JPH07159325A - 一重項酸素測定装置 - Google Patents
一重項酸素測定装置Info
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- JPH07159325A JPH07159325A JP34037793A JP34037793A JPH07159325A JP H07159325 A JPH07159325 A JP H07159325A JP 34037793 A JP34037793 A JP 34037793A JP 34037793 A JP34037793 A JP 34037793A JP H07159325 A JPH07159325 A JP H07159325A
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Abstract
ーザーを強度変調する変調部、試料溶液を循環可能と
し、強度変調されたレーザー光の照射を受けるフローセ
ルを備えた試料部、フローセルで発生する近赤外発光を
分光する分光器、近赤外発光検出器を備えた検出部、増
幅器、および増幅処理結果を表示する表示手段を備えた
増幅・記録部から構成される一重項酸素測定装置。 【効果】 本発明の一重項酸素測定装置によれば、紫外
波長領域の励起光を照射するので、今まで測定が不可能
だった紫外波長領域にしか吸収を持たない化合物の一重
項酸素を測定することができる。 また、可視波長領域
での吸収が紫外波長領域でのそれと比較して非常に弱
く、測定が極めて困難であった化合物の一重項酸素を高
感度に測定することができる。 さらには、紫外線と一
重項酸素との関連性や、生体系に及ぼす紫外線及び一重
項酸素の影響等を知るうえで非常に有益である。
Description
照射によって励起された一重項酸素が発生する近赤外発
光を検出することにより、一重項酸素を測定する装置に
関する。
サイド、ヒドロキシラジカル、過酸化水素などが知られ
ているが、なかでも最近は一重項酸素が脂質の過酸化や
光障害、老化現象など生体内で起こる種々の反応におい
て重要な役割を果していることが明らかになっている。
素を検出する方法としては、化学反応を利用する化学的
検出方法と分子遷移による発光を検出する分光学的検出
方法が用いられている。
的に反応する2,2,6,6−テトラメチルピペリジンや
コレステロールなどの化学物質を添加して生成物の量を
測定したり、あるいは一重項酸素の作用効果の抑制剤、
例えば、NaN3、β―カロチン、ジフェニルイソベン
ゾフラン、ジアゾビシクロオクタンや増強剤(D2O)
を加えて反応の変化を観察する方法である。
重項酸素分子が基底状態に遷移する際の発光を分光計測
するという方法であり、さらに検出する発光の波長域に
よって、 二分子対遷移による可視域の発光を観測す
る方法と、 単分子遷移による近赤外発光を観測する
方法の2つに分けられる。
てより直接的で、系自体に与える影響もなく、より信頼
できる方法であり、さらに、の方法は最も直接的な励
起一重項酸素分子の検出法と考えられる。 しかし、酸
素分子の一重項から三重項への遷移はスピン禁制及び軌
道対称性禁制であり、それに伴う発光も極めて微弱なた
め、検出感度の面で難点があるとされていたが、最近、
近赤外領域に高感度な検出器の開発に伴った励起一重項
酸素分子の検出が報告されている。
する物質が吸収する波長の光を発生する能力を有するも
のであれば原理的にいかなる光源でも使用可能である
が、キセノンランプや水銀ランプでは、光量不足やイン
コヒーレント性に伴う集光の難しさなどの障害により、
効果的な励起が難しかった。
エネルギー性など種々の優れた特性を有し、光化学治療
法をはじめとする広範囲な領域に応用され、実用化が進
められているレーザーを、励起光源とすることが検討さ
れている。
励起光源としてのレーザーは可視部領域波長に限定され
ていたため、一重項酸素の検出に用いられていた測定試
料は可視部波長領域に吸収波長をもつ化合物のみが対象
であった。
を持たない、または紫外領域での吸光度が可視領域のそ
れと比較して非常に弱い医薬品、化粧品、食品等に配合
される多くの化合物については測定することができず、
さらには、今日、紫外線への生体への影響、紫外線と活
性酸素の関連性が注目されているにもかかわらず、従来
の装置を紫外線関与の研究に適用することができなかっ
た。
解決するため、紫外波長領域のレーザーを励起光源とし
て発生する励起一重項酸素分子の近赤外発光を高感度に
測定することができる一重項酸素測定装置を実用化し本
発明を完成するに至った。
を発振する光源部、該光源部より発振されたレーザーを
強度変調する変調部、試料溶液を循環可能とし、かつ強
度変調されたレーザー光の照射を受けるフローセルを備
えた試料部、レーザーの照射によりフローセルで発生す
る近赤外発光を選択的に分光する分光器、分光された近
赤外発光検出器を備えた検出部、検出器からの出力を増
幅する増幅器、および増幅された出力信号の処理結果を
表示する表示手段を備えた増幅・記録部から構成される
一重項酸素測定装置である。
本発明を更に説明する。図1中、1は光源部である。
この光源部は、紫外波長領域のレーザー光を連続発振す
るものであれば良く、たとえば、アルゴンレーザー、ヘ
リウム−カドミウムレーザーなどが挙げられる。
連続光であるレーザー光を、パルス光に強度変調する。
この変調部における強度変調は、超音波の振幅変調に
より、光の強度変調を行う音響光学変調器7により行わ
れる。音響光学変調器は、例えば、後記増幅器14の参
照信号を利用し、この信号の位相と同じ周期のパルス光
とすれば良い。
くは石英製のフローセル8を備えている。 このフロー
セルには、試料液を循環させるための試料循環用ポンプ
9を装着し、更に、酸素ガスをバブリングするための吹
き込み口10を設けることが好ましい。
ーセルで発生した近赤外発光をレンズ11等により集束
(集光)し、分光器12にて分光後、検出器13にて電
気信号に変換する。 なお、前記試料部3および検出部
4は、ダークボックス17にする必要がある。
出部の電気信号を増幅する増幅器14と、発光スペクト
ルを記録・表示するレコーダー16およびこのレコーダ
ーと分光器を同調・駆動させるための波長構成装置15
を備えている。
測定は、次の如くして行われる。
光を発振せしめ、これを強度変調した後、試料部のフロ
ーセル中の試料溶液に照射する。励起光源には、好まし
くはアルゴンレーザーを用い、この光源から発振される
140〜400nmのレーザー(紫外部領域の光)を好
ましくは音響光学変調器により、強度変調する。
等を用いて循環させておくことが望ましく、こうするこ
とにより、光照射による試料の退色の影響を防ぐことが
でき、また、途中でガスを吹き込むことをも可能にす
る。
純度酸素ガスをバブリングして溶存酸素を飽和状態にす
ることが好ましく、そうすることによりエネルギー移行
が起こる確立を高め、より検出感度が高まる。
試料溶液の発光の検出は、例えば、まずレンズで発光を
集束(集光)せしめた後、可視域カットフィルターで可
視域の発光を取り除く。
選択した波長の光を液体窒素で冷却したGe−ディテク
ターで受光し、これを電気信号に変換する。
例えばロックインアンプにより増幅し、分光器と同調さ
れたレコーダーに記録し、一重項酸素特有の発光の有無
ないしはその強度から、試料中の一重項酸素の存在ない
しはその量を測定することができる。
を用いた一重項酸素の測定例を示す。
成した。 (1)光源部:コヒーレント(Coherent)社製アルゴン
レーザー(Innova 70-4) (2)強度変調部:イントラ・アクション(IntraActio
n)社製音響光学変調器(ASM-702-8,ME-70) (3)フローセル:石英製フローセル(セル長 3m
m;容量 0.18ml)
置:岩城ガラス社製ペリスタルティックポンプ TST
−100 高圧酸素ガスボンベ (5)可視光フィルター、分光器および検出器:色ガラ
スフィルター(IR-80) 日本分光社製分光器(CT-10, スリット幅2mm) アプライド・デテクター(Applied Detector)社製Ge
−ディテクター(Model 403 HS;液体窒素冷却) (6)増幅器 EG & G プリンセトン・アプライド・リサーチ(EG
& G PrincetonApplied Research)社製ロックインアン
プ(Model 124A,116)
長領域での発光強度が微弱なため、一重項酸素の測定が
極めて困難だったヘマトポルフィリンの 20μM溶液
を用いた。このヘマトポリフィリン溶液を、フローセル
中、20ml/minの速度で循環させた。 また、こ
のフローセル中に高純度酸素ガスを2000ml/mi
nで吹き込んだ。
(ヘマトポルフィリンの極大吸収波長)のレーザーを照
射した。この照射により、生ずる近赤外領域の発光スペ
クトルを調べたところ、1268nmにピークがあるこ
とを確認した(図2)。 このピークは、励起一重項酸
素分子の遷移に伴うものである。
させ、1268nmの発光強度を調べたところ、低濃度
ではほぼ直線上にのることが認められた(図3)。
ても励起一重項酸素の近赤外発光は微弱で、その検出は
困難であったが、本発明の装置は、紫外波長領域のレー
ザーを強度変調したことにより、近赤外発光を強調、検
出することを可能としたものである。
長を持たない化合物からの一重項酸素の生成量の測定、
(2)可視波長領域よりも、紫外波長領域に大きな吸収
波長をもつ化合物の一重項酸素の高感度測定、(3)紫
外線と一重項酸素の関連性、(4)生体系に及ぼす紫外
線及び一重項酸素の影響等を知る手段として応用するこ
とができる。
測定装置によれば、紫外波長領域の励起光を照射するの
で、今まで測定が不可能だった紫外波長領域にしか吸収
を持たない化合物の一重項酸素を測定することができ
る。 また、可視波長領域での吸収が紫外波長領域での
それと比較して非常に弱く、測定が極めて困難であった
化合物の一重項酸素を高感度に測定することができる。
や、生体系に及ぼす紫外線及び一重項酸素の影響等を知
るうえで非常に有益である。
光スペクトルを示す図面。
係を示す図面。
Claims (4)
- 【請求項1】 紫外部領域のレーザーを発振する光源
部、該光源部より発振されたレーザーを強度変調する変
調部、試料溶液を循環可能とし、かつ強度変調されたレ
ーザー光の照射を受けるフローセルを備えた試料部、レ
ーザーの照射によりフローセルで発生する近赤外発光を
選択的に分光する分光器、分光された近赤外発光検出器
を備えた検出部、検出器からの出力を増幅する増幅器、
および増幅された出力信号の処理結果を表示する表示手
段を備えた増幅・記録部から構成される一重項酸素測定
装置。 - 【請求項2】 強度変調を音響光学変調器によりおこな
う請求項1記載の一重項酸素測定装置。 - 【請求項3】 光検出した信号を参照信号により同期増
幅を行う請求項2記載の一重項酸素測定装置。 - 【請求項4】 フローセルが酸素を吹き込むことのでき
るフローセルである請求項1記載の一重項酸素測定装
置。
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JP34037793A JP3356517B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 一重項酸素測定装置 |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
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KR101632269B1 (ko) * | 2015-01-19 | 2016-06-21 | 한국표준과학연구원 | 광주파수 및 강도 변조 레이저 흡수 분광 장치 및 광주파수 및 강도 변조 레이저 흡수 분광 방법 |
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Families Citing this family (1)
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-
1993
- 1993-12-09 JP JP34037793A patent/JP3356517B2/ja not_active Expired - Lifetime
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