JPH0562850U - 蛍光測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 試料に励起光を効率良く照射できると共に、
迷光の少ない、小型で安価な蛍光測定装置を実現する。 【構成】 長軸側の一部が欠如した回転楕円鏡１の欠如
していない側の焦点（第１焦点１ａ）に試料２を、ま
た、欠如している側の焦点（第２焦点１ｂ）に検出器３
を設置し、励起光を前記回転楕円鏡を介して前記第１焦
点に設置された前記試料に集光させた時にこの試料から
発光する蛍光を回転楕円鏡を介して検出器で測定するよ
うにした蛍光測定装置において、検出器３と励起光を出
力する励起光源４が鏡像関係となる位置に平面鏡７を設
置する。また、前記回転楕円鏡の長軸の垂直２等分面に
蛍光は透過し励起光は反射する多層膜干渉フィルタを設
置し、この多層膜干渉フィルタまたは回転楕円鏡に励起
光導入用のピンホールまたはスリットを設けてもよい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、バイオテクノロジー産業や半導体産業における蛍光分析を行う装置 に関し、特に回転楕円鏡で蛍光を集光する蛍光測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

蛍光とは、或る物質に特定の波長の光をあてると、それより長波長の光（蛍光 ）が、その物質から発光される現象であり、この蛍光度を測定することは、吸光 度を測定する装置に比較して、原理的に高感度であり、近年、バイオテクノロジ ーでは、そのニーズが高まっている。

【０００３】 このような蛍光測定装置において、回転楕円鏡を用いて、蛍光を効率良く集光 するためには、図３に示すように、回転楕円鏡１の第１焦点１ａに試料２を、ま た、第２焦点１ｂに検出器３を設置して、試料２から発光する蛍光を必ず検出器 ３に導く必要がある。また、励起光を効率良く試料２に照射するためには、回転 楕円鏡１の一部に穴をあけて励起光を照射させたり、励起光源にレーザを用いた り、回転楕円鏡を大きくして、そのスペースに光学系を設置するなどの対策が取 られていた。

【０００４】 しかしながら、励起光を効率良く試料に照射させるため、励起光源にレーザを 用いる場合については、励起波長にあったレーザがなく、高価な装置となる。ま た、回転楕円鏡を大きくして、そのスペースに光学系を設置する場合については 、蛍光の集光効率が悪くなり、装置を小型化できないといった問題点があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記従来技術の課題を踏まえて成されたものであり、回転楕円鏡の 第２焦点と励起光源が鏡像関係となる位置に平面鏡を設置することにより、あた かも第２焦点に設置した検出器から励起光が照射されたようにして、試料に励起 光を効率良く照射できると共に、回転楕円鏡と多層膜干渉フィルタを組み合わせ た測定セルで試料を囲むことにより、励起効率が高く、迷光の少ない、小型で安 価な蛍光測定装置を提供することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための本考案の構成は、 長軸側の一部が欠如した回転楕円鏡の欠如していない側の焦点（第１焦点）に 試料を、また、欠如している側の焦点（第２焦点）に検出器を設置し、励起光を 前記回転楕円鏡を介して前記第１焦点に設置された前記試料に集光させた時にこ の試料から四方に発光する蛍光を前記回転楕円鏡を介して前記第２焦点に設置さ れた前記検出器で測定するようにした蛍光測定装置において、前記検出器と前記 励起光を出力する励起光源が鏡像関係となる位置に平面鏡を設置した構成とした ことを特徴とする。 また、長軸側の一部が欠如した回転楕円鏡の欠如していない側の焦点（第１焦 点）に試料を、また、欠如している側の焦点（第２焦点）に検出器を設置し、励 起光を前記回転楕円鏡を介して前記第１焦点に設置された前記試料に集光させた 時にこの試料から四方に発光する蛍光を前記回転楕円鏡を介して前記第２焦点に 設置された前記検出器で測定するようにした蛍光測定装置において、前記回転楕 円鏡の長軸の垂直２等分面に蛍光は透過し励起光は反射する多層膜干渉フィルタ を設置すると共に、この多層膜干渉フィルタまたは前記回転楕円鏡に励起光導入 用のピンホールまたはスリットを設けた構成としたことを特徴とし、さらに、前 記検出器の受光面は前記多層膜干渉フィルタの全面を覆うようにしたことを特徴 とする。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、励起光源と回転楕円鏡の第２焦点に設置した検出器とが鏡像 関係となる位置に平面鏡を設置している。したがって、試料から見ると、あたか も励起光が回転楕円鏡の第２焦点に設置した検出器から出射しているような構成 とできるため、回転楕円鏡の第１焦点に設置した試料へ励起光を効率良く照射で きる。また、試料を回転楕円鏡と多層膜干渉フィルタで囲むことにより、試料に 吸収されずに迷光となる励起光を繰り返して試料に照射することができ、迷光を 低減して励起効率を向上できる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の蛍光測定装置の第１の実施例を示す構成図である。図１におい て、１は回転楕円鏡であり、長軸側の一部（図では、向かって右側の長軸側の面 ）が欠如している。２は回転楕円鏡１の欠如していない側の焦点位置（第１焦点 ）１ａに設置された試料、３は回転楕円鏡１の欠如している側の焦点位置（第２ 焦点）１ｂに設置された検出器である。４は励起光源、５は励起波長の光だけを 通す光学フィルタ（または、プリズムや回折格子などの分光器）、６は集光レン ズである。６ａは集光レンズ６の焦点、７は平面鏡であり、集光レンズ６の焦点 ６ａは、平面鏡７に対して回転楕円鏡１の第２の焦点１ｂに設置された検出器３ と鏡像対称な位置にある。つまり、試料２から見ると励起光源４が、あたかも回 転楕円鏡１の第２焦点に設置されているかのように見える。８は励起光と蛍光を 分離する光学フィルタ（または、プリズムや回折格子などの分光器）であり、励 起光は遮断して蛍光の波長のみを透過し、検出器３へ導く。なお、図示はしない が、回転楕円鏡１内に設置された試料２はガラスなどの無蛍光性の透明物体で保 持されている。

【０００９】 このような構成において、励起光源４から出射された光は、光学フィルタ５を 通して励起波長の光だけが通され、集光レンズ６により集光されて平面鏡７に入 射される。入射光は、平面鏡７で反射され、回転楕円鏡１の鏡面で反射されて、 その第１焦点１ａに置かれた試料２へ入射される。試料２は四方に蛍光を発する が、この内、回転楕円鏡１の鏡面に当たって反射された蛍光は、全て回転楕円鏡 １の第２焦点１ｂに置かれた検出器３に集光される。この場合、検出器３の前段 に設置された光学フィルタ８により、励起光は遮断されるため、検出器３へは蛍 光だけが導かれる。ここで、回転楕円鏡１の第２焦点と励起光源４の出射光を集 光する集光レンズ６の焦点とは、平面鏡７に対して対称な位置にある。つまり、 励起光源４から出射した励起光は、集光レンズ６の焦点６ａと平面鏡７に対して 対称位置である回転楕円鏡１の第２焦点１ｂに置かれた検出器３から出射したか のようになる。したがって、集光レンズ６によって集光された励起光を全て試料 ２に照射することができる。

【００１０】 なお、上記実施例において、検出器３と励起光源４と平面鏡７は複数個あって も良い。

【００１１】 次に、図２は本考案の蛍光測定装置の第２の実施例を示す構成図である。なお 、図２において図１と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。 図２において、９は蛍光は透過し、励起光を反射する多層膜干渉フィルタであり 、回転楕円鏡１の長軸の垂直２等分面に設置されている。また、この多層膜干渉 フィルタには励起光を回転楕円鏡１内に導入するためのピンホール９ａが設けら れている。なお、このピンホール９ａは、回転楕円鏡１に設けてあっても良く、 また、ピンホールはスリットであっても良い。

【００１２】 このような構成において、励起光は多層膜干渉フィルタ９のピンホール９ａを 通って、回転楕円鏡１の第１焦点１ａに置かれた試料２へ入射される。試料２は 四方に蛍光を発するが、この内、回転楕円鏡１の鏡面に当たって反射された蛍光 は、多層膜干渉フィルタ９を透過して、全て回転楕円鏡１の第２焦点１ｂに置か れた検出器３に集光される。この場合、試料２に吸収されなかった励起光は、そ の一部はピンホール９ａを通って外部への迷光となるが、殆どは回転楕円鏡１と 励起光を反射する多層膜干渉フィルタ９で反射されて、再び試料２に照射され、 吸収されて蛍光を発する。つまり、回転楕円鏡１と多層膜干渉フィルタ９で囲ま れた空間内では、試料２に吸収されなかった励起光が繰り返して試料２に照射さ れている。この動作を繰り返して行うことにより、入射した励起光子と試料の蛍 光分子との衝突確立が上昇するため、励起効率が上がり、外部への迷光は減少す る。

【００１３】 ここで、第１の実施例では、一度照射した励起光は、光学フィルタ８に吸収さ れるか、試料２で散乱されて迷光となっていたが、第２の実施例では試料２に照 射後、散乱・透過した励起光を再び多層膜干渉フィルタ９により反射して試料２ に照射している。１回の反射で損失する励起光の割合をΔとすると、ｎ回の反射 で、試料２に照射される励起光の総量は、 Ａ_n＝１＋（１−Δ）＋（１−Δ）²＋───＋（１−Δ）ⁿ となり、 Σ（１−Δ）ⁿ＝１／Δ となる。回転楕円鏡や多層膜干渉フィルタの反射率は通常９０％以上はあるので 、Δ＝１０％と考えると、Ａ_n＝１０、つまり励起光を１０倍強める効果がある 。また、セルの外部にあらわれる励起光と蛍光の比は、蛍光の光量は１／Δ倍に 増加するが、励起光量は１／Δ倍、多層膜干渉フィルタの励起光成分透過率は略 Δと見做すと、励起光の光量は略等しくなるので、蛍光／励起光は１／Δ倍にな る。したがって、第１の実施例より更に励起効率が上がると共に、蛍光測定のＳ ／Ｎが向上する。

【００１４】 また、図示にての説明は省略するが、上記第２の実施例において、検出器の受 光面が多層膜干渉フィルタの全面を覆うような検出器を用いても良く、この場合 、検出器を回転楕円鏡の第２焦点に設置する必要はなく、調整を容易とし、装置 を小型にできる効果がある。

【００１５】 なお、上記実施例において、光学フィルタ５は、励起光源４としてレーザ光源 を使用する場合は必要なく、ＸｅランプやＨｇランプなどの連続なスペクトルを 持つ光源においては、励起波長のみを通す。

【００１６】

【考案の効果】

以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案によれば、励起光源と焦 点を鏡像対称となるように平面鏡を設置したため、励起光の照射効率が改善され 、機器の感度を向上できる。また、励起光を照射するために、平面鏡１枚を用い るという簡単な構成としたために、装置を小型、安価に製作することができる。 また、回転楕円鏡と多層膜干渉フィルタで試料を囲むことにより、より励起効率 が高く、迷光の少なくできるなどの効果を有する蛍光測定装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の蛍光測定装置の第１の実施例を示す構
成図である。

【図２】本考案の蛍光測定装置の第２の実施例を示す構
成図である。

【図３】回転楕円鏡を用いて蛍光を集光する蛍光測定装
置を説明する図である。

【符号の説明】

１ 回転楕円鏡 １ａ 第１焦点 １ｂ 第２焦点 ２ 試料 ３ 検出器 ４ 励起光源 ５、８ 光学フィルタ ６ 集光レンズ ６ａ 集光レンズ６の焦点 ７ 平面鏡 ９ 多層膜干渉フィルタ ９ａ ピンホール

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 長軸側の一部が欠如した回転楕円鏡の欠
   如していない側の焦点（第１焦点）に試料を、また、欠
   如している側の焦点（第２焦点）に検出器を設置し、励
   起光を前記回転楕円鏡を介して前記第１焦点に設置され
   た前記試料に集光させた時にこの試料から四方に発光す
   る蛍光を前記回転楕円鏡を介して前記第２焦点に設置さ
   れた前記検出器で測定するようにした蛍光測定装置にお
   いて、 前記検出器と前記励起光を出射する励起光源が鏡像関係
   となる位置に平面鏡を設置した構成としたことを特徴と
   する蛍光測定装置。
2. 【請求項２】 長軸側の一部が欠如した回転楕円鏡の欠
   如していない側の焦点（第１焦点）に試料を、また、欠
   如している側の焦点（第２焦点）に検出器を設置し、励
   起光を前記回転楕円鏡を介して前記第１焦点に設置され
   た前記試料に集光させた時にこの試料から四方に発光す
   る蛍光を前記回転楕円鏡を介して前記第２焦点に設置さ
   れた前記検出器で測定するようにした蛍光測定装置にお
   いて、 前記回転楕円鏡の長軸の垂直２等分面に蛍光は透過し励
   起光は反射する多層膜干渉フィルタを設置すると共に、
   この多層膜干渉フィルタまたは前記回転楕円鏡に励起光
   導入用のピンホールまたはスリットを設けた構成とした
   ことを特徴とする蛍光測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の蛍光測定装置において、 前記検出器の受光面は前記多層膜干渉フィルタの全面を
   覆うようにしたことを特徴とする蛍光測定装置。