JPH06288898A - デンシトメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料の吸光度の分布を計測するデンシトメー
タにおいて、測定感度が高く、しかも２次元に分布して
いる測定対象物質の吸光度の測定も可能なデンシトメー
タを提供する。 【構成】 試料をそのまま、あるいは試料に特定の物質
を用いて染色または標識し、照射光を当てて該試料また
は該物質の吸光度を計測するデントシメータは、照射光
を発光する光源と、光源からの照射光を所定の光軸に沿
って走査し測定試料の厚み方向に照射する光走査機構
と、照射光の光軸とは異なる方向に受光面を設定し、受
光経路の空間的位置関係により試料からの散乱光を選択
的に受光する受光部と、受光部で受光した光信号を光電
変換し、電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部
からの電気信号に対して照射光の走査と対応してデータ
を取得するデータ取得部と、取得したデータにより試料
の吸光度を算出するデータ処理部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料の吸光度の分布を
計測するデンシトメータに関し、特に、測定感度が高
く、２次元に分布している測定対象物質の吸光度の測定
も可能なデンシトメータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気泳動ゲルなどの支持体に展開される
試料スポットの濃度を計測するデンシトメータは、従
来、例えば、特開昭５６−４６４４８号公報に記載され
ているように、照射光を試料スポットの展開方向にスキ
ャンして、透過光を測定し、スキャンストローク毎に、
試料スポットがある部分と支持体だけの部分との吸光度
の違いによるピーク値の相対測定を行うことにより、当
該試料または当該物質の濃度を測定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような透
過光を測定する方法によるデンシトメータでは、ナイロ
ン膜やニトロセルロース膜などの反射が強い支持体に展
開されている当該試料または当該物質の吸光度（濃度）
は、正確な測定をすることができない。

【０００４】また、反射光を利用して吸光度（濃度）を
測定するデンシトメータでは、受光側の光軸が試料面に
よる反射光の主軸となるため、背景ノイズが大きくな
る。このため、蛍光色素などで試料を標識して蛍光信号
を測定する蛍光物質の濃度分布パターンの読み取りの場
合には、ノイズが大きく、測定感度が上げにくいという
問題がある。このように測定感度が上げられないので、
微弱な蛍光が測定できないという問題も存在している。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、本発明の目的は、試料の吸光
度の分布を計測するデンシトメータにおいて、測定感度
が高く、２次元に分布している測定対象物質の吸光度の
測定も可能なデンシトメータを提供することにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、２次元的に分
布している測定対象物質の吸光度を測定でき、蛍光物質
の分布パターンの読み取りにも利用できるデンシトメー
タを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明の第１の特徴とするデンシトメータ
は、試料をそのまま、あるいは試料に特定の物質を用い
て染色または標識し、照射光を当てて該試料または該物
質の吸光度を計測するデントシメータにおいて、照射光
を発光する光源と、光源からの照射光を所定の光軸に沿
って走査し測定試料の厚み方向に照射する光走査機構
と、照射光の光軸とは異なる方向に受光面を設定し、受
光経路の空間的位置関係により試料からの散乱光を選択
的に受光する受光部と、受光部で受光した光信号を光電
変換し、電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部
からの電気信号に対して照射光の走査と対応してデータ
を取得するデータ取得部と、取得したデータにより試料
の吸光度を算出するデータ処理部とを備えたことを特徴
とする。

【０００８】また、本発明の第２の特徴とするデンシト
メータは、試料をそのまま、あるいは試料に特定の物質
を用いて染色または標識し、照射光を当てて該試料また
は該物質の吸光度を計測するデントシメータにおいて、
該測定試料に照射光を発光する光源と、光源からの照射
光を所定の光軸に沿って走査し測定試料の厚み方向に照
射する光走査機構と、照射光の光軸とは異なる方向に受
光面を設定して、かつ試料面よりも光源側に載置し、受
光部の光軸は照射光の光軸に対して試料面において交わ
り、受光経路の空間的位置関係により試料からの散乱光
を選択的に受光する受光部と、受光部で受光した光信号
を光電変換し、電気信号を出力する光電変換部と、光電
変換部からの電気信号に対して照射光の走査と対応して
積分動作を行って増幅し、順次に電気信号からデータを
取得するデータ取得部と、取得したデータにより試料の
吸光度を算出するデータ処理部とを備えたことを特徴と
する。

【０００９】また、本発明の第３の特徴とするデンシト
メータにおいては、前記試料を染色または標識する物質
は、クマシーブリリアントブルーまたはその類似体、ア
ミドブラックまたは銀染色、または金コロイド染色の少
なくとも１つを用いることを特徴とする。

【００１０】更に、また、本発明で第４の特徴とするデ
ンシトメータにおいては、試料が吸着または付着した薄
膜フィルタに対して、該薄膜フィルタを試料以外の物質
で染色または標識を施し、照射光の透過率が９０％以下
として、該薄膜フィルタの吸光度分布を読み取ることを
特徴とする。

【００１１】また、本発明の第５の特徴とするデンシト
メータにおいては、試料を蛍光物質で標識しその蛍光物
質を励起して蛍光を発光させて、発光する蛍光パターン
を、試料の吸光度の分布を測定することにより読み取る
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】このような特徴を有するデンシトメータにおい
ては、光源が照射光を発光すると、光走査機構が、光源
からの照射光を所定の光軸に沿って走査し測定試料の厚
み方向に照射する。受光部は、照射光の光軸とは異なる
方向に受光面を設定しており、受光経路の空間的位置関
係により試料からの散乱光を選択的に受光する。光電変
換部は、受光部で受光した光信号を光電変換して、電気
信号を出力する。電気信号が出力されると、データ取得
部が、光電変換部からの電気信号に対して照射光の走査
と対応してデータを取得する。そして、データ処理部
が、取得したデータにより試料の吸光度を算出する。こ
のようにして、試料をそのまま、あるいは試料に特定の
物質を用いて染色または標識し、照射光を当て該試料ま
たは該物質の吸光度を計測する。

【００１３】また、更に測定感度を上げるため、ここで
の受光部は、照射光の光軸とは異なる方向に受光面を設
定して、かつ試料面よりも光源側に載置し、受光部の光
軸は照射光の光軸に対して試料面において交わり、受光
経路の空間的位置関係により試料からの散乱光を選択的
に受光するように構成する。また、ここでのデータ取得
部は、光電変換部からの電気信号に対して照射光の走査
と対応して積分動作を行って増幅し、順次に電気信号か
らデータを取得するように構成される。

【００１４】このデンシトメータにおいて、試料を染色
または標識する物質は、クマシーブリリアントブルー
（Coomassie Brilliant Blue）またはその類似体、アミ
ドブラック（Amido Black 10B)または銀染色、または金
コロイド染色の少なくとも１つを用いる。

【００１５】薄膜フィルタを用いて測定を行う場合に
は、試料が吸着または付着した薄膜フィルタに対して、
該薄膜フィルタを試料以外の物質で染色または標識を施
し、照射光の透過率が９０％以下として、該薄膜フィル
タの吸光度分布を読み取る。

【００１６】更に、このデンシトメータを用いて、蛍光
パターンを測定する場合には、試料を蛍光物質で標識し
その蛍光物質を励起して蛍光を発光させて、発光する蛍
光パターンを、試料の吸光度の分布を測定することによ
り読み取る。

【００１７】このように、本発明のデンシトメータにお
いては、試料を照射するための照射光が光源から発光さ
れ、光源からの発光は光走査機構により、測定試料の幅
方向に対して走査される。更に、試料台を照射光の走査
方向と垂直の方向に駆動することにより、吸光度分布の
２次元測定が可能となる。この場合の試料台の駆動に関
しては、照射光のスポット径よりも狭いステップで制御
することにより、試料の分布に対して漏れなく測定する
ことができる。

【００１８】照射光による試料面からの散乱光の受光
は、光軸方向とは異なる方向に試料の幅分の受光面を１
次元上に設定することにより、選択的に受光される。受
光した光は集光されて光電変換部へと取り込まれ、電気
信号に変換され、変換された電気信号は、照射光の走査
と対応して積分動作を行う増幅器により感度よく効率的
に増幅される。

【００１９】また、データ処理部により取得したデータ
から試料の吸光度を算出する場合、試料または物質の濃
度を測定するにあたっては、濃度が既知である試料また
は物質の散乱光による測定結果に対して、相対的な測定
として試料、物質の濃度を測定する。吸光度測定に関し
ては、ニトロセルロース膜や、ナイロン膜などの薄膜の
支持体に試料スポットがある場合、支持体だけでの散乱
光に対して試料スポットを含む場合の散乱光は、試料の
吸収により散乱光が異なるので、物質固有の吸光係数に
よって相対的な吸収度を測定する。なお、該試料あるい
は該物質を特定の物質を用いて染色した場合でも同様
に、該試料あるいは該物質の吸収度を測定する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例にかかるデンシ
トメータの計測部本体の要部の構成を示すブロック図で
ある。図１において、５は試料部ユニット、８はデータ
処理装置、１３は散乱光、２１は光源、２２は振動ミラ
ー、２３は集光器、２４は光電変換部、２５は増幅器、
２６はアナログ・ディジタル変換回路、２７は制御回
路、２８は記憶回路、２９はインタフェース、３０はミ
ラードライバ、３１はレーザビームなどの照射光、３２
は透過光を除去するための光トラップ、４４は折り返し
ミラーである。

【００２１】まず、図１を参照して全体の動作の流れを
説明する。計測する試料を照射するための照射光３１
は、光源２１から発光され、ミラードライバ３０で駆動
される振動ミラー２２により、図の右左方向にスキャン
されながら折り返しミラー４４に照射される。これによ
り、振動ミラー２２でスキャンされた照射光３１は、折
り返しミラー４４によって反射された後、試料部５にお
いて図の左右方向にスキャンされながら厚み方向に照射
される。

【００２２】振動ミラー２２によりスキャンされた照射
光３１のスポット光の照射により、試料部５から発光す
る散乱光１３は、集光器２３を通して受光する。集光器
２３においては、散乱光１３を受光するため受光経路の
光軸が、試料部５を照射するスポット光の光軸とは異な
るように、光学レンズ系により受光経路の光学経路の空
間的位置関係を定めた光学経路が形成される。

【００２３】これにより、集光器２３は試料部５の照射
面から発する散乱光１３に対する感度を高めて、散乱光
１３を集光する。集光器２３で集光された散乱光１３
は、更に集光レンズ，光学フィルタ，光電子増倍管によ
って構成される光電変換部２４により光電変換されて、
電気信号が出力される。出力された電気信号は、増幅器
２５に入力される。

【００２４】増幅器２５に入力された電気信号は、さら
に、増幅器２５によって増幅され、アナログ・ディジタ
ル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と略称する）２６に入力
される。Ａ／Ｄ変換器２６は、入力された電気信号をデ
ィジタルデータに変換する。ディジタルデータに変換さ
れた散乱光１３に対応する検出信号のデータは、メモリ
２８に記憶され、メモリ２８に記憶されたデータがイン
タフェース２９を通してデータ処理装置８に送られる。
そして、データ処理装置８において、信号処理のデータ
処理が行なわれる。このような一連の信号処理の全体の
制御は、制御回路２７によって行われる。

【００２５】ここでは、試料の吸光度（濃度）を測定す
るため、支持体に支持された計測対象の試料（物質）に
対して、照射光を照射し、試料部分の散乱光と支持体部
分の散乱光との測定を行い、支持体上での試料間の散乱
光の違いによる相対測定により試料の濃度を測定する。
このため、計測する試料を支持する支持体としては、様
々な支持体を用いた測定が可能となる。支持体上での試
料間の散乱光の違いによる相対測定により、試料の濃度
を測定するので、支持体の選択は重要である。例えば、
試料の支持体として、ナイロン膜やニトロセルロース膜
などの白色の薄膜フィルタを用いる場合、その透過率
（％）が１０^-4程度であり、ほとんどの光が散乱される
ので、これを考慮した測定が行なわれる。

【００２６】また、電気泳動ゲルに関しては、例えば、
ポリアクリルアミドゲルでは、厚み０.３５mmの面内に
おいて散乱されるのみであり、照射光に対して８０〜９
０％が透過する。アガロースゲルでは、厚み５mm程度の
面内にて面方向に散乱されるので、５０％程度の透過率
となる。このように、透過率が９０％以下という広範囲
にわたる支持体に対しては、後述するような受光系の構
成とすることにより、測定感度よく試料の濃度測定を行
うことができる。

【００２７】また、更に、複数の異なる試料に対して、
ニトロセルロース膜，ナイロン膜，電気泳動ゲルなどの
同一支持体を用いる場合においても、測定対象の試料に
対して、支持体と試料間の散乱光の違いにより試料の吸
光度を測定する。支持体を照射したときと、試料を照射
したときとでは、試料の物資固有の吸光係数による吸収
により散乱光が異なるので、物質の吸光係数に比例した
吸光度を異なる物質毎に支持体の相対値として測定する
ことができる。

【００２８】さらに、試料を染色または標識した場合に
おいても、試料の吸光度、染色または標識した物質の吸
光度を測定することができる。試料の染色または標識す
る物質としては、銀染色、または金コロイド染色、また
はアミドブラック（Amido Black)、さらには、次の化学
式（化１）に示されるクマシーブリリンアントブルー
（Coomassie Brilliant Blue）またはその類似体の少な
くとも１つを用いる。

【化１】

【００２９】更に、また、後述するような受光部と光電
変換部の構成とすることにより、試料を蛍光物質で標識
したものに対して、光電変換部での波長分離性を利用
し、蛍光物質の分布を測定することができる。これによ
り、蛍光強度を指標として試料の濃度を相対的に測定す
ることができる。なお、これらの測定においては、散乱
光の強度をディジタル値としてデータを取り込むことが
できるので、データ処理装置８により、必要に応じて画
像結果として得ることもでき、試料分布における散乱光
強度のピーク値などを表示したりと、様々なデータ処
理、データ表示を行うことができる。

【００３０】次に、照射光を試料部５の照射面に照射す
る光走査機構について説明する。図２は振動ミラーを用
いて照射光でスキャンする光走査機構を説明する図であ
り、図３は振動ミラーの回転角と照射光のスポット光の
移動距離の関係を説明する図である。ここでの光走査機
構では、試料部５と、光源２１，振動ミラー２２との配
置位置が、図２に示すような位置関係にあるため、例え
ば、振動ミラー２２がミラードライバ３０により等角速
度で振動するように駆動された場合、試料部５において
は、両端部での光スポットの移動速度が中央部（Ｘ＝
０）の付近よりも速くなる。そのため、試料部５から検
出される感度は、中央部と端部とでは差が生ずることに
なる。これに対して、ここでの実施例では、試料部５の
照射面のスポット光の移動速度が等速となるように、振
動ミラーを駆動する速度を補正制御する。すなわち、ス
ポット光の位置Ｘに対するミラーの角度θの関係は、図
２に示すような関係となっており、振動ミラーの回転中
心と試料部５の中央部との距離Ｚを用いると、ミラー角
度θは次式で表される。 θ＝arctan（Ｘ／Ｚ） ここで、Ｚは振動ミラー２２の回転中心から試料部５ま
での距離であり、Ｘは振動ミラー２２の回転中心から試
料部５の照射面に垂線を下ろした点を原点とするゲルの
面方向の距離である。

【００３１】なお、この種の光走査機構における回転角
と移動距離との間の関係を補正する方法としては、ｆθ
レンズを用いる方法があるが、ｆθレンズは高価であ
り、また、ｆθレンズを装着するため装置が重くなるの
で、ここでは、ミラードライバ３０に振動ミラー２２の
回転角速度を可変制御する制御回路を備え、光走査機構
の振動ミラー回転角と移動距離との間の補正を、振動ミ
ラー２２の回転駆動速度の補正制御により行う。

【００３２】図４は、振動ミラーを回転駆動制御するミ
ラードライバの制御回路の要部の構成を示すブロック図
である。振動ミラーのアクチュエータとしてはガルバノ
メータスキャナを用いており、振動ミラーの回転角制御
は、回転角対応に比例した電圧を印加することによって
制御する。試料の照射面において照射光のスポット光が
等速で移動するためには、照射面の距離Ｘと時間ｔが比
例関係となるように制御すればよい。振動ミラーの回転
角θとスポット光の移動距離Ｘとの関係は、図３に示す
ような関係となっているので、図３のグラフの横軸を時
間軸、縦軸を電圧軸に対応させた電圧波形の信号を発生
させ、これを振動ミラーを駆動する駆動制御信号とす
る。このような駆動制御信号の発生は、ミラードライバ
３０における制御回路（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄ，３０ｅ）により行い、発生した駆動制御信号を振動
ミラー２２のアクチュエータに供給して、振動ミラー２
２の駆動制御を行う。

【００３３】ミラードライバ３０は、図４に示すよう
に、関数波形を記憶した読み出し専用メモリ３０ａと、
読み出した関数波形のデータを電圧信号に変換するデジ
タル・アナログ変換回路３０ｂと、変換された電圧信号
を増幅して駆動制御信号として出力するドライバ３０ｃ
と、メモリに対し時系列的に読み出しアドレスを与える
カウンタ３０ｄと、カウンタにクロック信号を与える発
振回路３０ｅとから構成される。

【００３４】計測部本体の制御回路２７からの指示によ
り、発振回路３０ｅが動作し、発振回路３０ｅからのク
ロック信号がカウンタ３０ｄに入力され、カウンタ３０
ｄはクロック信号をカウントし、読み出し専用メモリ３
０ａに供給する読み出しアドレスを時系列的に発生す
る。カウンタ３０ｄから順次に発生される読み出しアド
レスが時系列的に読み出し専用メモリ３０ａに供給され
ると、読み出し専用メモリ３０ａからは予め記憶されて
いる関数波形のデータが順次に読み出される。この例で
は関数データのビット数は、１２ビットとしている。読
み出された関数データは、ディジタル・アナログ変換回
路３０ｂにおいて振動ミラーの回転角を制御するアナロ
グ信号の電圧信号に変換される。この電圧信号は、ドラ
イバ３０ｃにおいてステップ状のノイズをフィルタリン
グで除去し、更に電力増幅して、駆動制御信号として、
振動ミラー２２に供給される。これにより、試料面の照
射光のスポット光の移動速度（スキャン速度）が一定と
なるような所望の回転角速度で振動ミラーを振動させる
ことができる。

【００３５】なお、ここでのスキャン速度は、対数的に
ほぼ等分となるように0.5Hz，1Hz，2Hz，5Hz，10Hz，20
Hz，50Hz，100Hz，および200Hzの各速度で可変できる構
成とされている。制御回路２７からミラードライバ３０
に対し、スキャン速度の指示データが送られると、カウ
ンタ３０ｄおよび発振回路３０ｅを制御して、所望のス
キャン速度で振動ミラー２２を駆動させる。

【００３６】図５は集光器および光電変換部の光学系の
構成を示す図である。試料部５においてサンプルを蛍光
標識して電気泳動した電気泳動ゲル中の試料の散乱光を
受光する場合を例にして説明する。ここでの計測部本体
は、試料を注入したゲルをガラス板で挾んで電気泳動し
た後、ガラス板ごと測定することができるように構成さ
れている。

【００３７】泳動部分のゲル５ａは、ゲル支持体である
ガラス板５ｂ，５ｃに挾まれて支持されている。照射光
３１が照射されると、この照射光３１は、ゲル支持体５
ｃ，ゲル５ａおよびゲル支持体５ｂを厚み方向に透過
し、ゲル５ａに到達する。ゲル５ａにおいては、その厚
み方向に照射光３１が進行する。ゲル支持体５ｂ，５ｃ
およびゲル５ａの厚みは、それぞれ約５ｍｍおよび約
０.３５ｍｍとなっており、ゲル支持板５ｂ，５ｃおよ
びゲル５ａの厚み方向に照射される照射光３１は、試料
部５のどの位置においてもゲルに到達する光の強度は概
ね等しい。また、ゲル５ａおよびゲル支持体５ｂ，５ｃ
の光入射面において、発生する光散乱による照射光３１
の広がり，強度減少も、厚み方向に面に対し垂直に励起
光を入射しているため、大幅に少なくなる。なお、ゲル
５ａを透過した照射光３１は、迷光として悪影響を与え
ないように光トラップ３２に入り減衰させられる。

【００３８】このように、照射光３１がスキャンされる
ことによって、照射光３１がゲル５ａに照射され、この
照射光（蛍光の励起光）の光照射によりゲル５ａ内から
発生する蛍光は、励起光自体による散乱光などと共に集
光器２３で集光される。ゲル支持体５ｂ，５ｃにおいて
発生する散乱光は、図５に示すように光学経路を構成す
ることにより、受光経路の空間的位置関係により幾何光
学的に分離され、ゲルからの蛍光のみが取り出されて光
電変換部２４に送られる。

【００３９】光電変換部２４においては、ゲル内におい
て発生する散乱光と蛍光とが光学フィルタを用いて分離
され、光電子増倍管により微弱な蛍光が電気信号に変換
される。集光器２３の光学経路の構成は、光入射口を１
つにまとめた光ファイバアレイ２３ｂにより、光電変換
器２４に導入される。

【００４０】集光器２３および光電変換部２４における
光学系の構成を図５により説明すると、集光器２３は、
図５に示すように、試料部５のゲル５ａからの蛍光およ
びゲル支持体５ｂ，５ｃから発生する励起光の散乱光
を、シリンドリカルレンズ２３ａで受けて集光するよう
に光学経路が構成されている。

【００４１】図５を参照すると、試料部５からの蛍光お
よびゲル支持体５ｂ，５ｃから発生する励起光の散乱光
は、シリンドリカルレンズ２３ａに到達して、散乱光お
よび蛍光が、図示するように、シリンドリカルレンズ２
３ａによりその反対側において結像する。図中のＡ点
は、ゲル５ａからの蛍光およびゲル５ａから発生する励
起光の散乱光に対する焦点である。また、ゲル支持体５
ｂ，５ｃの光入射面の表面において発生する励起光の散
乱光の場合、例えば、ゲル支持体５ｃの表面からの散乱
光の場合、図中のＡ′点に結像する。ここで光ファイバ
アレイ２３ｂは、光の入射口をゲル５ａからの蛍光のみ
を受光するように、その結像点Ａの位置に配設すること
で、受光経路の空間的位置関係により幾何光学的に、蛍
光をゲル支持体からの散乱光と分離する。

【００４２】光ファイバアレイの入射口（Ａ点）により
集光された蛍光は、ファィバアレイ２３の光ファイバ内
に導かれて、各々に光ファイバが束ねられた光出射口か
ら光電変換部２４に供給される。光電変換部２４に入力
された蛍光は、第１のレンズ２４ａ，絞り２４ｂ，第２
のレンズ２４ｃを用いて平行成分のみを取り出し、光学
フィルタ２４ｄに入射される。そして、光学フィルタ２
４ｄにより散乱光の成分を除き、更に、第３レンズ２４
ｅで集光して、光電子増倍管２４ｆに導き、検出された
蛍光を電気信号に変換する。

【００４３】光電変換部２４では、光学フィルタ２４ｄ
の波長分離性を向上させるために入射する光を、第２の
レンズにより平行光成分のみとし、光学フィルタ２４ｄ
に直角に入射させる。そして、光学フィルタ２４ｄによ
りゲル内において発生する励起光の散乱光を分離して、
信号対雑音比を向上させて、第３のレンズ２４ｅで集光
して光電子増倍管２４ｆに導く。

【００４４】このようにして、蛍光が受光されて集光さ
れ、光学フィルタにより散乱光が除去された後、光電子
増倍管２４ｆに導かれた蛍光は、光電子増倍管２４ｆに
より電気信号に変換されて出力される。光電子増倍管２
４ｆから出力された電気信号は、増幅器２５に入力され
る。そして、増幅器２５において、微弱な信号が積分回
路を含む増幅段で十分に増幅される。

【００４５】ところで、ナイロン膜やニトロセルロース
膜などの薄膜フィルタを支持体に用いた測定を行う場合
には、前述した電気泳動ゲルの測定の場合においてゲル
５ａに替えて、試料を吸着させた支持体の薄膜フィルタ
を挟んでやればよい。この場合、照射光３１の照射に対
して薄膜フィルタからの光は、ほとんど反射光となる
が、前述したような受光面（Ａ）の設定により、受光面
の光軸が反射光の主軸とは異なるので、受光面では直接
的に反射光を受光することはなく、ノイズを抑えて十分
な検出感度が得られる。

【００４６】また、この場合、電気泳動ゲルに標識され
た試料の蛍光パターンを読み取る場合と同様に、試料部
５の支持体５ｂ，５ｃとしてはガラス板を用いている
が、支持体５ｂ，５ｃによる反射の散乱光は、シリンド
ルカルレンズ２３ａにより取り除かれ、また、薄膜フィ
ルタ上での試料の散乱光の波長に合せて、光学フィルタ
２４ｄを変えることにより、そのままサンプルの濃度ま
たは吸光度などの相対測定をすることができる。更に、
このような薄膜フィルタの支持体においても吸光度を測
定することができ、サンプルを蛍光標識したものに対し
ても、濃度または吸光度などを測定することができる。

【００４７】図６は、積分回路を含む増幅器の構成を示
す回路図である。この計測部本体の増幅器２５には、図
６に示すように、前段に演算増幅器２５ａで構成される
積分回路が設けられ、次段に演算増幅器２５ｂで構成さ
れる出力増幅回路が備えられて、積分増幅段を構成して
いる。光電子増倍管２４ｆからの電気信号は、演算増幅
器２５ａに入力される。演算増幅器２５ａは、コンデン
サ２５ｃおよび積分動作を制御するスイッチ２５ｄと共
に積分回路を構成しており、積分回路の出力は、後続す
る演算増幅器２５ｂに入力され、外付抵抗で決まるゲイ
ンでの増幅を行い、次に続くアナログデジタル変換回路
に送られる。

【００４８】次に、このように構成される積分回路を含
む増幅器２５における動作を、図７のタイミングチャー
トを参照して説明する。光電変換部２４の光電子増倍管
２４ｆの出力は非常に大きな出力インピーダンスを有す
るため、ほぼ電流源と見なすことができる。また、演算
増幅器２５ａには、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）入
力型の高入力インピーダンスのものが用いられており、
スイッチ２５ｄがオフ状態になっていると、光電子増倍
管２４ｆの出力電流ｉｐは、そのまま全部がコンデンサ
２５ｃを流れる電流となる。この電流により、演算増幅
器２５ａの出力電圧は、図７に示すように、ランプ関数
状の出力となる。この増幅器２５の積分動作では、１画
素に相当する時間だけ積分して、アナログ・ディジタル
変換回路２６内にある標本化回路がＳ／Ｈクロックのタ
イミングに合せて、サンプリングし、そのままホールド
し、アナログ・デジタル変換回路２６においてデジタル
信号に変換する。

【００４９】ホールドされた後は、スイッチ２５ｄに加
えるＣ／Ｄ制御信号であるＣ／Ｄクロックをアクティブ
にすることにより、コンデンサ２５ｃに蓄積した電荷を
放電する。以下、同様にして、このような１画素に相当
する時間だけの積分動作を繰り返す。このような演算増
幅器による積分回路を用いる増幅段は、抵抗とコンデン
サのみからなる疑似的な積分回路とは異なり、光電子増
倍管２４ｆからの電荷は、ほぼ完全に積分することがで
きる。このため、高い信号対雑音比を得ることができ
る。また、積分時間についても、スイッチ２５ｄに対す
るＣ／Ｄ制御信号のＣ／Ｄクロックを変えることで任意
に変えることができる。このため、総合的に微弱信号を
増幅する増幅度の調整が容易に行える。

【００５０】この例の場合には、図４に示したミラード
ライバ３０のスキャン動作と同期させることにより、読
み取り試料の面積の大きさに合せて制御することが可能
であり、読み取りの無駄時間をなくすことができる。ま
た、試料からの蛍光の強度に合せて、照射光（励起光）
のスキャン速度と受光側の増幅器の積分時間を自由に設
定できるため、非常にフレキシブルな装置を構成するこ
とができる。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のデンシ
トメータによれば、試料スポットの状態に左右されるこ
となく、光走査機構により２次元測定が可能となり、受
光経路の空間的位置関係により試料からの散乱光を選択
的に受光することにより、試料の吸光度を測定すること
ができる。また、本発明のデンシトメータを用いること
により、吸光度の測定の他にも試料を蛍光標識した蛍光
物質の分布を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例にかかるデンシトメー
タの計測装置本体の主要部の構成を示すブロック図、

【図２】図２は振動ミラーを用いて照射光でスキャンす
る光走査機構を説明する図、

【図３】図３は振動ミラーの回転角とレーザビームのス
ポット光の移動距離の関係を説明する図、

【図４】図４は振動ミラーを回転駆動制御するミラード
ライバの制御回路の要部の構成を示すブロック図、

【図５】図５は集光器および光電変換部の光学系の詳細
な構成を示す図、

【図６】図６は積分回路を含む増幅器の回路構成を示す
回路図、

【図７】図７は増幅器の読み取り動作のタイミングを示
すタイムチャートである。

【符号の説明】

５…試料部ユニット ８…データ処理装置 １３…散乱光 ２１…光源 ２２…振動ミラー ２３…集光器 ２４…光電変換部 ２５…増幅器 ２６…アナログ・ディジタル変換回路 ２７…制御回路 ２８…記憶回路 ２９…インタフェース ３０…ミラードライバ ３１…レーザビーム ３２…光トラップ ４４…折り返しミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤宮 仁 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 奈須 永典 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地 日立ソフトウェアエンジニアリング株式会 社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料をそのまま、あるいは試料に特定の
   物質を用いて染色または標識し、照射光を当てて該試料
   または該物質の吸光度を計測するデントシメータにおい
   て、 照射光を発光する光源と、 光源からの照射光を所定の光軸に沿って走査し測定試料
   の厚み方向に照射する光走査機構と、 照射光の光軸とは異なる方向に受光面を設定し、受光経
   路の空間的位置関係により試料からの散乱光を選択的に
   受光する受光部と、 受光部で受光した光信号を光電変換し、電気信号を出力
   する光電変換部と、 光電変換部からの電気信号に対して照射光の走査と対応
   してデータを取得するデータ取得部と、 取得したデータにより試料の吸光度を算出するデータ処
   理部とを備えたことを特徴とするデンシトメータ。
2. 【請求項２】 試料をそのまま、あるいは試料に特定の
   物質を用いて染色または標識し、照射光を当てて該試料
   または該物質の吸光度を計測するデントシメータにおい
   て、 該測定試料に照射光を発光する光源と、 光源からの照射光を所定の光軸に沿って走査し測定試料
   の厚み方向に照射する光走査機構と、 照射光の光軸とは異なる方向に受光面を設定して、かつ
   試料面よりも光源側に載置し、受光部の光軸は照射光の
   光軸に対して試料面において交わり、受光経路の空間的
   位置関係により試料からの散乱光を選択的に受光する受
   光部と、 受光部で受光した光信号を光電変換し、電気信号を出力
   する光電変換部と、 光電変換部からの電気信号に対して照射光の走査と対応
   して積分動作を行って増幅し、順次に電気信号からデー
   タを取得するデータ取得部と、 取得したデータにより試料の吸光度を算出するデータ処
   理部とを備えたことを特徴とするデンシトメータ。
3. 【請求項３】 前記試料を染色または標識する物質は、
   クマシーブリリアントブルーまたはその類似体、アミド
   ブラックまたは銀染色、または金コロイド染色の少なく
   とも１つを用いることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載のデンシトメータ。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載のデンシ
   トメータにおいて、試料が吸着または付着した薄膜フィ
   ルタに対して、該薄膜フィルタを試料以外の物質で染色
   または標識を施し、照射光の透過率を９０％以下とし
   て、該薄膜フィルタの吸光度分布を読み取ることを特徴
   とするデンシトメータ。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載のデンシ
   トメータにおいて、試料を蛍光物質で標識しその蛍光物
   質を励起して蛍光を発光させて、発光する蛍光パターン
   を、試料の吸光度の分布を測定することにより読み取る
   ことを特徴とするデンシトメータ。