JP2014006213A - 発光計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 試料を収める容器のホルダを保持する板状部材と、前記試料中の発光を検出する光検出部と、前記光検出部の温度制御を行う温度制御部と、前記光検出部の受光面に送風を行う送風部と、を発光測定装置に備える。
【選択図】 図1B
Description
そこで、本発明は、SN比を向上させ、かつ化学発光や生物発光のような指向性のない発光を高感度に検出することができる光検出器及びシステムを提供することを目的とする。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
図1A、図1B、図1Cは、実施例1に係る微弱発光計測装置の機構室5内の構成を示す1例である。図1Aは、微弱発光計測装置本体1と圧縮空気を生成するコンプレッサー2とそれを制御する制御装置3から構成されるシステムの外観図である。図1Aは、微弱発光計測装置本体1は、遮光された筐体であり、さらに、各種駆動機構を収容した機構室5と各種制御デバイスを収容した制御室6で構成される。図1Bに示すサンプル容器7をセットする際に開閉する開閉扉4を備えている。その内部の装置構成は、図1B、図1Cに示すとおりである。
第2の恒温制御器18、第3の恒温制御器19、第4の恒温制御器24の設定温度を10℃以下に設定するには、第2の恒温制御器18、第3の恒温制御器19、第4の恒温制御器24に電子冷却素子(ペルチェ素子)を用いるのが好適である。図2Aは第1の電子冷却素子を用いたときの第1の板状部材9の第2の恒温制御器18の構成図を示している。ここで、第2の恒温制御器18は、図2Aを用いて以下に述べる、第1の電子冷却素子の冷却面31、第1の電子冷却素子の放熱面33、第1の熱排出器34、第1の冷却媒体導入口35、第1の冷却媒体排出口36によって構成される。
図3B、図3Cは、恒温乾燥空気26の温調方法の変形実施例を示している。図3Aと異なり、恒温乾燥空気ノズル23を利用しない形態である。
Pは電子冷却素子からの供給電力量(W)、Cは比熱(kJ/(kg・℃))、dは密度(kg/m3)、Δtは温度差である。以下、供給される乾燥空気の温度を25℃から5℃に下げる場合について考える。簡単のために、電子冷却素子の電力供給量P=50Wとし、その他のパラメータ、C=1.007、d=1.2、Δt=20として計算すると、2.1 mL/min以下で流路内を通せば良く、流路断面積が小さいほど、効率よく冷却できる。例えば、1辺10mmの断面100mm2で、210mmを1分間で通過させれば十分に冷却できる。実施例1の第4の恒温制御器を使用する場合でも同じで、断面が100mm2であれば、第4の恒温制御器24に210mmの温調部があれば良い。
受光面16の直径が25mmの光検出器14を使用した場合、受光面積が約500mm2であり、光透過窓11との距離が0.05mmの場合で、受光面16と光透過窓11で形成される空間容積は25mm3(=25μl)、10mmの場合で、空間容積は5000mm3(5ml)となる。これらの体積空間全体を5℃に置換するに、0.05mmの時と10mmの時との比較で、供給流速を変える必要があり、200倍の差が生じる。
また、容積が大きいほど、出口付近から離れるに従い温度勾配が生じ、温度差は大きくなる。そこで、この温度勾配をできるかぎり小さくするためには、恒温乾燥空気26の供給量を多くするか、第1の板状部材9の下面を冷やすことが効果的である。また、温度勾配をできるかぎり小さくするために、恒温乾燥空気26を複数の箇所から中心に向かって供給しても良い。
なお、上記の計算結果は光検出器14の受光面16の熱伝導率を考慮していない。可視光領域を測定する光検出器14の受光面16の表面材質に関しては、ガラスが一般的であり、実際には、その熱伝導率は0.55〜0.75W/m・kを考慮する必要がある。しかしながら、受光面16の表面のガラス板は非常に薄いため、光電面材量の冷却において、熱伝導率による熱の伝達速度の材量依存はほぼ無視できる。また、光検出器14は第3の恒温制御器19により恒温乾燥空気26と同じ温度に制御するため、光検出器14の内部からの冷却も加わり、表面の材質の熱伝導率を考慮しなくても良い。
<実施例4>
本実施例では、受光面16と第1の板状部材9、または、第1の板状部材9の貫通孔10に装着される光透過窓11の隙間が狭い場合、積極的に受光面16へ恒温乾燥空気26を供給する手段について述べる。図4A、図4B、図4C、図Dは、第1の板状部材9の光検出器14が挿入される部分の構造と光検出器14と受光面16の位置関係を示す図である。図4A、図4Bは、図3Bで示した第1の板状部材9に設けられた第1の送風流路52から恒温乾燥空気26を供給する形態に関する1例である。第1の板状部材9にザグリ54を形成し、光検出器14の先端部の外壁と貫通孔10の壁で形成される隙間に対して、光透過窓11と光検出器14の先端の隙間を若干広くしておけば、積極的に、受光面16と第1の板状部材9、または光透過窓11の空間に恒温乾燥空気26を第1の送風流路52から送り込むことができ、受光面16を通り過ぎた恒温乾燥空気26は、ザグリ54へ流出する。
<実施例5>
図5は、本発明の微弱発光計測装置を用いて、第1の恒温制御器を25℃に設定し、第2の恒温制御器と第3の恒温制御器の設定温度を5℃に設定し、各設定温度に到達するまでの温度変化と1秒間毎の暗電流パルス数(Nd)の経時的な変化を示す図であり、サンプル容器の温度56、第1の板状部材の温度57、光検出器の温度58、該恒温制御を行った場合のNd値59、恒温制御なしの場合のNd値の典型値55、の経時変化をそれぞれ示している。装置内温度は、22℃から25℃の範囲で変動していた。本発明の微弱発光測定装置は、微弱発光測定装置本体1の筐体内の温度を監視する手段を備えていても良い。暗電流パルス数(Nd値)は、単位はCOUNT PER SECOND(カウント数/秒)であり、1秒間の信号パルス数の積算値を表すものである。ここでは、毎秒毎の信号パルス数の積算値を0〜3600秒まで連続的にプロットしたものである。そのときの温度モニタの結果もグラフに重ね合わせている(右軸)。
S/N = Ns/(Ns+2(Nb+Nd))1/2 式(2)
ここで、Ndは暗電流パルス数、Nbは、試薬の背景光パルス数、Ns値はATP発光信号パルス数のピーク値(発光信号パルス数63)である。
Claims (12)
- 試料を収める容器を保持するホルダと、
前記ホルダを保持する板状部材と、
前記容器の底面と対向して前記試料中の発光を検出する光検出部と、
前記光検出部の温度制御を行う第1の温度制御部と、
前記光検出部の受光面に送風を行う送風部と、
を備え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であって、
前記送風部は、
第2の温度制御部を備え、前記第2の温度制御部によって温度制御された空気を前記受光面に送風する、ことを特徴とする発光測定装置。 - 請求項2に記載の発光測定装置であって、
前記第2の温度制御部は、
前記空気の温度が前記光検出部の温度と同じになるように前記空気の温度制御を行う、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であって、
前記送風部は、
空気を乾燥させる空気乾燥部を備え、前記空気乾燥部によって乾燥された空気を前記受光面に送風する、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であって、
前記送風部は、
前記光検出部の受光面に平行に前記送風を行う、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であって、
更に、前記板状部材の温度制御を行う第2の温度制御部を備え、
前記板状部材は、内部に流路を備え、
前記送風部は、前記第2の温度制御部によって温度制御された前記板状部材中の流路を介して前記送風を行う、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であって、
更に、前記光検出器の温度制御を行う第2の温度制御部を前記光検出器の側面に備え、
前記第2の温度制御部は、内部に流路を備え、
前記送風部は、前記第2の温度制御部中の流路を介して前記送風を行う、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であって、
更に、
前記板状部材の温度制御を行う第2の温度制御部と、
前記ホルダの温度制御を行う第3の温度制御部と、を備え、
前記第2の温度制御部の制御温度は、前記第3の温度制御部の制御温度よりも低い、ことを特徴とする発光測定装置。 - 請求項8に記載の発光測定装置であって、
更に、前記ホルダと、前記板状部材と、の間に断熱部材を備える、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であって、
前記送風部から送風される空気の流速は毎分0.5ミリリットルから毎分3ミリリットルである、ことを特徴とする発光計測装置。 - 請求項1に記載の発光測定装置であって、
前記板状部材は貫通孔を有し、
前記光検出器の受光面は、前記貫通孔を介して前記容器の底面と対向する、ことを特徴とする発光計測装置。 - 請求項11に記載の発光測定装置であって、
前記貫通孔は、遮光部材によって開閉可能であり、発光計測時には開いた状態である、ことを特徴とする発光計測装置。
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