JP2013072727A - Spectrofluorometer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately make a selection according to a sample concentration from an analog method suitable for high concentration sample analysis and a photon counting method suitable for low concentration sample analysis.SOLUTION: Signals from a spectrometer part 109 of a sample pass through low concentration and high concentration electric system control parts 107 and 108 corresponding to a low concentration and a high concentration, and measurement processing of the photon counting method and the analog method is performed respectively in an operation/control part 106. First, from measurement data obtained using a standard sample of a known concentration, a conversion equation for conversion from the analog method to the photon counting method, a calibration curve connected from the data of both methods, and a measurement limit value of the photon counting method are obtained. Then, in the case of an unknown sample, an appropriate electric system control part is discriminated in the operation/control part 106 from the signals from the spectrometer part 109 and the measurement limit value, and the signals are inputted to the low concentration electric system control part 107 in the case of the low concentration and the high concentration electric system control part 108 in the case of the high concentration.

Description

本発明は、広い濃度範囲の試料測定を行う分野で利用される分光蛍光光度計に関するものである。   The present invention relates to a spectrofluorometer used in the field of measuring samples in a wide concentration range.

基底エネルギー状態にある物質が光を吸収すると、高いエネルギー状態である励起状態へ遷移する。励起状態に遷移した物質はエネルギーの一部を振動あるいは熱エネルギーとして失った後、光の輻射を伴い元の基底状態へ戻るが、このときの発光は発光の寿命時間の相違により蛍光あるいはりん光と呼ばれる。これらエネルギーの遷移過程で生じる蛍光あるいはりん光は分光蛍光光度計と呼ばれる分析装置によって測定される。   When a substance in the ground energy state absorbs light, it transitions to an excited state that is a high energy state. A substance that has transitioned to an excited state loses a part of its energy as vibration or thermal energy, and then returns to the original ground state with light radiation. At this time, the light emission is fluorescent or phosphorescent depending on the difference in the lifetime of the light emission. Called. Fluorescence or phosphorescence generated during the energy transition process is measured by an analyzer called a spectrofluorometer.

この分析装置に搭載される検出器としては光電子増倍管、シリコンフォトダイオードあるいは自己増幅系を持つアバランシュフォトダイオードなどが用いられるが、使用する検出器の選択については、測定に必要充分な検出感度を有し、もしくは必要な測定波長範囲に感度を有することが主な要因として決定される。ただし汎用的な分光蛍光光度計においては紫外域あるいは可視域において高い測定感度を有する光電子増倍管が用いられることが一般的である。   As a detector mounted on this analyzer, a photomultiplier tube, a silicon photodiode, or an avalanche photodiode having a self-amplification system is used. However, when selecting a detector to be used, sufficient detection sensitivity is required for measurement. Or having sensitivity in the required measurement wavelength range is determined as a main factor. However, in a general-purpose spectrofluorometer, a photomultiplier tube having high measurement sensitivity in the ultraviolet region or visible region is generally used.

光電子増倍管の光電面に入射された蛍光あるいはりん光は、管内にレイアウトされた複数のダイノードにより二次電子放出を繰り返し徐々に増倍された後、陽極から電荷パルスとして出力され、これらが信号処理されることによって蛍光強度として記録される。   Fluorescence or phosphorescence incident on the photocathode of the photomultiplier tube is gradually and repeatedly multiplied by secondary electron emission by a plurality of dynodes laid out in the tube, and then output as charge pulses from the anode. The signal is processed and recorded as fluorescence intensity.

電荷パルスの扱いにおいては、個々のパルスが密に重畳した集合体としてアナログ電流信号的に扱うアナログ法と、電荷パルスをあくまで一つ一つの離散パルスとして扱うフォトン・カウンティング法がある。   There are two methods for handling charge pulses: an analog method in which individual pulses are closely superimposed as an analog current signal, and a photon counting method in which charge pulses are treated as discrete pulses.

アナログ法は光電子増倍管からの出力を電流−電圧変換の後さらにデジタル変換して処理する方法であり、陽極からの電荷パルスは図3に示すとおりある程度の大きさのパルス信号が幾つも重畳することによって得られる揺らぎのあるアナログ的な電流信号を扱う。   The analog method is a method in which the output from the photomultiplier tube is further converted into a digital signal after the current-voltage conversion, and the charge pulse from the anode is superimposed with a number of pulse signals of a certain size as shown in FIG. It handles analog current signals with fluctuations.

一方、フォトン・カウンティング法は陽極から出力されるパルス数を波形整形した後カウンタ回路によって計数処理され、特定時間に得られるカウント数によって信号レベルが出力される。   On the other hand, in the photon counting method, the number of pulses output from the anode is waveform-shaped and then counted by a counter circuit, and a signal level is output based on the number of counts obtained at a specific time.

フォトン・カウンティング法は極めて微弱な光を精度よく測定できる点で優位である一方、検出器へ入る光が大きくなると離散した電荷パルスが互いに重畳するため入射光を全て離散パルス化されなくなり、正確な測定は不可能となる。   The photon counting method is advantageous in that it can measure extremely weak light with high accuracy. On the other hand, when the light entering the detector becomes large, the discrete charge pulses are superimposed on each other, so that all the incident light is not converted into discrete pulses. Measurement is impossible.

たとえば、図4は検出器に入射する光が弱い状態を示しているが、この状況では入射光は全て離散パルス化されるので、極めて微弱な光まで精度よく測定することが可能である。但し、図5に示すとおり非常に大きな光が入射される状況では、出現するパルス間隔が次第に密接し始め、遂には重なってしまうと個々の電荷パルスを正確にカウントされず、精度よく測定を行うことが不可能になる。   For example, FIG. 4 shows a state in which the light incident on the detector is weak. In this situation, since all the incident light is converted into discrete pulses, it is possible to accurately measure even very weak light. However, as shown in FIG. 5, in the situation where very large light is incident, the appearing pulse intervals gradually start to closely approach each other, and if they overlap, the individual charge pulses are not accurately counted and measurement is performed with high accuracy. It becomes impossible.

さらに入射光が増えていくと信号が完全に飽和状態となり、パルス信号がゼロ(0)とカウントされる状況も発生する。   Further, when the incident light increases, the signal is completely saturated, and the pulse signal is counted as zero (0).

通常フォトン・カウンティング法においては検出器から出力される電荷パルスはアンプで増幅された後、電気的なノイズ成分あるいは宇宙線などの蛍光あるいはりん光ではない信号を分別するための弁別回路を通して処理されるので、蛍光あるいはりん光の信号成分のみを抽出することによりS/Nの良い測定が可能になる。従ってフォトン・カウンティング法はより微弱な光の測定においてはアナログ法に比べて有効で、アナログ法は個々のパルスが重畳する強い蛍光強度の場合に有効である。   In the photon counting method, the charge pulse output from the detector is amplified by an amplifier, and then processed through a discriminating circuit for discriminating non-fluorescent or phosphorescent signals such as electrical noise components or cosmic rays. Therefore, it is possible to measure with good S / N by extracting only the signal component of fluorescence or phosphorescence. Therefore, the photon counting method is more effective in measuring weaker light than the analog method, and the analog method is effective in the case of strong fluorescence intensity in which individual pulses are superimposed.

分光蛍光光度計を利用する蛍光測定分野においては、測定する試料または測定の目的は多種多様であり、結果として広範囲に渡る濃度の試料を測定するためのダイナミックレンジの広い装置が望まれている。例えば、特許文献1に紹介する特許は、蛍光画像やDNA検査方法において高速、高感度で且つ広いダイナミックレンジを実現するための技術に関するものである。   In the field of fluorescence measurement using a spectrofluorometer, there are a wide variety of samples to be measured or the purpose of measurement, and as a result, an apparatus having a wide dynamic range for measuring samples having a wide range of concentrations is desired. For example, the patent introduced in Patent Document 1 relates to a technique for realizing a high speed, high sensitivity, and a wide dynamic range in a fluorescent image or a DNA inspection method.

特開2002−55050号公報JP 2002-55050 A

例えば蛍光性が非常に弱い溶液試料の蛍光測定の場合、フォトン・カウンティング法を使った分光蛍光光度計であれば精度良い測定が可能である。ただしフィルム状または薄型の固体試料あるいは粉末状の試料に対して、機能評価として試料の量子効率を求める測定を考えた場合、図6に示すとおり光励起に用いた励起波長光自体の変化量と得られる蛍光、あるいはりん光の蛍光強度を波長を変えながら測定する必要がある。   For example, in the case of measuring fluorescence of a solution sample having very weak fluorescence, a spectrofluorophotometer using a photon counting method can be measured with high accuracy. However, when the measurement for obtaining the quantum efficiency of the sample is considered as a function evaluation for a film-like or thin solid sample or a powder-like sample, as shown in FIG. It is necessary to measure the fluorescence intensity of phosphor or phosphorescence while changing the wavelength.

しかし、固体または粉末試料の場合には試料表面での励起光の散乱性が大きくなる傾向がある。この場合、フォトン・カウンティング法による測定においては励起光の光量を全て離散パルス化して測定が不可能で、目的の測定が正確に行えない場合が生じる。   However, in the case of a solid or powder sample, the scattering property of excitation light on the sample surface tends to increase. In this case, in the measurement by the photon counting method, it is impossible to measure by making all the light amounts of the excitation light into discrete pulses, and the target measurement may not be performed accurately.

従ってフォトン・カウンティング法のみでは蛍光測定分野におけるあらゆる測定目的を補うことは困難である。あるいはフォトン・カウンティング法によって測定を行う場合、上記離散パルス化できない状況をオペレータが気づかないまま測定を行う可能性も考えられる。従ってこれらの問題を解決するためには、検出する光の大きさに合わせてアナログ法あるいはフォトン・カウンティング法を選択して処理する必要がある。   Therefore, it is difficult to supplement all measurement purposes in the field of fluorescence measurement only with the photon counting method. Alternatively, when the measurement is performed by the photon counting method, there is a possibility that the measurement may be performed without the operator noticing the situation where the discrete pulse cannot be formed. Therefore, in order to solve these problems, it is necessary to select and process an analog method or a photon counting method in accordance with the magnitude of light to be detected.

本発明は前記課題を解決するために、低濃度に適したフォトン・カウンティング法と、高濃度に適したアナログ法を組み合わせた構成からなる分光蛍光光度計と、前記両法で得られたデータから、下記に示す第一工程から第六工程により作成された検量線を用いるものである。   In order to solve the above problems, the present invention is based on a spectrofluorometer composed of a combination of a photon counting method suitable for a low concentration and an analog method suitable for a high concentration, and data obtained by both methods. The calibration curve created by the first to sixth steps shown below is used.

すなわち、分光器からの信号を高濃度に適したアナログ法と低濃度に適したフォトン・カウンティング法の二種類の電気系制御部とを備え、分光器からの出力信号に応じて前記二種類の電気系制御部のいずれかに信号を送る信号切替機構を備え、検量線を用いることでダイナミックレンジの広い分光蛍光光度計を実現するものである。以下、本発明による検量線の作成方法を第一から第六の工程にて説明する。   That is, it has two types of electric system control units, an analog method suitable for high concentration and a photon counting method suitable for low concentration, and the two types of signals according to the output signal from the spectrometer. A spectrofluorometer having a wide dynamic range is realized by using a calibration curve provided with a signal switching mechanism for sending a signal to one of the electric system control units. Hereinafter, a method for creating a calibration curve according to the present invention will be described in the first to sixth steps.

第一の工程では、標準試料を用いてフォトン・カウンティング法とアナログ法の両法による検量線を求める。次に第二の工程は、両法での検量線が共に寄与率0.999以上の直線性を満たし、且つ両法の測定データの中から共通する濃度範囲のデータを二組抽出できることを操作者が確認し判断する。すなわち、前記二つの条件が満たされる場合は継続を、満たされない場合は中断する。   In the first step, a standard curve is used to obtain a calibration curve by both the photon counting method and the analog method. The second step is that the operator can extract two sets of data in the same concentration range from the measurement data of both methods, and the calibration curves of both methods satisfy the linearity with a contribution ratio of 0.999 or more. Check and judge. That is, the continuation is interrupted when the two conditions are satisfied, and is suspended when the two conditions are not satisfied.

第三の工程は、前記第二の工程での操作者からの継続の判断を受け、操作者が選択した共通する濃度範囲を超えるフォトン・カウンティング法の測定値と濃度値、以下測定限界値、を記憶する。第四の工程は、前記第二の工程で選択した二組のデータから一次式の連立方程式を解き、アナログ法で得られた測定値をフォトン・カウンティング法の値に変換する係数を求める。   The third step receives the determination of continuation from the operator in the second step, the measured value and concentration value of the photon counting method exceeding the common concentration range selected by the operator, the measurement limit value below, Remember. In the fourth step, a linear simultaneous equation is solved from the two sets of data selected in the second step, and a coefficient for converting the measured value obtained by the analog method into the value of the photon counting method is obtained.

第五の工程は、前記第三の工程で得られたフォトン・カウンティング法の測定限界値の濃度値以上のアナログ法で得られた測定値を第四の工程で得られた係数を用いて変換する。第六の工程は、前記第三の工程で得られた測定限界値以下の濃度に関してはフォトン・カウンティング法による測定値を、測定限界値を超える濃度に関しては前記第五の工程で変換された値を用いて検量線を作成する。   The fifth step converts the measurement value obtained by the analog method equal to or higher than the measurement limit value of the photon counting method obtained in the third step, using the coefficient obtained in the fourth step. To do. In the sixth step, for the concentration below the measurement limit value obtained in the third step, the measurement value by the photon counting method is used, and for the concentration exceeding the measurement limit value, the value converted in the fifth step. Create a calibration curve using.

試料測定時は、前記第三の工程で得られた測定限界値を越えたことを判断し、越えない場合は分光器からの信号がフォトン・カウンティング法による電気系制御部に送られ、超えた場合は前記切替機構によりアナログ法による電気系制御部に送られる。前記電気系制御部で測定されたデータは以下に詳述する第二〜第六の工程で作成された検量線により処理することで、フォトン・カウンティング法だけでは測定不能な高濃度まで測定できるダイナミックレンジの広い分光蛍光光度計が実現できる。   At the time of sample measurement, it was judged that the measurement limit value obtained in the third step was exceeded, and if not exceeded, the signal from the spectroscope was sent to the electric system controller by the photon counting method and exceeded In this case, the switching mechanism sends the signal to an electric system controller using an analog method. The data measured by the electric system control unit is processed by the calibration curve created in the second to sixth steps, which will be described in detail below, so that a dynamic concentration that cannot be measured only by the photon counting method can be measured. A spectrofluorometer with a wide range can be realized.

前記構成によって、固体あるいは粉体試料についてその量子効率を求める測定に適用した場合、図7に示すとおり蛍光あるいはりん光領域はフォトン・カウンティング法にて測定し、励起波長領域はアナログ法で測定したデータをフォトン・カウンティング法による計数値スケールに変換するので、励起光部分と蛍光あるいはりん光部分の面積計算を同一スケール上で扱うことが可能である。   When applied to the measurement for obtaining the quantum efficiency of a solid or powder sample with the above configuration, as shown in FIG. 7, the fluorescence or phosphorescence region was measured by the photon counting method, and the excitation wavelength region was measured by the analog method. Since the data is converted into a count value scale by the photon counting method, it is possible to handle the area calculation of the excitation light portion and the fluorescence or phosphorescence portion on the same scale.

広い測定ダイナミックレンジを有する分光蛍光光度計が実現でき、幅広い濃度範囲の測定を正確に行うことが可能となり、量子効率の測定も正確に行うことができる。   A spectrofluorophotometer having a wide measurement dynamic range can be realized, a wide concentration range can be accurately measured, and a quantum efficiency can also be accurately measured.

本発明の実施例による分光蛍光光度計の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the spectrofluorometer by the Example of this invention. 本発明の実施例による分光蛍光光度計の分析作業フローの概略である。2 is an outline of an analysis work flow of a spectrofluorometer according to an embodiment of the present invention. 従来の分光蛍光光度計の入射光の大きい出力状態図である。It is an output state figure with large incident light of the conventional spectrofluorimeter. 従来の分光蛍光光度計の微弱な入射光による出力パルス図である。It is an output pulse figure by the weak incident light of the conventional spectrofluorimeter. 従来の分光蛍光光度計の大きい入射光による出力パルス図である。It is an output pulse figure by the big incident light of the conventional spectrofluorimeter. 従来の分光蛍光光度計の量子効率の測定イメージ図である。It is a measurement image figure of the quantum efficiency of the conventional spectrofluorimeter. 本発明の量子効率測定イメージ図である。It is a quantum efficiency measurement image figure of this invention. 従来の分光蛍光光度計の標準試料による測定結果例である。It is an example of the measurement result by the standard sample of the conventional spectrofluorimeter. 図8のフォトン・カウンティング法の検量線である。It is a calibration curve of the photon counting method of FIG. 図8のアナログ法の検量線である。It is a calibration curve of the analog method of FIG. 図8のフォトン・カウンティング法とアナログ法の連結した検量線である。FIG. 9 is a calibration curve obtained by connecting the photon counting method and the analog method in FIG. 8. FIG.

本発明の実施形態について図1、2、8〜11を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態である分光蛍光光度計の概略構成図である。図2は、本発明の実施形態による分析作業の概略を示す図である。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spectrofluorophotometer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an outline of analysis work according to the embodiment of the present invention.

本発明の分光蛍光光度計は、図1に示すとおり、試料室部103と試料に光を照射する光源部101と励起分光器部102、励起された光を電気信号に変換する蛍光分光器部104から構成される分光器部109と、低濃度用電気系制御部107、高濃度用電気系制御部108、蛍光分光器部104からの電気信号を操作・制御部106からの信号に応じて、低濃度用電気系制御部107もしくは高濃度用電気系制御部108に電気信号を送る切替器105から構成されている。   As shown in FIG. 1, a spectrofluorometer according to the present invention includes a sample chamber 103, a light source unit 101 for irradiating a sample with light, an excitation spectrometer unit 102, and a fluorescence spectrometer unit for converting the excited light into an electrical signal. In accordance with a signal from the operation / control unit 106, an electric signal from the spectroscope unit 109 composed of 104, the low concentration electrical system control unit 107, the high concentration electrical system control unit 108, and the fluorescence spectrometer unit 104 The switch 105 is configured to send an electrical signal to the low concentration electrical system control unit 107 or the high concentration electrical system control unit 108.

図8は、標準試料として10-6〜10-11mol/Lの濃度のフルオレセインナトリウム水溶液を10mmキュベットセルに封入し、励起波長を470nm、蛍光波長を510nm、励起、蛍光側共に波長換算で5nmのスリットで測定したアナログ法とフォトン・カウンティング法でデータ収集した計測値を示す。 Fig. 8 shows a standard sample containing a sodium fluorescein solution having a concentration of 10-6 to 10-11 mol / L enclosed in a 10 mm cuvette cell. The excitation wavelength is 470 nm and the fluorescence wavelength is 510 nm. The measured values collected by analog method and photon counting method measured with slits are shown.

ここで、アナログ法により測定した値をIanalog、フォトン・カウンティング法により測定した値をIphotonとする。   Here, the value measured by the analog method is Ianalog, and the value measured by the photon counting method is Iphoton.

フォトン・カウンティング法およびアナログ法による測定結果をプロットし、両検量線が共に良好な直線性(相関係数の二乗(寄与率)が0.999以上)を示す場合、変換係数をK1、K2として、Iphoton=K1×Ianalog+K2の式が成立する。もし、両法による検量線の両方もしくは片方の直線性が良好でない(相関係数の二乗(寄与率)が0.999未満)場合、前記の式は成り立たず本発明は適用できないと判断する。   If the photon counting method and the analog method are plotted, and both calibration curves show good linearity (correlation coefficient square (contribution rate) of 0.999 or more), the conversion coefficients are K1 and K2, and Iphoton = K1 x Ianalog + K2 is established. If the linearity of both or one of the calibration curves by both methods is not good (the square of the correlation coefficient (contribution rate) is less than 0.999), it is determined that the above equation does not hold and the present invention is not applicable.

図9、図10は、図8のデータを元に作成したフォトン・カウンティング法とアナログ法の近似式として直線を当てはめたグラフと寄与率であるが、夫々の寄与率は0.9998、1であり、検量線の直線性の条件は満足されている。したがって、前記の式に図8に示す測定データを用いてK1、K2を求めれば、アナログ法によって得られた蛍光強度をフォトン・カウンティング法による計数値スケールへ変換できる。上記から明らかなとおり、両法で得られた検量線を結合した測定範囲の延長が可能となる。   FIGS. 9 and 10 are graphs and contribution rates obtained by applying a straight line as an approximate expression of the photon counting method and the analog method created based on the data of FIG. 8. The respective contribution rates are 0.9998 and 1, respectively. The linearity condition of the calibration curve is satisfied. Therefore, if K1 and K2 are obtained using the measurement data shown in FIG. 8 in the above equation, the fluorescence intensity obtained by the analog method can be converted to a count value scale by the photon counting method. As is clear from the above, it is possible to extend the measurement range by combining the calibration curves obtained by both methods.

以下にアナログ法とフォトン・カウンティング法の検量線の連結方法を説明する。先ず、操作者はアナログ法とフォトン・カウンティング法の両法の測定データが存在する二組のデータを選択する。図8のデータの場合、10-8mol/Lと10-9mol/Lとする。この二組の測定結果から、上述の変換係数K1とK2を求めると、次式K1=11675.66、K2=-103.951が求められる。 The method for connecting the calibration curves of the analog method and the photon counting method will be described below. First, the operator selects two sets of data including measurement data of both the analog method and the photon counting method. In the case of the data in FIG. 8, it is 10 −8 mol / L and 10 −9 mol / L. When the above conversion coefficients K1 and K2 are obtained from these two sets of measurement results, the following equations K1 = 11675.66 and K2 = −103.951 are obtained.

このK1とK2を用いて、10-7mol/Lと10-6mol/Lのアナログ法の測定値をフォトン・カウンティング法のデータ値に変換することができる。即ち、10-7mol/Lでの変換後の値は、99.084×11675.66-103.951=1156767となり、10-6mol/Lでの変換後の値は、965.987×11675.66-103.951=11278432となる。 Using these K1 and K2, the measured values of the analog method of 10 −7 mol / L and 10 −6 mol / L can be converted into the data values of the photon counting method. That is, the value after conversion at 10 −7 mol / L is 99.084 × 11675.66-103.951 = 1156767, and the value after conversion at 10 −6 mol / L is 965.987 × 11675.66-103.951 = 11278432.

図11は、変換後のデータを連結したグラフと直線近似グラフを示す。寄与率1の良好な直線の検量線が得られている。   FIG. 11 shows a graph connecting the converted data and a linear approximation graph. A good linear calibration curve with a contribution ratio of 1 is obtained.

なお本例の場合、濃度値10-8mol/L以上の濃度に関してはアナログ法からの変換データを使用しているので、フォトン・カウンティング法の測定限界値は10-8mol/L、119303cpsである。 In this example, the conversion data from the analog method is used for concentrations of 10 -8 mol / L or higher, so the measurement limit value of the photon counting method is 10 -8 mol / L, 119303 cps. is there.

一般的に、アナログ法で適用できる試料濃度は10-12〜10-5mol/Lで、およそ7桁の測定ダイナミックレンジがある。また、フォトン・カウンティング法では10-13mol/Lまで試料濃度を扱うことができる。つまり、両法で共に良好な直線性の検量線が得られる。および両法に共通な濃度での測定データが少なくとも二組あることを前提に、およそ8桁のダイナミックレンジを有する分光蛍光光度計を構成することができる。 Generally, the sample concentration applicable by the analog method is 10 −12 to 10 −5 mol / L, and there is a measurement dynamic range of about 7 digits. The photon counting method can handle sample concentrations up to 10 -13 mol / L. That is, a calibration curve with good linearity can be obtained by both methods. Assuming that there are at least two sets of measurement data at concentrations common to both methods, it is possible to construct a spectrofluorometer having a dynamic range of about 8 digits.

上述の検量線のグラフ表示、寄与率、K1、K2の算出は、操作・制御部106によって操作者との対話形式で行われる。   The graph display of the calibration curve and the calculation of the contribution ratios K1 and K2 are performed by the operation / control unit 106 in an interactive manner with the operator.

試料測定時、操作・制御部106は測定値を監視し、測定限界値以内であれば分光器部109の信号が低濃度用電気系制御部107に送られるよう切替器105を設定し、測定限界値を越えるのであれば、分光器部109の信号が高濃度用電気系制御部108に送られるよう切替器105を設定する。また、分光器部109からの信号が高濃度用電気系制御部108を介してデータが得られている場合は、データをK1、K2を用いて変換した後、前記検量線を用いてデータ処理を行う。   At the time of sample measurement, the operation / control unit 106 monitors the measurement value, and if it is within the measurement limit value, sets the switch 105 so that the signal of the spectroscope unit 109 is sent to the low-concentration electric system control unit 107, and the measurement is performed. If the limit value is exceeded, the switch 105 is set so that the signal from the spectroscope unit 109 is sent to the high concentration electrical system control unit 108. If the signal from the spectroscope unit 109 is obtained through the high-concentration electrical system control unit 108, the data is converted using K1 and K2, and then processed using the calibration curve. I do.

次に本発明の動作を図1、2に従って説明する。
(1)ステップ201、操作者は低濃度の標準試料を準備する。
(2)ステップ202、操作者は操作・制御部106を操作し、分光器部109からの電気信号が低濃度用電気系制御部107に送られるよう切替器105を設定する。
(3)ステップ203、フォトン・カウンティング法による標準試料測定を行い、測定データを操作・制御部106に送り、直線近似により検量線グラフを求める。
(4)ステップ204、操作者は高濃度の標準試料を準備する。
(5)ステップ205、操作者は操作・制御部106を操作し、分光器部109からの電気信号が高濃度用電気系制御部108に送信すべく切替器105を設定する。
(6)ステップ206、アナログ法による標準試料測定を行い、測定データを操作・制御部106に送り、直線近似により検量線グラフを求める。
(7)ステップ207、(3)(6)で得られた検量線が共に所定の寄与率以上の良好な直線性を持ち、同一濃度のデータが二組以上存在していることを操作・制御部106を操作して確認する。
もし、検量線が共に良好な直線性を示さないか、もしくは二組以上の共通濃度のデータが存在しない場合は、ステップ208に進み分析作業を中断する。
検量線が共に良好な直線性を示し、共通濃度の二組以上のデータが存在する場合は、次のステップを実行する。
(8)ステップ209、両法で得られたデータより変換式を求める。
(9)ステップ210、フォトン・カウンティング法の測定限界を求める。
(10)ステップ211、測定用の試料を用意する。
(11)ステップ212、試料の測定を行う。
(12)ステップ213、測定値がフォトン・カウンティング法の測定限界値を越えているかいないかを判定し、測定限界値を越えていない場合は(13)、(14)を実行し、測定限界値を越えた場合は(15)〜(17)を実行する。
(13)ステップ217、切替器105を低濃度用電気系制御部107へ切り替える。
(14)ステップ218、低濃度用電気系制御部による測定を行う。
(15)ステップ214、切替器105を高濃度用電気系制御部108へ切り替える。
(16)ステップ215、高濃度用電気系制御部による測定を行う。
(17)ステップ216、ステップ209で得られた変換式にしたがって変換を行う。
(18)ステップ219、結合された検量線を用いて測定値を出力する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS.
(1) Step 201, the operator prepares a low concentration standard sample.
(2) Step 202, the operator operates the operation / control unit 106, and sets the switch 105 so that the electrical signal from the spectroscope unit 109 is sent to the low concentration electrical system control unit 107.
(3) Step 203, standard sample measurement by the photon counting method is performed, measurement data is sent to the operation / control unit 106, and a calibration curve graph is obtained by linear approximation.
(4) Step 204, the operator prepares a high concentration standard sample.
(5) Step 205, the operator operates the operation / control unit 106, and sets the switch 105 so that the electrical signal from the spectroscope unit 109 is transmitted to the high-concentration electrical system control unit 108.
(6) Step 206, standard sample measurement by analog method is performed, measurement data is sent to the operation / control unit 106, and a calibration curve graph is obtained by linear approximation.
(7) Operation / control that the calibration curves obtained in steps 207, (3) and (6) both have good linearity of a predetermined contribution ratio or more, and that two or more sets of data having the same concentration exist. The unit 106 is operated for confirmation.
If the calibration curves do not show good linearity, or if data of two or more sets of common concentrations do not exist, the process proceeds to step 208 and the analysis operation is interrupted.
If both calibration curves show good linearity and there are two or more sets of data with a common concentration, the next step is executed.
(8) Step 209, a conversion formula is obtained from the data obtained by both methods.
(9) Step 210, obtaining the measurement limit of the photon counting method.
(10) Step 211, preparing a sample for measurement.
(11) Step 212, measuring the sample.
(12) Step 213, it is determined whether or not the measured value exceeds the measurement limit value of the photon counting method. If the measured value does not exceed the measurement limit value, (13) and (14) are executed to determine the measurement limit value. If the number exceeds, (15) to (17) are executed.
(13) Step 217: The switch 105 is switched to the low concentration electrical system controller 107.
(14) Step 218: Measurement is performed by the low concentration electrical system controller.
(15) Step 214, the switch 105 is switched to the high-concentration electric system controller 108.
(16) Step 215, measurement by the high concentration electrical system controller.
(17) Conversion is performed according to the conversion formulas obtained in step 216 and step 209.
(18) Step 219, outputting the measured value using the combined calibration curve.

本発明の構成と作動は以上のとおりであり、幅広い濃度範囲の測定を正確に行う分光蛍光光度計を実現できる。   The configuration and operation of the present invention are as described above, and a spectrofluorometer that accurately measures over a wide concentration range can be realized.

本発明の変形実施例としては、フォトン・カウンティング法による測定中に測定限界点を超えた場合には、測定中もしくは測定完了後に測定限界点を越えた旨を告知する告知手段たとえばブザー、ランプ点滅手段などを併設することができる。もしくは測定データに測定限界点を超えた旨記録できる記録機構を備えた分光蛍光光度計を提供することができる。   As a modified embodiment of the present invention, when a measurement limit point is exceeded during measurement by the photon counting method, a notification means for notifying that the measurement limit point has been exceeded during measurement or after completion of measurement, for example, a buzzer, a blinking lamp Means can be added. Alternatively, it is possible to provide a spectrofluorometer equipped with a recording mechanism capable of recording in the measurement data that the measurement limit point has been exceeded.

この発明は、量子効率を求めるがごとき広いダイナミックレンジを必要とする、分光蛍光光度計として利用できる。   The present invention can be used as a spectrofluorometer that requires a wide dynamic range such as the quantum efficiency.

101 光源部
102 励起分光器部
103 試料室部
104 蛍光分光器部
105 切替器
106 操作・制御部
107 低濃度用電気系制御部
108 高濃度用電気系制御部
109 分光器部
201 低濃度標準試料の準備
202 分光器部109からの電気信号が低濃度用電気系制御部107に送られるべく切替器105を設定
203 フォトン・カウンティング法による標準試料測定
204 高濃度標準試料の準備
205 分光器部109からの電気信号が高濃度用電気系制御部108に送られるよう切替器105を設定
206 アナログ法による標準試料測定
207 アナログ法とフォトン・カウンティング法の検量線の直線性と共通濃度データが存在するかチェック
208 測定中止
209 変換式の作成
210 連結された検量線の作成とフォトン・カウンティング法測定限界値の設定
211 測定試料を準備
212 試料測定
213 測定限界を超えたか?
214 切替器105を高濃度用電気系制御部108へ切替
215 高濃度用電気系制御部による測定
216 測定値の変換
217 切替器105を低濃度用電気系制御部107へ切替
218 低濃度用電気系制御部による測定
219 連結された検量線を用いて測定値を出力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light source part 102 Excitation spectrometer part 103 Sample chamber part 104 Fluorescence spectrometer part 105 Switch 106 Operation / control part 107 Low concentration electric system control part 108 High concentration electric system control part 109 Spectrometer part 201 Low concentration standard sample Preparation 202 The switch 105 is set so that the electrical signal from the spectroscope unit 109 is sent to the low-concentration electrical system control unit 107 203 Standard sample measurement 204 by the photon counting method 204 Preparation of the high-concentration standard sample 205 Spectroscope unit 109 The switch 105 is set so that the electrical signal from the high-concentration electric system controller 108 is sent to the high-concentration electric system control unit 206. Standard sample measurement by the analog method 207. Check 208 Stop measurement 209 Create conversion formula 210 Create linked calibration curve and photon cow Setting of measurement method limit value 211 Preparation of measurement sample 212 Sample measurement 213 Has the measurement limit been exceeded?
214 Switch the switch 105 to the high-concentration electrical system control unit 215 Measurement 216 by the high-concentration electrical system control unit 217 Conversion of measured values 217 Switch the switch 105 to the low-concentration electrical system control unit 218 Low-concentration electrical Measurement by system controller 219 Outputs measurement value using connected calibration curve

Claims (2)

分光器からの信号を処理する二種類の電気系制御部と、分光器からの出力信号を前記二種類の電気系制御部の内のいずれかに送信する信号切替機構と、前記各電気系制御部からのデータを処理する操作・制御部を備え、前記操作・制御部からの信号で前記信号切替機構を制御する機構を備えたことを特徴とする分光蛍光光度計。   Two types of electric system control units that process signals from the spectroscope, a signal switching mechanism that transmits an output signal from the spectroscope to one of the two types of electric system control units, and each electric system control A spectrofluorometer comprising an operation / control unit for processing data from the unit, and a mechanism for controlling the signal switching mechanism by a signal from the operation / control unit. 操作・制御部は、標準試料を用いてフォトン・カウンティング法とアナログ法による検量線を求める工程と、前記両法で得られた検量線が共に寄与率0.999以上の直線性を満たし、且つ前記両法の測定データの中から共通する濃度範囲のデータを二組抽出する工程と、前記抽出した二組のデータから一次式の連立方程式を解く工程と、アナログ法で得られた測定値をフォトン・カウンティング法の値に変換する係数を求める工程と、前記二組の濃度値の内、高い濃度値と該当する測定値を記憶する工程と、前記濃度値以上のアナログ法で得られた測定値を、前記係数を用いて変換する工程と、前記記憶された濃度値以下の濃度においてはフォトン・カウンティング法による測定値を、前記記憶された濃度値を超える濃度においては前記変換された値を用いて検量線を作成する工程と、分光器からの試料測定値が前記記憶された濃度値を越えたか越えないかを監視する工程と、越えない場合は分光器からの信号が低濃度用電気系制御部に、越えた場合は分光器からの信号が高濃度用電気系制御部に送信する工程と、前記検量線によりデータ処理する工程を備えていることを特徴とする請求項1に記載の分光蛍光光度計。   The operation / control unit uses a standard sample to obtain a calibration curve by a photon counting method and an analog method, and both calibration curves obtained by both methods satisfy linearity with a contribution ratio of 0.999 or more. The method of extracting two sets of data in the same concentration range from the measurement data of the method, the step of solving the linear simultaneous equations from the two sets of extracted data, and the measurement value obtained by the analog method A step of obtaining a coefficient to be converted into a value of the counting method, a step of storing a high concentration value and a corresponding measurement value among the two sets of concentration values, and a measurement value obtained by an analog method equal to or higher than the concentration value. The conversion using the coefficient, the measured value by the photon counting method for the density less than the stored density value, and the conversion for the density exceeding the stored density value. A calibration curve using values, a step of monitoring whether the sample measurement value from the spectrometer exceeds or does not exceed the stored concentration value, and if not, the signal from the spectrometer has a low concentration 2. The electrical system control unit according to claim 1, further comprising a step of transmitting a signal from the spectrometer to the high concentration electrical system control unit when exceeding, and a step of processing data using the calibration curve. The spectrofluorometer described in 1.
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