【発明の詳細な説明】エバネンセント波背景螢光／吸光度の検出発明の背景発明の分野本発明はバイオリアクタ（生物反応器）等における生物学的な培養及び醗酵媒質の成る光学的特性の検出と測定のための方法と装置、特に、非連続相が存在しているところで連続相の螢光及び／或いは吸光度の測定に関するものである。[Detailed description of the invention]Evanescent wave background fluorescence/absorbance detection Background of the inventionfield of inventionThe present invention relates to biological culture and fermentation media in bioreactors, etc.Methods and apparatus for the detection and measurement of optical properties consisting ofIt relates to the measurement of continuous phase fluorescence and/or absorbance in situ.
関連技術の詳述細胞内にあるＮＡＤＨ或いはＮＡＤＰＨの螢光は培養媒質中の細胞濃度のインディケータ（指示体）として働くのと同様に培養中の細胞の代謝状態の良好なインディケータであることが示されてきた。いくつかの論文は微生物及び酵母の両方の培養を応用したこの種のインサイチュ−（現場）測定の価値を証明している。Detailed description of related technologyThe fluorescence of NADH or NADPH in cells is an indicator of cell concentration in the culture medium.It acts as an indicator as well as a good indicator of the metabolic status of cells in culture.It has been shown that Decatur. Some papers cover both microorganisms and yeast.This demonstrates the value of this type of in-situ measurement applying culture.
例えばダブリス・ビー・アーミガー（Ｗ、Ｂ、Ａｒｍｉｇｅｒ）等による「培養螢光を用いて太くエシエリヒア・コーリＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）を産するフェフドーバッチ（Ｆｅｄ−Ｂａｔｃｈ） 醗酵の分析と制御」バイオテクノロジー会報８４．ワシントン・ディーシー １９８４を参照せよ。これらの測定を実行するための装置はペンシルバニア州のマルベルン（Ｍａｌｖｅｒｎ）にあるバイオケミ・テクノロジー・インコーポレーションからのｒ ＦｌｕｃｏｒｏＭｅａｓｕｒｅｊ（商標）システムとして入力可能である。For example, "Culture" by Dublis B. Armiger (W, B, Armiger)Use fluorescent light to thicken Escherichia coli)"Analysis and control of fermentation of Fed-Batch produced" BioteTechnology Bulletin 84. See Washington D.C. 1984. theseThe equipment for performing the measurements was from Malvern, Pennsylvania.Fluco from Biochem Technology Inc.It can be entered as the roMeasurej™ system.
経済的見地から、産業上重要な培養におけるアルコールづけされた糖みつ或いは穀物のような複雑な栄養物をより低価格で使用することは有益であろう。しかしながら、これらは付加的な背景螢光をもたらす。もし媒質が培養中に変化しない螢光成分を含んでいるなら、背景（バンクグランド）補正はゼロ点での示度数をすべてのあとの示度数から引くことにより簡単になされる。媒質の螢光が細胞による使用によって変位する場合あるいは細胞が競合螢光を産する場合、背景での変化をオンラインで補正することはより難しくなる。これは１続きのサンプルを用い、細胞を除去し、媒質の螢光を測定することによって、バッチ培養に対してなされることができる。連続的な培養の場合あるいは培養中に栄養物を段階的に加える場合には背景補正はより難しいものである。From an economic point of view, alcoholized molasses orIt would be beneficial to use complex nutrients such as grains at lower cost. butHowever, these introduce additional background fluorescence. If the medium does not change during cultureIf a fluorescent component is included, background (bank ground) correction will change the reading at the zero point.This is easily done by subtracting from all subsequent readings. Fluorescence from the medium hits the cellsIf the cells are displaced by use ofIt becomes more difficult to correct for changes online. This is a continuous samplefor batch cultures by removing cells and measuring the fluorescence of the medium.can be done. For continuous cultivation or by adding nutrients stepwise during cultivation.Background correction is more difficult when adding.
螢光媒質に対し、どのくらい媒質の螢光が醗酵中に変化しているかの測定を可能にし、その結果細胞の代謝状態及び成長率に関して測定をなすことができるということは有益であろう。必要とされることは細胞螢光を可溶物質から有効に分離する手段である。It is possible to measure how much the fluorescence of the medium changes during fermentation.and as a result measurements can be made regarding the metabolic status and growth rate of the cells.It would be beneficial to do so. What is needed is an effective separation of cell fluorescence from soluble materials.It is a means to do so.
醸酵あるいは組織培養のための光学センサは細胞内物質及び条件に関する情報を与えることが可能である。係る情報は現存するオンラインセンサ、温度、ペーハー、溶存酵素、オフガス分析よりもむしろ現実の細胞内情報に基づいたより精密な制御を可能にするだろう。それは組換えＤＮＡ及び細胞融合技術から得られた生産物のより良い規模拡大及び商品化をもたらすであろう。現在光学的な背景での変化を補正するための容易な方法がないので光学センサは干渉しない媒質に対して最良に作用する。Optical sensors for fermentation or tissue culture provide information about intracellular substances and conditions.It is possible to give. Such information is based on existing online sensors, temperature,- more precise based on real intracellular information rather than dissolved enzyme, off-gas analysisThis will allow for greater control. It was obtained from recombinant DNA and cell fusion techniquesIt will lead to better scaling and commercialization of products. Currently in optical backgroundSince there is no easy way to compensate for changes into work best.
以下に述べる細胞内代謝に対する光学センサを用いた初期の研究は１９５７年から始まり、それは、パン屋のイースト（酵母）の螢光がＮＡＤＨのそれと同じでありそして醗酵が不完全な酵母の螢光は懸濁液にエタノール或いはグルコースを加えることにより高められるということをデュイセン（Ｄｕｙｓｅｎ）とアメッツ（Ａｍｅｓｚ）が観測した年である。後に培養螢光をインサイチュ−（その現場）に測定することを可能にしそして連続培養における好気性／嫌気性の転換を監視することができる器具をハリソン（Ｈａｒｒｉｓｏｎ）とチャンス（Ｃｈａｎｃｅ）が造った。同様な装置を用いることによって、醗酵槽上に設けられた螢光測定器が細胞内ＮＡＤＨの変化を測定できそしてプロセス制御に有益となるであろうということをハンフレイ（Ｂｕｍｐｈｒｅｙ）と協力者及びその他の人々は開示した。ザブリスキー（Ｚａｂｒｉｓｋｉｅ）とハンフレイ（Ｈｕａ＋ｐｂｒｅｙ）は培養螢光の対数と細胞濃度の対数との間の直線的（リニヤな）関係を開示した。リストロフィ（Ｒｉｓｔｒｏｐｈ）７Ｘ；ｆ−ｘ−−≦４ ’Ｊ Ｚ （Ｃａｎｄｉｄａ ｕｔｉｌｉｓ）の成長間の関係を研究した。The early research using optical sensors for intracellular metabolism described below was in 1957.This is because the fluorescence of baker's yeast is the same as that of NADH.The fluorescence of yeast with incomplete fermentation can be reduced by adding ethanol or glucose to the suspension.Duysen and Ameich et al.This is the year when Amesz observed it. Later, cultured fluorescence was developed in situ.field) and aerobic/anaerobic conversion in continuous culture.Harrison and Cha developed equipment that could be monitored.nce) was created. By using similar equipment, a firefly installed on the fermenterOptical instruments can measure changes in intracellular NADH and can be useful for process control.Bumphrey and his collaborators and othersdisclosed. Zabriskie and Hua+pbrey) describes the linear relationship between the logarithm of culture fluorescence and the logarithm of cell concentration.Disclosed. Ristroph 7X; f−x−−≦4’JZ(Candida utilis) was studied.
醗酵における培養螢光により測定された細胞内ＮＡＤＨでの濃度は細胞の数、各細胞内のエネルギー準位、及び代謝作用のレベルの関数であるということをこれらの研究は開示した。これらの研究から得られた数学式は次のとおりである。The concentration of intracellular NADH measured by culture fluorescence in fermentation depends on the number of cells, eachThis means that it is a function of the energy levels within the cell and the level of metabolic activity.disclosed their research. The mathematical formula obtained from these studies is as follows.
Ｆ（ｔ） ＝ （Ｙ ｔ／ｘ （１＋ｍ（ｔ））） ×（ｔ） ＋Ｅ（ｔ）Ｘ（ｔ）は細胞濃度である。角力フコ中の項は螢光生産物であり、それはその種の有機体の特質である不変成分Ｙｆ７Ｘと、代謝作用のレベルにおける変化に応じて変化する可変成分ｍ（ｔ）とからなっている。最後の項Ｅ（ｔ）は、これは本発明が主にかかわっているのであるが、環境あるいは背景の螢光である。明らかなように、もしＥ（ｔ）が醗酵中に変動するなら、その時測定された総体的な螢光から細胞についての情報を得ることは難しく、もしそうでないなら不可能である。連続的なあるいはバンチフェフドされた醗酵あるいは細胞培養は、その問題を悪化させるだけである。それらの技術において、付加的な変数は濃度に関する情報に対応することな（取り入れられる。F(t) = (Y t/x (1+m(t))) ×(t) +E(t)X(t) is the cell concentration. The term in the keratin fuco is the fluorescent product, which is the property of the species.Depending on the constant component Yf7X, which is a characteristic of the aircraft, and changes in the level of metabolic action.It consists of a variable component m(t) that changes. The last term E(t) isLight is primarily concerned with environmental or background fluorescence. evidentSo, if E(t) varies during the fermentation, then the total fluorescence measuredObtaining information about cells from a cell is difficult or otherwise impossible.. Continuous or bunch-fed fermentation or cell culture eliminates the problem.It only makes things worse. In those techniques, additional variables include information regarding concentration.To respond to information (to be incorporated).
Ｅ（ｔ）が低いところの、或いはＥ（ｔ）のための補正が経験的になされなければならなかったところの合成媒質をすべの公開された研究のほとんどが使用していた。商品化のために醗酵および細胞培養を増大するとき、経済的要因によって糖みつ或いは胎児牛の漿液のような自然の栄養物、−そしてそれらは自然の螢光を有し従って背景値の一因となるのだか−、それらの使用するであろう。背景の補正に用いたいくつかの仮定をチェックするとき、例えば糖みつの背景螢光及び酵母細胞の螢光は直線的に付加しないという徴候を見出した。オンラインでリアルタイムに媒質螢光の背景を測定するための方法の必要性、すなわち醗酵或いは培養が行われているときに検出された変数を連続的に監視する１つのセンサ或いはセンサ類を用いる方法の必要性をこのことは指摘している。Corrections for or where E(t) is low must be made empirically.Most of all published studies have used synthetic media wherethere was. Economic factors dictate when scaling up fermentation and cell culture for commercialization.Natural nutrients such as molasses or fetal cow serum - and they are naturally fluorescent.and therefore contribute to the background value - their use will be. backgroundWhen checking some of the assumptions used in the correction, e.g. the background fluorescence of the molasses andWe found indications that fluorescence in yeast cells does not add linearly. rear onlineThere is a need for a method to measure the background of media fluorescence in real time, i.e. fermentation orOne sensor orThis points out the need for a method using sensors.
媒質からの細胞を物理的に分離することなしに、媒質を螢光させ、同時に細胞を螢光させているような方法が必要とされているということをこのことは意味している。本発明に従えば、エバネッセント波現象がこの必要性に応じるために用いられている。Fluorescent media and simultaneous cell separation without physically separating cells from the mediaThis means that a method such as fluorescing is needed.There is. According to the invention, evanescent wave phenomena are used to meet this need.It is being
光尻凶要赦光ビームが異なった屈折率を有する２つの光学的な透明媒質間の非反射境界面から全部反射されるとき、第１図に示すようなエバネッセント波現象が存在する。Hikarijiri AbsolutionA non-reflective interface between two optically transparent media in which the light beam has a different index of refraction.When all the waves are reflected, an evanescent wave phenomenon as shown in FIG. 1 exists.
光ビーム１１は反射鏡表面と異なるこの種の表面から全部反射され、それが例えば水成媒質のような密度の小さい媒質１２の中へ波長の約半分を通すかのように作用する。参照番号１５は光ビーム１１の一部であり密度の小さい媒質１５内のエバネ７セント波である。参照番号１６は距離を示す測定矢印であり光ビーム１１の１つの波長である。The light beam 11 is totally reflected from this type of surface, which is different from the mirror surface, and it isAs if passing about half of the wavelength into a medium 12 with low density such as an aqueous medium.act. Reference numeral 15 is a part of the light beam 11 within the medium 15 with low density.It is an Ebane 7 cent wave. Reference numeral 16 is a measuring arrow indicating the distance and the light beam 11 wavelength.
もし反射鏡表面から反射されるのならそうなるであろうところかられずかに離れたところに反射ビームが配置されているということを第１図及び第２図は図式的に示している。この配置は実験的に示され、それはエバネフセント波が存在することの証拠の１つである。光ビームのこの部分は表面と平行な定常波の多くの特質を有している。第３図は表面からの距離とともに強度がどのように減少するかを示している。If it were to be reflected off a mirror surface, it would beFigures 1 and 2 schematically show that the reflected beam is placed atIt is shown in This configuration has been shown experimentally, and it shows that evanescent waves exist.This is one of the proofs of this. This part of the light beam has many characteristics of standing waves parallel to the surface.It has quality. Figure 3 shows how the intensity decreases with distance from the surface.It shows.
第３図において、Ｎは入射波、Ｒは反射波、θは臨界角θ。より大きい入射角である。Ｚはより密度の大きい媒質との界面から測定されたより密度の小さい媒質における距離軸である。Ｅｏはより密度の小さい媒質における０の深度での光の電界成分の初期の大きさである。ｄｐは透過の深度であり、表面でのその値ｅ −ｒを下げるような電界が必要とした距離として規定されている。ｄｐＯ値はより密度がある媒質における波長に直接に関係し、入射角に反比例し２つの媒質の屈折率の割合に達している。エバネ７セント波の最大の強度は表面で生じ、表面からの距離とともに指数的に減少する。In Fig. 3, N is the incident wave, R is the reflected wave, and θ is the critical angle θ. at larger angles of incidencebe. Z is the less dense medium measured from the interface with the more dense mediumis the distance axis. Eo is the value of light at zero depth in a less dense medium.This is the initial magnitude of the electric field component. dp is the depth of penetration and its value at the surface eIt is defined as the distance required for an electric field to lower −r. What is the dpO value?The density of the two media is directly related to the wavelength in the medium and inversely proportional to the angle of incidence.The percentage of refractive index has been reached. The maximum intensity of the Ebane 7 cent wave occurs at the surface;decreases exponentially with distance from
それは特定の色を有する物質により吸収され、そしてもしその物質が螢光性であるなら螢光を発するようにその物質を励起する。関係する３４０ ｎｍ波長では、このエバネッセント波により１平方センチメートルの範囲を超えてスイープされるリットルで表した体積は１．７ Ｘｌ０−”リットルであろう。２．５ω長で２００ μｍ径の光ファイバの場合は、スイープされる体積は１．３ Ｘｌ０−” リンドルであろう。It is absorbed by a substance with a certain color and if that substance is fluorescentIf so, it excites the substance so that it emits fluorescence. At the relevant 340 nm wavelength, this evanescent wave sweeps over an area of 1 square centimeter.The volume in liters would be 1.7Xl0-" liters.2.5ω lengthFor an optical fiber with a diameter of 200 μm, the swept volume is 1.3Xl0−” It must be Lindor.
本発明は光が異なった屈折率を有する２つの光学上の透明媒質間の界面から全体的に反射されるとき、より密度の小さい媒質において形成されるエバネフセント波の特性を用いることによって、この分離を成すことができる。波が水成層の中へ波長の約１／３〜１／２だけ侵入するので、完全細胞は光導波管に隣接してエバネッセント波によりスイープされた流動体の体積の中にあるということはありそうもない、という私の観察を利用するものである。従って、本発明は細胞内螢光あるいは溶液中の分子の螢光から干渉なしに媒質の螢光の測定を行うものである。The present invention allows light to flow from an interface between two optically transparent media with different refractive indices throughout the entire system.evanescent formed in a less dense medium whenThis separation can be achieved by using the properties of waves. waves in water stratificationSince only about 1/3 to 1/2 of the wavelength penetrates into the optical waveguide, intact cells areIt is not possible to be in the volume of a fluid swept by a springant wave.This is based on my observation that this is unlikely. Therefore, the present inventionIt measures the fluorescence of a medium without interference from light or the fluorescence of molecules in a solution.Ru.
同じ概念が細胞及び特殊な物質から独立した媒質の光学的な吸光度を測定するために通用される。このことはデータを解析するために必要があるコンピュータプログラムの複雑さを大いに減少させ、従って醗酵及び組織培養の制御をより容易になす。The same concept is used to measure the optical absorbance of media independent of cells and special substances.It is commonly used for This means that the computer system required to analyze the datagreatly reduces program complexity and therefore easier control of fermentation and tissue cultureEggplant.
バイオリアクタにおける細胞の通常の濃度では、前述したように、細胞がいかなる所定の時間でも流動体のこの小さい体積の中に存在するであろうということはありえない。At normal concentrations of cells in bioreactors, as mentioned above, the cellsThis means that there will be a fluid in this small volume even for a given time.Impossible.
また、例えば２８０ ｎｍの励起波長でエバネソセント波だけが液相の中に約１１０〜１７０ｎｍ侵入するので、たとえ細胞がちょうど光導波管の表面上で静止していても、細胞の体積（はとんどが細胞壁と細胞膜である）のわずかな部分もエバネ７セント波と相互に作用しないであろう。このように、光波と相互に作用できる体積をエバネフセント波内のものに限定することによって、本発明は、媒質の螢光或いは吸光度から細胞内の螢光或いは吸光度の分離を事実上証明している。Furthermore, for example, at an excitation wavelength of 280 nm, only evanescent waves exist in the liquid phase with approximately 110-170 nm penetration, even if cells are stationary just on the surface of the optical waveguide.Even whenIt will not interact with the Evanescent 7 cent wave. In this way, it interacts with light waves.By limiting the volume that can be created to that within the evanescent wave, the present inventionIt virtually proves the separation of intracellular fluorescence or absorbance from the quality fluorescence or absorbance.Ru.
本発明の目的は、より広い多くの培養条件下での細胞内の光学的な測定のためには酵及び細胞培養の開発を容易にすることである。なぜならばオンラインでリアルタイムで環境或いは背景の変化連続的に補正する方法が存在する。The purpose of the present invention is to enable intracellular optical measurements under a wider variety of culture conditions.is to facilitate the development of fermentation and cell culture. Because it's onlineThere are methods to continuously compensate for changes in the environment or background in real time.
さらに、本発明の目的は培養媒質の光学的効果からの細胞内容物の光学的効果の分離を提供することである。Furthermore, it is an object of the present invention to reduce the optical effects of cell contents from the optical effects of the culture medium.It is to provide separation.
さらにまた本発明の目的は、細胞内容物における変化から干渉なしに培養媒質における変化を導くことである。Furthermore, it is an object of the present invention to change the culture medium without interference from changes in cell contents.The goal is to lead to change in the world.
さらにまた本発明の目的は、培養媒質における変化から干渉なしに細胞内容物における変化を導くことである。Furthermore, it is an object of the present invention to maintain cell contents without interference from changes in the culture medium.The goal is to lead to change in the world.
本発明のなお一層のさらなる目的は、細胞培養の螢光を監視する経費を減少することである。A still further object of the invention is to reduce the cost of monitoring cell culture fluorescence.That's true.
本発明のなお一層のさらなる目的は、背景或いは環境螢光の分離、オフラインで経験的な測定がなされる必要がないので、醗酵における媒質の拡大成いは変化のための時間を短縮することである。単一の試験を行うことによって、培養条件は媒質成分の特定の付加によって予備的な最適化がなされるであろう。A still further object of the present invention is to isolate background or environmental fluorescence, off-line.Since no empirical measurements need to be made, the expansion of the medium in fermentation is a matter of change.The goal is to shorten the time it takes to By performing a single test, the culture conditionsPreliminary optimization will be done with specific addition of media components.
本発明のなお一層のさらなる目的は、せん断力あるいは他の機械的または化学的原因によるものであるかには関係なく細胞破裂の程度に関する情報を提供することである。It is still a further object of the invention that shear forces or other mechanical or chemicalProvide information on the extent of cell rupture, regardless of the cause.That is.
本発明に従えば、一体化された細胞に対するスターリング力（攪拌力）の効果はオンラインでリアルタイムで測定され、データがその後に分析されたときの操作後よりもむしろ醗酵操作中に補正をなすことができる。According to the invention, the effect of Stirling force (stirring force) on the integrated cells isOperations when measured online in real time and data subsequently analyzedCorrections can be made during the fermentation operation rather than afterwards.
本発明のなお一層のさらなる目的は、他の非螢光性細胞内物質を導くための光学吸光度法の利用を可能にし、その結果背景を補正する能力は連続的な二重ビームの分光光度針と同等のものとなる。A still further object of the present invention is to provide optical fibers for directing other non-fluorescent intracellular substances.The ability to correct for background, allowing the use of absorbance methods and resulting in continuous double beamIt is equivalent to the spectrophotometer needle.
本発明のなお一層のさらなる目的は、媒質における光学的に区別できる物質の特殊な変化を導くために改良された能力を通して培養媒質における個々の栄養物の濃度をより良く制御することである。A still further object of the invention is toof individual nutrients in the culture medium through improved ability to induce specific changes.The goal is to better control the concentration.
本発明のなお一層のさらなる目的は、醗酵及びＭｉ織培養の生産物を大いに改良し、規模拡大の時間と経費を滅じ、細胞内の代謝状態に基づいたより正確な制御を提供し、より能率的な醗酵及び組織培養技術を通して新しい組換えＤＮＡ及び細胞融合技術の商品化を促進することである。A still further object of the present invention is to greatly improve the products of fermentation and microculture.more precise control based on the metabolic state within the cell, reducing the time and expense of scale-up.new recombinant DNA and tissue culture technologies through more efficient fermentation and tissue culture techniques.The aim is to promote the commercialization of cell fusion technology.
型皿■皿傘屋説所第１図はエバネッセント波現象を示す略図であり、光ビーム１１は光ファイバのような導波管１３を通り経路を左から右へ横切っている。Shaped plate ■Sara Umbrella StoreFIG. 1 is a schematic diagram showing the evanescent wave phenomenon, in which a light beam 11 is connected to an optical fiber.It passes through a waveguide 13 like this and traverses the path from left to right.
第２図は第１図の円形部分２の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the circular portion 2 of FIG.
第３図は２つの媒質間の界面からの距離に従うエバネッセント波の強度の変化を示す略図である。Figure 3 shows the change in evanescent wave intensity according to the distance from the interface between two media.FIG.
第４図は本発明の１つの変化の横断正面図の部分略図である。FIG. 4 is a partial schematic cross-sectional front view of one variation of the invention.
第５図は第４図に示された実施例の横断側面図であり、第４図の横断線５−５に沿って切断した部分を右から見ている。5 is a cross-sectional side view of the embodiment shown in FIG. 4, taken along transverse line 5--5 of FIG.The section cut along the line is viewed from the right.
第６図は本発明の他の実施例を示す部分略図である。FIG. 6 is a partial schematic diagram showing another embodiment of the present invention.
第７図は第６図に示された実施例の横断側面図であり、第６図の線７−７に沿って切断した部分を右から見ている。7 is a cross-sectional side view of the embodiment shown in FIG. 6 taken along line 7--7 of FIG.The cut section is viewed from the right.
第８図は本発明のの好適実施例を示す横断正面図の部分略図であり、光導波管は平面板１３１６であり、バリア１３１２は液体を導波管の一端に閉じ込めている。FIG. 8 is a partially schematic cross-sectional front view showing a preferred embodiment of the present invention, in which the optical waveguide isA flat plate 1316 and a barrier 1312 confine the liquid to one end of the waveguide..
第９図は第８図の線９に沿って取り出されたディスク１３２８の正面図である。FIG. 9 is a front view of disk 1328 taken along line 9 of FIG.
第１０図は第８図に示された実施例の横断側面図であり、第８図の横断線１０−１０に沿って切断した部分を右から見ている。FIG. 10 is a cross-sectional side view of the embodiment shown in FIG.The section cut along line 10 is viewed from the right.
第１１図は第８図の領域１１の拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of region 11 in FIG.
第１２図は第８図に示された実施例の略図であり、光線の経路及びデータ処理の段階を示している。FIG. 12 is a schematic diagram of the embodiment shown in FIG. 8, showing the path of the rays and the data processing.It shows the stages.
第１３図は第８図のエレメント１３３１の中に含まれている設計の代わりの実施例の光源と検出器ハウジングの中味の略図である。FIG. 13 shows an alternative implementation of the design contained within element 1331 of FIG.1 is a schematic illustration of the contents of an example light source and detector housing.
第１４図は第１３図に示された実施例の部分図であり、第１３図の′ａ１４に沿って取り出された部分を右から見ている。FIG. 14 is a partial view of the embodiment shown in FIG. 13, along line 'a14' in FIG.Looking at the removed part from the right.
詳１じ口先吸第４．５図に示された本発明の実施例は、光のエバネソセント波が溶液の螢光を励起するためにその中で使用される光ファイバ４４を取り囲む金属ハウジング４１からなる軽量棒４０を液体中に浸漬することにより、特定の物質を含んだ溶液の背景螢光を測定する比較的簡単な手段を提供するものである。ハウジング４１は、チャンバ４７の輪郭を定め、そのチャンバ４７の中をテストされるための溶液がハウジング４１内の開口４６を通って流れ込む。Details 1st mouth suckingThe embodiment of the invention shown in Figure 4.5 allows an evanescent wave of light to stimulate the fluorescence of a solution.a metal housing 4 surrounding an optical fiber 44 used therein for pumping;By immersing the lightweight rod 40 consisting of 1 into a liquid, a solution containing a specific substance is created.provides a relatively simple means of measuring background fluorescence. Housing 41defines the chamber 47 and contains the solution to be tested within the chamber 47.Liquid flows through opening 46 in housing 41.
光ファイバ４４のチャンバ４７内にある部分では、不透明外装４２と透明クラフト４３は除去されており、ファイバ４４をチャンバ４７内の溶液中に直接さらしている。The portion of the optical fiber 44 within the chamber 47 has an opaque sheath 42 and a transparent cloth.43 has been removed, exposing fiber 44 directly to the solution in chamber 47.ing.
ファイバ４４を照射するため、可視光又は不可視光の光源例えば、白熱ランプ、レーザ等の光源１３０１、励起ビームレンズ１３０２、励起ビームフィルタ１３０３等が第４図に示す如く配設されている。A light source of visible or invisible light, such as an incandescent lamp, for illuminating the fiber 44;A light source 1301 such as a laser, an excitation beam lens 1302, an excitation beam filter 1303 etc. are arranged as shown in FIG.
光源１３０１からの発光は、レンズ１３０２を通り、ここで平行とされ、次にフィルタ１３０３を通り、ここで望ましい波長の（矢印の破線で図式的に描かれた）単色の励起ビーム１３２６に濾過され、プレート１３４０内の開口を通過する。The light emitted from the light source 1301 passes through the lens 1302, where it is made parallel, and then the light emitted from the lens 1302 is parallelized.filter 1303, where the desired wavelength (schematically depicted by the dashed arrow)) is filtered into a monochromatic excitation beam 1326 and passes through an aperture in plate 1340..
励起ビーム１３２６は、励起ビーム１３２６で表示される波長光を、励起発光ビームレンズ１３５８へ反射するために設けられたグイクロインクミラー１３４９に達する。Excitation beam 1326 converts the wavelength light represented by excitation beam 1326 into an excitation emission beam.A micro ink mirror 1349 provided to reflect the image to the camera lens 1358reach.
ここで、ビーム１３２６は、集束され、光ファイバ４４の基端から直接入射し、その光ファイバ４４の基端は必要ならば金属ハウジング４１から延設してもよい。上述した如く、励起ビーム１３２６は光フアイバ４４内を末端まで伝播し、例えば、黒シリコンラバーからなる光トラップ４５に達する。Here, beam 1326 is focused and enters directly from the proximal end of optical fiber 44;The proximal end of the optical fiber 44 may extend from the metal housing 41 if necessary.. As mentioned above, excitation beam 1326 propagates within optical fiber 44 to the end, e.g.For example, it reaches an optical trap 45 made of black silicon rubber.
励起ビーム１３２６のエバネセント波部は、光ファイバ４４を下方へ伝播し、ファイバ４４に極めて接近した（すなわち上述した如り１７２〜１／３の波長内で）チャンバ４７内の溶液分子と出合い、できる限り溶液が螢光を発するように励起する。The evanescent wave portion of the pump beam 1326 propagates down the optical fiber 44 and exits the optical fiber 44.very close to fiber 44 (i.e. within 172 to 1/3 wavelength as described above)) meet the solution molecules in the chamber 47 and encourage the solution to fluoresce as much as possible.wake up
係る螢光は、光フアイバ４４内に入り基端まで発光ビーム１３２７として伝播し、そこで、光ファイバ４４を出て、励起発光ビームレンズ１３５８に達示集束する。次に、ビーム１３２７は、グイクロインクミラー１３４９を通過し、そしてそれは測定される溶液の螢光によって発光された波長光を通過するよう形成されている。Such fluorescent light enters the optical fiber 44 and propagates to the proximal end as a luminescent beam 1327., where it exits the optical fiber 44 and is delivered to the excitation emission beam lens 1358 and focused.Ru. Beam 1327 then passes through a guikro ink mirror 1349 andIt is formed to pass the wavelength of light emitted by the fluorescence of the solution being measured.ing.
発光ビームは、そのとき例えばカウンティングモードの倍増型光電管の如き電子検出システム１３２３に衝突する。The emitted beam is then emitted by an electron beam, e.g. from a multiplier phototube in counting mode.Detection system 1323 is hit.
検出システム１３２３は、フィルタ又は、モノクロメータがそこに設けられているため、発光光の波長に選択的に応答する。電子検出システム１３２３は、ロックインレシオアンプ１３４４へ送る信号を発する。基準検出器１３５０２、励起ビーム１３２６の強度を検出すると共にロックインレシオアンプ１３４４へ送る信号を発し、そこでは２つの信号は、励起ビーム１３２６０強度変化を補うように従来どおりの処理が行われる。The detection system 1323 is equipped with a filter or a monochromator.Therefore, it responds selectively to the wavelength of the emitted light. Electronic detection system 1323Generates a signal to be sent to the quinine ratio amplifier 1344. Reference detector 13502, excitationDetects the intensity of beam 1326 and sends it to lock-in ratio amplifier 1344signal, where the two signals compensate for the excitation beam 13260 intensity changes.The same processing as before is performed.
ロックインレシオアンプ１３４４からの信号は、アナログ−デジタルコンバータ１３４５に転送され、そこで、デジタル表示パネル又はシグナルプロセッサ１３４６へ加えられる信号を発生する。望ましくは（その溶液とその中に特定の物質の入っている）バルク螢光を読み取る公知装置からの付加的デジタル信号１３５２が発生され、同様に表示パネルやプロセッサに送られる。信号１３５２は１例えば商標 （ＦＬｕｏｒｏｍｅａｓｕｒｅ）バイオケミテクノロジ社製（マルベルン・ペンシルバニア州）の螢光測定器から発せられる。信号１３４５のデータが信号１３５２のデータから減じられた時、その結果のデータは部材１３５１へ送られ、溶質の螢光の変動がバルク螢光から減じられるので、その特定の物質の螢光を表すことになる。The signal from the lock-in ratio amplifier 1344 is converted into an analog-to-digital converter.1345, where the digital display panel or signal processor 1346. Preferably (the solution and certain substances in it)an additional digital signal 135 from a known device for reading bulk fluorescence (containing2 is generated and similarly sent to the display panel and processor. Signal 1352 is one exampleFor example, trademark (Fluoromeasure) manufactured by Biochem Technology Co., Ltd. (Marube)The light is emitted from a fluorometer at the University of Pennsylvania, Pennsylvania. Data of signal 1345is subtracted from the data in signal 1352, the resulting data is sent to member 1351.fluctuations in the solute fluorescence are subtracted from the bulk fluorescence, so that theIt represents fluorescence.
第６．７図は、他の実施例を示すもので、一対の開ロア２．７３を有したチャンバ６７を形成するハウジング６１内に備えられた光ファイバ６２を利用するものである。Figure 6.7 shows another embodiment, a chamber with a pair of open lowers 2.73.one that utilizes the optical fiber 62 provided within the housing 61 that forms the optical fiber 67;It is.
本発明の光学測定の対象となるスラリー（泥状流動体）は、入ロア２から導入され、出ロア３から排出される。好ましくは、チャンバ６７は、流れが層流となるよう設計されることがよい。The slurry (muddy fluid) that is the object of the optical measurement of the present invention is introduced from the input lower 2.and is discharged from the output lower 3. Preferably, chamber 67 has laminar flow.It is recommended that the design be made as follows.
前述した、第４，５図の実施例の如く、光ａ１３０１からの光は、レンズ１３０２、フィルタ１３０３を通り、光ファイバ６２の終端に導かれる。しかしながら、光ファイバ６２を通ってまっすぐに伝播する光に関係したエバネセント波を強化するために、中央の閉じたＯ型の開口を有した板１３４０Ａが円形の切欠きを有したものよりもむしろ使用される。これは、軸に沿って光ファイバ６２に入射する光を阻止する。As in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the light from the light a 1301 is transmitted through the lens 130.2. It passes through the filter 1303 and is guided to the end of the optical fiber 62. however, which strengthens the evanescent waves associated with light propagating straight through the optical fiber 62.In order toUse rather than have. This is incident on the optical fiber 62 along the axisBlock out the light.
この構成において、基準検出器１３５０は、励起ビーム１３２６により搬送される光より、光源１３０１と異なった光路に沿って配設されている。これは、光源の強度変化を検出でき、ロックインレシオアンプ１３４４に従来の如く供給できるようにするためである。In this configuration, reference detector 1350 is carried by excitation beam 1326.The light source 1301 is arranged along a different optical path than the light source 1301. This is the light sourceIt is possible to detect changes in the intensity of the signal and supply it to the lock-in ratio amplifier 1344 as beforeThis is to ensure that
光ファイバ６２の末端では、電子検出システム１３２３が配置されており、内部を伝播して来る光を受信する。検出システム１３２３は、発光ビーム１３２６の波長の光の強度を検出するように構成されている。その場合、細胞の或いは他の粒子状の物質から遊離している溶液中の溶質による吸光度を測定するに有益な信号を発する。吸光度情報は、監視される溶質の濃度に関連するであろうし、また、有益なデータを提供する他の吸光度の示度数から適当に減じるであろう背景数であるかも知れない。At the end of the optical fiber 62, an electronic detection system 1323 is located and internallyreceive the light that propagates. Detection system 1323 detects the emitted beam 1326.The device is configured to detect the intensity of light at a wavelength. In that case, the cellular or otherA useful indicator for measuring the absorbance of solutes in solution that are free from particulate matter.issue a number. The absorbance information will be related to the concentration of the solute being monitored and, a background number that may be appropriately subtracted from other absorbance readings that provide useful data.It might be.
上述の代わりに、検出システム１３２３は、溶質により螢光として発光された発光の波長を検出するために適当なフィルタ又はモノクロメータとともに組立てられてもよく、その結果結果として生じたデータは第４，５図に示された発明の実施例によって発生されたものと類似する。Alternatively, the detection system 1323 detects the fluorescence emitted by the solute.assembled with a suitable filter or monochromator to detect the wavelength of light.The resulting data may be used to implement the invention shown in Figures 4 and 5.Similar to that generated by the example.
前述した実施例同様、検出システム１３２３からの信号は、ロックインレシオアンプ１３４４に供給され、それから表示パネル又はプロセッサ１３４６へ直接出力され、その出力は、図示の如く、例えばチャートレコーダ１３５３へ出力される。As with the previous embodiment, the signal from the detection system 1323 is1344 and then output directly to a display panel or processor 1346.The output is output to, for example, a chart recorder 1353 as shown in the figure.Ru.
エバネセント波現像を使用することによって、本発明の実施例１よ、第８図〜第１１図に示されように、事実上同時読み取りを行うために迅速に代わる連続態様で吸光度と螢光の双方の測定が可能である。導波管としての平面板１３１６に関してはら、検出器被覆体１３３２内に収納された装置は、容器１３１２内の含有物の種々の成分の瞬間的な濃度を測定することを助ける数個の変数をリアルタイムで測定するために或いはリアクタ酩酵容器１３１２内で使用されるように特に構成されている。By using evanescent wave development, FIGS.As shown in Figure 11, the sequential mode quickly alternates for virtually simultaneous reading.It is possible to measure both absorbance and fluorescence. Regarding the plane plate 1316 as a waveguideHowever, the device housed within the detector sheath 1332 isReal-time measurement of several variables that helps measure the instantaneous concentrations of various components of a product.1312 or for use in a reactor fermentation vessel 1312.It is configured.
検出器被覆体１３３２は、リアクタ容器１３１２の壁から延設された公知のパイプ状取付ロ１３６２内に配設されている。取付口１３６２の末端はグロメット１３３３と係合するようにねじきられており、該グロメットは被覆体１３３２を取付口１３６２に取りつけそれによってリアクタ器壁１３１２に固定する。The detector cladding 1332 is a conventional pipe extending from the wall of the reactor vessel 1312.It is disposed within the loop-shaped mounting hole 1362. The end of the mounting port 1362 is the grommet 1333, and the grommet is threaded to engage with cover 1332.It is attached to the opening 1362 and thereby secured to the reactor wall 1312.
取付口１３６２の長さと検出器ハウジング１３３２が反応混合器１３１４内へ器壁１３１２を越えて貫入することが望ましい深さとにより、ゴム状の０−リング１３１１は、３つの０−リング溝１３６１のいずれかにはさまれ、ハウジング１３３２の保持スリーブ１３５４を取付ロ１３６２内で水封密封する。The length of the mounting port 1362 and the length of the detector housing 1332 into the reaction mixer 1314Due to the desired depth of penetration beyond the wall 1312, the rubbery O-ring1311 is inserted into one of the three O-ring grooves 1361, and the housing 1332 retaining sleeve 1354 is watertightly sealed within mounting bay 1362.
螺子のきられた導波管板取付スリーブ１３３６は、保持スリーブ１３５４と係合され、導波管板１３１６を所定位置に堅固に保持する。数種の長さの中から選択された一つの長さを有するインサート１３３５は、導波管板１３１６が器壁１３１２を越えて反応混合器１３１４内へ所定の距離を伸ばすように導波管板取付スリーブ１３３６を延長する。A threaded waveguide plate mounting sleeve 1336 engages a retaining sleeve 1354.to firmly hold waveguide plate 1316 in place. Choose from several lengthsInsert 1335 having one length with a waveguide plate 131612 into the reaction mixer 1314 a predetermined distance into the reaction mixer 1314.Extend the leaves 1336.
螢光囲い１３０８は、器壁１３１２から外方へ延設されており、インサート１３３５と螺合している。前述の要素中には、光フアイバエレメント１３０５，１３１７．１３１９と１３２０が含まれ、該エレメントは、導波管板１３１６へ向かって或いはそこから光を伝達する。光フアイバエレメント１３０５．１３１７．１３１９．１３２０は、螢光囲いカバーリティナーベゼル１３０９によって所定位置に保持された螢光囲いカバー１３０７を通過する。A fluorescent enclosure 1308 extends outward from the vessel wall 1312 and is attached to the insert 13.It is screwed together with 35. Among the aforementioned elements are optical fiber elements 1305, 1317. 1319 and 1320 are included, and the element is directed toward the waveguide plate 1316.or transmit light from there. Optical fiber element 1305.1317.1319.1320 is defined by the fluorescent enclosure cover retainer bezel 1309.It passes through the fluorescent enclosure cover 1307 which is held in place.
光源１３０１、レンズ１３０２、フィルタ１３０３とアパーチャ１３４０は、−ｉに前述した如くである。励起ビーム光チョッパ１３２５は、第１２図に図式的に、第８図に概略的に示されており、収束された励起ビーム１３２６を通る光路でエバネッセント波励起ファイバ光１３０５とファイバオプティック１３２０を交互に連続して干渉している。第９図により詳示する如く、励起ビームライトチョッパ１３２５は、半円ミラー１３２９の載置されたディスク１３２８を備えており、該ディスク１３２８の他の半分には、励起ビーム１３２６を光フアイバ１３２０方向へ通過させるに十分な広さの開口１３４２を有している。The light source 1301, lens 1302, filter 1303 and aperture 1340 are -As mentioned above in i. The excitation beam optical chopper 1325 is schematically shown in FIG.The optical path through the focused excitation beam 1326 is shown schematically in FIG.and evanescent wave pumping fiber optic 1305 and fiber optic 1320.They are interfering with each other in succession. As shown in more detail in Figure 9, the excitation beam light beamThe chopper 1325 includes a disk 1328 on which a semicircular mirror 1329 is placed.The pump beam 1326 is connected to the other half of the disk 1328 through an optical fiber 1.It has an opening 1342 wide enough to allow passage in 320 directions.
チョッパディスク１３２８は軸１３３ｏにより回転される。ディスク１３２８が回転すると、励起ビーム１３２６は二つのどちらかの光路に向がう。励起ビーム１３２６がミラー１３２９に投射された時、ビームは、光路１３２６Ａに沿って、光ファイバ１３ｏ５に向かう。交互的に、ディスク１３２８が励起ビーム１３２６が開口１３４２に投射される位置へ回転する時、それは光ファイバ１３２ｏの方向へ通過する。Chopper disk 1328 is rotated by shaft 133o. disk 1328Upon rotation, excitation beam 1326 is directed into one of two optical paths. excitation beam1326 is projected onto mirror 1329, the beam follows optical path 1326A., toward the optical fiber 13o5. Alternately, the disks 1328 are connected to the excitation beam 1326 is rotated to a position where it is projected into aperture 1342, it connects optical fiber 132oPass in the direction of.
光ファイバ１３０５は、密封され光もれのないハウジング１３３１から励起ビーム１３２６Ａを螢光検出器囲い１３３２へ搬送する。光ファイバ１３０５は、フレキシブルな透明クラフト１３０６とフレキシブルな不透明外装置３０４に完全に被覆された数個の独立したファイバから典型的的に成り立っている。透明クラフデング１３ｏ６の屈折率は、わずかに光ファイバ１３０５のそれより少ない。The optical fiber 1305 receives the pump beam from a sealed, light-tight housing 1331.1326A to the fluorescent detector enclosure 1332. Optical fiber 1305Complete with flexible transparent craft 1306 and flexible opaque outer device 304It typically consists of several individual fibers coated with a fiber. transparent clarinetThe refractive index of the fiber 1306 is slightly less than that of the optical fiber 1305.
グロメット１３３３を通過した後、光ファイバ１３ｏ５の個々の光ファイバは、第１０図にく示す如く、広げられたマウンティングブロック１３５５を通る。光フアイバマウンティングブロック１３５５は、約１４０ ”Ｃの滅菌温度に耐えることができるプラスチックの射出成型例えば、ポリヌルフォンが望ましい。After passing through grommet 1333, the individual optical fibers of optical fiber 13o5 areIt passes through an expanded mounting block 1355, as shown in FIG. lightFiber mounting block 1355 withstands sterilization temperatures of approximately 140”C.Injection molding of plastic, such as polynurphon, is preferred.
不透明な表面に沿っているプリズム１３１ｏに接続された光ファイバ１３０５の個々独立のファイバは、ファイバの長手軸に直角に切断されている。マウンティングブロック１３５５は、プリズム１３１０の不透明表面に直角に光が入射するようにファイバ束１３０５を保持している。平面板導波管１３１６と接触するプリズムの側面に対する１３１０の不透明表面の角度は光ビーム１３２６Ａを平面板導波管１３１６へ臨界角より大きな角度で導く角度である。of optical fiber 1305 connected to prism 131o along an opaque surface.The individual fibers are cut perpendicular to the longitudinal axis of the fiber. mountyThe blocking block 1355 allows light to be incident at right angles to the opaque surface of the prism 1310.The fiber bundle 1305 is held in this way. The plate in contact with the plane plate waveguide 1316The angle of the opaque surface of 1310 with respect to the side of the rhythm aligns the light beam 1326A with the planeThis is the angle that leads to the plate waveguide 1316 at an angle greater than the critical angle.
その結果光ビーム１３２６Ａは平面板導波管に閉じ込められ、導波管１３１６と導波管と接触するアリクション媒体との界面でエバネソセント波を発生させるであろう。As a result, the light beam 1326A is confined in the plane plate waveguide and connected to the waveguide 1316.Evanescent waves can be generated at the interface between the waveguide and the aliction medium in contact with it.Probably.
プリズム１３１０は、矩形で平面板導波管１３１６と同じ屈折率を有している。Prism 1310 is rectangular and has the same refractive index as plane plate waveguide 1316.
光ファイバ１３０５からプリズム１３１０へ伝達する間の励起ビーム１３２６の強度損失は、光ファイバ１３０５の直径よりも大きいプリズム１３１０の側部を有することにより、また、光ファイバ１３０５とプリズム１３１０と等しい尿性率を有した液体１３２４に被われた傾斜したプリズム１３１０の表面との間の過渡的な界面を有することによって最小にされる。of the excitation beam 1326 during its transmission from the optical fiber 1305 to the prism 1310.Intensity loss occurs when the sides of prism 1310 are larger than the diameter of optical fiber 1305.By having also the optical fiber 1305 and the prism 1310 equal toThe surface of the inclined prism 1310 covered with the liquid 1324 having aminimized by having a transient interface.
プリズム１３１０の平坦な透明側は、平面板導波管１３１６の末端面にプリズム１３１０及び平面板導波管１３１６と同屈折率を有した透明接着剤を用いることにより接合されている。プリズム１３１０の傾斜表面の実際の角度は、プリズム１３１０と平面板導波管１３１６に使用される物質の屈折率の関数である。平面板導波管１３１６は、断面円形で、気泡がなく、歪みのない物質、例えば石英が作られている。２つの平行面１３３７と１３３８は、光学的に高度に磨かれており、通常の製造公差内において真の平行である。平面板導波管１３１６の円筒状側壁は、その直径よりも高さが極めて高い。平面板導波管１３１６は、側壁に沿ってＰＴＦＥポリマー（例えばテフロン等）の不透明シール１３５６によって音封されており、光の損失を阻止するとともに封止剤として作用する。平面板導波管１３１６の前面１３３８は、非常に薄くて硬い透明な層、溶着ダイアモンド等、例えばサーリン（Ｓｕｒｌｙｎ） （デュポン社製）で被覆されている。導波管コーティング１３１５の厚さは、エバネフセント波１３３９の媒体１３１４内への浸透に何ら影響を及ぼさない。導波管コーティング１３１５は、媒体１３１４中の不純物や粒子物質１３１３により作られる細胞上の生成物の付着を防ぐことが望ましい。導波管コーティング１３１５は、また、平面板導波管１３１６の前面１３３８へのかき傷等の損傷を防ぐ。The flat transparent side of the prism 1310 connects the prism to the end face of the plane plate waveguide 1316.Use a transparent adhesive having the same refractive index as 1310 and the flat plate waveguide 1316.It is joined by The actual angle of the inclined surface of prism 1310 is1310 and the refractive index of the materials used in the planar plate waveguide 1316. PlaneThe plate waveguide 1316 has a circular cross section and is made of a bubble-free and undistorted material, such as quartz.It is made. The two parallel surfaces 1337 and 1338 are highly optically polished.true parallel within normal manufacturing tolerances. Cylindrical shape of plane plate waveguide 1316The side wall is significantly taller than its diameter. The plane plate waveguide 1316 extends along the side wall.The sound is prevented by an opaque seal 1356 of PTFE polymer (e.g. Teflon, etc.).It is sealed to prevent light loss and act as an encapsulant. Plane plate waveguideThe front surface 1338 of the tube 1316 is coated with a very thin, hard transparent layer, such as a welded diamond., for example, Surlyn (manufactured by DuPont). waveguideThe thickness of the tube coating 1315 is such that the evanescent waves 1339 are within the medium 1314.has no effect on penetration. Waveguide coating 1315 coats medium 131Preventing the adhesion of products on cells created by impurities and particulate matter 1313 in 4.is desirable. The waveguide coating 1315 also coats the planar plate waveguide 1316.Prevents damage such as scratches to the front surface 1338.
エバネソセント波１３３９は、平面板導波管１３１６内に励起ビーム１３２６が２つの非鏡面１３３７と１３３８の間をそれぞれ繰り返し反射された時に発生する。そのように発生したエバネッセント波１３３９は、平面板導波管１３１６の前面１３３８を通って監視のもとて媒体１３１４内へ浸透する。上述した如く、エバネソセント波は、監視下で媒体１３１４内へ励起ビーム１３２６の約半波長までの距離しか浸透しない。媒体１３１４中に現れる胞体のような離散粒子物質１３１３は、実質的にエバネンセント波１３３９には影響を与えない。The evanescent wave 1339 is generated by the excitation beam 1326 inside the plane plate waveguide 1316.This occurs when the light is repeatedly reflected between the two non-specular surfaces 1337 and 1338.Ru. The evanescent wave 1339 generated in this way is transmitted through the plane plate waveguide 1316.It penetrates through the front surface 1338 and into the media 1314 under supervision. As mentioned above,The evanescent wave is approximately half the wavelength of the excitation beam 1326 into the medium 1314 under monitoring.It can only penetrate up to a distance. Discrete particulate material such as cells appearing in the medium 13141313 does not substantially affect the evanescent wave 1339.
第８．１２図に示す如く、平面板導波管１３１６の反対側端にはその末端側１３３７に沿ってプリズム１３１０に類似したプリズム装２１３４１が備えられている。平面板導波管の厚さと、プリズム１３１０．１３４１１間の距離は投射光ビーム１３２６Ａが時間の積分数で屈折され、プリズム１３４１から出射するようになされている。光ファイバ１３１７の個々のファイバの終端は、ファイバの長軸に対し直角に切断されている。マウンティングブロック１３５５は、 ファイバの長手軸がプリズム１３４１の不透明表面に直角となるようにファイバ束１３１７を保持する。As shown in FIG. 8.12, the opposite end of the planar plate waveguide 1316 has its distal end 13A prism arrangement 21341 similar to prism 1310 is provided along 37.Ru. The thickness of the plane plate waveguide and the distance between the prisms 1310 and 13411 are determined by the projected light beam.beam 1326A is refracted by an integral number of times and exits from prism 1341.is being done. The ends of the individual fibers of optical fiber 1317 areCut at right angles to the axis. The mounting block 1355 isThe fiber bundle 13 is arranged such that the longitudinal axis of the fiber bundle 13 is perpendicular to the opaque surface of the prism 1341.Hold 17.
それに代わる構造として、平面板導波管１３１６と、プリズム１３１０．１３４１は単一ユニットとして組立られるかもしれない。更に、ここに図示された関係に替えて、プリズム１３１０．１３４１の表面は、導波管１３１６０表面上に引き上げられ、プリズムの斜面は、導波管の表面に凹設されてもよい。更に、他の例として、導波管板の２つの正反対に対向する端部は斜めにし、プリズム１３１０゜１３４０の斜端と同機能を果たすのに役立つようにしてもよい。An alternative structure is to use a planar waveguide 1316 and a prism 1310.134.1 may be assembled as a single unit. Furthermore, the relationships illustrated hereInstead, the surfaces of prisms 1310 and 1341 are drawn onto the surface of waveguide 13160.The slopes of the prisms may be recessed into the surface of the waveguide. Furthermore, otherAs an example, the two diametrically opposing ends of the waveguide plate may be beveled and the prism 131It may serve to perform the same function as a 0°1340 bevel.
光フアイバ１３１７０個々のファイバは、プリズム１３４１の斜面に接合されており、平面板導波管１３１６の屈折率に近い液体フィルム１３２４からトランジショナルインターフェースは、成り立っている。光ファイバ１３１７は、光フアイバマウンティングブロック１３５５を通り抜けその断面は円形となる。光ファイバ１３１７は、次に、グロメッ）１３３３を通り抜は光源と検出器ハウジング１３３１に入る。第８図に示す如く、光ファイバ１３１７の直接光路内には、光チヨツパアセンブリ１３１８が存在し、それは、励起光チョッパ１３２５に類似した構成となっている。同方向における光チヨツパアセンブリ１３１８の隣では、すべての非螢光を取り除く醗酵ビームフィルタ１３２１があり、電子検出システム１３２３上で発光ビーム１３２７を収線させる発光ビームレンズ１３２２により導かれている。Optical fiber 13170 Individual fibers are spliced to the slope of prism 1341Transmission from the liquid film 1324 with a refractive index close to that of the plane plate waveguide 1316The national interface is established. The optical fiber 1317 is an optical fiber.It passes through the fiber mounting block 1355 and has a circular cross section. optical fiberThe fiber 1317 then passes through the grommet 1333 and the light source and detector housing.Enter 1331. As shown in FIG. 8, there is light in the direct optical path of the optical fiber 1317.There is a chopper assembly 1318, which is similar to the excitation light chopper 1325.The structure is as follows. Next to the optical chopper assembly 1318 in the same direction, a fermentation beam filter 1321 that removes all non-fluorescent light, and an electronic detection system.A light emitting beam lens 1322 that converges a light emitting beam 1327 on a system 1323.more guided.
第１２図は、第８図に示す本発明の実施例の光路を図式的に示すものである。光源１３０１からの光ビーム１３２６は光が光ファイバ束１３０５．１３２０に適当に接続されるようにレンズ１３０２で収束される。光ファイバや導波管に光を接続するに際し、光ファイバや導波管の開口数（ＮＡ）に注意を払う必要がある。開口数（ＮＡ）と、ファイバの直径、又はファイバ束又は、水晶導波管に対してレンズ１３０２をマツチングすることは問題である。FIG. 12 schematically shows the optical path of the embodiment of the invention shown in FIG. lightA light beam 1326 from a source 1301 is applied to a fiber optic bundle 1305, 1320.The light is focused by lens 1302 so that the light is properly connected. Light into optical fibers and waveguidesWhen connecting, it is necessary to pay attention to the numerical aperture (NA) of the optical fiber or waveguide.. Numerical aperture (NA) and fiber diameter or fiber bundle or crystal waveguideMatching the lens 1302 is a problem.
ファイバクラツディングが導波管として作用するのを注意深く阻止しなければならない。これは、クラッデングを不透明外装で被うことにより達成される。均一な光の分配を得るため、レンズは、ファイバ又は導波管の入射面で光が一様になるように制限しなければならない。光は、次に、スリット又は、ダイアフラムを通過し、そこからチョッパ１３２５へ至る。Fiber cladding must be carefully prevented from acting as a waveguide.No. This is achieved by covering the cladding with an opaque sheath. UniformTo obtain a uniform distribution of light, the lens is used to uniformly distribute the light at the entrance surface of the fiber or waveguide.must be restricted so that The light then passes through the slit or diaphragm.It passes through and from there leads to chopper 1325.
チョッパ１３２５は交互にさしはさんだり、励起光ビーム１３２６からミラー１３２９を取り除くことにより、光ビーム１３２６を２つの光路１３２６Ａと１３２６Ｂに分配する。The chopper 1325 alternately cuts the excitation light beam 1326 to the mirror 1.By removing 329, light beam 1326 is divided into two optical paths 1326A and 1326B.
ビーム１３２６Ａはプリズム１３１０ヘファイバ束１３０５を通って導かれ、そしてそれは平面板導波管１３１６へ光ビームを適当に接続し、その結果導波管を通る複数の内部反射により光ビームが案内される。エバネフセント波は、選択された波長の光と相互に作用することのできる溶液成分により吸収される。エバネッセント波は、リアクション媒体１３１４内で浮遊した粒子１３１３と光学的に相互作用せずあるいは螢光を励起しない。これらの螢光を発することができる溶液成分は平面板導波管１３１６の表面で又は、表面近傍からそれらの螢光を発する。Beam 1326A is directed through fiber bundle 1305 to prism 1310 and itsIt then properly connects the optical beam to the plane plate waveguide 1316, so that the waveguideThe light beam is guided through multiple internal reflections. Evanescent waves are selectedIt is absorbed by solution components that can interact with light at the given wavelength. EbaneThe incident wave optically interacts with the particles 1313 suspended within the reaction medium 1314.Does not interact or excite fluorescence. Solvents that can emit these fluorescent lightsThe liquid components emit their fluorescence at or near the surface of the flat plate waveguide 1316.Ru.
発光光の一部は、導波管に接合され、光路１３２７Ａを通ってチョッパ１３１８へ伝送される。光ビーム１３２６Ｂは、ファイバ束１３２ｏを介して窓の働きをする平面板導波管１３３７の内表面へ伝送される。これは、光が表面に直角に突き当たるので、光は直進し、平面板１３１６近くのバルク懸濁液を照明し、がくして溶液１３１４と螢光を発することができるその中で浮遊した粒子又は細胞１３１３の双方を螢光を発するように励起している。A portion of the emitted light is coupled to a waveguide and passes through optical path 1327A to chopper 1318.transmitted to. Light beam 1326B passes through the window through fiber bundle 132o.is transmitted to the inner surface of the flat plate waveguide 1337. This means that the light hits the surface at right angles.The light travels straight and illuminates the bulk suspension near the plane plate 1316, causing the calyx tosolution 1314 and particles or cells suspended therein capable of emitting fluorescence 1313 are excited to emit fluorescence.
発光した螢光ビーム１３２７Ｂの一部は平面板１３１６を通って戻り、ファイバ束１３１９へ入り、チョッパ１３１８へ案内される。チョッパ１３１８は、シンクロナイザ１３４８を通りチョッパ１３２５と同期され、その結果チョッパ１３２５が光ビームを径路１３２６Ａ上に転じるとき、チョッパ１３１８は径路１３２７Ａを通る光をフィルタ１３２１、レンズ１３２２を通り検出器１３２３へ至らす。チョッパ１３２５が径路１３２６Ｂ上に光ビームを転じるとき、チョッパ１３１８は径！１３２７Ｂを通る光をフィルタ１３２１とレンズ１３２２を通り検出器１３２３へ至らす。A portion of the emitted fluorescent beam 1327B returns through the flat plate 1316 and enters the fiber.It enters bundle 1319 and is guided to chopper 1318. Chopper 1318 is ShinIt is synchronized with the chopper 1325 through the clocker 1348, and as a result, the chopper 1325 diverts the light beam onto path 1326A, chopper 1318 diverts the light beam onto path 13The light passing through 27A passes through a filter 1321 and a lens 1322 to a detector 1323.Ras. When chopper 1325 diverts the light beam onto path 1326B, the chopper1318 is the diameter! The light passing through 1327B passes through filter 1321 and lens 1322.It leads to the detector 1323.
シンクロナイザ１３４８は、また、チョッパ位置とシグナルプロセス手順を同意させるのにその結果シグナルプロセッサは例えばバルク螢光の測定に関するエバネンセント波螢光の測定のようにシグナルの発生モードを専有するようにシグナルを処理する。Synchronizer 1348 also agrees the chopper position and signal processing steps.As a result, the signal processor can e.g.As in the measurement of Nescent wave fluorescence, the signal generation mode can be monopolized.process the files.
検出器１３２３とシンクロナイザ１３４８からのシグナルは、例えばＡＣ−ＤＣコンバータとリニアライザ１３４３に入力され、それからロックインレシオアンプ１３４４へ入力され、そしてそこではシグナルの振幅が基準検出器１３５０により検出された励起ビームの振幅における変化に合わせて訂正され、次にアナログ−デジタルコンバータ１３４５に至り、その後デジタル表示又は、シグナルプロセッサ１３４６へ出力され、次にデジタルメモリ又は記憶装置１３４７へ出される。The signals from the detector 1323 and the synchronizer 1348 are, for example, AC-DC.input to the converter and linearizer 1343 and then the lock-in ratio amplifier.1344, where the amplitude of the signal is input to a reference detector 1350.corrected for changes in excitation beam amplitude detected by the analogto a digital converter 1345, and then a digital display or signal amplifier.Output to processor 1346 and then output to digital memory or storage device 1347It will be done.
もし、フィルタ１３２１が発光された螢光波長を通過さするよう構成されているなら、本発明の装置は螢光を測定する。もしフィルタ１３２１が励起ビーム１３２６と同波長を通過させるよう構成されているなら、本装置は溶液１３１４の光学的吸光度を測定する。If filter 1321 is configured to pass the emitted fluorescent wavelengths,If so, the device of the invention measures fluorescence. If the filter 1321If the device is configured to pass the same wavelength as 26, the device will pass the light of solution 1314.Measure the optical absorbance.
光学的吸光度でない螢光のみが測定されることを望む場合には、図示しないそれに代わる実施例は第１３．１６図のチョッパ１３１８を省略してもよい。その結果、光ビーム１３２７Ａは、フィルタ１３２１と検出器１３２３へ導かれるよりむしろ単に捕捉される。ファイバ光１３１７は係る実施例において、省略され、または、光トラップと置換してもよい。あるいはファイバ光１３１７は、それ自身光トラップとして光を平面板導波管１３１６から離れて伝える。光ビーム１３２６Ｂにより励起されたバルク螢光と平面板導波管１３１６の表面でエバネ７セント波を発している光ビーム１３２６Ａにより励起された溶液螢光の双方とも、光路１３２７Ｂを越えてフィルタ１３２１へ伝達される。フィルタ１３２１は、唯、発光された螢光波長のみ通過させるよう選択される。If it is desired that only fluorescence and not optical absorbance be measured, use theAlternative embodiments may omit the chopper 1318 of FIG. 13.16. The resultAs a result, the light beam 1327A is directed to the filter 1321 and the detector 1323.Rather, it is simply captured. The fiber optic 1317 is omitted in such embodiments;Alternatively, it may be replaced with an optical trap. Or the fiber light 1317 itselfThe light is transmitted away from the planar waveguide 1316 as a light trap. light beam 1326B and the surface of the plane plate waveguide 1316.Both of the solution fluorescence excited by the light beam 1326A emitting theIt is transmitted to filter 1321 over optical path 1327B. The filter 1321 isOnly the emitted fluorescent wavelengths are selected to pass.
第１３図は他の実施例を示し、第８図の実施例のハウジング１３３１の中味の代わりのハウジング１３６ｏの中身を代用している。この実施例は、低速の光ビームの遮断に適しており、例えば数ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）或いは１ヘルツの何分の１とういような場合である。第１３図中の矢印１４方向に示したチョッピング装置は第１４図に示されている。FIG. 13 shows another embodiment, in which the contents of the housing 1331 of the embodiment of FIG.The contents of the housing 136o are used instead. This example uses a slow optical beam.For example, it is suitable for blocking frequencies of several Hertz or a fraction of 1 Hertz.This is a case like 1. Chopping device shown in the direction of arrow 14 in Figure 13The location is shown in FIG.
平面板１８２は、軸１８１に付加されており、該軸１８１は、減速クラッチ１８３に取付けられている。平面鏡１７１は板１８２に取りつけられている。The plane plate 182 is attached to the shaft 181, and the shaft 181 is connected to the deceleration clutch 18.It is attached to 3. A plane mirror 171 is attached to a plate 182.
鏡１７１の取りつけられた板１８２は、第１３図に実線で示す位置或いはそうでなければ破線で示す位置の間を回動自在に軸支されている。ストッパ１７２は、板１８２がそれに隣接するようにミラー１７１の移動を制限し、何度も正確に鏡の位置を固定する固定点の如き働きをする。ミラー１７３は、同様にミラー１７１と相反及び同期するように取りつけられ、−ｉに、第８図、１２図の実施例で述べたのと同様である。The plate 182 to which the mirror 171 is attached is located at the position shown by the solid line in FIG.If not, it is rotatably supported between the positions indicated by broken lines. The stopper 172 isLimit the movement of mirror 171 so that plate 182 is adjacent to it, and repeatedly and preciselyIt acts like a fixed point to fix the position of. Mirror 173 is similar to mirror 17.1, and -i, in the embodiments of FIGS. 8 and 12.Same as mentioned above.
図示された要素のりスト４０ 軽量棒４１ 螢光検出器金属ハウジング４２ 光ファイバネ透明外装４３ 光ファイバ透明クラッデング４６ ハウジング内の開口４７ ハウジング内のチャンバ６５ 外装６６ チャンバ内の液体媒質１７１ 鏡回動枠１７２ ゴム緩衝ストツバ（移動制止）１７３ 鏡１８１ 電気モータ軸１８２ カウンターウェイト１８３ 鏡の過トルク防止摩擦クラッチ１８４ 低トルク可逆電気モータ１３０１ 光源１３０２ 励起ビームレンズ１３０３ 励起ビームフィルタ１３０４ 典型的光ファイバの不透門外装置３０５ 励起ファイバ光−エバネフセント波１３０６ 光ファイバの透明クランデング１３０７ 螢光囲いカバー１３０８ 螢光囲い１３０９ 螢光囲いカバーリテーナベゼル１３１０ 励起ビームプリズム１３１１ ０−リング１３１２ リアクタ容器壁１３１３ 粒子物質１３１４ リアクション媒体１３１５ エバネッセント波ガイドコーティング１３１６ 平面板エバネッセント波ガイド１３１７ 発光ファイバ光−エバネソセント波１３１８ 発光ビーム光チョッパ１３１９ 発光ファイバ光−直接波１３２０ 励起ファイバ光−直接波１３２１ 発光ビームフィルタ１３２２ 発光ビームレンズ１３２３ １を予検出システム１３２４ プリズムと励起ファイバ光と発光ファイバ光−エバネ７セント波との間の液体分離器１３２５ 励起ビーム光チョッパ１３２６ 励起ビーム１３２７ 発光ビーム１３２８ 光チヨツパディスク（典型的形状）１３２９ 光チョンパ鏡１３３０ 光チヨツパモータ軸１３３１ 光源及び検出器ハウジング１３３２ 螢光／吸光度検出器囲い１３３３ グロメット１３３４ 螢光検出器リテーナフランジ１３３５ 導波管板の位置調整挿入面（種々のサイズの）１３３６ 導波管のマウンティング用スリーブ１３３７ 導波管の末端側１３３８ 導波管の前端側１３３９ エバネッセント波１３４０ 開口を有した板１３４１ 発光ビームプリズム１３４２ 光チョッパディスクの開口１３４３ ＡＣ／ＤＣコンバータとリニアライザ１３４４ ロンフィンレシオアンプ１３４５ アナログ／デジタルコンバータ１３４６ デジタル表示パネル又はシグナルプロセ、す１３４７ デジタル記憶装置１３４８ チョッパシンクロナイザ１３４９ ダイクロイックミラー１３５０ 基準検出器１３５１ 媒質螢光に修正された細胞螢光１３５２ バルク螢光検出装置からのデジタル化信号１３５３ ストリップチャートレコーダ１３５４ リテーナスリーブ１３５５ 光フアイバ装着ブロック１３５６ 導波管のふち部シール１３５８ 発光−励起ビームレンズ１３６０ 光源と検出器ハウジング１３６１ ０−リング溝１３６２ 装着口４４〒噛シ＾１２１ ｌ誓ゴ量ロゴｒｌ 士巨中堂 を吐キ観２辻＄ま ＩＱ／ｌ 名の ９１轄十／７１ ’Ｅ’Ｆ＋ Ｅヨ補止吾の与しく翻訳又ノ従ＯＪ晋Ｌ ’ｌ；Ｆ ｉｉ’ｔ ？ム矛１０’に宋力０）昭和６３年７月１４日特許庁長官 吉 １）文 毅 殿１、特許出願の表示ＰＣＴ／ＵＳ ８７１０ ＯＯ８Ｂ２、発明の名称エバネッセント波背景螢光／吸光度の検出３、特許出願人住所 アメリカ合衆国 ペンシルバニア州１９１０３フィラデルフィア スウィート ２７０６チエスナツト ストリート １９１９氏名 レビン バーマン ダブリュ国籍 アメリカ合衆国４、代 理 人 郵便番号１０２ 電話（０３） ２３８−００３１住所 東京都千代田区麹町６丁目１番１８号１９８７年８月１４日６、添付書類の目録（１）補正書の写しく翻訳文） １ 通二のように記述された私の発明によれば、レターズパテント（特許証）により保護を望んでいるところの請求の範囲は下記の通りです。Illustrated list of elements40 Lightweight rod41 Fluorescence detector metal housing42 Optical fiber spring transparent exterior43 Optical fiber transparent cladding46 Opening in the housing47 Chamber in the housing65 Exterior66 Liquid medium in the chamber171 Mirror rotating frame172 Rubber buffer stop collar (movement stopper) 173 Mirror181 Electric motor shaft182 Counterweight183 Mirror overtorque prevention friction clutch 184 Low torque reversible electric motor1301 Light source1302 Excitation beam lens1303 Excitation beam filter1304 Typical optical fiber opaque device 305 Pumping fiber light - EvanefCent Wave 1306 Optical fiber transparent clanging 1307 Fluorescent enclosure cover1308 Fluorescent enclosure1309 Fluorescent enclosure cover retainer bezel 1310 Excitation beam prism1311 0-ring1312 Reactor container wall1313 Particulate matter1314 Reaction medium1315 Evanescent wave guide coating 1316 Flat plate evanescentLight wave guide 1317 Light emitting fiber light - Evanescent wave 1318 Light emitting beamlight chopper1319 Light emitting fiber light - direct wave1320 Pumped fiber light - Direct wave1321 Emission beam filter1322 Luminous beam lens1323 1 pre-detection system1324 Prism, excitation fiber light, and light emitting fiber light - Evanescent 7 cent waveliquid separator between1325 Excitation beam optical chopper1326 Excitation beam1327 Luminous beam1328 Optical chopper disk (typical shape) 1329 Optical chopper mirror1330 Optical chopper motor shaft1331 Light source and detector housing1332 Fluorescence/absorbance detector enclosure1333 Grommet1334 Fluorescence detector retainer flange 1335 Waveguide plate position adjustment insertion surface (Various sizes) 1336 Waveguide mounting sleeve 1337 Waveguideend of tube1338 Front end side of waveguide1339 Evanescent wave1340 Plate with opening1341 Light emitting beam prism1342 Optical chopper disk aperture1343 AC/DC converter and linearizer 1344 Ronfin ratiopump1345 Analog/digital converter 1346 Digital display panel or screenGunarprose, S1347 Digital storage device1348 Chopper Synchronizer1349 Dichroic mirror1350 Reference detector1351 Cell fluorescence modified to medium fluorescence 1352 From bulk fluorescence detection deviceDigitized signal 1353 strip chart recorder1354 Retainer sleeve1355 Optical fiber mounting block1356 Waveguide edge seal1358 Emission-excitation beam lens1360 Light source and detector housing1361 0-ring groove1362 Mounting port44〒Kamishi^121〒Issue amount logo RL〒Shikyochudou vomiting view 2〒＼ま IQ／l name of 91 division/71 'E'F + EyoF ii’t? Song Dynasty on Mujaku 10'0) July 14, 1988Yoshi, Commissioner of the Patent Office 1) Takeshi Moon1. Display of patent applicationPCT/US 8710 OO8B2. Name of the inventionDetection of Evanescent Wave Background Fluorescence/Absorbance 3, Patent ApplicantAddress: Swi, Philadelphia, Pennsylvania 19103, United States2706 Chesnut Street 1919Name Levin Berman DoubleNationality United States4. Agent Postal code 102 Telephone (03) 238-0031 Address Tokyo6-1-18 Kojimachi, Chiyoda-ku, Miyako August 14, 19876. List of attached documents(1) Copy and translation of the written amendment) According to my invention described in 1., the scope of the claims for which protection is desired by letters patent is as follows:As written.
１、（ａ）光学的に検出可能な波長で螢光を発する成分からなる連続相と、（ロ）前記光学的に検出可能な波長で螢光もまた発する成分からなる非連続相とからなるス、ラリ−の光学的な分析方法において、（ｉ）前記成分の開光を励起する波長を有するエバネッセント波で同時に前記スラリーを光学的に励起する工程と、（ｆｉ ）そこから生じる螢光の強度を検出する工程と、及びそれから（ｆｆｉ）螢光の前記検出された強度は前記連続相における前記成分の濃度と関連し、その結果螢光の前記検出された強度は螢光もまた発する前記非連続相における成分の濃度と独立してなる２、（ａ）光学的に検出可能な波長で螢光を発する成分からなる連続相と、（ロ）前記光学的に検出可能な前記波長で螢光もまた発する成分からなる非連続相とからなるスラリーの光学的な分析方法において、（ｉ）前記成分の螢光を励起する波長を有するエバネッセント波で同時に前記スラリーを光学的に励起する工程と、（ｉｉ）そこから生じる螢光の強度を異なった時間であるが接近した時間で検出する工程と、（ｉｊ）非エバネフセント波でシステムを同時に照射する工程と、（ｉｖ）そこから生じる螢光或いは吸光度の強度を検出する工程と、及びそれから（ｖ）２つの強度値間の相違を決定する工程と、及び（ｖｉ）前記相違は前記非連続相における前記成分の濃度と関連し、その結果前記相違は螢光もまた発する前記連続相における成分の濃度と独立してなる工程とからなる方法。1. (a) a continuous phase consisting of a component that emits fluorescence at an optically detectable wavelength;(b) a discontinuous phase consisting of a component that also emits fluorescence at the optically detectable wavelength;In an optical analysis method for a slurry consisting of: (i) exciting the light emission of the component;At the same time, the slurry is optically excited with an evanescent wave having a wavelength of(fi) detecting the intensity of the fluorescence generated therefrom;(ffi) said detected intensity of fluorescence is related to the concentration of said component in said continuous phase;Consequently, the detected intensity of the fluorescence is in the discontinuous phase in which the fluorescence also emits.(a) emits fluorescence at an optically detectable wavelength;a continuous phase consisting of components;(b) A discontinuous component consisting of a component that also emits fluorescent light at the optically detectable wavelength.phase andA method for optically analyzing a slurry comprising: (i) exciting the fluorescence of the component;simultaneously optically exciting the slurry with an evanescent wave having a wavelength ofand (ii) the intensity of the fluorescence resulting therefrom at different but close times.a step of detecting;(ij) simultaneously irradiating the system with non-evanescent waves; and (iv) therein.detecting the intensity of fluorescence or absorbance resulting from the(v) determining the difference between the two intensity values; and (vi) determining the difference between the two intensity values; and (vi) determining the difference between the two intensity values.The difference is related to the concentration of said components in the continuous phase, so that said differences also emit fluorescence.a step that is independent of the concentration of the component in the continuous phase;A method consisting of
３、連続相はバイオリアクタ中の水成溶液からなり非連続相は生きている細胞からなる請求の範囲第２項記載の方法。3. The continuous phase consists of the aqueous solution in the bioreactor, and the discontinuous phase consists of living cells.The method according to claim 2, comprising:
４、ＮＡＤＨ及びＮＡＤＰＨの螢光が測定される請求の範囲第３項記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein the fluorescence of NADH and NADPH is measured.
５、励起ビームは約３６６ ｎｍであり螢光は約４６０ ｎｍで測定される請求の範囲第４項記載の方法。5. The excitation beam is approximately 366 nm and the fluorescence is measured at approximately 460 nm.The method described in item 4.
６、本装置によって放射された光学的に検出可能な波長で光により励起或いは照射されたとき螢光もまた発し或いは光を吸収する連続相を有するシステムの非連続相の螢光或いは吸光度を決定する装置において、（ａ）前記波長でエバネッセント波を有する連続相を励起する手段と、（ト）連続相の励起から生じる螢光或いは吸光度の強度を測定する手段と、（Ｃ）前記波長で非エバネッセント波を有するシステムを照射する手段と、（向システムの照射から生じる螢光或いは吸光度の強度を測定する手段と、（ｅ）前述の測定手段の１つによって発生した強度の大きさを前述の測定手段の他のものによって発生した強度の大きさと比較し、それらの間の相違の表示を行う手段と、その結果前記相違値は前記非連続相における前記成分の濃度と関連し、そして前記値は螢光もまた発する前記連続相における成分の濃度から独立してなる装置。6. Excitation or illumination by light at an optically detectable wavelength emitted by the device.Disconnection of a system with a continuous phase that also emits or absorbs fluorescence when irradiated.In an apparatus for determining the fluorescence or absorbance of a subsequent phase,(a) means for exciting a continuous phase having an evanescent wave at said wavelength;(g) means for measuring the intensity of fluorescence or absorbance resulting from excitation of the continuous phase;(C) means for irradiating the system with non-evanescent waves at said wavelength;(means for measuring the intensity of fluorescence or absorbance resulting from irradiation of the target system;(e) measuring the magnitude of the intensity produced by one of the aforementioned measuring means;Compare the magnitude of the intensity generated by others and display the differences between them.means for determining the difference value so that said difference value is related to the concentration of said component in said discontinuous phase;, and the value is independent of the concentration of the component in the continuous phase that also emits fluorescence.A device.
７、さらに、げ）測定手段（ｄ）を動作する前に前記エバネッセント波励起手段”（ａ）を非動作にし、そして測定手段（ｂ）を動作する前に前記照射手段（Ｃ）を非動作にする手段と、その結果測定手段（ｄ）は照射手段（Ｃ）によるシステムの照射の間のみ作動し、そして測定手段（ロ）はエバネッセント波励起手段（ａ）を有する連続相の励起の間のみ作動する請求の範囲第６項記載の装置。7.Furthermore,(a) before operating the measuring means (d).activating and deactivating said irradiating means (C) before activating the measuring means (b).and the means toAs a result, the measuring means (d) is activated only during the irradiation of the system by the irradiating means (C)., and the measurement means (b) excite the continuous phase with the evanescent wave excitation means (a).7. The device of claim 6, which operates only during startup.
８、さらに、（−前記波長の光源と、（ハ）前記光源から前記励起手段（ａ）と前記照射手段（Ｃ）へ交互に光を導く手段と、（ｉ）検出された前記波長の光の強度と関連する値を有する信号を発生する手段と、０）システムから前記信号発生手段（ｉ）へ光を導く手段と、（ロ）光導出手段口が前記励起手段（ａ）へ光を導いているとき、及び前記照射手段（Ｃ）へ光を導いているときを検出し、光が励起手段（ａ）と前記測定手段（ｄ）へ導かれるときは常に、及び光が照射手段（イ）へ導かれるときは常に、前記信号発生手段（ｉ）から前記測定手段（ロ）へその代わりに信号を導く手段とからなる請求の範囲第７項記載の装置。8.Furthermore,(-a light source of the wavelength,(c) Light is alternately guided from the light source to the excitation means (a) and the irradiation means (C).means and(i) means for generating a signal having a value related to the intensity of light of said wavelength detected;and,0) means for guiding light from the system to the signal generating means (i); and (b) light deriving means.when the mouth is guiding light to the excitation means (a) and to the irradiation means (C);detecting when the light is being guided to the excitation means (a) and the measuring means (d);and whenever the light is guided to the irradiation means (a), said signal generating meansmeans for directing a signal instead from (i) to said measuring means (b).The device according to scope item 7.
９、励起手段（ａ）は少なくとも一部がクラツディングで被覆されていない光ファイバからなる請求の範囲第８項記載の装置。9. The excitation means (a) is an optical fiber at least partially covered with cladding.9. The device of claim 8, comprising a fiber.
１０、励起手段（ａ）は光学板からなる請求の範囲第８項記載の装置。10. The apparatus according to claim 8, wherein the excitation means (a) comprises an optical plate.
１１、本装置によって放射された光学的に検出可能な波長で光によって励起或いは照射されたときに螢光もまた発し或いは光を吸収する連続相を有するシステムの非連続相の螢光或いは吸光度を決定するための装置において、（ａ）前記波長の光源と、（ｂ）前記システムと接触する面を存する導波板と、（ロ）前記システムにおいてエバネッセント波を引き起こすために前記面に対して十分に傾斜した角度で前記光源から前記導波板へ光を導き、その結果システムの第１状態の励起が引き起こされる手段と、（Ｃ）前記面に対しほぼ直角な角度で前記光源から前記導波板へ光を導き、その結果システムの第２状態の励起が引き起こされる手段と、（ｄ）前記光源から前記導出手段（ｂ）或いは前記導出手段（Ｃ）へ光を交互に導くチョッパ手段と、（ｅ）螢光時にシステムによって放射された波長の光を検出する手段と、（０前記面に対しほぼ直角な角度で前記導波板から前記検出手段（ｅ）へ光を導く手段と、（６）前記面に対し傾斜した角度で前記導波板から前記検出手段お前記導出手段（ｆ）或いは前記導出手段（栃から前記検出手段（ｅ）へ光を交互に導くチョッパ手段と、（：１）チョンバ手段（ｄ）をチョフバ手段（社）と同期する手段と、及び（ｊ）第１状態の励起の間に得られた値と第２状態の励起の間に得られたそれを比較し、前記値における相違に関連した出力を生じるために検出手段（ｅ）からの信号を処理する手段とからなる装置。11. Excitation or excitation by light at an optically detectable wavelength emitted by the device.system with a continuous phase that also emits fluorescence or absorbs light when irradiatedIn an apparatus for determining the fluorescence or absorbance of a discontinuous phase of(a) a light source of the wavelength;(b) a waveguide plate having a surface in contact with said system; and (b) a waveguide plate having a surface in contact with said system;at a sufficiently inclined angle to the surface to induce evanescent waves.directing light from the light source to the waveguide, resulting in excitation of a first state of the system;A means of being rubbed,(C) directing light from the light source to the waveguide at an angle substantially perpendicular to the plane;means for causing excitation of a second state of the resulting system;(d) alternately transmitting light from the light source to the deriving means (b) or the deriving means (C);a chopper means for guiding;(e) means for detecting the wavelength of light emitted by the system upon fluorescence;(0) Guides light from the waveguide plate to the detection means (e) at an angle substantially perpendicular to the plane.and means to(6) The detection means and the derivation means from the waveguide plate at an angle inclined to the plane.(f) Alternatively, the deriving means (chop which alternately guides light from the chestnut to the detecting means (e))means and(:1) means for synchronizing the chomba means (d) with the chofba means (sha), and (j) Compare the value obtained during the excitation of the first state with that obtained during the excitation of the second stateand receiving a signal from the detection means (e) to produce an output related to the difference in said values.means for processing signals.
１２、光を導く前記手段（ロ）、（Ｃ）、げ）及び（局はファイバ状光学部材である請求の範囲第１１項記載の装置。12. The means (b), (c), and (b) for guiding light are fiber-shaped optical members.12. The apparatus of claim 11.
１３、光を導く前記手段（Ｃ）及び（ｆ）は互いに一束の光ファイバからなる請求の範囲第１２項記載の装置。13. The means (C) and (f) for guiding light are each composed of a bundle of optical fibers.The device according to item 12.
国際調査報告international search report
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US81872186A | 1986-01-14 | 1986-01-14 | |
| US818,721 | 1986-01-14 |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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