JP2010243459A - 蛍光測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サチュレーションレベルから蛍光波長ピークを予測することで、測定レンジを拡大し、測定時間の高効率化を図る。
【解決手段】試料セル８に照射する励起光を発生する光源２と、光源２が発生した励起光の分光波長を移動しながら蛍光測定対象の試料に励起光を照射する励起光分光器２４と、励起光を照射された試料から発せられる蛍光を検知して蛍光信号を出力する蛍光信号分光器２５と、励起光分光器２４の出力である励起光信号と、蛍光信号分光器２５の出力である蛍光信号の両信号から蛍光波長データを演算して蛍光波形を測定する蛍光データ処理部１４とを有しており、蛍光データ処理部１４は、蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、測定レンジを越えた部分が欠落した測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定する蛍光波長ピーク推定部３１を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光測定装置に関し、特に、測定レンジの変更が可能な蛍光測定装置に関する。

蛍光分光光度計は、光（励起光）が照射された測定しようとする試料から発せられる光（蛍光）の光強度（蛍光強度）を測定するものである。

蛍光強度の測定には、励起光波長を固定して蛍光強度を蛍光波長側に測定する蛍光スペクトル方式、蛍光波長を固定して励起光強度を蛍光波長側に測定する励起スペクトル方式、励起光波長と蛍光波長を一定の波長差で同時に、かつ同じ速度で波長移動させ、観測される蛍光強度を励起光波長または蛍光波長に対して測定する同期スペクトル方式がある。蛍光は発光現象であり、蛍光光量は、試料濃度、励起光量に比例するため、蛍光の測定系には広域測定レンジが要求される。測定者は測定を行う際に各条件、例えば励起光波長範囲、蛍光波長範囲、蛍光検知器の感度の設定を行う。

測定結果は、データ処理部により蛍光強度を演算し表示装置部に表示する。時々、試料濃度や測定条件により、この蛍光波長ピークが測定レンジを越えている（サチュレーション）場合がある。蛍光波長ピークが測定レンジを越えており、蛍光波形のピークトップが潰れているときにサチュレーションと考える。測定レンジを超えた場合、測定レンジを変更するには再測定を行う必要がある。再測定を行う際には、測定者が蛍光強度を推定し最適と考えられる濃度希釈及び感度を再選択する。

蛍光強度の予測は経験則に基づいて行われ、測定には長時間を要していた。
測定レンジ拡大を可能とする蛍光測定装置としては、例えば、特許文献１に光量可変可能な蛍光測定装置が記載されている。特許文献１の発明の目的はクロストークの発生を抑制するとなっているが、同時に測定レンジ拡大を可能としている。

蛍光の強度は測定しようとする試料の濃度と励起光の強度に比例する。特許文献１の発明では、光源の光量を可変にすることで、蛍光の強度を可変にし、測定レンジ拡大を可能にしている。光源の光量を多くすることで、蛍光強度の小さい試料に対しては測定レンジの拡大は可能である。一方、光源の光量を少なくすることで、蛍光強度の大きい試料に対しては測定レンジの拡大は可能であるが、拡大可能な測定レンジは限られている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、蛍光強度の大きい試料に対して測定レンジの拡大が可能で、測定レンジに限界のない蛍光測定装置及び蛍光測定方法を提供することが出来る。

特開２００７−２４６０４号公報

蛍光は発光現象であり、試料濃度、励起光量に比例するため測定系は広域測定レンジが要求される。しかし、蛍光光度計は測定レンジが限られており、測定レンジ外の測定が困難であった。また、サチュレーションを起こした試料において再測定を行う際、測定者が蛍光波長ピークを予測するのに経験則が必要であり測定に時間を有していた。

本発明の目的は、サチュレーションレベルから蛍光波長ピークを予測することで、測定レンジを拡大し、測定時間の高効率化を図ることである。

本発明の蛍光測定装置は、蛍光測定対象の試料に照射する励起光を発生する光源と、前記光源が発生した励起光の分光波長を移動しながら前記蛍光測定対象の試料に励起光を照射する励起光分光器と、前記励起光を照射された試料から発せられる蛍光を検知して蛍光信号を出力する蛍光信号分光器と、前記励起光分光器の出力である励起光信号と、前記蛍光信号分光器の出力である蛍光信号の両信号から蛍光波長データを演算して蛍光波形を測定する蛍光データ処理部とを有しており、前記蛍光データ処理部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定する蛍光波長ピーク推定部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光波長ピークを予測し提示することで、測定レンジを拡大し、測定の高効率化を可能とした蛍光測定装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施例１の蛍光測定装置の構成図である。 図２は、本発明の蛍光測定装置の測定に関するフローチャートである。 図３は、本発明の実施例１の蛍光測定装置の測定に係る計算を説明するための蛍光波形（サチュレーション）である。 図４は、本発明の実施例１の蛍光測定装置の測定に係る計算を説明するための蛍光波形（相似）である。 図５は、本発明の実施例２の蛍光測定装置の構成図である。 図６は、本発明の実施例３の蛍光測定装置の構成図である。 図７は、本発明の実施例４の蛍光測定装置の構成図である。 図８は、本発明の実施例５の蛍光測定装置の構成図である。 図９は、本発明の実施例６の蛍光測定装置の構成図である。

本発明を実施するための各実施形態は以下の通りである。

本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、蛍光測定対象の試料に照射する励起光を発生する光源と、前記光源が発生した励起光の分光波長を移動しながら前記蛍光測定対象の試料に励起光を照射する励起光分光器と、前記励起光を照射された試料から発せられる蛍光を検知して蛍光信号を出力する蛍光信号分光器と、前記励起光分光器の出力である励起光信号と、前記蛍光信号分光器の出力である蛍光信号の両信号から蛍光波長データを演算して蛍光波形を測定する蛍光データ処理部とを有しており、前記蛍光データ処理部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定する蛍光波長ピーク推定部を備えていることを特徴とする特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、一部が欠落した蛍光波形から蛍光波長ピークを推定することができ、再設定に必要な情報を得て最適な測定条件を導き出すことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、データ保存部に保存された蛍光波長ピークが測定レンジ内にある蛍光波形を参照し、蛍光波長と発光強度の比率に基づいて、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定することを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、予め測定された完全な蛍光波形のデータに基づいて、蛍光波長と発光強度の比率に基づいて演算により迅速に蛍光波長ピークを推定することができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、データ保存部に保存された蛍光波長ピークが測定レンジ内にある蛍光波形を参照し、参照する蛍光波形データとの曲線の適合度を判定するカーブフィッティング技術を用いて、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定することを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、予め測定された完全な蛍光波形のデータに基づいて、カーブフィッティング技術を用いて、正確に蛍光波長ピークを推定することができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、蛍光データ処理部は蛍光波長ピーク推定部と測定レンジ拡大部とを備えており、前記蛍光波長ピーク推定部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定し、前記測定レンジ拡大部は、前記推定された蛍光波長ピークに基づいて、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行うことを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、蛍光波長ピーク推定部が測定レンジを越えた部分が欠落した蛍光波形から蛍光波長ピークを推定し、測定レンジ拡大部が推定された蛍光波長ピークに基づいて、自動的に測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、測定レンジ拡大部が測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、励起光スリット駆動モータと蛍光スリット駆動モータを制御するモータ駆動回路を制御して、励起光スリットと蛍光スリットのスリット間隔が狭くなるように測定条件の再設定を行うことを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、蛍光測定装置が備えている励起光駆動モータと蛍光スリット駆動モータ、及び、これらを駆動するモータ駆動回路を用いて、自動的に、測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、測定レンジ拡大部が測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、蛍光検知器感度可変電源を制御して、蛍光検知器の感度が小さくなるように測定条件の再設定を行うことを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、蛍光測定装置が備えている蛍光信号分光器の蛍光検知器の感度を変更する蛍光検知器感度可変電源を用いて、自動的に、測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、測定レンジ拡大部が測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、蛍光信号増幅度可変回路を制御して、前記蛍光信号検知器増幅器の増幅度を下げるように測定条件の再設定を行うことを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、蛍光測定装置が備えている蛍光信号分光器の蛍光検知器の出力を増幅する蛍光信号検知器増幅器と蛍光信号検知器増幅器を用いて、自動的に、測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、蛍光データ処理部が蛍光波長ピーク推定部と測定レンジ拡大指示部とを備えており、前記測定レンジ拡大指示部は前記推定された蛍光波長ピークに基づいて、測定レンジを拡大する再設定に必要な情報を前記データ表示装置に表示することを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、データ表示装置に表示された再設定に必要な情報を測定者が確認して、測定レンジを拡大する再測定の設定を迅速に行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、測定レンジ拡大指示部が、測定レンジを越えないように薄く設定した算出した試料濃度をデータ表示装置に表示することを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、データ表示装置に表示された再設定に必要な試料濃度を測定者が確認して、測定レンジを拡大する試料濃度の再設定を迅速に行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えないように励起光強度を弱く設定した光量を算出し、前記算出した光量を前記データ表示装置に表示することを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、データ表示装置に表示された再設定に必要な励起光の光量を測定者が確認して、測定レンジを拡大する光量の再設定を迅速に行うことができる。

また、本発明の一実施形態である蛍光測定装置は、蛍光波長ピークを含む全蛍光波形を推定し、データ表示装置の表示範囲を変更して、前記推定された蛍光波長ピークを含む全蛍光波形を前記データ表示装置に表示することを特徴とする。
本発明の上記実施形態によれば、測定レンジを越えた部分が欠落した測定された蛍光波形に基づいて、データ表示装置の表示範囲内に蛍光波長ピークを含む推定された蛍光波形の全体を表示することができる。

図１は、本発明の実施例１の蛍光測定装置の構成図である。図１において、光源電源１を備えた光源２からの光は、励起光スリット３を通り励起光回折格子４に照射される。励起光スリット３は励起光スリット駆動モータ１７により駆動される。励起光分光器４は励起光波長駆動モータ１８により駆動され、分光波長を移動することができる。

また、励起光スリット駆動モータ１７及び励起光波長駆動モータ１８はモータ駆動回路１６により駆動される。このモータ駆動回路１６は、蛍光データ処理部１４により波長移動回転速度と波長移動量が指定され、指定された波長移動回転速度と波長移動量となるように励起光スリット駆動モータ１７及び励起光波長駆動モータ１８を駆動する。

励起回折格子４から分光された光がビームスプリッタ５に照射され、ビームスプリッタ５を通した光は、励起光として励起光検知器６及び試料セル７に照射される。励起光検知器６からの信号は、励起光信号アナログデジタル変換器（以下ＡＤＣ）７によりデジタル値に変換する。励起光信号ＡＤＣ７からの励起光データは、励起光量をモニタする励起光データとして蛍光データ処理部１４へ入力される。

励起光が照射された試料セル８により発せられる蛍光は、蛍光スリット９を通して、蛍光回折格子１０に照射される。蛍光スリット９は蛍光スリット駆動モータ１９により駆動される。蛍光回折格子１０は蛍光波長駆動モータ２０により駆動され、分光波長を変えることができる。また、蛍光波長駆動モータ２０はモータ駆動回路１６により駆動される。このモータ駆動回路１６は、蛍光データ処理部１４により波長移動回転速度と波長移動量が指定され、指定された回転速度と回転角度となるように蛍光スリット駆動モータ１９及び蛍光波長駆動モータ２０を駆動する。

蛍光回折格子１０により分光した蛍光は蛍光検知器１１に照射される。蛍光検知器１１の受信感度は蛍光検知器高圧可変電源２２により可変可能である。蛍光検知器１１からの蛍光検知信号は、蛍光信号検知器ＡＭＰ１２により増幅される。この蛍光信号検知器ＡＭＰ１２の増幅度は、蛍光信号増幅度可変回路２３により可変可能である。蛍光信号検知器ＡＭＰ１２からの信号は蛍光信号ＡＤＣ１３によりデジタル値に変換する。

蛍光信号ＡＤＣ１３からのデータは試料からの蛍光量をモニタする蛍光データとして蛍光データ処理部１４が読み取る。励起信号ＡＤＣ７と 蛍光信号ＡＤＣ１３からのデータを蛍光データ処理部１４で処理し、表示装置１５及びパーソナルコンピュータ２１（以下ＰＣ）に表示する。

蛍光データ処理部１４は、サチュレーションレベルを超えた蛍光波形データより蛍光波形ピークを推測する演算処理を行う蛍光波長ピーク推定部３１を備えている。

図２は、本発明の蛍光測定装置の測定に関するフローチャートである。測定者は測定を行う際に、励起光波長範囲、蛍光波長範囲、蛍光検知器の感度、蛍光検知器用ＡＭＰの初期設定を行い、試料濃度を任意の希釈にする。

測定する試料の蛍光強度は、試料濃度により可変可能である。蛍光検知器の受信感度及び蛍光検知器用ＡＭＰの増幅度を変えることによって測定レンジを変えることが出来るが、最大の測定レンジは限られている。上記初期設定終了後、蛍光波長の測定を行う（図２のステップ２）。

蛍光波長の測定結果を、データ処理部で演算し蛍光波形を表示装置に表示する（図２のステップ３）。
表示装置に表示した蛍光波形が測定レンジ内（図２のステップ４）であれば測定終了（図２のステップ５）となるが、サチュレーションを起こしている場合（図２のステップ６）は再測定を行う。測定レンジ内であっても蛍光波長ピークが小さい場合や、ノイズが大きい場合など蛍光波長ピークが確認出来ない場合も再測定となる。

再測定を行う際、測定者は本発明である蛍光波長ピーク予測のデータ処理を行うか選択する。データ処理を選択した場合、データ処理にて蛍光波形ピーク予測を行う（図２のステップ７）。

サチュレーションを起こした蛍光波形データＳ１を蛍光データ処理部１４の蛍光波長ピーク推定部３１に取り込む（図２のステップ８）。取り込んだ蛍光波形データＳ１より予測した蛍光波長ピークＰ１を演算し算出する（図２のステップ９）。Ｐ１を算出する際には、蛍光波形データＳ２を使用する（図２のステップ８）。蛍光波形データＳ２はあらかじめデータ保存部に保存しておくか、測定データを用いる。

これらの算出した蛍光波長ピークＰ１をデータ表示装置１５に表示し、測定者が確認する。測定者は蛍光波長ピークＰ１を参考にして試料濃度、光検知器の感度及び蛍光検知器用ＡＭＰの増幅度を蛍光波長ピークが最適な測定レンジに入るように再設定（図２のステップ１１）を行い再度測定することが可能である。

ここで、測定値の予測方法の例を以下に示す。
図３はサチュレーションを起こしたデータを示している。図４は蛍光波形と相似関係にあるグラフである。図３において、Ｘ２が蛍光強度の値が測定レンジを超えているため測定が不可能な範囲、Ｙ２が測定できた蛍光強度の最大値を示す。

一方、図４の蛍光波形と相似関係にある蛍光波長ピークＰ１を含むグラフにおいて、グラフの曲線上の１点を選択すると、その点における蛍光強度の値Ｙ１と、その選択した１点と同じ大きさの他の１点との間隔の値Ｘ１と、を決定することができる。グラフの曲線上の選択する１点の位置を変更すると、選択した点における蛍光強度の値Ｙ１と、その選択した１点と同じ大きさの他の１点との間隔の値Ｘ１とが変化する。

まず、図３の測定レンジを超えてデータが欠落した蛍光波形から、測定不可能範囲Ｘ２及び最大値Ｙ２を決定する。次に、図４の相似関係にある蛍光波長ピークＰ１を含むグラフから、図４のグラフ上の選択する点の位置を変更しながら、Ｘ２、Ｙ２の比率（Ｘ２／Ｙ２）に一致する比率を有する、つまり、Ｘ１／Ｙ１＝Ｘ２／Ｙ２の関係を有する、座標Ｘ１、Ｙ１を検出する。

検出した座標のＹ１の値から、Ｙ１、Ｙ１_ＰＥＡＫの比率（Ｙ１_ＰＥＡＫ／Ｙ１）を算出する。
図３のグラフと図４のグラフは相似関係であるため、Ｙ１、Ｙ１_ＰＥＡＫの比率（Ｙ１_ＰＥＡＫ／Ｙ１）とＹ２、Ｙ２_ＰＥＡＫの比率（Ｙ１_ＰＥＡＫ／Ｙ１）は同様になる。したがって、
Ｙ２_ＰＥＡＫ ＝Ｙ２×Ｙ１_ＰＥＡＫ／Ｙ１
の式が成り立ち、サチュレーションを起こしたデータのピーク値Ｙ２_ＰＥＡＫを求めることができる。

上記実施例１の手法により、予め測定された完全な蛍光波形のデータに基づいて、測定レンジを越えた部分が欠落した蛍光波形から、蛍光波長と発光強度の比率に基づいた演算により、迅速に、蛍光波長ピークを推定することができる。

なお、上記実施例１では、蛍光波長と発光強度の比率に基づいた演算により、蛍光波長ピークを推定する手法について説明したが、上記手法に代えて、例えば、参照する蛍光波形データとの曲線の適合度を判定する周知のカーブフィッティング技術を用いて、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定することができる。上記のカーブフィッティング技術を用いることにより、図３のグラフと図４のグラフは相似関係にある図面の適合度を判定して、正確に、蛍光波長ピークを推定することができる。

上記実施例１において、例えば、算出した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）から最適な測定条件（試料濃度、光検知器の感度及び蛍光検知器用ＡＭＰの増幅度、光源光量）を算出してもよい。算出することで、測定者が再測定をする際、設定に要する時間が短縮し、経験の少ない測定者でも容易に再測定することが可能になる。最適な測定条件の算出はデータ処理部にて行うこととする。算出した測定条件より測定条件設定自動化での再測定も可能である。

図５は、本発明の実施例２の蛍光測定装置の構成図である。 図１の実施例１の蛍光測定装置と同様に、光源電源１を備えた光源２からの光は、励起光スリット３を通り励起光回折格子４に照射される。励起光スリット３は励起光スリット駆動モータ１７により駆動される。励起光分光器４は励起光波長駆動モータ１８により駆動され、分光波長を移動することができる。

また、励起光スリット駆動モータ１７及び励起光波長駆動モータ１８はモータ駆動回路１６により駆動される。このモータ駆動回路１６は、蛍光データ処理部１４により波長移動回転速度と波長移動量が指定され、指定された波長移動回転速度と波長移動量となるように励起光スリット駆動モータ１７及び励起光波長駆動モータ１８を駆動する。

また、励起回折格子４から分光された光がビームスプリッタ５に照射され、ビームスプリッタ５を通した光は、励起光として励起光検知器６及び試料セル７に照射される。励起光検知器６からの信号は、励起光信号アナログデジタル変換器（以下ＡＤＣ）７によりデジタル値に変換する。励起光信号ＡＤＣ７からの励起光データは、励起光量をモニタする励起光データとして蛍光データ処理部１４へ入力される。

また、励起光が照射された試料セル７により発せられる蛍光は、蛍光スリット９を通して、蛍光回折格子１０に照射される。蛍光スリット９は蛍光スリット駆動モータ１９により駆動される。蛍光回折格子１０は蛍光波長駆動モータ２０により駆動され、分光波長を変えることができる。また、蛍光波長駆動モータ２０はモータ駆動回路１６により駆動される。このモータ駆動回路１６は、蛍光データ処理部１４により波長移動回転速度と波長移動量が指定され、指定された回転速度と回転角度となるように蛍光スリット駆動モータ１９及び蛍光波長駆動モータ２０を駆動する。

また、蛍光回折格子１０により分光した蛍光は蛍光検知器１１に照射される。蛍光検知器１１の受信感度は蛍光検知器高圧可変電源２２により可変可能である。蛍光検知器１１からの蛍光検知信号は、蛍光信号検知器ＡＭＰ１２により増幅される。この蛍光信号検知器ＡＭＰ１２の増幅度は、蛍光信号増幅度可変回路２３により可変可能である。蛍光信号検知器ＡＭＰ１２からの信号は蛍光信号ＡＤＣ１３によりデジタル値に変換する。

また、蛍光信号ＡＤＣ１３からのデータは試料からの蛍光量をモニタする蛍光データとして蛍光データ処理部１４が読み取る。励起信号ＡＤＣ７と 蛍光信号ＡＤＣ１３からのデータを蛍光データ処理部１４で処理し、表示装置１５及びパーソナルコンピュータ２１（以下ＰＣ）に表示する。

図５の実施例２の蛍光測定装置では、蛍光データ処理部１４は、サチュレーションレベルを超えた蛍光波形データより蛍光波形ピークを推測する演算処理を行う蛍光波長ピーク推定部３１のみならず、測定レンジ拡大部３２を備えている。測定レンジ拡大部３２は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークに基づいて、自動的に測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行うことを特徴とする。

測定条件の再設定を行う場合は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように測定条件の再設定を行う。

本発明の実施例２の蛍光測定装置では、蛍光波長ピーク推定部３１が測定レンジを越えた部分が欠落した蛍光波形から蛍光波長ピークを推定し、測定レンジ拡大部３２が推定された蛍光波長ピークに基づいて、自動的に測定レンジを拡大した再設定を行い、再設定され測定条件で自動的に測定を行うことができる。

図５に記載された実施例２の蛍光測定装置では、測定レンジ拡大部３２は、測定レンジを拡大した再設定を行うために、励起光スリット駆動モータ１７と蛍光スリット駆動モータ１９を制御するモータ駆動回路１６を制御して、励起光スリット３と蛍光スリット８のスリット間隔が狭くなるように測定条件の再設定を行う。

本発明の蛍光測定装置では、励起光分光器２４は励起光スリット３を開閉する励起光スリット駆動モータ１７を備え、蛍光信号分光器２５は蛍光スリット８を開閉する蛍光スリット駆動モータ２０、及び、これらを制御するモータ駆動回路１６を備えているので、実施例２の蛍光測定装置は、測定レンジ拡大部３２からの推定された蛍光波長ピークに基づいた制御信号により励起光スリット３と蛍光スリット８のスリット間隔が狭くなるように制御して、自動的に測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

測定条件の再設定を行う場合は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように、測定レンジを越えた部分が欠落したときのスリット幅をＷ２とすると、再設定時のスリット幅Ｗresetを、Ｗreset＝Ｗ２×Ｙ２／Ｙ２_ＰＥＡＫとなるように制御すれば良い。

図６は、本発明の実施例３の蛍光測定装置の構成図である。実施例３の蛍光測定装置の基本構成は、図５に示された実施例２の蛍光測定装置と同様であるため、同様な構成については説明を省略する。

図６の本発明の実施例３の蛍光測定装置では、測定レンジ拡大部３２は、測定レンジを拡大した再設定を行うために、蛍光検知器感度可変電源２２を制御して、蛍光検知器１１の感度が小さくなるように測定条件の再設定を行う

本発明の蛍光測定装置は、蛍光信号分光器２５の蛍光検知器１１の感度を変更する蛍光検知器感度可変電源２２を備えているので、実施例３の蛍光測定装置は、測定レンジ拡大部３２からの推定された蛍光波長ピークに基づいた制御信号により蛍光検知器感度可変電源２２を制御して、蛍光検知器１１の感度が小さくなるように制御して、自動的に測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

測定条件の再設定を行う場合は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように、測定レンジを越えた部分が欠落したときの蛍光検知器１１の感度を感度２とすると、再設定時の感度resetを、感度reset＝感度２×Ｙ２／Ｙ２_ＰＥＡＫとなるように、蛍光検知器感度可変電源２２を制御して蛍光検知器１１の感度が小さくなるように設定すれば良い。

図７は、本発明の実施例４の蛍光測定装置の構成図である。実施例４の蛍光測定装置の基本構成は、図５に示された実施例２の蛍光測定装置と同様であるため、同様な構成については説明を省略する。

図７の本発明の実施例４の蛍光測定装置では、測定レンジ拡大部３２は、測定レンジを拡大した再設定を行うために、蛍光信号増幅度可変回路２３を制御して、蛍光信号検知器増幅器１２の増幅度を下げるように測定条件の再設定を行う

本発明の蛍光測定装置は、蛍光信号分光器２５の蛍光検知器１１の出力を増幅する蛍光信号検知器ＡＭＰ１２と蛍光信号検知器ＡＭＰ１２の増幅度を可変にする蛍光信号増幅度可変回路２３を備えているので、実施例４の蛍光測定装置は、測定レンジ拡大部３２からの推定された蛍光波長ピークに基づいた制御信号により蛍光信号検知器増幅器１２の増幅度を下げるように制御して、自動的に測定レンジを拡大した再測定を行うことができる。

測定条件の再設定を行う場合は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように、測定レンジを越えた部分が欠落したときの蛍光信号検知器増幅器１２の増幅度を増幅度２とすると、再設定時の増幅度resetを、増幅度reset＝増幅度２×Ｙ２／Ｙ２_ＰＥＡＫとなるように、蛍光信号増幅度可変回路２３を制御して蛍光信号検知器増幅器１２の増幅度が小さくなるように設定すれば良い。

図８は、本発明の実施例５の蛍光測定装置の構成図である。実施例５の蛍光測定装置の基本構成は、図５に示された実施例２の蛍光測定装置と同様であるため、同様な構成については説明を省略する。

本発明の実施例５の蛍光測定装置では、蛍光データ処理部１４は、サチュレーションレベルを超えた蛍光波形データより蛍光波形ピークを推測する演算処理を行う蛍光波長ピーク推定部３１と、測定レンジ拡大指示部３３を備えている。

上記実施例２〜５の測定レンジ拡大部３２が、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークに基づいて、自動的に測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行うのに対して、実施例５の蛍光測定装置の測定レンジ拡大指示部３３は、直接再設定の制御を行うのではなく、蛍光波長ピーク推定部３１により推測された蛍光波形ピークに基づいて、再設定のために必要な情報である再設定値３４を算出して、再設定値３４をデータ表示装置１５に表示するための指示信号を出力する。

本発明の実施例５の蛍光測定装置では、データ表示装置１５に表示された再設定に必要な情報である再設定値３４を測定者が確認して、測定レンジを拡大する再測定の設定を迅速に行うことができる。

データ表示装置１５に表示する測定条件の再設定値を算出する場合は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように、再設定値を算出する。

測定レンジを拡大する再測定の設定値としては、例えば、試料セル８内の試料濃度を選択することができる。実施例５の蛍光測定装置の測定レンジ拡大指示部３３は、蛍光波長ピーク推定部３１により推測された蛍光波形ピークに基づいて、蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えないように薄く設定した試料濃度を算出し、算出した試料濃度をデータ表示装置１５に表示する。

試料セル８内の試料濃度の再設定値を算出する際は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように、測定レンジを越えた部分が欠落したときの試料濃度を試料濃度２とすると、データ表示装置に表示する再設定時の試料濃度displayを、試料濃度display＝試料濃度２×Ｙ２／Ｙ２_ＰＥＡＫとなるように算出し、算出された試料濃度display をデータ表示装置１５に表示するように設定すれば良い。

本発明の実施例５の蛍光測定装置では、データ表示装置１５に表示された再設定に必要な試料濃度を測定者が確認して、測定レンジを拡大するように試料セル８内の試料濃度の再設定を迅速に行うことができる。

測定レンジを拡大する再測定の設定値として、光源２が発光する励起光の光量を選択することもできる。実施例５の蛍光測定装置の測定レンジ拡大指示部３３は、蛍光波長ピーク推定部３１により推測された蛍光波形ピークに基づいて、蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えないように励起光強度を設定した光量を算出し、算出した光量をデータ表示装置１５に表示する。

光源２が発光する励起光の光量の再設定値を算出する際は、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）が、再設定後は、図３の測定レンジＹ２内に収まるように、即ち、Ｙ２_ＰＥＡＫ＜Ｙ２となるように、測定レンジを越えた部分が欠落したときの励起光の光量を光量２とすると、データ表示装置に表示する再設定時の光量desplayを、光量desplay＝光量２×Ｙ２／Ｙ２_ＰＥＡＫとなるように算出し、算出された光量desplay をデータ表示装置１５に表示するように設定すれば良い。

本発明の実施例５の蛍光測定装置では、データ表示装置１５に表示された再設定に必要な光源２に光量を測定者が確認して、電源２の光量を変化させることにより、測定レンジを拡大する再測定の設定を迅速に行うことができる。

図９は、本発明の実施例６の蛍光測定装置の構成図である。
実施例６において、例えば、算出した蛍光波長ピークＰ１から推定の蛍光波形を算出してもよい。蛍光波形を算出することで再測定を行わずに蛍光波形を確認することが可能である。蛍光波形の算出はデータ処理部にて行うこととする。

算出した蛍光波長ピークＰ１から推定の蛍光波形を算出して、データ表示装置１５に表示しようとする場合に、図３に示されるように、測定レンジを越えた部分が欠落した測定レンジ内の実線部分を表示する表示範囲のままでは、推定された蛍光波長ピークＰ１（Ｙ２_ＰＥＡＫ）を含む全蛍光波形を表示画面上に表示できない場合が発生する。

図９において、蛍光波長ピーク推定部３１が推定した蛍光波長ピークＰ１に基づいて、測定レンジ拡大指示部３３は、データ表示装置１５の画面の表示範囲の変更指示を出力する。データ表示装置１５は、測定レンジ拡大指示部３３からの指示により画面の表示範囲を変更し、表示画面内に必要な波長範囲と必要な発光強度が表示できるように表示範囲を設定して、蛍光波長ピークＰ１を含む蛍光波形全体をデータ表示装置１５に表示する。

本発明の実施例６の蛍光測定装置では、測定レンジを越えた部分が欠落した測定された蛍光波形に基づいて、データ表示装置の表示範囲内に蛍光波長ピークを含む推定された完全な形の蛍光波形の全体を表示することができる。

なお、上記の実施例６では、特に、推定された蛍光波長ピークを含む推定された完全な形の蛍光波形の全体をデータ表示装置１５に表示する例について説明したが、上述の各実施例において、測定レンジ拡大を行う再設定を行って、蛍光波長ピークを含むれた完全な形の蛍光波形の全体のデータが得られた場合にも、再測定による蛍光波長ピークを含むれた完全な形の蛍光波形の全体をデータ表示装置１５に表示する場合にも、同様に、測定レンジ拡大指示部３３からの指示により画面の表示範囲を変更し、表示画面内に必要な波長範囲と必要な発光強度が表示できるように表示範囲を設定して、蛍光波長ピークＰ１を含む蛍光波形全体がデータ表示装置１５に表示できるように設定することができる。

本発明の蛍光測定装置は、例えば、カラー表示ディスプレイの蛍光体の蛍光分析などに用いられるほか、広範囲な分野の蛍光測定装置に適用可能である。

１ 光源電源
２ 光源
３ 励起光スリット
４ 励起光回折格子
５ ビームスプリッタ
６ 励起光検知器
７ 励起光信号アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
８ 試料セル
９ 蛍光スリット
１０ 蛍光回折格子
１１ 蛍光検知器
１２ 蛍光信号検知器増幅器（ＡＭＰ）
１３ 蛍光信号アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
１４ 蛍光データ処理部
１５ データ表示装置
１６ モータ駆動回路
１７ 励起光スリット駆動モータ
１８ 励起光波長駆動モータ
１９ 蛍光スリット駆動モータ
２０ 蛍光波長駆動モータ
２１ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
２２ 蛍光検知器感度可変電源
２３ 蛍光信号増幅度可変回路
２４ 励起光分光器
２５ 蛍光信号分光器
３１ 蛍光波長ピーク推定部
３２ 測定レンジ拡大部

Claims (11)

1. 蛍光測定対象の試料に照射する励起光を発生する光源と、前記光源が発生した励起光の分光波長を移動しながら前記蛍光測定対象の試料に励起光を照射する励起光分光器と、前記励起光を照射された試料から発せられる蛍光を検知して蛍光信号を出力する蛍光信号分光器と、前記励起光分光器の出力である励起光信号と、前記蛍光信号分光器の出力である蛍光信号の両信号から蛍光波長データを演算して蛍光波形を測定する蛍光データ処理部とを有する蛍光測定装置において、
   前記蛍光データ処理部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定する蛍光波長ピーク推定部を備えていることを特徴とする特徴とする蛍光測定装置。
2. 請求項１記載の蛍光測定装置において、
   測定された蛍光波形データを保存するデータ保存部を備えており、
   前記蛍光波長ピーク推定部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、データ保存部に保存された蛍光波長ピークが測定レンジ内にある蛍光波形を参照し、蛍光波長と発光強度の比率に基づいて、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定することを特徴とする蛍光測定装置。
3. 請求項１記載の蛍光測定装置において、
   測定された蛍光波形データを保存するデータ保存部を備えており、
   前記蛍光波長ピーク推定部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、データ保存部に保存された蛍光波長ピークが測定レンジ内にある蛍光波形を参照し、参照する蛍光波形データとの曲線の適合度を判定するカーブフィッティング技術を用いて、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定することを特徴とする蛍光測定装置。
4. 蛍光測定対象の試料に照射する励起光を発生する光源と、前記光源が発生した励起光の分光波長を移動しながら前記蛍光測定対象の試料に励起光を照射する励起光分光器と、前記励起光を照射された試料から発せられる蛍光を検知して蛍光信号を出力する蛍光信号分光器と、前記励起光分光器の出力である励起光信号と、前記蛍光信号分光器の出力である蛍光信号の両信号から蛍光波長データを演算して蛍光波形を測定する蛍光データ処理部とを有する蛍光測定装置において、
   前記蛍光データ処理部は、蛍光波長ピーク推定部と測定レンジ拡大部とを備えており、
   前記蛍光波長ピーク推定部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定し、
   前記測定レンジ拡大部は、前記推定された蛍光波長ピークに基づいて、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行うことを特徴とする特徴とする蛍光測定装置。
5. 請求項４記載の蛍光測定装置において、
   前記励起光分光器は励起光スリットを開閉する励起光駆動モータを備え、前記蛍光信号分光器は蛍光スリットを開閉する蛍光スリット駆動モータを備えており、
   前記測定レンジ拡大部は、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、前記励起光スリット駆動モータと前記蛍光スリット駆動モータを制御するモータ駆動回路を制御して、前記励起光スリットと前記蛍光スリットのスリット間隔が狭くなるように測定条件の再設定を行うことを特徴とする蛍光測定装置。
6. 請求項４記載の蛍光測定装置において、
   前記蛍光信号分光器の蛍光検知器の感度を変更する蛍光検知器感度可変電源を備えており、
   前記測定レンジ拡大部は、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、前記蛍光検知器感度可変電源を制御して、前記蛍光検知器の感度が小さくなるように測定条件の再設定を行うことを特徴とする蛍光測定装置。
7. 請求項４記載の蛍光測定装置において、
   前記蛍光信号分光器の蛍光検知器の出力を増幅する蛍光信号検知器増幅器と前記蛍光信号検知器増幅器の増幅度を可変にする蛍光信号増幅度可変回路を備えており、
   前記測定レンジ拡大部は、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、前記蛍光信号増幅度可変回路を制御して、前記蛍光信号検知器増幅器の増幅度を下げるように測定条件の再設定を行うことを特徴とする蛍光測定装置。
8. 蛍光測定対象の試料に照射する励起光を発生する光源と、前記光源が発生した励起光の分光波長を移動しながら前記蛍光測定対象の試料に励起光を照射する励起光分光器と、前記励起光を照射された試料から発せられる蛍光を検知して蛍光信号を出力する蛍光信号分光器と、前記励起光分光器の出力である励起光信号と、前記蛍光信号分光器の出力である蛍光信号の両信号から蛍光波長データを演算して蛍光波形を測定する蛍光データ処理部と、前記蛍光波長データを表示するデータ表示装置とを有する蛍光測定装置において、
   蛍光データ処理部は、蛍光波長ピーク推定部と測定レンジ拡大指示部とを備えており、
   前記蛍光波長ピーク推定部は、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えた場合には、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形から蛍光波長ピークを推定し、
   前記測定レンジ拡大指示部は前記推定された蛍光波長ピークに基づいて、測定レンジを拡大する再設定に必要な情報を前記データ表示装置に表示することを特徴とする特徴とする蛍光測定装置。
9. 請求項８に記載の蛍光測定装置において、
   前記測定レンジ拡大指示部は、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、前記推定された蛍光波長ピークに基づいて、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えないように薄く設定した試料濃度を算出し、前記算出した試料濃度を前記データ表示装置に表示することを特徴とする特徴とする蛍光測定装置。
10. 請求項８に記載の蛍光測定装置において、
    蛍光測定対象の試料に照射する励起光を発生する光量可変な光源を備えており、
    前記測定レンジ拡大指示部は、測定レンジを拡大する測定条件の再設定を行う際に、前記推定された蛍光波長ピークに基づいて、前記蛍光信号が予め設定された測定レンジを越えないように励起光強度を弱く設定した光量を算出し、前記算出した光量を前記データ表示装置に表示することを特徴とする蛍光測定装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の蛍光測定装置において、
    表示画面の表示範囲が可変のデータ表示装置を備えており、
    前記データ処理部は、前記蛍光波長ピーク推定部が推定した蛍光波長ピークと、前記測定レンジを越えた部分が欠落した前記測定された蛍光波形とに基づいて、前記蛍光波長ピークを含む全蛍光波形を推定し、
    前記データ表示装置の表示範囲を変更して、前記推定された蛍光波長ピークを含む全蛍光波形を前記データ表示装置に表示することを特徴とする蛍光測定装置。

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