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The Truth About …

ベルトールドテクノロジー社の製品群は「超一流中の一流」が誇りです。 Photomultiplier Tubes(PMT's)(フォトマルチプライヤー検出器の選別)、Optical Filters(光学フィルターの利点)、Sensitivity(検出感度)、Injectors(インジェクター精度)に関する資料をご用意しています。

  • Photomultiplier Tubes(PMT's)
  • Optical Filters
  • Sensitivity
  • Injectors
  • The History of Tube Luminometers

Sensitivity

The Truth About … #3 edition

あなたの機器の感度は本当のところどの位?

一般に機器の感度を確認するたった一つの方法は、アボガドロ定数から始まります。よく知られているようにアボガドロ定数は物質の1モル中の分子量の数で、6.022×1023 又はおおよそ1モル当たり602,250,000,000,000,000,000,000. の分子数です。


アボガドロ定数(Avogadro constant)とは、物質量 1molとそれを構成する粒子(分子、原子、イオンなど)の個数との対応を示す比例定数で、単位はmol-1 です。
NA = 6.022 141 29(27)×1023 mol-1 です。


モルは本来は、全ての物質は分子よりできているとの考えの元に、その物質の分子量の数字にグラムをつけた質量に含まれる物質量を1モルと定義しました。例えば酸素分子の分子量は32.0-なので、1molの酸素分子は32.0gとなります。 物質量という概念は19世紀の近代化学発祥のころから使われているもので、この単位は当初はグラム原子・グラム分子などと呼ばれていました。
しかし、イオン結合や金属結合には分子と呼べるものがないことがわかり、共有結合の場合でも単純な分子が存在しないものがあることもわかってきました。そこで、物質を表す化学式で示される元素の原子量の和を化学式量と呼び、それにグラムをつけた質量に含まれる物質量を1molと定義することとしました。これにより、1molの塩化ナトリウムは58.5g、鉄は58.8gと表せるようになりました。
モルの名前の由来は、ドイツ語のMolekül(英語では molecule。ともに「分子」の意) から来ています。
1モルに含まれる要素粒子の数は、要素粒子の種類にかかわらず一定(約6.02×1023 個=アボガドロ数)です。
また、1モルの理想気体は、標準状態(STP)では同じ体積(22.41383リットル)を占めます。このように、モルは化学の分野では基本となる重要な単位になります。


1ダースは"あるもの"が12個あるというように、1モルは単純に"要素粒子(つまりあるもの)"の数がアボガドロ定数(約6.02×1023 個)あるということです。化学では、このような"要素粒子"は原子又は、分子です。理論的に、あなたは1モルの野球の球(あるもの)(602,250,000,000,000,000,000,000.)を持っことは可能ですが、しかしその1モルの野球の球は、数百マイルの高さで地球を覆う程のものになってしまうでしょう。皆様にとって1分子より大きい"あるもの"、(たとえば野球のボール)1モルを取り扱うのに方法を見つけるには苦労するでしょう。


殆どのプレートリーダの性能を示すのに発光(ルミネッセンス)の場合はATPとルシフェラーゼ、又蛍光(フルオレッセンス)では蛍光試薬、その他の技法ではそれぞれに特有なキットが用いられます。性能を示すためにフェムトモル(Femtomole)、アットモル(Attomole)、ゼプトモル(Zeptomole)のような用語がしばしば使われます。これらの用語は何を示しているのでしょう?

各単位の違い

フェムトモル(Femtomole)は、1molの1×10-15 (1000兆分の一)で、
0.000000000000001molです。これは~602,200,000分子です。(アボガドロ定数×(1×10-15 ))


アットモル(Attomole)は、1molの1×10-18 (100京分の一)で、
0.000000000000000001molです。これは~602,200分子です。


ゼプトモル(Zeptomole)は、1molの1×10-21 (10垓分の一)で、
0.000000000000000000001molです。これは~602分子です。


上記から解るように、我々は極端に少ない数を、特にゼプトモル(Zeptomole)の領域では論じていることがわかります。


機器の性能を評価する時に、用いられる2つの大切な基準があります。変動係数と最小検出限界です。変動係数はある時間内に読み取った数値の変動の大きさで、数値の相対的なばらつきをパーセントで表します。これは機器性能の安定性を意味します。
変動係数(へんどうけいすう、Coefficient of variation)とは、標準偏差を算術平均で割ったもの。単位のない数となり、相対的なばらつきを表します。

\[ C.V. = \frac{\sqrt { \rho^2 } } { \overline{x} }\]


このほか相対標準偏差(RSD,relative standard deviation)とも呼びますが、この場合は百分率で表す事が多いです。

検出限界の算出方法

前回のニュースレター「PMT編」を読み返しますと、皆様はベルトールドがPMTをしっかりと選定して、そしてその安定性のテストをしていることが解ると思います。感度を計算する時にPMTの安定性は最も重要です。最小検出限界はブランクノイズを超えて機器の応答を作りだせる最小のサンプル量で、普通は感度と言われます。 最小検出限界(すなわち感度)はルミネッセンスの分析ではますます重要なことになってきます。より低レベルの光検出はより少ない試薬とサンプルですむということで、大幅な費用の節約ができます。変動係数と最小検出限界は既知のサンプルを使って決めるべきです。


我々、ベルトールドは既知の標準サンプルのみ使用して、次の公式を用いて検出限界を算出します。


3 × 標準偏差(バックグランド)  ×  濃度(高いスタンダード) 
シグナル(高いスタンダード)-シグナル(バックグラウンド)

我々は通常の分布の99%以下であるバックグラウンドの平均値から3倍の標準偏差をとります。ベルトールドのように、感度の良い装置はブランクのノイズとサンプルのシグナル間をしっかりと区別します。


ベルトールドは全ての測定技法の感度を公表します。そしてベルトールド機器の性能が他社機器よりはるかに優れていることを示す為にどの装置メーカーと同時並行でデモンストレーションを行うことが出来ます。


ベルトールドテクノロジー社の製品群は「超一流中の一流」が誇りです。