JP2536901B2 - 蛍光測定装置 - Google Patents

蛍光測定装置

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JP2536901B2 JP63156818A JP15681888A JP2536901B2 JP 2536901 B2 JP2536901 B2 JP 2536901B2 JP 63156818 A JP63156818 A JP 63156818A JP 15681888 A JP15681888 A JP 15681888A JP 2536901 B2 JP2536901 B2 JP 2536901B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、励起光の照射によって蛍光性サンプルか
ら発光する蛍光を検出し、血中の薬物濃度や免疫グロブ
リン濃度等の測定を行なう蛍光測定装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、蛍光測定装置としては、例えば、第3図(a)
(b)に示すようなものが知られている。これは、励起
光学系1と蛍光検出光学系2とを備えている。そして、
励起光学系1において、光源3からの放射光を集光レン
ズ4,励起光用干渉フィルタ5及び集光レンズ6を介して
所定の波長の励起光にし、この励起光を蛍光性サンプル
7に照射するとともに、蛍光検出光学系2において、励
起光の照射によって蛍光性サンプル7から発光する蛍光
を集光レンズ8,蛍光用干渉フィルタ9及び集光レンズ10
を介して所定の波長の蛍光にし、光検出素子を有した検
出部11に集光して、蛍光サンプル7の所要成分の測定を
するようになっている。
また、励起光学系光軸12と蛍光検出光学系光軸13と
は、鋭角(第3図(a))あるいは直角(第3図
(b))等の所要の角度位置に配置されている。これ
は、励起光学系光軸12と蛍光検出光学系光軸13とを同軸
上に配置すると、蛍光検出光学系2の蛍光に、蛍光サン
プル7を通過した通過励起光14が混入しあるいは重畳し
てしまい、検出部11での検出が不正確になってしまうか
らである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、この従来の装置にあっては、励起光学系光
軸12と蛍光検出光学系光軸13との最適な角度設定が難し
く精度を出しにくい。また、励起光学系光軸12と蛍光検
出光学系光軸13とが所要の角度位置に配置されているの
で、それだけ、該装置の構造が屈曲することになって複
雑になってしまうし、該装置を他の装置と組合せて配置
する場合に屈曲している分、無用な空間を生じてしまう
という問題があった。
そのため、励起光学系光軸12と蛍光検出光学系光軸13
とを同軸上に配置して装置が屈曲しないようにしたいと
いう要請がある。
そこで、本発明の技術的課題は、蛍光検出光学系上の
蛍光に、蛍光サンプルを通過した励起光が混入しあるい
は重畳してしまうことなく、励起光学系光軸と蛍光検出
光学系光軸とを同軸上に配置する点にある。
〔問題点を解決するための手段〕
このような課題を解決するための本発明の手段は、蛍
光性サンプルに励起光を照射する励起光学系と、励起光
の照射によって蛍光性サンプルから発光する蛍光を検出
する蛍光検出光学系とを備えた蛍光測定装置において、
励起光学系光軸と蛍光検出光学系光軸とを同軸上に配置
するとともに、励起光学系では、励起系を光軸を中心と
した環形光束に形成する環形光束形成部と、この環形光
束に形成された励起光を蛍光性サンプルに集光させる集
光部とを有し、集光部は上記蛍光性サンプルを透過した
励起光を蛍光性サンプルに再び集光照射する反射光学系
を備えたことである。
〔作用〕
この手段によれば、蛍光性サンプルに励起光が集光す
ると、励起光は環形光束に形成されているので、蛍光性
サンプルを通過した励起光は環状になって拡散し、蛍光
検出光学系光軸から離間する。そのため、蛍光性サンプ
ルにおいて発光した蛍光検出光学系上の蛍光に、蛍光サ
ンプルを通過した上記の励起光が混入しあるいは重畳し
てしまう事態が防止される。このとき、集光部は上記蛍
光性サンプルを透過した励起光を蛍光性サンプルに再び
集光照射する反射光学系を備えているため、蛍光性サン
プルに励起光を効率よく照射することができる。
〔実施例〕
以下添付図面に従って、本発明の実施例に係る蛍光測
定装置を詳細に説明する。
第1図には第一の実施例に係る蛍光測定装置が示され
ている。
この装置は、蛍光性サンプルSを収納する反応管19、
該反応管19の前後に位置する励起光学系20及び蛍光検出
光学系40を備えている。また、励起光学系光軸20aと蛍
光検出光学系光軸40aとは同軸上に配置されている。
励起光学系20は、光源部21,熱線遮断フィルタ22,集光
レンズ23,励起光干渉フィルタ24,光束スプリッタ25,偏
光部26,環形光束形成部30及び集光部としての励起光集
光レンズ35を励起光学系光軸20a上に順に列設してあ
る。
光源部21は、励起光を発光するハロゲンランプ等の低
電力(例えば100W以下)のランプ21aを有している。ラ
ンプ21aの後方には反射光学系としての凹面鏡21bが配置
されており、ランプ21aから後方に放射された光を反射
させ、前方の放射光に重畳させてランプ21aからの光の
利用率を上げるものである。
熱線遮断フィルタ22は、光源部21からの熱線を吸収
し、下記の蛍光性サンプルSの温度上昇を防ぐものであ
る。これにより、蛍光性サンプルSの性状に与える影響
が抑制される。尚、該装置は、この熱線遮断フィルタ22
によって熱線を吸収し、後記の励起光干渉フィルタ24,
蛍光干渉フィルタ43の夫々の透過率を変え、あるいは、
各フィルタの組合せを変えることによって、サンプルの
比濁,光散乱,偏光等の測定にも供される。
集光レンズ23は球面レンズまたは非球面レンズが用い
られ、光源部21からの励起光を平行光束とする。
励起光干渉フィルタ24は、蛍光性サンプルSの吸収ス
ペクトルにおける所定の吸収帯に対応した一定領域の波
長及び波長巾の励起光を選択するものであり、コンピュ
ータと連動させて異なる数種の波長の励起光を選択しう
るものである。
光束スプリッタ25は、励起光の強度を設定値に維持す
るものであり、図示外の光検知器で該励起光の強度をモ
ニターし、光源部21の出力を調整することにより実行さ
れる。
偏光部26は、偏光板26aと電気光学セラミックス26bと
を組合せたものである。偏光板26aは、光束スプリッタ2
5から入射する励起光から一定方向の直線偏光のみを通
過させ、例えば、励起光から垂直方向に振動する直線偏
光を形成する。電気光学セラミックス26bとしては、例
えば、鉛−ランタン−ジルコン酸−チタン酸固溶体で形
成された強誘電性物質からなる所謂PLZTセラミックスが
用いられ、電圧を印加することにより強誘電性物質の複
屈折を変化させ、一定方向に振動する直線偏光が光軸方
向に通過すると、偏光面を回転させて、入射光の偏光面
角度と異なる方向に振動する直線偏光を形成する。この
場合、半波長電圧を印加することにより、偏光板26aを
通過した垂直方向の直線偏光をその垂直に偏光する偏光
面を90度回転させ、水平方向に振動する直線偏光に形成
する。更に、印加電圧を零にすると、透過光の直線偏光
の振動面は垂直に戻る。
環形光束形成部30は、鏡面同士が相対向する円錐外面
鏡31と円錐内面鏡32とで構成されている。円錐外面鏡31
は、上記直線偏光の励起光を光軸20aに垂直な方向に反
射させる鏡面を有し、円錐内面鏡32は、該反射光を光軸
20aに平行な方向に反射させて環形光束を形成する鏡面
を有している。
集光部としての励起光集光レンズ35は、凸球面レンズ
または非球面レンズからなり、上記環形光束を反応管19
内の蛍光性サンプルSに集光させるものである。この励
起光集光レンズ35は、その内環光の開口数が後述する蛍
光集光レンズ42の開口数よりも大きくなるように形成さ
れている。
一方、蛍光検出光学系40は、反射鏡41,蛍光集光レン
ズ42,蛍光干渉フィルタ43,偏光板44,集光レンズ45及び
蛍光検知器46を蛍光検出光学系光軸40a上に順に列設し
てある。
反射鏡41は、蛍光性サンプルSを通過した励起光の環
形光束拡散光を、再び蛍光性サンプルSに集光させて該
拡散光を蛍光性サンプルSの励起に供する鏡面を有した
凹球面鏡または非球面鏡からなり、その中央には蛍光性
サンプルSで発光した蛍光が通過する通孔41aが開設さ
れている。
蛍光集光レンズ42は、蛍光性サンプルSから発光した
蛍光を集光して平行光束とするものであり、その開口数
は、上記励起光集光レンズ35の内環光の開口数よりも小
さいものになっている。
蛍光干渉フィルタ43は、蛍光性サンプルSから発光し
た蛍光のスペクトル分布のうち、特定の波長及び波長巾
の蛍光を透過させるものであり、コンピュータと連動し
て数種の波長の蛍光を選択しうるようになっている。蛍
光の波長は吸収した励起光の波長よりもエネルギの小さ
い長波長域に移行することから、該フィルタの選択はこ
の移行に基づいて行なわれる。
偏光板44は、蛍光のうち特定偏光面を持つ蛍光のみ、
例えば、垂直方向に振動する偏光成分の蛍光のみ透過す
るものである。
集光レンズ45は、球面レンズまたは非球面レンズで、
上記の蛍光を光検知器を有した蛍光検知器46に集光する
ものである。
従って、この実施例に係る蛍光測定装置によれば、光
源部21から発せられ熱線遮断フィルタ22,集光レンズ23,
励起光干渉フィルタ24,光束スプリッタ25及び偏光部26
を透過した円形平行光束状の励起光は環形光束形成部30
の円錐外面鏡31に入射する。これにより該円形平行光束
状の励起光は光軸20aに対して垂直な方向に反射させら
れる。次に、この反射光は、環形光束形成部30の円錐内
面鏡32に入射する。これにより、該反射光は光軸20aに
平行な方向に反射させられ、環形光束に形成される。そ
の後、環形光束状の励起光は、励起光集光レンズ35に入
射し、これにより、反応管19内の蛍光性サンプルSに集
光させられる。
蛍光性サンプルSにおいては、該励起光が吸収されて
励起され、これにより、下位のエネルギ状態への光放射
が行なわれて蛍光が発生する。また、蛍光に変換しなか
った励起光は、蛍光性サンプルSを通過すると、集光し
たときと同様に、環形光束状に拡散する。この拡散した
励起光は、反射鏡41に反射し、再び蛍光性サンプルSに
集光させられて蛍光性サンプルSの励起に供される。
そして、上記の蛍光は、反射鏡41の通孔41aを通って
蛍光集光レンズ42によって集光され、平行光束に形成さ
れる。この場合、蛍光性サンプルSを通過した励起光は
蛍光検出光学系光軸40aから拡散するとともに、蛍光集
光レンズ42の開口数は上記励起光集光レンズ35の内環光
の開口数よりも小さいものになっているので、該励起光
が上記集光される蛍光内に混入したり重畳することがな
い。
反射鏡41の通孔41aを通って蛍光集光レンズ42によっ
て集光された蛍光は、蛍光干渉フィルタ43,偏光板44及
び集光レンズ45を介して、励起光の直線偏光の偏光面を
損なわず保存しながら、蛍光検知器46に入射する。この
蛍光検知器46においては、蛍光は、励起光の振動方向と
平行に振動する偏光成分と、直角に振動する成分とを有
しているので、例えば、これらの成分の強度、即ち、偏
光部での印加電圧が零電圧のとき得られる蛍光強度(I
)、半波長電圧のとき得られる蛍光強度(I)を測
定して蛍光偏光度 P=(I−I)/(I+I) を得る。
第2図は、第二の実施例に係る蛍光測定装置を示して
ある。これは、上記第一の実施例と略同様に構成されて
いるが、環形光束形成部と集光部との構成が異なってい
る。
環形光束形成部50は、鏡面同士が相対向する円限外面
鏡51と円錐内面鏡52とで構成されている。円錐外面鏡51
は、上記直線偏光の励起光を光軸20aに垂直な方向に反
射させる鏡面を有し、円錐内面鏡52は、凹球面鏡または
凹非球面鏡からなり、該反射光を環形光束に形成すると
ともに、この環形光束を直接に反応管19内の蛍光性サン
プルSに集光させる鏡面を有している。この円錐内面鏡
52は、その内環光の開口数が蛍光集光レンズ42の開口数
よりも大きくなるように形成されている。即ち、円錐内
面鏡52は環形光束を蛍光性サンプルSに集光させる集光
部としても構成されている。そして、この第二の実施例
においても第一の実施例と同様に励起光が蛍光に混入し
あるいは重畳する事態が防止される。
尚、環形光束形成部及び集光部の構成は上述したもの
に限られるものではなく、適宜に変更して差支えない。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の蛍光測定装置によれ
ば、励起光が蛍光検出光学系の蛍光に混入しあるいは重
畳してしまうことなく、励起光学系光軸と蛍光検出光学
光軸とを同軸上に配置することができる。即ち、励起光
は環形光束に形成されることから、蛍光性サンプルを通
過した励起光は環状になって拡散し、蛍光検出光学系光
軸から離間するので、蛍光性サンプルを通過した上記の
励起光が蛍光検出光学系の蛍光に混入しあるいは重畳し
てしまうことを抑止することができる。このとき、集光
部は上記蛍光性サンプルを透過した励起光を蛍光性サン
プルに再び集光照射する反射光学系を備えているため、
蛍光性サンプルに励起光を効率よく照射することができ
る。そのため、励起光学系光軸と蛍光検出光学系光軸と
の位置合せが容易になり、精度を出しやすくなる。ま
た、該装置を屈曲することなく直状に形成することがで
き、それだけ、構造を簡易化することができるととも
に、該装置を他の装置と組合せて配置する場合等に、無
用な空間を生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例に係る蛍光測定装置を模
式的に示す図、第2図は本発明の第二の実施例に係る蛍
光測定装置を模式的に示す図、第3図(a)(b)は従
来の蛍光測定装置の一例を模式的に示す図である。 S……蛍光性サンプル 20……励起光学系 20a……励起光学系光軸 30……環形光束形成部 35……励起光集光レンズ(集光部) 40……蛍光検出光学系 40a……蛍光検出光学系光軸 50……環形光束形成部 52……円錐内面鏡(集光部)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蛍光性サンプルに励起光を照射する励起光
    学系と、励起光の照射によって蛍光性サンプルから発光
    する蛍光を検出する蛍光検出光学系とを備えた蛍光測定
    装置において、 励起光学系光軸と蛍光検出光学系光軸とを同軸上に配置
    するとともに、励起光学系には、励起光を光軸を中心と
    した環形光束に形成する環形光束形成部と、この環形光
    束に形成された励起光を蛍光性サンプルに集光させる集
    光部とを有し、集光部は上記蛍光性サンプルを透過した
    励起光を蛍光性サンプルに再び集光照射する反射光学系
    を備えたことを特徴とする蛍光測定装置。
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