JPH06258219A - 蛍光検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 殺菌状態をバイアルの蛍光により検査する蛍
光検出装置において、迅速・正確に良否判定する方法お
よび装置を提供する。 【構成】 装置は、２系統の計測系統を備える。ターゲ
ットバイアル２４を装置のキャビティー１４に挿入し
て、ランプ２８からの励起光に対する蛍光発光を検出器
３８により自動計測する。同時に、装置に常時固定され
る基準材料の蛍光発光を計測し、両計測値を比較して良
否判定する。使用前に、基準材料の計測信号が所定値と
なるようにランプ光量を自動調整するとともに、同一ロ
ットの未使用バイアルの計測信号を予め計測して基準信
号と一致するように校正する。ランプ光量の変動やバイ
アルのロット間ばらつきがあっても、正確かつ迅速に良
否判定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光物質の蛍光検出方
法および装置に関し、詳しくは、殺菌モニタにおいて用
いる蛍光検出方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの環境において、物品の殺菌は決定
的に重要である。たとえば、病院や医学関係機関におい
て、機器を外科的処置や無菌環境で用いる前に、その機
器を殺菌しなければならない。また、飲食の提供におい
ては、つぎに使う人に感染しないように、用具や機器を
殺菌しなければならない。

【０００３】一般に、殺菌されなければならない機器、
用具、材料は、殺菌を達成するのに必要とされるパラメ
ータに支配されるであろう。このパラメータには、時
間、温度、蒸気、乾燥加熱、エチレン酸素ガスや放射性
投薬のような化学的なものの相関関係のあるパラメータ
を含む。殺菌工程は、殺菌される物品に生きていれば混
入する生物を、殺すように計画される。蒸気殺菌におい
ては、温度はセ氏１２１〜１３２度の範囲とされ、所要
時間は、セ氏１３２では３分、セ氏１２１度では３０分
である。エチレン酸素殺菌においては、温度はセ氏３０
度から６５度の範囲とされ、所要時間は１.５時間から
４時間である。乾燥加熱殺菌は、一般的に、セ氏１８０
度で２時間を要する。

【０００４】殺菌が完全であることは、多くの環境にお
いて決定的であるので、殺菌モニタがよく行なわれる。
すなわち、一般に、殺菌処理が完全であるかを点検する
ために、殺菌装置に小さなバイアル、すなわち容器が挿
入される。殺菌処理を受けた後においても、バイアル
は、一般に生物を含んでいるので、培養物が与えられ、
この生物が急速に成長する環境に置かれる。

【０００５】そして、バイアルは、培養期間経過後、生
物の成長の点検が可能となる。培養により、殺菌処理に
おいて生き残った生物は、検出可能なレベルにまで成長
する。生物が生き残っていれば、殺菌処理が不十分であ
ると分かる。

【０００６】生き残っている生物を適切に検出するため
に、一般に、バイアルには、生物がいると色が変化する
反応を生じる基材が加えられる。

【０００７】一般に、色の変化の読み取りすなわち分析
は、従来、人手による目視作業により行なわれていた。
しかし、ある殺菌モニタ工程においては、生物により反
応する基材として、潜在的発光基材がバイアルに加えら
れる。この場合、所定の反応時間経過後、バイアルに
は、蛍光、一般には、紫外線が照射され、それにより、
裸眼では見えない発光を励起し、可視光として見えるよ
うにする。励起発光が照射されたときに、バイアルにお
いて可視光が見えれば、殺菌が不十分であることを示し
ている。少なくともある程度は生物が成長するのに必要
な時間を短縮するために、より自動化された蛍光検出装
置を用いるべきである。

【０００８】さらに、より早く殺菌工程が完全であるか
どうかを決定するためには、バイアルの発光基材からの
蛍光を非常に低いしきい値、約０.１ピコワットで計測
されることが必要となる。

【０００９】マットナー、フォルツ、ウッドソンの各氏
による米国特許第５,０７３,４８８号明細書の“殺菌サ
イクルの有効性の短時間決定方法と短時間読み取り生物
表示装置"は、蛍光検出装置において用いる蛍光表示装
置の開発方法を開示している。 不都合なことに、一般
に用いられる紫外線発生装置は非常に不安定であること
が多い。これは、ある程度は、紫外線発生装置の１また
はそれ以上のカソードにおけるガス電離の変動のためで
ある。さらに、局部的な熱バランスおよび放射変動によ
り、紫外線(ランプ)は電源周波数に付随する多くの変動
調波成分を含むこととなる。総合頂谷比(overall crest
-to-trough retio)も同様に変動する。このような変動
を除去するために、ローパスフィルタとともに直流接続
増幅器を用いるのは不適当である。なぜなら、直流成分
のドリフトが計測信号のレベルを上回るからである。

【００１０】このような変動を調整しようとして、従来
技術の蛍光検出器において、２チャンネルを用いること
がある。しかし、２チャンネルが用いられる時に、すな
わち、計測対象の計測が、比較対象の計測とは時間をず
らして行なわれる時には、さらに問題がある。計測する
信号は非常い小さいので、たとえ費用をかけて対等とな
る機器を用いても、２チャンネル間の機器にはわずかな
ばらつきがあり、また計測時間のずれによるわずかなば
らつきがあるので、計測すべき信号が完全に“沈む"こ
ととなる可能性がある。その結果、不正確な計測方法と
なりやすい。本質的な計測の不正確さを相殺するには、
生物がもし存在すれば検出することを保証する目的で
“成長"時間を延長しなければならない(短縮してはいけ
ない)。

【００１１】ランダ氏による米国特許第４,６２６,６８
４号明細書は、蛍光計測を高速に処理する装置を開示し
ている。この装置の電子機器は、２チャンネルを用い
る。一方のチャンネルが、サンプルの蛍光を検出する。
他方のチャンネルが校正蛍光を検出する。“背景"の校
正蛍光は、背景となるように、サンプルの信号から引き
去られる。しかし、校正蛍光により効果的に相殺される
には、２チャンネルは全く同等でなければならない。

【００１２】ノリー氏による米国特許第４,６６８,８６
８号明細書は、生物標本の蛍光免疫試験を行なうための
装置が開示されている。サンプルからの光エネルギー
は、光発電セルを励起するのに用いられる。励起光を受
けない第２の光発電セルによって、温度の校正が行なわ
れる。記憶されたゼロ入力信号を光発電セルに供給する
押しボタンキャリブレータも用いられる。ノリー氏のシ
ステムの重大な欠点は、基準値がないということであ
る。放射エネルギを励起する強度のばらつきが大きな影
響を与えて、明暸に認識される可視光の量が非常に大き
く変動する可能性があるからである。

【００１３】ウイリアム氏他による米国特許第５,０３
０,２９７号明細書の“発光材料の蛍光検出装置"は、蛍
光殺菌モニタの良／不良計測のための電子機器の構成と
操作とを開示している。電子回路は、励起光源のパワー
変動に追従し、そして光出力の変動に追従する。このシ
ステムのキャリブレーションは、手作業でおこなわれ
る。

【００１４】ハーデンブロック氏他の米国特許第５,０
３６,２９７号明細書の“発光材料の蛍光検出装置"は、
ウィリアム氏の上記 '２９７号特許に似ているが、検出
回路は１チャンネルである。

【００１５】

【発明の要旨】本発明は、殺菌モニタバイアルの蛍光を
相対的に決定するために、蛍光を検出する装置および方
法を提供する。この装置および方法は、初期キャリブレ
ーションと、殺菌と、絶対限界範囲内精度とを保証する
ための自動キャリブレーションを備える。

【００１６】一般に、本発明の装置および方法における
自動操作は、３段階からなる。各段階は、次の処理が始
まるまでに、連続的に実行されるなければならない。

【００１７】第１段階は、装置を起動したときに、使用
可能になる前に、励起光源の作動電圧と対応する基準信
号レベルを、連続するステップにより設定する。

【００１８】第２段階は、校正ステップに従って、殺菌
モニタに用いられる現在の製品ロットから選択された新
しい未使用のバイアルを挿入する。未使用バイアルは、
培養されたことがなく、したがって、まだ生物は成長さ
せられていない。そして、このバイアルは、このステッ
プにおいて校正を必要とする最小蛍光を発するのみであ
る。そして、装置は、基準信号に一致するようにバイア
ル計測信号を校正する。このとき、新しいバイアルが取
り出され、機器は、試験(ターゲト)バイアルの分析の準
備のできるまで、待機状態を保持する。

【００１９】第３段階は、この第２段階の校正ステップ
に従って、実際のバイアルモニタの準備をする。試験
(ターゲット)バイアルは、装置に挿入される。励起ラン
プは最大電圧まで印加され、安定時間経過後、バイアル
からの放射光が複数回計測され、安定のために互いに比
較され、ランプ電圧がセットアップと比較される。バイ
アル計測値が安定範囲内に入りランプ電圧計測値が仕様
範囲内である場合には、装置は試験バイアル放射光の平
均値を校正値と比較する。計測した結果が、反応物が試
験バイアル内にないことを示す校正値の範囲内であれ
ば、指示器がセットされる。計測された結果が校正値プ
ラス予め決められてしきい値の範囲を外れる場合は、反
応物がバイアル内にまだ存在していることを示すもので
あり、別の指示器がセットされる。もし、種々の計測値
が安定していなければ、警告信号がセットされる。

【００２０】本発明は、励起波長において励起可能であ
り蛍光波長において蛍光を発する未知のターゲット材料
の蛍光を検出する装置を提供する。エネルギー源が、タ
ーゲット材料と基準材料との両方を、略励起波長で励起
するように配置される。電力供給手段が、エネルギー源
に所定電圧の電力を供給する。励起フィルターが、エネ
ルギー源とターゲット材料および基準材料の両方との間
に、光学的に配置され、略上記励起波長において光エネ
ルギーを通過させる。基準検出手段が、略蛍光波長にお
いて基準材料から放射される光に反応を示すように光学
的に配置される。ターゲット検出器が、略蛍光波長にお
いてターゲット材料から放射される光に反応を示すよう
に光学的に配置され、該光を検出する。基準計測手段
が、基準材料から発生した蛍光の量を決定するために、
基準検出手段に反応して基準出力を発生する。ターゲッ
ト計測手段は、ターゲット材料が発生する蛍光の量を決
定するために、ターゲット検出手段に反応してターゲッ
ト出力を発生する。基準校正手段は、基準計測手段と電
力供給手段とに接続され、エネルギー源に印加される電
圧を変更して上記基準出力を校正する。ターゲット校正
手段が、ターゲット手段に接続され、ターゲット出力を
既知のターゲット材料に反応して校正する。

【００２１】好ましい実施例においては、基準検出器は
フォトダイオードである。

【００２２】好ましい実施例においては、この装置は、
基準材料と基準検出手段のフォトダイオードとの間に光
学的に配置され、かつ略蛍光波長において光エネルギー
を通過させる第１蛍光波長フィルターをさらに備える。

【００２３】好ましい実施例において、この装置は、タ
ーゲット材料と上記ターゲット検出手段のフォトダイオ
ードとの間に光学的に配置され、かつ略蛍光波長におい
て光エネルギーを通過させる第２蛍光波長フィルターを
さらに備える。

【００２４】本発明はまた、ある装置において、励起波
長において励起可能であり蛍光波長において蛍光を発す
る未知のターゲット材料の蛍光を検出する方法を提供す
る。この装置は、基準材料と、ターゲット材料と基準材
料とを略励起波長において励起するように配置されるエ
ネルギー源と、エネルギー源に所定電圧の電力を供給す
る電力供給手段と、略蛍光波長において基準材料から放
射される光に反応するように光学的に配置されかつ該光
を検出する基準検出手段と、ターゲット材料から放射さ
れる光に反応するように光学的に配置されかつ該光を検
出するターゲット検出手段と、基準材料から発生した蛍
光の量を決定するために上記基準検出手段に反応して基
準出力を発生する基準計測手段と、ターゲット材料が発
生する蛍光の量を決定するためにターゲット検出手段に
反応してターゲット出力を発生するターゲット計測手段
とを有する。この方法は、エネルギー源と上記基準計測
手段とを、ターゲット材料なしに校正するステップと、
既知のターゲット材料を用いてターゲット計測手段を校
正するステップと、ターゲット計測手段を用いて未知の
ターゲット材料を計測し、未知のターゲット材料の蛍光
を決定するステップとを備える。

【００２５】好ましい実施例では、エネルギー源が使用
可能であることを確認するステップと、基準計測手段が
使用可能であることを確認するステップと、エネルギー
源または基準計測手段が使用可能でない場合に警報を発
するステップとをさらに備える。

【００２６】好ましい実施例においては、ターゲット計
測手段が使用可能であることを確認するステップと、エ
ネルギー源すなわちターゲット計測手段が使用可能でな
い場合に警報を発するステップとを備える。

【００２７】

【実施例】以下に、図１〜８に示した本発明の１実施例
に係る蛍光検出装置および方法について詳細に説明す
る。

【００２８】本実施例の蛍光検出装置および方法は、殺
菌モニタバイアルの相対的蛍光の決定にあたり、十分に
自動化されている。蛍光材料を励起する光源は、安定し
た待機(暖機)状態に保持されたハロゲンランプであり、
バイアルが装置ハウジングのキャビティー内に挿入され
てランプスイッチが作動する時にだけ、最大照度に高め
られる。このハロゲンランプからの励起光は、２つの平
行な光路に導かれ、光学フィルターを通過して、選択さ
れた波長帯域がバイアルと蛍光基準膜とに供給される。
蛍光基準膜かの放射光とバイアルからとの放射光とは、
別個の検出器に導かれる。この検出器は、プログラム化
されたマイクロプロセッサによる評価のための信号を提
供する。マイクロプロセッサのプログラムの実行結果
は、相対的蛍光および／または装置性能についての出力
情報が提供される。通常の出力情報は、良／不良を緑色
光または赤色光によって表すという形式で提供される。
バイアルから特別な光出力を得ることも可能である。さ
らに、マイクロプロセッサにより、システムの自動校正
と、自動性能診断が実行される。

【００２９】自動化された操作は、マイクロプロセッサ
により順次に制御される３段階からなる。好ましくは、
各段階は、以下のように、つぎの段階が開始可能となる
前に、連続的に実行されなければなならない。

【００３０】第１段階では、装置に電圧が加えられてい
るが、使用可能となる前に、一連のステップにより、励
起光源の使用状態と対応する基準信号レベルとをセット
する。この段階のシーケンスの最終ステップでは、装置
が使用可能であることを示す黄色ＬＥＤを点灯する。

【００３１】第２段階では、この初期校正ステップに続
いて、新しくかつ未使用のバイアルを、殺菌モニタリン
グに用いられる現在の製造ロットから選択し、装置の計
測部に挿入する。つぎに、装置は、好ましくは連続する
ステップにより、基準信号と一致するようにバイアル計
測信号を校正し、成功すれば、緑色光を点灯し、装置が
準備完了状態にあることを示す。この場合には、新しく
かつ未使用のバイアルが取り出され、装置は、試験バイ
アルの分析準備ができるまで、待機状態を保持する。こ
の初めの２つの段階の間、手順が予め決められた限度内
で完了できなけば、黄色光が点滅する。

【００３２】第３段階では、装置は実際の試験(ターゲ
ット)バイアルを調べる。計測すべき試験(ターゲット)
バイアルが挿入され、緑色光は消える。励起ランプには
最大電圧が加えられる。好ましくは遅延時間経過後に、
安定期間における試験バイアルの蛍光波長における放射
光を複数回、好ましくは５回計測され、安定評価のため
に互いに値が比較される。ランプ電圧が計測され、校正
された値と比較される。バイアル計測値が安定範囲内に
あり、かつ、ランプ電圧計測値が予め決められた限度内
である場合には、装置はターゲットバイアルの蛍光波長
放射光の平均値を校正された基準値と比較する。結果が
基準値の予め決められた限度内である場合には、バイア
ル内には反応物は存在しない。緑色光が点灯し、好まし
くは信号音を発し、試験バイアルが陰性であることを示
す。計測値が基準値の範囲を越え、好ましくは、安定の
ためのしきい値を加えた範囲を越えると、赤色光が点灯
し、警報音を発し、ターゲットバイアルからの陽性試験
結果を示し、ターゲットバイアル内に生きている、殺菌
されていないものが存在することを示す。計測が安定し
ていない場合には、選択された警告信号がオンとなる 図１,２,３は、蛍光検出装置１０を示している。ハウジ
ング１２は、幅が約３インチ(７．６２センチメート
ル)、長さが６インチ(１５．２４センチメートル)、高
さが２インチ(５．０８センチメートル)である。天面に
は開口部１４を有し、ここから試験バイアルをキャビテ
ィー１６に入れることができる。また、天面には、３つ
のランプ１８を有し、好ましくは、黄色、赤色、緑色の
各色のランプが一つずつ備える。装置１０には、外部電
源２０から電力が供給され、電源２０の定格は、１５ボ
ルト７．５ワット(０．５アンペア)である。

【００３３】バイアルキャビティーアセンブリ２２がハ
ウジング１２のキャビティー１６内に取り付けられ、バ
イアル２４を受け入れることができるよう配置されてい
る。バイアル２４がキャビティーアセンブリ２２に挿入
されると、スタートセンサ２６が動作する。ハロゲンラ
ンプ２８は、励起エネルギー源として開口しており、ソ
ケット／反射板アセンブリ３０に保持されている。ハロ
ゲンランプ２８からの励起波長光は、紫外線帯域透過励
起フィルタ３２を通過する。励起光の光路に、蛍光基準
材料３４はバイアルキャビティーアセンブリ２２と平行
に配置されている。基準センサ３６と計測センサ３８と
が、互いに平行に、それぞれ、バイアル２４と基準材料
と同一線上となるように配置される。蛍光波長フィルタ
４０は、蛍光範囲の波長を通過させるものであり、基準
材料３４と基準センサ３６との間に配置され、同様なフ
ィルタ４１が、バイアル２４と計測センサ３８との間に
配置されている。

【００３４】図４は、蛍光検出装置１０の電気回路図で
ある。ハロゲン充てん白熱電球すなわりハロゲンランプ
２８は、装置１０の励起光源となる。ハロゲン充てん白
熱電球２８は、１２ボルト５ワットの市販のものであ
る。ランプ２８は、暖機状態では、わずかな光を放射す
るか、または光を放射しない。この待機状態での電力は
常時約０.３３ワットであり、電源２０から装置１０に
電力が供給される。使用中には、ランプ２８は上記公称
定格、約１１.８ボルトで、最大発光し、基準材料３４
と試験バイアル２４との励起のために、上記標準紫外線
エネルギーを供給する。ランプ２８の印加電圧は、電圧
コントローラ４２により調整される。待機電力は、抵抗
４４により制限される。最大運転状態中には、半導体ス
イッチ４６により、抵抗４４はバイパスされる。ハロゲ
ンランプを暖機状態に保つことにより、最大出力への切
り替え後１秒以下で光出力は安定する。これにより、冷
えた状態からの点灯と、急激に点灯することにより生じ
る高電力突入の限界とをできるでけ小さくすることによ
り、ランプ２８の使用寿命を延ばす。

【００３５】励起フィルタ３２は、基準材料３４と試験
バイアル２４とに平行な光路方向にランプ２８から放射
された励起波長の光のみを通過させるように配置されて
いる。励起波長フィルターは一般に市販されている１ミ
リメートルの厚さのＵＧ１１光学フィルタであり、３２
０−３８０ナノメートルの範囲の透過帯域であり、図６
にその特性曲線６１０を示す。基準放射波長フィルタ４
０は、放射光を透過するように配置される。放射光フィ
ルタ４１は、バイアル２４から放射された光を透過する
ように配置され、透過した光は計測センサ３８を照ら
す。フィルタ４０および４１は、一般に市販されている
２ミリメートルの厚さのＢＧ３９光学フィルタと青色フ
ィルムとを組み合わせたものであり、図６において、フ
ィルタの特性曲線６１２と、フィルムの特性曲線６１４
と、組み合わせたときの４５０−５５０ナノメートルの
範囲での特性曲線６１６とを示す。励起フィルタ３２の
組み合わせの効果と蛍光フィルタ４０および４１の効果
との和により、図６の特性曲線６１８に示すように、ラ
ンプ２８からの光が基準センサ３６または計測センサ３
８に直接達成するのもはほとんどなく、透過率は非常に
小さい。

【００３６】装置１０は２チャンネルの検出器を備え、
２つの計測値を比較して良／不良判定をする。第１計測
値は、基準センサ３６に入射するときの基準材料３４か
らの光出力に基づくものである。第２計測値は、計測セ
ンサ３８に入射するときの試験バイアル２４からの光出
力に基づくものである。しかし、これらの計測と最終結
果である比較とが行なわれる前に、装置１０は、厳格な
校正を受け、正確な作動と結果の精度とを保証しなけれ
ばならない。

【００３７】蛍光基準材料３４は、３００から４００ナ
ノメートルの範囲の波長の光エネルギによって励起され
ると、４５０ナノメートルの標準波長で光を放射する蛍
光材料を含む。試験バイアル２４は、蛍光染料を含有
し、この蛍光染料は、試験バイアルが反応するときに、
すなわち、殺菌サイクルが不十分であるときに、基準材
料３４と本質的に同じスペクトルで反応する。基準材料
３４に含有される蛍光材料は、バリウムマグネシウムア
ルミネートユーロピウムであり、ＧＴＥ社から市販され
ており、ポリエチレン基材上に塗布された透明接着剤中
に約２乾燥重量パーセント分散され、反対側は一体性を
保持するカバーで覆われる。

【００３８】図４の比較部４８を参照すると、基準材料
３４は、基準材料３４から放射された光が蛍光フィルタ
４０を通過し、基準センサ３６を照らすように配置され
ている。基準センサ、すなわちフォトダイオードは、増
幅器５０によりモニタされる信号を発生し、増幅器／比
較器５２は基準信号５４を発生する。基準センサ３６
は、抵抗５５によりバイアスされる。基準信号５４は、
マイクロプロセッサ５６に伝達され、制御回路４２に電
圧を加える。好ましい比較回路４８において、増幅器５
０のゲインは６１７０であり、増幅器／比較器５２のゲ
インは３３であり、３.５ボルトの公称基準信号５４を
作る。ポテンショメータ５８は、マイクロプロセッサに
制御され、増幅器／比較器５２の基準電圧の制御に用い
られる。

【００３９】図４の計測部６０を参照すると、試験バイ
アル２４は、試験バイアル２４に含まれるある蛍光材料
から放射される光が蛍光フィルタ４１を通過し、計測セ
ンサ３８を照らすような位置に配置される。計測センサ
３８、すなわちフォトダイオードは、増幅率が試験バイ
アル２４からの放射光量に比例する信号を発生する。こ
の信号は、増幅器６４によりモニタされ、比較器／増幅
器６６は、分析のためにマイクロプロセッサに送られる
ターゲット出力信号を発生する。好ましい計測部６０に
おいては、増幅器６４のゲインは３３００であり、増幅
器／比較器６６のゲインは２である。ターゲット出力信
号６８は、後述のように、３.８ボルトの電圧に校正さ
れ、したがって、良／不良のしきい値として０.３ボル
トのマージンがある。計測センサ３８は、抵抗６２によ
り、バイアスされている。ポテンショメータ７０は、マ
イクロプロセッサ５６から制御され、増幅器／比較器６
６の基準電圧を制御する。

【００４０】比較部４８の増幅器５０と増幅器／比較器
５２とのゲインは、計測部４８の増幅器６４と増幅器／
比較器６０に比べ、十分に大きい。これにより、比較部
４８は、計測部６０よりずっと高感度となる。装置１０
は、製造後、校正される。もし、製造ジャンパ８６がマ
イクロプロセッサ５６に接続されていると、マイクロプ
ロセッサ５６は、比較ポテンショメータ５８を中央レン
ジに調整する。そして、メカニカルシャッタ(図示せず)
は、基準材料３４と基準センサ３６との間で作動し、基
準信号５４を予め決められた作動セット位置に調整す
る。マイクロプロセッサ５６は、赤色点灯(右まわりに
回転)、緑色点灯(左まわりに回転)、緑色および赤色の
点滅(完了)によって、操作を制御する。

【００４１】マイクロプロセッサ５６は、デジタル情報
出力を、ＡＤコンバータ(アナログからデジタルへの変
換器)７２により、スタートセンサ２６からの信号と同
様に、基準信号５４および計測信号６８から受け取る。
マイクロプロセッサ５６は、図５に示す流れ図に従っ
て、以下に説明するように作動する。マイクロプロセッ
サ７０は、以下に説明するように、校正および使用中
に、デジタルポテンショメータ５８およびデジタルポテ
ンショメータ７０を制御し、所定の情報をランプ１８
と、音声警報デバイスであるブザー７６とに送る。

【００４２】まず、図５の１１０で示したように、マイ
クロプロセッサ５６の制御のもと、比較部４８におい
て、ランプ２８が動作する。装置１０は、たとえば電源
供給部２０を引き上げることにより、作業開始時に電圧
が加えられると、ランプ２８に電圧が加えられる(ステ
ップ２００)。デジタルポテショメータ５８は、ゼロに
セットされ(ステップ２０１)、ランプ２８への電圧を予
め決められた動作ポイント以下にする。ステップカウン
タがゼロにセットされる(ステップ２０２)。しかし、光
は基準センサ３６に当たり続け、基準電圧５４の低い値
で、安定してフィードバックされる。連続的な相互作用
(ステップ２０３および２０４)により、デジタルポテン
ショメータ５８が大きくなり、基準信号５４が予め決め
られたレベル、たとえば２.８ボルトに達するまで、ラ
ンプ２８の電圧と対応する光放射が大きくなる。このと
き、ランプ２８は消灯し(ステップ２０６)、ダイオード
により放射される黄色ランプが点灯し(ステップ２０
７)、装置１０が使用可能であることを示す。

【００４３】比較部４８は、負帰還ループを備え、もし
ランプ２８が使用可能でなければ、基準センサ３６に当
たる光はなく、また、もし比較部４８の構成部分に不調
なところがあれば、フィードバックループが中断され、
相互作用の手順によりポテンショメータ５８がステップ
１００により動かされ、ランプ２８は消灯され(ステッ
プ２０８)、黄色ランプが点灯する。操作手順において
は、それ以上のステップを実行することができない。

【００４４】図５の１１０において概略が示されたステ
ップは、連続して実行されるならば、装置１０の自動校
正は、図５の１２０部に示すように、実行する。装置１
０の校正は、電圧が加えられる毎に、また、新しいロッ
トの試験(ターゲット)バイアルが用いる毎に、必要とな
る。新しくかつ未使用のバイアルが、材料自体や製造工
程により、わずかな背景レベルの放射蛍光を有するなら
ば、その放射レベルは安定しているが、ロット間で変動
があり、したがって、比較試験のために、この背景放射
は、実際のバイアルを評価するために、校正により取り
除かなければならない。新しくかつ未使用のバイアル２
４は、選択された製造ロットからバイアルキャビティー
アセンブリ２２に押し入れられ、スタートセンサ２６を
起動する(ステップ３００)。ランプ２８ガ点灯し(ステ
ップ３０２)、黄色ランプ１８が点灯し(ステップ３０
４)、デジタルポテンショメータ７０がゼロにセットさ
れ(ステップ３０６および３０８)、計測信号６８が下限
レベル、たとえば０.５ボルトより低くされる。連続す
る相互作用(ステップ３１０および３１２)により、デジ
タルポテンショメータ７０を、計測信号６８の電圧が予
め決められたレベルに達するまで、駆動する。そして、
ランプ２８は消灯し(ステップ３１４)、緑色ランプ１８
が点灯し、発信音がブザー７６から発生し、装置１０が
使用準備完了であることを示す(ステップ３２０)。好ま
しい電気回路構成において、計測信号６８について予め
きめておく値は、３.８ボルトである。

【００４５】もし、電気回路の構成部分が不調であった
り、試験バイアルが光を放射しなければ、デジタルポテ
ンショメータ７０の連続する相互作用が、１００ステッ
プの予め決められた最大値に達するまで、続けられる
(ステップ３１６)。そして、ステップ３１６により、黄
色ランプ１８がセットされ点滅し(ステップ３１８)、そ
れ以後のステップは、中断される。

【００４６】そして、装置１０は、図５の１３０部に示
すように、殺菌状態をモニタするターゲットバイアルを
試験する操作手順の準備が完了する。装置が上記のよう
に校正された後、ターゲットバイアルは試験バイアル２
４としてバイアルキャビティーアセンブリ２２に挿入さ
れ、押し込まれ、スタートセンサ２６を作動する(ステ
ップ４００)。ランプ２８は、最大発光まで電圧が加え
られ、緑色ランプが点灯して準備状態であることを示
し、消灯される(ステップ４０２)。ハロゲンランプ２８
の出力光を安定するために１秒の遅延(ステップ４０４)
の後、ターゲット出力信号が連続して個々に５回読み取
って記録され、１秒以下の周期で記録される(ステップ
４０５)。それぞれの値を互いに比較したときに、も
し、これらの値が予め決められた変動許容差、好ましく
は０.１ボルトより小さければ、ランプ２８の電圧が点
検され(ステップ４１０)、ランプ２８は消灯される(ス
テップ４１４)。ターゲットバイアルの計測は、出力を
反転して、５回の読み取り値の平均に誤差しきい値を加
えた値を校正電圧と比較することによって(ステップ４
１６)、続行される。もし、結果が校正電圧より大きい
と、緑色ランプ１８が点灯し、ブザー７６が５秒間鳴り
(ステップ４１６)、陰性ターゲットバイアルであるこ
と、すなわち、ターゲットバイアルは殺菌試験に合格で
あることを示す。しかし、もし、結果が校正電圧より小
さいと、赤色ランプ１８が点灯し、ブザー７６が５秒間
鳴り(ステップ４１８)、陽性バイアルであること、すな
わち、殺菌試験に不合格であることを示す。もし、５つ
のバイアル計測値(ステップ４０６)が安定していなけれ
ば、赤色と緑色の両方のランプ１８が点滅して、警報を
表示し(ステップ４０６)、運転は一時停止状態になる。
いずれの場合も、装置１０は、バイアル２４が取り出さ
れるまで、それ以上の運転手順は実行されない。バイア
ル２４が取り出された後、緑色ランプ１８が点灯し、装
置１０は準備完了状態に戻る(ステップ４４２)。

【００４７】もし、ランプ２８の電圧が範囲内(ステッ
プ４１０)、好ましくは３.５ボルトの基準電圧の範囲内
でなければ、黄色ランプ１８が点灯し(ステップ４１
２)、運転手順が中断される。

【００４８】図７,８に示す詳細な電気回路図におい
て、その回路素子の型式、定格値等は、以下の表１〜５
に示す通りである。

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例に係る装置の端面図であ
る。

【図２】 図１の線I−Iについての簡略化した断面図で
ある。

【図３】 図１の線II−IIについての簡略化した断面図
である。

【図４】 本発明の１実施例に係る装置の電気回路図で
ある。

【図５】 本発明の１実施例に係る装置のマイクロプロ
セッサにより制御される操作手順を表す流れ図である。

【図６】 本発明の１実施例に係る装置の励起フィルタ
ーのフィルタリング特性図である。

【図７】 本発明の１実施例に係る装置の詳細な電気回
路図である。

【図８】 本発明の１実施例に係る装置の詳細な電気回
路図である。

【符号の説明】

１０ 蛍光検出装置 ２０ 電源供給手段 ２４ ターゲット材料 ２８ エネルギー源 ３２ 励起フィルター ３４ 基準材料 ３６ 基準検出手段 ３６ ターゲット検出手段 ３８ ターゲット検出手段 ４０ 第１蛍光波長フィルター ４１ 第２蛍光波長フィルター ４８ 基準計測手段 ５４ 基準出力 ６０ ターゲット計測手段 ６８ ターゲット出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルナー・リヒャルト・シュヴァルツ ドイツ連邦共和国デー4040ノイス１、ハン ザシュトラーセ９番 スリーエム・ジャー マニー内 (72)発明者 ウィリアム・エドワード・フォルツ アメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セ ント・ポール、スリーエム・センター（番 地の表示なし)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起波長において励起可能であり蛍光
   波長において蛍光を発する未知のターゲット材料(２４)
   の蛍光を検出する装置(１０)であって、 基準材料(３４)と、 上記ターゲット材料(２４)と上記基準材料(３４)とを略
   上記励起波長において励起するように配置されるエネル
   ギー源(２８)と、 上記エネルギー源(２８)に所定電圧の電力を供給する電
   力供給手段(２０)と、 上記エネルギー源(２８)と上記ターゲット材料(２４)お
   よび上記基準材料(３４)の両方との間に光学的に配置さ
   れ、略上記励起波長において光エネルギーを通過させる
   励起フィルター(３２)と、 略上記蛍光波長において上記基準材料(３４)から放射さ
   れる光に反応を示すように光学的に配置され、かつ該光
   を検出する基準検出手段(３６)と、 略上記蛍光波長において上記ターゲット材料(２４)から
   放射される光に反応を示すように光学的に配置され、か
   つ該光を検出するターゲット検出手段(３８)とを備える
   装置(１０)において、 上記基準材料(３４)から発生した蛍光の量を決定するた
   めに、上記基準検出手段(３６)に反応して基準出力(５
   ４)を発生する基準計測手段(４８)と、 上記ターゲット材料(２４)から発生する蛍光の量を決定
   するために、上記ターゲット検出手段(３８)に反応して
   ターゲット出力(６８)を発生するターゲット計測手段
   (６０)と、 上記基準計測手段(４８)と上記電力供給手段(２０)とに
   接続され、上記エネルギー源(２８)に印加される電圧を
   変更して上記基準出力(５４)を校正する基準校正手段
   と、 上記ターゲット計測手段(６０)に接続され、上記ターゲ
   ット出力(６８)を既知のターゲット材料に反応して校正
   するターゲット校正手段とを備えることを特徴とする蛍
   光検出装置。
2. 【請求項２】 上記基準検出手段(３６)は、フォトダイ
   オードを備えることを特徴とする請求項１記載の蛍光検
   出装置。
3. 【請求項３】 上記基準材料(３４)と上記基準検出手段
   (３６)の上記フォトダイオードとの間に光学的に配置さ
   れ、略上記蛍光波長において光エネルギーを通過させる
   第１蛍光波長フィルター(４０)をさらに備えることを特
   徴とする請求項２記載の蛍光検出装置。
4. 【請求項４】 上記ターゲット材料(２４)と上記ターゲ
   ット検出手段(３８)の上記フォトダイオードとの間に光
   学的に配置され、略上記蛍光波長において光エネルギー
   を通過させる第２蛍光波長フィルター(４１)をさらに備
   えることを特徴とする請求項３記載の蛍光検出装置。
5. 【請求項５】 上記基準材料(３４)は、蛍光材料を含
   み、該蛍光材料は、３００ナノメートルから４００ナノ
   メートルまでの範囲内の波長の光エネルギーによって励
   起されると、４５０ナノメートルの公称波長において光
   を放射し、ポリエチレン基材上に塗布された透明接着中
   に約２乾燥重量パーセント分散されたバリウムマグネシ
   ウムアルミネートユーロピウムから主としてなり、反対
   側が透明カバーで覆われて一体性を保持することを特徴
   とする請求項４記載の蛍光検出装置。
6. 【請求項６】 励起波長において励起可能であり、装置
   内で蛍光波長において蛍光を発する未知のターゲット材
   料(２４)の蛍光を検出する方法であって、 上記装置は、基準材料(３４)と、 上記ターゲット材料(２４)と上記基準材料(３４)とを略
   上記励起波長で励起するように配置されるエネルギー源
   (２８)と、 上記エネルギー源(２８)に所定電圧の電力を供給する電
   力供給手段(２０)と、 略上記蛍光波長において上記基準材料(３４)に反応を示
   すように光学的に配置される基準検出手段(３６)と、 略上記蛍光波長において上記ターゲット材料(２４)に反
   応を示すように光学的に配置されるターゲット検出手段
   (３８)と、 上記基準材料(３４)から発生した蛍光の量を決定するた
   めに、上記基準検出手段(３６)に反応して基準出力(５
   ４)を発生する基準計測手段(４８)と、 上記ターゲット材料(２４)が発生する蛍光の量を決定す
   るために、上記ターゲット検出手段(３８)に反応してタ
   ーゲット出力(６８)を発生するターゲット計測手段(６
   ０)とを有する蛍光検出方法において、 上記エネルギー源(２８)と上記基準計測手段(４８)と
   を、上記ターゲット材料(２４)なしに校正するステップ
   (１１０)と、 既知の上記ターゲット材料(２４)を用いて上記ターゲッ
   ト計測手段(６０)を校正するステップ(１２０)と、 未知の上記ターゲット材料(２４)の上記蛍光を決定する
   ために、上記ターゲット計測手段(６０)を用いて上記未
   知のターゲット材料(２４)を計測するステップ(１３０)
   とを備えることを特徴とする蛍光検出方法。
7. 【請求項７】 上記エネルギー源(２８)が使用可能であ
   ることを確認するステップ(１１０)と、 上記基準計測手段(４８)が使用可能であることを確認す
   るステップ(１１０)と、 上記エネルギー源(２８)または上記基準計測手段(４８)
   が使用可能でない場合に警報(２０８)を発するステップ
   とをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の蛍光
   検出方法。
8. 【請求項８】 上記ターゲット計測手段(６０)が使用可
   能であることを確認するステップ(１３０)と、 上記エネルギー源(２８)または上記ターゲット計測手段
   (６０)が使用可能でない場合に警報(４０８,４１２,４
   １８)を発することを特徴とする請求項７記載の蛍光検
   出装置。