为左旋圆偏振光，再次入射到被测定试样8。在此，当被测定试样8如D-葡萄糖那样是使偏振面向右旋转的物质时，因为在去程中使右旋圆偏振光向右旋转，所以传播速度加快，并且因为在回程中使左旋圆偏振光向右旋转所以转播速度减慢，相对于入射光的相位差不成为2倍而成为零。因此，认为在专利文献2的图2那样的结构中无法测定旋光度。

【专利文献1】日本特开2005-274380号公报

【专利文献2】日本特开2008-122082号公报

发明内容

本发明是鉴于以上情况而提出的，其目的在于提供一种即使少量的样本，也能够实现高分辨率和稳定的测量精度，价格便宜的紧凑的光学成分测定装置。

本发明是为了达成上述目的而提出的，提供一种光学成分测定装置，其以光学方式测定作为测定对象的样本中的具有旋光性的物质的浓度，其中，具有：光纤环；传感器本体，其将来自光源的光变换为直线偏振光并且进行分支，然后入射到所述光纤环的两端，检测在所述光纤环中以相互相反的方向传播而从所述光纤环的两端出射的光的相位差；圆偏振光入射部，其被插入到所述光纤环的途中，具有把在所述光纤环中向一个方向传播的直线偏振光变换为右旋圆偏振光后使其入射到所述样本的第一光变换部、以及把在所述光纤环中向另一方向传播的直线偏振光变换为左旋圆偏振光后使其入射到所述样本的第二光变换部，向所述样本入射圆偏振光；以及浓度检测部，其被安装在所述传感器本体上，根据检测到的所述相位差求出所述样本中的具有旋光性的物质的浓度，所述两个光变换部被并列地配置在所述样本一侧，向同一方向出射圆偏振光，所述圆偏振光入射部还具有反射单元，其反射从一个所述光变换部出射的圆偏振光，使其至少往复一次透过所述样本后入射到另一所述光变换部，所述反射单元由使入射的圆偏振光反射偶数次后出射到所述样本的偶数个反射镜构成。

在所述光纤环的两端的端部部分，分别设置了卷绕构成该光纤环的光纤而形成的延迟光纤，在向一个旋转方向卷绕预定长度的所述光纤后，向另一旋转方向卷绕与所述预定长度相同长度的所述光纤而形成所述延迟光纤。

在所述光纤环的两端的端部部分，分别设置了卷绕构成该光纤环的光纤而形成的延迟光纤，一方的所述延迟光纤，通过顺时针卷绕预定长度的所述光纤而形成，另一方的所述延迟光纤，通过逆时针卷绕与所述预定长度相同长度的所述光纤而形成。

所述两个光变换部分别具有使偏振面旋转45度的偏振旋转元件和将直线偏振光变换为圆偏振光的λ/4元件，以如下方式构成所述两个光变换部：通过光纤型元件构成所述偏振旋转元件和所述λ/4元件，并且将圆偏振光保持光纤与所述λ/4元件耦合，把从该圆偏振光保持光纤出射的圆偏振光入射到所述样本。