JPH04503254A - センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 センサ 本発明は、検体による電磁放射線の吸収量を測定するための新規なセンサおよび このセンサを用いて測定を行う方法に関する。

電磁放射線、代表的には可視光の吸収は、化学物質の検出または定量化あるいは これら両方のため、もしくは、このような化学物質に関する情報の取得のために 普通使用される。一般に、従来使用されている測光法は、入射放射線の透過量を 測定し、これを標準透過値に関係付けることに依存してきた。しかしながら、測 光法は放射線散乱に敏感であり、粒状サンプルの分析には不適であることが多い 。それでも、最近になって、入射放射線の吸収による検体の温度上昇を測定する ことによって吸収量を直接測定する方法が提案された。この方法によれば、散乱 による問題を避けることができる。

Ｔａｎａｔｏ等（Ｊ、　Ａｐｐ、　Ｐｈｙｓ、６３（６）　ｐ、１８５．　１９ ８８）　が、薄い固体フィルムのための光熱分光システムを記載しており、この システムでは、薄いサンプルを透明な温度センサ上に装着し、パルス状の光で照 射して吸収によって生じるサンプル温度の上昇を測定している。しかしながら、 温度センサの不完全な透明度のために、温度センサそのものが加熱されることに なる。この異常は、サンプルが入射光を散乱させる場合にはもっと悪くなり、光 散乱と光吸収が相まって異常な結果を与える信号を増大させることになる。さら に、透明なセンサは電極フィルム間に挟まれた熱感性材料のサンドイッチを包含 する。電極フィルムは吸収量を減らすために極めて薄くなければならず、機械的 にも化学的にも非常に悪影響を受け易い。加えて、サンプルは電極の一方と接触 しており、一方では、サンプルを電子回路から隔離することが重要である。成る 場合には、サンプルはアンテナとして作用して外乱を拾ってしまうことがある。

ＵＳＰ　３９４８３４５が、共鳴容器内に収容され、検査しようとしている検体 を取り囲んでいるをパルス状の光で照射する光音響分光法を記載している。検体 のこの光の吸収とその結果生じた温度上昇とが、ガスのパルス状の弾性膨張、す なわち、弾性波を生じさせる。この弾性波は、マイクロフォンのような普通の音 響検出器によって検出することができる。ＵＳＰ　４３０３３４３では、同じ原 理を用いて、パルス−周波数、入射光の波長および他のパラメータの関係を最適 化している。

ヨーロッパ特許第４９９１８号が、検体サンプルによるパルス光の吸収が固体要 素のパルス状の膨張収縮を生じさせ、これが固体要素に取り付けた圧電式トラン スジューサによって電気信号に変換される技術の開発を示している。

しかしながら、このような光音響法は、局部的な振動に極めて敏感であり、成る 場合には使用するのが難しいことが証明されている。

入射放射線に対して透明であり、したがって加熱されず、しかも非常に熱伝導性 の高い固体要素を通してサンプルを照射することによって、そして、サンプルに 近い側でこの固体要素上に熱検出器を設けることによって、照射によるサンプル の温度上昇を直接検出することができることを、我々は発見した。

本発明によれば、我々は、サンプルによる電磁放射線の吸収量の検出または定量 化を行うためのセンサであって、照射によるサンプルの温度上昇がそれに比例し た信号を発生するセンサにおいて、前記電磁放射線に対して透明であり、また、 前記サンプルと接触する第１表面、放射線入力表面およびこれら表面間の放射線 経路を有する熱伝導性固体要素と、前記第１表面に近い側で前記固体要素と熱的 に接触して設けてあり、前記放射線経路を妨げることなく前記第１表面から伝わ ってきた熱を受け取る熱光学式または熱電気式熱検出器とを包含することを特徴 とするセンサを提供する。

この熱検出器を入射放射線経路の実質的に外側に設置することによって、サンプ ルによる放射線散乱の影響が最小限に抑えられる。

一般に、センサは、固体要素を通してサンプルを照射する手段を備えることにな る。振幅または波長あるいはこれら両方に関して変調される放射線で照射すると 特に有利である。これは、全体的な温度変動のような背景エラーをかなり除去す ることができるからである。放射線としては、紫外線、可視光線、赤外線があ入 射放射線の振幅変調すなわちパルス化は、コリメート光路に設置した普通の機械 的な光チョッパで行うと便利である。入射光の波長の、たとえば、最大吸収波長 と最小吸取波長の間の変動は、たとえば、レーザー・ダイオードで行うことがで きる。一般には、変調周波数は低くなければならず、たとえば、５０Ｈｚである 。

信号増幅の周波数または電子サンプリングの他の周期的な手段は、入射放射線の 変調周波数に同期させるか、あるいは、それに対してロックし、パルス間に生じ る外部温度変化を増幅しないようにすることができる。このような変調およびサ ンプリングを行う装置はＵＳＰ　３９４８３４５に記載されている。

さらに、パルス周波数は、サンプルからセンサへの熱の伝導率に関係させること ができる。こうすれば、温度変動で生じた信号の振幅は、部分的に、透明固体要 素の表面から成る所定の距離のところでサンチルの被照射面からの熱伝達に依存 する。サンプル内のより深いところで発生した熱は、放射線の入射と熱検出器か らの信号のサンプリングの間の時間内にはセンサに伝わらない。熱が信号に影響 するサンプル内の最大深さは、「熱拡散長」と呼ばれ、分析されるサンプルの体 積を定める。この体積の確定は吸収性物質の定量化を可能とする。

入射光を光ファイバ・システムによってセンサへ導くと便利である。光源はレー ザーでも強力ランプでもよい。一般には、２５０ｎｍ〜２５００ｎｍの波長範囲 の入射放射線を生じることができなければならな熱検出器は、たとえば、サーミ スタや熱電対のような熱電気装置でもよいし、あるいは、温度応答式レーザーの ような熱光学装置であってもよい。

熱伝導性固体要素は、ダイヤモンドで作ると便利である。ダイヤモンドは、銅、 サファイヤ、石英の６倍の熱コンダクタンスを持つ。これらの物質は、すべて、 紫外線、可視光線、赤外線に対してほぼ完全に透明である。固体要素は、２つの 対向した端と熱検出器を装着できる少なくとも１つの側面を持つブロックの形を していると便利である。サンプルは、前記対向した端の一方（サンプリング端） 上に装着するか、あるいは、それと熱的に接触させ、入射放射線は反対側の端を 通ってブロック内へ入る。したがって、放射線源とサンプルの間の経路が妨げら れることがない。

ブロックのサンプリング端を成る程度丸くすると有利である。そうすれば、所定 の体積のサンプル材料と接触することになるブロックの表面積が増大することに なるからである。

ブロックのサンプリング端は、所望に応じて、たとえば、エポキシ樹脂のような プラスチック材料の薄い保護コーティングで覆ってもよい。コーティングの厚さ は、サンプルとブロックの間の熱的接触が過度に低下することがないようにしな ければならない（ここで、上述の丸（したサンプリング端を使用することによっ てこのような接触量の低下を相殺する助けとすることができる）、プラスチック 材料、たとえば、ポリカーボネート類、ポリアクリレート類、ポリアミド類、ポ リエステル類、ポリアルキレン類、ポリハロアルキレン類の保護フィルムを使用 することは、特に熱検出器を保護するように拡張した場合には、危険な（たとえ ば、伝染性あるいは有毒な）サンプルや化学反応の激しいサンプルを検査しよう としているときには、特に有利である。保護フィルムを使い捨てにすると、特に 伝染性や有毒なサンプルを扱う場合には有利であ熱伝導性固体要素は、所望に応 じて、２つ以上の構成要素からなるものであってもよい。たとえば、ブロックの 片面に同様の材料の薄いディスクを透明接着し、ディスクの片面を固体要素のサ ンプリング端としてもよい。このような構成の熱検出器をブロックまたはディス クの下面に適当に取り付けることができ、サンプル材料による汚染から保護する ことができる。

しかしながら、たいていの用途において、熱検出器は、熱伝導性固体要素の、放 射線経路に対して平行に延びる表面に装着するとよい。この平行面での入射放射 線のほぼ完全な内部反射が放射線が熱検出器に達するのを防ぐことになろう。こ の内部反射は、固体要素の材料よりも屈折率の小さい接着剤を用いて熱検出器を 固体要素に取り付けることによって向上する。サファイヤおよびダイヤモンドの ような材料が屈折率が高いので、エポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着 剤、ポリエステル系接着剤を含む広範囲にわたる種類の接着剤を使用できる。接 着剤は、固体要素の残った側面を被覆してそこからの光の出射を最小限に抑える のにも使用できる。特に遺した接着剤としては、金属エポキシ接着剤のような導 電性接着剤があり、たとえば、Ｅｐｏ−ｔｅｋ　Ｈ２Ｏ（アメリカ合衆国マサチ ュセッッ州のＥｐｏｘｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ、が製造する）のよう な銀エポキシがある。これらの接着剤は、良好な熱および電気の伝導性を持ちな がらも最高の光保持性を保証する。あるいは、熱検出器の取り付は前に、透明な 固体要素の表面を反射層、たとえば、アルミや銀の薄い層で被覆してもよい。こ の処置は、紫外線、赤外線領域で測定を行うのに特に適する。

熱検出器としてサーミスタを使用する場合には、装置の規模の許すときには、厚 肉フィルム技術によって、すなわち、必要な前処理を行った後に固体要素にサー ミスタ材料のペーストを印刷して最高の内部反射を得てから、高温でペーストを 焼結することによってサーミスタを形成することができる。

サンプルと熱検出器の距離は、できるだけ小さいと好ましい。そうすれば、サン プルから熱検出器への熱の伝導の時間を最短にして最高の感度を得ることができ る。一般には、固体要素の比熱伝導率はサンプルの何倍も大きい。代表的には、 固体要素のサンプリング端からの熱検出器の距離は、サンプリング端の寸法と同 程度の大きさとなる。したがって、たとえば、熱検出器はサンプリング端から約 １ｍｍのところに装着してもよい。サンプリング端そのものは横方向に約１ｍｍ である。あるいは、サンプリング端の表面を熱検出器を通る軸線に沿ってさらに 延長させ、サンプルと接触するより大きくなほぼ長方形の面積を与えるようにし てもよい。

サンプルが入射放射線を強（吸収する場合には、入射放射線は熱拡散長内で容易 に吸収され、強い信号を発生することになる。吸収率が低いときには、入射光の ほんの一部が熱拡散長内で吸収されるだけである。

一般に、サンプルの厚さは熱拡散長を超えるべきであり、少なくとも２倍である と好ましいことは了解されたい。

本発明によるセンサは、所望に応じて、非常に小さくすることができる。熱検出 器を熱伝導性固体要素と同じかあるいはそれより小さい寸法に作ることは容易で ある。光ファイバの端に固体要素を取り付けると特に便利である。その場合、熱 検出器からの信号は、入射放射線のための光ファイバに対して平行に装着した電 線あるいは光ファイバによって導かれ得る。

このような構成のセンサは、広範囲の状況、たとえば、試験管環境だけでなく、 体内環境でもサンプルを検出あるいは定量化するのに容易に使用できる。したが って、たとえば、このようなセンサを血管に挿入してヘモグロビン量を連続測定 することができる。このセンサを液体サンプル内に浸漬して種々の深さ、特に表 面から隔たった点で検体を検査することができるということは特に有用である。

たとえば、赤血球は、それらを含む液体サンプルの表面に近いときには大気から 酸素を吸収することになり、したがって、その吸収スペクトルを変える。

成る種の用途では、センサを熱的影響あるいは化学的腐蝕から防護する必要があ るかも知れない。たとえば、任意適当なポリマー材料の１つまたはそれ以上の保 護層を、たとえば、サンプルと接触する表面を除いてセンサ全体に塗布してこの 目的を達成することもできる。

電気的な影響あるいは外乱についての防護も、特別な用途では望ましいかも知れ ない。たとえば、これは、センサな金属シールドで囲む（ここでもサンプルと接 触する表面を除く）ことによって行うことができる。したがって、たとえば、セ ンサを適当にアースした金属容器、たとえば、耐酸性スチール鋼のような材料で 作ったチューブ内に入れてもよいし、あるいは、金属エポキシ接着剤のような導 電性接着剤で被覆してもよいし、これら両方を行ってもよい。

本発明のさらなる特徴によれば、我々は、サンプルによる電磁放射線の吸収量を 検出あるいは定量化するための方法であって、本発明によるセンサを照射して変 調放射線を前記放射線経路に沿って前記第１表面へ、そして、前記サンプルへと 導き、サンプルの放射線の吸収によって生じた熱を前記センサの熱検出器に導き 、この吸収によって生じた熱量を示す大きさを持った信号を生じさせる方法を提 供する。

本発明の方法は、光散乱の問題により従来の方法を用いて分析するのが難しい粒 子、たとえば、細胞や凝集体の浮遊を検出あるいは定量化する際に特に有用であ る。

ここに記載したセンサおよび方法は、固体支持体上に固定したサンプルの色強度 の測定にも利用できる。

光音響法を用いたときに経験することがある、センサと支持体の機械的接触によ る外乱を信号が受けないのである。原理は溶液で使用される原理と同様である。

光は当該材料の吸収に適した波長に選ばれる。温度の上昇は色強度に比例する。

この技術は反射よりもむしろ吸収に基づいているので、反射率測定法よりも敏感 である。さらに、良好な信号を得るのに着色面積はかなり小さくてよい。１　ｍ 　ｍ　”未満の着色面積で通常は充分である。

成る種の分析技術は、不溶性または不動化着色材料の生成またはレセプターリガ ンド対の結合によって生成された着色凝集体の濾過にいたる化学反応によって、 あるいは、多孔質材料内に固定されたレセプターリガンド対の一方の要素での選 択的な濾過によって、成る表面に色を生成することに基づいている。本発明のセ ンサはこれらすべての方法において特に用いることができる。

本発明によるセンサおよび方法は、特に、たとえば時間間隔を置いてサンプルの 放射線吸収量を決定することによって測定されるような、化学的あるいは物理的 な相互反応により粒子の沈降速度の変化に基いてテスト・サンプル内の検体を検 出あるいは定量化するのに用いることができる。さらに別の用途としては、血球 内のヘモグロビンの測定によって血液を分析するという用途もある。

センサを小さい寸法に作ることができるということに鑑みて、測定は流れシステ ム、たとえば、センサのサンプル接触面が流れ室の内部に設置しであるシステム において容易に行うことができる。驚くべきことには、光測定信号は流れている 液体サンプルの流量にはほとんど影響を受けないのである。

以下、本発明を添付図面を参照しながらより特別に説明する。図面において、 第１図は、本発明による熱センサを示す。

第２図は、第１図の熱センサを用いている構造を示している。

第３図は、第１図のセンサを光ファイバの一端に設置した完全な光学センサ・シ ステムを示す。

第４図は水に溶解した着色物質の種々の濃度に対する、第３図の装置からの信号 のプロットを示す。

第５図は、第１図の一連の熱伝導要素を互いに接近しているが、熱的な接触を行 わないように設置したセンサを示す。

第６図は、本発明による熱センサを組み込んだ流れ室を示す。

第７図は、光ファイバに設置した熱センサとそれを組み込む方法の別の具体例を 示す。

第８図は、丸くしたサンプリング端を有し、プラスチック材料で保護した、本発 明による熱センサを示す。

第１０図は、熱伝導性要素がブロックに取り付けた薄いディスクを包含する、本 発明による熱センサを示す。

第１１図は、多孔性膜上に固定したコロイド金の測定の際に光熱分光法および反 射率測定法で得た結果のプロットを示す。

第１２図は、血液中のヘモグロビンの測定値から得た結果の、標準方法（Ｃｏｕ ｌ、ｔｅｒ　Ｓ−８８０１による測定値に対するプロットを示す。

第１図に示すセンサにおいて、熱伝導要素１は熱伝導能力の高い透明材料の立方 体である。光パルス４はこの熱伝導要素１を通してそこに装置されたサンプル３ に送られる。サンプルで発生した熱の一部はサンプル３と熱伝導要素１の間の境 界面に導かれる。この境界面での温度上昇は、サンプルの光吸収特性に依存する 。熱伝導要素１の熱伝導率が高いため、発生した熱はサンプル３の表面から熱電 気式検出器２へ導かれる。熱伝導要素１は、サンプルと熱電気式検出器とを、熱 伝導要素１の実際の材料の熱拡散長より短いかあるいはそれと同じ距離、互いに 隔たって設置できる寸法となっている。熱拡散長が入射光のパルス周波数に依存 しているので、熱伝導要素１の寸法は、理論的に使用される最大の周波数に関し て選ばなければならない。周波数が大きくなるにつれて、サンプルと熱電気式検 出器の距離を減じなければならない。第１図に示す具体例では、熱電気式検出器 はサーミスタである。ケーブル・リード５を通してこのサーミスタに一定電圧が 印加される。温度が変化すると、サーミスタを通り、ケーブル・リード５を経て 導かれる電流が抵抗変化により変わることになる。適当な電子装置を用いれば、 電流変化を増幅し、記録することができる。

第２図に示す構成では、ランプ６からの光はレンズ７．７Ａを通して合焦させら れる。光パルスは、チョッパ８（回転ディスク）を用いて発生させられ、光はフ ィルタ９を通り、ケーブル・リード５を介して接続されたサーミスタ２を支持し ている透明熱伝導要素１を通ってサンプル３に行く前に必要な波長を選ぶように なっている。光の波長およびパルス周波数は分析しようとしているサンプルに合 わせて選ばれる。電子機器は変調光源の周波数についてロックされ、次いで、信 号が増幅される。これはノイズを低減し、センサが周囲温度の変動に整合しない ようにする。

第３図に示す構成では、熱伝導性素工は光ファイバ１１の端に設置しである。光 源は一定強度と可変波長を有するレーザー・ダイオード１０である。光は、レー ザー・ダイオード１０から光ファイバ］、ｌを通してサンプル３に送られる。記 録された温度変化は種々の波長での吸収光の変化に依存する。たとえば、吸光度 最大から最小まで波長を変化させることができる。

レーザー・ダイオード１２が熱光学式検出器として用いられている。このレーザ ー・ダイオード１２の出力および周波数は温度と共に変化する。このレーザーか らの放射線は別の光ファイバ１３を通して光電気式変成器１４へ送られ、ここに おいて、光信号が電気信号に変換され、この電気信号を記録することができる。

センサ全体は、サンプルと接触しなければならない部分を除いて、保護材料で覆 われている。このセンサは、レーザー・ダイオード１２から光出力信号を発生す るので、電気的な外乱にはほとんど影響を受けないことを特徴とする。

第４図に示すプロットは、第３図に関連して説明した装置を用いて得たものであ り、光熱信号と水に黒インクを溶かした種々のサンプルの濃度とのほぼ直線状の 相関関係を示している。

第５図に示す構成はいくつかのセンサを相互に組み合わせる可能性を示している 。熱伝導要素１は熱電気式検出器２を支持しており、これらの熱電気式検出器は ケーブル・コネクタ５によって増幅器（図示せず）に接続している。熱電気式検 出器は互いに熱的に隔離されている。種々の波長の光が光ファイバ１１を経て熱 伝導要素１に与えられ、これらの熱伝導要素１がサンプル内の種々の波長での吸 光度を測定し、したがって、サンプル内の種々の成分の吸光特性についての知識 を得ることができる。各成分の濃度は、各波長で測定した信号に基づいて演算さ れ得る。

別の可能性は、種々のセンサについて種々の変調（たとえば、パルス化）周波数 を用いることである。

低周波数を用いると、高周波数で分析した薄い層に比べてサンプルの非常に厚い 層を分析することができる。測定信号を適正に演算処理すると、サンプル内部の 成る距離のところにある物質の濃度分布を分析することができる。

さらなる可能性は、ポイント毎の変化を示すサンプルを分析することである。こ の場合、同じ周波数、同じ波長ガスベてのセンサで用いられる。測定信号はポイ ント毎の変化の評価に利用できるし、あるいは、より大きい表面についての平均 値を得ることもできる。

第６図に示す流れ室において、固体構造１５が形成してあり、流れ室１６は入口 １７と出口１８を有する。構造１５の（ぼみ１９は熱センサ２０を受け入れるよ うになっており、熱センサ２０はフランジ２２に衝合するＯリング２１上に乗っ ている。熱センサ２０は、キャップ２４によって所定位置に保持されているスプ リング２３によって０リング２１と接触するように押圧されている。熱センサ２ ｏは、十字形の垂直断面のボデーを包含し、このボデーには、中央の垂直方向の 円筒形孔が設けてあり、この孔にサファイヤ窓２６に通じる光路２５がセットさ れでいる。サーミスタ２７がサファイヤ窓２６に対して側方に設けてあり、これ は電気リード線２８によって信号検知装置（図示せず）に接続しである。

第７図に示す具体例において、熱伝導要素１は、たとえば、あらゆる表面に良好 な光学的品質を与えるべく研磨したサファイヤ棒であり得る。熱検出器２はサー ミスタであり、このサーミスタは大きい方の側面を銀または金の薄いフィルムで 被覆しであると好ましく、それによれば、良好な電気接続を行うことができる。

サーミスタ２の側面の１つは銀エポキシ接着剤によって熱伝導要素１の垂直面に 取り付けである。熱伝導要素１のこの垂直面の残りの部分およびサーミスタ２の 他の大きい方の側面は銀エポキシ接着剤２９で被覆してあり、電気ケーブル・コ ネクタ５を、一方を熱伝導要素１に、もう一方をサーミスタ２にというように取 り付けることができる。熱伝導要素１の残りの３つの垂直面も銀エポキシ接着剤 で被覆しであると好ましい。熱伝導要素ｌはＵＶ−硬化性接着剤のドロップ３０ を用いて光ファイバ１１に取り付けることができ、こうしてできた組立体にＵＶ 照射３１を行うことができる。

このセンサの代表的な寸法は、熱伝導要素１　（ＩＸ１ｘ６ｍｍ）、サーミスタ ２　（０，５Ｘ０．５Ｘ０゜３５ｍｍ）である。リード線５を経てサーミスタ２ に一定電圧を印加すると、たとえば、１℃あたり４％のオーダーの抵抗変化を観 察することができる。

第８図に示す構成では、熱伝導要素１、サーミスタ２および電気接続部５は、熱 伝導要素１のサンプリング端３２を露出したままに残して、エポキシ樹脂３３の チューブで囲んで保護しである。これにより、干渉、したがってノイズを最小限 に抑えている。こうしないと、もしサンプルがサーミスタ２と電気的に接触する ことになったとき、ノイズが生じる可能性がある。

センサを保護する別の方法が第９図に示しである。

ここでは、熱伝導要素１は丸くしたサンプリング端３２を有し、このサンプリン グ端が、サーミスタ２および電気接続部５と一緒に、薄い可撓性のプラスチック ・フィルム３４によって保護されている。このフィルム３４は、使用時、サンプ リング端３２と熱的”に接触し、このフィルム上にサンプル３が置かれる。

第１０図に示す具体例では、熱伝導要素はロッド３５とディスク３６とからなる ２要素システムである。これらはサファイヤで作っであると好ましく、代表的な 寸法は、たとえば、ロッド３５については１×ｌＸ６ｍｍであり、ディスク３６ については直径３−５ｍｍ、厚さ０．１−０．３ｍｍである。ロッド３５および ディスク３６は、透明接着剤を用いて相互に接着してあり、サーミスタ２は銀エ ポキシ接着剤を用いてディスクに接着しである。ディスク３６およびサーミスタ ２の下面ならびにロッド３５の側面は銀エポキシ接着剤３７の層で被覆してあり 、ディスク３６の縁のところの小さいリング状の部分が未被覆状態に残しである 。電気接続部５は通常の要領で取り付けである。ディスク３６は接着剤３７によ って金属製、たとえば、耐酸性ステンレス鋼製のチューブ３８に接着しである。

このチューブは電気的にセンサを遮断あるいは遮蔽しており、さらに、保護コー ティング３９が塗布しである。

サンプル３はロッド３５を通ってくる光パルス４で照射される。センサの構造上 の特徴により、サンプル３とサーミスタ２の接触は最小限であり、特に、サファ イヤのような非常に浸透性の低い材料をディスク３６に用いた場合には最小限と なる。

以下に示す実施例は本発明による方法を説明するものである。

医１口ｉ工 第２図に示すような光熱式分光システムに、ｌＸ１ｍｍ”の表面を有するサファ イヤからなる透明な熱伝導要素１を設けた。サファイヤは熱センサに接続してあ り、光パルス（周波数２Ｈｚ）を光ファイバを通してこのサファイヤに送った。

光源はハロゲンランプであり、光はフィルタに通して５４０±４０ｎｍの波長を 与えた。

ネズミ°パイブリドーマ細胞を形成した抗Ｃ反応性蛋白質単クロン抗体１μｇを 活性化多孔質膜に添加して抗体を固定した（　Ｈｙｂｏｎｄ　Ｎ　ｎｙｌｏｎ　 ｍｅｍｂｒａｎｅ。

Ａｍｅｒｓｈａｏ＋、　ＵＫ）。

膜の表面積は実施した測定毎にｌ　Ｏｍｍ　”とした。

０．５から１５μｇ　／　ｍ　１に変えたＣ反応性蛋白質の溶液を添加し、負圧 によって膜を通して吸引した。その後、約１μｇの別の抗Ｃ反応性蛋白質抗体を 含む溶液を４．５ｎｍの平均直径を持ったコロイド金に結合し、それを添加して から膜を通して吸引した。Ｃ反応性蛋白質が増えるにつれて、膜に捕えられるコ ロイド金の量が増大した。

着色面の強さを、上述したように、反射率測定法（Ｍａｃｂｅｔｈ　１５００　 Ｐｌｕｓ、　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）　と、光熱式分光法の両方によって 測定した。各光熱測定は１０秒間行った。これら２つの方法を用いて得た結果を 第１１図に示すが、これにより、良好な相関関係があることがわかる。

！Ｊｕｌ この実施例は、光熱式センサを血液中のヘモグロビンの測定についてどのように 用いることができるかを示している。

ｉｏｏμｇの血液を、１０ＬＬＩ２の２０％５ｔｅｒｏｘ　ＳＥを含む円錐形試 験管に添加した。血液は洗剤で直ちに溶血させた。

溶血した血液サンプルを、実施例１で述べた器具を用いて測定したが、ここでは 、１６Ｈｚの周波数を用いた。

７５の血液サンプルから得た結果は標準方法（Ｃｏｕｌｔａｒ　Ｓ−８８０１で 比較し、０．９９の相関係数を得た（第１２図）。同じサンプルの分析を反復し て０゜５−１．７％の変動係数を得た。

１１五ユ 実施例２の器具を１６Ｈｚの周波数で用いた。センサはプラスチック製カップを 備え、これで、血液を水平方向位置のセンサと接触させて置くことができた。

血液を溶血なしに直接測定したとき、実施例２で述べたとほぼ同様に標準方法と 相関した結果を得た。したがって、このセンサも、血液サンプル内のヘモグロビ ンの直接測定を可能とする。

１１五ユ この実施例は、流れ系統でのヘモグロビンの測定を行うのにセンサをどのように 用いることができるかを示している。

第６図に示す器具を使用した。ここで使用した光熱式センサ２ｏは、１ｍｍ”の 検知面積と３ｍｍの外径を持つ。このセンサを設置した室１６を通る血液の流量 は２ｍ２／分であった。各サンプルの間で、室１６を次亜塩素酸塩溶液で洗浄し た。器具は光路２５を経て２０Ｗハロゲンランプに接続し、１６゜７Ｈｚの周波 数で作動させた。各サンプルは２０秒の時間にわたって２−４回測定した。

上述の方法を用いて、２６の血液サンプルをテストし、その結果をＣｏｕｌｔｅ ｒ器具を用いてヘモグロビン測定について標準方法と比較した。こうして得た相 関係数は０．９９０であり、直線回帰線はｙ＝１゜０４ｘ−４，４であった。こ こで、ｙは光熱値であり、Ｘは標準方法からの値である。

センサに取り付けた増幅器の出力部の信号もオシロスコープで観察した。血液流 による外乱はまったく検出できなかった。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年８月２日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．サンプルによる電磁放射線の吸収量の検出または定量化を行うためのセンサ であって、照射によるサンプルの温度上昇がそれに比例した信号を発生するセン サにおいて、前記電磁放射線に対して透明であり、また、前記サンプルと接触す る第１表面、放射線入力表面およびこれら表面間の放射線経路を有する熱伝導性 固体要素と、前記第１表面に近い側で前記固体要素と熱的に接触して設けてあり 、前記放射線経路を妨げることなく前記第１表面から伝わってきた熱を受け取る 熱光学式または熱電気式熱検出器とを包含することを特徴とするセンサ。
2. ２．請求の範囲第１項記載のセンサにおいて、固体要素を通してサンプルを照射 する手段を備えることを特徴とするセンサ。
3. ３．請求の範囲第２項記載のセンサにおいて、前記手段が、振幅あるいは波長ま たはこれら両方について変調した入射放射線でサンプルを照射するようになって いることを特徴とするセンサ。
4. ４．請求の範囲第３項記載のセンサにおいて、熱光学式あるいは熱電気式検出器 手段からの信号を入射放射線の変調周波数と同期した周波数でサンプリングする ことを特徴とするセンサ。
5. ５．請求の範囲第１項から第４項までのうちいずれか１つの項に記載のセンサに おいて、熱検出器手段として、サーミスタあるいは熱電対あるいは温度反応式レ ーザーを用いることを特徴とするセンサ。
6. ６．請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１つの項に記載のセンサにおい て、熱伝導性固体要素がダイヤモンドあるいはサファイヤあるいは石英で作って あることを特徴とするセンサ。
7. ７．請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１つの項に記載のセンサにおい て、熱伝導性固体要素が、放射線入力面とサンプル接触面となる２つの対向した 端と、熱検出器手段を装着した少なくとも１つの側面とを有するブロックの形を していることを特徴とするセンサ。
8. ８．請求の範囲第７項記載のセンサにおいて、プロックの側面が反射層で被覆し てあることを特徴とするセンサ。
9. ９．請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１つの項に記載のセンサにおい て、センサのサンプル接触面が流れ室の内部に設置してあることを特徴とするセ ンサ。
10. １０．サンプルによる電磁放射線の吸収量を検出あるいは定量化するための方法 であって、請求の範囲第１項に記載のセンサを照射して変調放射線を前記放射線 経路に沿って前記第１表面へ、そして、前記サンプルヘと導き、サンプルの放射 線の吸収によって生じた熱を前記センサの熱検出器に導き、この吸収によって生 じた熱量を示す大きさを持った信号を生じさせることを特徴とする方法。
11. １１．請求の範囲第１０項記載の方法において、サンプルが粒子の懸濁液を包含 することを特徴とする方法。
12. １２．請求の範囲第１１項記載の方法において、粒子の沈降速度が時間間隔で放 射線吸収量を測定することによって測定されることを特徴とする方法。
13. １３．請求の範囲第１１項記載の方法において、サンプルが血液であり、血球内 のヘモグロビンが測定されることを特徴とする方法。
14. １４．請求の範囲第１１項記載の方法において、サンプルが流れている液体サン プルであることを特徴とする方法。
15. １５．請求の範囲第１０項記載の方法において、サンプルが固体支持体上に固定 してあることを特徴とする方法。