JPH08304283A - 蛍光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電方式の光源の発光点のばらつきに伴う光
量のばらつきの影響を少なくして、正確度の高い蛍光光
度計を提供する。 【構成】 光源１の光の一部を受光する一部受光用光検
知器３とその出力を積分する積分器４とを備え、これに
より光源１の毎発光毎の発光エネルギー量に相当する値
を得て被測定試料の蛍光光量を補正演算して測定値を求
めるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蛍光光度計に係わり、特
に自動分析装置の検知器として使用可能な正確度の高い
蛍光光度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蛍光光度計を図５を参照して説明
する。この蛍光光度計において、光源３０からの光は、
干渉フィルタ３１を通り励起光として単色化されて、ガ
ラスセル３２内の被測定試料（液体試料）に入射するよ
うになっている。

【０００３】そして、ガラスセル３２内の被測定試料か
ら発した蛍光は、干渉フィルタ３３を経てフォトマルチ
プライヤチューブ３４に入射する。フォトマルチプライ
ヤチューブ３４には、高圧電源３５より電源が供給され
ている。

【０００４】フォトマルチプライヤチューブ３４の出力
信号は、プリアンプ３６で増幅されＡ／Ｄコンバータ３
７によりデジタル値に変換された後に、ＣＰＵ３８に取
り込まれる。ＣＰＵ３８で所定の演算がされた値が測定
値として使用される。

【０００５】このような従来の蛍光光度計を用いた測定
方法では、被測定試料に励起光を吸収させて、その結果
発する微弱光の蛍光を測定している。測定値のＳＮ比を
十分に確保するためには、光源としてエネルギーの高い
Ｘｅランプ、Ｈｇランプ、メタルハライドランプ等によ
る放電ランプ方式を使用することが多い。放電ランプ方
式による光源は、ふらつきやドリフト等が大きいために
測定値の正確度が十分に得られない場合が多い。

【０００６】特開昭６４−９１０３８号公報により開示
された蛍光光度計は、上述した点に着目したもので、図
６に示すように、図５に示す構成に加えて、単色化され
た光源３０からの光を被測定試料側と光量モニタ側に分
離するハーフミラー４０と、ＣＰＵ３８と接続され単色
化された光を通過、又は、遮断する光量モニタ用光遮断
機構４１及び蛍光光遮断機構４２と、光量モニタ用光遮
断機構４１、蛍光遮断機構４２を通過してきた光をフォ
トマルチプライヤチューブ３４まで導く石英ファイバ４
３、４４とを付加したものである。

【０００７】光量モニタ用光遮断機構４１と蛍光光遮断
機構４２とは、図７に示すようにＣＰＵ３８ににより同
時に光が通過することの無いタイミングで制御される。
即ち、光量モニタ用光遮断機構４１と蛍光光遮断機構４
２との両方が光遮断状態のＴｓの期間では、光が全く入
射しない状態でのフォトマルチプライヤチューブ３４の
出力がプリアンプ３６、Ａ／Ｄコンバータ３７を経てＣ
ＰＵ３８にオフセット値Ｉo として取り込まれる。

【０００８】光量モニタ用光遮断機構４１が光通過状態
のＴｍの期間では、ハーフミラー４０で分離され単色化
された光源３０からの光を石英ファイバ４３を介してフ
ォトマルチプライヤチューブ３４に入射し、プリアンプ
３６、Ａ／Ｄコンバータ３７を経てＣＰＵ３８に補正値
Ｉm として取り込まれる。また、蛍光光遮断機構４２が
光通過状態のＴｆの期間では、ガラスセル３２内の被測
定試料から発した蛍光は干渉フィルタ３３と石英ファイ
バ４４を経てフォトマルチプライヤチューブ３４に入射
し、プリアンプ３６、Ａ／Ｄコンバータ３７を介してＣ
ＰＵ３８に測定値Ｉf として取り込まれる。ＣＰＵ３８
は、取り込んだ３つの測定値Ｉo、Ｉm、Ｉfを基に（Ｉf
−Ｉo）／（Ｉm−Ｉo）の演算によって補正後の測定値
を求める。

【０００９】以上のように、２種類の光量を同一のフォ
トマルチプライヤチューブ３４でタイミングをずらして
検知することにより、フォトマルチプライヤチューブ３
４の感度ドリフト等の影響を受けることなく、光源３０
のドリフトを検知して補正することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、光源３０から発する励起光のある一点の値だけを取
り込んで測定値の補正を行っている。しかし、被測定試
料から発する蛍光は励起光のエネルギー量、即ち、図８
に示す発光波形の面積に比例しているため、従来技術で
述べた方法で測定値を補正したのでは、放電ランプ方式
の光源３０の大きな欠点である発光点のばらつきに伴う
光量のばらつきを十分に補正できず、正確度の高い蛍光
光度計を実現できないという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、放電方式の光源の発光点
のばらつきに伴う光量のばらつきの影響を少なくして、
正確度の高い蛍光光度計を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
図１に示すように、光源１と、この光源１からの光を励
起光として単色化する励起光用分光器２と、透明セル５
内に収納され前記励起光用分光器２からの励起光により
蛍光を発する被測定試料と、この被測定試料からの蛍光
を単色化する蛍光用分光器６と、この蛍光用分光器６か
らの単色光を受光する光検知器７とを有する蛍光光度計
において、前記励起光用分光器２により単色化した光の
一部を受光する一部受光用光検知器３と、この一部受光
用光検知器３の出力信号を積分する積分器４と、この積
分器４により積分される前記光源１の発光エネルギーに
対応する出力信号に基づき、前記光検知器７からの被測
定試料の蛍光光量に応じた出力信号に対する補正演算を
行って、前記被測定試料の蛍光光量を測定する制御手段
であるＣＰＵ８とにより構成されている。

【００１３】請求項２記載の発明は、光源と、この光源
からの光を励起光として単色化する励起光用干渉フィル
タと、透明セル内に収納され前記励起光用干渉フィルタ
からの励起光により蛍光を発する被測定試料と、この被
測定試料からの蛍光を通過又は遮断する蛍光用シャッタ
と、この蛍光用シャッタを通過した蛍光を単色化する蛍
光用干渉フィルタと、この蛍光用干渉フィルタからの単
色光を受光し被測定試料からの蛍光光量に応じた出力信
号を得る光電変換部材とを有する蛍光光度計において、
前記光電変換部材を含む測定系の測定ゲイン及びオフセ
ット誤差を補正する手段と、前記励起光用干渉フィルタ
により単色化した光の一部を受光する一部受光用光検知
器と、この一部受光用光検知器の出力信号を積分するオ
フセット誤差補正機能を備えた積分器と、この積分器に
より積分される前記光源の発光エネルギーに対応する出
力信号に基づき、前記光電変換部材からの被測定試料の
蛍光光量に応じた出力信号に対する補正演算を行って、
前記被測定試料の蛍光光量を測定する制御手段とを設け
たことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】以下に、本発明の作用を説明する。

【００１５】請求項１記載の蛍光光度計の作用を図２を
参照して説明する。図２は、ＣＰＵ８によって制御され
る積分器４の積分期間信号、光源１の発光開始指令信
号、積分器４の出力の取り込み指令信号、蛍光を受光し
ている高感度の光検知器７の出力の取り込み指令信号の
タイミング、及び、光源１の発光波形と積分器４の出力
波形を示すものである。

【００１６】まず、ＣＰＵ８の制御により光源１の発光
開始指令信号と積分期間信号が同時にオンになる。積分
期間信号がオンの間のみ積分器４は積分動作を行い、オ
フになると同時にそれまで積分された値はリセットされ
積分器４の出力は０になる。

【００１７】光源１は、発光開始指令信号の立上りエッ
ジに同期してすぐさま発光する。励起光用分光器２によ
って単色化された光源１の光の一部は、一部受光用光検
知器３で光量に対応した電気信号に変換され積分器４に
入力する。積分器４は発光エネルギー量、即ち、発光波
形の面積に対応した電気量を積分動作によって出力す
る。発光が完全に終了したタイミングで積分期間信号が
オフになり、それと同時に積分器４の出力のＡ／Ｄ制御
信号である取り込み指令信号が出力される。これによ
り、発光エネルギー量に相当する値ＩmnがＣＰＵ８に取
り込まれる。

【００１８】発光が終了してから適当な時間が経過した
後に、高感度の光検出器７の出力のＡ／Ｄ制御信号であ
る取り込み指令信号が出力される。これにより被測定試
料が発し、蛍光用分光器６で単色化された蛍光光量に相
当する値ＩfnがＣＰＵ８に取り込まれる。

【００１９】ＣＰＵ８は、取り込んだ値から、Ｉfn／Ｉ
mnの演算によって光量のばらつきを補正した測定値を得
る。

【００２０】これによって、光源１の発光光量がばらつ
いてもこれに起因する測定値のばらつきを少なくするこ
とができる。

【００２１】請求項２記載の発明に係る蛍光光度計の作
用を以下に説明する。この蛍光光度計における光源から
の光は、励起光用干渉フィルタにより励起光として単色
化されて透明セル内に収納された被測定試料に入射す
る。被測定試料が発する蛍光は蛍光用シャッタを経て蛍
光用干渉フィルタにより単色化され光電変換部材に入射
し、被測定試料からの蛍光光量に応じた出力信号が得ら
れる。

【００２２】一方、一部受光用光検知器は励起光用干渉
フィルタにより単色化した光の一部を受光し出力信号を
送出する。積分器は、一部受光用光検知器の出力信号を
積分し前記光源の発光エネルギーに対応する出力信号を
送出する。制御手段は、この積分器により積分される前
記光源の発光エネルギーに対応する出力信号に基づき、
前記光電変換部材からの被測定試料の蛍光光量に応じた
出力信号に対する補正演算を行って、前記被測定試料の
蛍光光量を測定する。

【００２３】上述した光電変換部材を含む測定系の測定
ゲイン及びオフセット誤差は、これを補正する手段によ
り補正され、また、積分器のオフセット誤差もそのオフ
セット誤差補正機能により補正される。

【００２４】

【実施例】以下本発明の実施例を図３を参照して説明す
る。図３に示す分光光度計は、Ｘｅランプを用いた放電
方式による光源１０と、光源１０から発せられた光を例
えば３５０ｎｍの波長の光に単色化する励起光用干渉フ
ィルタ１１と、被測定試料を収納したガラスセル１３
と、長期間安定した蛍光を発する標準蛍光体１４と、励
起光用干渉フィルタ１１を通過した光の９０％をガラス
セル１３の方へ、残り１０％を標準蛍光体１４の方へ分
配するハーフミラー１２と、標準蛍光体１４から発せら
れる蛍光を通過、又は、遮断する標準蛍光用シャッタ１
５と、ガラスセル１３に収納した被測定試料から発せら
れる蛍光を通過、又は、遮断する蛍光用シャッタ１６
と、標準蛍光用シャッタ１５を通過してきた蛍光の光路
を９０度曲げるミラー１７と、ミラー１７からの蛍光の
光路を９０度曲げるとともに、蛍光用シャッタ１６を通
過してきた蛍光を通過させる機能を合わせ持つハーフミ
ラー１８と、ハーフミラー１８を通過、又は、反射して
きた蛍光を例えば６５０ｎｍの波長の光に単色化する蛍
光用干渉フィルタ１９と、二次電子放出効果を利用して
微弱な蛍光を高Ｓ／Ｎ比で電流信号に変換する光電変換
部材であるフォトマルチプライヤチューブ２０と、フォ
トマルチプライヤチューブ２０に二次電子放出効果を得
るためのバイアス電圧を出力する高圧電源２１と、フォ
トマルチプライヤチューブ２０の電流出力を電圧に変換
するオペアンプと抵抗で構成されるプリアンプ２２と、
一般的なフォトダイオードと比較して高速応答性を持
ち、光源１０から発する光を電流信号に変換する一部受
光用光検知器であるＰｉｎフォトダイオード２３と、Ｐ
ｉｎフォトダイオード２３の出力を増幅する高速プリア
ンプ２４と、オペアンプＯＰと抵抗Ｒ、コンデンサＣ及
びアナログスイッチ２９により構成され、前記高速プリ
アンプ２４の出力電圧を積分するオフセット誤差補正機
能付きの積分器２５と、前記プリアンプ２２の出力信号
と積分器２５の出力信号とを入力し、後述するＣＰＵ２
８の制御で２つの出力信号うちどちらか１つの信号を選
択し出力するアナログマルチプレクサ２６と、アナログ
マルチプレクサ２６の出力をアナログ／デジタル変換す
る１６ｂｉｔ分解能程度の機能をもったＡ／Ｄコンバー
タ２７と、前記各要素の制御とＡ／Ｄコンバータ２７で
デジタル値に変換された測定データを用いて計算処理を
行うＣＰＵ２８とを具備している。

【００２５】前記積分器２５の積分期間とリセット期間
はＣＰＵ２８により制御されるようになっている。

【００２６】次に、前記分光光度計の動作について説明
する。図４に、ＣＰＵ２８によって制御される標準蛍光
用シャッタ１５の開閉信号、蛍光用シャッタ１６の開閉
信号、積分器２５の積分期間信号、光源１０の発光開始
指令信号、Ａ／Ｄコンバータ２７の制御信号のタイミン
グ及び光源１０の発光波形と積分器２５出力波形とを示
す。

【００２７】まず、ＣＰＵ２８の制御によって標準蛍光
用シャッタ１５及び蛍光用シャッタ１６が共に閉じてい
て、アナログマルチプレクサ２６はプリアンプ２２の出
力が選択される初期状態とされる。フォトマルチプライ
ヤチューブ２０には何も光が入射しない状態で、ＣＰＵ
２８はＡ／Ｄコンバータ２７に取り込み指令信号を出力
する。これによりフォトマルチプライヤチューブ２０と
プリアンプ２２のオフセット量に相当する値Ｉos1 がＣ
ＰＵ２８に取り込まれる。

【００２８】次に、ＣＰＵ２８の制御によってアナログ
マルチプレクサ２６により積分器２５の出力信号が選択
された状態になる。このとき、Ｐｉｎフォトダイオード
２３には何も光が入射しない状態で、ＣＰＵ２８はＡ／
Ｄコンバータ２７に取り込み指令信号を出力する。これ
により、Ｐｉｎフォトダイオード２３と高速プリアンプ
２４と積分器２５のオフセット量に相当する値Ｉos2 が
ＣＰＵ２８に取り込まれる。

【００２９】次にＣＰＵ２８の制御により、光源１０の
発光開始指令信号と積分期間信号が同時にオンになる。
またこれと同時に、ＣＰＵ２８の制御により、アナログ
マルチプレクサ２６においては積分器２５の出力信号が
選択される。積分期間信号がオンの間のみ積分器２５は
積分動作を行い、オフになると同時にそれまで積分され
た値はリセットされ、積分器２５出力は０になる。

【００３０】光源１０は発光開始指令信号の立上りエッ
ジに同期してすぐさま発光する。励起光用干渉フィルタ
１１で３５０ｎｍの波長に単色化された光は、ハーフミ
ラー１２で９０度光路を曲げられ、標準蛍光体１４に励
起光として入射する。また、励起光用干渉フィルタ１１
を通過した光の一部は、Ｐｉｎフォトダイオード２３に
入射し、電流信号に変換される。Ｐｉｎフォトダイオー
ド２３の電流出力信号は、高速プリアンプ２４に入力し
て電圧信号に変換される。積分器２５は高速プリアンプ
２４の出力信号を取り込み積分動作を行い、光源１０の
発光エネルギー量、即ち、図４に示すように、発光波形
の面積に対応した電圧値を出力する。

【００３１】発光が完全に終了したタイミングで積分期
間信号がオフになり、それと同時にＡ／Ｄコンバータ２
７に取り込み指令信号が出力され、積分器２５の出力信
号、つまり発光エネルギー量に相当するＩmn1 がＣＰＵ
２８に取り込まれる。又、同時に標準蛍光用シャッタ１
５が開に制御される。

【００３２】発光が終了してから２００μｓｅｃ程度の
時間が経過した後に、ＣＰＵ２８はアナログマルチプレ
クサ２６を制御し、プリアンプ２２の出力信号を選択す
る状態にして、Ａ／Ｄコンバータ２７に取り込み指令信
号を出力する。これにより、標準蛍光体１４から発光さ
れ、ミラー１７、ハーフミラー１８を経由して、蛍光用
干渉フィルタ１９で６５０ｎｍに単色化された蛍光光量
に相当する値Ｉfnr がＣＰＵ２８に取り込まれる。ま
た、同時に標準蛍光用シャッタ１５が閉に制御される。

【００３３】約１０msecの後、再びＣＰＵ２８により光
源１０の発光開始指令信号と積分期間信号が同時にオン
になる。またこれと同時にアナログマルチプレクサ２６
は積分器２５の出力信号が選択されるようにＣＰＵ２８
により制御され、積分期間信号がオンの間のみ積分器２
５は積分動作を行い、オフになると同時にそれまで積分
された値はリセットされ積分器２５出力は０になる。

【００３４】光源１０は発光開始指令信号の立上りエッ
ジに同期してすぐさま発光する。励起光用干渉フィルタ
１１で３５０ｎｍの波長に単色化された光はハーフミラ
ー１２を通過してガラスセル１３に励起光として入射す
る。また、励起光用干渉フィルタ１１を通過した光の一
部はＰｉｎフォトダイオード２３に入射し、電流信号に
変換される。Ｐｉｎフォトダイオード２３の電流出力信
号は高速プリアンプ２４に入力して電圧信号に変換され
る。

【００３５】積分器２５は、高速プリアンプ２４の出力
を入力して積分動作を行い、光源１０の発光エネルギー
量、即ち、発光波形の面積に対応した電圧値を出力す
る。発光が完全に終了したタイミングで積分期間信号が
オフになり、それと同時にＡ／Ｄコンバータ２７に取り
込み指令信号が出力され、積分器２５の出力信号、つま
り、発光エネルギー量に相当する値Ｉmn2 がＣＰＵ２８
に取り込まれる。又、同時に蛍光用シャッタ１６が開に
制御される。

【００３６】発光が終了してから２００μｓｅｃ程度の
時間が経過した後に、ＣＰＵ２８はアナログマルチプレ
クサ２６Ｉよりプリアンプ２２の出力信号が選択される
状態にして、Ａ／Ｄコンバータ２７に取り込み指令信号
を出力する。これによりガラスセル１３内の被測定試料
が発光し、ハーフミラー１８を経由して、蛍光用干渉フ
ィルタ１９で６５０ｎｍに単色化された蛍光光量に相当
する値Ｉfns がＣＰＵ２８に取り込まれる。また、同時
に蛍光用シャッタ１６が閉に制御される。

【００３７】ＣＰＵ２８は、上述の一連の動作によって
取り込んだ各値Ｉos1 、Ｉos2 、Ｉmn1 、Ｉmn2 、Ｉfn
s と、標準蛍光体１４の蛍光光量として前もって与えら
れる値Ｉstd とを基に、数１の補正計算処理を行って、
補正後の測定値Ｉｍを得る。

【００３８】

【数１】

【００３９】本実施例によれば、測定値に影響のあるフ
ォトマルチプライヤチューブ２０の経路の測定系ゲイン
誤差とオフセット誤差、光源１０の光量ばらつきを検出
するＰｉｎフォトダイオード２３の経路の光源光量補正
系のオフセット誤差、そして光源１０の光量のばらつき
を全て補正した測定値を得ることができ、この結果、放
電方式の光源１０の発光点のばらつきに伴う光量のばら
つきの影響が少ない正確度の高い蛍光光度計を実現する
ことができる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の説明によれば、光源の発
光光量がばらついてもこれに起因する測定値のばらつき
を少なくすることができる蛍光光度計を提供することが
できる。

【００４１】請求項２記載の説明によれば、測定値に影
響のある測定系のゲイン誤差とオフセット誤差、光源光
量補正系のオフセット誤差、光量のばらつきを全て補正
した測定値を得ることができ、正確度の高い蛍光光度計
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光光度計を示すブロック図である。

【図２】本発明の蛍光光度計の各部の信号のタイミング
チャートである。

【図３】本発明の蛍光光度計の実施例を示すブロック図
である。

【図４】本発明の蛍光光度計の実施例における各部の信
号のタイミングチャートである。

【図５】従来の蛍光光度計を示すブロック図である。

【図６】従来の蛍光光度計の他例を示すブロック図であ
る。

【図７】従来の蛍光光度計の制御系の信号のタイミング
チャートである。

【図８】従来の蛍光光度計における光源の発光波形を示
す波形図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 励起光用分光器 ３ 一部受光用光検知器 ４ 積分器 ５ 透明セル ６ 蛍光用分光器 ７ 光検知器 ８ ＣＰＵ １０ 光源 １１ 励起光用干渉フィルタ １２ ハーフミラー １３ 透明セル １４ 標準蛍光体 １５ 標準蛍光用シャッタ １６ 蛍光用シャッタ １７ ミラー １８ ハーフミラー １９ 蛍光用干渉フィルタ ２０ フォトマルチプライヤチューブ ２１ 高圧電源 ２２ プリアンプ ２３ Ｐｉｎフォトダイオード ２４ 高速プリアンプ ２５ 積分器 ２６ アナログマルチプレクサ ２８ ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源からの光を励起光とし
   て単色化する励起光用分光器と、透明セル内に収納され
   前記分光器からの励起光により蛍光を発する被測定試料
   と、この被測定試料からの蛍光を単色化する蛍光用分光
   器と、この蛍光用分光器からの単色光を受光する光検知
   器とを有する蛍光光度計において、 前記励起光用分光器により単色化した光の一部を受光す
   る一部受光用光検知器と、この一部受光用光検知器の出
   力信号を積分する積分器と、 この積分器により積分される前記光源の発光エネルギー
   に対応する出力信号に基づき、前記光検知器からの被測
   定試料の蛍光光量に応じた出力信号に対する補正演算を
   行って、前記被測定試料の蛍光光量を測定する制御手段
   と、 を設けたことを特徴とする蛍光光度計。
2. 【請求項２】 光源と、この光源からの光を励起光とし
   て単色化する励起光用干渉フィルタと、透明セル内に収
   納され前記励起光用干渉フィルタからの励起光により蛍
   光を発する被測定試料と、この被測定試料からの蛍光を
   通過又は遮断する蛍光用シャッタと、この蛍光用シャッ
   タを通過した蛍光を単色化する蛍光用干渉フィルタと、
   この蛍光用干渉フィルタからの単色光を受光し被測定試
   料からの蛍光光量に応じた出力信号を得る光電変換部材
   とを有する蛍光光度計において、 前記光電変換部材を
   含む測定系の測定ゲイン及びオフセット誤差を補正する
   手段と、 前記励起光用干渉フィルタにより単色化した光の一部を
   受光する一部受光用光検知器と、 この一部受光用光検知器の出力信号を積分するオフセッ
   ト誤差補正機能を備えた積分器と、 この積分器により積分される前記光源の発光エネルギー
   に対応する出力信号に基づき、前記光電変換部材からの
   被測定試料の蛍光光量に応じた出力信号に対する補正演
   算を行って、前記被測定試料の蛍光光量を測定する制御
   手段と、 を設けたことを特徴とする蛍光光度計。