JP2011203085A - 高感度発光測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試験管内の発光反応物や蛍光反応物またはルシフェラーゼやGFPを発現する生きたままの細胞や個体およびその抽出物を試料として、24ウェルマイクロプレート7に収納した試料の発光又は蛍光の強度を測定する装置であり、測定暗室1、高感度光電子増倍管2、測定暗室シャッター3、第1可動部8、第2可動部9及びカウンタ5及び制御部4を備え、計測部4実験者が設定した測光時間、測光待機時間、測定回数又は測定時間間隔に基づいて、測定暗室シャッター3の開閉、第1可動部8及び第2可動部9を介して24ウェルマイクロプレート7と高感度光電子増倍管2の位置決め、の制御を行うとともに、高感度光電子増倍管2からの出力を、カウンタ5を介して計数する。
【選択図】図1
Description
一般に、光電子増倍管を測光デバイスとして搭載した24ウェルプレートを測定可能な発光測定装置においては、バイアルカリと呼ばれる材質の光電面を備えた光電子増倍管が使用されている。これは、以下の理由による。
(1)バイアルカリを光電面に使用した光電子増倍管における量子効率の高い(量子効率が10〜20%の)光波長域が350〜550nmの範囲であり(例えば、非特許文献1参照)、発光タンパク質や蛍光タンパク質の大半が発する光波長域とほぼ一致している。(2)バイアルカリの光電面を備えた光電子増倍管は、光電面の冷却を行わなくてもダークノイズが低いため、特別な冷却系を備えることなく高S/Nの測定データを得ることができる。
(3)バイアルカリの光電面を備えた光電子増倍管は他の材質の光電面を備えた光電子増倍管と比較して安価である。
これらの理由から、24ウェルマイクロプレートに入れた試料の発する550〜680nmの発光又は蛍光の強度を高感度に測定することができる発光測定装置は実用化できていなかった。
また、請求項2に記載のように、光電子増倍管(2)が、GaAsP(ガリウムヒ素リン)を材質とする直径5mm以下の光電面(13)を備えるようにすると、24ウェルマイクロプレート(7)に入れた試料の発する発光又は蛍光を高感度かつ高S/Nで測定することができる。
(1)GaAsP光電面が直径5mm以下である。
(2)GaAsP光電面を電子冷却素子によって、常時5℃以下に保つことができる。
(4)24ウェルマイクロプレートの1ウェルの直径(14mm程度)とほぼ同じ直径(14±2mm)の光入射窓を備える。
(6)底面が光透過性の材質で形成されている24ウェルマイクロプレートに収納した試料の発する発光または蛍光を、ウェルの上面又は下面又は上面と底面の両面から検出することができる。
(8)フォトンカウンティング法によって発光又は蛍光の強度をデジタル化したパルス信号として出力することができる。
本発明の発光測定装置の構造は、図1に示すように、測光を行うための測定暗室1と、試料の発する発光又は蛍光を検出する高感度光電子増倍管2と、測定暗室1と外部を隔絶するための開閉可能な測定暗室シャッター3と、試料を収納した24ウェルマイクロプレート7のウェルと高感度光電子増倍管2の光入射窓との相対位置を最適化するための可動部(図1の記号8及び記号9)と、制御部4と、高感度光電子増倍管2が出力したデジタル化されたパルス信号を伝達する信号線6と、そのデジタル化されたパルス信号を受信して光強度をパルス数として数値化するカウンタ5から構成される。
制御部4はCPUとソフトウェアを含み、実験者が設定した測光時間や測光待機時間や測定回数や測定時間間隔に基づいて、正確な時間タイミングで測定が自動実行できるように、高感度光電子増倍管2や測定暗室シャッター3や第1可動部(8)及び第2可動部(9)の動作の有無や動作速度や動作タイミングを計算して自動制御する。
(1)直径5mm以下のGaAsP光電面13を備えている。
(3)電子冷却素子14の放熱を熱伝導板15で誘導して水冷循環またはヒートシンクと空冷ファン16で冷却することができる。
(5)の光入射窓12から入射した光を、全反射型のライトガイド10によって、GaAsP光電面13へ高効率に集光することができる。
(8)高感度光電子増倍管2が24ウェルマイクロプレート7のウェル上面又はウェル底面又は上面と底面の両面から検出した発光又は蛍光の強度を、フォトンカウンティング法によってデジタル化したパルス信号として出力する。
赤色発光ルシフェラーゼの例としては、鉄道虫由来のSLR(発光のピーク波長は630nm)が挙げられる。
24ウェルマイクロプレート7の例としては、PerkinElmer社のViewPlate−24やCulturePlate−24が挙げられる。
(発光測定装置の特徴)
図4に、本実施形態の発光測定装置と従来の発光測定装置のピーク波長560nmの光に対する測定感度を示して、両者を比較した。なお、図4において、白丸は従来の装置の結果を、黒丸は本実施形態の発光測定装置の結果を、それぞれ表している。
本実施形態の発光測定装置は、従来の発光測定装置の約10倍の感度を示し、従来の発光測定装置よりも1桁低い濃度のホタルルシフェラーゼ反応液の発光まで、正確に測定することができた。この結果から、ピーク波長560nmの光に対して、従来の発光測定装置よりも10倍の高感度であることが証明された。
本実施形態の発光測定装置は、従来の発光測定装置の約50倍の感度を示した。この結果から、ピーク波長630nmの光に対して、従来の発光測定装置よりも50倍の高感度であることが証明された。
2…高感度光電子増倍管、
3…測定暗室シャッター、
4…制御部、
5…カウンタ、
6…信号線、
7…24ウェルマイクロプレート、
8…第1可動部、
9…第2可動部、
10…全反射型ライトガイド、
11…高感度光電子増倍管の筐体、
12…光入射窓、
13…GaAsP光電面、
14…電子冷却素子、
15…熱伝導板、
16…ヒートシンクと空冷ファン、
17…電子回路
Claims (7)
- 試験管内の発光反応物や蛍光反応物またはシフェラーゼやGFPを発現する生きたままの細胞や個体およびその抽出物を試料として、24ウェルマイクロプレートに収納した前記試料の発光又は蛍光の強度を測定する発光測定装置であって、
測光を行うための測定暗室と、
前記試料の発光又は蛍光を検出する光電子増倍管と、
前記測定暗室と外部とを隔絶する開閉可能に構成された測定暗室シャッターと、
前記24ウェルマイクロプレートを移動させる第1可動部と、
前記光電子増倍管を前記24ウェルマイクロプレート方向に移動させる第2可動部と、
前記光電子増倍管から出力されるデジタル信号を計数するためのカウンタと、
実験者が設定した測光時間、測光待機時間、測定回数又は測定時間間隔に基づいて、前記測定暗室シャッターの開閉、前記第1可動部及び前記第2可動部を介して前記24ウェルマイクロプレートと前記光電子増倍管の位置決め、の制御を行うとともに、前記光電子増倍管からの出力を、前記カウンタを介して計数する制御部と、
を備えていることを特徴とする発光測定装置。 - 請求項1に記載の発光測定装置において、
前記光電子増倍管は、
GaAsPを材質とする直径5mm以下の光電面を備えていることを特徴とする発光測定装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の発光測定装置において、
前記光電子増倍管は、
前記光電面を常時5℃以下に冷却する電子冷却素子と、
その電子冷却素子の放熱を行うための冷却水循環ライン又はヒートシンク付き空冷ファンと、
を備えていることを特徴とする発光測定装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発光測定装置において、
前記光電子増倍管は、
前記24ウェルマイクロプレートの1ウェルの直径と±2mm以内の半径の光入射窓と、
その光入射窓から入射した光を前記入射窓よりも小さな光電面に集光するためのライトガイドと、
を備えていることを特徴とする発光測定装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発光測定装置において、
前記光電子増倍管は、
前記光電子増倍管に印加電圧を供給する電源と、
前記光電子増倍管から出力されるアナログ信号を増幅するプリアンプ回路と、
前記光電子増倍管から出力されたアナログ信号をA/D変換する波高弁別器と、
を筐体内に内蔵していることを特徴とする発光測定装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発光測定装置において、
前記光電子増倍管は、
前記24ウェルマイクロプレートのウェル上面又はウェル底面又は上面と底面の両面から検出した光を、フォトンカウンティング法によってデジタル化したパルス信号として出力することを特徴とする発光測定装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発光測定装置おいて、
前記第1可動部及び前記第2可動部は、
前記光電子増倍管の光入射窓と前記24ウェルマイクロプレートのウェル底面又はウェル上面との相対位置が近接するように、前記24ウェルマイクロプレート及び前記光電子増倍管を移動させることを特徴とする発光測定装置。
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