JP5856830B2 - 光計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、光計測装置に関し、特に、遅延発光を計測する光計測装置に関する。

従来、化学物質等の環境要因が生物の生長等に影響を及ぼすことが知られている。このような環境要因による影響を評価するためのものとして、下記特許文献１には、筐体内において計測対象から発せられる光を測定する光計測装置が記載されている。この光測定装置では、例えば水質汚染測定のための藻類の生長阻害試験として、藻類から発せられる遅延発光が計測される。

特開２０１０−１２７６３７号公報

ここで、上述したような光計測装置では、例えば計測対象で発生される光を高感度で計測するため、当該光を光電子増倍管によって検出する場合がある。この場合、光電子増倍管は衝撃に弱いことから、光電子増倍管へ及ぶ外部からの衝撃を低減させることが望まれる。また、近年、上述したような光計測装置は、研究室内で使用されるのみならず、フィールドへ持ち運ばれて使用されることが想定され、この点においても、光電子増倍管へ及ぶ衝撃を低減させる意義は大きい。

そこで、本発明は、外部からの衝撃が光電子増倍管へ及ぶのを低減させることができる光計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光計測装置は、筐体を具備し、当該筐体内で計測対象から発せられる光を計測する光計測装置であって、光を検出するための光電子増倍管と、光電子増倍管を収容する第１のケースと、第１のケースを収容する第２のケースと、を備え、光電子増倍管は、当該光電子増倍管と第１のケースとの間に設けられた複数の第１の弾性部材を介して、第１のケースに弾性的に保持され、第１のケースは、当該第１のケースと第２のケースとの間に設けられた複数の第２の弾性部材を介して第２のケースに弾性的に保持され、第２のケースは、筐体との間に隙間が形成されるように筐体内に配置されていることを特徴とする。

この光計測装置では、光電子増倍管が複数の第１の弾性部材により第１のケースに多点で弾性保持され、第１のケースが複数の第２の弾性部材により第２のケースに多点で弾性保持されている。これにより、光電子増倍管の保持性能を維持しつつ、耐振性を高めることができる。そして、この第２のケースは筐体との間に隙間が形成されるように筐体内に配置されていることから、筐体に力が加わっても、当該力が第２のケースひいては光電子増倍管に直接伝わるのを抑制することができる。従って、外部からの衝撃が光電子増倍管へ及ぶのを低減させることが可能となる。

また、複数の第２の弾性部材は、第１のケースの周囲において複数の第１の弾性部材に対応する位置とは異なる位置に設けられていることが好ましい。この場合、第２のケースから第１のケースに伝わる力が光電子増倍管に直接的に伝わり難くなり、よって、光電子増倍管の耐振性を一層高めることができる。

また、複数の第１の弾性部材は、光電子増倍管を介して互いに対向しないように配置され、複数の第２の弾性部材は、第１のケースを介して互いに対向しないように配置されていることが好ましい。この場合、加わる力が分散されるように光電子増倍管及び第１のケースをそれぞれ弾性保持でき、よって、光電子増倍管の耐振性を一層高めることができる。

また、光電子増倍管の受光面以外は、電気絶縁性を有する絶縁材で覆われており、複数の第１の弾性部材は、絶縁材に貼着されていることが好ましい。この場合、光電子増倍管のカソード電位を保つことができ、光電子増倍管の動作を安定化することが可能となる。

また、第１のケースは、磁気シールド性を有することが好ましい。この場合、光電子増倍管への地磁気の影響を抑制することができる。

また、筐体内に立設されたブロック部を備え、第２のケースは、ブロック部に片持ち状に取り付けられていることが好ましい。この場合、筐体の外壁に加わる力が第２のケースへ直接伝わらないようにする上記作用効果を、好適に発揮することができる。

また、ブロック部に取り付けられ、光電子増倍管を制御するための制御基板を備え、光電子増倍管のブリーダ回路基板には、複数のリードピンが接合されており、複数のリードピンは、光電子増倍管の変位を規制するように制御基板に接続されていることが好ましい。この場合、複数のリードピンを利用して、光電子増倍管を制御基板で位置決めすることが可能となる。

また、ブリーダ回路基板は、筐体内において上部に配置されていることが好ましい。このように、発熱源であるブリーダ回路基板を上部に配置することで、ブリーダ回路基板からの熱が熱対流によって他の部位に与える悪影響を抑制することができる。

また、ブロック部は、第２のケースに対し前記光の入射側に配置されており、光を集光させるレンズと、光のうち所定波長域の光を選択的に透過させるフィルタと、を有する場合がある。

本発明によれば、外部からの衝撃が光電子増倍管へ及ぶのを低減させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る光計測装置を示す斜視図である。 図１のII−II線に沿っての概略断面図である。 図１の光計測装置において扉部が開状態のときを示す一部断面側面図である。 図１の光計測装置のＰＭＴを示す図である。 図１の光計測装置のＰＭＴを示す他の図である。 図１の光計測装置の磁気シールドケースを示す図である。 図１の光計測装置の磁気シールドケースを示す他の図である。 図１の光計測装置のＰＭＴケースを後方下側から見た斜視図である。 図１の光計測装置におけるＰＭＴの保持を説明するための拡大断面図である。 図１の光計測装置の扉部周辺を示す図２に対応する断面図である。 図１の光計測装置の伝熱パッドを示す正面図である。 図１の光計測装置のホルダを示す平面図である。 図１の光計測装置におけるＰＭＴの信号レベルの時間変化を示すグラフである。 図１の光計測装置の温度特性を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明の基準光源に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は一実施形態に係る光計測装置を示す斜視図、図２は図１のII−II線に沿っての概略断面図、図３は光計測装置において扉部が開状態のときを示す一部断面側面図である。なお、下記の「前」「後」「左」「右」の語は、図面の状態に基づいており便宜的なものである。また、下記の「上」「下」の語は、光計測装置の使用時における鉛直方向上下方向に対応している。

図１，２に示すように、本実施形態の光計測装置１００は、例えば藻類等の生長阻害試験に用いられる遅延発光計測装置であって、計測対象である培養容器２中の藻類試料（光合成サンプル）４で発せされる遅延発光（以下、単に「遅延発光」という）を計測する。ここでの光計測装置１００は、フィールド（屋外）に持ち出して使用可能な可搬型のものとされている。光計測装置１００は、箱状の外観形状を呈しており、例えば高さ１７０ｍｍ、奥行き１３５ｍｍ、幅１１０ｍｍとされている。培養容器２としては、例えば、直径２５ｍｍで長さが８５ｍｍのガラス製の試験管型容器が通常用いられる。

この光計測装置１００は、その外囲を構成する箱状の筐体１０と、筐体１０内を開閉するための扉部２０と、培養容器２を載置し保持するホルダ３０と、藻類試料４の遅延発光を検出する光電子増倍管（Photomultiplier Tube、以下「ＰＭＴ」と称す）４０と、を概略具備している。

筐体１０は、その内部に前側ケース１１及び後側ケース１２を有し、その内部が前後に画設されるように構成されている。前側ケース１１は、扉部２０及びホルダ３０を少なくとも収容するものであり、筐体１０内の前端部において前方へ開口するよう設けられている。後側ケース１２は、ＰＭＴ４０を少なくとも収容するものであり、筐体１０内において前側ケース１１の後方に隣接するよう設けられている。前側ケース１１及び後側ケース１２は、筐体１０に対して分離壁１９を介して固定されており、筐体１０の振動が直接伝わらないようになっている。また、前側ケース１１及び後側ケース１２は、互いに遮光されていると共に、後述の窓部５４のみを介して通光されるよう構成されている。

また、筐体１０の上部には、光計測装置１００を操作及び制御するためコントローラ１３が設けられている。コントローラ１３は、使用者に操作される操作部としてのスイッチ１３ａと、動作状況等を表示するモニタ１３ｂと、を含んで構成されている（図１参照）。一方、筐体１０の下部には、光計測装置１００に電力を供給するためのバッテリ等を含む電源部１４が設けられている。

図３に示すように、扉部２０は、その上部が前方（手前）へ倒れるように開口する開き扉であり、筐体１０の前側に設けられている。具体的には、扉部２０は、筐体１０の下部前方にて左右方向に沿って延在するよう設けられた回動軸Ｇを介して筐体１０に取り付けられ、当該回動軸Ｇ回りに所定角度範囲で回動可能とされている、この扉部２０は、中空構造を呈しており、内部空間２１を有している。内部空間２１内には、藻類試料４に励起光を照射するＬＥＤ２２が実装されたＬＥＤ基板２３が配置されている。ホルダ３０は、例えば樹脂で形成され、扉部２０において当該扉部２０が閉状態のときにおける後側に固定されている。これにより、扉部２０は、ホルダ３０で培養容器２を保持したまま開閉可能となっている。

図２に示すように、ＰＭＴ４０は、マルチアルカリ光電面を有する光検出部である。ここでのＰＭＴ４０は、微小電力高圧電源及び高インピーダンス分圧器を採用しており、発生回路に流れる電流に予め制限が加えられていると共に、チャージ量が低減されている。これにより、ＰＭＴ４０では、過大光が入射された場合でもその損傷を抑えることが可能となっている。

このＰＭＴ４０は、遅延発光を受光する受光面４１ａを含む略円柱状外形の本体部４１と、本体部４１に電気的に接続されたブリーダ回路基板４２と、を含んでいる。本体部４１の外面において受光面４１ａを除く領域は、電気絶縁性を有する黒色の熱収縮チューブ（絶縁材）４３により被覆されている。ブリーダ回路基板４２は、ブリーダ回路が搭載された基板であり、分圧器を構成する。このブリーダ回路基板４２は、本体部４１の上方に位置し、本体部４１における上端部の複数のピンに半田付けで接合されることにより本体部４１に接続されている。

次に、前述のＰＭＴ４０の周辺構造について詳細に説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）はＰＭＴの正面図、右側面図及び背面図であり、図５（ａ），（ｂ）はＰＭＴの平面図及び底面図であり、図６（ａ），（ｂ）は磁気シールドケースの正面図及び右側面図であり、図７（ａ），（ｂ）は磁気シールドケースの平面図及び底面図であり、図８はＰＭＴケースを後方下側から見た斜視図である。図２に示すように、光計測装置１００は、磁気シールドケース（第１のケース）４４及びＰＭＴケース（第２のケース）４５を後側ケース１２内に備えている。

磁気シールドケース４４は、ＰＭＴ４０を収容し保持するものであり、円柱状外形を呈している。この磁気シールドケース４４は、磁気シールド性を有しており、その内部に地磁気の影響が及ぶのを抑制する。磁気シールドケース４４においてＰＭＴ４０の受光面４１ａに対応する位置には、遅延発光を通過させるためのアパーチャ４４ａが形成されている。

ＰＭＴケース４５は、磁気シールドケース４４を収容し保持するものであり、直方体状外形を呈している。つまり、ＰＭＴケース４５は、磁気シールドケース４４と協働してＰＭＴ４５を多段に収容する。このＰＭＴケース４５の下部には、下方に突出するように延在するフランジ４５ａが設けられている。ＰＭＴケース４５において受光面４１ａに対応する位置には、磁気シールドケース４４と同様に、アパーチャ４５ｂが形成されている。

ここで、図２，４，５に示すように、ＰＭＴ４０は、当該ＰＭＴ４０と磁気シールドケース４４との間に設けられた複数（ここでは、８つ）の弾性部材（第１の弾性部材）４６を介して、磁気シールドケース４４に弾性的に保持されている。弾性部材４６は、衝撃を吸収する衝撃吸収材であり、片面に感圧接着剤が設けられた矩形チップ状を呈している。ここでの弾性部材４６は、ＰＭＴ４０との接触面積ができる限り小さく、且つ、軸方向に長尺で周方向に短尺の形状とされている。弾性部材４６は、例えばシールドケース４４に接する１箇所の接触面積を短辺２ｍｍ×長辺１０ｍｍとした場合でも、十分な保持力を発揮することができる。弾性部材４６としては、例えばアルファゲル（登録商標、株式会社タイカ製）を用いることができる。

これら弾性部材４６は、熱収縮チューブ４３の外表面における所定位置に複数貼着されて固定されている。これにより、弾性部材４６が磁気シールドケース４４の内面に当接されながらＰＭＴ４０が磁気シールドケース４４に収容され、ＰＭＴ４０が磁気シールドケース４４に弾性的に多点で支持されて保持されることになる。また、弾性部材４６は、ＰＭＴ４０を介して互いに対向しないように配置されている。換言すると、複数の弾性部材４６は、一の弾性部材４６が荷重を受ける方向上に他の弾性部材４６が位置しないように配置されている。

具体的には、弾性部材４６は、熱収縮チューブ４３の外周面において、上下方向及び周方向に異なる間隔で互いにズレた複数位置にそれぞれに設けられている。また、弾性部材４６は、熱収縮チューブ４３の下面において、互いに離間して並ぶ複数位置にそれぞれに設けられている。さらにまた、弾性部材４６は、ブリーダ回路基板４２の上面において前側に設けられている。

図２，６，７に示すように、磁気シールドケース４４は、当該磁気シールドケース４４とＰＭＴケース４５との間に設けられた複数（ここでは、９つ）の弾性部材（第２の弾性部材）４７を介して、ＰＭＴケース４５に弾性的に保持されている。弾性部材４７は、上記弾性部材４６と同様に矩形チップ状を呈しており、弾性部材４７としては、上記弾性部材４６と同様なものを用いることができる。

これら弾性部材４７は、具体的には、磁気シールドケース４４の外表面における所定位置に複数貼着されて固定されている。これにより、弾性部材４６がＰＭＴケース４５の内面に当接されながら磁気シールドケース４４がＰＭＴケース４５に収容され、磁気シールドケース４４がＰＭＴケース４５に弾性的に多点で支持されて保持されることになる。

また、弾性部材４７は、磁気シールドケース４４を介して互いに対向しないように配置されている。換言すると、複数の弾性部材４７は、一の弾性部材４７が荷重を受ける方向上に他の弾性部材４７が位置しないように配置されている。具体的には、磁気シールドケース４４の外周面において上下方向及び周方向に異なる間隔で互いにズレた複数位置に、弾性部材４７がそれぞれ配置されている。また、磁気シールドケース４４の下面中央位置に、弾性部材４７が配置されている。

また、複数の弾性部材４７は、磁気シールドケース４４の外表面において複数の弾性部材４６に対応する位置とは異なる位置に、それぞれ設けられている。すなわち、図９に示すように、弾性部材４６と弾性部材４７とは、磁気シールドケース４４及びＰＭＴケース４５に対し、その厚さ方向に沿った方向から見て互いに重ならないように配置されている。換言すると、弾性部材４６，４７は、弾性部材４６が荷重を受ける方向上に弾性部材４７が位置しないように互いにズレて配置されている。

図２に戻り、ＰＭＴケース４５の前側（遅延発光の入射側）には、フロントブロック（ブロック部）５０が隣接するように立設されている。フロントブロック５０は、上下方向及び左右方向に延在するブロック体であり、後側ケース１２内に配置されている。このフロントブロック５０は、後側ケース１２の前側内面に当接するように当該後側ケース１２に固定されている。

このフロントブロック５０は、その後面にＰＭＴケース４５の前面を当接させ、当該ＰＭＴケース４５を複数のスペーサＳ１により固定する。これにより、ＰＭＴケース４５は、フロントブロック５０に片持ち状に取り付けられ、筐体１０との間に隙間が形成されるように筐体１０内に配置される（つまり、筐体１０内で浮いた状態で固定される）。

また、フロントブロック５０においてＰＭＴ４０の受光面４１ａに対応する位置には、シャッタ５１、バンドパスフィルタ（フィルタ）５２及びレンズ５３が、遅延発光の光路の上流から下流に向かってこの順で設けられている。シャッタ５１は、その前方に配される窓部５４の閉鎖及び開放を選択的に行う。窓部５４は、遅延発光を前側ケース１１から後側ケース１２へと通過させるものであり、前側ケース１１及び後側ケース１２の間に取り付けられている。

このシャッタ５１には、扉部２０の開閉に応じて作動するリミットスイッチ（不図示）が接続されている。これにより、シャッタ５１は、扉部２０が閉状態のときにＯＦＦとなって窓部５４を開放する一方、扉部２０が開状態のときにＯＮとなって窓部５４を閉鎖する。バンドパスフィルタ５２は、入射される遅延発光の所定波長域のみを選択的に透過させるものであり、装置内の他の部材が励起されて発光した励起光を遮断する。バンドパスフィルタ５２は、シャッタ５１の後方に設けられている。レンズ５３は、ＰＭＴ４０の受光面４１ａに向けて遅延発光を集光させるものであり、バンドパスフィルタ５２の後方に設けられている。

他方、図２，８に示すように、ＰＭＴケース４５の後側には、制御基板６０がＰＭＴケース４５に対して離間するように配置されている。制御基板６０は、ＰＭＴ４０を制御するための基板であり、後側ケース１２内で上下方向及び左右方向に延在している。制御基板６０は、複数のスペーサＳ１を介してフロントブロック５０に取り付けられて固定されている。この制御基板６０は、複数（ここでは、４本）のリードピン４９を介してＰＭＴ４０のブリーダ回路基板４２に電気的に接続されている。

リードピン４９は、ブリーダ回路基板４２の後側に接合されており、磁気シールドケース４４及びＰＭＴケース４５を貫通するように後方に向かって延びている。このリードピン４９は、剛性を有する剛性部材としての機能を有している。このように構成されたリードピン４９は、制御基板６０に接続することにより、ブリーダ回路基板４２と制御基板６０とを電気的に導通させると共に、ＰＭＴ４０の変位を規制して位置決めする。

また、制御基板６０には、ＰＭＴ４０からの信号を出力するための信号出力用基板６２がピン６３を介して電気的に接続されている。信号出力用基板６２は、後側ケース１２の後側で制御基板６０と平行に延在している。信号出力用基板６２の後面下部には、外部コネクタ６４が筐体１０外へ露出するように突設されている。

次に、前述の扉部２０の周辺構造について詳細に説明する。なお、以下においては、扉部２０が閉状態のときを基準に説明する。

図１０は光計測装置の扉部周辺を示す断面図であり、図１１は伝熱パッドを示す正面図であり、図１２はホルダを示す平面図である。図１０に示すように、扉部２０は、外壁部２４、遮熱板２５及び窓部２６を有しており、少なくともこれらにより上記内部空間２１が形成されている。そして、上述したように、内部空間２１内には、ＬＥＤ基板２３が配置されている。ＬＥＤ基板２３としては、熱伝導率が高く、且つ外表面に光を反射する白のレジストコートが施された基板が用いられている。

このＬＥＤ基板２３は、上下方向及び左右方向に沿って延び、その後面側において中央部には、砲弾型のＬＥＤ２２が複数設置されている。複数のＬＥＤ２２は、赤色の励起光を出射する第１のＬＥＤと，第１のＬＥＤによる励起光とは異なる赤色の励起光を出射する第２のＬＥＤと、白色の励起光を出射する第３のＬＥＤと、を含んでいる。ここでは、円周状に第１及び第２のＬＥＤが互い違いに配置され、その内側に第３のＬＥＤが配置されている。これらのＬＥＤ２２は、ＰＭＴ４０の受光面４１ａに対向するように配置されており、その出射方向上に受光面４１ａが位置するよう構成されている。

このＬＥＤ基板２３は、その前面側が外壁部２４に伝熱パッド（伝熱部材）２７を介して熱的に接続されている。つまり、ＬＥＤ基板２３の前面に伝熱パッド２７が積層するよう当接され、この伝熱パッド２７の前面に外壁部２４が当接されている。外壁部２４は、筐体１０の前壁を構成するものであり、上下方向及び前後方向に沿って延在している。ここでの外壁部２４は、積層板構造とされており、前側に位置し且つ筐体１０の上端側から下端側まで延びる外板２４ａと、外板２４ａの後側に積層され且つＬＥＤ基板２３に当接される外板２４ｂと、を含んでいる。

図１１に示すように、伝熱パッド２７は、高い熱伝導性を有するゲル状のシート部材である。ここでの伝熱パッド２７は、高物理強度及び柔軟性を有し、ＥＰＤＭ（エチレンプロビレンゴム）を母材とした非シリコーン材で形成されている。伝熱パッド２７としては、例えばクールプロバイド（登録商標、北川工業株式会社製）を用いることができる。この伝熱パッド２７の中央部には、ＬＥＤ２２のリード線２２ｓとの干渉を避けるための貫通孔２７ａが形成されている。また、伝熱パッド２７の厚さは、ＬＥＤ２２のリード線２２ｓにおける基板２３からの突出長さよりも大きくされ、ここでは２ｍｍとされている。

図１０に戻り、扉部２０の内部空間２１内においてＬＥＤ基板２３の後側には、ＬＥＤ基板２３の熱を放熱させるための放熱板２８が設けられている。放熱板２８は、ＬＥＤ基板２３に対し離間して並ぶように配置されている。この放熱板２８は、扉部２０に固定されている。具体的には、放熱板２８は、スペーサＳ２を介してホルダ３０に固定されていると共に、遮熱板２５に固定されている。また、放熱板２８は、スペーサＳ３を介してＬＥＤ基板２３を固定し保持しながら、当該ＬＥＤ基板２３を外壁部２４側に押圧している。つまり、ＬＥＤ基板２３は、放熱板２８に取り付けられていると共に、当該放熱板２８により外壁部２４に押圧されている。

遮熱板２５は、ＬＥＤ基板２３及び放熱板２８からの熱を遮熱するものであり、例えばステンレスで形成されている。この遮熱板２５は、ＬＥＤ基板２３及び放熱板２８の上方側を囲うように延在すると共に、上方に行くに従って外壁部２４側に傾斜する傾斜部２５ａを後側に有している。具体的には、遮熱板２５は、左右方向から見て、外壁部２４の上端部から後方へ延びた後に下方へ曲がり、後方へ傾斜しながら下方へ延び、そして、下方へ真っ直ぐ伸びている。

窓部２６は、ＬＥＤ２２から出射された励起光を藻類試料４に向けて通過させるものであり、ＬＥＤ２２の後方に対向するように遮熱板２５の下端部に取り付けられている。この窓部２６には、藻類試料４に対する励起光の照射をカットするためのシャッタ２９が取り付けられている。シャッタ２９は、内部空間２１内においてＬＥＤ２２と窓部２６との間に設けられており、当該窓部２６の閉鎖及び開放を選択的に行う。

また、上述したように、扉部２０の後側には、ホルダ３０が固定されている。ホルダ３０は、培養容器２を直立姿勢で扉部２０の後方に隣接するよう載置し保持するものであり、略ブロック状の外形を呈している。図１０，１２に示すように、このホルダ３０には、培養容器２を挿入して保持するためのものとして、当該培養容器２の外形に応じた形状（ここでは上方視円形）の凹部から成る培養容器保持部３１が形成されている。また、培養容器保持部３１において左右方向に対向する部分には、ＰＭＴ４０のキャリブレーション用の基準光源を挿入して保持するためのものとして、基準光源の外形に応じた形状（ここでは、上方視矩形）の凹部から成る基準光源保持部３２が形成されている。

培養容器保持部３１内の底部は、左右方向における中央部が突出するように構成されている。これにより、培養容器保持部３１内においては、培養容器２の下端が当接される当接面３１ａを有する凸部３１ｂが左右方向の中央部に形成されると共に、凸部３１ｂにより画設された空間としてのタンク部３１ｃが形成される。タンク部３２ｃは、例えば、培養容器２の破損等により培養容器保持部３１内に進入した水を、その内部に一時的に貯留する。

また、ホルダ３０の後端には、所定長だけ上方に突出するフランジ板３４が設けられている。フランジ板３４は、上下方向及び左右方向に沿って延在している。このフランジ板３４は、培養容器２を培養容器保持部３１内へ挿入するのをガイドするガイド機能と、扉部２０が開状態のときに外部に対し光が窓部５４ひいてはＰＭＴ４０に入らないよう遮光する遮光機能（図３参照）と、を有している。また、ホルダ３０の内部には、保持された培養容器２を介して互いに対向するように、培養容器２の吸光度計としてＬＥＤ３５及びホトダイオード３６が設置されている。

以上のように構成された光計測装置１００は、例えば屋外に持ち出され、藻類試料４を入手したその場所で簡易かつ素早く使用される。すなわち、フィールドにおいて引き手８０が掴まれて扉部２０が開けられ、培養容器２がホルダ３０に設置されて扉部２０を閉じられ、始動される。これにより、ＬＥＤ２２から励起光が出射され、この励起光が窓部２６を介して藻類試料４に照射され、遅延発光が生じる。生じた遅延発光は、窓部５４、バンドパスフィルタ５２及びレンズ５３を介してＰＭＴ４０の受光面４１ａに入射され、ＰＭＴ４０で検出される。そして、検出された遅延発光に応じた出力信号が外部コネクタ６４から出力される。

ここで、一般的にＰＭＴ４０は、衝撃に弱く、感度特性が温度に依存し易く、過大光が入射すると損傷してしまうおそれがある。よって、光計測装置１００においては、ＰＭＴ４０に対する耐衝撃性の向上、効果的な放熱、ＰＭＴ４０への過大光入射の抑制が要求される。特に、光計測装置１００は、上記のようにバッテリ駆動に対応し可搬されるものとなっており、屋外に持ち出して使用可能であることから、かかる要求は顕著となる。

この点、光計測装置１００では、上述したように、ＰＭＴ４０が複数の弾性部材４６により磁気シールドケース４４に多点で弾性保持され、磁気シールドケース４４が複数の弾性部材４７によりＰＭＴケース４５に多点で弾性保持されている。これにより、ＰＭＴ４０の保持性能を維持しつつ、耐振性を高めることができる。そして、当該ＰＭＴケース４５は、筐体１０との間に隙間が形成されるように配置され、筐体１０内であたかも浮いているような状態で筐体１０に固定されている。そのため、外部から筐体１０に力（衝撃や振動）が加わったとしても、当該力がＰＭＴケース４５ひいてはＰＭＴ４０へ直接伝わらないようになっている。

すなわち、本実施形態の光計測装置１００では、外部からの衝撃がＰＭＴ４０に及ばないように、ＰＭＴ４０と筐体１０との間に幾重ものケースや板状部材及び隙間を設けてこれらを部分的に接合している。そして、ＰＭＴ４０とそれを覆う各ケース４４，４５との接合に複数の弾性部材４６，４７を設けている。従って、本実施形態によれば、外部からの衝撃がＰＭＴ４０へ及ぶのを低減させることが可能となり、ＰＭＴ４０に対する耐衝撃性の向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、磁気シールドケース４４の周囲において弾性部材４６に対応する位置とは異なる位置に、弾性部材４７が設けられている。この構成により、ＰＭＴケース４５及び磁気シールドケース４４間の力の伝播経路と磁気シールドケース４４及びＰＭＴ４０間の力の伝播経路が互いにズレることから、ＰＭＴケース４５から磁気シールドケース４４に伝播する力がＰＭＴ４０に伝播し難くなり、ＰＭＴ４０の耐振性を一層高めることができる。

また、本実施形態では、上述したように、複数の弾性部材４６がＰＭＴ４０を介して互いに対向しないように配置され、複数の弾性部材４７が磁気シールドケース４４を介して互いに対向しないように配置されている。この構成により、加わる力が分散するようにＰＭＴ４０及び磁気シールドケース４４を弾性保持でき、ＰＭＴ４０の耐振性を一層高めることができる。

また、本実施形態では、上述したように、ＰＭＴ４０の受光面４１ａ以外が熱収縮チューブ４３で覆われている。よって、ＰＭＴ４０を外部のアース電位と絶縁し、そのカソード電位を保つことができ、ＰＭＴ４０の動作を安定化することが可能となる。また、本実施形態では、磁気シールドケース４４が有する磁気シールド性により、ＰＭＴ４０への地磁気の悪影響を抑制することができる。

また、本実施形態では、上述したように、ＰＭＴケース４５がフロントブロック５０に片持ち状に取り付けられており、この構成により、筐体１０からＰＭＴケース４５へ力が直接伝わらないようにする上記作用効果を好適に発揮することができる。

また、本実施形態では、上述したように、ＰＭＴ４０のブリーダ回路基板４２に接合された複数のリードピン４９が、フロントブロック５０に取り付けられた制御基板６０に接続されている。よって、複数のリードピンを利用し、ＰＭＴ４０の変位を規制して位置決めすることが可能となる。その結果、ＰＭＴ４０の受光面４１ａとアパーチャ４４ａとアパーチャ４５ｂとの間の互いの位置関係を保つことができる。

また、本実施形態では、上述したように、発熱源であるブリーダ回路基板４２が本体部４１より上方に位置するようにＰＭＴ４０が配置されており、ブリーダ回路基板４２が筐体１０内の上部に配置されている。よって、ブリーダ回路基板４２からの熱が熱対流によって本体部４１や他の部位に与える悪影響を抑制することができる。

ところで、近年の光計測装置では、高い動作安定性が望まることから、発生する熱が動作に及ぶ悪影響を抑制するため、放熱性を高めて外部へ速やかに放熱させることが求められている。特に、繰り返し使用する場合、熱を速やかに外部へ放出する必要がある。また、小型化する場合、外部表面積が減ることから内部に熱がこもり易い。さらに、微弱光を扱う場合、外部に開口する通気孔を開けて放熱することは難しい。さらに、上述したように外部の衝撃をＰＭＴ４０に伝わりにくくすると、熱も外部へ放出されにくくなる（熱が回り道をすることになる）。

この点、本実施形態のＬＥＤ基板２３は、上述したように、扉部２０の内部空間２１内に配置され、筐体１０の外壁を構成する外壁部２４に伝熱パッド２７を介して熱的に接続されている。よって、ＬＥＤ基板２３で生じた熱を、伝熱パッド２７を介して外壁部２４へ伝熱させて外部へと積極的に放熱させることができる。その結果、扉部２０の外壁部２４を放熱器として機能させ、光計測装置１００の放熱性を高めることが可能となる。

また、このように放熱性を高めることができると、培養容器２及びＰＭＴ４０への熱的な影響を軽減できることができ、よって、ＬＥＤ２２、培養容器２及びＰＭＴ４０間の距離を狭め、装置全体の形状を小型化することが可能となる。その結果、遅延発光の検出効率も向上し、ひいては動作消費電力も抑制することができる。そして、この電力抑制分だけ発熱量が減るため、これによっても、内部温度上昇が抑えられて長時間の安定動作が可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、扉部２０の内部空間２１内に放熱板２８を備え、ＬＥＤ基板２３が放熱板２８に取り付けられていると共に、当該放熱板２８によりＬＥＤ基板２３が外壁部２４に押圧されている。よって、ＬＥＤ基板２３で生じた熱を外壁部２４へ好適に伝熱させることができる。加えて、ＬＥＤ基板２３が放熱板２８を介して扉部２０に固定されることになるため、ＬＥＤ基板２３を放熱板２８で放熱させた上で扉部２０に固定することが可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、扉部２０は上部が筐体外側へ倒れるように開口する開き扉とされ、この扉部２０の後側にホルダ３０が一体的に設けられている。よって、例えば手が大きい使用者であっても、培養容器２を筐体１０に容易に設置し、及び筐体１０から容易に取り出すことができる。さらに、広い開口スペースを有して扉部２０を開くことができることから、筐体１０内により多くの外気を導入することができるため、筐体１０内の熱を帯びた各部材を外気に一層接触させて効果的に放熱及び冷却することができる。

また、本実施形態では、上述したように、ＬＥＤ基板２３の上方側を囲う遮熱板２５が設けられているため、ＬＥＤ基板２３からの熱が培養容器２側へ熱対流するのを好適に抑制することができる。つまり、扉部２０は、培養容器２側（後側）へは遮熱しつつ外部（前側）へ放熱する構造とすることができる。

そして、上述したように、この遮熱板２５の後側には、上方に行くに従って前側に傾斜する傾斜部２５ａが形成されている。これにより、培養容器２をホルダ３０に容易に出し入れすることができる。また、当該出入れの際に培養容器２が破損しても、その水が傾斜部２５ａを伝わってホルダ３０の下部のタンク部３１ｃに貯留されることになる。加えて、この傾斜部２５ａによって、遮熱板２５はホルダ３０に保持された培養容器２に対して離間するため、遮熱板２５で培養容器２を直接熱してしまうことも抑制できる。

また、本実施形態では、図１０に示すように、扉部２０内の下方側から上方側へと空気を通気させることができ、ＬＥＤ基板２３を一層放熱させることが可能となる。
また、扉部２０を開状態においては、扉部２０の外表面における前側と後側とに外気が接触されることになるため、空気で扉部２０を冷却する効果（空冷効果）を顕著に発揮させることができる。

また、本実施形態では、上述したように、ホルダ３０の後端に設けられたフランジ板３４により、培養容器２をホルダ３０に設置するのをガイドすることができる。加えて、当該フランジ板３４により、扉部２０が開状態のときに外部光に対しＰＭＴ４０を好適に遮光することができ、例えば動作中に扉部２０が不用意に開けられたとしても、ＰＭＴ４０に及ぶダメージを抑制することができる。

また、本実施形態では、上述したように、筐体１０内が前側ケース１１及び後側ケース１２で分けられている。これにより、前側ケース１１及び後側ケース１２を暗箱として機能させ、外部光に対する筐体１０内の遮光性を一層向上させることができる。

また、本実施形態では、上述したように、筐体１０内において発熱源となる制御基板６０が直立姿勢で他の部位から離れて配置されている。よって、制御基板６０に沿って流れる空気の通気性を高めてその放熱性を向上させることが可能となる。さらに、制御基板６０の上に他の部位が配置されていないことから、制御基板６０からの熱が熱対流によって他の部位に与える悪影響を抑制することができる。

また、上述したように、ＬＥＤ２２からの励起光の光路上において培養容器２の上流側で且つシャッタ２９の下流側に保護窓２６が設けられているため、シャッタ２９を保護できると共に、例えば培養容器２の破損時にその水が扉部２０の内部空間２１へ進入するのを抑制できる。同様に、遅延発光の光路上において培養容器２の下流側で且つシャッタ５１の上流側に窓部５４が設けられているため、シャッタ５１を保護できると共に、例えば培養容器２の破損時にその水が後側ケース１２内へ進入するのを抑制できる。

なお、上述したように、ＰＭＴケース４５が筐体１０内で浮くように構成されることから、筐体１０内に水が進入した場合でも、ＰＭＴ４０が水に浸かるのを防止することができる。ちなみに、藻類を用いた化学物質生態リスク評価の効率化手法は、世界的に需要が拡大していく分野とされており、藻類を対象とした生態毒性評価に好適な本実施形態は特に有効なものといえる。

図１３（ａ）は、暗電流時におけるＰＭＴの信号レベルの時間変化を示すグラフであり、図１３（ｂ）は、基準光源をホルダ３０に設置して基準光を出射したときにおけるＰＭＴの信号レベルの時間変化を示す図である。なお、暗電流時は、ＰＭＴ４０に光が入射しない状態時を意味している。基準光源から出射する基準光は、遅延発光と同程度な微弱光である。

図１３に示すように、信号レベルは、計測中に扉部２０を開状態にすると変化するが、再びドアを閉状態とするとすぐに元のレベルに戻っている。これにより、本実施形態では、過大光が筐体１０に入ってしまった場合でも、その前後（扉部２０を開ける前後）で生じる信号レベルの変化を抑制することができ、ＰＭＴ４０に及ぶダメージを低減できることがわかる。

図１４は、光計測装置の温度特性を示すグラフである。図中の温度特性は、筐体１０内における制御基板６０上部の温度の時間変化を示している。また、図中の温度特性は、下記ルーチンを繰り返して実施したときの温度変化を示している。図１４に示すように、本実施形態によれば、発熱量が高いＬＥＤ２２から白色の励起光を照射したときには昇温するが（例えば、図中の破線丸枠参照）、すぐ元の温度に戻っており、放熱性能が高いことがわかる。
・無励起状態として６０秒間計測し、暗電流時において５秒間計測
・赤色の励起光を１秒間照射後に６０秒間計測し、暗電流時において５秒間計測
・赤色の励起光を５秒間照射後に６０秒間計測し、暗電流時において５秒間計測
・白色の励起光を３０秒間照射後に６０秒間計測し、暗電流時において５秒間計測
・白色の励起光を６０秒間照射後に６０秒間計測し、暗電流時において５秒間計測

また、本実施形態では、ＰＭＴ４０はサイドオン型とされており、ＰＭＴ４０内に電極を支えるためのタイト（セラミック製のスペーサ）が形成されている。よって、ＰＭＴ４０では、横方向（ＰＭＴ４０の軸方向に対する直交方向）の衝撃を受けると、ＰＭＴ４０の上部側を支点として当該タイトがハンマヘッドのように揺動してしまい、容器を内部から破損してしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、上述したように、横方向に対して変形量を大きくして衝撃吸収能力を高めるため、できるだけＰＭＴ４０の横方向保持力を弱めるべく、衝撃吸収材４６を横方向（周方向）に短尺形状としている。一方、軸方向の力に対しては、光学系で遅延発光を集光しているために受光面４１ａとレンズ５３等の位置関係を保持する必要があることから、軸方向保持力を高めるべく衝撃吸収材４６を軸方向に長尺形状としている。

なお、ブリーダ回路基板４２の上面前側に設けられた弾性部材４６については、横方向に長尺とされているが、これは、次の理由による。つまり、当該弾性部材４６は、ＰＭＴ４０のステム部（支点部分）であるためである。また、当該弾性部材４６は、振動等が複数のリードピン４９へのストレスとなるのを防ぐためにリードピン４９から距離を離して配置されていることから、これら複数のリードピン４９の配列方向にも合わせるためである。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、屋外に持ち出して使用する場合を例にして説明したが、実験室等の屋内での使用（ラボユース）も勿論可能である。つまり、本発明は、様々な環境雰囲気下において簡単に操作でき且つ問題なく動作させることができる。

また、上記実施形態は、藻類試料４に励起光を照射するＬＥＤ２２を備えているが、本発明は光源を備えない光計測装置に適用することも可能である。また、上記扉部２０及びホルダ３０としては、そのタイプや構成は上記に限定されず、様々のものを用いることができる。また、上記実施形態では、ＬＥＤ２２として砲弾型ＬＥＤを用いているが、表面実装型ＬＥＤを用いてもよい。この場合、ＬＥＤ基板２３の裏面（前面）にまでリードが出ないため、ＬＥＤ基板２３及び扉部２０間の距離を小さくでき、これにより、効率的な放熱が可能となる。さらにこの場合、ＬＥＤ基板２３の裏面にリードが出ないことから、その部分にも伝熱パッド２７を付けることができ、また、実装も容易になる。加えて、部品高も小さくなるため、ＬＥＤ基板２３ひいては扉部２０を薄くすることが可能となる。その結果、ＬＥＤ２２を藻類試料（光合成サンプル）４に接近でき、その分ＬＥＤ２２の効率を良好にできる。

４…藻類試料（計測対象）、１０…筐体、４０…ＰＭＴ（光電子増倍管）、４１ａ…受光面、４２…ブリーダ回路基板、４３…熱収縮チューブ（絶縁材）、４４…磁気シールドケース（第１のケース）、４５…ＰＭＴケース（第２のケース）、４６…弾性部材（第１の弾性部材）、４７…弾性部材（第２の弾性部材）、４９…リードピン、５０…フロントブロック（ブロック部）、５２…バンドパスフィルタ（フィルタ）、５３…レンズ、６０…制御基板、１００…光計測装置。

Claims (9)

1. 筐体を具備し、当該筐体内で計測対象から発せられる光を計測する光計測装置であって、
   前記光を検出するための光電子増倍管と、
   前記光電子増倍管を収容する第１のケースと、
   前記第１のケースを収容する第２のケースと、
   前記光電子増倍管と前記第１のケースとの間に設けられ、前記光電子増倍管に貼着されたチップ状の複数の第１の弾性部材と、
   前記第１のケースと前記第２のケースとの間に設けられ、前記第１のケースに貼着されたチップ状の複数の第２の弾性部材と、を備え、
   前記光電子増倍管は、当該光電子増倍管と前記第１のケースとの間に設けられた複数の前記第１の弾性部材を介して、前記第１のケースに弾性的に多点で保持され、
   前記第１のケースは、当該前記第１のケースと前記第２のケースとの間に設けられた複数の前記第２の弾性部材を介して、前記第２のケースに弾性的に多点で保持され、
   前記第２のケースは、前記筐体との間に隙間が形成されるように前記筐体内に配置されていることを特徴とする光計測装置。
2. 複数の前記第２の弾性部材は、前記第１のケースの周囲において複数の前記第１の弾性部材に対応する位置とは異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光計測装置。
3. 複数の前記第１の弾性部材は、前記光電子増倍管を介して互いに対向しないように配置され、
   複数の前記第２の弾性部材は、前記第１のケースを介して互いに対向しないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光計測装置。
4. 前記光電子増倍管の受光面以外は、電気絶縁性を有する絶縁材で覆われており、
   複数の前記第１の弾性部材は、前記絶縁材に貼着されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の光計測装置。
5. 前記第１のケースは、磁気シールド性を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の光計測装置。
6. 前記筐体内に立設されたブロック部を備え、
   前記第２のケースは、前記ブロック部に片持ち状に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の光計測装置。
7. 前記ブロック部に取り付けられ、前記光電子増倍管を制御するための制御基板を備え、
   前記光電子増倍管のブリーダ回路基板には、複数のリードピンが接合されており、
   複数の前記リードピンは、前記光電子増倍管の変位を規制するように前記制御基板に接続されていることを特徴とする請求項６記載の光計測装置。
8. 前記ブリーダ回路基板は、前記筐体内において上部に位置するように設けられていることを特徴とする請求項７記載の光計測装置。
9. 前記ブロック部は、前記第２のケースに対し前記光の入射側に配置されており、前記光を集光させるレンズと、前記光のうち所定波長域の光を選択的に透過させるフィルタと、を有することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項記載の光計測装置。

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