JPH02227638A - 蛍光光度計 - 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） 本発明は二つの分光器により構成された蛍光光度計に関
する。

（従来の技術） 蛍光光度計として励起光分光器と発光分光器とを備え、
励起光分光器の出射光で試料を照射し、試料から発せら
れる蛍光を発光分光器で分光して測定する型の蛍光光度
計があり、この型の装置によって励起光スペクトルと蛍
光スペクトルを測定することができる。

一般に蛍光光度計で蛍光測定の検出感度を高めるために
は盲蛍光レベルを低下させる必要がある。

ここでいう盲蛍光とは試料中の蛍光成分が零の場合でも
、検出器に到達する光エネルギーの総称であって、蛍光
測定の背景光（バックグラウンド）である。

蛍光のような弱い光の測定では、光自身のゆらぎが問題
となる。即ち、一般に光自身にゆらぎがあり、ゆらぎの
大きさは、光が強い程大きい。このため第７図に示すよ
うに強い背景光に重なった弱い蛍光の測定は、蛍光自身
のゆらぎが仮に小さ（でも、これよりはるかに大きい背
景光のゆらぎに規制され、蛍光の測定下限が背景光のゆ
らぎで決ってしまう。第７図ｄのように、背景光を電気
的に引き去ってもノイズは残る。

従って、蛍光測定の感度向上のためには背景光即ち盲蛍
光を可能な限り減少させることが要求される。

盲蛍光の要因には、（ａ）励起光中の迷光成分（後述）
の試料やセルによる散乱、（ｂ）試料を溶かした溶媒の
ラマン光、〈Ｃ）溶媒自身や溶媒中の不純物による蛍光
、〈ｄ）分光器の２次光の散乱などがあるが、とくに生
体試料などの混った試料や、ＴＬＣプレートのような散
乱体に保持された試料の蛍光測定では（ａ）の迷光成分
の散乱による盲蛍光が増加するのでこれを極小にするこ
とが極めて重要である。

迷光レベルを引下げるためには励起光分光器をダブルモ
ノクロメータ型にすればよいが、装置が大へん高価で大
形になるため、小形の定ｆｉ１１１定用でかつ高感度化
を目的とする装置には適さない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、定量に重点を置いた（すなわちこの場合スペ
クトル全体の測定は不要の）高感度重視の小形低価格の
蛍光光度計と、感度は中感度ながらスペクトルの測定が
できる蛍光光度計の両者を同一の装置で実現し、簡単な
切換によって両者の機能を得ようとするものである。

（課題を解決するための手段） 光源と第１の分光器と第２の分光器と光検出器と、第１
の分光器と第２の分光器との間に設けられた第１の試料
設定位Ｗｔさ、第２の分光器と光検出器との間に設けら
れた第２の試料設定位置と第１または第２の試料設定位
置に着目自在にかつ位置決めされて取付けられる光路変
換素子とにより蛍光光度計を構成した。

（作用） 二つの分光器を用いた蛍光光度計は一般に第１図のよう
に第１の分光器１と第２の分光器２と、第１と第２の分
光器の間に位置する試料設定位置３と光検出器４とより
なっている。本発明ではこの図で試料設定位置３を第１
の試料設定位置とし、光検出器４を第２分光器の出射光
軸上より外した位置に設置し、第２の分光Ｂ走光検出器
４との間に第２試料設定位置５を設け、試料を第１或は
第２何れかの試料設定位置に設定できるようにし、第２
の試料設定位置に試料を設定したとき光源の光が第１．
第２の分光器を順に通過して、上記試料に入射し、その
試料から発せられる蛍光等が光検出器に入射し得るよう
にしたものである。

即ちこの構成によると光路変換素子６の位置を変えて二
つの測定モードが可能となる。その一つは、第２図ａに
示すように第１の試料位置に試料を設定し、第１分光器
出射光を試料に入射させ、試料から出る蛍光を第２の分
光器に入射させ、第２の分光器出射光を第２の試料位置
に設置された光路変換素子６で光検出器に偏向して入射
させる測定モードで、これは、従来のシングルモノクロ
メータを用いた蛍光光度計を用いる測定と同じ測定を行
うものである。この場合節１の分光器をスキャンするこ
とにより、励起スペク、トルが、第２の分光器をスキャ
ンすることにより、蛍光発光スペクトルが得られる。も
う一つの測定モードは高感度定量を目的としたものであ
って第２図すに示すように第１の試料設定位置に光路変
換素子６を設置し、第２の試料設定位置に試料を設定し
て、第１．第２の分光器を通した光を試料に入射させ、
試料からの蛍光を光検出器に入射させるものである。こ
うすると試料に対して第１．第２の分光器が直列に入る
ので励起分光器としてダブルモノクロメータを用いたの
と同じ効果となり、励起光の迷光を充分小さ（できる。

この第２の測定モードの場合、発光側分光器としてフィ
ルタを用いることができる。フィルターとしては、色ガ
ラスフィルタで特定の波長以上を通すもの、いわゆるカ
ットフィルターや干渉フィルタまたは、色ガラスフィル
タと干渉フィルタを組み合わせたものが利用できる。　
なお、実在するフィルターの一般的性質として、ある指
定波長より短波長側を完全に阻止する特性を有するもの
は容易に実現できるのに対し、反対に長波長側を完全に
阻止する特性のものは極めて困難であり、長波長側であ
る程度の光のもれがある（完全に阻止できない）のが実
状である。このことは、励起側をダブルモノクロメータ
化して極力迷光をとり除き、発光倒は単にフィルタで励
起光を阻止する方法の組み合わせが有効であることを意
味している。即ち励起光に対して蛍光発光は長波長側に
あられれるので、前述のフィルタが励起光を完全に阻止
し、蛍光のみ通すようにできる。この時、励起側の分光
器の方はダブルモノクロメータ化により励起光より長波
長側の光（迷光）を十分除（ことができるから、フィル
タが仮にこの長波長の蛍光帯以外で光を通過しても同等
実害にならない。

このように本発明によれば、二つの分光器にシングルモ
ノクロメータ型のものを用いて、通常のこの種の蛍光光
度計による励起スペクトルや蛍光発光スペクトルの測定
が可能であると共に励起光分光器をダブルモノクロメー
タ化することによって、高感度定量を可能にする。特に
、生化学試料のように濁った試料では散乱成分のふめ、
背景光が大幅に増加するので、本性による高感度化が有
効である。またフローセルを用いた測定試料がＴＬＣ薄
層上にある場合も、散乱光が多いのでこの方法が特に有
用となる。装置構成としてはシングルモノクロメータを
二台用いた型の蛍光光度計に光路変換素子を付加しただ
けであるから、ダブルモノクロメータを用いた蛍光光度
計に比しはるかに安価小型にできる。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。この実施例では光路
変換素子６として鏡を用いた。第２分光器２の出射ビー
ムの光軸に対して第２分光器２の入射光軸は直交してお
り、この両光軸の交点０１を中心として第１の試料設定
位置３が設けられている。試料設定位置３は正方形の凹
みで、第３図に示すような水平断面が正方形の試料セル
フが、この凹みに嵌合されることで位置決めして設定さ
れるようになっている。光検出器４は第２分光器２の出
射光軸から外れた位置にあり、第２分光器２の出射光軸
上の０２点を中心として、第２の試料設定位置５が設け
られている。これは第１の試料設定位置３と同じ構造の
正方形の凹みで、第３図に示した試料セルフを位置決め
して設定することができる。第４図に光路変換素子６を
示す。この実施例では光路変換素子６は鏡で、水平断面
が正方形で、鏡面に対向する直交二面に窓を有する枠６
１内に対角線方向に取付けられており、この枠を第１或
は第２の試料設定位ｆｔ３或は５の正方形の凹みに嵌合
させることで、位置決めして設定することができる。

この実施例における第２図すの測定モードにおいて、試
料セルフと光検出器４との間には励起光を遮断するフィ
ルタ８が挿入され、このフィルタによって試料励起光の
試料による散乱成分が光検出器に入射するのが阻止され
る。

第５図は光路変換素子６の他の実施例を示す。

この光路変換素子は平行に配置された三つの反射面６　
ａ　、６　ｂ　＋　６　ｃによりなり、鍵形のベース６
２上に取付けられている。鍵形のベース６２は第１、第
２の試料設定位Ｗ１３，５の内側に試料セルを迂回する
光路を形成するように配置される。この実施例は試料設
定位置３或は５に試料セルが固定されていて着脱困難な
構造の場合に適用され、試料セルとしてフローセルが用
いられて流通する液体試料の経時的変化を測定するよう
な場合に適している。

第６図の実施例は第２の分光器２の出射光軸上にフロー
セル５１が固定されており、第１の試料設定位置３が試
料セルの着脱自在な実施例で、光路変換素子６は第５図
に示したものを用いるようになっている。励起光分光器
をダブルモノクロメータにしてフローセル流通試料の蛍
光測定を行う場合、光路変換素子６を第１試料設定位置
３に設置し、フローセル内の試料より発せられる蛍光を
光検出器に入射させる。試料セルを第１の試料設定位置
３に置いて測定するときは、光路変換素子を同図５０の
位置に置いて第２分光器２の出射光を光検出器４に入射
させる。

上記各実施例を通して、光検出器４は第２の分光器２の
出射光軸から外した位置に配置されるが、同光軸上に設
置される試料セルとの間にはフィルタ８を挿入できるだ
けのスペースがあればよ（、光検出器は第２分光器２の
出射光軸上に置かれる試料に近接して配置することによ
り、試料からの蛍光の入射効率を高め、この点からも感
度向上を計れる。この場合、光検出器としてエンドオン
の形の光電子増信管のように受光面が広く、かつ素子前
面にあって、受光面を発光部に近接させ易い形のものを
用いると、試料からみた光検出素子の受光面の立体角が
大きくなり一層感度が得やす（なる。

第８図は、第２の試料位置の光路切換手段に関する、変
形実施例である。検出器４が異なる方向からの光を受光
できる点を利用している。試料をバイパスさせる場合は
、試料５１（フローセルのような着脱しに（い試料のと
き有効）の直前に鏡６３を挿入し、光を検出器側に向け
るだけでよい。試料５１はとりはずす必要がない。

また光を試料５１に照射する場合、セルに垂直の面から
照射する必要はな（、またセルに対して検出器の受光面
を垂直に置く必要もない。蛍光は試料から全方位に発光
されることを念頭におけば、ミラー６３、セル５１、検
出器５１の配置は比較的自由度が大きいので、構造を簡
単化する設計が可能である。もちろん、蛍光発光測定用
には試料５１と検出器４の間に励起光を阻止するフィル
タ８を置く。

第９図は更に異なる実施例で、第１の試料設定位置につ
いて、試料が設定されない場合を優先し、アダプタによ
って蛍光試料が測定できるようにするものである。

すなわち光路変換ミラーを挿入しないときは第１の分光
器１から第２の分光器２まで、光は単に第１試料設定位
置３の中を直進する。

第２の試料設定位置には試料５１があり、５１からの蛍
光を検出器４で受光する。このように第９図の実施例は
アダプタを取りつけないときダブルモノクロメータ励起
の高感度測定モードになっている。このモードを主とし
、励起スペクトル、蛍光スペクトルが必要な場合は、光
路切換ミラー６４と、６３を挿入することによってスペ
クトル測定目的とする定性モードに交換できる。

このように本発明では、設計の方法によって、高感度定
量モードを主とする場合、スペクトル測定用の定性モー
ドを主とする場合の二通りの対応が可能である。

（効果） 本発明によれば、二つのモノクロメータを用いた簡易型
の蛍光光度計において、二つのモノクロメータを直列に
結合したダブルモノクロメータを励起分光器として用い
るｒ高感度定量用測定法」と二つのモノクロメータを夫
々励起側、蛍光側に分け、励起スペクトルや蛍光スペク
トルを測定できるいわば「定性用測定法」とを簡単な光
路切換用アダプタによって自在に選択して使用すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の平面図、第２図は同実
施例の二つの測定モードの配置を示す平面図、第３図は
試料セルの斜視図、第４図は上記実施例で用いられる光
路変換素子の斜視図、第５図は本発明の他の一実施例の
平面図、第６図は更に他の実施例の平面図、第７図は蛍
光と背景光のノイズの関係を示す説明図、第８図および
第９図は夫々本発明のさらに別の実施例を示す。 ｌ・・・第１の分光器、２・・・第２の分光器、３・・
・第１の試料測定−１４・・・光検出器、５・・・第２
の試料設定位置、６・・・光路変換素子、７・・・試料
セル、８・・・フィルタ、５１・・・フローセル。 代理人　　弁理士　縣　　浩　介 第２図 純宏光 （ａ） １１７図 背景光 宏ｉｔ￥ｒ景肥 （堂光十貨曇Ｌ）−（背光ｔ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 實

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、第１の分光機器と、第２の分光器と、光検出器
   と、上記第１分光器の光出射部と第２の分光器の光入射
   部に対し、両者の間に設けられた第１の試料設定位置と
   、第２分光器の光出射部から光検出器までの間に設けら
   れた第２の試料設定位置と、上記第１および第２の試料
   測定位置において／光路を切換える手段を備え、前記光
   路切換手段は、光を試料に入射させるか、光を試料をバ
   イパスさせ、直接次の第２分光器または光検出器に導く
   かを自在に選択できることを特徴とする蛍光光度計。