JPH0536474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蛍光性物質から発せられる蛍光の微
量酸素による消光を防止し、蛍光収率を大幅に向
上させる方法に関するものである。 ［従来技術］ 芳香族炭化水素類、色素、ビタミン類等、分子
内に二重結合を有する化合物は、光照射により吸
収した光より波長の長い蛍光を発する。またアミ
ノ酸、糖、各種金属等は、それ自身蛍光を発しな
いが分子内に二重結を有する化合物（蛍光誘導体
化試薬）と反応すると反応生成物から蛍光を発す
るようになる。なお蛍光とは、分子が光のエネル
ギーにより活性化された状態（励起一重項状態と
言う）から元の不活性な状態（（基底状態と言う）
に戻る際発せられる発光を意味する。この蛍光は
極微量の物質からでもかなり強く観測される場合
が多々あるので高感度分析や計測の手段として非
常に有効であるが、一般に、微量酸素によつて消
光され易い。すなわち、観測される発光の強さが
実際の強さより著しく弱くなる。この微量酸素に
よる消光は、蛍光を用いている各種成分の分析や
計測をはじめとして、蛍光特性の解析（蛍光寿命
の測定、フラツシユフオトリシス等）、レーザー
発振、光増感反応等では、深刻な問題である。例
えば、各種成分の分析や計測及び蛍光特性の解析
においては、感度低下や蛍光寿命の短縮を引き起
こし、またレーザー発振や光増感反応では出力や
反応効率の低下の原因となる。そこで一般には、
この消光対策として、液体窒素による冷却−減圧
−溶融の操作、窒素やアルゴンガスによるバブリ
ング、超音波照射−加熱下での減圧等による脱酸
素が行われている。しかし、これらの方法は、い
ずれも長時間、費用、及び多くの労力を必要と
し、実用的ではない。このため、例えば芳香族炭
化水素類や色素を用いるレーザー発振、光増感反
応等においては、酸素による負の効果があるにも
かかわらず溶液の脱酸素が行われないか十分には
行われていない。その結果、色素レーザー発振に
おいては、酸素の影響により理論的に取り出し可
能な出力が得られていないし、又、光増感反応に
おいては、蛍光性物質（増感剤）から反応基質へ
のエネルギー移動が100％達成されないため、そ
の分だけ反応効率が低い。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、蛍光性物質から発せられる蛍光の微
量酸素による消光を防止し、蛍光収率を大幅に向
上させることを目的としている。 ［構成］ 本発明では、蛍光性物質からの蛍光が微量酸素
により消光されるのを防止するため、従来の脱酸
素法に代わり、蛍光性物質を含む溶液に二酸化炭
素を吸収または溶解させる。なお、ここで言う蛍
光性物質とは、自ら蛍光を発する物質の他に、反
応の過程で生成し蛍光を発する中間体（例えば励
起錯体）、反応（例えば蛍光誘導体化）の結果で
きる蛍光を発する反応生成物をも含む。以下に自
ら蛍光を発する蛍光性物質、中間体、反応生成物
の代表的なものを示す。 １ 自ら蛍光を発する物質： 芳香族炭化水素類（ナフタレン、ビフエニ
ル、フルオレン、アセナフテン、アントラセ
ン、フエナントレン、クリセン、コロネン、フ
ルオランテン、ピレン、ペリレン、ｏ−及びｐ
−テルフエニル、トリフエニレン、９−シアノ
アントラセン、９、10−ジシアノアントラセ
ン）、アジン系色素（ルミフラビン、リボフラ
ビン、FAD、FMN）、クマリン系色素（クマ
リルピロン）、キサンテン系色素（フルオレセ
イン、FlBr，FlBr，FlI，ローダミンＢ、ロー
ダミン6G）、シアニン系色素、スチルベン誘導
体、オキサゾール、オキサジアゾール誘導体 ２ 中間体： 芳香族炭化水素と芳香族アミン（例えばジメ
チルアニリン、ジエチルアニリン）との励起錯
体、芳香族炭化水素とピロール類（例えばトリ
メチルピロール）との励起錯体、芳香族炭化水
素とシアン化合物（（例えばジシアノベンゼン、
ジシアノアントラセン）との励起錯体 ３ 反応生成物： 無機化合物と蛍光誘導体化試薬（例えば８−
キノリノール及びその誘導体、サリチリデン−
ｏ−アミノフエノールで代表されるシツフ塩
基、アゾ化合物、フラボノイド、ジアミノ化合
物、カチオン染料、アニオン染料、ニトロナフ
チルアミン、サリチル酸、ベンゾチアゾール化
合物、アントラキノン誘導体）との反応生成物 有機化合物（ビタミン類、ペニシリン類、モ
ルヒネ類、スルフアニルアミド類、ヒスタミ
ン、アミノ酸、カルボン酸、糖、等）の各種蛍
光誘導体化反応で生成する反応生成物。 上記の自ら蛍光を発する物質、中間体、及び反
応生成物の溶媒としては、水、アルコール等の極
性溶媒から炭化水素を代表とする無極性溶媒ま
で、その目的に応じて種々選択できる。例えば光
増感反応では、水、メタノール、エタノール、エ
ーテル、トルエン、シクロヘキサンがよく用いら
れるが、何れの場合にも二酸化炭素の添加によつ
て酸素による消光が効果的に防止できる。また、
混合溶媒の場合も同様に効果があらわれる。 溶液への二酸化炭素の吸収または溶解は、次の
ようにして行う。二酸化炭素がガス状にある場合
には、ガスをできるだけ小さな気胞として溶液中
にバブリングする。気胞が大きいと空気中の酸素
を逆に取り込むことがあるので、容器の構造を空
気の入らないものとすることが望ましい。一方、
二酸化炭素が個体（ドライアイス）状にある場合
には、塊を適度に小さくして溶液に投入する。な
お、溶液に解けたドライアイスは、自ら拡散して
いくので、特に溶液を振とうや撹はんする必要は
ない。酸素の影響を完全に防止するためのドライ
アイス投入量は、溶液の総量によつて異なるが、
溶液３mlに対して約0.2ｇ（約７％）程度で十分
である。容器の構造は、ガスの場合と同様に空気
を遮断できるものとするのが望ましい。 ［作用］ 本発明によれば、消光現象を引き起こす酸素が
蛍光性物質に作用するのを二酸化炭素が妨げるの
で、溶液中に酸素が溶存していても脱酸素条件下
と同程度に高い蛍光収率が得られ、引いては蛍光
を利用する各種計測や発光特性の解析における感
度及び精度の向上、レーザー発振や光増感反応に
おける効率の向上等をはかることができる。な
お、この向上効果は、空気を遮断した条件下で最
もよく働くが、溶液が酸素を含む空気に接触して
いても長時間持続する。蛍光消光の防止機構につ
いては、二酸化炭素による酸素の追い出し（置
換）作用あるいは酸素と二酸化炭素間との何等か
の相互作用によると考えられるが、今後の研究結
果を待たなければ明確な説明ができない。本発明
で用いるガスあるいはドライアイスは、特別な
（ppbレベルの不純物が問題となる）場合を除き
精製したものである必要はなく、一般に市販され
ているもので十分である。 ［実施例］ 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例 １ 蛍光性物質としてナフタレン、アントラセン及
びローダミンＢを選び、ドライアイス添加前後の
蛍光強度を比較した。なお、ナフタレンの濃度
は、1x10^-4M（ヘキサン溶液）、アントラセン及び
ローダミンＢの濃度は5x10^-4M（エチルアルコー
ル溶液）とした。ドライアイスを添加する前のナ
フタレンの蛍光は、溶存酸素により消光されてお
り、任意の数値で表すと0.2であつた。これに対
し、溶液３mlに対しドライアイス0.15ｇを加えた
場合の蛍光強度は3.5となり添加前の17.5倍にま
で向上した。この値は、従来法で脱酸素した場合
の値にほぼ匹敵する。また、アントラセン及びロ
ーダミンＢ溶液についても、それぞれ1.3倍、1.1
倍の値が得られた。 実施例 ２ 蛍光寿命測定時におけるドライアイス添加の効
果を調べた。蛍光性物質としてベンゼン、ナフタ
レン、アントラセン、フエナントレン及びピレン
（いずれもｎ−ヘキサン溶液、３ml）を選び、ド
ライアイス添加前後の蛍光寿命を比較した。以下
に、蛍光寿命の測定結果を表にして示す。各蛍光
性物質の蛍光寿命は、ドライアイス添加前（（脱
酸素無し）は溶存酸素の影響により非常に短い
が、ドライアイスを小量（0.15−0.2ｇ）添加す
ると、従来法で脱酸素した場合の寿命にほとんど
近くなる。すなわち、溶液に小量のドライアイス
を添加するという簡単な操作で蛍光寿命の測定が
可能となる。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蛍光性物質を含む溶液に二酸化炭素を吸収さ
   せることを特徴とする蛍光収率の向上法。