JPH02116768A - Ｅｓｒ／発光同時検出用空胴共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ装置）に関し、特
に同一試料についてＥＳＲ測定と発光検出を同時に行う
ことのできる空胴共振器に関するものである。

［従来技術］ 近時、化学発光の研究が活発になってきている。

化学発光の反応機構は、特殊な場合を除き複雑で、その
過程で生成する発光物質の多くは不安定で検出さえ困難
と考えられている。これまでの研究により、以下の３つ
の発光過程の存在が知られている。

（１）光エネルギーを蓄積した反応中間体（例えば過酸
化物）の生成過程 （２）（１）の反応中間体から一種の遷移状態を経て生
体分子を作るとき、反応エネルギーを生体分子の電子エ
ネルギーに変換する過程 （３）生成物の励起状態から螢光（稀に燐光）が放出さ
れる過程又は添加した螢光物質へのエネルギー移動過程 この様な化学発光の研究は、ＥＳＲの研究と重複してい
る部分が多く、特に（１）、（２）の発光にはラジカル
が関係していると言われている。

しかしながら、化学発光とラジカルとの関係は十分研究
されておらず、どの様な化学種（ラジカル）により発光
するのか、どの様な発光機構を経ているのか等多くの未
解明な問題が残されている。

［発明が解決しようとする課題］ この様な化学発光とラジカルとの関係を研究するために
は、同一試料についてＥＳＲ測定と化学発光の７１１１
定を同時に行うことができる装置が望まれるが、従来そ
の様な装置は存在しなかった。

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、ＥＳＲ
７ＩＰＩ定と化学発光のａＪＩ定を同時に行うことがで
きる装置を実現することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明のＥＳＲ／発光同時検
出用空胴共振器は、内部に試料を挿入するための挿入口
を有する空胴共振器と、該空胴共振器の側壁に開けられ
た導入口を介して空胴共振器内部へマイクロ波を供給す
るための導波管と、該空胴共振器内部の試料から発生す
る光を外部へ取出すために空胴共振器の側壁に設けられ
た窓と、該窓に接続される光ガイドと、該光ガイドの出
力端に接続される光検出器と、前記試料挿入口に被せら
れる光シールド体と、前記光ガイドの周囲を隙間なく囲
む第２の光シールド体とから構成されることを特徴とし
ている。

［作用］ 本発明のＥＳＲ／発光同時検出用空胴共振器は、空胴共
振器に開けられた窓に光ガイドを接続して試料から発生
した光を光検出器へ導くと共に、試料挿入口及び光ガイ
ドに光シールド体を被せて空胴共振器内へ光が入るのを
防止しているため、空胴共振器を使用した通常のＥＳＲ
測定を行いつつ、試料から発生した微弱な光を検出する
ことができる。

以下、図面に基づき、本発明の一実施例を詳説する。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。

図において１は側壁２と上下の蓋体３．４から構成され
る空胴共振器で、蓋体３に設けられた試料挿入口５を介
して試料６を収容した試料管７が内部へ挿入される。８
は挿入口５から光が空胴共振器内部へ入るのを防止する
ため挿入口５に被せられた遮光キャップ、９は空胴共振
器の側壁に開けられた導入口１０を介して空胴共振器内
部へマイクロ波を供給するための導波管である。空胴共
振器１の側壁２には更に窓１１が開けられ、外部からこ
の窓を介して石英ガラスなどでできた棒状の光ガイド１
２の先端が空胴共振器内部へ挿入されている。尚、光ガ
イドとしては、多少のロスの増加（感度低下）が許容さ
れるのであれば、その他の光伝達部材、例えば光ファイ
バなどを使用しても良い。光ガイド１２の他端には、光
電子増倍管１３がその検出面をガイド１２へ密接させて
取り付けられている。この光電子増倍管１３の周囲は、
パーマロイなどでできた磁気シールド体１４により包囲
されており、更に光ガイド１２の周囲も遮光体１５によ
り包囲されている。１６は試料が存在する部分に静磁場
を発生させるための磁極である。

上記構成において、試料には磁極間に発生する静磁場と
、空胴共振器内に形成されるマイクロ波磁場が印加され
る。ここで静磁場を掃引すると、共鳴条件が成立したと
きに試料によりマイクロ波エネルギーが吸収される。こ
のように試料がマイクロ波エネルギーを吸収すると、空
胴共振器の整合がくずれ、空胴共振器から反射マイクロ
波が発生し、この反射マイクロ波を検出することにより
、ＥＳＲ信号を検出することができる。

一方、化学発光などにより試料から発生した光は、光ガ
イド］２により光電子増倍管１３へ導かれて検出される
。このとき、通常のＥＳＲ装置では開放されている試料
挿入口５の部分に遮光キャップ８が被せられているため
、空胴共振器内へ外部から光が入り込むことがなく、ま
た、光ガイド１２の周囲はもちろんのこと、空胴共振器
及び光電子増倍管１３とガイド１２との接続部分は遮光
体１５により完全に覆われているため、試料から発生し
た光のみがガイド１２により光電子増倍管１３へ導かれ
て検出される。

更に、ガイド１２の両端面は研磨されており、それによ
り微弱な光を効率良くガイド内へ導き、且つ光電子増倍
管へ伝達することができる。

更に、光電子増倍管１３は強い磁場のもとでは電子の軌
道が曲げられて動作しなくなってしまうが、本実施例で
は光電子増倍管の周囲を磁気シールド体１４により包囲
しであるため、静磁場による影響を最小限に抑えること
ができる。

次に、本発明者が第１図の装置を使用して行った実験に
ついて説明する。

本発明者は、最も古くから知られているルミノール反応
が、活性酸素の１つであるスーパーオキサイドアニオン
ラジカルによる酸化反応に基づく化学発光であることを
、定量的に証明することを試みた。

［方法］ （１）スーパーオキサイドアニオンラジカルは、キレー
ト剤ＤＥＴＡＰＡＣを加えたヒポキサンチンと、キサン
チンオキシダーゼによる反応にて発生させる。

（２）このようにして発生させたスーパーオキサイドア
ニオンラジカルにルミノールを反応させ、化学発光によ
り発生した光を検出する。

（３）ＥＳＲ７ｆＰｌ定は、スーパーオキサイドアニオ
ンラジカルをスピントラップ剤ＤＭＰＯにて捕捉し、ス
ピンアダクトとして観測する。

［実験例コ ルミノールのＤＭＳＯ溶液（５０μｇ）、キレート剤Ｄ
ＥＴＡＰＡＣ（５，５ｍＭ、３５ｕＤ　）。

ヒボキサンチン（２ｍＭ、５０μｇ）、キサンチンオキ
シダーゼ（０，２５ｕｎｉｔ／ｍρ、５０μｇ）スピン
トラップ剤ＤＭＰＯ（所定ｆｆ１）を混合し、１分後発
光量及びＥＳＲ信号を同時測定した。ＤＭＰＯの量は、
０，２，４，６．８，１０，１２１５．２０μｇの９通
りに設定し、９回の測定を行った。

第２図はＤＭＰＯの量を横軸に、発光量を縦軸にとった
グラフを示し、第３図は同じ＜　Ｄ　Ｍ　Ｐ　Ｏの量を
横軸に、ＥＳＲ信号相対強度を縦軸にとったグラフを示
す。

スーパーオキサイドアニオンラジカルは、ＤＭＰｏと優
先的に反応するので、ＤＭＰＯがゼロの時に最高を示し
た発光量は、ＤＭＰＯが増えるにしたがって減少し、逆
にＥＳＲ信号強度はＤＭＰＯがゼロのときにゼロで、そ
の後はＤＭＰＯの量と共に増加する。これらのことから
、ＤＭＰＯとルミノールがスーパーオキサイドアニオン
ラジカルと競争的に反応していることが分り、また、ル
ミノールの発光は、スーパーオキサイドアニオンラジカ
ルによる酸化反応に基づく化学発光であることが定量的
に証明された。

［効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、ＥＳＲ／発光同時
検出が可能な空胴共振器が実現され、上述した実験例を
はじめとして各種研究に寄与することが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図及び第
３図は本発明の空胴共振器を使用した実験結果を示すグ
ラフである。 １：空胴共振器　　　　２：側壁 ３．４：蓋体 ６：試料 ８：遮光キャップ １０；導入口 １２：光ガイド １４：磁気シールド体 １６：磁極 ５：試料挿入口 ア：試料管 ９：導波管 １１：窓 〕３：光電子増倍管 １５：遮光体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に試料を挿入するための挿入口を有する空胴共振器
   と、該空胴共振器の側壁に開けられた導入口を介して空
   胴共振器内部へマイクロ波を供給するための導波管と、
   該空胴共振器内部の試料から発生する光を外部へ取出す
   ために空胴共振器の側壁に設けられた窓と、該窓に接続
   される光ガイドと、該光ガイドの出力端に接続される光
   検出器と、前記試料挿入口に被せられる光シールド体と
   、前記光ガイドの周囲を隙間なく囲む第２の光シールド
   体とから構成されることを特徴とするＥＳＲ／発光同時
   検出用空胴共振器。