JP2006521539A

JP2006521539A - 発光性デバイス

Info

Publication number: JP2006521539A
Application number: JP2006500229A
Authority: JP
Inventors: ヒッキー，パトリック，コリン
Original assignee: ラックスバイオテクノロジーリミテッド
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2006-09-21
Also published as: GB0301384D0; WO2004065511A2; WO2004065511A3; US20060049365A1; EP1588384A2

Abstract

本発明は、発光性デバイスに係わる。発光性デバイス１は、気体トリチウム光源（ＧＴＬＳ）３を備える。ＧＴＬＳ３は、外部容器内に配置可能な容器２内に保持される。光出力を所定レベルに調整するために、減光フィルタ等のフィルタを使用してもよい。このデバイスは、照度計等の、光学出力を測定する装置を較正するために使用することができる。

Description

本発明は、気体トリチウム光源を備える発光性デバイスに関する。本デバイスは、例えば、照度計及び光学出力を測定する他の科学装置の較正に使用することができる。

様々な種類の科学装置が、光学値を測定するために使用され、化学、生化学、バイオテクノロジ、及び医学の分野でしばしば有用である。そのような光学測定は、分子及び細胞の運動を検出し分析するための有効で、信頼性の高い、安全な方法である。照度計は、そのような科学装置の一例であり、試料の発光出力又はルミネセンスを測定するために使用される。照度計は、光電子増倍管と呼ばれる光感知デバイスを備える。

光測定装置の他の例は、ベルトールド社「ナイトアウル」等のＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ結像デバイス、閃光カウンタ、光電子増倍管、蛍光光度計、分光光度計、及びフォトダイオード(特に、アバランシェ・フォトダイオード)である。

光学分析に依存する装置は、測定結果の整合性を保証するために定期的に較正することが重要である。現在の光学装置較正デバイスは、様々な光強度の複数の発光ダイオードを備えている場合がある。そのような装置は、測定値が各発光ダイオードから放射される光の既知の強度に対応するか否かを調べることにより較正される。また、このような較正は、異なる装置の結果を相互に参照する時に、重要である。

これら既存の較正デバイスは高価で、電源を必要とする。このため、較正デバイスは移動が相対的に困難である。また、既存の較正デバイスは、大きく、光学装置内に割り当てられた試料スペース全体を占めてしまう。このため、装置の較正中、較正デバイスをその装置に挿入するために、試験を停止しなければならない。従って、試験試料を測定中に、当該装置の較正を行うことは不可能である。従って、較正と較正の間、すなわち試験中に、当該装置の精度は低下し、試験結果の精度は所望の値より低下する可能性がある。特許文献１には、光出力を提供するために放射性材料を使用するマルチ光電子増倍管が開示されている。特許文献１に記載されたマルチ光電子増倍管の各光電子増倍管は、同じマルチ光電子増倍管の他の光電子増倍管を基準にして較正される。
国際公開第ＷO９４／０５９８３号パンフレット

本発明の第１の態様によれば、予め設定可能な強度の光出力を提供する気体トリチウム光源（ＧＴＬＳ）を備える発光性デバイスが提供される。

トリチウム（^３Ｈ）は、リン光物質に衝突すると閃光を生成する電子を放射する放射性気体である。トリチウムは、１２．４３±０．０５年の半減期を有し、この半減期が過ぎると、トリチウム源の活動（従って、そのルミネセンス）は半分に減少する。光出力の強度は、この減衰に応じて時間とともにゆっくりと減少する。発光性デバイスの製造日は既知であるので、半減期補正値は正確に計算できる。半減期補正値は、コンピュータプログラムまたは半減期グラフにより計算できる。

従って、特許文献１と違い、本発明は、気体トリチウム光源が予め設定可能な強度の光出力を提供するデバイスに関係する。試験対象の装置は、他の光電子増倍管を基準にして試験されるのではなく、予め設定可能な強度の光源と比較される。

本発明に係る、予め設定可能な異なる光強度を提供する幾つかのデバイスを備えるのが好ましい。ある範囲の予め設定可能な異なる光出力を有するという特徴は、光学出力を測定する照度計等の科学装置の較正に、特に有用であり、要求される全光強度範囲に亘る当該装置の較正を可能にする。低減された光強度を達成するために、本発明のデバイスは、低減された光出力を生成するよう光出力の強度を変える予め設定可能な光フィルタ手段を備える。適切な光低減手段は、減光フィルタを含み、異なる減光フィルタ（例えば、１．０（１０％透過）、２．０（１％透過））を使用することで、当該デバイスのルミネセンスを、予め設定された量だけ低減することが可能になる。測定可能な全光強度範囲に亘って当該装置の精度を試験するように光出力を選択するのが望ましい。照度計が本発明に係る１つ以上のデバイスを使用して較正される場合、それらのデバイスは、照度計の精度を少なくとも４００ｎｍから６５０ｎｍまで、適切には少なくとも４５０ｎｍから６１０ｎｍまで試験する。

発光性デバイスは、科学装置（例えば、照度計、蛍光光度計、分光光度計、ＣＣＤカメラ、フォトダイオード（例えばアバランシェ・フォトダイオード）、光電子増倍管、閃光カウンタ等）の試料ホルダに収容されるのに十分小さいことが望ましい。

発光性デバイスは、標準サイズのウェルプレート、例えば、９６、３８４又は１５３６ウェルプレートの個々のウェルに挿入するのに適切な形状とサイズを有するのが好ましい。本発明の発光性デバイスは、照度計又は他の光学出力を測定する科学装置の試料ホルダの１つのウェルに収容されるのに十分小さいので、他のウェルに試験材料が入っている時でも使用中、当該装置に残すことが可能である。

従って、本発明の発光性デバイスの使用毎に、科学装置の較正の精度を調べることが可能である。

本発明の発光性デバイスは、典型的には、通常の使用条件では容易に壊れない容器に密閉された上記ＧＴＬＳを備える。その容器としては、粉々になりにくく、熱、低温、湿気に対して耐性があるものが適切である。その容器は適切な材料から形成され、その材料の例はアルミニウム、真ちゅう、鋼、プラスチック（例えばポリプロピレン、アクリル等）、炭素繊維、及びセラミックを含む。しかし、内部容器の少なくとも一部は通常、透明又は半透明（すなわち、ルミネセンスを透過する）であり、トリチウムに反応しない。この部分はガラス（例えばサファイアガラス）、プラスチック又はこれらの組み合わせで作られていてもよい。或は、この容器は、光出力を測定するための開口を備えていてもよい。本実施形態では、ＧＴＬＳは、内部面にＧＴＬＳがフィットするか、又は接着剤等の適切な手段によりこの容器内に保持され、透明又は半透明な部分を有する外部容器が通常、存在する。

ＧＴＬＳ用のその容器は、トリチウム光源からのルミネセンスを透過するために、少なくとも一部が光学的に透明又は半透明な外部容器の中に入れてもよい。この外部容器は、通常、小さい内部容器の取り扱いを容易にし、また、要求された光フィルタを保持するための適切な容器として働く。外部容器は通常、金属、好ましくはステンレス鋼でできているが、他の材料（例えば真ちゅう、アルミニウム、プラスチック、セラミック等）を使用することもできる。透明又は半透明な端部はガラス又はプラスチックでできているのが適切である。その透明又は半透明な端部は減光フィルタを備えていてもよい。

発光性デバイスは、着色された光出力を生成するために光出力の色を変える着色手段を備えていてもよい。

通常、ＧＴＬＳは１０〜２０ｍＣｉのトリチウム、適切には１５〜２０ｍＣｉの、好ましくは１８ｍＣｉ（０．６６６ＧＢＧ）のトリチウムを含む。本発明で使用するのに適切なＧＴＬＳは、mb-microtec ag（スイス国ニーダーワンガー）から商業上、入手可能である。

１つの実施形態では、本発明の発光性デバイスはウェルプレート等のウェル内に適合するような形状とサイズを有する。この実施形態では、ＧＴＬＳは、外部容器の中に位置する内部容器の中に位置する。取り扱い（特に当該デバイスのウェルからの取り出し）の便宜のために、外部容器は鋼等の磁性体でできている。ＧＴＬＳは前記内部容器の中にぴったりと入るため、ＧＴＬＳの両端は光を放射できない。これは、較正又は比較のための当該デバイスの精度を改善する。ＧＴＬＳは通常、４．５ｍｍ×１．６ｍｍである。

別の実施形態では、ＧＴＬＳは１つの容器内に固定され、ＧＴＬＳの長さに沿って間隔を空けてフィルタが配列されている。該フィルタは光学密度の順に並べられている。この実施形態では、１つのデバイス内の該フィルタ配列は、顕微鏡又はＣＣＤカメラの較正を可能にする。単一の光源の使用は該異なるフィルタに亘る較正を確実にする。

更に別の実施形態では、顕微鏡又はＣＣＤカメラで見た時に試料の測定に当該デバイスを使用できるようにフィルタ上に目盛線をエッチングしてもよい。フォトリソグラフィが目盛線を作るのに使用され、目盛はその装置に応じてｍｍ又はμｍ単位で表示されてもよい。

本発明の別の態様によれば、それぞれ予め設定可能な異なる光出力を提供する２つ以上の上記発光性デバイスを含むキットが提供される。従って、各発光性デバイスは、予め設定可能な異なる強度の光出力を当該キット内のその他のデバイスに提供する。提供された異なる強度は、当該科学装置が測定可能な光強度の全範囲に亘るのが適切である。

このキットは、３、４、５、６又はそれを越える数のデバイスを備えてもよく、例えば１０、１２、１５又は２０個のデバイスを備えてもよい。

また、このキットは当該デバイスの製造日を記録する証印と、その製造日から任意の時に光出力の強度を計算する手段とを有してもよい。

幾つかの実施形態では、本発明のデバイスが磁性部品を含むことが望ましい。磁性部品の存在は、有磁性取り扱い具の使用を可能にし、本発明の小型のデバイスをウェル、例えば９６ウェルプレートのウェルから取り出すのを容易にするために特に有用である。便宜上、磁性部品は、鋼等の磁性体でできた外部容器を使用することで提供されてもよい。

前記キットは、光出力の色を変える着色手段を更に備えてもよい。各照度計較正デバイスの光出力は、その着色手段によって異なる色に変えられ、当該キットはある範囲の色光出力を提供するのが適切である。

着色手段は１つ以上のリン光体を備えるのが好ましい。着色手段はＧＴＬＳ容器上のリン光体コーティングにより提供されるのが適切である。

本発明の更に別の態様によれば、予め設定可能な強度の光出力を提供するＧＴＬＳと、光出力の色を変え、色光出力を生成する着色手段とを含む発光性試料を有する比色装置較正デバイスが提供される。

本発明の更に別の態様によれば、光測定装置を較正する方法が提供される。その方法は、予め設定可能な強度の光出力を提供する気体トリチウム光源（ＧＴＬＳ）を備える発光性デバイスを当該装置内に配置するステップと、当該装置の光出力測定値が前記発光性デバイスの光出力の予め設定可能な強度になるよう調整するステップとを含む。

本発光性デバイスが、光出力の色を変えて色光出力を生成する着色手段を備える場合、前記試験される装置は比色装置であってもよい。

本発明の更に別の態様によれば、ＧＴＬＳを有する発光性較正デバイスを備え、該発光性較正デバイスが試料ホルダに収容された光測定装置が提供される。

本発明の更に別の態様によれば、上記のデバイスを使用して光出力を検出可能な装置を較正するステップと、較正された該装置に試料を挿入し、その測定値を得るステップとを含む試料分析方法が提供される。

前記試料は、分子及び／又は生細胞を含む任意の適切な試料であってよい。通常、該装置は光出力測定値を定量化することができ、例えば照度計、蛍光光度計、分光光度計、閃光カウンタ、光電子増倍管、フォトダイオード（例えばアバランシェ・フォトダイオード）、又はＣＣＤカメラであってよい。前記方法は、薬検出、高スループットのスクリーニング（特に指示光）、分子生物学、及び診断用途を含む技法に対して適用可能であるが、他の用途を排除するものではない。

本発明は添付の図面を参照して実施例を用いて以下説明される。

図１〜図５は、９６ウェルプレートで使用するために設計された本発明に係る典型的な発光性デバイスを示す。発光性デバイス１は、ステンレス鋼（４１６）でできた外部容器６を備えている。外部容器６は磁界に敏感であり、このため当該デバイスは、有磁性取り扱い具（例えば図２４、図２５に示したような）を使用して、９６ウェルプレートから容易に取り出すことが出来る。気体トリチウム光源（ＧＴＬＳ）３は、内部容器２の中の適切な位置にシリコン系接着剤で固定される。容器２の上の開口４は、光が放射されるのを可能にし(図４の矢印を参照)、開口４は特定の半径を有するため、光出力は均一である。図１〜図４に示した容器２内のＧＴＬＳ３は、外部容器６内に接着剤で固定されてよい。ガラス又は他の材料でできたフィルタ５は、開口４を覆って例えば接着剤で固定される。フィルタ５は異なる光学密度であってもよい。典型的なフィルタは、１．０（１０％透過）の減光フィルタ、２．０（１％透過）の減光フィルタ、及び３．０（０．１％透過）の減光フィルタを含む。或は、特定の波長の光を通過させるために、着色されたフィルタを使用してもよい。

本発明の別の実施形態が図６、図７に示されている。この実施形態は３９４ウェルプレート用の発光性デバイスのために修正された構成を説明する。図６は外部容器６を示す。この容器はステンレス鋼等の磁性金属でできていてもよい。この外部容器のサイズは、３８４ウェルプレートの１個のウェルに挿入するように選択されるが、通常、図６の容器の長さは約９ｍｍである。図７は、アルミニウム等でできた管状容器２にＧＴＬＳ３が予め入れられている当該デバイスを示す。管状容器２の一端は、適切な封止剤、例えばシリコン接着剤８を使用して封止されていてもよい。内部容器２の他端は、透明又は半透明の材料９、例えばサファイアガラス等のガラスによって封止されていてもよい。ガラスフィルタ５は、内部容器２の自由端を覆うように配置され、光は外部容器６の開口７を通って放射されるようになる。

図９に示されている本発明に係る発光性デバイスの別の実施形態は、ＰＣＲ又は円錐状ウェルプレートで使用するのに適切である。外部容器６が図８に示されている。ＧＴＬＳ３が中に入った図１〜図４に示したものと同様の内部容器２が存在する。フィルタ５が内部容器２の上に配置され、光が開口４、７を通って放射される。

図１０〜図１３は、顕微鏡、ＣＣＤカメラ又は他の結像システムを較正するために設計された本発明に係る発光性デバイスを示す。この実施形態では、ＧＴＬＳキット３が内部容器２内に配置され、内部容器２の内部サイズ及び形状によって、及び／又は接着剤の使用により固定される。フィルタ５はＧＴＬＳキット３を覆うように配置される。異なる減光率の配列を有するフィルタの例が、図１３に示されている。このフィルタは単一のＧＴＬＳ光源で異なる光出力を出力するフィルタである。減光フィルタ配列の各端には小さなバー１０、１０’が存在する。これらのバーにおいては比較の目的のため光はフィルタされない。

図１４〜図１７は、発光性デバイスが自己ルミネセンス目盛線較正デバイスとして使用できる本発明の別の実施形態を示す。縦断面図、横断面図、上面図はそれぞれ図１０、図１１、図１２と同様であるが、図１７は目盛線がフォトリソグラフィ又はマスク法（半導体チップの生産に使用されるのと同様の）を使用してその上にエッチングされたフィルタを示す。この目盛はミリメートルからマイクロメートルまで選択が可能である。

図１８は、Mithras LB 940照度計（ベルトールド社製）を使用して２４時間に亘って測定された較正デバイスからのデータを示す。本発明に係るそれぞれ異なる減光フィルタを備える３つの異なるデバイスを測定した。これらのデバイスは、このグラフにおいて、それぞれＡ、Ｂ、Ｃとラベル付けされている。各デバイスを２４時間に亘って３６０秒間隔で０．１秒間測定した。較正デバイスＡの平均強度は１０１１７６３相対光単位（ＲＬＵ）、Ｂは９９１６３ＲＬＵ、Ｃは２７３２６ＲＬＵであった。

図１９〜図２３は、本発明に係る発光性デバイスをレーザエッチングする選択肢を説明する図である。各デバイスは、製品タイプ、一意のシリアル番号がラベル付けされている。このようなラベル付けは、発光性デバイスの較正された製造と製品寿命の追跡を可能にする。

図２４、図２５は、本発明に係る磁性部品をその中に含む発光性デバイスを、例えば９６又は３９４ウェルプレートから取り出すための有磁性取り扱い具の例を示す。この有磁性取り扱い具において、ネオジム円板状磁石が、有磁性ロッドに固定されている。他の種類の磁石を使用することも可能である。

図２６は、９６ウェルプレートに使用されている本発明に係るデバイス（図１８に示したデバイス）を示す。試料Ａ１（図１８の試料Ａに対応する）においては、ＧＴＬＳの光強度は強く、そのＧＴＬＳがはっきりと見える。試料Ａ２（図１８の試料Ｂに対応する）においては、より高い度合いのフィルタリングが適用されており、試料Ａ３（図１８の試料Ｃに対応する）においては、フィルタリングの度合いが更に高い。

アルミニウム、真ちゅう、プラスチック等の材料でできた内部容器内に挿入されたＧＴＬＳの側面図である。図１のＧＴＬＳを含む内部容器の側断面図である。図１、図２の内部容器の斜視図である。図１〜図３のデバイスからの光出力を示す図である。外部容器内に位置し、フィルタが上に配置された図１〜図４の容器を有する本発明のデバイスの断面図である。３８４ウェルプレート用に修正された本発明のデバイスのための外部容器の断面図である。図６の外部容器を使用する本発明のデバイスの断面図である。ＰＣＲ又は円錐ウェルプレートで使用するための本発明のデバイスのための外部容器の断面図である。図８の外部容器を使用する本発明のデバイスの断面図である。顕微鏡又はＣＣＤカメラで使用するために設計された本発明のデバイスの縦断面図である。図１０のデバイスの横断面図である。図１０のデバイスの上面図である。図１０〜図１２のデバイスで使用するための典型的な減光フィルタ配列を示す図である。自己ルミネセンス目盛線較正デバイスにおいて使用するための本発明のデバイスの縦断面図である。図１４のデバイスの横断面図である。図１４のデバイスの上面図である。図１４〜図１６のデバイスにおいて使用することができる典型的な目盛線フィルタを示す図である。 Mithras LB 940照度計（ベルトールド製）を使用して測定された２４時間に亘る３つの本発明の発光性デバイスからのデータを示す図である。本発明に係る発光性デバイスのレーザエッチングを説明する図である。本発明に係る発光性デバイスのレーザエッチングを説明する図である。本発明に係る発光性デバイスのレーザエッチングを説明する図である。本発明に係る発光性デバイスのレーザエッチングを説明する図である。本発明に係る発光性デバイスのレーザエッチングを説明する図である。本発明の発光性デバイスを取り扱うのに適切な有磁性取り扱い具の縦断面図である。図２４の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。３つの本発明に係る発光性デバイスの写真である。ウェルＡ１は図１８の較正デバイスＡに対応し、ウェルＡ２は図１８のデバイスＢに対応し、ウェルＡ３は図１８のデバイスＣに対応する。

符号の説明

１発光性デバイス
２内部容器
３気体トリチウム光源（ＧＴＬＳ）
４、７開口
５フィルタ
６外部容器

Claims

予め設定可能な強度の光出力を提供する気体トリチウム光源を備えた発光性デバイス。
前記気体トリチウム光源は１０〜２０ｍＣｉのトリチウムを含む請求項１に記載のデバイス。
前記気体トリチウム光源は、少なくとも一部が光学的に透明又は半透明な、外部容器中に配置される請求項１又は２に記載のデバイス。
前記外部容器は鋼でできている請求項３に記載のデバイス。
前記透明又は半透明な部分は減光フィルタを含む請求項３又は４に記載のデバイス。
前記透明又は半透明な部分はガラス又はプラスチックから形成されている請求項３乃至５のいずれかに記載のデバイス。
前記デバイスは、前記気体トリチウム光源の光出力の色を変える着色手段を更に備える請求項１乃至６のいずれかに記載のデバイス。
前記気体トリチウム光源は、前記外部容器の中に配置される容器の中に保持される請求項１乃至７のいずれかに記載のデバイス。
科学装置の光学出力を較正するためのサイズと形状を有する請求項１乃至８のいずれかに記載のデバイス。
前記装置は照度計、蛍光光度計、分光光度計、閃光カウンタ、光電子増倍管、アバランシェ・フォトダイオード、又はＣＣＤカメラである請求項９に記載のデバイス。
前記デバイスは、目盛線を備える請求項１乃至８のいずれかに記載のデバイス。
前記デバイスは、フィルタ配列を備える請求項１乃至８のいずれかに記載のデバイス。
請求項１乃至１２のいずれかに記載の発光性デバイスを２つ以上備え、当該各発光性デバイスは、異なる強度の光出力をその他の発光性デバイスに提供するキット。
有磁性取り扱い具を更に備え、前記各デバイスは、磁性部品を含む請求項１３に記載のキット。
３つ以上のデバイスを備え、前記各デバイスは、その他のデバイスと異なる強度の光出力を有する請求項１２又は１３に記載のキット。
試料ホルダに収容された請求項１乃至１２のいずれかに記載の発光性デバイスを備える光測定装置。
照度計、蛍光光度計、分光光度計、閃光カウンタ、光電子増倍管、アバランシェ・フォトダイオード、又はＣＣＤカメラである請求項１６に記載の装置。
請求項１乃至１２のいずれかに記載のデバイスを使用して光出力を検出可能な装置を較正することと、
較正された該装置に試料を挿入し、その測定値を得ることと
を含む試料分析方法。
前記試料は、生細胞を含む請求項１８に記載の方法。