JPH03503314A - Fluorescence measuring instrument - Google Patents
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 蛍光測定器 本発明は、蛍光測定器に関する。[Detailed description of the invention] Fluorescence measuring instrument The present invention relates to a fluorometer.
現在の蛍光測定器は、かなりの大きさの研究所計器であり、150ワツトのキセ ノン・ランプ源の如き高電力の光源と高電圧の光電増倍管(フォトマルチプライ ヤ)検出器を使用する。Current fluorometers are fairly large laboratory instruments, with 150 watts A high-power light source such as a non-lamp source and a high-voltage photomultiplier y) Use a detector.
このような計器は、良好なものであっても、研究所の諸条件において習熟したオ ペレータによる使用に限定される。Although these instruments are in good condition, they cannot be used in laboratory conditions unless they are used by a trained operator. Restricted to use by pelleters.
本発明の目的は、研究所の条件に制限されることがない蛍光測定器を提供するこ とにある。The aim of the invention is to provide a fluorometer that is not limited to laboratory conditions. It's there.
本文に使用される蛍光測定器なる用語および類似の用語は、当業者には理解され るように類似する蛍光、燐光およびルミネセンス、および蛍光の分析基準を用い る較正ステップを含む類似技術の少なくとも1つを使用する計器を包含する。The term fluorometer and similar terms used in this text will be understood by those skilled in the art. Analytical standards for fluorescence, phosphorescence and luminescence, and fluorescence that are similar to The invention includes instruments that use at least one of the similar techniques, including a calibration step.
本発明によれば、励起時に第1の特定の蛍光放射を生じることが予期される試料 の閃光蛍光分析法が提供され、この方法は、 「ブランク(blank) J分析(空試験)の実施に際して:励起時に第2の 特徴的な基準放射を生じることが予期される基準発蛍光団をテスト位置に支持し 、 励起放射のパルスを前記テスト位置へ加え、テスト位置からの放射を、前記第1 の放射に対する各検出器および第2の放射に対する各検出器により調べ、検出器 の相対的な応答から、試料がない時のテスト位置からの放射に対する「ブランク 」値を決定し、またある試料分析の類似の実施に際して:入射放射による励起時 に前記特定の放射を生じることが予期される試料を、基準発蛍光団の維持された 存在時に前記テスト位置に支持し、 前記テスト位置からの放射を前記各検出器により調べ、検出器の相対的な応答か ら、試料の存在時にテスト位置からの放射に対する試料値を決定し、 前記「ブランク」値および試料値を評価して、較正ステップに関して前記試料を 分析することを含む方法が提供される。According to the invention, a sample expected to produce a first specific fluorescence emission upon excitation A flash fluorescence analysis method is provided, which ``Blank When performing J analysis (blank test): When excitation, the second A reference fluorophore expected to produce a characteristic reference emission is supported at the test location. , applying a pulse of excitation radiation to said test location and directing radiation from said test location to said first and each detector for a second radiation; From the relative response of ” value, and also during similar implementation of certain sample analyses: upon excitation by the incident radiation. A reference fluorophore was maintained in the sample that was expected to produce a specific emission. supporting in said test position when present; The radiation from the test location is examined by each of the detectors and the relative response of the detectors is determined. , determine the sample value for the radiation from the test position in the presence of the sample, Evaluate the "blank" value and the sample value to determine the sample for the calibration step. A method is provided that includes analyzing.
有利なことには、基準発蛍光団は、試料を保有するキュベツトの構造内に、ある いは別の試料支持形態内に包含される。Advantageously, the reference fluorophore is located within the structure of the cuvette containing the sample. or contained within another sample support format.
このキュベツトは光学的構造性のものでよい。The cuvette may be of optical construction.
分析用の試料は、前記の特定の放射を生じるため蛍光を発し得るべく反応するサ ンプルおよび試薬でよい。The sample for analysis contains a reacting sample that can fluoresce to produce the specific radiation mentioned above. Samples and reagents may be used.
このサンプルおよび試薬の一方は「ブランク」分析中存在し、他方は「ブランク 」分析後に添加される。基準発蛍光団は、このサンプルおよび試薬の一方に含む ことができる。One of the samples and reagents is present during a "blank" run, the other is a "blank" ” added after analysis. A reference fluorophore is included in this sample and in one of the reagents. be able to.
本方法は、安定した基準蛍光放射を確保するため基準分析と試料分析間の時間を 制限することを含むことができる。The method requires a time interval between reference and sample analysis to ensure stable reference fluorescence emission. This may include limiting.
試料の蛍光分析のための計器はバッテリ駆動され、かつ制御回路と、閃光管と、 この閃光管から試料位置を経て光検出器に至る光経路とを含むことが望ましく、 前記制御回路は、この制御回路により処理して較正ステップに関し前記試料位置 における試料から特定の放射レベルを比率計的(レシオメトリック)比較法によ り決定するため、作動時に基準蛍光を含む放射を前記検出器に対して与えるため 、試料位置を通る適当な放射を生じるように閃光管を充電させて発光させるよう 作用する。The instrument for fluorescence analysis of samples is battery powered and includes a control circuit, a flash tube, It is desirable to include an optical path from the flash tube to the photodetector via the sample position. The control circuit is configured to process and determine the sample position with respect to the calibration step. A ratiometric comparison method is used to determine the specific radiation level from a sample at to provide said detector with radiation containing a reference fluorescence upon activation in order to determine the , the flash tube is charged to produce appropriate radiation passing through the sample location, causing it to emit light. act.
本発明によれば、画成された構成内に光学素子を収受して保持する開口が設けら れた材料体に形成された光学的構造が蛍光内に設けられ、この材料体は、試料を 収受して試料を特定の位置に保持する試料開口と、放射源を受取りこの源を前記 試料開口に対して特定の位置関係に保持する放射源開口と、この放射源開口と試 料開口間に特定の経路を提供する入射放射経路開口と、出力放射経路開口を画成 して前記試料開口から放射検出器に至る出力放射経路を提供する検出器開口とを 提供する。According to the invention, an aperture is provided within the defined configuration for receiving and retaining the optical element. An optical structure formed in a material body is provided within the fluorescence, and this material body a sample aperture for receiving and holding the sample in a particular position; A source aperture that is held in a specific positional relationship with respect to the sample aperture, and a source aperture that is Defines an input radiation path aperture that provides a specific path between the material apertures and an output radiation path aperture. a detector aperture providing an output radiation path from the sample aperture to a radiation detector; provide.
前記材料体は、全てが一つとなった一体のものでよい。この材料体は、ビーム・ スプリッタを前記出力経路内の特定の位置に収受して保持する出力放射経路開口 内にビーム・スプリッタ開口と、このビーム・スプリンタ開口からの出力放射成 分経路を画成する出力放射成分開口とを、前記放射成分経路内の各検出器開口と 共に提供することができ、これにより前記材料体が前記開口の周囲に前記試料開 口に対して光学素子の画成された構成を保持する。前記ビーム・スプリッタは、 部分反射タイプまたは光ファイバ・タイプのいずれでもよい。The material body may be a single piece. This material body is a beam Output radiation path aperture for receiving and holding a splitter in a specific position within said output path A beam splitter aperture inside the beam splitter aperture and an output radiation product from this beam splitter aperture. an output radiation component aperture defining a branch path; an output radiation component aperture defining a branch path; The body of material may be provided with the sample opening around the opening. Maintaining a defined configuration of the optical element relative to the mouth. The beam splitter is It may be either a partially reflective type or an optical fiber type.
本発明によれば、蛍光測定器には光経路構成を保持する材料体が設けられ、この 材料体は不透明材料製であり、前記光経路構成内に光学系要素を収受して保持す る開口を内部に画成し、前記材料体により画成されるこれらの開口は、使用に際 して試料を収受して試料を特定の位置に保持する試料開口と、放射源を収受して この源を試料開口に対し特定位置に保持する放射源開口と、放射源と試料開口間 に特定の放射経路を提供する入力放射経路開口と、試料開口から放射検出器開口 に至る特定出力放射経路を画成する出力放射経路開口とを含み、これにより材料 体は前記開口の周囲に前記試料開口に対して光学素子の画成された構成を保持す る。According to the invention, the fluorometer is provided with a material body that retains the optical path configuration; The material body is made of an opaque material and receives and retains the optical system elements within the optical path arrangement. apertures defined therein, and these apertures defined by said body of material, when in use. a sample aperture that receives the sample and holds the sample in a specific position, and a sample aperture that receives the radiation source and A source aperture that holds this source in a specific position relative to the sample aperture, and a source aperture between the source and sample aperture. an input radiation path aperture that provides a specific radiation path from the sample aperture to the radiation detector aperture. and an output radiation path aperture defining a specified output radiation path leading to the material. The body retains a defined configuration of optical elements around the aperture and relative to the sample aperture. Ru.
前記開口は、その内部に放射強度および放射周波数範囲の少なくとも1つを制御 する光制御要素を組み込むことができる。The aperture has control therein at least one of a radiation intensity and a radiation frequency range. Light control elements can be incorporated.
本発明によれば、放射源に対する開口を画成する一体の熱伝導性の不透明材料の 蛍光測定器の光コア構造と、試料入力放射経路と、検査のための試料と、試料出 力放射経路とが設けられ、材料体は前記開口の周囲に前記開口と、試料開口の周 囲に画成された構成で光学素子を保持する。According to the invention, a monolithic thermally conductive opaque material defining an aperture for the radiation source is provided. The optical core structure of the fluorometer, the sample input radiation path, the sample for inspection, and the sample output a force radiation path, and a material body is provided around the aperture with the aperture and a force radiation path around the sample aperture. The optical element is held in a configuration defined within the periphery of the optical element.
本発明の実施例については、添付図面に関して以下に述べることにする。図にお いては、 第1図は、光学素子を略図的に示した本発明による蛍光測定器の光学系部分の部 分断面を示し、 第2図は、第1図の蛍光測定器と関連する電子回路のブロック図、および 第3図および第4図は、本発明による更に別の蛍光測定器の光学系部分を部分断 面で示す。Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In the diagram Then, FIG. 1 shows a part of the optical system of a fluorometer according to the invention, schematically showing the optical elements. Showing the cut plane, FIG. 2 is a block diagram of the fluorometer of FIG. 1 and related electronic circuitry, and FIGS. 3 and 4 are partially cutaway views of the optical system of yet another fluorometer according to the present invention. Shown in squares.
診断的化学分析、飲用水供給試験および環境監視においては、「現地」試験なら びに確立された中央集中研究作業に対する漸増する需要がある。上記3つの分析 領域の全てにおいて、蛍光光度測定は充分に確立された研究手法であるが、蛍光 分析法を用いてなされるべき「現場」または「本撚」の測定を可能にする計器は 使用できない。上記の如く、燐光、遅延蛍光およびルミネセンス測定は、本文の 記述のための蛍光なる用語に含まれるべき蛍光に非常に類似する。For diagnostic chemical analysis, potable water supply testing and environmental monitoring, “on-site” testing There is an increasing demand for established and centralized research operations. The above three analyzes Although fluorometry is a well-established research method in all areas, Instruments that allow "in situ" or "real twist" measurements to be made using analytical methods are I can not use it. As mentioned above, phosphorescence, delayed fluorescence and luminescence measurements are Very similar to fluorescence to be included in the descriptive term fluorescence.
現在の蛍光測定器設計においては、高い感度は、光電圧の光電増倍管検出器と関 連して高出力の励起光源(例えば、150ワツトのキセノン・ランプ)を用いる ことにより達成され、試料は高精度石英発振セル内に保有される。このような試 みは研究所内の計器においては受は入れられるが、バッテリ駆動の蛍光測定器に は不適当である。In current fluorometer designs, high sensitivity is associated with photovoltage photomultiplier tube detectors. Continuously use a high power excitation light source (e.g., a 150 watt xenon lamp) This is achieved by holding the sample in a high-precision quartz oscillator cell. Such a trial Although it is acceptable for instruments in the laboratory, it is not suitable for battery-powered fluorescence measuring instruments. is inappropriate.
次に、レシオメトリック2連蛍光測定器および関連する検定システムについて述 べる。この蛍光測定器は、強いUV−V TS放射の同じパルスからの2つの波 長における蛍光を測定する。Next, we will discuss the ratiometric dual fluorometer and related assay system. Bell. This fluorometer measures two waves from the same pulse of intense UV-V TS radiation. Measure fluorescence at long distances.
携帯可能なバッテリ駆動蛍光測定器および低コストの研究室の蛍光測定器の双方 の構造が可能となる。Both a portable battery-powered fluorometer and a low-cost laboratory fluorometer structure becomes possible.
本発明を実施する装置は、サンプルを透過した復興なる波長で測定された連続す る放射パルスを用いるレシオメトリック法による測定を行う。これらの連続する パルス間には問題となる反応が生じ、連続的な測定がこの反応についての情報を 提供する。本方法は、較正がこれに取り込まれている。このため装置を簡単にし て、現場使用を可能にする。研究室での使用は含まれず、実際には本装置よりも コスト安くかつオペレータの習熟度をそれほど必要としないためより広い可能性 を持つ。An apparatus embodying the invention is capable of measuring successive samples at wavelengths transmitted through the sample. Measurements are performed using the ratiometric method using radiation pulses. these successive A reaction of interest occurs between pulses, and continuous measurements provide information about this reaction. provide. The method incorporates calibration. This makes the device simple. to enable on-site use. Laboratory use is not included and is actually more than this device. Wide range of possibilities due to lower cost and less operator skill required have.
第1図は、本発明による蛍光測定器の部分的断面による概要を示している。この 蛍光測定器においては、適当なフレーム構造(詳細には示さない)が種々の要素 を支持するよう構成されている。構造の詳細は当業者には明らかであろうが、重 要な点について述べることにする。以下に述へる1つの形態においては、フレー ム構造は金属ブロックである。FIG. 1 shows an overview, in partial section, of a fluorometer according to the invention. this In a fluorometer, a suitable frame structure (not shown in detail) is configured to support. Although the details of construction will be clear to those skilled in the art, I will discuss the main points. In one form described below, the frame The system structure is a metal block.
ザツブルあるいは他の材料を保有するキュベツト5に対するホルダー51は、放 射源1から特定の放射検出器10および基準放射検出器12を含む検出器組立体 に至る光経路あるいは曲の放射経路内にキュベツトを正確に定置する。作動にお いては、基準蛍光放射源は、以下に述べるようにキュヘットの位置に設けられる 。The holder 51 for the cuvette 5 holding the sable or other material is A detector assembly including a specific radiation detector 10 and a reference radiation detector 12 from a radiation source 1 Position the cuvette precisely in the light path or radiation path of the song. In operation In this case, a reference fluorescent radiation source is provided at the cuchette location as described below. .
源1とキュベツト5間において、放射経路は開口2.3および石英ウィンドウ4 を有する。源1は、強さの大きなキセノンを充填した閃光管であることが望まし く、必要に応じて遮光フィルタ6が図示の如く開口2と3の間あるいは他の場所 に設けられて、キュベント内の材料の閃光エネルギによる分解を阻止する。フィ ルタ6は、キュベツトに達する放射の強さおよび(または)波長を制御するよう に配置することができる。Between the source 1 and the cuvette 5, the radiation path passes through the aperture 2.3 and the quartz window 4. has. Source 1 is preferably a flash tube filled with high-strength xenon. If necessary, the light shielding filter 6 may be placed between the openings 2 and 3 as shown in the figure or at other locations. to prevent breakdown of materials within the cuvent by flash energy. Fi The router 6 is configured to control the intensity and/or wavelength of the radiation reaching the cuvette. can be placed in
キュベツト5は、高精度石英セルでよく、あるいは例えばアクリル、ポリスチレ ンあるいは曲の光学用品質のプラスチック材料から射出成型により作られる使い 捨て構造のものでよい。The cuvette 5 may be a high precision quartz cell, or may be made of e.g. acrylic or polystyrene. Made by injection molding from optical quality plastic material. A disposable structure is fine.
このキュベツトおよびホルダーは、取外した状態でも同じ相対的位置関係にキュ ベツトの再挿入を保証するようマークを付すべきである。The cuvette and holder remain in the same relative position when removed. Marks should be placed to ensure re-insertion of the bet.
キュベツト5と検出器組立体間において、前記経路は石英ウィンドウ7およびビ ーム・スプリッタ8を含む。ビーム・スプリッタ8は放射を均等に分割し、ある いは一方のチャンネルにおける強さを増加するよう重み(例えば、80対20) を付すことができる。ビーム・スプリッタにより偏向されないエネルギは、特定 の放射に対する狭い帯域通過フィルタ9を経て特定の放射に対する検出器10に 達する。ビーム・スプリッタにより偏向されたエネルギは、狭い帯域通過フィル タ11を経て基準放射に対する基準放射検出器12に達する。これらフィルタは 、予期される放射に対して適当な波長即ち周波数を有する。もし本計器がある特 定の用途のものであるならば、光学特性を最大にしかつ個別の特定のフィルタお よび放射フィルタの必要を排除するため、二色性のフィルタを用いることもでき る。石英ウィンドウは、キュベント・ホルダー内のキュベツトからこぼれた液体 を保持する。Between the cuvette 5 and the detector assembly, the path includes a quartz window 7 and a via. system splitter 8. Beam splitter 8 divides the radiation evenly and is or weight to increase the strength in one channel (e.g. 80 vs. 20) can be attached. Energy not deflected by the beam splitter is to a detector 10 for a particular radiation via a narrow bandpass filter 9 for the radiation of reach The energy deflected by the beam splitter is passed through a narrow bandpass filter. The reference radiation detector 12 for the reference radiation is reached via the detector 11 . These filters are , of the appropriate wavelength or frequency for the expected radiation. If this instrument has special features, For specific applications, it is recommended to maximize optical properties and use individual specific filters Dichroic filters can also be used to eliminate the need for light and emission filters. Ru. The quartz window prevents liquid spills from the cuvettes in the cuvette holder. hold.
光導管の如き光リンク13が、基準放射検出器12と特定放射検出器10間に設 けられている。これは、特定放射検出器が常に基準放射の一定成分を受取ること を保証するためである。基準放射は、フィルタ11の出力側から集められ、検出 器10へ与えられる。An optical link 13, such as an optical conduit, is installed between the reference radiation detector 12 and the specific radiation detector 10. I'm being kicked. This means that the specific radiation detector always receives a constant component of the reference radiation. This is to ensure that The reference radiation is collected from the output side of the filter 11 and detected. It is given to the vessel 10.
第1図の構造は、非常にコンパクトな形態に作ることができる。一実施例におけ る全体構成53は、色々な要素が平削りおよび穿孔により形成された腔部内に収 容される40m+のアルミニウムの立体の401rI+四方の平面図を画成する 。キュベツトは、基本的には標準的な10■四方(内のり寸法)の形態であり、 典型的には外側で12mm四方である。ホルダー51は、キュベツトが要求され た位置にのみ進入することを可能にするよう刻まれた溝を有するキュベツト面の 外接円より僅かに小さな直径の穴でよい。閃光管は、ポケット・カメラに使用さ れるタイプのものでよく、長さが略々35omである。ビーム・スプリッタは1 iel 1es−Griotの如き構成部品サブライヤから容易に入手可能であ り、フィルタは入手可能な要素を研磨することにより形成できる。光リンクは、 ある長さの光ファイバでよい。The structure of FIG. 1 can be made in a very compact form. In one embodiment The overall structure 53 is such that the various elements fit into cavities formed by planing and drilling. Define the 401rI+ square plan view of the 40m+ aluminum solid that will be accommodated. . The cuvette is basically a standard 10 square square shape (inner dimensions). It is typically 12 mm square on the outside. The holder 51 has a cuvette required. The surface of the cuvette has grooves that allow access only to certain positions. A hole with a diameter slightly smaller than the circumscribed circle is sufficient. Flash tubes are used in pocket cameras. The length may be approximately 35 ohm. Beam splitter is 1 It is readily available from component suppliers such as IEL1ES-Griot. Alternatively, the filter can be formed by polishing available elements. The optical link is A certain length of optical fiber is sufficient.
本装置を固体の熱伝導性ブロックに構成することにより、機械的な安定性が得ら れ、また携帯可能な使用が可能となるように熱安定性が助成され、固体のブロッ クは全ての重要な構成要素が衝撃抵抗構造になった強い「コア」即ち「心臓部」 を形成する。このコア即ち心臓部は、研究室計器にも等しく適している。Mechanical stability is achieved by constructing the device in a solid, thermally conductive block. The solid block is A strong "core" or "heart" with all important components of shock-resistant structure form. This core is equally suitable for laboratory instruments.
電力を供給しかつ蛍光測定器を制御するこの電子回路については、次に第2図に 関して概要を述べることにする。特定の要求のための適当な構成要素は当業者に は明らかであろうが、特別な特徴について述べることにする。The electronic circuit that provides power and controls the fluorometer is shown in Figure 2 below. I will give an overview regarding this. Suitable components for specific requirements will be provided to those skilled in the art. Although this may be obvious, I will mention some special features.
主要スイッチは、装置をオンにしかつ装置を自動的にゼロに設定する2系列の要 素14Aおよび1413を有する。スイッチ要素14Aは、電圧調整器16がス イッチ14Aの閉路からある設定期間他の回路へ電力を供給することを許すタイ マー15の作動を制御し、これによりこの設定期間の終りにオフ動作を生じる。The main switch has two series of requirements that turn on the device and automatically zero the device. It has elements 14A and 1413. Switch element 14A is configured such that voltage regulator 16 A tie that allows power to be supplied to other circuits for a set period of time from the closing of switch 14A. 15, which results in an off operation at the end of this set period.
スイッチ要素14Bは、閉路されると、閃光管駆動回路18が電圧調整器16を 介して充電するに充分な期間を調時するように構成された単安定マルチバイブレ ータ17を使用可能状態にする。When the switch element 14B is closed, the flash tube drive circuit 18 controls the voltage regulator 16. A monostable multivibrator configured to time a period sufficient to charge through The data controller 17 is made available for use.
単安定マルチバイブレーク17の出力は、更に別の単安定マルチバイブレータ3 0の「使用可能」 (イネイブル)端子へ直接接続され、また絶縁ダイオードを 介して閃光管駆動回路18および単安定マルチバイブレータ20の「使用可能」 端子に接続されている。上記の構成により、閃光管1が発光され、関連したタイ ミング信号が単安定マルチバイブレータ17.20.30から得られる。The output of the monostable multivibrator 17 is further output from another monostable multivibrator 3. 0 "enable" terminal, and an isolation diode "Enable" of flash tube drive circuit 18 and monostable multivibrator 20 through connected to the terminal. With the above configuration, the flash tube 1 emits light and the associated tie The timing signal is obtained from a monostable multivibrator 17.20.30.
特定放射検出器■0および基準放射検出器12は、フォトダイオードであること が望ましく、各演算増幅器24.25と接続されている。ゲート22.23はそ れぞれゲート演算増幅器24.25および各蓄電コンデンサ26.27間にある 。アナログ分割器28は、コンデンサ26.27における電圧を受取りこれら電 圧の比率を表わす出力を生じるように構成されている。Specified radiation detector ■0 and reference radiation detector 12 must be photodiodes. is preferably connected to each operational amplifier 24,25. Gates 22 and 23 are between each gate operational amplifier 24, 25 and each storage capacitor 26, 27 . Analog divider 28 receives the voltages at capacitors 26, 27 and divides these voltages. The output is configured to produce an output representative of a ratio of pressures.
この目的のため、単安定マルチバイブレーク20は単安定マルチバイブレータ2 1と接続され、ゲート22.23が単安定マルチバイブレータ17の作動に応答 して開く期間タイミング信号を生じる。この期間は、閃光管が最初に発光された 僅か後に単安定マルチバイブレータ17によって生じ、その間フォトダイオード に入射する放射から生じる演算増幅器24.25の電圧出力がそれぞれサンプル されてコンデンサ26.27に蓄えられる。For this purpose, the monostable multivibrator 20 1 and the gates 22 and 23 respond to the operation of the monostable multivibrator 17. generates an open period timing signal. During this period, flash tubes were first fired. A short time later the monostable multivibrator 17 causes the photodiode to The voltage outputs of the operational amplifiers 24 and 25 resulting from the radiation incident on the samples are respectively and stored in capacitors 26 and 27.
光リンク13(第1図)は、特定放射検出器が常に反射放射の一定の部分を受取 ることを保証する。これは、特定放射が存在しない時検出器の挙動を安定化する こと、および特定放射が生じる時その一貫した読みを保証することの2つの目的 を有する。単安定マルチバイブレータ30は、分割器28の出力側のゲート31 を作動させるよう接続される。分割器28の出力は、ゲート31および差の演算 増幅器36の第1の入力の双方に与えられる。ゲート31の出力は、バッファ演 算増幅器33の一方の入力におけるコンデンサ32に接続されている。ゲート3 1が単安定マルチバイブレータ30の作動によ、り開かれると、検出器に入射す る放射の比率を表わす分割器28の出力はコンデンサ32へ与えられ、演算増幅 器33の作動により、この出力の値は、例えゲート31が再び単安定マルチバイ ブレータ30の作動により閉路された時でも保持される。演算増幅器33の出力 は、差の演算増幅器36の第2の入力に接続される。演算増幅器36の出力は、 電位分割器40へ与えられ、この出力のタップ・オフ部分が表示器37に表示さ れる。表示器37における表示は、差の演算増幅器36の入力間の差を表わす。The optical link 13 (FIG. 1) ensures that the specific radiation detector always receives a constant portion of the reflected radiation. We guarantee that This stabilizes the behavior of the detector in the absence of specific radiation. The dual purpose of ensuring consistent readings of specific emissions as they occur has. The monostable multivibrator 30 has a gate 31 on the output side of the divider 28. connected to operate. The output of the divider 28 is connected to the gate 31 and the difference operation. applied to both first inputs of amplifier 36. The output of gate 31 is a buffer It is connected to capacitor 32 at one input of operational amplifier 33. gate 3 1 is opened by the operation of the monostable multivibrator 30, the light enters the detector. The output of divider 28, representing the proportion of the radiation Due to the operation of the gate 33, the value of this output changes even if the gate 31 is again a monostable multi-byte transistor. This is maintained even when the circuit is closed by the operation of the breaker 30. Output of operational amplifier 33 is connected to the second input of the difference operational amplifier 36. The output of the operational amplifier 36 is is applied to the potential divider 40, and the tapped-off portion of this output is displayed on the display 37. It will be done. The display on display 37 represents the difference between the inputs of differential operational amplifier 36.
スイッチ38は、閉路されるとtli安定マルチバイブレータ39を使用可能状 態にし、これが閃光管駆動回路18の充電を調時し、次いで閃光管を単安定マル チバイブレータ17と同様に発光させる。単安定マルチバイブレータ20および 21は、上記の如く単安定マルチバイブレータ17に対する単安定マルチバイブ レータ39に応答して出力をサンプリングしてコンデンサ26.27にこれを蓄 える。特定放射検出器10および基準放射検出器12は放射に応答して、受取っ た特定および基準放射の比率の値が分圧器28の出力により差の演算増幅器36 の「第1の」入力のみに与えられる。差の演算増幅器36に対するこれら入力の 値開の差は表示器に示される。The switch 38 enables the tli stable multivibrator 39 when closed. This times the charging of the flash tube drive circuit 18, which in turn turns the flash tube into a monostable It emits light in the same way as the vibrator 17. Monostable multivibrator 20 and 21 is a monostable multivibrator for the monostable multivibrator 17 as described above. The output is sampled in response to the regulator 39 and stored in capacitors 26 and 27. I can do it. The specific radiation detector 10 and the reference radiation detector 12 are responsive to the radiation received. The output of the voltage divider 28 determines the difference between the values of the ratio of the specified and reference radiation to the operational amplifier 36. is applied only to the ``first'' input of . These inputs to the difference operational amplifier 36 The difference in price opening is shown on the display.
タイマー15は、スイッチ38の作動のための時間を制限するよう働く。もしス 1イッチ38が充分に早く作動されなければ、このサイクルはスイッチ+4A、 14Bにより再始動されねばならない。略々5分が、閃光管が最初に発光される 時に得られる値をバッファ演算増幅器33が保持するための適当な時間的限度で ある。Timer 15 serves to limit the time for actuation of switch 38. If If 1 switch 38 is not actuated quickly enough, this cycle will cause switch +4A, 14B. It takes approximately 5 minutes for the flash tube to first emit light. with an appropriate time limit for the buffer operational amplifier 33 to hold the value obtained at the time. be.
典型的な測定に対する蛍光測定器の作動については、キュベツトの論議の後に述 べることにする。Fluorometer operation for typical measurements is discussed after the cuvette discussion. I decided to go to bed.
上記の如く、キュベツト5は適当なプラスチック材料から使い捨て可能な構成要 素としてモジュール化することができる。As mentioned above, the cuvette 5 is a disposable component made of a suitable plastic material. It can be modularized as an element.
本発明による蛍光測定器に対するモジュール化されたキュベツトの光学的要件は 、今日使用される使い捨てキュベツトにおける程厳格ではない。僅かに2つの透 明な面が必要とされ、これらの面は通常は隣接している。もしキュベツトが取外 されるならば、これを元に戻す際裏返さないことが重要である。The optical requirements of the modular cuvette for the fluorometer according to the invention are: , not as stringent as in the disposable cuvettes used today. Only two toru Clear faces are required and these faces are usually adjacent. If the cuvette is removed If so, it is important not to turn it over when putting it back together.
従って、これに抵触しないようにマークを付しあるいは形状を与えるべきである 。例えば、ホルダー51は、面取りされたキュベツトの隅部と一致するように1 つの隔分に突起を持たせることができる。Therefore, it is necessary to mark or give a shape so as not to conflict with this. . For example, the holder 51 can be placed one It is possible to have protrusions at two intervals.
例えば発蛍光団をキュベツトがモジュール化される材料中に含めることにより、 基準となる発蛍光団がキュベツト自体に内蔵できることが重要な特徴である。For example, by including a fluorophore in the material from which the cuvette is modularized, An important feature is that the reference fluorophore can be built into the cuvette itself.
発蛍光団をキュベツト中に含めることは非常に便利な措置であるが、他の手法を 用いることもできる。例えば、基準発蛍光団をキュベツト中に置かれた試薬に含 めることもできる。Although the inclusion of a fluorophore in the cuvette is a very convenient measure, other techniques It can also be used. For example, a reference fluorophore can be included in a reagent placed in a cuvette. You can also
重要な点は、安定な発蛍光団材料が蛍光測定器の光経路内に存在することである 。この材料は、就中、閃光の強さ、閃光の位置およびキュベツトの品質を含む全 ての蛍光測定器の可変要因を正規化し得る動的な光学的「基準」を提供する。The important point is that a stable fluorophore material is present within the optical path of the fluorometer. . The material, including, among other things, the intensity of the flash, the position of the flash and the quality of the cuvette. Provides a dynamic optical “reference” that can normalize the variables of all fluorometers.
発蛍光団を含むキュベツトを用いる蛍光測定器を作動させるため、純水を保有す る如きキュベツトを1ブランク」材としてホルダー51内に置き、スイッチ14 A、14Bが作動される。この回路の自動的な作動により、上記の如き「ブラン ク」分析が最初に行われて「ゼロ」値を生じる。単安定マルチバイブレータ17 が閃光管回路の充電を調時するよう作動し、次いでその出力が「ロー」となり、 閃光管駆動回路18をトリガーして単安定マルチバイブレータ30と共に単安定 マルチバイブレータ20を始動する。閃光管からの放射が開口2.3および石英 ウィンドウ4を経てキュベツトに至り、キュベツトからの蛍光がビーム・スプリ ッタ8に達する。このビーム・スプリッタからの基準蛍光放射の一部が、検出器 12による測定のため発蛍光団からの基準周波数に適する帯域通過フィルタ11 へ与えられ、同時に池の部分が、特定周波数に適する帯域通過フィルタ9へ与え られ、従ってこれが検出器10による測定のため発蛍光団からの基準周波数の放 射を阻止する。単安定マルチバイブレータ20により設定される数マイクロ秒の 遅れの後、単安定マルチバイブレータ21が作動して数ミリ秒のサンプリング期 間ゲート22.23を開き、演算増幅器24.25の出力を各コンデンサ26. 27に蓄える。上記の如く、帯域通過フィルタ9は基準放射が特定放射検出器1 0に達することを妨げるが、先に述べたように光リンクがある放射を与える。こ の遅れは、行われる測定の種類に従って選択することができる。このように、い わゆる「短い周期」の蛍光が閃光後最初の200マイクロ秒内で測定されるが、 当業者が理解するように、「時間的に分解した」蛍光が略々200マイクロ秒以 降測定され、燐光は閃光後略々1000マイクロ秒以上遅れて測定される。必要 に応じて、これらの測定を行うため適当な制御を回路に加えることが可能である 。To operate a fluorometer using a cuvette containing a fluorophore, it is necessary to have pure water. Place a cuvette like this in the holder 51 as a blank material, and press the switch 14. A and 14B are activated. The automatic operation of this circuit makes it possible to A "zero" analysis is performed first to yield a "zero" value. Monostable multivibrator 17 operates to time the charging of the flash tube circuit, and then its output goes "low"; Trigger the flash tube drive circuit 18 to generate monostable power along with the monostable multivibrator 30. Start the multivibrator 20. Radiation from the flash tube passes through the aperture 2.3 and the quartz The fluorescence from the cuvette passes through window 4 and enters the beam splitter. reaches 8. A portion of the reference fluorescence radiation from this beam splitter is transmitted to the detector. a bandpass filter 11 suitable for the reference frequency from the fluorophore for measurements by 12; At the same time, the pond part is applied to a bandpass filter 9 suitable for a specific frequency. and therefore this is the reference frequency emission from the fluorophore for measurement by the detector 10. prevent the shooting. of several microseconds set by the monostable multivibrator 20. After a delay, the monostable multivibrator 21 is activated and a sampling period of several milliseconds is generated. gates 22.23 are opened, and the outputs of operational amplifiers 24.25 are connected to each capacitor 26.23. Save up to 27. As mentioned above, the bandpass filter 9 is configured so that the reference radiation is detected by the specific radiation detector 1. 0, but as mentioned earlier the optical link provides some radiation. child The delay of can be selected according to the type of measurement being performed. Like this, So-called "short period" fluorescence is measured within the first 200 microseconds after the flash; As one skilled in the art will appreciate, "temporally resolved" fluorescence lasts approximately 200 microseconds or longer. The phosphorescence is measured after a delay of approximately 1000 microseconds or more after the flash. need Depending on the .
コンデンサに蓄えられた電圧は、分割器28により用いられて特定および基準周 波数で検出された蛍光放射の比率を表わす出力値を生じる。単安定マルチバイブ レータ17の出力がローとなり単安定マルチバイブレータ30を始動すると、単 安定マルチバイブレータ30はゲート31を短期間開いて放射の比率を表わす分 割器28の出力をコンデンサ32に与える。ブランク・キュベツトによるこの放 射の比率を表わす値は、このように演算増幅器33によりコンデンサ32に保持 され、差の演算増幅器36の第2の入力へ与えられる。放射比率の値を表わす分 割器28の出力は、コンデンサ26.27が再びゲート22.23を介して荷電 されるまで、差の演算増幅器36の第1の入力へ直接加えられる。キュベツトが 「ブランク」である時、基準蛍光のみが生じて、その結果差の演算増幅器36に 対する入力が均衡するように構成され、ゼロ出力が表示器37のディスプレイ上 に得られる。適当なリセット回路が表示器37のため必要となることもある。The voltage stored on the capacitor is used by divider 28 to determine the specific and reference frequency. It produces an output value representing the proportion of detected fluorescent radiation in wavenumbers. monostable multivibe When the output of the regulator 17 becomes low and starts the monostable multivibrator 30, the monostable multivibrator 30 is activated. Stable multivibrator 30 opens gate 31 for a short period of time to indicate the rate of radiation. The output of divider 28 is applied to capacitor 32. This release with blank cuvettes The value representing the ratio of morphism is thus held in the capacitor 32 by the operational amplifier 33. and is applied to the second input of the difference operational amplifier 36. Minute representing the value of the radiation ratio The output of the divider 28 is the capacitor 26.27 charged again via the gate 22.23. is applied directly to the first input of the difference operational amplifier 36 until the difference is applied. The cuvette When "blank", only the reference fluorescence is produced, resulting in a differential operational amplifier 36. The inputs for can be obtained. A suitable reset circuit may be required for indicator 37.
次に、キュベツトにおける「ブランク」は、試料分析を行うことができるように 分析のための試料で置換される。スイッチ38が開かれ、タイマー15がタイム アウトにならなければ、閃光管が回路の継続する自動動作の一部として発光する 。Next, the “blank” in the cuvette is placed so that sample analysis can be performed. Replaced with sample for analysis. The switch 38 is opened and the timer 15 starts the time. If not, the flash tube will fire as part of the circuit's continued automatic operation. .
この時、キュベツト内を通過する励起放射が、分析物が存在する時少なくとも2 つの蛍光、即ち試料が生じた蛍光と基準物質が生じた蛍光を生じる。これらの発 光の一部は石英ウィンドウ7を通り、次いでビーム・スプリッタ8へ進む。At this time, the excitation radiation passing through the cuvette is at least 2 Two fluorescences are produced, one produced by the sample and one produced by the reference material. These emanations A portion of the light passes through a quartz window 7 and then passes to a beam splitter 8.
試料からの蛍光は検出器10.12により集められ、その比率が差の演算増幅器 36の1第1のj人カへ加えられる。光リンクが再び放射の一部を検出器10へ 与える。Fluorescence from the sample is collected by a detector 10.12 and its ratio is determined by a differential operational amplifier. 36:1 added to the first j force. The optical link again directs a portion of the radiation to the detector 10 give.
ブランク・キュベツトに対する比率の値は既に差の演算増幅器36の第2の入力 に維持され、そのため表示器37はキュベツトにおける試料に対する比率の値と 1ブランク」分析中の「ブランク」キュベントに対する比率の値との間の差を表 示することになる。計器の較正値を知ることにより、試料における蛍光を生じる 材料の量を決定することができる。The ratio value for the blank cuvette is already at the second input of the difference operational amplifier 36. so that the display 37 shows the value of the sample ratio in the cuvette. 1Blank” and the ratio value for the “Blank” cuvent in the analysis. It will be shown. Knowing the calibration value of the instrument will result in fluorescence in the sample The amount of material can be determined.
表示器37のディスプレイの目盛り長さを電位分割器40により設定することが できる。The scale length of the display of the display 37 can be set by the potential divider 40. can.
タイマー15は、計器あるいは基準となる発蛍光団の不安定により前記「ゼロ」 がもはや真でないように、ブランク・キュベツトにおける「ゼロ」の読みが試料 のテスト以前の遅れにより無効化されないことを保証する。The timer 15 is set to "zero" due to instability of the instrument or reference fluorophore. The “zero” reading on the blank cuvette is no longer true. to ensure that it is not invalidated by delays prior to testing.
装置の較正のため既知の濃度の蛍光物質でドープされたブロックの如き蛍光分析 基準値を使用することは当技術において周知であり、このステップは必要な際に 行われるものとし、特に付言しない。Fluorescence analysis, such as blocks doped with fluorophores of known concentration for instrument calibration The use of reference values is well known in the art and this step can be It is assumed that this will be done, and there is no special addition.
閃光は非常に短時間(1乃至5ミリ秒)である故に、サンプルの光分解は生じる 可能性は少ないが、励起波長を特定放射および基準放射の波長より短い波長に制 限するため遮光フィルタ6を内蔵してもよい。Since the flash of light is very short (1-5 ms), photodegradation of the sample occurs. Although unlikely, it is possible to limit the excitation wavelength to a wavelength shorter than that of the specified and reference radiation. A light blocking filter 6 may be built in to limit the amount of light.
非常に重要な特徴は、+ユベットがモジュール化される熱可塑性材料中に蛍光マ ーカを含むことである。このようなキュベツトを用いて、2種類の波長の発蛍光 団を、先に述べたようにテストと同期して基準化(即ち正規化)することができ る。A very important feature is that +Huvette incorporates a fluorescent polymer into the thermoplastic material into which it is modularized. It is important to include the key. Using such a cuvette, we can emit fluorescence at two different wavelengths. The group can be scaled (i.e. normalized) in sync with the test as described above. Ru.
このようなキュベツトを作るためには、従来周知の射出成型具を変更なしに使用 することができ、装入原料粒子を基準蛍光マーカで被覆するだけでよい。To make such cuvettes, conventionally known injection molding tools can be used without modification. It is possible to simply coat the feedstock particles with the reference fluorescent marker.
このマーカは、フェノールまたはインドール、フルオレセイン、キニーネ(キニ ン)、アントラセン(anthracine)、ナフサD 7 (naptha lone) 、オバレン(ovalene) 、p−ターフェニール(p−te rphenyl) 、ターフェニールブタジェン(terphenyl−but odiene) 、o−ダミンB (rhodamine B)、コンパウンド 610、または他の類似のコンパウンドでよい。This marker includes phenol or indole, fluorescein, and quinine (quinine). ), anthracine, naptha D7 one), ovalene, p-terphenyls (p-te) rphenyl), terphenyl-butadiene (terphenyl-butadiene) odiene), o-damine B (rhodamine B), compound 610, or other similar compounds.
マーカが微細な粉材として得られる場合は、このマーカを天然の粒材、ポリスチ レン、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル)、PTXあるいは 池の光学材料品質の熱可塑性材に対して「粉末散布」 (ダスチング)すること もできる。あるいはまた、このマーカは、熱可塑性材と混合しない溶剤中に溶解 させた後粒材をドープした溶剤中で洗浄すると、各粒材が微量の蛍光マーカで被 覆された状態にする。If the marker is available as a fine powder, it may be Ren, polymethyl methacrylate (polymethyl methacrylate), PTX or “Dusting” optical grade thermoplastic materials You can also do it. Alternatively, this marker can be dissolved in a solvent that is not miscible with the thermoplastic. When the granules are washed in a doped solvent, each granule is covered with a small amount of fluorescent marker. make it covered.
次いで、この変成装入原料を用いてキュベツトを射出成型する。This modified charge is then used to injection mold a cuvette.
蛍光の完全な均一性は必要でなく、他にも記載される如く方法論としては、10 %のパッチ当たりのばらつきは容認でき、各キュベツトが「ゼロ点化コされるこ とを必要とし、あるいはゼロ点化されたキュベツトに対し少なくとも見出される 。Perfect uniformity of fluorescence is not required; the methodology, as described elsewhere, % patch-to-patch variation is acceptable and ensures that each cuvette is or at least found for zeroed cuvettes. .
これは、標準的な蛍光性粒子であるが、この基準蛍光が全システムの可変要因が 正規化される水準であるため、分析期間(1乃至10分)において光学的に安定 でなければならない。This is a standard fluorescent particle, but this reference fluorescence is a variable throughout the system. Since it is a normalized level, it is optically stable during the analysis period (1 to 10 minutes). Must.
少量生産の場合は、簡単なモールドでよく、キュベツトはアクリルその他のポリ マーから形造され、この場合モノマーが少量の蛍光性マーカでドープされている 。この手法は、マーカの最適化および試験において有効である。キュベツト5が 例えば溶剤に対抗性のある高精度ケイ素セルである時、基準発蛍光団は試薬の1 つに包含するかあるいはシリカあるいはホウケイ酸塩材中にドープすることがで きる。キニーネ硫酸塩は、ある試薬中で使用するのに適する発蛍光団である。For small-volume production, a simple mold is sufficient; cuvettes may be made of acrylic or other polyester. in which the monomer is doped with a small amount of fluorescent marker . This technique is effective in marker optimization and testing. cuvette 5 For example, in a solvent-resistant high-precision silicon cell, the reference fluorophore is one of the reagents. or doped into silica or borosilicate materials. Wear. Quinine sulfate is a suitable fluorophore for use in certain reagents.
ビーム・スプリッタの表面まで特定および基準波長が共通の経路を共有し、短期 間の励起閃光(1乃至5ミリ秒)中、特定および基準放射の検出器が同じ放射源 に同期的に応答することが判る。二次フィルタ9および11を設けることは全く 変化を生じることがな(、また特定および基準放射検出器(同量のヒートシンク に取付けられる)間にドリフト差も存在せず、従って、比率 (特定放射)蛍光/(基準放射)蛍光 は、励起源の以降の閃光における変化の如何に拘わらず一定となる。このため、 蛍光分析においては、テストに対する特定の放射が測定されるチャンネルは基準 となるチャンネルに対して同期的に正規化(即ち標準化)される。燐光分析にお いては、光学的レイアウトは同じものであるが、特定放射チャンネルからの信号 取得は、燐光測定値を得る際数ミリ秒だけ遅れる。Specific and reference wavelengths share a common path to the surface of the beam splitter, allowing short-term During the excitation flash (1 to 5 milliseconds), the detectors of the specific and reference radiation It can be seen that the response is synchronous. There is no need to provide secondary filters 9 and 11. (and specific and reference radiation detectors (with the same amount of heat sink)) There is also no drift difference between the (Specific radiation) Fluorescence/(Reference radiation) Fluorescence remains constant regardless of any changes in subsequent flashes of the excitation source. For this reason, In fluorescence analysis, the channel in which the specific radiation for the test is measured is called the reference is synchronously normalized (i.e., standardized) with respect to the channel. For phosphorescence analysis The optical layout is the same, but the signal from a particular radiation channel is Acquisition is delayed by a few milliseconds in obtaining phosphorescence measurements.
ルミネセンス分析(luminoIIetry)においては、高電力の励起ある いは軸線外光度のいずれも不要であるが、低電力の軸線上発光ダイオード(L E D )はこのような測定群に対して内部的な基準として役立ち得る。In luminescence analysis (luminoIIetry), high power excitation Neither off-axis nor off-axis luminosity is required, but low-power on-axis light emitting diodes (L ED) can serve as an internal reference for such measurement groups.
上記の装置は、パッ゛テリ駆動による現場使用に特に適している。この装置は自 蔵バッテリを有するコンパクトな堅牢な構造とすることができる。電力消費は比 較的低い。閃光管発光回路を充電する電力が短時間のみ必要であり、残りの期間 は、半導体制御回路および表示器37の作動させる小さな電力しか必要としない 。The device described above is particularly suitable for battery-powered field use. This device is It can be a compact and robust structure with a built-in battery. Power consumption is Relatively low. Power is only needed to charge the flash tube emitting circuit for a short period of time; requires only small power to operate the semiconductor control circuit and display 37 .
本装置は、米国試験材料協会(ASTM)が改定した協定における使用に特に適 している。This equipment is particularly suitable for use in the American Society for Testing and Materials (ASTM) revised agreement. are doing.
第3図においては、このことは、ソリッド材料ブロックの内孔に光学要素を設置 することによりこのプロ、りに取付ケられた別の蛍光測定器の光学系の断面平面 図を第3a図に、またその断面立面図を第3b図に示している。第3b図におい ては、いくつかの要素が明瞭にするため省略されている。In Figure 3, this means placing the optical element in the inner hole of the solid material block. By doing this, the cross-sectional plane of the optical system of another fluorescence meter is attached to the A view is shown in FIG. 3a, and a cross-sectional elevation thereof is shown in FIG. 3b. In Figure 3b Some elements have been omitted for clarity.
353で示されるブロックは、便宜上平面において50 X 55mm、厚さが 35mmのアルミニウムの如き加工が容易な材料のブロックである。例示された 構成においては、内孔はソリッド・ブロックに切削されるが、他の方法、例えば 高精度グイキャストを用いることもでき、また材料も安定性および精度が維持さ れる限り特定目的に対して選定することができる。For convenience, the block indicated by 353 has dimensions of 50 x 55 mm on a plane and a thickness of It is a block of easily machined material such as 35mm aluminum. exemplified In the construction, the inner hole is cut into a solid block, but other methods, e.g. High-precision Guicasting can also be used and the material remains stable and accurate. can be selected for specific purposes as long as possible.
前例のように、ボルダ−は、本例においては16mm正方のキュベツトあるいは 他の試験片または試料保持具305を収受する溝を削った略々円形の内孔351 によりブロックの中心に向けて形成される。更に別の内孔352が内孔351と 平行に形成されて、本例ではキセノン閃光管(特に、Mapl inタイプFS 77J)である放射源301を収受する。この閃光管は、閃光毎に03ワット秒 のエネルギ入力で典型的に毎分60回の速い閃光速度で閃光する。この閃光管は 、絶縁ブツシュ(図示せず)により内孔352に嵌合され、適当な電気接続が設 けられる。As in the previous example, the boulder is, in this example, a 16 mm square cuvette or A roughly circular inner hole 351 with a groove cut therein to receive another test piece or sample holder 305 is formed towards the center of the block. Yet another inner hole 352 is connected to the inner hole 351. In this example, a xenon flash tube (in particular, a Mapl in type FS 77J). This flash tube has 03 watt seconds per flash. It flashes at a high flash rate, typically 60 flashes per minute, with an energy input of . This flash tube , is fitted into bore 352 by an insulating bushing (not shown) and suitable electrical connections are made. I get kicked.
内孔354.355.356が内孔351.352と交差する面内に設けられる 。これらの内孔は、種々の光学要素が嵌合された管を収受し、次いでこの管は所 要の光学的配置で、例えばブロック内の穴に螺合された358.359の如き止 めねじにより所定位置に固定的に保持される。これら内孔は直径が14mmであ ることが望ましい。Internal holes 354, 355, 356 are provided in a plane that intersects internal holes 351, 352. . These bores receive tubes fitted with various optical elements, which are then placed in place. Optical arrangement of key points, such as a stop such as 358.359 threaded into a hole in the block. It is held securely in place by internal threads. These inner holes have a diameter of 14 mm. It is desirable that
最初に内孔354について考察すれば、これはこの内孔に良好な滑り嵌めとなる 管の形態のフィルタおよびコリメータ組立体が設けられ、この内孔には各端部に 開口ディスク(302,303)が嵌合されるが、紫外線透過フィルタ306が 管の内側でホルダー351に最も近い端部に保持されている。開口ディスク30 2.303は、円形孔あるいはスリットまたは他の形状の開口を持ち、放射源3 旧からの光の所要の規準化および強さの制御を行う。本実施例の紫外線フィルタ 306は、300乃至390ナノメータの通過帯域を有する。このフィルタは、 TECIINICON(登録商標)分析器に嵌合される如き診断計器において使 用されるタイプのものであり、約356ナノメータをピークとし、396および 296ナノメータにおいて約10%の透過率まで低減され、428.260ナノ メータにおいて最小透過率を有する非常に良好に規定された通過帯域を有する。Considering the bore 354 first, this provides a good slip fit into the bore. A filter and collimator assembly is provided in the form of a tube, the bore having a diameter at each end. The aperture disks (302, 303) are fitted, but the ultraviolet transmission filter 306 is It is held at the end closest to the holder 351 inside the tube. Opening disc 30 2.303 has a circular hole or slit or other shaped opening, and the radiation source 3 Perform the required standardization and intensity control of the ancient light. Ultraviolet filter of this example 306 has a passband of 300 to 390 nanometers. This filter is For use in diagnostic instruments such as those mated to TECIINICON® analyzers. It is of the type used, with a peak of about 356 nanometers, 396 and The transmittance is reduced to about 10% at 296 nanometers and 428.260 nanometers. It has a very well defined passband with minimum transmission at the meter.
この組立体は、ホルダー351におけるキュベツトの0.5+n+n以内となる ように内孔354に定置される。This assembly is within 0.5+n+n of the cuvette in holder 351. It is placed in the inner hole 354 as shown in FIG.
次に内孔355.356について考察する。内孔355は内孔354に対して直 角をなし、ホルダー351領域から出る放射を受取る。Next, consider the inner holes 355,356. The inner hole 355 is directly connected to the inner hole 354. It forms a corner and receives the radiation emanating from the holder 351 area.
400ナノメ一タ以上の紫外線を遮断するフィルタ371は、内孔355がホル ダー351と出会う位置に嵌合されている。このフィルタは、BALZER8( 登録商標)UV遮断フィルタであることが望ましい。UVレンジまで拡がる石英 ビーム・スプリッタ308は一端部で10001111穴を、また内孔356と 一致する位置に置かれた側方でioamの穴を有する14wmの外径の管360 に取付けられている。このビーム・スプリッタは、10画の側方穴の軸心の中心 にありかつこれと直角をなす反射出力面を持つよう管内に配置される。管360 は、l(bnmの側方穴の軸心が内孔356の軸心と整合した状態で内孔355 内に嵌合されている。The filter 371 that blocks ultraviolet rays of 400 nanometers or more has an inner hole 355 that is It is fitted in a position where it meets the driver 351. This filter is BALZER8 ( A UV blocking filter (registered trademark) is preferable. Quartz that extends to the UV range Beam splitter 308 has a 10001111 hole at one end and an inner hole 356. 14wm OD tube 360 with ioam holes on the sides placed in matching positions installed on. This beam splitter is located at the center of the axis of the 10-stroke side hole. is positioned within the tube so as to have a reflective output surface located at and at right angles thereto. tube 360 is the inner hole 355 with the axis of the side hole of l(bnm aligned with the axis of the inner hole 356) fitted inside.
2個の検出器組立体が、内孔355.356の各々に1つずつブロック353に 嵌合されている。各検出器組立体は、内孔と嵌合する管であり、スリーブにより 支持された各フォトダイオード310.312を収受する内径を有する。このフ ォトダイオードは、320乃至1000ナノメータの応答レンジを持つllam fflamatsu(登録商標)タイプS L 226−448 Kであること が望ましい。各インターフェース・フィルタ309.311(第1図に関して記 載した如き)は、各ダイオードの前方に、例えば図示の如くビーム・スプリッタ の立体面上あるいはダイオード自体に嵌合され、検出器組立体はビーム・スプリ ッタ組立体に丁度接触するよう各内孔内に組付けられる。電気結線がフォトダイ オードに対して設けられている。Two detector assemblies are installed in block 353, one in each of bores 355, 356. It is fitted. Each detector assembly is a tube that mates with an inner bore and is provided by a sleeve. It has an inner diameter to receive each supported photodiode 310,312. This frame The photodiode has a response range of 320 to 1000 nanometers. Must be fflamatsu (registered trademark) type SL 226-448K is desirable. Each interface filter 309.311 (as noted with respect to FIG. (as shown) in front of each diode, for example, a beam splitter as shown. The detector assembly is fitted onto the 3D surface of the beam splitter or onto the diode itself, and the detector assembly is assembled into each bore so as to just contact the cutter assembly. Electrical connection is photo die It is provided for ord.
第4図は、第3a図および第3b図と類似する第4a図および第4b図において 、ビーム・スプリッタの代わりに光ファイバを用いてホルダー領域からの放射を 分岐させる光学系を示している。第4図においては、第3図のものと類似する要 素は、先頭数字「3」を「4」に置換することにより示される。Figure 4 is similar to Figures 3a and 3b in Figures 4a and 4b. , using an optical fiber instead of a beam splitter to direct the radiation from the holder region. The optical system for branching is shown. In Figure 4, elements similar to those in Figure 3 are shown. The prime is indicated by replacing the first digit "3" with "4".
全体的に460により示されるビーム・スプリッタは、内孔454の面内にある が内孔454に対し直角をなしホルダー451と交差する内孔457に取付けら れる。フィルタ471は、フィルタ371(前記)と同じ機能を有する。このビ ーム・スプリッタは、全て一端部がホルダー領域に露呈された整然とした光フア イバ列である。このファイバは、通常の方法で2つ以上の分束間に分散され、個 々の光検出器および各フィルタが光ファイバの他端の各分束毎に配置されている 。一実施例においては、0.25■径の5 ttva X 3 mの整然とした 矩形状列のファイバは、各分束に割付けられた交互の柱体(寸法6m)を有する ( 50150分岐)。A beam splitter, indicated generally by 460, is in the plane of bore 454. is attached to an inner hole 457 that is perpendicular to the inner hole 454 and intersects with the holder 451. It will be done. Filter 471 has the same function as filter 371 (described above). This bit A beam splitter consists of a neat optical fiber with one end exposed to the holder area. It is a row of rows. This fiber is distributed between two or more bundles in the usual manner and is Each photodetector and each filter are placed for each branch at the other end of the optical fiber. . In one embodiment, a 5 ttva x 3 m orderly 0.25 cm diameter The rectangular array of fibers has alternating columns (dimension 6 m) assigned to each bundle. (50150 branches).
これにより、各々が直径約4mである2つの分束408.418を生じる。光フ ァイバを所要の配置に保持するため、一方の端部および他端部の周囲に適当な日 輪(フェルール)およびエポキシ基材の不透明なポツティング・コンパウンドが 置かれる。一端部における光ファイバおよびフィルタ471が管460内に接着 されることが望ましく、この管は内孔457内でホルダー領域のキュベツトの0 .5m+n以内に嵌合して保持することができる。他端部の日輪は管内に嵌合す ることができ、これら管は各干渉フィルタおよび光検出器(上記の如きタイプ) を光フアイバ端部に当てて保持する。This results in two bundles 408.418, each approximately 4 m in diameter. light fu Place an appropriate amount of water around one end and the other end to hold the fiber in the desired position. Opaque potting compound with ferrule and epoxy base placed. Optical fiber and filter 471 at one end glued into tube 460 Preferably, the tube is located within the bore 457 of the cuvette in the holder area. .. It can be fitted and held within 5m+n. The sun ring at the other end fits inside the pipe. These tubes can be connected to each interference filter and photodetector (of the types mentioned above). and hold it against the end of the optical fiber.
図示しない更に別の構成においては、内孔454(または354)の反対側に1 つの内孔が設けられて、ホルダー領域を経て送られる放射を調べることができる 検出器を収受する。In yet another configuration, not shown, on the opposite side of bore 454 (or 354) Two internal holes are provided to allow examination of the radiation transmitted through the holder area. Receive the detector.
第2図に示した放射源の電子的制御および測定、および結果として生じる光検出 器の信号に体する別の構成は、マイクロプロセッサを用いて閃光管の発光および 検出器信号の処理を制御する。上記の一般的な手順は依然として妥当するが、更 に優れた制御および性能が信号/ノイズ比を改善する技術を使用することにより 可能である。Electronic control and measurement of the radiation source shown in Figure 2 and the resulting optical detection Another configuration that uses a microprocessor to control the flash tube's emission and Controls processing of detector signals. The general steps above still apply, but Superior control and performance by using technology that improves signal/noise ratio It is possible.
検出器からの信号はディジタル的に処理することができるため、マイクロプロセ ッサは前記「信号/ノイズ比」出力を迅速に調べることができる。もしこれが満 足し得る信号/ノイズ比を表示するに充分な大きさでなければ、閃光管を(例え ば、300ミリ秒以内に)再び発光させて、信号/ノイズ比を改善するためこれ ら信号を統計的に集計することができる。The signal from the detector can be processed digitally, so the microprocessor The sensor can quickly examine the "signal/noise ratio" output. If this is full If the size is not large enough to display an acceptable signal/noise ratio, use a flash tube (e.g. This may cause the light to emit again (within 300 ms, for example) to improve the signal/noise ratio. signals can be statistically aggregated.
これは、充分な信号が得られるまで、例えば3Hzの閃光速度で継続することが できる。This may continue at a flash rate of e.g. 3Hz until a sufficient signal is obtained. can.
先に述べた詳細から当業者には適当なマイクロプロセッサ構成が容易に判るであ ろう。From the foregoing details, a suitable microprocessor configuration will be readily apparent to those skilled in the art. Dew.
放射の強さの比較によっては、閃光のばらつきおよび他の光学的再現性の欠如の 影響が排除され、本装置の応答が1正規化」される。1つの光パルスからの2つ の異なる波長における測定は、測定システムにおける光学的および電子的なドリ フトおよびノイズを補償する。このように、波長の1つが分析されるべき試料か ら予期されるものであるテスト即ちアクティブな特定の波長であるが、他の波長 は、特定の波長における蛍光の強さにおける変化により影響を受けないように選 定された光経路における発蛍光団により生しる基準波長である。小さな閃光管に よる励起は、良好な検出器であるがやや高い発光レベルを必要とするシリコンP TNフォトダイオードに対して充分な強さを提供する。特に発蛍光団を内蔵する ならば、使い捨てキュベ・ントは、本装置の使用を著しく容易にする。電子的、 光学的あるいは化学的な特性の前記「ドリフト」が大きくないすることにより可 能である。Comparisons of radiation intensities may account for flash variations and other lack of optical reproducibility. effects are removed and the response of the device is normalized. Two from one light pulse The measurement at different wavelengths of the optical and electronic drift in the measurement system compensation for soft and noise. In this way, one of the wavelengths is the sample to be analyzed. test i.e. active at a particular wavelength, which is expected from the test, but other wavelengths are selected to be unaffected by changes in the intensity of fluorescence at a particular wavelength. is the reference wavelength produced by a fluorophore in a defined optical path. into a small flash tube Excitation by silicon P, which is a good detector but requires rather high emission levels Provides sufficient strength for TN photodiodes. Specifically, it contains a built-in fluorophore. A disposable cuvette then greatly facilitates the use of the device. Electronic, This is possible by ensuring that the above-mentioned "drift" in optical or chemical properties is not large. It is Noh.
検出器からの信号はディジタル的に処理することができるため、マイクロプロセ ッサは前記「信号/ノイズ比」出力を迅速に調べることができる。もしこれが満 足し得る信号/ノイズ比を表示するに充分な大きさでなければ、閃光管を(例え ば、300ミリ秒以内に)再び発光させて、信号/ノイズ比を改善するためこれ ら信号を統計的に集計することができる。The signal from the detector can be processed digitally, so the microprocessor The sensor can quickly examine the "signal/noise ratio" output. If this is full If the size is not large enough to display an acceptable signal/noise ratio, use a flash tube (e.g. This may cause the light to emit again (within 300 ms, for example) to improve the signal/noise ratio. signals can be statistically aggregated.
これは、充分な信号が得られるまで、例えば3 f(zの閃光速度で継続するこ とができる。This may continue at a flash rate of e.g. 3f(z) until a sufficient signal is obtained. I can do it.
先に述べた詳細から当業者には適当なマイクロプロセッサ構成が容易に判るであ ろう。From the foregoing details, a suitable microprocessor configuration will be readily apparent to those skilled in the art. Dew.
放射の強さの比較によっては、閃光のばらつきおよび他の光学的再現性の欠如の 影響が排除され、本装置の応答が「正規化」される。1つの光パルスからの2つ の異なる波長における測定は、測定システムにおける光学的および電子的なドリ フトおよびノイズを補償する。このように、波長の1つが分析されるべき試料か ら予期されるものであるテスト即ちアクティブな特定の波長であるが、他の波長 は、特定の波長における蛍光の強さにおける変化により影響を受けないように選 定された光経路にお°ける発蛍光団により生じる基準波長である。小さな閃光管 による励起は、良好な検出器であるがやや高い発光レベルを必要とするシリコン PINフォトダイオードに対して充分な強さを提供する。特に発蛍光団を内蔵す るならば、使い捨てキュベツトは、本装置の使用を著しく容易にする。電子的、 光学的あるいは化学的な特性の前記「ドリフト」が大きくないことを保証するた め、一旦本装置が正規化されると、試料は設定時間内に分析されねばならない。Comparisons of radiation intensities may account for flash variations and other lack of optical reproducibility. The effects are removed and the response of the device is "normalized". Two from one light pulse The measurement at different wavelengths of the optical and electronic drift in the measurement system compensation for soft and noise. In this way, one of the wavelengths is the sample to be analyzed. test i.e. active at a particular wavelength, which is expected from the test, but other wavelengths are selected to be unaffected by changes in the intensity of fluorescence at a particular wavelength. is the reference wavelength produced by a fluorophore in a defined optical path. small flash tube Excitation by silicon is a good detector but requires somewhat higher emission levels. Provides sufficient strength for PIN photodiodes. Especially those with built-in fluorophores. If so, disposable cuvettes greatly facilitate the use of the device. Electronic, To ensure that said "drift" in optical or chemical properties is not large, Therefore, once the instrument is normalized, the sample must be analyzed within a set time.
据え付は使用の装置は明らかに、主要電源および他の関連した変更によるも依然 として上記の使用上の利点を以て、「現場用」装置と同じ一般形態で構成するこ とができる。The installation is clearly still in use due to the mains power supply and other related changes. It can be constructed in the same general form as a "field" device, with the advantages of use described above. I can do it.
2波長の蛍光光度測定(DWF)は、検出器が最適な状態で作動しさえすれば、 満足し得る性能をもたらそう。発光が少なすぎると信号/ノイズ比が低下し、こ のため、再現性も低下することになる。過大な励起エネルギは飽和状態および非 直線性を生じることになる。Dual-wavelength fluorometry (DWF) can be performed as long as the detector is operating under optimal conditions. Let's bring you satisfying performance. Too little light emission reduces the signal/noise ratio and this Therefore, reproducibility also decreases. Excessive excitation energy can lead to saturation and non-saturation. This will result in linearity.
光ファイバ・ビーム・スプリッタの使用は更に拡張が可能となる。ビーム・スプ リッタを用いることにより、光を閃光管から分けて異なる光ファイバを通し、次 いで同様な光フアイバ装置を通してキュベツトに加えるため光を結果として生じ る選択された周波数で組合わせ、どんな内容でも周知の方法で検出するため別の 周波数で同時に励起することができる。このように、300ナノメータより低い UVレンジにおける励起が可能である。適当な光ファイバおよびUV強化光検出 器を使用することができる。The use of fiber optic beam splitters allows further expansion. beam sp By using a liter, the light is separated from the flash tube and passed through different optical fibers to the next The resulting light is then applied to the cuvette through a similar fiber optic device. combined at selected frequencies to detect any content in a well-known manner. frequency can be excited simultaneously. Thus, lower than 300 nanometers Excitation in the UV range is possible. Suitable fiber optic and UV enhanced light detection equipment can be used.
光ファイバの別の構成においては、3つの全ての分束カキュベット面で組合わさ れる一方の分束はキュベツトの面に光を運び、他の2つの分束は」二記の如く同 じ面から各検出器に向けて光を運ぶことができる。特に、この構成は、試薬保持 具を適当な形態のキュベツト・ホルダーあるいはアダプタに挿入して1つの面上 で測定を行うことができる乾式試薬において有効である。このような試薬は、就 中、Kodak Ektachem。In another configuration of optical fibers, all three branching cuvette faces are combined. One bundle carries the light to the surface of the cuvette, and the other two Light can be transported from the same plane to each detector. In particular, this configuration Insert the ingredients into a suitably shaped cuvette holder or adapter and place them on one side. It is effective for dry reagents that can be used for measurements. Such reagents are Inside, Kodak Ektachem.
Miles Laboratories (^mes Dvision) 、B oelwinger Mannheim。Miles Laboratories (^mes Division), B oelwinger Mannheim.
Fuji Film (全て、登録商標)により提供されている。Provided by Fuji Film (all registered trademarks).
あるシステムにおいては、光学の測定は、支持層あるいは分散反射層(TiO□ 、Ba5O,、等)のいずれかが基準蛍光を包含し得る透明な支持層を介して行 われる。前記支持が反射層であるシステムにおいては、測定は上方から行われ、 分散反射支持あるいは試薬領域のいずれか一方が基準発蛍光団を内蔵し得る。In some systems, optical measurements are performed using a supporting layer or a dispersive reflective layer (TiO□ , BaO, etc.) through a transparent support layer that may contain the reference fluorescence. be exposed. In systems where the support is a reflective layer, the measurement is taken from above; Either the diffuse reflective support or the reagent region may incorporate a reference fluorophore.
このような手法は、蛍光測定器における液体の使用と関連する諸問題を回避し、 「乾式」サンプルの使用が可能である。Such an approach avoids the problems associated with the use of liquids in fluorometers and It is possible to use "dry" samples.
このため、ある形態の「液面測定棒」が使用可能である。透明なプラスチック基 板がおそらくはキュベツトに関して先に述べた如く発蛍光団を内蔵し、また基板 片を当技術において周知の如くマトリックス状に支持された試薬で被覆される。For this reason, some form of "level measuring rod" can be used. transparent plastic base The plate probably contains a fluorophore as described above with respect to cuvettes, and the substrate The strips are coated with matrix-supported reagents as is well known in the art.
テストを実施するため、この被覆された基板片は、サンプル剤を浸漬あるいは払 拭の如き周知の方法で塗布され、次いで蛍光測定器におけるホルダーに配置され る。基板片が正しい位置にあり、汚染を避けるためホルダーに接触しないことを 保証するためアダプタあるいは離間装置を使用することができる。To perform the test, this coated substrate piece is immersed or wiped in sample material. It is applied by well known methods such as wiping and then placed in a holder in a fluorometer. Ru. Make sure that the board pieces are in the correct position and do not touch the holder to avoid contamination. Adapters or spacing devices can be used to ensure this.
本装置により実施されるテストの形態に関するいくつかの一般的なガイダンスを 次に述べる。有効な分析範囲は、光検出器の最適の性能範囲と合致しなければな らず、理想的には、厳密な分析材のレベル(例えば、臨床作用レベル、あるいは 飽和汚染限度)が計器のピーク性能レベルにおいて生じるべきである。励起パル ス・エネルギを低減するかあるいは検出器に達する放射を光学的に減衰させるこ とにより、高い固有感度を有する方法が可能である。Some general guidance regarding the types of tests performed by this equipment. I will explain next. The effective analytical range must match the optimal performance range of the photodetector. Ideally, the exact analyte level (e.g. clinical action level or saturation contamination limits) should occur at the peak performance level of the instrument. excitation pulse reduce the radiation energy or optically attenuate the radiation reaching the detector. Therefore, a method with high intrinsic sensitivity is possible.
2つの主な蛍光分析検定法のタイプは、1 分析tlfl1度と共に蛍光が増加 する2、分析材濃度と共に蛍光が減少する(消光時)消光法は、低い分析材濃度 で高い精度が要求される時、DWFに充分に適する。本方法は、テスト蛍光ある いは特定の蛍光が計器の性能が低下し始める点まで急冷される前に厳密な作用レ ベルが起生ずるように調整しなければならない。消光法においては、特定の放射 検出器に対して基準放射を与える光リンクは不要となろう。The two main types of fluorometric assays are: 1. Fluorescence increases with 1 degree of analytical tlfl. 2. The quenching method, in which the fluorescence decreases with the concentration of the analyte (at the time of quenching), It is well suited for DWF when high precision is required. This method is used to test fluorescent or a specific fluorescence is quenched to the point where instrument performance begins to deteriorate. Adjustments must be made so that a bell occurs. In the extinction method, specific radiation An optical link providing a reference radiation to the detector would not be necessary.
高レベルの分析材濃度が予期されあるいは要求される検定法においては、蛍光増 加法が選好される。低レベルにおける精度が要求されるが消光法は実施不能であ る検定法においては、初期化段階において固定量の分析材を少量の特定の放射を 生じる試薬に内在させることにより、蛍光増加法を用いることができる。この方 法は、例え1分析材のゼロ濃度」においても特定放射検出器が依然として充分に 発光を受けることを保証する。For assays where high levels of analyte concentration are expected or required, fluorescence enhancement is recommended. Additive is preferred. Precision at low levels is required but extinction methods are not practicable. In some assays, a fixed amount of analyte is exposed to a small amount of specific radiation during the initialization step. By incorporation into the resulting reagent, fluorescence enhancement methods can be used. This person The method is such that even at zero concentration of the analyte, the specific radiation detector is still sufficiently Guaranteed to receive luminescence.
このように、消光法および比例増加法の両者において、ブランク値が読出される 時確立される比率(特定放射)蛍光/(基準放射)蛍光 は、分析濃度における実際の変化によってのみ以後に変化し得る。Thus, in both the extinction method and the proportional increase method, a blank value is read out. The ratio established when (specific radiation) fluorescence / (reference radiation) fluorescence may subsequently change only due to actual changes in the analyte concentration.
国際調査報告 −M−・榊峙^−*mms++、PCT/GB 8910OL42 2+n申 −ms酊a−ultcNb−+n、PCT/GB 89100142Page 2 国際調査報告 GB 8900142 SA 26930international search report -M-・Sakakichi ^-*mms++, PCT/GB 8910OL42 2+n -ms drunkenness-ultcNb-+n, PCT/GB 89100142Page 2 international search report GB 8900142 SA 26930
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