WO1997033514A1

WO1997033514A1 - Procede et appareil d'analyse dichromatique circulaire

Info

Publication number: WO1997033514A1
Application number: PCT/JP1996/000623
Authority: WO
Inventors: Tsuyoshi Sonehara; Satoshi Ozawa; Toshiko Fujii; Hiroshi Masuzawa; Masao Suga; Yuji Miyahara
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-18

Description

明細書円二色性分析法および円二色性分析装置技術分野

本発明は、円二色性分析法および円二色性分析装置に関し、特に血液中の光学活性な成分を採血することなく無侵襲で定量分析できる円二色性分析法および円二色性分析装置に関する。背景技術

従来、血中グルコース澳度を測定するには、バイオ ·メディカル ·ェンジニアリング、 5 ( 1 9 9 1年）第 1 0頁から第 1 5頁（Bio Medical Engineering 5 ( 1 9 9 1) pplO-15) に記載されているように試薬あるいは酵素との化学反応を利用して血中グルコース濃度を定量する。あるいはメディカル ' アンド ' バイオロジカル ' エンジニアリング ' アンド ' コンピューティング、 3 1 ( 1 99 3年）第 2 84頁から第 2 90頁（Medical & Biological Engineering & Computing 3 1 ( 1 9 9 3) pp284-290) に記載されているように中赤外光の吸収測定を行う。いずれの方法においても被検体の患者の血液を採血して体外に取り出したのちにグルコースを定量するのが一般的である。

また、無試薬の血液成分分析法として中赤外および近赤外の吸光分光法を利用する方法が報告されている。しかし中赤外光は生体に数 μ m程度しか浸透しないため無侵襲の血液分析法に利用するのはほとんど不可能である。これに比し波長 800nmから波長 2500nmまでの近赤外光は厚み数画程度の生体を透過する。また、この波長範囲にグルコースはいくつかの吸収バンドを持っており、この波長域における近赤外吸収分光法を利用するグルコースの濃度の定量は例えばアナリティカル 'ケミストリー、 6 2 ( 1 9 9 0年）第 1 4 5 7頁から第 1 4 6 4頁（Analytical Chemistry 6 2 ( 1 9 9 0 )ppl457- 464) に記載されている。発明の開示

血液を採取して体外でグルコースを定量する上記従来技術では、糖尿病など頻繁に血中グルコース濃度を測定しなければならない疾患を持つた患者にとっては、採血の際の痛みが大きな負担であり、測定のインタ一バルの時間の不足のため前回の採血時の皮庙の損傷が回復せず、採血のたびに皮膚の異なる部位を使用することもその負担を増加させている。また、単に肉体的に苦痛であるばかりでなく、採血の際の他の病気への感染の危険性も極めて重大な問題である。さらに患者自身による自己測定の場合には、測定試料の取り扱いの不手際による誤差の可能性がある。

このように現状の血中グルコース港度測定法は頻繁な患者自身による測定のための簡便な方法とするには問題が多いため、血液を採血することなく、無侵襲で血中グルコース濃度を測定する方法の開発が強く望まれている。吸光分光法を利用する上記従来技術では、測定精度が不十分であり、正常範囲の血中グルコース濃度の定量は困難であった。その最大の原因は、近赤外領域におけるグルコースの吸収バンドではいずれのバンドにおいてもグルコースの吸収よりも強い水の吸収があり、人体の構成要素の大部分が水でグルコースはごく少量であるため、水による吸収が吸光度測定におけるオフセットとなって大きな誤差を生じさせていることである。そのため、正常範囲の血中グルコース濃度を定量するには単一波長の吸収によるキヤリブレーシヨンでは不可能で、数多くの波長で吸光度を測定して試料の吸収スぺク卜ルを求め、複雑な数学的解析を行う必要があった。しかもそのような操作を行ってもなお測定精度にたいする信頼性は十分なものとはなっていない。十分な精度の定量を行うには、水によるオフセットの影響を取り除く必要がある。

グルコースなど多くの生体構成要素の分子は鏡像非対称な旋光性を持つ分子である。このような分子は吸収バンドの波長においては右回り円偏光と左回り円偏光に対する吸収係数が異なるという性質をもつ。この性質は円二色性とよばれる。ただし生体中の分子でも水分子ば鏡像対称であり、円二色性を持たない。したがって目的成分が旋光性を持つ場合には、目的成分に固有な吸収バンド波長の光の偏光を右回り円偏光と左回り円偏光とで交互に変化させて試料に照射し、左回り円偏光に対する吸光度と右回り円偏光に対する吸光度の差を測定することによって試料の円二色性分析を行えば、水の吸収によるオフセットを取り除き、目的成分による吸収だけを測定することができる。しかし、従来の円二色性分析装置ではハロゲンランプ等のインコヒ一レント光源からの光を分光器によって波長選択した光を使用していたため、生体のように透過性が悪く、かつ厚みを有する試料を分析するには光強度が弱い点に問題がある。

本発明の目的は、近赤外吸収分光法による血液中グルコース濃度の定量において水の吸収によるオフセットを除去し、単一波長における吸収測定のみでグルコース漉度を定量することを可能とする円二色性分析法および円二色性分析装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、血液中のグルコース濃度を十分な精度でかつ簡便に測定して、無侵襲で血液分析できる円二色性分析法および円二色性分析装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明では、所定の差周波数を持ち偏光面が直交する第一と第二のレーザ光を合波することにより、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成し、この変調光を試料に照射することを特徴とする。さらに、試料を透過した光の強度を光検出器で測定し、光検出器の出力の変調成分をロックイン検出し、試料の左回り円偏光に対する吸光度と右回り円偏光に対する吸光度の差を測定することを特徴とする。また、変調光を試料に照射したのち、試料からの光すなわち透過光、拡散反射光または散乱光を光増幅器で増幅して得られた増幅光を試料に操り返し照射してもよレ、。

また、本発明では、所定の差周波数を有する第一と第二のレ一ザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成し、変調光を試料に照射する照射手段と、試料からの光すなわち透過光、拡散反射光または散乱光の強度を測定する光検出手段と、第一のレーザ光と第二のレーザ光とによって生成されたビート信号を参照信号として用いて、光検出手段からの出力をロックィン検出するロックィン検出手段とを有する円二色性分析装置に特徴を有する。また、所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に差周波数で有する変調光を生成し、変調光を試料に照射する照射手段と、試料からの光すなわち透過光、拡散反射光または散乱光を増幅する光増幅器を具備し、光増幅器で増幅して得られた增幅光を試料に照射する少なくとも一つの増幅光照射手段と、増幅光により生じた試料からの光すなわち透過光、拡散反射光または散乱光の強度を測定する光検出手段と、第一のレーザ光と第二のレーザ光とによって生成されたビート信号を参照信号として用いて、光検出手段からの出力をロックイン検出するロックイン検出手段と、を有する円二色性分析装置に特徴を有する。

一つのレーザ光源から発せられた光を二つに分波して二本のレーザ光とし、二本のレーザ光の少なくとも一方を音響光学変調器に入射することにより、二本のレーザ光から所定の差周波数を有する第一のレーザ光および第二のレーザ光を得てもよく、また、二本のレーザ光のそれぞれを個別の音響光学変調器に入射することにより、二本のレーザ光から所定の差周波数を有する第一のレーザ光および第二のレーザ光を得てもよい。第一のレーザ光および第二のレーザ光は、波長が 7 5 0 n mから 5 5 0 0 n mのレーザ光であり、このましくは、波長が 1 5 5 0 n mから 1 6 5 0 n m、または 2 2 0 0 n m から 2 3 0 0 n mのレーザ光である。また、検出器として、例えばインジゥムガリゥム砒素半導体フォ卜ダイォ一ドを用いることができる。

本発明では、旋光性を持つ分子に固有の吸収波長の光を照射し、右回り円偏光と左回り円偏光とで異なった吸収係数が測定される。光検出器の追随する範囲の周波数で右回り円'偏光と左回り円偏光とを交互に有する偏光変調された光を試料に照射し、試料の円二色性によって透過光あるいは拡散反射光は強度変調され、光検出器の出力信号をロックイン増幅器に入力し、強度変調成分をロックィン検出することにより、右回り円偏光と左回り円偏光に対する吸収係数の差を求めることができる。

血液中のグルコースは水溶液の形で生体中に含まれており、水分子は円二色性が無く右回り円偏光と左回り円偏光に対する吸収係数の差が無いので、この差を測定することにより、水による吸収分を除去することができる。また蛋白質などグルコースと水以外の生体成分は波長 1 5 5 0 n mから 1 6 5 O n m、または 2 2 0 0 n mから 2 3 0 0 n mにおいて吸収をほとんど持たないので、この範囲の波長における円二色性を測定することによりダルコ一スによる吸収だけを選択的に分離することができ、血液中のグルコース濃度の精度の高い無侵襲計測が可能となる。また、二つのレーザ光を電場を直交させて合波することにより、簡便な装置構成で、目的成分に固有の吸収バンドの波長のレーザ光源を使用した円二色性分析が可能となり、目的成分による吸収だけを測定し、生体中の目的成分の濃度を無侵襲に正確に定量することができる。図面の簡単な説明

図 1は第 1の実施の形態の装置構成を示す概念図である。

図 2は図 1の口ックイン増幅器の出力と試料中のグルコース濃度の関係を示す図である。

図 3は第 2の実施の形態の装置構成を示す概念図である。

図 4は第 3の実施の形態の装置構成を示す概念図である。

図 5は第 4の実施の形態の装置構成を示す概念図である。発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 ) 図 1は、第 1の実施の形態の装匱構成を示す概念図である。本装置は、レーザ 1、 1 ' 、ビームスプリッタ一 2、試料 3、光検出器 4、 4 ' 、検光子 5、ロックイン増幅器 6、分割器 7、基準発振器 8、位相周波数比較器 9、 P I D (比例 ·積分 .微分）制御装置 1 0からなる。レーザ 1とレーザ 1 ' は半導体レーザであり、出力は直線偏光で、レーザ 1の出力光の偏光面は紙面に平行に、レーザ 1 ' の出力光の偏光面は紙面に垂直になるように設置されている。検光子 5の偏光方向は、 I ^一ザ 1の出力光のビームスプリツター 2によって反射された成分とレーザ 1 ' の出力光のビ一ムスプリッタ一 2を透過する成分のいずれの偏光面に対しても 4 5度をなすように設置されている。

次に、本実施の形態の動作の詳細を説明する。本実施の形態では円二色性の測定対象をグルコースとする。グルコースの近赤外における吸収波長は約 1560nmである。レーザ 1 とレーザ 1 ' の波長をそれぞれ 1560. OOOOnmおよび 1560. 0005nmとして、周波数に換算して約 10MHzの差を設ける。レ一ザ 1 とレーザ 1 ' の射出光の偏光面が直交するようにレーザ 1とレーザ 1 ' を設置して、レ一ザ 1とレーザ 1 ' の射出光をビ一ムスプリッター 2で合波することにより、等価的にレーザ 1とレーザ 1 ' の差周波数で右回り円偏光と左回り円偏光が交互に現れる偏光変調された光を得る。

右回り円偏光の電場べクトルと左回り円偏光の電場べクトルは、それぞれ (数 1 ) および（数 2 ) であらわされる。

/coso)A

£_R - . …… （数 1 )

sinco

、

E - (数 2 )

ωは光の周波数である。右回り円偏光と左回り円偏光が交互に現れる光の電場は（数 3 ) であらわされる。

£ - £_R cos β/ + £_L sin β/ (数 3 )

(数 1 ) および（数 2 ) を（数 3 ) へ代入すると（数 4 ) となる。 /coso)i\ sina \ - /cos(u — β) \ 0 \ ,^, _A .

£ - . cos / + Μη ί = + , „、（数 4 ) smtotノ cos(o/ノ 0 ノ ^ιη(ω + β /

(数 4 ) の最後の形は、周波数がごくわずかに異なり、偏光方向が互いに直交する、二つの直線偏光の重ねあわせとなっている。 3は変調周波数であり、 β « ω である。従って、変調周波数だけ周波数が異なり、互いに偏光方向が直交する二つの直線偏光を重ねあわせることにより、右回り円偏光と左回り円偏光が交互に現れる偏光変調光を得ることができる。

このように得られた偏光変調光の一方は検光子 5を透過させてレーザ 1の出力成分の偏光面とレーザ 1 ' の出力成分の偏光面を同一にしたうえで光検出器 4 ' で検出され、レーザ 1とレーザ 1 ' との差周波数のビート信号が得られる。本実施の形態では検光子 5としてグラン ' トムソン偏光プリズムを使用したが、検光子 5に要求される性能は透過光に十分な大きさの強度変調がかかることだけであるから消光比は 1： 10程度で良く、フィルムの偏光板でもかまわない。

このビート信号は分割器 7で半々に分けられ、その一方は口ックイン増幅器 6の参照信号として使用される。偏光変調光の他の一方は試料 3に入射され、透過光が光検出器 4で検出される。光検出器 4の出力信号はロックイン増幅器 6に入力される。光検出器 4に入射する光は試料 3の円二色性によりレーザ 1 とレーザ 1 ' との差周波数で強度変調されており、その結果光検出器 4の出力信号はこの差周波数で変調される。光検出器 4の出力の変調成分は、光検出器 4 ' の出力信号であるビート信号を参照信号としてロックイン増幅器 6でロックイン検出される。ロックイン増幅器 6の出力は、分析デ一タ処理表示部 2 0で、所定の検量線データを用いて測定対象物質の濃度に換算される。さらに分析データ処理表示部 2 0で測定対象物質の濃度が表示される。

分割器 7で分割されたビート信号の他の一方の位相は 10MHzの安定した基準発振器 8の位相と位相周波数比較器 9によって比較され、ビート信号の周波数の基準発振器の周波数からの変位に比例した誤差信号を得る。 p I D制御装置 1 0によって、この誤差信号に応じてレーザ 1への電流注入による周波数制御を行い、ビート信号の周波数と基準発振器の周波数が同期するような帰還ループを構成する。本実施の形態ではビ一卜信号に残留した周波数雑音は 10kHz/sとなっている。

本実施の形態では、ビート信号をロックイン検出の参照信号とすることにより、ビ一ト信号に残留した多少の周波数雑音とは無関係に安定したロックィン検出を行うことができる。したがってビート信号の周波数安定化のための帰還ループの性能はあまり高い必要はなく、たとえばビート信号の残留周波数雑音は本実施の形態の 1 0倍あっても構わない。

本実施の形態ではレーザ 1とレーザ 1 ' として出力が 1 %以内で一致する一組のレーザを使用して、ほぼ完全な右回り円偏光とほぼ完全な左回り円偏光が交互に表れる変調光を得ることができた。出力がこのように良く一致していない L ザの組を使用する場合にも、可変 N Dフィルターまたは偏光板などでレーザの出力をほぼ一致させて、本実施の形態と同等の変調度を得ることができる。また、本実施の形態では測定対象となる生体試料の測定部位として被検体の指を使用しているが、他の部位、たとえば耳たぶや手のひらでもかまわない。

図 2は、被検体に糖負荷試験を行った際の、酵素呈色反応を利用する市販の血中のグルコース濃度計による測定結果（横軸）と図 1のロックイン増幅器 6の出力（縦軸）との関係を表す図である。図 2のグラフでは検量線として原点を通る直線が引かれており、これは口ックイン増幅器の出力は試料の円二色性を表し、水による吸収とは無関係に試料中のグルコース濃度にそのまま比例するという事情を反映している。したがってロックィン増幅器 6の出力から、水による吸収のオフセッ卜に影響されることなく試料 3の中のグルコース濃度を正確に定量することができる。

円二色性の検出においては光検出器に入射する光の大部分が変調された信号成分とは無関係な直流成分となっており、レーザ光が完全な単色波でなく振幅雑音を持つ場合にはこの直流成分は信号に関係がないばかりでなく雑音を生じさせる。したがって口ックイン検出の周波数はレーザ光の振幅雑音が少ない領域が望ましい。一般にレーザ光は MHz以下では振幅雑音が大きく、それより高レ、周波数領域では光検出器および電気的増幅器が追従する限り理論的な検出限界であるショット雑音限界に近い検出感度を得ることができる。また、差周波数のゆらぎは差周波数に比較して十分小さいほうがよく、この差周波数は高いほうが差周波数の相対的ゆらぎが小さくなる。これらの点から本実施の形態では口ックイン増幅器として 20MHzの帯域をもつ高周波口ックイン増幅器および光検出器を使用し、口ックイン検出のための変調周波数すなわちレーザ 1とレーザ 1 ' の差周波数を 10MHzとした。もちろんより高速の光検出器とロックイン増幅器を使用すれば数百 ΜΗζ¾¾の髙ぃ周波数でもよレ、。ビ一ムスプリッター 2から出てゆく二つの光のうち、試料 3を透過してから光検出器 4に入射する光は試料 3による吸収を受けるため、できる限りその強度が強いことが望ましく、一方、光検出器 4 ' に直接入射する光は吸収による損失を受けないため、強い強度は必要ない。本実施の形態ではビームスプリッタ一 2として Ρ偏光にたいする反射率と透過率がそれぞれ 2%と 96%、 S偏光に対する反射率と透過率がそれぞれ 96%と 2%の偏光ビームスプリッタ一を使用して、レーザ 1、 1 ' の全出力のうち 96%を試料 3に照射することにより、レーザ光を効率良く利用することができる。

本実施の形態では、ビームの合波にビームスプリッタ一を使用したが、同等の効果を持つ他の素子、たとえば光カプラーなどを用いてもよい。また、本実施の形態では二つのレーザを偏光面が直交するように設置したが、 L ^一ザ自体はそのように配置せず、位相遅れ板を使用して、偏光面が直交するようにしてもよい。また、レ一ザのチップとその他の光学素子を同一基盤上に組み込んで一体化することも可能である。

本実施の形態ではグルコースを測定対象とし、レーザ 1とレーザ 1 ' としてグルコースの近赤外における吸収波長の一つである 1560nmの単色光を ImWで出力するシングルモード半導体レーザを使用した。もちろん同一の波長の光を出力する他のレーザを用いても同一の結果が得られる。また、上記以外のグルコースの吸収波長たとえば 2280nm付近の波長のレーザを用いてもよい。また、グルコース以外の血液成分を定量する場合にはその成分に固有の吸収帯の波長のレーザを用いればよい。

本実施の形態では、使用した半導体レーザの波長 1560nmに対してもっとも高い分光感度を持ち、暗電流の少ない光検出器としてインジウムガリウム砒素半導体フォトダイオードを使用した。

以下、本実施の形態の特有の効果を列挙する。光源にレーザを使用したことにより従来の円二色分光器では測定できなかった透過性の悪い厚い生体試料を無浸襲で測定することができる。所定の差周波数を持つ二つのレーザ光を使用して、それらを偏光ビームスプリツターで合波することによって等価的に偏光変調された光を得ることができる。そのため、偏光変調のために従来必要であったピエゾ弾性変調器が不要となり、光学系が小型化され、光源から出た光を効率よく利用することができ、従来のピエゾ弾性変調器を使用する場合に比べ消费電力を 1 Z 1 0 0程度に低減することができる。変調周波数を従来の偏光変調法では不可能な MHz以上の高周波に設定することにより、レーザの振幅雑音の少ない高周波領域での光検出が可能になり、変調周波数が高いため測定時問の短縮が可能になる。

(実施の形態 2 )

次に、本発明の第 2の実施の形態について説明する。図 3は、第 2の実施の形態の装置構成を示す概念図である。本実施の形態の装置は、ミラ一 1 1、 1 1 ' 、音饗光学変調器 1 2 , 1 2 ' を有し、レーザ 1、光検出器 4、 4 ' 、ビームスプリツター 2、 2 ' 、試料 3およびロックイン増幅器 6等については第 1の実施の形態と同一の構成部品を用いた。第 2の実施の形態と第 1の実施の形態との構成上の主な相違点は、周波数の異なる二つのレーザを使用する代わりに一台のレーザ 1 と音礬光学変調器 1 2、 1 2 ' で周波数の異なる二つの光を得ていることである。

レーザ 1の偏光面はビ一ムスプリッタ一 2の透過光強度と反射光強度が等しくなるように設定されている。ビ一ムスプリッター 2の透過光および反肘光は、音響光学変調器 1 2 よび音響光学変調器 1 2 ' によってその周波数がそれぞれ + 8 O MHzおよび + 8 1 MHzシフトされたのち、ビ一ムスプリッタ一 2で合波される。第 1の実施の形態と同一の原理により、ビ一ムスプリッター 2を出てゆく光は差周波 1 MHzで右回り円偏光と左回り円偏光が現れる変調された光となる。ロックイン検出の方法は第 1の実施の形態と同様であり、本実施の形態でも、ビ一ト信号を口ックイン検出の参照信号とすることにより、音響光学変調器の周波数雑音とは無関係に安定したロックィン検出を行うことができる。

本実施の形態によれば、音響光学変調器を使用して変調周波数を従来のピェゾ弾性変調器による変調法では不可能な MHz以上の周波数に設定することができる。また、レーザの振幅雑音の少ない高周波領域での光検出が可能になり、差周波数を音響光学変調器で与えるため、特に差周波数を安定化する装置が無くても差周波数の高い安定度が得られる。

(実施の形態 3 )

次に、本発明の第 3の実施の形態について説明する。図 4は、第 3の実施の形態の装置構成を示す概念図である。第 3の実施の形態では試料に照射する光の光源と透過光の検出以後の信号処理においては第 2の実施の形態と同 —の構成を用いるが、 n個の光増幅器 1 3 &〜 1 3：1とプリズム 1 4 3〜 1 4 nを用いて試料中に光を n + 1回通す。

本実施の形態では、試料 3を透過した光を試料 3に再び照射する前に光増幅器 1 3 a〜 l 3 nへ入射させ、強度の回復の後にプリズムで光増幅器の出力光を反射して試料 3に照射する。試料を透過した光の強度は入射光の強度に対して約 1/1000すなわち一 30dB程度となっており、本実施の形態ではこの損失を十分回復させるための光増幅器として最大利得 40dBの利得可変のファィバ光増幅器を使用した。

本実施の形態では試料に照射する光の光源として第 2の実施の形態と同一のものを用いたが、第 1の実施の形態と同一の構成の光源を用いてもよく、また一台のレーザから出た光を従来の円二色性分析装 Sのようにビエゾ弹性変調器を用いて変調して用いてもかまわない。

本実施の形態の固有の効果は、一度試料 3を透過した光をそのまま 2度透過させれば最終的な透過光の強度が入射光の強度の 1八 000000となり検出困難となるところを、光増幅器を使用することによって、最終的な透過光の強度を低下させることなく試料に光を n + 1度透過させて光路長を倍増させることにより、感度を n + 1倍向上させることができる。

(実施の形態 4 )

次に、本発明の第 4の実施の形態について説明する。図 5は第 4の実施の形態の装置構成を示す概念図である。本実施の形態は基本的に第 3の実施の形態と同一の構成を用いるが、試料に複数回光を通すためにプリズムを使用する替わりに、入出力に光ファイバが結合されている光ファイバ付き光増幅器 1 5、 1 5 ' を使用し、光増幅器の出力光を再び光ファイバで試料近傍に導いてから試料に照射し、入力側に光ファイバが結合された光ファイバ付き光検出器 1 6を使用して試料の透過光を検出する。本実施の形態によれば、第 3の実施の形態と同一の効果を得ると同時に、試料中の光路を幅数ミリ以内のほとんど同一の狭い領域に設定することができ、試料の特定部位の情報を選択的に取り出すことが可能になる。

なお、上記第 1から第 4の実施の形態は本発明の一例を示したものにすぎず、本発明は、血液を分析する装置に限定されるものではなく、生体中のあらゆる光学活性な目的成分の定 S方法として、生化学分析装置全般に広く使用できる。

本発明によれば、二つのレーザ光を電場を直交させて合波することにより、簡便な装置構成で、目的成分に固有の吸収バンドの波長のレーザ光源を使用し. 円二色性分析が可能となり、生体試料による吸収のうち水分による吸収を取り除き、目的成分による吸収だけを測定し、生体中の目的成分の濃度を無侵襲に正確に定量することができる。

Claims

—請求の範囲

1 . 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成する第一のステップと、

前記変調光を試料に照射する第二のステップと、

前記試料の左回り円偏光に対する吸光度と右回り円偏光に対する吸光度の差を測定する第三のステップと、を有することを特徴とする円二色性分析法。

2 . 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成する第一のステップと、

前記変調光を試料に照射する第二のステップと、

前記試料からの光の強度を光検出器で測定する第三のステップと、

前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とによって生成されたビート信号を参照信号として用いて、前記光検出器からの出力をロックイン検出する第四のステップと、を有することを特徴とする円二色性分析法。

3 . 前記第一のレ一ザ光および前記第二のレーザ光は、シングルモードであって直線偏光であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の円二色性分析法。

4 . —つのレーザ光源から発せられた光を二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光の少なくとも一方を音響光学変調器に入射することにより、前記二本のレーザ光から所定の差周波数を有する前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を得ることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の円二色性分析法。

5 . 一つのレーザ光源から発せられた光を二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光のそれぞれを個別の音響光学変調器に入射することにより、前記二本のレーザ光から所定の差周波数を有する前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を得ることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の円二色性分析法。

6. 前記第一のレ一ザ光および前記第二のレーザ光は、波長が 750 nmから 5500 nmのレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の円二色性分析法。

7. 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、波長が 1 5 5 O nm から 1 650 nm、または 2200 nmから 2300 nmのレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の円二色性分析法。

8. 前記検出器は、インジウムガリウム砒素半導体フォトダイオードであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の円二色性分析法。

9. 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成する第一のステップと、

前記変調光を試料に照射する第二のステップと、

前記試料からの光を光増幅器で增幅して増幅光を得る第三のステップと、前記増幅光を前記試料に照射する第四のステップと、

前記第三と第四のステップとをくり返す第五のステップと、

前記第五のステップの後に、前記試料からの光の強度を光検出器で測定する第六のステップと、

前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とによって生成されたビート信号を参照信号として用いて、前記光検出器からの出力をロックイン検出する第七のステップと、を有することを特徴とする円二色性分析法。

1 0. 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、シングルモードであって直線偏光であることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の円二色性分析法。

1 1. 一つのレーザ光源から発せられた光を二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光の少なくとも一方を音響光学変調器に入射することにより、前記二本のレーザ光から所定の差周波数を有する前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を得ることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の円二色性分析法。

1 2 . —つのレーザ光源から発せられた光を二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光のそれぞれを個別の音響光学変調器に入射することにより、前記二本のレーザ光から所定の差周波数を有する前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光を得ることを特徴とする請求項 9に記載の円二色性分析法。

1 3 . 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成し、前記変調光を試料に照射する照射手段と、

前記試料からの光の強度を測定する光検出手段と、

前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とによって生成されたビート信号を参照信号として用いて、前記光検出手段からの出力をロックイン検出するロックィン検出手段と、を有することを特徴とする円二色性分析装置。

1 4 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレ一ザ光は、シングルモードであって直線偏光であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の円二色性分析装置。

1 5 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、一^ 3のレーザ光源から発せられた光を分波器で二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光の少なくとも一方を音響光学変調器に入射させることにより、前記二本のレーザ光から得られるレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の円二色性分析装置。

1 6 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレ一ザ光は、一つのレーザ光源から発せられた光を分波器で二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光のそれぞれを個別の音響光学変調器に入射させることにより、前記二本のレーザ光から得られるレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の円二色性分析装置。

1 7 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、波長が 7 5 0 n m から 5 5 0 0 n mのレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の円二色性分析装置。

1 8 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレ一ザ光は、波長が 1 5 5 0 η mから 1 6 5 0 n m、または 2 2 0 0 n mから 2 3 0 0 n mのレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の円二色性分析装置。

1 9 . 前記検出手段は、インジウムガリウム砒素半導体フォトダイオードであることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の円二色性分析装置。

2 0 . 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成し、前記変調光を試料に照射する照射手段と、

前記試料からの光を増幅する光増幅器を具備し、前記光増幅器で増幅して得られた增幅光を前記試料に照射する少なくとも一つの増幅光照射手段と、前記増幅光により生じた前記試料からの光の強度を測定する光検出手段と、前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とによって生成されたビ一ト信号を参照信号として用いて、前記光検出手段からの出力をロックイン検出する口ックイン検出手段と、を有することを特徴とする円二色性分析装置。

2 1 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、シングルモードであって直線偏光であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載の円二色性分析装置。

2 2 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、一つのレーザ光源から発せられた光を分波器で二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光の少なくとも一方を音響光学変調器に入射させることにより、前記二本のレーザ光から得られるレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載の円二色性分析装置。

2 3 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、一つのレーザ光源から発せられた光を分波器で二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光のそれぞれを個別の音響光学変調器に入射させることにより、前記二本のレ一ザ光から得られるレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載の円二色性分析装置。

2 4 . 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光であり、前記第一の I ^一ザ光を発生する第一の光発生部と、前記第二のレーザ光を発生する第二の光発生部と、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて前記第一と第二のレーザ光を合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成する光生成部とを具備し、前記変調光を試料に照射する照射手段と、

前記試料からの光の強度を測定する光検出手段と、

前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを検光子を通過させてビート信号を生成するビート信号生成手段と、

前記ビ一ト信号を参照信号として用いて、前記光検出手段からの出力をロックィン検出するロックィン検出手段と、

前記ビート信号の位相と基準発信器の位相とを比較して誤差信号を発生する位相周波数比較手段と、

前記ビート信号の周波数と前記基準発信器の周波数が同期するように前記誤差信号に応じて前記光発生部を制御する制御手段と、

を有することを特徴とする円二色性分析装置。

2 5 . 所定の差周波数を有する第一と第二のレーザ光を、第一と第二のレーザ光の電場を互いに直交させて合波し、右回り円偏光と左回り円偏光とを交互に前記差周波数で有する変調光を生成するビームスプリッタと、

前記変調光を試料を介して測定する第一の光検出器と、

前記第一の L ザ光と前記第二のレーザ光とを前記ビームスプリッタと検光子を順次介して検出し、ビート信号を発生する第二の光検出器と、

前記ビー卜信号を参照信号として用いて、前記第一の光検出器からの出力を口ックイン検出するロックイン増幅器と、を有することを特徴とする円二色性分析装置。

2 6 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、シングルモードであつて直線偏光であることを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の円二色性分析装置。

2 7 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、一つのレーザ光源から発せられた光を分波器で二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光の少なくとも一方を音響光学変調器に入射させることにより、前記二本のレーザ光から得られるレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の円二色性分析装置。

2 8 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、一つのレーザ光源から発せられた光を分波器で二つに分波して二本のレーザ光とし、前記二本のレーザ光のそれぞれを個別の音饗光学変調器に入射させることにより、前記二本のレーザ光から得られるレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の円二色性分析装置。

2 9 . 前記第一のレ一ザ光および前記第二のレーザ光は、波長が 7 5 0 n m から 5 5 0 0 n mのレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の円二色性分析装匿。

3 0 . 前記第一のレーザ光および前記第二のレーザ光は、波長が 1 5 5 0 η mから 1 6 5 0 n m、または 2 2 0 0 n mから 2 3 0 0 n mのレーザ光であることを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の円二色性分析装置。

3 1 . 前記第一の検出器は、インジウムガリウム砒素半導体フォトダイォ一ドであることを特徴とする請求の範囲第 2 5項記載の円二色性分析装置。