JP2002071565A - フロウタイプ時間分解測定法とそれを用いた分析システム - Google Patents

フロウタイプ時間分解測定法とそれを用いた分析システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、蛍光測定装置又は燐光測定装置を用
いて、励起光が試料以外の物に照射されることによる散
乱光や干渉光等の分析上、障害となる攪乱光の影響を低
減したフロウタイプ時間分解手法及びそれを用いた試料
中の微量成分を高感度で測定できる分析システムを提供
する。 【解決手段】蛍光測定装置又は燐光測定装置を用いて、
試料をマイクロデバイス上に形成された管又は溝に導
き、前記マイクロデバイス上の該試料に対する励起光の
照射時と前記試料からの発光時で前記マイクロデバイス
上の異なる位置で測光されるフロウタイプ時間分解測定
法とそれを用いた分析システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は蛍光測定装置又は燐
光測定装置における試料の時間分解分析測定方法とそれ
を用いた分析システムに関する。
【0002】
【従来の技術】蛍光測定装置,燐光測定装置、又は化学
発光計測装置は、試料にランプ又はレーザーを光源とす
る励起光を照射することにより発生する試料の発光を計
測する。この発光の計測において、(1)同時に励起光
の照射を受ける試料容器、レンズ、フィルター等の発
光,蛍光、燐光も測定される。(2)発光,蛍光、燐光
を照射光の対峙側で計測(測光)すると励起ランプ又は
レーザーの残光も計測される。等の試料以外からの散乱
光及び干渉光(発光,蛍光,燐光)の影響が計測され精
度の向上の障害となっている。
【0003】即ち、試料以外からの攪乱光(蛍光、燐
光)が試料中に測定対象成分が含まれているものとして
計測される。
【0004】また、この攪乱光は強度のバラツキが大き
く、分析精度(最小検出限界)を著しく低下させ、微量
成分の分析の障害となっている。
【0005】従来、ランプ,レーザー,レンズ,フィル
ターあるいは試料容器からの散乱光、干渉光を減すため
に、蛍光の小さい材料を選択する、材料の使用量を減ら
す、材料表面に攪乱光を遮蔽するためのコーティングす
る等の対応がされてきた。
【0006】また、ランプ,レーザーは照射終了後、そ
の荷電圧,形状,ガス圧等の改良、調整により残光が抑
制されてきた。
【0007】励起光の照射の方向が測光の方向と同じ透
過面蛍光測定方式、方向が異なり励起光を直接、分析装
置の検出部に照射することのない側面蛍光測定方式又は
照射面蛍光測定方式等がある。
【0008】更に、励起光の波長と発光・蛍光波長の差
(以下ストークスシフトという)を大きくし、波長選択
フィルターを介在させ励起光の波長と同等の波長の発光
・蛍光波長の検出を回避する発光体、蛍光体が提案され
ている。
【0009】また、燐光持続時間の長い発光体を用い、
励起光の照射時間と異なる時間に燐光測定を行う時間分
解測定手法が提案されている。ユーロピウム等の希土類
元素を用いた発光体はストークスシフトが大きく蛍光持
続時間の長い、それを測定対象物に標識した分析測定手
法が開示されている。
【0010】しかし、上記の方法は散乱光、干渉光等の
非特異光を十分に減らすことは難しく、試料以外に由来
する干渉光の回避が課題となっている。この根本的な解
決は試料が照射時と発光時で分析装置内の同一位置に設
定される限り難しい。
【0011】ところで、時間分解測定法は、励起光が測
光器に入射することがないように、励起光の消灯した時
間帯に測光時間を設定できる。例えば、フラッシュラン
プを10μ秒間(1000Hz)点灯させ、1m秒サイ
クルで測光を行い、この1秒間分を積算しデータ表示す
る。しかし、この1秒間中に励起光が試料に照射される
時間は10m秒間と短かい。このため、時間単位の光量
を増大させても積算される光量が小さく、より微量試料
の検出感度(分析精度)の向上、測定時間の短縮が難し
い状況である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】蛍光測定装置,燐光測
定装置、これらを適用した自動分析装置においては、試
料中の微量成分を測定対照物とする場合、上記の攪乱光
は精度の高い分析測定を阻害する。また、該攪乱光は、
試料中の微量ではあるが重要な成分の検出の障害となっ
ている。
【0013】本発明の目的は、蛍光測定装置又は燐光測
定装置を用いて、試料のフロウタイプ時間分解手法によ
り、励起光照射時と発光測定時の試料の場所が異なるよ
うに試料を移動させ、励起光が試料以外の物に照射され
ることによる散乱光や干渉光等の分析上、障害となる非
特異的な蛍光又は燐光の影響を低減し、高感度の分析測
定法を提供するものである。
【0014】また、本発明の時間分解測定法において
は、マイクロデバイスの表面に設けた溝に試料を一方方
向に流し続けながら励起光を照射した状態の励起光を測
定し、次いで、前記の照射光の中心とは異なる位置にあ
る試料からの発光を測定した値を基に分析測定を行うも
のであって、試料へ間断のない励起光の照射でより強い
蛍光、燐光が照射光の中心とは異なる部位において測光
できるために試料中の微量成分を高感度で測定できる分
析システムを提供する。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題は以下に記載
の本発明により解決できる。その要旨は、 (1) 蛍光測定装置又は燐光測定装置を用いて試料の
時間分解手法による分析測定を行うフロウタイプ時間分
解測定法において、前記試料をマイクロデバイス上で移
動させ前記試料に対する励起光照射時と前記試料からの
発光測定時で、前記マイクロデバイス上の前記試料の位
置が異なるように設定したフロウタイプ時間分解測定法
である。 (2) 蛍光測定装置又は燐光測定装置を用いて試料の
時間分解手法による分析測定を行うフロウタイプ時間分
解測定法において、前記試料をマイクロデバイス上で移
動させ前記試料に対する励起光照射時と前記試料からの
発光測定時で、前記マイクロデバイス上の前記試料の位
置が異なるように設定し、励起光及び試料ホルダーに由
来する散乱光あるいは干渉光の検出を抑えたフロウタイ
プ時間分解測定法である。
【0016】前記のマイクロデバイスが溝又は間隙を有
し、試料が前記溝又は間隙を一方方向に光源より励起光
を照射した状態で移動した後、照射光の中心とは異なる
位置にある試料の発光の測光値を基に試料の分析測定す
ることが好ましい。 (3) 蛍光測定装置又は燐光測定装置を用いて試料の
時間分解手法による分析測定を行うフロウタイプ時間分
解測定法を用いた分析システムにおいて、前記試料をマ
イクロデバイス上で移動させ励起光照射時と発光測定時
で、前記マイクロデバイス上の試料の位置が異なるよう
に設定し、励起光及び試料ホルダーに由来する散乱光あ
るいは干渉光の検出、測定を抑えたフロウタイプ時間分
解測定法を用いた分析システムであり、前記のマイクロ
デバイスが溝又は間隙を有し、試料が前記溝又は間隙を
一方方向に光源より励起光を照射した状態で移動した
後、照射光の中心とは異なる位置にある試料の発光の測
光値を基に試料の分析測定をすることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明は、照射光に由来する照射
部位の試料とは関係しない散乱光、又は干渉光(攪乱
光)を除くか低減させ、試料のみに由来する蛍光,燐光
を計測して極微量成分を高精度で分析する方法を提供す
る。
【0018】本発明において、蛍光測定装置又は燐光測
定装置を用いて、試料の時間分析測定する場合、試料は
マイクロデバイス上の管状あるいは溝状の流路を流れ
る。測光器の上流に設けられたレーザー又はランプの励
起光の照射を受けた試料は蛍光又は燐光を発しつつ、測
光器の測光を受ける位置に移動する。
【0019】測光器により計測を受けた発光データはコ
ンピュータで処理され、試料の測定値が表示される。試
料が励起光照射を受けた位置と試料がその発光の測光を
受ける位置が異なるため、この位置の測定値は試料以外
の蛍光の測定値を略零に近い極めて低く抑えることによ
り、精度の高い分析測定ができる。
【0020】また、上記の測光器が励起光照射装置の試
料を挿んで反対側に設けられた透過光測定方式を用いる
場合、励起光方向と測光方向が平行していても同一直線
上にないため、励起光照射装置にあるランプ,レーザ
ー,レンズあるいはフィルターに由来する干渉光の測光
は回避される。
【0021】本発明の分析装置に用いられるレーザー装
置,CCDカメラ,フォトダイオードアレー等の進歩は
著しい。また、マイクロチップ又はマイクロデバイスを
用いた遺伝子,タンパク質等の超微量成分の分析が重要
性を増している。
【0022】本発明において、試料をマイクロデバイス
を用いて分析測定する場合、マイクロデバイスの表面に
管状又は溝状の流路が形成され、この流路を流れる試料
はレーザーにより励起光の照射を受けた後、燐光又は蛍
光を発しつつ下流に流れ測光器により測光計測を受けた
り、CCDカメラの画像に捕らえられ画像データ処理さ
れた後、照射部位中心とは異なる位置の計測値を表示す
ることにより分析を行う。測光器のデータ又はCCDカ
メラの画像データは照射部位中心とは異なる位置のデー
タを用いれば、励起光照射部位に発生するランプ又はレ
ーザー装置,試料容器,レンズ,フィルター等、測光
器、CCDカメラ等からの蛍光を概ね含まないデータを
得られる。
【0023】ランプ,レーザーと測光器,CCDカメラ
との位置は特に制限されるものではなく、的確に試料に
励起光の照射がなされ、該試料より発光した蛍光を的確
に測定できる位置であれば良い。
【0024】以下、本発明を具体的に実施例を用いて詳
細に説明する。
【0025】
【実施例1】図1は、マイクロデバイス4内の試料の分
析測定手法の1例である。マイクロデバイス4内の管又
は溝部に試料5を置き、レーザー光照射部位に移動させ
レーザー2からの励起光を試料5に照射する。マイクロ
デバイスの表面上の試料を導く管又は溝の断面積は0.
01〜1μm2が好ましい。
【0026】その後試料5は管又は溝部を移動する。試
料5が1mm/秒移動する場合、励起光照射開始の0.
4m(ミリ)秒後、試料5は0.4μm 励起光照射開始
部位より移動している。励起光照射開始の0.4〜0.8
m秒の間測光を行うのであれば、励起光照射部位より
0.4〜0.8μmまで移動した部位の測光を行う。レー
ザー光の光束の大きさを0.2μmとすると、レーザー
光照射部位端より0.4〜1.0μm移動した部位の測光
データを試料の計測値とする。また、測光部位の所定の
一点を通過した試料5の蛍光又は燐光の測光値の総和を
試料の計測値とする。
【0027】励起光の光源は、キセノンランプ,タング
ステンランプ等のランプ類、又はレーザー光等が好まし
い。励起光の光束の大きさ(励起光照射部位)は測光部
位にかからない程度の大きさが好ましい。励起光の光束
が大きすぎる場合にはレンズあるいは光ファイバー等を
用いて集光して照射部位を縮小することが好ましい。さ
らに、点灯消灯を繰り返しても、連続的に点灯し励起光
照射部位に励起光を断続させ照射しても良い。
【0028】レーザーと測光器との位置関係は、特に限
定されるものではなく、試料に対して的確に励起光の照
射がなされ、試料より発光する蛍光,燐光を的確に測定
できる位置であれば良い。
【0029】マイクロデバイスを介して励起光源と反対
側に測光器を配置することもできる。この場合、励起光
源はレーザー、適当な連続通電ランプ又はフラッシュラ
ンプ等のランプ類であっても良く、測光器は光電子増幅
管、CCDカメラ、フォトダイオード、フォトダイオー
ドアレー等が好ましく、望まれる波長光の検出が必要な
部位で可能なものであれば良い。
【0030】
【実施例2】図2は、試料導管より発せられた試料滴を
試料導管の無い部位で計測する場合の1例を示す。試料
5は導管の中を水圧又は電圧により導管A端よりB端ま
でごく狭い間隙を移動する。この時、A端に近い位置で
レーザー光の励起を受け、それ以降からB端までの時間
を測光させる。試料5が100mm/秒で移動している
場合、励起光照射開始の0.4m(ミリ)秒後、試料5は
40μm励起光照射開始部位より移動している。励起光
照射開始の0.4〜0.8m秒の間測光を行うのであれ
ば、試料は励起光照射部位より40〜80μmまで移動
し、レーザー光の光束の大きさを1μmとするならば、
励起光照射部位端より40〜81μmの部位の測光デー
タより、この試料の計測データを得ればよい。試料滴は
連続していても良いし、断続し滴が形成されていても良
い。試料滴の断面積は0.01平方μm 〜10平方μm
が好ましい。
【0031】
【実施例3】図3は、蛍光計測装置,マイクロデバイス
を含む蛍光、燐光計測手法の1例を示す。
【0032】試料ディスク9にある試料5はマイクロポ
ンプ8及び6により吸引される状態でマイクロデバイス
4に送り込まれる。この試料5はマイクロデバイス4の
試料導管を移動する過程で反応液と混合し反応される状
態を形成することもできる。
【0033】蛍光計測装置部位にある試料又はその反応
物が照射光の照射を受け、蛍光あるいは燐光を発しつ
つ、測光部位に移動し測光器にて計測される。
【0034】マイクロポンプには小型の空気圧ポンプ,
ガス圧ポンプ,ペリスタルティックポンプ等が使用でき
るが、指定された液の流速を実現でき、試料の流速を一
定と出来るものが好ましい。計測の終了した試料は排液
として排液入れに廃棄される。そして、試料の計測終了
した後、マイクロデバイス内に洗浄液が吸引され試料導
線が洗浄される。
【0035】
【発明の効果】以上に記載したように本発明によって以
下の効果が得られる。 (1)フロウタイプ時間分解手法を用いた分析装置にお
いて、試料以外からの攪乱光(散乱光、干渉光,蛍光,
燐光)が゛隠蔽されて、試料の測定感度が向上する。 (2)フロウタイプ時間分解手法を用いた分析システム
は試料中の微量な物質の検出を感度良く、効率的に分析
できる。 (3)フロウタイプ時間分解測定は励起光の連続点灯が
可能であり、試料に対する励起光照射量が増え、高検出
感度、短時間の測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフロウタイプ時間分解手法の模式図で
ある。
【図2】本発明のフロウタイプ時間分解手法の別の模式
図である。
【図3】本発明のフロウタイプ時間分解手法を用いた分
析システムの模式図である。
【符号の説明】
1…測光器、2…励起光光源(レーザー)、3…蛍光計
測装置、4…マイクロデバイス、5…試料導線、6、8
…マイクロポンプ、7…洗浄液タンク、9…試料デイス
ク、10…廃液入れ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蛍光測定装置又は燐光測定装置を用いて、
    試料をマイクロデバイス上に形成された管又は溝に導
    き、前記マイクロデバイス上の該試料に対する励起光の
    照射時と前記試料からの発光時で前記マイクロデバイス
    上の異なる位置で測光されることを特徴とするフロウタ
    イプ時間分解測定法。
  2. 【請求項2】蛍光測定装置又は燐光測定装置を用いて、
    試料をマイクロデバイス上に形成された管又は溝に導
    き、該試料に対する励起光の測定時と前記試料からの発
    光の測定時で、前記マイクロデバイス上の前記試料の位
    置を変えることにより、前記試料以外からの分析攪乱光
    (散乱光又は干渉光)の検出を除去又は低減することを
    特徴とするフロウタイプ時間分解測定法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2において、試料がマイクロ
    デバイスの管、溝又は間隙の中を一方方向に光源より励
    起光を照射した状態で移動した後、該照射光の中心部と
    異なる位置にある試料からの発光の測光値を基に分析測
    定を行うことを特徴とするフロウタイプ時間分解測定
    法。
  4. 【請求項4】励起光光源と測光器を有する蛍光測定装置
    又は燐光測定装置と、試料を移動するための管又は溝を
    有するマイクロデバイスとを有し、試料を前記マイクロ
    デバイス上に形成された管又は溝に導き、前記マイクロ
    デバイス上の該試料に対する励起光の照射時と前記試料
    からの発光時で前記試料を異なる位置で測光するフロウ
    タイプ時間分解測定法により微量成分を分析することを
    特徴とする分析システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005047868A1 (ja) * 2003-11-14 2005-05-26 Hamamatsu Photonics K.K. 蛍光測定装置
US7707889B2 (en) 2004-02-02 2010-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for determination of oscillations on a rotating blade disc of a turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005047868A1 (ja) * 2003-11-14 2005-05-26 Hamamatsu Photonics K.K. 蛍光測定装置
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