WO2004104563A1 - 分光測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は自己組織化する試料、ゲル状の試料等に対しても正確な分光測定が可能な分光測定装置を提供することにある。そのため本発明の分光測定装置は、波長走査を行うため複数の波長の中から選択した波長を持つ単色光を出射する光照射部と、前記光照射部から出射された光の進路を変更する光路変更部と、該光路変更部によって進路を変更された光の偏光状態を周期的に変調させるための偏光変調部と、光軸を中心軸として水平面内で回転可能な回転試料台と、該回転試料台上の試料を透過した透過光を検出する光検出器を備え、前記光照射部から水平方向に光が照射され、該水平方向に向かう光は前記光路変更部により鉛直方向に光の進行方向を変更され、前記回転試料台上に水平に設置された試料に鉛直方向から光を照射し、試料のスペクトル測定を行うことを特徴とする。

Description

明 細 書 分光測定装置 本出願は、 2003年 5月 21日付け出願の日本国特許出願 2003-14347 6号の優先権を主張しており、 ここに折り込まれるものである。

[技術分野]

本発明は分光測定装置、 特にその試料保持機構の改良に関する。

[背景技術]

物質の旋光性、 偏光二色性、 複屈折性などのスぺクトルを測定することは、 その物 質の光学的特性及びその他の情報を調べる上で重要である。特に自己組織ィヒする試料、 例えば、 タンパク質、 液晶等、 において、 分子レベルでの配列、 配向を調べる上で重 要な測定である。

このような円二色性等を測定する分光測定装置には、 例えば、 特開 2001— 33 7035号公報、 特開 2001— 31 1683号公報、 特開 2001— 31 1684 号公報、 特開 2002— 122477号公報に記されたようなものがある。

ところが試料がゲル状のものである場合、 円偏光二色性または旋光分散に測定誤差 を与えてしまうことがあった。特に近年重要さを増してきた自己組織ィ匕する試料に対 する測定の試みや、ゲル内の分子レベルの配向や配列の観測等ではこの測定誤差の問 題は深刻であった。

[発明の開示]

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、 その目的は自己組織化する試料、 ゲ ル状の試料等に対しても正確な分光測定が可能な分光測定装置を提供することにあ る。

上記目的を達成するため、本発明の分光測定装置は、 波長走査を行うため複数の波 長の中から選択した波長を持つ単色光を出射する光照射部と、前記光照射部から出射 された光の進路を変更する光路変更部と、該光路変更部によつて進路を変更された光 の偏光状態を周期的に変調させるための偏光変調部と、光軸を中心軸として水平面内 で回転可能な回転試料台と、該回転試料台上の試料を透過した透過光を検出する光検 出器を備える。 そして、 前記光照射部から水平方向に光が照射され、 該水平方向に向 かう光は前記光路変更部により鉛直方向に光の進行方向を変更され、前記回転試料台 上に水平に設置された試料に鉛直方向から光を照射することを特徴とする。

上記の分光測定装置において、前記光路変更部は全反射プリズムまたはミラーによ り構成され、水平方向に進む光を 全反射プリズム又はミラーで反射し進行方向を鉛 直方向に変更することが好適である。

また、 上記の分光測定装置において、該偏光状態が変調された光を試料に照射し、 試料からの透過光を測定することで、試料の円偏光二色性または旋光分散または直線 二色性または直線複屈折が好適に測定できる。

[図面の簡単な説明]

.図 1は、 本発明の分光測定装置の概略構成図である。

図 2は、 本発明の分光測定装置の一実施形態である。

[発明を実施するための最良の形態]

上記したように被測定物が自己組織ィ匕する試料や、 ゲル状の試料等である場合、 円 偏光二色性または旋光分散等に測定誤差が生じることがあった。 本発明者らは、 測定 誤差の発生原因が重力によって引き起こされる鉛直方向の密度勾配や厚さの勾配の 発生に起因すると考えた。 つまり、 試料固有の旋光分散等だけでなく、 上記の密度勾 配や厚さの勾配によって生じる直線二色性や直線複屈折等の信号が発生し、 この信号 が測定誤差の要因となってしまうのである。

従来の分光測定装置ではスペースの関係から、水平方向に光束を照射する構成をと つており、 必然的に試料は垂直に置かれて測定するようになっていた。 このため、試 料を水平に透過した光を測定することになり、上記のような重力場の影響を受けるの である。特に i3—アミロイドゃ B S Aなどの蛋白質は凝集しやすく重力の影響を受け やすい。

以上の考察から、 実際に本発明者らは、試料を水平に保持したまま測定を行うこと のできる分光測定装置を開発し、その装置によって測定を行うことで正確な測定を行 えることを確認した。 以下では、 図面に基づき、 本発明の好適な実施形態の説明を行 。 図 1は本発明の一実施形態に係る分光測定装置の概略構成図である。図 1の分光測 定装置 1 0は、 光照射部 1 2 (光源 2 6、 分光器 2 8 )と、 光路変更部 (全反射プリズ ム 1 6 )と、 偏光変調部 1 4 (偏光子 3 0、 光弾性変調子（P EM) 3 2 )と、 回転試料 台 1 8と、 検光子 2 0と、 光検出器 2 2と、 を備える。

ここで、 光照射部 1 2は、 波長走査を行うため、 光源 2 6と分光器 2 8とで構成さ れている。 光源 2 6から出射された光は、 分光器 2 8によって所定の波長の単色光に される。 また、 光路変更部としては、 全反射プリズム 1 6を用いており、 光の進行方 向を水平方向から鉛直方向に変更する。

偏光変調部 1 4は、本実施形態では偏光子 3 0と P EM 3 2を用いた。 光照射部 1 2からの光は、 偏光子 3 0によって P EM 3 2の軸方位に対して所定の角度方向（例 えば 4 5 ° )に偏光した直線偏光にされる。 この直線偏光を P EM 3 2に通すことで、 二つの偏光成分間 (互いに垂直な偏光成分間）に位相差を与え、光の偏光状態を変調す る。 また、 P EM 3 2には所定の周波数の電圧が加えられ、 この周波数に従い上記の 位相差が変調され、 所定の変調周波数を持った偏光状態が変調された光となる。 試料 2 4を設置するための回転試料台 1 8の中央部には、厚さ方向に貫通する貫通 孔 3 8が設けられている。試料 2 4からの通過光は、 この貫通孔 3 8を通過して検光 子 2 0へと向かう。 回転試料台 1 8は、 また貫通孔 3 8の中心軸を中心に水平面内で 回転可能な構成となっている。例えばステッビングモーター等の回転角度を制御可能 なモータによって、任意の角度で回転し停止するように構成すればよい。 この構成の 結果、 試料 2 4を任意の配位角度で設置して測定を行うことができる。

検光子 2 0も回転可能な構成となっており、その配位軸を変更することができる。 また、 検光子 2 0は光路上から離脱/挿入が可能なように移動が可能な構成となって いる。 つまり、 試料からの透過光は、 検光子 2 0を通して検出することも、 通さずに 検出することも可能であり、 試料の測定したい性質に応じて選べばよい。

光検出器 2 2としては、例えば光電子増倍管を用いればよい。 光検出器 2 2によつ て、 試料 2 4からの通過光を検出する。

また、 測定手段 3 6としての光照射部 1 2、 光検出器 2 2は、 いずれも通常の分光 測定装置と同様な水平な配置構成となっている。 つまり本発明では、光路変更部を設 けることで、水平方向に出射される光を鉛直方向へ変更し、鉛直方向からの試料の観 察を可能にしたのである。

次に上記で説明した分光測定装置の作用を説明する。 光源 2 6から出た光は、 分光 器 2 8を通ることで単色光とされる。 この単色光は水平方向に出射され、全反射プリ ズム 1 6にて全反射され水平方向から鉛直方向へと進路が変更される。 この鉛直方向 へと向かう光は偏光子 3 0、 P EM 3 2によって偏光状態が変調された光となる。 該 偏光状態が変調された光は回転試料台 1 8上の試料 2 4に照射され、試料 2 4からの 透過光は回転試料台 1 8の貫通孔 3 8を通り、検光子 2 0へ向かう。 検光子 2 0を通 つた光は、 ミラー、 光ファイバ等により光検出器 2 2へ送られ、 検出される。 なお、 これは、 試料室をアタッチメント化するための例であり、 性能重視の場合は、 試料の すぐ後段に光検出器をおくのが望ましい。

光検出器 2 2からの検出信号は信号処理装置 (図示せず）によつて信号処理される。 検出信号のうち、 偏光の変調周波数と同一の周波数成分、 その二倍の高周波成分等に 基づき、 試料の各種光学的情報（円二色性、 施光分散、 直線二色性、 直線複屈折)が求 められる。また分光器からの単色光の波長を変更して測定を行うことで上記の光学的 情報のスぺクトルが得られる。 ；れらの測定の具体的な手順は従来と同様に行えばよ い。

上述したように、 従来の分光測定装置では、 分光器等のスペースの都合上等から、 光は水平方向に照射する構成をとつていた。 し力、しながら、 本発明では、 光源、 分光 器等の配置は従来と同様であるが、 さらに光路変更部を設けることで水平方向の光を 鉛直方向へ曲げるといった構成にした。 その結果、試料を水平に保持することが可能 となり、 鉛直方向から試料を測定することが可能となる。 つまり、 本発明の分光測定 装置によれば、 重力場による影響を受けやすい試料、 例えば、 ゲル状の試料、 |8—ァ ミロイドゃ B S A等の蛋白質等に対して、 正確な分光測定が行うことが可能である。 また、 偏光変調部 1 4、 全反射プリズム 1 6、 回転試料台 1 8、 検光子 2 0は、 試 料室 3 4内に設置されている。 この試料室 3 4は独立した構成となっているため、通 常の分光測定装置（ここでは測定手段 3 6に対応）にォプションとして装着して使用 することが可能となっている。

以上では分光器として分散型のものを例として説明したが、赤外測定で通常用いら れるマイケルソン干渉計を用いたフーリエ変換型の分光法を用いてもよい。 また、 光路変更部としては、 本実施形態で用いた全反射プリズムだけでなく、 ミラ 一や光ファイバを用いて光路を変更してもよい。

また、偏光変調部としてファラデーセルを用い、直線偏光の偏光面を周期的に変調 させ、 光学零位法によって試料の旋光度を測定するような構成も可能である。

図 2は本発明に係る分光測定装置の他の実施形態例である。図 1と対応する部分に は符号 1 0 0を加え説明を省略する。

図 2の分光測定装置 1 1 0では、偏光変調部 1 1 .4のうち偏光子 1 3 0を測定手段 1 3 6の所に設置し、 P EM 1 3 2を試料室 1 3 4内に設置した。 この場合でも光の 偏光変調は、 鉛直方向に曲げた後に行っていることになる。 つまり、 偏光子 1 3 0を 光路変更部 (全反射プリズム 1 1 6 )の前に設置し、 P EM 1 3 2を光路変更部の後に 設置するような構成でもかまわない。 また、 測定の手順等は図 1のものと同様に行え ばよい。

以上の説明から、本発明の分光測定装置によれば、水平方向の光を鉛直方向に曲げ るための光路変更部を設けたことで試料を水平に保持することができ、重力場の影響 を大きく受ける試料'に対しても、 正確な測定を行うことが可能になることが分かる。

Claims

請求の範囲

1 .波長走査を行うため複数の波長の中から選択した波長を持つ単色光を出射する光 照射部と、

前記光照射部から出射された光の進路を変更する光路変更部と、

該光路変更部によって進路を変更された光の偏光状態を周期的に変調させるため の偏光変調部と、

光軸を中心軸として水平面内で回転可能な回転試料台と、

該回転試料台上の試料を透過した透過光を検出する光検出器を備え、

前記光照射部から水平方向に光が照射され、該水平方向に向かう光は前記光路変更 部により鉛直方向に光の進行方向を変更され、前記回転試料台上に水平に設置された 試料に鉛直方向から光を照射し、試料のスぺクトル測定を行うことを特徴とする分光 測定装置。

2 . 請求項 1の分光測定装置において、

前記光路変更部は全反射プリズムまたはミラーにより構成され、水平方向に進む光 を該全反射プリズム又はミラーで反射し進行方向を鉛直方向に変更することを特徴 とする分光測定装置。

3 . 請求項 1または 2の分光測定装置において、

該偏光状態が変調された光を試料に照射し、試料からの透過光を測定することで、 試料の円偏光二色性または旋光分散または直線二色性または直線複屈折を測定する ことを特徴とする分光測定装置。