
1941 年に発表されたDU分光光度計、またはBeckman DU は、物質が吸収する紫外線の量を測定するための最初の商業的に実現可能な科学機器でした。このモデルの分光光度計により、科学者は特定の物質をその吸収スペクトル、つまりさまざまな波長で吸収される光のパターンに基づいて簡単に調査および識別できるようになりました。Arnold O. BeckmanのNational Technical Laboratories (後の Beckman Instruments) は、DU の完全な商業生産に移行する前に、3 つの社内プロトタイプ モデル (A、B、C) と 1 つの限定配布モデル (D) を開発しました。1941 年から 1976 年の間に、約 30,000 台の DU 分光光度計が製造され、販売されました。
DU 分光光度計は、紫外線(UV) と可視スペクトルの両方を測定できるため、UV-Vis 分光光度計とも呼ばれ、真に革新的な技術として評価されています。この分光光度計は、複雑な物質の化学組成を決定する従来の方法よりも正確な結果をもたらし、正確な分析に必要な時間を数週間または数時間から数分に大幅に短縮しました。ベックマン DU は、ペニシリンや合成ゴムの開発など、第二次世界大戦中のいくつかの重要な秘密研究プロジェクトに不可欠なものでした。
背景
DU 分光光度計が開発される前は、サンプルを分析してその成分を決定するのは、時間がかかり、費用がかかり、不正確なことが多かった。従来のウェットラボには、さまざまな複雑な装置が含まれていた。[1]サンプルは、一連の扱いにくく時間のかかる定性プロセスを経て、成分を分離して特定された。サンプル中のこれらの成分の定量濃度を決定するには、さらにステップが必要だった。プロセスには、化学反応、沈殿、濾過、溶解の技術が含まれる。[2] : 150 [3]溶融鉄などの既知の無機物質中の既知の不純物の濃度の決定は、30 分以内に行うことができる。[2] : 26 湿式法と乾式法を使用してクロロフィルなどの複雑な有機構造を決定するには、数十年かかることがあった。[4] : 59–60
可視スペクトルにおける電磁放射の吸収を観察する分光学的方法は、1860 年代にはすでに知られていました。[4] : 65 [5] : 5 科学者は、媒体 を通過する光が、その媒体の物質組成に応じて異なる波長で吸収されることを観察していました。白色光源は、さまざまな周波数範囲にわたって複数の波長で光を発します。プリズムを使用すると、光源を特定の波長に分離できます。光を物質のサンプルに通すと、一部の波長の光が吸収されますが、他の波長は影響を受けず透過し続けます。結果として生じる吸収スペクトルの波長は、物質の原子および分子の組成によって異なります。[6] [7] [8]
分光法は主に物理学者と天体物理学者によって使用されていました。分光技術は化学の授業で教えられることはほとんどなく、ほとんどの化学者には馴染みのないものでした。1904年頃から、ロンドンの機器製造会社アダムヒルガー社の フランク・トワイマンは化学者向けの分光機器の開発に取り組みましたが、彼の顧客層は一貫して化学者ではなく物理学者で構成されていました。 [9] : 113–118 1930年代までに彼は冶金学のニッチ市場を開拓し、彼の機器は化学者が解決している問題の種類によく適合していました。[9] : 124
1940 年代までに、学術化学者と産業化学者の両方が、生体分子の構成と検出に関する問題にますます関心を持つようになりました。タンパク質や核酸などの生体分子は、紫外線と可視光線の両方の範囲で光エネルギーを吸収します。 [10]可視光線のスペクトルは、科学者がビタミン Aなどの物質を検査できるほど広くありませんでした。[11]複雑なサンプル、特に生体物質を正確に特性評価するには、可視光線に加えて、スペクトルの紫外線と赤外線(IR) セクションの吸収周波数を正確に読み取る必要があります。Cencoの「スペクトロポトロメーター」や Coleman モデル DM 分光光度計などの既存の機器は、紫外線範囲の波長を検査するのに効果的に使用できませんでした。[11] [12]
可視スペクトルを超えて紫外線まで達する光エネルギーを測定するために必要な一連の機器は、研究室で 3,000 ドルもかかる可能性があり、1940 年には莫大な金額でした。 [2] : 149 サンプルを繰り返し読み取って、さまざまな波長での物質の吸収スペクトルを示す写真乾板を作成しました。経験豊富な人間であれば、これを既知の画像と比較して一致するものを特定できます。次に、乾板からの情報を組み合わせて、スペクトル全体を示すグラフを作成する必要があります。結局のところ、このようなアプローチの精度は、写真乾板の正確で一貫した開発と、人間の視力と波長の読み取りの練習に依存していました。[2] : 150–151
発達
DUは、アメリカの化学者で発明家のアーノルド・オービル・ベックマンの指揮の下、国立技術研究所(後のベックマン・インストゥルメンツ)で開発された。 [13] [14] 1940年から、国立技術研究所は3つの社内プロトタイプモデル(A、B、C)と1つの限定配布モデル(D)を開発し、1941年にDUの完全な商業生産に移行した。[5] : 6 ベックマンの研究チームはハワード・ケアリーが率い、彼は後にベックマン・インストゥルメンツの最大のライバルの1つとなるアプライド・フィジックス・コーポレーション(後のケアリー・インストゥルメンツ)を共同設立した。[15]他の科学者にはローランド・ホーズとケニオン・ジョージがいた。[16]
コールマン インスツルメンツ社は最近、可視スペクトルを調べるためにpH メーターと光学光電管ユニットを結合しました(コールマン モデル DM)。 [10]ベックマンは既に溶液の酸性度を測定するための優れた pH メーターを開発しており、これは同社の画期的な製品でした。既存の専門知識を活かす可能性を見出したベックマンは、紫外線領域にまで及ぶ特定の波長を記録して報告する使いやすい統合機器の開発を目標としました。写真乾板の開発や、吸収スペクトルの波長を検出する人間の視覚能力に頼るのではなく、光電管を使用して検出された特定の波長を記録して報告します。これにより、機器の精度と信頼性、および速度と使いやすさが向上する可能性があります。[2] : 149–151
モデルA(プロトタイプ)
最初のプロトタイプのベックマン分光光度計モデル A は、1940 年に国立技術研究所で作成されました。この分光光度計は、ガラス フェリー プリズムをモノクロメータとして使用したタングステン光源を使用していました。[17] : 16 [18]タングステンは、強度があり、耐熱性があり、安定した光を発するため、白熱灯のフィラメントに使用されました。 [19]光源の種類によって、発する光の波長の範囲が異なります。タングステン ランプは可視光範囲では便利ですが、紫外線範囲のカバー範囲は狭かったです。しかし、自動車のヘッドランプとして使用されていたため、入手しやすいという利点がありました。[17] : 17 波長の検出には、ベックマン pH メーターの外部増幅器と真空管光電セルが使用されました。[17] : 16
モデルB(プロトタイプ)

ガラス分散プリズムは紫外線スペクトルでの使用には適していないことがすぐに認識されました。[2] : 153 [17] : 16 ガラスは400ミリミクロン以下の電磁波を分散させるのではなく吸収します。[20]モデルBでは、以前のガラスの代わりに石英プリズムが使用されました。[2] : 153 [17] : 16
モノクロメータの調整にはタンジェントバー機構が使用されました。この機構は非常に敏感で、熟練したオペレータが必要でした。[17] : 16 モデルBのプロトタイプは2台のみ製造されました。1台は1941年2月にロサンゼルスのカリフォルニア大学化学部に販売されました。[2] : 153
モデル B のプロトタイプは、モデル "B" とも呼ばれる、後に生産された分光光度計モデルとは区別する必要があります。生産モデル "B" は、ベックマン DU のより安価で使いやすい代替品として 1949 年に導入されました。[21]このモデルは、ガラス フェリー プリズムをクロメーターとして使用し、より狭い範囲、およそ 320 ミリミクロンから 950 ミリミクロン、5 から 20 Åで動作しました。[22] : 183–184 [23] [24] [25]
モデルC(プロトタイプ)
その後、波長分解能を向上させたモデル C が 3 台製造された。モデル B の回転セル コンパートメントは直線サンプル チャンバーに置き換えられた。タンジェント バー機構はスクロール ドライブ機構に置き換えられ、[17] : 16 より正確に制御して石英プリズムをリセットし、目的の波長を選択できるようになった。[10]この新しい機構により、高度なスキルを持つオペレーターを必要とせずに、より簡単かつ確実に結果を得ることができるようになった。これが、ベックマンのその後の石英プリズム機器のすべてに共通するパターンとなった。[17] : 16 モデル B のプロトタイプは 3 台しか製造されなかったが、すべて販売され、1 台はカリフォルニア工科大学に、他の 2 台は食品業界の企業に販売された。[2] : 153
モデルD(限定生産)

A、B、Cのプロトタイプモデルはすべて、外部のベックマンpHメーターを光学部品に接続して読み取り値を取得していました。モデルDの開発では、ベックマンはpHメーターから直接接続された増幅回路を取り出し、光学部品と電子部品を1つのハウジングに統合して、より経済的にしました。[10]
モデル D の試作品から生産への移行には課題があった。ベックマンは当初、分光光度計用の石英プリズムの製造についてボシュロム社に打診した。同社がこの提案を断ったため、ナショナル テクニカル ラボラトリーズは制御機構と石英プリズムの両方を含む独自の光学システムを設計した。プリズムの作成に適した大型で光学品質の高い石英は入手困難だった。この石英はブラジル産で、戦時中のラジオ発振器として需要があった。ベックマンは分光光度計に適した石英の供給を受けるために戦時優先リストを取得する必要があった。[17] : 17
ベックマンは以前、タングステンよりも紫外線領域の波長に対する感度が高い、信頼性の高い水素ランプの入手先を探していた。1941年7月に説明されているように、ベックマン分光光度計は「熱陰極水素放電管」とタングステン光源を交互に使用できる。 [26] : 684–685 しかし、ベックマンは入手可能な水素ランプにまだ満足していなかった。国立技術研究所は、薄い吹きガラスの窓に陽極を封入した独自の水素ランプを設計した。 [17] : 17 1941年12月までに、社内設計はモデルDの製造に使用されていた。[2] : 154–155
この装置の設計には、当時市販されていたものよりも感度の高い光電管が必要だった。ベックマンはRCAから少量の実験用光電管を入手し、最初のモデルD装置に使用した。[17] : 17
実験的なRCA光電管を使用したモデルD分光光度計は、 1941年7月にMITの分光に関する夏季会議で発表されました。そこでケアリーとベックマンが発表した論文は、アメリカ光学会誌に掲載されました。その中でケアリーとベックマンは、改良された自己コリメート石英フェリープリズム、ミラーコリメート石英リトロープリズム、およびさまざまな回折格子の設計を比較しました。[26] : 683 リトロープリズムはハーフプリズムで、背面がミラーになっており、光が前面を2回通過します。[18] [27] : 31–34 タングステン光源を石英リトロープリズムとともにモノクロメータとして使用すると、機器内の光散乱が最小限に抑えられると報告されました。[26] : 686
モデルDは実際に生産された最初のモデルです。1941年7月からDUに取って代わられるまで、少数のモデルDが販売されました。[2] : 153–155 [17] : 17–18
モデルDU

RCAがベックマンの実験用光電管の需要を満たすことができなかったため、国立技術研究所は再び社内で独自の部品を設計しなければなりませんでした。[17] : 18 彼らはスペクトルの赤と青の領域に敏感で、受信した信号を増幅できる一対の光電管を開発しました。[28] : 230 ベックマンの紫外線に敏感な光電管を組み込んだことで、モデルDはモデルDU UV-Vis分光光度計になりました。[17] : 18 「UV-Vis」分光光度計という名称は、可視スペクトルと紫外線スペクトルの両方で光を測定できることを示しています。[29]
DU は、物質が吸収する紫外線の量を測定するための最初の商業的に実現可能な科学機器でした。[2] : 148 [5] : 10 pH メーターのときと同じように、ベックマンは一連の複雑な装置を 1 つの使いやすい機器に置き換えました。これは、現代の化学実験室で使用される最初の完全に統合された機器[17] : 11 または「ブラック ボックス」の 1 つであり、[30] 1941 年に 723 ドルで販売されました。[12]
名前の「DU」は、ベースとなったモデルDの「D」と紫外線スペクトルの「U」を組み合わせたものだと一般的に考えられている。しかし、「DU」はイリノイ大学にあったベックマンの友愛会、デルタ・ユプシロンを指している可能性もあり、そのメンバーは「DU」と呼ばれていた。[31]
学術文献の出版物では、DUの光学品質を当時のもう一つの代表的なUV-Vis分光光度計であるCary 14分光光度計と比較しました。 [32]
デザイン

1941年から製造中止となった1976年まで、モデルDU分光光度計は基本的に同じ設計に基づいて製造されていた。[12]これは単一ビームの機器であった。[16] : 11 [33]
DU分光光度計は、石英プリズムを使用してランプからの光を吸収スペクトルに分離し、光電管を使用してスペクトル全体の光エネルギーを電気的に測定する。これにより、ユーザーは物質の光吸収スペクトルをプロットして、化合物の標準化された「指紋」特性を取得することができた。[2] : 151 [34] [35]現代のすべてのUV-Vis分光光度計は、DU分光光度計と同じ基本原理に基づいて製造されている。[29]

「タングステンランプからの光は集光鏡によって集光され、ビーム状に斜めスリットの入口鏡に向けられる。入口鏡は光を入口スリットを通して偏向させ、モノクロメータに送り、コリメート鏡に送る。コリメート鏡に当たった光は平行にされ、石英プリズムに反射され、そこで屈折を受ける。プリズムの背面はアルミニウムでコーティングされており、最初の面で屈折した光はプリズムを通して反射され、プリズムから出るときにさらに屈折を受ける。プリズムの位置を調整する波長セレクタを回転させることによって、必要な光の波長が選択される。スペクトルはコリメート鏡に向けられ、コリメート鏡は選択された波長を出口スリットとサンプルの中心に合わせる。サンプルを通過した光は光電管に当たり、電流ゲインを引き起こす。電流ゲインは増幅され、ヌルメーターに記録される。」モデル DU 光学システム[36] : 3
この装置のデフォルトの光源はタングステンであったが、装置が使用される測定の最適な範囲に応じて、水素ランプまたは水銀ランプに置き換えることができた。 [36] : 3 タングステンランプは320〜1000ミリミクロンの波長の透過率に適しており、水素ランプは220〜320ミリミクロンに適しており、水銀ランプは分光光度計の校正を確認するのに適していた。[36] : 6

1941年のアメリカ化学会ニュース版で宣伝されているように、ベックマン分光光度計は、モノクロメータとして自動コリメート水晶プリズムを使用しており、紫外線(200ミリミクロン)から赤外線(2000ミリミクロン)までの範囲をカバーでき、公称帯域幅はスペクトル範囲のほとんどで2ミリミクロン以下でした。スリット機構は0.01~2.0mmの範囲で連続的に調整可能で、スペクトル範囲のほとんどで迷光は1/10%未満であるとされていました。読みやすい波長目盛りが特徴で、透過率と密度情報を同時に報告します。[37]
サンプルホルダーには最大4個のセルを収納できた。[36] : 3 [37]セルは外部コントロールを介して光路内に移動できるため、ユーザーはセルコンパートメントを開けずに複数の読み取りを行うことができる。[36] : 3 DUのマニュアルに記載されているように、サンプルの吸光度測定はブランクまたは標準、「測定対象の吸収物質が存在しない点を除いてサンプルと組成が同一の溶液」と比較して行われた。[36] : 24 標準は、蒸留水[36] : 24 などの溶媒で満たされたセル、または既知濃度の調製済み溶媒であることができる。[27] : 30–31 各波長で、サンプルと標準を光線内に置いた状態で2回の測定が行われる。これにより、透過率の比率が得られる。定量測定では、透過率が吸光度に変換され、これはビールの法則に従って溶質濃度に比例する。これにより、溶液中の物質の量を定量的に決定することができる。[38]
ユーザーはサンプルホルダーを取り外すことなく光電管を切り替えることも可能でした。1941年の広告には、赤、青、紫外線の範囲に最大感度を持つ3種類の光電管が用意されていることが示されています。[37]
1954 年の DU 分光光度計は、200 から 1000 ミリミクロンで使用できると主張している点が異なり、[36] : 2 紫外線光電管については触れられていない。[36] : 3 ただし、波長セレクターは依然として 200 から 2000 ミリミクロンの範囲であった。[36] : 4 また、「紫外線アクセサリ セット」も利用可能であった。[36] : 25 DU を赤外線測定に使用しなくなったのは、1954 年までに Beckman Instruments が別の赤外線分光光度計を販売していたため、理解できる。Beckman は第二次世界大戦中に IR-1 赤外線分光光度計を開発し、1953 年から 1956 年にかけて IR-4 として再設計した。[2] : 165 [39] : 6–7
使用

ベックマン分光光度計は、紫外線吸収分光光度計に必要な光学部品と電子部品の両方を単一のハウジングに収めた、初めての使いやすい単一機器でした。 [2] : 153 ユーザーは、標準セルとサンプルセルが入ったセルトレイを挿入し、希望する光の波長をダイヤルで設定し、標準を測定することで機器が適切に設定されていることを確認し、サンプルの吸収量を測定して、簡単なメーターから周波数を読み取ることができました。[40]サンプルを乱すことなく、さまざまな波長での一連の読み取りを行うことができました。[41] DU分光光度計の手動スキャン方法は非常に高速で、分析時間を数週間または数時間から数分に短縮しました。[39] : 6 [42] [43]
それは可視光線と紫外線の両方の範囲で正確でした。[29] スペクトルの紫外線と可視光線の両方の領域で動作し、モデルDUは比較的簡単に取得でき、正確に再現できる正確な吸収スペクトルを生成しました。[41]米国国立標準局はDUの結果が正確で再現可能であることを証明するためのテストを実施し、その使用を推奨しました。[2] : 156
その他の利点としては、高解像度と紫外線領域での迷光が最小限に抑えられることなどが挙げられる。[12]安価ではなかったが、当初の価格は723ドル[12]であったため、平均的な研究室でも購入可能であった。[44] : 501 これと比較して、1943年にはGEハーディ分光光度計の価格は6,400ドルであった。[39] : 6 実用的で信頼性の高いDUは、急速に研究室機器の標準としての地位を確立した。[35] : 141
インパクト

「光学分光法に画期的な進歩をもたらした」と評価され、[5] : 10 ベックマンDUは「化学に欠かせないツール」[2] : 207 および「実験器具のモデルT 」 [12]とみなされている。1941年から1976年の間に約3万台のDU分光光度計が製造され販売された。[5] : 11 [45]
DU により、研究者は複数の波長で素早く測定を行い、物質全体を記述する吸収スペクトルを生成することで、物質の分析をより簡単に行うことが可能になった。例えば、DU 分光光度計が導入される前は、サメ肝油のビタミン A 含有量を分析する標準的な方法は、ラットに21 日間油を与え、その後ラットの尻尾を切り取って骨の構造を調べるというものだった。DU の UV 技術により、サメ肝油のビタミン A 含有量をわずか数分で直接測定できるようになった。[39] : 6
スクリプス研究所とマサチューセッツ工科大学は、DU が化学分析の精度と速度の両方を向上させたと評価しています。MIT は次のように述べています。「このデバイスにより、研究者は数分以内に物質の 99.9% の精度の定量測定を行えるようになり、化学分析が永遠に簡素化され、合理化されました。以前はわずか 25% の精度の結果を得るために数週間かかっていました。」[42] [43]
無機化学者で科学哲学者のセオドア・L・ブラウンは、それが「サンプルからの光信号の測定に革命をもたらした」と述べています。[46] : 2 ノーベル賞受賞者のブルース・メリフィールドは、DU分光光度計を「おそらくバイオサイエンスの進歩に向けて開発された最も重要な機器」と呼んだと伝えられています。[12]科学史家のピーター・J・T・モリスは、1940年代のDUおよびその他の科学機器の導入をクーニアン革命の始まりと特定しています。[4] : 80
ベックマン社にとって、DUはpHメーター、DU分光光度計、ヘリポット電位差計という3つの基礎的な発明のうちの1つであり、会社に安定した財政基盤を築き、事業拡大を可能にした。[47]
ビタミン
分光光度計の開発は、第二次世界大戦とアメリカの戦争努力に直接関係していた。ビタミンが健康に果たす役割は大きな関心事であり、科学者たちは兵士の健康維持のためにビタミンAを豊富に含む食品を特定したいと考えていた。ビタミンA濃度を評価する従来の方法は、ラットに数週間餌を与え、その後生検を行って摂取したビタミンA濃度を推定するというものだった。対照的に、DU分光光度計で食品サンプルを調べると、わずか数分でより良い結果が得られた。[48] DU分光光度計はビタミンAとその前駆体カロテノイドの両方を研究するために使用でき、[49]急速に分光光度分析の好ましい方法となった。[11] [50] [51]
ペニシリン
DU分光光度計は、新奇な特効薬ペニシリンを研究・製造する科学者にとっても重要なツールだった。[10] ペニシリンの開発は、第二次世界大戦に従軍したすべての米軍にペニシリンを供給することを目標に、17の製薬会社が関与した国家秘密ミッションだった。[52] : 312 [53]ペニシリンはサルファ剤よりも効果的であり、[52] : 312 その使用により死亡率、長期創傷外傷の重症度、回復時間が減少することが知られていた。[2] : 158 しかし、その構造は解明されておらず、純粋培養を作成するために使用された分離手順は原始的であり、既知の表面培養技術を使用した生産は遅かった。[52] : 312
イリノイ州ピオリアの北部地域研究所では、研究者らが2,000を超えるカビ(およびその他の微生物)の標本を収集し、調査した。[54]大規模な研究チームには、ロバート・コギル、ノーマン・ヒートリー、アンドリュー・モイヤー、メアリー・ハント、[55] [56] [57]フランク・H・ストドラ、モリス・E・フリードキンが含まれていた。フリードキンは、ベックマンDU分光光度計の初期モデルがピオリアのペニシリン研究者によって使用されていたことを思い出している。[52] :316 ピオリア研究所は、アレクサンダー・フレミングによって発見された元の形態よりも200倍も効果的なカビの優れた株を分離し、商業的に生産することに成功した。[55]戦争の終わりまでに、アメリカの製薬会社は毎月6,500億単位のペニシリンを生産していた。[55]第二次世界大戦中にこの分野で行われた研究の多くは、戦後まで秘密にされた。[2] : 158 [53]
炭化水素
DU 分光光度計は炭化水素の重要な分析にも使用されました。多くの炭化水素が戦争活動の関心事でした。原油に含まれる炭化水素であるトルエンは、軍用のTNTの製造に使用されました。 [2] : 158–159 [17] : 19 ベンゼンとブタジエンは合成ゴムの製造に使用されました。[58]ジープ、飛行機、戦車のタイヤに使用されるゴムは、米国が外国からの天然ゴムの供給を断たれたため、供給が危機的に不足していました。[2] : 158–159 ゴム備蓄局は、大学や産業界の研究者を組織して、この問題に秘密裏に取り組みました。[59]合成ゴムの需要により、ベックマン・インストゥルメンツは赤外分光光度計を開発しました。赤外分光光度計は、特に石油精製やガソリン製造の用途で、 C 4炭化水素の分析に UV-Vis 分光光度計よりも適していました。 [2] : 159 [4] : 17
酵素アッセイとDNA研究
ゲルティ・コリと夫のカール・フェルディナンド・コリは、酵素に関する研究で1947年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。彼らは、コリエステル、グルコース1-リン酸の単離と発見、コリ回路の理解など、炭水化物代謝を理解する上で極めて重要ないくつかの発見をした。彼らは、ホスホリラーゼという酵素がグルコース1-リン酸の形成を触媒することを突き止めた。これは、グリコーゲンからグルコースへの、そして血糖からグリコーゲンへの変換の最初と最後のステップである。ゲルティ・コリは、酵素の欠陥がヒトの遺伝病の原因となる可能性があることを初めて示した人物でもある。[60]ベックマンDU分光光度計は、ホスホリラーゼを含む酵素濃度を計算するためにコリ研究室で使用された。[61]
1947年に6か月間、当時「生化学で最も活気のある場所」であったコリ研究所で過ごしたもう一人の研究者は、アーサー・コーンバーグでした。[62]コーンバーグは、ニューヨーク大学のセベロ・オチョアの研究所で使用していたDU分光光度計にすでに精通していました。アメリカ哲学協会からオチョアに貸与された「新しくて希少な」ベックマンDUは、非常に高く評価され、頻繁に使用されていました。コーンバーグは、クエン酸回路の酵素であるアコニターゼを精製するためにそれを使用していました。[62] [63]
「この酵素は、イソクエン酸脱水素酵素と結合し、生成されたNADHをベックマンDU分光光度計で測定することで、数分で分析することができた。この機器は生化学を変革した。」[63] :113
コーンバーグとバーナード・L・ホレッカーは、ベックマンDU分光光度計を使用してNADHとNADPHの酵素アッセイを行いました。彼らはその吸光係数を決定し、ヌクレオチドが関与する反応の定量測定の基礎を確立しました。この研究は生化学で最も引用されている論文の1つになりました。[63] : 115 コーンバーグはDNA合成におけるヌクレオチドの研究を続け、1956年に最初のDNA重合酵素(DNAポリメラーゼI)を単離し、1959年にセベロ・オチョアとともにノーベル生理学・医学賞を受賞しました。 [64]
DNAの塩基は260nm付近の紫外線を吸収する。[10]オズワルド・エイブリー[65]のDNAに関する研究に触発されて、アーウィン・シャルガフは1940年代にDU分光光度計を使用してDNA中の塩基の相対濃度を測定した。[66] : 260, 290–302 この研究に基づいて、彼はシャルガフの法則を定式化した。[67] DNAの最初の完全な定量分析で、彼はDNA中の塩基対のほぼ等しい対応、すなわちグアニン単位の数がシトシン単位の数に等しく、アデニン単位の数がチミン単位の数に等しいことを報告した。彼はさらに、グアニン、シトシン、アデニン、チミンの相対量は種によって異なることを実証した。1952年、シャルガフはフランシス・クリックとジェームズ・D・ワトソンに会い、彼の発見について議論した。ワトソンとクリックは彼の考えを基にDNAの構造を決定した。[67]
バイオテクノロジー
紫外線分光法は分子生物学、特に光合成の研究において広く応用されています。[68]生物学、植物生理学、農業科学、分子遺伝学の研究者によって、多種多様な顕花植物やシダ植物の研究に使用されてきました。[70]
この新技術は共役二重結合の検出に特に有用であり、ラルフ・ホルマンやジョージ・O・バーなどの研究者が食物脂肪を研究することを可能にした。この研究は人間の食生活に大きな影響を与えた。[71] DU分光光度計はステロイドの研究にも使用され[72] [73]、アレハンドロ・ザファローニ[74]などの研究者は経口避妊薬、ニコチンパッチ、コルチコステロイドの開発に貢献した。[75]
後期モデル

ベックマンチームは最終的に、DUをさまざまな作業に使用できるように改造するための追加モデルやアクセサリーやアタッチメントを多数開発しました。最初のアクセサリーの1つは、カリウム、ナトリウム、セシウムなどの炎を検査できるようにするための、より強力な光電子増倍管を備えた炎アタッチメントでした(1947年)。[16] :11 [28] :230
1950年代、ベックマン・インストゥルメンツ社は、ダブルビーム紫外線分光光度計であるDRとDKを開発した。DKは、DUを改良して近赤外まで測定範囲を広げたウィルバー・I・ケイにちなんで名付けられた。[16]彼はテネシー・イーストマン・コダック社在籍中に初期の研究を行い、後にベックマン・インストゥルメンツ社に採用された。[76] DKは自動記録機能を導入した。DK-1は非線形スクロールを使用し、DK-2は線形スクロールを使用してスペクトルを自動的に記録した。[76] : 21
DR には「ロボット オペレーター」が組み込まれており、人間のオペレーターがフルスペクトルの結果を生成するのと同じように、DU のノブをリセットしてさまざまな波長での一連の測定を完了します。4 つの位置を持つリニア シャトルと、ノブを変更する上部構造を使用します。結果をプロットするための、赤、緑、黒のドットが付いた可動チャート レコーダーがあります。[16]記録型分光光度計の価格は、記録型でない機械よりも大幅に高価でした。[72]
DKはDRより10倍速かったが、精度はDRほどではなかった。 [16] DKは光電子増倍管を使用していたため、誤差の原因となっていた。[76] DK の速度はDRよりも優れていた。[16]ケイは最終的に赤外線と紫外線の機能を1つの機器に統合したDKUを開発したが、他のモデルよりも高価だった。[76]
最後のDU分光光度計は1976年7月6日に製造された。[77] 1980年代までに、ボシュロム社のSpectronic 2000 UV-Vis分光光度計などの科学機器にコンピュータが組み込まれ、データ収集の改善と機器制御が可能になった。[29]現在では、DUのような一般的な「万能機器」ではなく、特定のタスク向けに設計された特殊な分光光度計が使用される傾向にある。[5] : 1 [78]
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