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JPH01502131A - Detection of evanescent wave background fluorescence/absorbance - Google Patents

Detection of evanescent wave background fluorescence/absorbance

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JPH01502131A
JPH01502131A JP62501009A JP50100987A JPH01502131A JP H01502131 A JPH01502131 A JP H01502131A JP 62501009 A JP62501009 A JP 62501009A JP 50100987 A JP50100987 A JP 50100987A JP H01502131 A JPH01502131 A JP H01502131A
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light
absorbance
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waveguide
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JP62501009A
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レビン ハーマン ダブリュ
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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】 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 invention field of invention The present invention relates to biological culture and fermentation media in bioreactors, etc. Methods and apparatus for the detection and measurement of optical properties consisting of It 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 technology The 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 Fluco roMeasurej(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" Biote Technology Bulletin 84. See Washington D.C. 1984. these The 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 or It would be beneficial to use complex nutrients such as grains at lower cost. but However, these introduce additional background fluorescence. If the medium does not change during culture If 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 cells If the cells are displaced by use of It becomes more difficult to correct for changes online. This is a continuous sample for 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 analysis This will allow for greater control. It was obtained from recombinant DNA and cell fusion techniques It will lead to better scaling and commercialization of products. Currently in optical background Since there is no easy way to compensate for changes in to 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(Cha nce)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+pb rey)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 fermenter Optical instruments can measure changes in intracellular NADH and can be useful for process control. Bumphrey and his collaborators and others disclosed. Zabriskie and Hua+pb rey) 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, each This 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) is Light is primarily concerned with environmental or background fluorescence. evident So, if E(t) varies during the fermentation, then the total fluorescence measured Obtaining 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 where there 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. background When checking some of the assumptions used in the correction, e.g. the background fluorescence of the molasses and We found indications that fluorescence in yeast cells does not add linearly. rear online There is a need for a method to measure the background of media fluorescence in real time, i.e. fermentation or One sensor or This 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 media This 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 Absolution A 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1 1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 is As 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 1 1 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 be Figures 1 and 2 schematically show that the reflected beam is placed at It 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 incidence be. Z is the less dense medium measured from the interface with the more dense medium is 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 e It 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 fluorescent If 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 length For 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 when This separation can be achieved by using the properties of waves. waves in water stratification Since only about 1/3 to 1/2 of the wavelength penetrates into the optical waveguide, intact cells are It 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 invention It 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 data greatly reduces program complexity and therefore easier control of fermentation and tissue culture Eggplant.

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 cells This 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1 10〜170nm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 1 10-170 nm penetration, even if cells are stationary just on the surface of the optical waveguide. Even when It 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 invention It 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 online There 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 conditions Preliminary 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 chemical Provide 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 is Operations when measured online in real time and data subsequently analyzed Corrections 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 beam It 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 to of 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 Store FIG. 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 is A 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4 1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 sucking The 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 41 defines 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13 03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 13 03 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 1358 reach.

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 and It 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 1323 Generates a signal to be sent to the quinine ratio amplifier 1344. Reference detector 13502, excitation Detects the intensity of beam 1326 and sends it to lock-in ratio amplifier 1344 signal, 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13 46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135 2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 13 46. Preferably (the solution and certain substances in it) an additional digital signal 135 from a known device for reading bulk fluorescence (containing 2 is generated and similarly sent to the display panel and processor. Signal 1352 is one example For 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 1345 is 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 the It 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130 2、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 to Use rather than have. This is incident on the optical fiber 62 along the axis Block 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 source It is possible to detect changes in the intensity of the signal and supply it to the lock-in ratio amplifier 1344 as before This 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 internally receive 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 other A 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 is 1344 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 waveguide However, the device housed within the detector sheath 1332 is Real-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1 333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 1 333, 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1 332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 1314 Due to the desired depth of penetration beyond the wall 1312, the rubbery O-ring 1311 is inserted into one of the three O-ring grooves 1361, and the housing 1 332 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13 12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 lengths Insert 1335 having one length with a waveguide plate 1316 12 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13 35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1305,13 17.1319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, 13 17. 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1 320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 beam The 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13 26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 1328 Upon rotation, excitation beam 1326 is directed into one of two optical paths. excitation beam 1326 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 13 26 is rotated to a position where it is projected into aperture 1342, it connects optical fiber 132o Pass 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 1305 Complete with flexible transparent craft 1306 and flexible opaque outer device 304 It typically consists of several individual fibers coated with a fiber. transparent clarinet The 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 are It passes through an expanded mounting block 1355, as shown in FIG. light Fiber 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. mounty The 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 1316 The angle of the opaque surface of 1310 with respect to the side of the rhythm aligns the light beam 1326A with the plane This 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 to The surface of the inclined prism 1310 covered with the liquid 1324 having a minimized 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131 4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 is 1310 and the refractive index of the materials used in the planar plate waveguide 1316. Plane The 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 1316 The 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 waveguide The 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). waveguide The 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 131 Preventing 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 1314 1313 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13 37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13 17を保持する。As shown in FIG. 8.12, the opposite end of the planar plate waveguide 1316 has its distal end 13 A 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 are Cut at right angles to the axis. The mounting block 1355 is The 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1310.134 1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131 0゜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 here Instead, 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, other As an example, the two diametrically opposing ends of the waveguide plate may be beveled and the prism 131 It 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 1341 Transmission from the liquid film 1324 with a refractive index close to that of the plane plate waveguide 1316 The 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 fiber The 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. light A 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 waveguides When 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 waveguide Matching 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. Uniform To 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1 329を取り除くことにより、光ビーム1326を2つの光路1326Aと13 26B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 13 26B.

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 its It then properly connects the optical beam to the plane plate waveguide 1316, so that the waveguide The light beam is guided through multiple internal reflections. Evanescent waves are selected It is absorbed by solution components that can interact with light at the given wavelength. Ebane The 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 lights The 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1 313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 to solution 1314 and particles or cells suspended therein capable of emitting fluorescence 1 313 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13 25が光ビームを径路1326A上に転じるとき、チョッパ1318は径路13 27A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 Shin It is synchronized with the chopper 1325 through the clocker 1348, and as a result, the chopper 13 25 diverts the light beam onto path 1326A, chopper 1318 diverts the light beam onto path 13 The 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 chopper 1318 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 analog to 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 1347 It 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13 26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 1321 If 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13 26B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 the Alternative embodiments may omit the chopper 1318 of FIG. 13.16. The result As 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 itself The light is transmitted away from the planar waveguide 1316 as a light trap. light beam 13 26B and the surface of the plane plate waveguide 1316. Both of the solution fluorescence excited by the light beam 1326A emitting the It is transmitted to filter 1321 over optical path 1327B. The filter 1321 is Only 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 13 The 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18 3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17 1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 is Limit the movement of mirror 171 so that plate 182 is adjacent to it, and repeatedly and precisely It 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 OO8B 2、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 elements 40 Lightweight rod 41 Fluorescence detector metal housing 42 Optical fiber spring transparent exterior 43 Optical fiber transparent cladding 46 Opening in the housing 47 Chamber in the housing 65 Exterior 66 Liquid medium in the chamber 171 Mirror rotating frame 172 Rubber buffer stop collar (movement stopper) 173 Mirror 181 Electric motor shaft 182 Counterweight 183 Mirror overtorque prevention friction clutch 184 Low torque reversible electric motor 1301 Light source 1302 Excitation beam lens 1303 Excitation beam filter 1304 Typical optical fiber opaque device 305 Pumping fiber light - Evanef Cent Wave 1306 Optical fiber transparent clanging 1307 Fluorescent enclosure cover 1308 Fluorescent enclosure 1309 Fluorescent enclosure cover retainer bezel 1310 Excitation beam prism 1311 0-ring 1312 Reactor container wall 1313 Particulate matter 1314 Reaction medium 1315 Evanescent wave guide coating 1316 Flat plate evanescent Light wave guide 1317 Light emitting fiber light - Evanescent wave 1318 Light emitting beam light chopper 1319 Light emitting fiber light - direct wave 1320 Pumped fiber light - Direct wave 1321 Emission beam filter 1322 Luminous beam lens 1323 1 pre-detection system 1324 Prism, excitation fiber light, and light emitting fiber light - Evanescent 7 cent wave liquid separator between 1325 Excitation beam optical chopper 1326 Excitation beam 1327 Luminous beam 1328 Optical chopper disk (typical shape) 1329 Optical chopper mirror 1330 Optical chopper motor shaft 1331 Light source and detector housing 1332 Fluorescence/absorbance detector enclosure 1333 Grommet 1334 Fluorescence detector retainer flange 1335 Waveguide plate position adjustment insertion surface ( Various sizes) 1336 Waveguide mounting sleeve 1337 Waveguide end of tube 1338 Front end side of waveguide 1339 Evanescent wave 1340 Plate with opening 1341 Light emitting beam prism 1342 Optical chopper disk aperture 1343 AC/DC converter and linearizer 1344 Ronfin ratio pump 1345 Analog/digital converter 1346 Digital display panel or screen Gunarprose, S1347 Digital storage device 1348 Chopper Synchronizer 1349 Dichroic mirror 1350 Reference detector 1351 Cell fluorescence modified to medium fluorescence 1352 From bulk fluorescence detection device Digitized signal 1353 strip chart recorder 1354 Retainer sleeve 1355 Optical fiber mounting block 1356 Waveguide edge seal 1358 Emission-excitation beam lens 1360 Light source and detector housing 1361 0-ring groove 1362 Mounting port 44〒Kamishi^121〒Issue amount logo RL〒Shikyochudou vomiting view 2〒\ま IQ/ l name of 91 division/71 'E'F + Eyo F ii’t? Song Dynasty on Mujaku 10' 0) July 14, 1988 Yoshi, Commissioner of the Patent Office 1) Takeshi Moon 1. Display of patent application PCT/US 8710 OO8B 2. Name of the invention Detection of Evanescent Wave Background Fluorescence/Absorbance 3, Patent Applicant Address: Swi, Philadelphia, Pennsylvania 19103, United States 2706 Chesnut Street 1919 Name Levin Berman Double Nationality United States 4. Agent Postal code 102 Telephone (03) 238-0031 Address Tokyo 6-1-18 Kojimachi, Chiyoda-ku, Miyako August 14, 1987 6. 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 and A 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 of and (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 to As 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 means means 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 irradiated In 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 state and 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】 暫く記述された私の発明でレターパテントによって保護を望み、クレームする所 は、 1.エバネッセント波で連続相を励起する工程と、その結果として得られる螢光 を検出する工程を備え、関係する波長で螢光を発し、または光を吸収する不連続 相の存在下に連続相(phase)を有するスラリー(泥状流動体)の連続相の 螢光又は吸光度を検出する方法。 2.エパネッセント波で連続相を励起する工程と、その結果として得られる螢光 又は吸光度を検出する工程と非エバネッセンス波でシステムを照射する工程と、 その結果として得られる螢光または吸光度を検出する工程と、2つの値の差を測 定する工程とを備え、 関係する波長で螢光を発し又は光を吸収する連続相を有するシステムの非連続相 の螢光又は吸光度を測定する方法。 3.エバネッセント波で連続相を励起する手段と、その結果として得られる螢光 又は吸光度を検出する手段と、非エバネッセンス波でシステムを照射する手段と 、その結果の螢光又は吸光度を検出する手段と、2つの値の差を測定する手段と を備え、 関係する波長で光を吸収し螢光を発するところの連続相を有するシステムの非連 続相の螢光又は吸光度を測定する装置。 4.連続してリアルタイムでそれぞれの工程を実行する手段を有する請求の範囲 第3項記載の装置。 5.エバネッセント波で連続相を励起する手段はクラッディングの一部を除去さ れた光ファイバからなる請求の範囲第3項記載の装置。 6.エバネッセント波で連続相を励起する手段は光学板かなる請求の範囲第3項 記載の装置。 7.連続相はバイオリアクタであり非連続相は生きている細胞からなっている請 求の範囲第2項記載の方法。 8.NADHとNADPHの螢光が測定される請求の範囲第7項記載の方法。 9.励起ビームは約366nmであり螢光は約460nmで測定される請求の範 囲第8項記載の方法。[Claims] My invention which has been described for a while and which I wish to protect and claim under a letter patent teeth, 1. The process of exciting the continuous phase with evanescent waves and the resulting fluorescence a discontinuity that fluoresces or absorbs light at the relevant wavelength. The continuous phase of a slurry (muddy fluid) having a continuous phase (phase) in the presence of a A method of detecting fluorescence or absorbance. 2. The process of exciting the continuous phase with epanescent waves and the resulting fluorescence or detecting the absorbance and irradiating the system with non-evanescent waves; Detecting the resulting fluorescence or absorbance and measuring the difference between the two values. and a step of determining the Discontinuous phase of a system with a continuous phase that fluoresces or absorbs light at the wavelengths of interest A method for measuring the fluorescence or absorbance of 3. Means of exciting the continuous phase with evanescent waves and the resulting fluorescence or means for detecting absorbance and means for irradiating the system with non-evanescent waves. , means for detecting the resulting fluorescence or absorbance, and means for measuring the difference between the two values. Equipped with Disconnection of a system with a continuous phase that absorbs light at related wavelengths and emits fluorescence Device for measuring continuous phase fluorescence or absorbance. 4. Claims having means for performing each step continuously in real time The device according to paragraph 3. 5. The means to excite the continuous phase with evanescent waves is to remove part of the cladding. 4. A device according to claim 3, comprising an optical fiber. 6. Claim 3: The means for exciting the continuous phase with evanescent waves is an optical plate. The device described. 7. The continuous phase is a bioreactor and the discontinuous phase consists of living cells. The method described in item 2 of the scope of the request. 8. 8. The method according to claim 7, wherein the fluorescence of NADH and NADPH is measured. 9. The excitation beam is approximately 366 nm and the fluorescence is measured at approximately 460 nm. The method described in box 8.
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