JP4410900B2 - 発光検出器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、測定容器中の検体が化学発光や生物化学発光により発する光を検出する装置、特に光電子増倍管又は半導体光センサを用いて微量の光を精度良く検出することができる発光検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学発光や生物化学発光を用いた化学物質の測定は、非常に低濃度の測定が可能であること、特異的な測定が可能であることなどの理由から、食品や医薬品などの様々な分野で利用されている。例えば、蛍の酵素であるルシフェラーゼと発光物質のルシフェリンを用いた生物化学発光法によるとアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）の測定は、リアルタイムに微生物数の算定が可能であるため、食品などの微生物汚染測定法として近年注目されている。
【０００３】
このような化学発光や生物化学発光を用いた化学物質の測定を行うためには、発光物質から生じる非常に微弱な光を検出するための発光検出器が必要であり、その光センサとしては光電子増倍管や半導体光センサが利用されている。発光検出器では、検体からの光が光センサに照射されると光強度に応じた電流が発生するので、この電流を光センサに接続した電流電圧変換アンプで電圧に変換し、その電圧から光強度を算出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した光電子増倍管や半導体光センサのような光センサを用いた発光検出器においては、光強度の測定感度を高くするには、電流電圧変換アンプの帰還抵抗を極端に高くして、電流―電圧変換比率を大きくしなければならない。
【０００５】
しかし、測定感度を上げるために電流電圧変換アンプの電流―電圧変換比率を大きくすると、光センサの電流以外の影響を受けやすくなり、特に静電気の影響を受けやすくなる。このため、光検出器や測定容器が帯びている静電気により、電流電圧変換アンプに異常電流や雑音電流のような不正な電流が流れ、正確な光強度の測定ができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、光センサを使用した光強度測定の際に、電流電圧変換アンプに与える静電気の影響をなくして、高い測定感度で正確な光強度の測定が可能な発光検出器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する発光検出器は、測定容器が挿入される挿入孔と、該挿入孔に挿入された測定容器中の検体の発光を光強度測定する光センサとを備えた発光検出器において、前記挿入孔への挿入に際して前記測定容器が接触又は近接する部分を電気導電性材料で構成すると共に、該部分が前記光センサに接続された電流電圧変換アンプのアースラインに電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
光電子増倍管や半導体光センサなどの光センサを使用する発光検出器で光強度を測定する際に、電流電圧変換アンプに作用して、光センサが光を検出した際に流れる電流以外の不正な電流を発生させる原因となる静電気としては、発光サンプルとなる検体を入れる測定容器自身が持つ静電気と、検体を入れた測定容器を発光検出器に挿入したときに摩擦などにより生じる静電気とが、主なものであることが分かった。
【０００９】
特に、測定容器を挿入するための挿入孔は、外部からの光を遮光する必要があるため、一般的に内周面に黒色塗料を塗布するなどの黒色化処理や防食処理を施すため、表面の導電性が失われやすい。そのため、測定容器自身の持つ静電気や挿入時に発生する静電気を逃がすことができず、この静電気が光センサに悪影響を与えている。
【００１０】
そこで、本発明においては、発光検出器の測定容器が接触又は近接する部分を電気導電性の材料で構成し、この電気導電性材料で構成した部分を電流電圧変換アンプのアースラインに接続することによって、異常電流や雑音電流のような不正な電流を流す原因となる静電気の帯電を防止する。
【００１１】
電気導電性材料で構成する具体的な部分としては、上記した測定容器の挿入孔のほか、挿入孔に近接する光センサの保持部や、挿入孔内で測定容器の底部に当接する部分などがある。また、測定容器と光センサの間に何も存在しないと静電気の影響を受けやすいので、この部分に光を透過する導電性ガラス又は導電性プラスチック、あるいは金属のリング又は網（メッシュ）を配置して、電流電圧変換アンプのアースラインに接続することが好ましい。
【００１２】
電気導電性材料としては、一般的にアルミニウムや銅などの金属材料を使用できるが、構成する部分によっては導電性ゴムやカーボン、導電性ガラスや導電性プラスチックを用いたり、あるいはその部分の部材に導電性塗料又は導電性メッキを施すことでもよい。
【００１３】
【実施例】
本発明の発光検出器の一具体例を、図１〜２に基づいて説明する。この発光検出器には、図１に示すように、遮光ケース１に挿入孔２が設けてあり、挿入孔２は途中に段差部を備えていて、段差部の入口側２ａが小径で底部側が大径になっている。挿入孔２の入口側２ａには、遮光パッキン５ａを備えた遮光蓋４が開閉可能に設けてあり、遮光ケース１の入口側２ａの上端に固定した筒体３に係合して挿入孔２の入口側２ａを閉じるようになっている。
【００１４】
また、挿入孔２の段差部下方には、遮光ケース１に設けた光の通路を挟んでフォトダイオードからなる光センサ６が取り付けられ、遮光ケース１と光センサ６の周囲との間は遮光パッキン５ｂで遮光されている。光センサ６には電流電圧変換アンプ１０が接続され、それらはシールドケース１１により電気的なシールドが施されている。光センサ６が検体からの光を検出して発生した電流は、電流電圧変換アンプ１０で電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器１２を通してＣＰＵなどを備えた演算部１３に伝えられる。演算部１３では、光センサ６で検出された光強度に対応した検体の濃度が算出され、所望に応じて表示又はプリントされるようになっている。
【００１５】
挿入孔２の段差部には、挿入孔２を閉じて光センサ６を遮光するためのシャッタ７がバネ８により移動可能に設けてある。シャッタ７は小径円柱部と大径円柱部とからなり、通常はバネ８により押し上げられて小径円柱部が挿入孔２の小径部に嵌合し、段差部で遮光ケース１に密接することにより外部からの光の進入を防止する構造になっている。また、挿入孔２に測定容器１４が挿入されると、バネ８が縮んでシャッタ７が底部側に移動する。尚、シャッタ７が閉じているか開いているかは、シャッタ検出センサ９により検出することができる。
【００１６】
次に、この発光検出器により光強度を測定する手順を説明する。まず、図２に示すように、測定容器１２に検体溶液１５を入れ、遮光蓋４を開けて測定容器１５を挿入孔２に挿入して遮光蓋４を閉める。このときシャッタ７が押し下げられ、検体溶液１５から放出された光がフォトダイオードからなる光センサ６により検出され、光強度に比例した電流が発生して、電流電圧変換アンプ１０により電圧に変換され、演算部１３で検体濃度として測定される。
【００１７】
この光強度の測定において、光強度の検出感度を高くするためには、電流電圧変化アンプ１０の帰還抵抗を高くして電流−電圧変換比率を高め、微小な電流を検出する必要がある。しかしながら、電流の測定感度を高くすることにより、光センサ６の電流以外の影響を受けやすくなり、特に外部からの電気的な誘導や静電気の影響が無視できなくなる。電気的な誘導は、光センサ６と電流電圧変換アンプ１０の全体をシールドケース１１内に入れることで防止できるが、測定容器１４が持つ静電気や摩擦により生じた静電気はシールドケース１１によっても防ぐことは不可能である。
【００１８】
そこで、図２に示す本発明の発光検出器では、遮光ケース１（挿入孔２の内周面を含む）とシャッタ７は共にアルミニウム製、バネ８はステンレス製とし、これら遮光ケース１、シャッタ７及びバネ８は全て電流電圧変換アンプ１０のアースライン及びシールドケース１１と電気的に導通があるように接続している。また、光センサ６の前に光を透過する導電性ガラス又は導電性プラスチックからなる板状の導電性部材１６を配置し、電流電圧変換アンプ１０のアースライン及びシールドケース１１に接続した。尚、検体を入れる測定容器１４は、通常、光透過性の高いプラスチックやガラス製のものを使用する。
【００１９】
この本発明の発光検出器を用いて、挿入孔２に測定容器１４（検体溶液なし）を挿入する前後における電流電圧変換アンプ１０の電圧変化を測定し、その結果を下記表１に示した。尚、測定容器１４の挿入前の電圧は、遮光蓋４を閉めて完全に外部光を遮光した状態で測定した。
【００２０】
また、比較のために、挿入孔２の内周面に酸化アルミニウム被膜からなる黒色アルマイトメッキを施した場合についても同様の測定を行い、得られた結果を下記表１に併せて示した。尚、この比較例の場合も、遮光ケース１やシャッタ７などは、上記本発明の場合と同様に、電流電圧変換アンプ１０のアースライン及びシールドケース１１に電気的に接続した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
上記の試験では、発光する検体溶液は測定容器１４に入っていないため、光センサ６には光検出による電流は全く流れない。ところが、挿入孔２の内周面に電気導電性のない黒色アルマイトメッキを施した比較例の発光検出器の場合には、１２６ｍＶの不正な電圧が観測されている。比較例の場合でも、遮光ケース１などは電流電圧変換アンプ１０のアースラインとシールドケース１１には接続してあるため、外部からの電気的誘導による不正な電圧発生に起因していないことは明らかであり、測定容器１４自身の静電気又は摩擦により発生した静電気が影響していることが分かる。
【００２３】
一方、本発明の発光検出器では、電圧変化は認められなかった。このように、本発明に基づき、測定容器１４が接触又は近接する部分を電気導電性の材料で作製し、電流電圧変換アンプ１０のアースラインと電気的に接続することにより、静電気の影響を効果的に防止することが可能である。
【００２４】
尚、上記本発明の発光検出器では、遮光ケース１などの測定容器と接触する部分をアルミニウムなどの金属で作製したが、導電性塗料や導電性金属メッキを施したり、カーボンのような電気的導電性がある物質により作製し、電気的に電流電圧変換アンプのアースラインに接続することによっても、本発明の目的を達成することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、光電子増倍管や半導体光センサを用いた発光検出器において、静電気による不正な電流の発生を防止して、より正確な発光強度の測定を行うことができ、化学発光や生物化学発光の測定に好適な発光検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光検出器の一具体例を示す概略の一部切欠側面図である。
【図２】図１の発光検出器に測定容器を挿入した状態を示す概略の一部切欠側面図である。
【符号の説明】
１ 遮光ケース
２ 挿入孔
４ 遮光蓋
６ 光センサ
７ シャッタ
８ バネ
１０ 電流電圧変換アンプ
１４ 測定容器
１５ 検体溶液
１６ 導電性部材
【発明が属する技術分野】
本発明は、測定容器中の検体が化学発光や生物化学発光により発する光を検出する装置、特に光電子増倍管又は半導体光センサを用いて微量の光を精度良く検出することができる発光検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学発光や生物化学発光を用いた化学物質の測定は、非常に低濃度の測定が可能であること、特異的な測定が可能であることなどの理由から、食品や医薬品などの様々な分野で利用されている。例えば、蛍の酵素であるルシフェラーゼと発光物質のルシフェリンを用いた生物化学発光法によるとアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）の測定は、リアルタイムに微生物数の算定が可能であるため、食品などの微生物汚染測定法として近年注目されている。
【０００３】
このような化学発光や生物化学発光を用いた化学物質の測定を行うためには、発光物質から生じる非常に微弱な光を検出するための発光検出器が必要であり、その光センサとしては光電子増倍管や半導体光センサが利用されている。発光検出器では、検体からの光が光センサに照射されると光強度に応じた電流が発生するので、この電流を光センサに接続した電流電圧変換アンプで電圧に変換し、その電圧から光強度を算出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した光電子増倍管や半導体光センサのような光センサを用いた発光検出器においては、光強度の測定感度を高くするには、電流電圧変換アンプの帰還抵抗を極端に高くして、電流―電圧変換比率を大きくしなければならない。
【０００５】
しかし、測定感度を上げるために電流電圧変換アンプの電流―電圧変換比率を大きくすると、光センサの電流以外の影響を受けやすくなり、特に静電気の影響を受けやすくなる。このため、光検出器や測定容器が帯びている静電気により、電流電圧変換アンプに異常電流や雑音電流のような不正な電流が流れ、正確な光強度の測定ができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、光センサを使用した光強度測定の際に、電流電圧変換アンプに与える静電気の影響をなくして、高い測定感度で正確な光強度の測定が可能な発光検出器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する発光検出器は、測定容器が挿入される挿入孔と、該挿入孔に挿入された測定容器中の検体の発光を光強度測定する光センサとを備えた発光検出器において、前記挿入孔への挿入に際して前記測定容器が接触又は近接する部分を電気導電性材料で構成すると共に、該部分が前記光センサに接続された電流電圧変換アンプのアースラインに電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
光電子増倍管や半導体光センサなどの光センサを使用する発光検出器で光強度を測定する際に、電流電圧変換アンプに作用して、光センサが光を検出した際に流れる電流以外の不正な電流を発生させる原因となる静電気としては、発光サンプルとなる検体を入れる測定容器自身が持つ静電気と、検体を入れた測定容器を発光検出器に挿入したときに摩擦などにより生じる静電気とが、主なものであることが分かった。
【０００９】
特に、測定容器を挿入するための挿入孔は、外部からの光を遮光する必要があるため、一般的に内周面に黒色塗料を塗布するなどの黒色化処理や防食処理を施すため、表面の導電性が失われやすい。そのため、測定容器自身の持つ静電気や挿入時に発生する静電気を逃がすことができず、この静電気が光センサに悪影響を与えている。
【００１０】
そこで、本発明においては、発光検出器の測定容器が接触又は近接する部分を電気導電性の材料で構成し、この電気導電性材料で構成した部分を電流電圧変換アンプのアースラインに接続することによって、異常電流や雑音電流のような不正な電流を流す原因となる静電気の帯電を防止する。
【００１１】
電気導電性材料で構成する具体的な部分としては、上記した測定容器の挿入孔のほか、挿入孔に近接する光センサの保持部や、挿入孔内で測定容器の底部に当接する部分などがある。また、測定容器と光センサの間に何も存在しないと静電気の影響を受けやすいので、この部分に光を透過する導電性ガラス又は導電性プラスチック、あるいは金属のリング又は網（メッシュ）を配置して、電流電圧変換アンプのアースラインに接続することが好ましい。
【００１２】
電気導電性材料としては、一般的にアルミニウムや銅などの金属材料を使用できるが、構成する部分によっては導電性ゴムやカーボン、導電性ガラスや導電性プラスチックを用いたり、あるいはその部分の部材に導電性塗料又は導電性メッキを施すことでもよい。
【００１３】
【実施例】
本発明の発光検出器の一具体例を、図１〜２に基づいて説明する。この発光検出器には、図１に示すように、遮光ケース１に挿入孔２が設けてあり、挿入孔２は途中に段差部を備えていて、段差部の入口側２ａが小径で底部側が大径になっている。挿入孔２の入口側２ａには、遮光パッキン５ａを備えた遮光蓋４が開閉可能に設けてあり、遮光ケース１の入口側２ａの上端に固定した筒体３に係合して挿入孔２の入口側２ａを閉じるようになっている。
【００１４】
また、挿入孔２の段差部下方には、遮光ケース１に設けた光の通路を挟んでフォトダイオードからなる光センサ６が取り付けられ、遮光ケース１と光センサ６の周囲との間は遮光パッキン５ｂで遮光されている。光センサ６には電流電圧変換アンプ１０が接続され、それらはシールドケース１１により電気的なシールドが施されている。光センサ６が検体からの光を検出して発生した電流は、電流電圧変換アンプ１０で電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器１２を通してＣＰＵなどを備えた演算部１３に伝えられる。演算部１３では、光センサ６で検出された光強度に対応した検体の濃度が算出され、所望に応じて表示又はプリントされるようになっている。
【００１５】
挿入孔２の段差部には、挿入孔２を閉じて光センサ６を遮光するためのシャッタ７がバネ８により移動可能に設けてある。シャッタ７は小径円柱部と大径円柱部とからなり、通常はバネ８により押し上げられて小径円柱部が挿入孔２の小径部に嵌合し、段差部で遮光ケース１に密接することにより外部からの光の進入を防止する構造になっている。また、挿入孔２に測定容器１４が挿入されると、バネ８が縮んでシャッタ７が底部側に移動する。尚、シャッタ７が閉じているか開いているかは、シャッタ検出センサ９により検出することができる。
【００１６】
次に、この発光検出器により光強度を測定する手順を説明する。まず、図２に示すように、測定容器１２に検体溶液１５を入れ、遮光蓋４を開けて測定容器１５を挿入孔２に挿入して遮光蓋４を閉める。このときシャッタ７が押し下げられ、検体溶液１５から放出された光がフォトダイオードからなる光センサ６により検出され、光強度に比例した電流が発生して、電流電圧変換アンプ１０により電圧に変換され、演算部１３で検体濃度として測定される。
【００１７】
この光強度の測定において、光強度の検出感度を高くするためには、電流電圧変化アンプ１０の帰還抵抗を高くして電流−電圧変換比率を高め、微小な電流を検出する必要がある。しかしながら、電流の測定感度を高くすることにより、光センサ６の電流以外の影響を受けやすくなり、特に外部からの電気的な誘導や静電気の影響が無視できなくなる。電気的な誘導は、光センサ６と電流電圧変換アンプ１０の全体をシールドケース１１内に入れることで防止できるが、測定容器１４が持つ静電気や摩擦により生じた静電気はシールドケース１１によっても防ぐことは不可能である。
【００１８】
そこで、図２に示す本発明の発光検出器では、遮光ケース１（挿入孔２の内周面を含む）とシャッタ７は共にアルミニウム製、バネ８はステンレス製とし、これら遮光ケース１、シャッタ７及びバネ８は全て電流電圧変換アンプ１０のアースライン及びシールドケース１１と電気的に導通があるように接続している。また、光センサ６の前に光を透過する導電性ガラス又は導電性プラスチックからなる板状の導電性部材１６を配置し、電流電圧変換アンプ１０のアースライン及びシールドケース１１に接続した。尚、検体を入れる測定容器１４は、通常、光透過性の高いプラスチックやガラス製のものを使用する。
【００１９】
この本発明の発光検出器を用いて、挿入孔２に測定容器１４（検体溶液なし）を挿入する前後における電流電圧変換アンプ１０の電圧変化を測定し、その結果を下記表１に示した。尚、測定容器１４の挿入前の電圧は、遮光蓋４を閉めて完全に外部光を遮光した状態で測定した。
【００２０】
また、比較のために、挿入孔２の内周面に酸化アルミニウム被膜からなる黒色アルマイトメッキを施した場合についても同様の測定を行い、得られた結果を下記表１に併せて示した。尚、この比較例の場合も、遮光ケース１やシャッタ７などは、上記本発明の場合と同様に、電流電圧変換アンプ１０のアースライン及びシールドケース１１に電気的に接続した。
【００２１】
【表１】
上記の試験では、発光する検体溶液は測定容器１４に入っていないため、光センサ６には光検出による電流は全く流れない。ところが、挿入孔２の内周面に電気導電性のない黒色アルマイトメッキを施した比較例の発光検出器の場合には、１２６ｍＶの不正な電圧が観測されている。比較例の場合でも、遮光ケース１などは電流電圧変換アンプ１０のアースラインとシールドケース１１には接続してあるため、外部からの電気的誘導による不正な電圧発生に起因していないことは明らかであり、測定容器１４自身の静電気又は摩擦により発生した静電気が影響していることが分かる。
【００２３】
一方、本発明の発光検出器では、電圧変化は認められなかった。このように、本発明に基づき、測定容器１４が接触又は近接する部分を電気導電性の材料で作製し、電流電圧変換アンプ１０のアースラインと電気的に接続することにより、静電気の影響を効果的に防止することが可能である。
【００２４】
尚、上記本発明の発光検出器では、遮光ケース１などの測定容器と接触する部分をアルミニウムなどの金属で作製したが、導電性塗料や導電性金属メッキを施したり、カーボンのような電気的導電性がある物質により作製し、電気的に電流電圧変換アンプのアースラインに接続することによっても、本発明の目的を達成することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、光電子増倍管や半導体光センサを用いた発光検出器において、静電気による不正な電流の発生を防止して、より正確な発光強度の測定を行うことができ、化学発光や生物化学発光の測定に好適な発光検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光検出器の一具体例を示す概略の一部切欠側面図である。
【図２】図１の発光検出器に測定容器を挿入した状態を示す概略の一部切欠側面図である。
【符号の説明】
１ 遮光ケース
２ 挿入孔
４ 遮光蓋
６ 光センサ
７ シャッタ
８ バネ
１０ 電流電圧変換アンプ
１４ 測定容器
１５ 検体溶液
１６ 導電性部材
Claims (2)
- 測定容器が挿入される挿入孔と、該挿入孔に挿入された測定容器中の検体の発光を光強度測定する光センサとを備えた発光検出器において、前記挿入孔への挿入に際して前記測定容器が接触又は近接する部分を電気導電性材料で構成すると共に、該部分が前記光センサに接続された電流電圧変換アンプのアースラインに電気的に接続されていることを特徴とする発光検出器。
- 前記光センサの前に、光を透過する導電性ガラス又は導電性プラスチックからなる導電性部材が配置されており、該導電性部材は前記電流電圧変換アンプのアースラインに電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光検出器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052736A JP4410900B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 発光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052736A JP4410900B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 発光検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244483A JP2001244483A (ja) | 2001-09-07 |
| JP4410900B2 true JP4410900B2 (ja) | 2010-02-03 |
Family
ID=18574205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000052736A patent/JP4410900B2/ja not_active Expired - Fee Related
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