特許 6248098 溶液中の物質の吸光度を測定する方法並びに装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248098

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】溶液中の物質の吸光度を測定する方法並びに装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/31 20060101AFI20171204BHJP

   G01N 21/33 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/31

   G01N21/33

【請求項の数】19

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-514515(P2015-514515)

(86)(22)【出願日】2013年5月30日

(65)【公表番号】特表2015-518157(P2015-518157A)

(43)【公表日】2015年6月25日

(86)【国際出願番号】EP2013061212

(87)【国際公開番号】WO2013178770

(87)【国際公開日】20131205

【審査請求日】2016年5月18日

(31)【優先権主張番号】1209738.2

(32)【優先日】2012年5月31日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】597064713

【氏名又は名称】ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】アーリング，ハンノ

(72)【発明者】

【氏名】ヤーヘデ，フレドリック・ラース

(72)【発明者】

【氏名】オストルンド，エリック

【審査官】 伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６８４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８６５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４０８３２６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２５３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０１／０５３８０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５１７６４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／８３

Ｇ０１Ｎ ３３／４８−５４３

Ｇ０１Ｎ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶液中の物質の吸光度を測定する方法であって、
ｉ）第一の波長を有し第一の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源から出力される光を伝達するステップと、
ｉｉ）ＬＥＤから出力される光を溶液中の物質を通るように導くステップと、
ｉｉｉ）溶液中の物質の濃度の指標を得るために溶液から伝播する光の強度を定量化するステップと、
ｉｖ）定量化した光の強度から物質の吸光度を求めるステップと、
ｖ）吸光度の変化が閾値に達する時点を決定するステップと、
ｖｉ）閾値に達した吸光度の変化に応じて、第一の波長とは異なる第二の波長の出力を有する第二のＬＥＤ光源を用いてステップｉ）〜ｉｉｉ）を繰り返すステップと
を含む方法。

【請求項2】

第一のＬＥＤ光源から伝播する光が、第一の波長に対応する第一のバンドパスフィルタを通るように導かれ、第二のＬＥＤ光源からの光が、第二の波長に対応する第二のバンドパスフィルタを通るように導かれる、請求項１記載の方法。

【請求項3】

第一及び第二のＬＥＤ光源からの光を、ビームスプリッタを通して伝播させて該ビームスプリッタからの光の第一の部分を基準検出器へ向けて導くとともに光の第二の部分を溶液の内部に導き、ステップｉｉｉ）が、さらに、基準検出器で光の第一の部分の強度を定量化して参照値を得るステップと、溶液を透過した後の光の第二の部分の強度を定量化して標本値を得るステップと、標本値及び参照値から溶液の吸光度（Ａ）を算出するステップとを含んでいる、請求項１又は請求項２記載の方法。

【請求項4】

第一及び／又は第二のＬＥＤが紫外（ＵＶ）ＬＥＤである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。

【請求項5】

溶液が、細胞抽出物、細胞溶解物、細胞培養物及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

物質が、タンパク質若しくはペプチド、又は核酸である、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

第一の波長でのステップｉ）〜ｉｖ）とその後の第二の波長でのステップｉ）〜ｉｉｉ）をすべて循環的にさらに繰り返す、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

各ステップの循環的な繰り返しが所定の時間尺度に従って行なわれる、請求項７記載の方法。

【請求項9】

溶液中の物質の吸光度を測定する装置であって、
ａ）既知の路長を有し溶液を収容するための少なくとも１個の標本セルであって、所定の波長スペクトルの光に対して少なくとも部分的に透明な標本セルと、
ｂ）各々異なる波長の光を出力し、光路に沿って所定の波長スペクトルの範囲内で光を放出する少なくとも第一及び第二の発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含むＬＥＤ光源構成と、
ｃ）以下のステップｉ）〜ｖｉ）：
ｉ）第一のＬＥＤ光源から出力される光を伝達するステップと、
ｉｉ）ＬＥＤから出力される光を溶液中の物質を通るように導くステップと、
ｉｉｉ）溶液中の物質の濃度の指標を得るために溶液から伝播する光の強度を定量化するステップと、
ｉｖ）定量化した光の強度から物質の吸光度を求めるステップと、
ｖ）吸光度の変化が閾値に達する時点を決定するステップと、
ｖｉ）閾値に達した吸光度の変化に応じて、第二のＬＥＤ光源を用いてステップｉ）〜ｉｉｉ）を繰り返すステップと
を実行するようにプログラムされた制御器と
を備える装置。

【請求項10】

光路に設けられたバンドパスフィルタをさらに含んでいる、請求項９記載の装置。

【請求項11】

ｉｖ）経路に沿って伝播する光源からの光を、第一の部分及び第二の部分に分割するビームスプリッタであって、第一の部分を基準検出器へ向けて導くことができ、第二の部分をセルの内部に導くことができる、ビームスプリッタと、
ｖ）該ビームスプリッタにより導かれる光の第一の部分の強度を検出する基準検出器と、
ｖｉ）セルから伝播する第二の部分の強度を検出する標本検出器と
をさらに含んでいる、請求項９又は請求項１０記載の装置。

【請求項12】

ＬＥＤの少なくとも１つが紫外（ＵＶ）ＬＥＤである、請求項９乃至請求項１１のいずれか１項記載の装置。

【請求項13】

ＬＥＤ光源構成が、複数のＬＥＤを支持する可動ＬＥＤ支持体であって、ＬＥＤの各々の光路の内外への移動を可能にする可動ＬＥＤ支持体をさらに含んでいる、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項記載の装置。

【請求項14】

支持体が、各々のＬＥＤを支持する回転式カルーセルであって、当該カルーセルの回転により各々のＬＥＤを順次光路に向ける回転式カルーセルを含んでいる、請求項１３記載の装置。

【請求項15】

支持体が、光路に沿ってＵＶ光を与えるために、線形運動により各々のＬＥＤを順次光路に向けるアレイを含んでいる、請求項１３記載の装置。

【請求項16】

ＬＥＤ光源構成が、複数の光源の各々の選択された一つの光源と光路との間に光学的整列を与える可動反射面を含んでいる、請求項９記載の装置。

【請求項17】

ＬＥＤ光源構成が、各々のＬＥＤに付設された光ファイバ、又は単一の光ファイバをさらに含んでおり、いずれの場合も該光ファイバが各々のＬＥＤからの光を光路に伝播させる光学的経路を与えるように構成されている、請求項９乃至請求項１６のいずれか１項記載の装置。

【請求項18】

各々のフィルタが、当該各々のフィルタを光路の内部に移動させる可動式の支持体に装着されている、請求項１６記載の装置。

【請求項19】

各々異なる光路を有する２個以上の標本セルをさらに含んでおり、各々の光路には関連するＬＥＤからの光を供給することができ、各々の関連するＬＥＤはそれぞれの標本セルに異なる波長の光を与える、請求項９記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶液中の物質であって特定の１以上の波長の光を吸収する能力を有する物質の吸光度を、可視光又は不可視光を用いて測定する方法並びに装置に関する。これらの方法並びに装置は、例えばタンパク質又は核酸が液体クロマトグラフィの際に精製される場合に、かかるタンパク質及び核酸の濃度を検出するのに特に有用である。

【0002】

本発明は、溶液中の物質、典型的には４００ｎｍ以下の波長に紫外（ＵＶ）光吸収を呈する物質の吸光度を測定する方法並びに装置に関する。

【背景技術】

【0003】

多くの物質は、当該物質の化学組成によって紫外光又は可視光を吸収する。物質による光の吸収は、かかる物質の存在を検出する及びかかる物質の濃度を測定するための基礎として多年にわたり利用されている。物質の濃度は、ランベルトベールの法則（Beer Lambert Law）すなわちＡ＝Ｅｂｃの利用によって決定することができ、式中、
Ａは吸光度であり、
Ｅは、Ｌｍｏｌ^-1ｃｍ^-1の単位でのモル吸光係数であり、
ｂは、ｃｍで定義される標本の光路長であり、
ｃは、ｍｏｌ^-1で表される溶液中の化合物の濃度である。

【0004】

Ｅｍａｘは、所与の波長における物質の最大吸収を表す。

【0005】

ＵＶ領域は、１ｎｍから４００ｎｍの領域の波長の光から成るものと看做すことができ、１８０ｎｍから３００ｎｍの波長の光は「遠紫外光」として知られる。遠紫外（ＵＶ）領域を吸収する物質を検出する殆どの分析機器は、水銀灯、重水素ランプ又はキセノンフラッシュランプを光源として用いている。かかる機器の一例は、１以上のＵＶ吸収物質を含有する溶液を、ＵＶ光源（例えば水銀灯）とＵＶ検出器（例えば光電子増倍管又はフォトダイオード）との間に通過させるフローセルであり、検出器に達したＵＶ光の強度の変化が溶液中のＵＶ吸収物質の濃度に関係付けられる。

【0006】

タンパク質、核酸及びペプチドの検出は、環境科学、生物学及び化学を含めた多くの分野で高い重要性を持つ。タンパク質は、遠ＵＶ領域に主に二つの吸収ピークを有し、一つは約１９０ｎｍに最大を有する極めて強い吸収帯であってペプチド結合の吸収によるものであり、もう一つは約２８０ｎｍの比較的弱いピークであって芳香族アミノ酸（例えばチロシン、トリプトファン及びフェニルアラニン）の光吸収によるものである。

【0007】

核酸は、２６０ｎｍの辺りのＵＶ光を吸収し、核酸の小単位の幾つか（プリン）は２６０ｎｍを僅かに下回る箇所に最大吸光度を有し、他のもの（ピリミジン）は２６０ｎｍを僅かに上回る箇所に最大を有する。

【0008】

殆ど全てのタンパク質は、吸光性の芳香族アミノ酸を含有するので約２８０ｎｍに最大吸光度を有する。タンパク質濃度を検出して測定するのに用いられる分析システムの検出器の光源は、従来は水銀輝線灯である。水銀は、２８０ｎｍでなく２５４ｎｍの波長の光を発生するので、水銀灯によって発生される２５４ｎｍの光をさらに長い波長へ変換する蛍光コンバータが必要とされ、またバンドパスフィルタを用いて２８０ｎｍの辺りの領域を切り出す。水銀灯は、寿命が比較的短く、また時間と共に不安定化し得ることが判明している。さらに、これらのランプの廃棄が環境問題を招き得る。紫外光を発生するのに用いられる重水素ランプ及びキセノンフラッシュランプのような他のランプは、高電圧を必要とし、複雑な電子回路を必要とし、時間と共にしばしば不安定化することが判明しており不利である。現状で用いられている紫外光源の全てが比較的大型であり、結果的に分析機器の小型化のためには不適当である。また、これらのランプの全てが、動作に必要とされる高電圧のためかなりの量の熱を発生する。

【0009】

近年、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ型の発光ダイオード（ＬＥＤ）であって２５０ｎｍから３６５ｎｍの範囲で発光する発光ダイオードが開発されている。Sensor Electronic Technology, Inc.（米国サウスカロライナ州Columbia）は、これらのＵＶ発光ダイオード、特に生物学的汚水のような流体を照射して滅菌するＵＶ発光ダイオードの開発及び利用の先駆けである（例えば米国特許出願第２００５／００９３４８５号）。他のグループも浄水システムにＵＶ発光ダイオードを利用している（例えばPhillips Electronicsの国際公開第２００５／０３１８８１号）。

【0010】

スペクトルの可視領域で発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）は、キャピラリ電気泳動における物質の間接光度検出（Johns C., et al. (2004) Electrophoresis, 25, 3145-3152）及び蛍光検出（Tsai C., et al. (2003) Electrophoresis, 24, 3083-3088）に用いられている。また、King等は、３７９．５ｎｍにおいて発光するＵＶ発光ダイオードを無機陰イオンの間接光度検出に用いる用法を報告している（Analyst (2002) 127, 1564-1567）。

【0011】

核酸用検出システムの光源としての遠ＵＶ発光ダイオードの用法が米国特許出願第２００５／０１３３７２４号に開示されている。しかしながら、ＬＥＤを採用した検出システムが開示されているものの、提案されているシステムを用いてポリメラーゼ連鎖反応測定法において核酸量を測定して実際に成功したことを示す実験データは存在しない。所載のシステムは、バンドパスフィルタ又はビームスプリッタ及び基準検出器を用いていないため感度、直線性、及びダイナミックレンジが不十分である。ＬＥＤは微小な温度変化に極めて敏感であり、摂氏１００分の１度程度の変化でもベースラインのドリフトを生ずる。さらに、このシステムには帯域幅を狭める作用及びスペクトルの可視領域の光を遮断する作用の両方を果たすバンドパスフィルタが存在しない。標本の本来の帯域幅に比較して、好ましくは１対１０の比で狭い帯域幅であれば、良好な応答直線性及び広いダイナミックレンジを与える。（Practical Absorbance Spectrometry. Ed. A Knowles and C. Burgess, Chapman and Hall, New York）。

【0012】

特開２００２−５８２６号は、オゾン濃度を測定するシステムを開示している。しかしながら、直線性及びダイナミックレンジを示す実験データは掲げられていない。このシステムは、ダイヤモンド半導体薄膜で構成された固体発光素子を用いて、発光ピークが２４０ｎｍから２７０ｎｍの波長にある紫外光を放出している。ＵＶピークの半値幅における発光スペクトルは、オゾンの吸収スペクトルのピーク（最大発光は約２５４ｎｍ）の半値幅よりも幾分狭い。しかしながら、このことはオゾン濃度を測定するのであれば十分かも知れないが、帯域幅を例えばオゾン吸収ピークの半値幅の１０分の１に縮小し得るバンドパスフィルタが存在しないため、検出器の直線性及びダイナミックレンジを著しく低下させている（Practical Absorbance Spectrometry. Ed. A Knowles and C. Burgess, Chapman and Hall, New York）。また、このシステムには参照用光検出器も存在しないため、放出された光の強度の測定が行なわれない。つまり、温度変化による発光強度のばらつき補償が不可能である。

【0013】

国際公開第２００７／０６２８００（本明細書に援用する）は、液体標本内の物質の濃度の分析のための光源としてのＵＶＬＥＤの用法を記載しているが、標本を様々な波長で照射し、これにより様々な波長での吸収特性によってさらに正確に又はさらに迅速に物質を画定するためには、光のスペクトルがさらに広い方が望ましいことが判明している。しかしながら、公知のＬＥＤは、限られた光波長出力範囲しか有しない。

【0014】

本発明は上述の課題に取り組み、現状で入手可能な光源を分析システムに用いて溶液中の物質の濃度を検出し且つ／又は測定するためのものである。

【発明の概要】

【0015】

本書で用いられる「物質」との用語は任意の化学的実在物を指すことが理解されよう。具体的には、この用語は有機化合物及び無機化合物を含む。有機化合物の例としては、限定しないがタンパク質、ペプチド、炭水化物、脂質、核酸、タンパク質核酸、薬剤候補及び生体異物等がある。無機化合物の例としては、金属塩（例えば硫酸第二鉄、塩化銅、硝酸ニッケル）等がある。

【0016】

本発明の第一の観点では、物質のモル吸光係数Ｅを既知として又は未知として、溶液中の物質の吸光度を測定し、選択随意で引き続き物質の濃度を決定する方法であって、物質は光吸収を呈し、当該方法は任意の適当な順序で、
ｉ）第一の波長を有し第一のＬＥＤ光源から出力される光を伝達するステップと、ii）ＬＥＤから出力される光を溶液中の物質を通過するように導くステップと、iii）溶液中の物質の濃度の指標を与えるために溶液から伝播する光の強度を定量化するステップとを備えており、当該方法は、ステップｉ）からステップiii）が第一の波長とは異なる第二の波長の出力を有する第二のＬＥＤ光源を用いて繰り返されることを特徴とする方法が提供される。

【0017】

本発明の第二の観点によれば、溶液中の物質の吸光度を測定する装置であって、ｉ）既知の路長を有し上述の溶液を収容するための標本セルであって、予め画定されている波長スペクトルの光に対して少なくとも部分的に透明な標本セルと、ii）光路に沿って上述の予め画定されている波長スペクトルの範囲内で光を放出するＬＥＤ光源構成と、選択随意でiii）光路に設けられたバンドパスフィルタとを備えており、当該装置は、上述のＬＥＤ光源構成が、各々異なる波長光出力を有する複数のＬＥＤを含んでおり、上述のＬＥＤ光源構成が、予め画定されている波長スペクトルの範囲内で選択自在で異なる波長を有する光を光路に沿って与えるように動作可能であることを特徴とする装置が提供される。

【0018】

第三の観点によれば、本発明は、タンパク質、ペプチド及び核酸から成る群から選択される物質の濃度を決定し又は測定するための第一の観点の方法又は第二の観点による装置の用法にある。

【0019】

本発明は、特許請求の範囲にさらに詳細に画定されている。本発明は多くの方法で実施されることができ、以下、この実施の例について図面を参照して詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】溶液中の物質の濃度を決定する装置の第一の実施形態を示す概略図である。

【図2】溶液中の物質の濃度を決定する装置の第二の実施形態を示す概略図である。

【図3】溶液中の物質の濃度を決定する装置の第三の実施形態を示す概略図である。

【図4】溶液中の物質の濃度を決定する装置の第四の実施形態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本発明による装置の一実施形態の概略図である。装置１０は、各々スペクトルの紫外部分の光を放出する複数の発光ダイオード（ＵＶＬＥＤ）から成る構成２０と、入口３２及び出口３４を有するフローセル３０と、ＵＶ感受性光電子増倍管又はＵＶ感受性フォトダイオードの何れであってもよい光検出器４０、４２とを含んでいる。装置はさらに、着目するＵＶ波長について低い吸収係数を保ちつつ不要の波長を拒絶して他の波長の通過を許すバンドパスフィルタ２２から成っている。フィルタの帯域幅は、良好な直線性及び広いダイナミックレンジを与える半値全幅とし、好ましくは１０ｎｍ未満である。装置はさらに、コリメート用レンズ７０とビームスプリッタ２４とを含んでおり、ビームスプリッタ２４はＬＥＤ構成２０からのコリメート済みの光の一部を参照用光検出器４２に分流させ、残部をフローセル３０の内部の溶液Ｓを通過するように導く。ビームスプリッタ２４及び参照用光検出器４２を用いて、ＵＶＬＥＤ構成２０に強度変化が少しでもあればこの変化を追尾し、このようにしてＬＥＤ構成２０の複雑な恒温制御の必要性を回避する。但し、比較的低性能の装置が許容可能な場合には、ビームスプリッタ及び基準検出器を省いてもよい。フローセル３０は、サファイア、石英又は合成溶融シリカのようなＵＶ透明材料で製造される窓３６及び３８を有し、既知の路長ｂを有する。ポリマーのような他の材料を用いてもよい。

【0022】

溶液Ｓは、入口３２及び出口３４を介して矢印Ｆの方向にフローセル３０を通過し、溶液Ｓは、３００ｎｍ以下に光吸収を有する物質、例えばタンパク質又は核酸を含有し得る。ＬＥＤ構成２０からのＵＶ光を用いて、フローセル３０の溶液Ｓを照射し、光は点線で示すようにＵＶ透過窓３６を通ってフローセル３０に入る。次いで、溶液を通過して窓３８から出た光は検出用光検出器４０によって検出される。

【0023】

ＵＶＬＥＤ構成２０はカルーセル２１を含んでおり、カルーセル２１は軸Ｒを中心とした回転式であり平歯車対２３を介してステッピングモータ２４によって駆動される。カルーセルは複数のＵＶＬＥＤ、この場合には２個のＵＶＬＥＤ２６及び２８を支持している。制御器２５を用いてステッピングモータ２４を駆動し、このようにして各々のＬＥＤをフローセル３０の標本Ｓを照射するための正しい位置に移動させる。標本を照射するのに用いられるＵＶ光の波長は、特定の波長のＵＶ光を放出する適当なＬＥＤの何れか、例えばＵＶＴＯＰ（登録商標）２６０ｎｍ及び２８０ｎｍＬＥＤの利用によって選択され得る。ＵＶＴＯＰ（登録商標）ＬＥＤは、米国サウスカロライナ州のSensor Electronic Technology Inc.から入手可能であり、例えば２５０ｎｍから３６５ｎｍの範囲で発光するダイオードである。

【0024】

一旦、溶液の吸収が測定されたら、物質のモル吸光係数Ｅが既知である場合にはランベルトベールの法則の利用によって溶液中の物質の濃度を決定することができる。このことは手動で行なわれてもよいし、コンピュータ又は設けられている制御器２５を用いて行なわれてもよい。代替的には、物質の濃度を、当該着目物質について所与の波長例えば２８０ｎｍで事前に生成しておいた用量応答曲線の利用によって決定してもよいし、様々な波長で生成される多数の応答曲線を用いてもよい。かかる決定は、コンピュータを用いて制御器２５へのデータリンクを介して行なわれ得る。幾つかの応用では、例えばクロマトグラフィカラムでのタンパク質の分離の際には吸光度の変化に着目するので、物質の濃度を決定する必要はない。この場合には、モル吸光係数（Ｅ）を知る必要はない。また、二つの周波数の光を用いると吸光度変化をさらに綿密に監視することができ、吸光度が閾値に達したときに、比較的吸収され難い第二の光への切り換えによって吸収の変化率のさらに良好な分解能を与えることができ、結果的に濃度値の最大又は最小の手掛かりを与えることができる。

【0025】

カルーセルを回転させて、予め決められた時間、通常は約０．２５秒間から３秒間にわたりＬＥＤを照射位置に停留させるＬＥＤの段階的移動を行なうこともできるし、ＬＥＤの軌道が照射可能区域を通過すると同時に所定の照射時間を与える約１ｒｐｍから２０ｒｐｍの辺りでの連続回転も可能である。

【0026】

上述の実施形態ではカルーセル２１が示されているが、ＬＥＤの非回転運動を用いて、図１の点線で示す光路にＬＥＤを整列させてもよいことが認められよう。例えば、ＬＥＤ２６及び２８を、これらＬＥＤの上下運動を行なって上述のように整列させる線形摺動路に装着してもよい。

【0027】

本発明によるもう一つの実施形態の装置１１０を図２に示す。図２では、図１に示す実施形態と共通の特徴は同じ参照番号を有するが、「１」の数字を先頭に添える。図２の実施形態にはＬＥＤ構成１２０が示されており、このＬＥＤ構成１２０は複数のＬＥＤ１２６、１２７及び１２８と、上述と同様に動作可能な共通のビームスプリッタ１２４とを含んでおり、複数のＬＥＤ１２６、１２７、及び１２８は、各々がそれぞれの光学的結合（実際には光ファイバ）１５６、１５７及び１５８を有し、これらの光学的結合１５６、１５７及び１５８は、各々が近傍で、それぞれのバンドパスフィルタ１６６、１６７及び１６８を介して標本セル１３０を照射するのに適当な区域において終端している。

【0028】

この実施形態は図１に示す実施形態と同様の態様で作用するが、制御器１２５が、ＬＥＤを物理的に移動させるのではなく適当な時刻に各々のＵＶＬＥＤに電力を供給する点が異なる。この電力によって対応する一つ一つのＬＥＤ１２６、１２７又は１２８が励起し、望まれる波長の光を関連する光路に沿って進めて、上述のような態様で標本セル１３０を照射する。ビームスプリッタ１２４及び参照用光検出器１４２を用いて、ＬＥＤ光出力に強度変化が少しでもあればこの変化を追尾し、また補償する。

【0029】

フローセル１３０の溶液Ｓを通過して窓１３８から出る紫外光は、標本光検出器１４０によって上述と同様に検出される。当業者には、路長が未知のフローセル１３０を有する同等の装置を用いて、単に物質の存在及び物質の濃度変化を検出してもよいことが理解されよう。溶液中の物質の濃度の決定又は測定は、路長の知識を必要とする。ランベルトベールの法則を参照されたい。

【0030】

第二の実施形態は、ＵＶＬＥＤを１個ずつ作動させることを要求しているが、ＵＶＬＥＤを同時に作動させることも可能である。加えて、第二の実施形態のフィルタ１６６、１６７及び１６８は、光ファイバが全て収束する狭い区域に一つのフィルタのみが存在するように回転させられてもよく、これにより、全てのＬＥＤが点灯されていても特定の周波帯のみの通過を許すことができる。

【0031】

本発明によるもう一つの実施形態の装置を図３に示す。図３では、図１に示す実施形態と共通の特徴は同じ参照番号を有するが、「２」の数字を先頭に添える。

【0032】

本実施形態では、装置２１０が示されており、異なる周波数のＵＶ光が３個の（又はさらに多い）ＵＶＬＥＤ２２６、２２７及び２２８によって与えられる。各々のＬＥＤからのＵＶ光はそれぞれのバンドパスフィルタ２６６、２６７、２６８を通って伝播する。ここから、ＵＶ光は可動反射面２９０まで伝播することができる。この場合には、可動反射面２９０は所謂微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡であって、制御器２２５の制御の下で鏡を少なくとも一つの軸を中心として傾斜させることが可能な単一のチップ構成要素に装着された鏡であるので、上述の光は、順次各々のＬＥＤからそれぞれのフィルタ及びレンズを介して正確にフローセル２３０へ向けて反射される。ＭＥＭＳ鏡は、例えばMirrorcle Technologiesから入手可能である。この装置は他では、要求に応じて望まれるＵＶＬＥＤから望まれる波長の光を与えることにより上述と同様に作用する。

【0033】

図４は、本発明によるさらにもう一つの実施形態装置を示す。図４では、図１に示す実施形態と共通の特徴は同じ参照番号を有するが、「３」の数字を先頭に添える。

【0034】

装置３１０はここでも、複数のＵＶ光発生ＬＥＤ３２６、３２７及び３２８を有するものとして示されている。ＬＥＤから放出された光はそれぞれのバンドパスフィルタ３６６、３６７及び３６８によって別個に濾波され、次いで各々のフィルタからの光が光ファイバ３５６、３５７、３５８に伝播する。各々の光ファイバはまとめられてバンドル３７０を形成している。バンドル３７０の末端は、ＬＥＤの１以上から僅かに拡散する態様で、当該バンドル３７０から隔設された受光用光ファイババンドル３７２へ向けて光を放出し、光が受光用バンドル３７２の各ファイバにわたって実質的に均等に拡散するようにしている。バンドル３７０及び３７２では３本の光ファイバが示されているが、この手法は各々のバンドルに異なる数の光ファイバを許容することは明らかであろう。また、図面は分かり易くするため隔設されたファイバを示しているが、実際にはファイバは緊密にまとめて保持されている。バンドル３７２において光は分割されて、この場合には２個のフローセル３３０及び３３１まで進み、また基準検出器３４２にも進む。

【0035】

本実施形態では、フローセル３３０及び３３１を流れる流れＦは並列であっても直列であってもよいが、何れの場合にも、溶液中の物質の濃度が変化するのに伴ってさらに広い範囲の吸光度値を与えるように、異なるＵＶ周波数を用いて流れを逐次的に又は同時に監視することができる。一変形例では、２個のフローセルは相異なる光路寸法を有していてよく、これにより装置の範囲をさらに増強することができる。例えば物質が第一の周波数に低い吸光度を有する場合には長い光路を用い、同じ物質が第二の周波数に高い吸光度を有する場合には短い路長を用いることができる。

【0036】

動作について述べると、実施形態の各々が、制御器２５、１２５、２２５、３２５に頼って標本が照射される瞬間を制御する。それぞれのＵＶＬＥＤが標本セルに光を与える時間点を変化させることは単純明快な仕事であり、用いられる装置は堅牢で低費用であるので、図示の実施形態は、吸光度を測定することにより液体内の物質の濃度を決定するための適応自在で信頼性が高く低費用の液体装置を提供する。タンパク質、ペプチド、核酸、細胞抽出物、細胞溶解物、細胞培養物又はこれらの組み合わせの溶液中での濃度の測定には、４００ｎｍまでの光を放出するＵＶＬＥＤが用いられると好ましいが、本発明は他の光波長、具体的には７００ｎｍまでの波長にも応用される。２個又は３個のＬＥＤが示されているが、３個よりも多く用いてもよく、例えば４個又は５個又は６個又はこれよりも多いＬＥＤを用いることができ、また追加のＬＥＤが可視光を放出してもよい。各実施形態において、バンドパスフィルタは標本セル３０、１３０、２３０、３３０、３３１とそれぞれのＬＥＤ光源との間に位置しているように示されているが、図示の装置はこれらのフィルタが標本セルの後方で検出器４０、１４０、２４０、３４０、３４１の前方に載置されていても同等の実効性で作用する。この場合には、正しいフィルタが正しいＬＥＤと共に用いられるようにフィルタを変化させる必要がある。基準検出器４２、１４２、２４２、３４２は、当該基準検出器に入射する光が濾波されていない場合でもＬＥＤ出力強度の変化を検出するように依然作用する。

【0037】

図示のＬＥＤは概略で表されており、ＬＥＤの形態が図示のものと異なっていてもよい。例えば、図示のものよりも全体的に平坦であり、平坦なコリメート用レンズを取り付けた表面装着型ＬＥＤを用いてもよい。また、隣り合った半導体区域から相異なる周波数の光を発生する所謂多光源ＬＥＤを用いてもよく、この場合には図示の装置の規模は小さくなるが、動作原理は同じである。

【0038】

通常の動作態様は全ての実施形態について、複数の波長の間を循環的に変化して性能を最適化するものとなるが、幾つかの物質については、低濃度であっても第一の周波数の光を容易に吸収するような物質の低濃度については第一の周波数で探索し、次いで濃度が増すにつれて、然程容易に吸収されない第二の波長に切り替えて、これによりさらに広い範囲の動作及び感度を提供することが可能である。

【0039】

以上の例は本発明の特定の観点を例示するものであって、如何なる観点でも発明の範囲を限定するものではなく、限定するものと看做されるべきでない。以上に記載されている本発明の教示の利点を享受する当業者は、多くの改変を施し得る。これらの改変は特許請求の範囲に記載されているような本発明の範囲内に包含されるものと看做されるべきである。本開示の範囲を決定するために、一つの実施形態の任意の特徴をさらに他の特徴（１以上）と組み合わせたり、１以上の他の実施形態の複数の特徴と組み合わせたりしてよいものとする。

【符号の説明】

【0040】

１０、１１０、２１０、３１０：装置
２０、１２０、２２０、３２０：発光ダイオード構成
２１：カルーセル
２２：バンドパスフィルタ
２３：平歯車対
２４、１２４、２２４：ビームスプリッタ
２４：ステッピングモータ
２５、１２５、２２５、３２５：制御器
２６、２８：ＵＶＬＥＤ
３０、１３０、２３０、３３０、３３１：フローセル
３２：入口
３４、１３４、２３４：出口
３６、３８、１３６、１３８、２３６、２３８：窓
４０、１４０、２４０、３４０、３４１：検出用光検出器
４２、１４２、２４２、３４２：参照用光検出器
７０、２７０：コリメート用レンズ
１２６、１２７、１２８、２２６、２２７、２２８、３２６、３２７、３２８：ＬＥＤ
１５６、１５７、１５８、３５６、３５７、３５８：光学的結合（光ファイバ）
１６６、１６７、１６８、２６６、２６７、２６８、３６６、３６７、３６８：バンドパスフィルタ
２９０：可動反射面
３７０：バンドル
３７２：受光用光ファイババンドル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】