JP2013117421A - 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の試料の蛍光を同時に検出可能であり、かつ、装置の更なる小型化を図ることが可能な、蛍光検出装置及び蛍光検出方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る蛍光検出装置は、蛍光を発光可能な蛍光体を含む検出対象物に対して、当該蛍光体を励起するための励起光を射出する励起光源と、一つの励起光源から射出された励起光を複数の光路に分岐し、分岐されたそれぞれの励起光を、複数の検出対象物のそれぞれへ導光する複数のダイクロイックミラーと、それぞれの検出対象物から射出された蛍光を検出する複数の光検出器と、を備え、複数のダイクロイックミラーは、蛍光を透過する透過率特性を有するとともに、励起光に対しては、当該励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラーの位置に応じて、所定の反射率特性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光検出装置及び蛍光検出方法に関する。

近年、医療分野、創薬分野、臨床検査分野、農業分野、工学分野等の様々な分野において、遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析等に関する様々な研究開発が広く進められている。遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析等においては、ある特定の分子配列（例えば、核酸の配列）に着目して開発が行われることが多いが、核酸サンプル中に存在する特定のターゲット配列の量を増加させるための方法として、ポリメラーゼ連鎖反応（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ：ＰＣＲ）法と呼ばれる方法が多用される。

このＰＣＲ法では、サンプル中のターゲット配列の存在や濃度等を検出するために、蛍光色素を用いた蛍光検出処理が用いられることが多い。このような蛍光検出処理を行うための装置は、観察対象である試料と、サーマルサイクラーと呼ばれる器具と、励起光源と、蛍光を検出する光検出器と、を備えるものが多い（例えば、以下の特許文献１を参照）。

特許第４６３３７３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、一つの試料に対して、励起光源及び光検出器がそれぞれ一つずつ必要であり、部品点数の増大を招くという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、部品点数の増加を招くことなく複数の試料の蛍光を同時に検出することができ、装置の更なる小型化を図ることが可能な、蛍光検出装置及び蛍光検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、蛍光を発光可能な蛍光体を含む検出対象物に対して、当該蛍光体を励起するための励起光を射出する励起光源と、一つの前記励起光源から射出された前記励起光を複数の光路に分岐し、分岐されたそれぞれの前記励起光を、複数の前記検出対象物のそれぞれへ導光する複数のダイクロイックミラーと、それぞれの前記検出対象物から射出された蛍光を検出する複数の光検出器と、を備え、前記複数のダイクロイックミラーは、前記蛍光を透過する透過率特性を有するとともに、前記励起光に対しては、当該励起光の光路上に設けられた前記ダイクロイックミラーの位置に応じて、以下の式１に示す反射率特性を有する蛍光検出装置が提供される。

・・・（式１）

ここで、上記式１において、
ｎ：１つの励起光源からの励起光により検出する検出対象物の個数
ｍ：１つの励起光源から射出された励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラーの位置を表すパラメータ
Ｒ_ｍ：反射率（％）
であり、ｎ≧ｍである。

かかる構成によれば、励起光源は、蛍光を発光可能な蛍光体を含む検出対象物に対して、当該蛍光体を励起するための励起光を射出し、ある一つの励起光源から射出された励起光は、特定の光学特性を有する複数のダイクロイックミラーにより複数の光路へと分岐されて、複数の検出対象物へと導光され、複数の光検出器は、それぞれの検出対象物から射出された蛍光を検出する。本発明に係る蛍光測定装置は、一つの励起光源から射出された励起光を所定の光学特性を有するダイクロイックミラーを用いて複数の光路に分岐して使用するため、装置の小型化を図りつつ複数の検出対象物に対して同一の光量の励起光を照射することができる。

前記励起光源と前記複数のダイクロイックミラーとの間の光路上には、前記励起光の波長を特定する励起光波長特定フィルタが配設されてもよい。これにより、蛍光体を励起するために用いられる励起光の波長を選択することが可能となる。

前記ダイクロイックミラーと前記光検出器との間の光路上には、前記蛍光の波長を特定する蛍光波長特定フィルタが配設されてもよい。これにより、検出対象物から射出された蛍光の波長を選択することが可能となる。

光路上で互いに隣り合う前記ダイクロイックミラーの間には、それぞれの前記ダイクロイックミラーに対応する前記蛍光のクロストークを防止する遮光部材が設けられてもよい。これにより、光路上で互いに隣り合うダイクロイックミラー間で蛍光のクロストークを防止することができ、より正確な蛍光検出を行うことが可能となる。

前記ダイクロイックミラーと前記光検出器との間には、当該ダイクロイックミラーに対応する蛍光を前記光検出器に結像させる結像光学系が設けられてもよい。これにより、検出対象物から射出された蛍光を光検出器に結像させることができ、より正確な蛍光検出を行うことが可能となる。

前記励起光源と、当該励起光源から射出された前記励起光が最初に入射する前記ダイクロイックミラーとの間には、前記励起光を前記検出対象物に集光する集光光学系が設けられてもよい。これにより、励起光をより正確に検出対象物へと導光することが可能となり、より正確な蛍光検出が可能となる。

光路上で互いに隣り合う前記ダイクロイックミラー間には、隣り合う当該ダイクロイックミラーのうち前記励起光源側に位置するものに対応する前記検出対象物と共役な位置を基準として、前記励起光を当該励起光の進行方向側のもう一方の前記検出対象物に集光する集光光学系が設けられてもよい。これにより、励起光をより正確に検出対象物へと導光することが可能となり、より正確な蛍光検出が可能となる。

前記検出対象物は、蛍光性一次染料を含むＤＮＡ懸濁液であってもよい。

前記励起光源、前記複数のダイクロイックミラー及び前記複数の光検出器は、一体に形成されて検出モジュールを構成し、前記検出対象物を含むチューブが、複数のウエルを有するサーマルサイクラーにおけるそれぞれの前記ウエルに挿入され、前記サーマルサイクラーが前記検出モジュールの近傍に配設されることで、前記蛍光の検出が行われてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、蛍光を発光可能な蛍光体を含む検出対象物に対して、当該蛍光体を励起するための励起光を射出する励起光源から射出された励起光を、光路上に設けられた複数のダイクロイックミラーにより複数の光路へと分岐して、分岐されたそれぞれの前記励起光を、複数の前記検出対象物のそれぞれへ導光し、それぞれの前記検出対象物から射出された蛍光を、複数の光検出器でそれぞれ検出するものであり、前記複数のダイクロイックミラーは、前記蛍光を透過する透過率特性を有するとともに、前記励起光に対しては、当該励起光の光路上に設けられた前記ダイクロイックミラーの位置に応じて、上記式１に示す反射率特性を有する蛍光検出方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、一つの励起光源から射出された励起光を所定の光学特性を有するダイクロイックミラーを用いて複数の光路に分岐して使用するため、装置の小型化を図りつつ複数の検出対象物に対して同一の光量の励起光を照射することができ、複数の検出対象物を同一の条件で同時に測定することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る蛍光検出装置の構成を示した説明図である。 同実施形態に係る蛍光検出装置が備える検出モジュールの構成の一例を示した説明図である。 同実施形態に係る蛍光検出装置が備える検出モジュールの光学系の一例を示した説明図である。 同実施形態に係る蛍光検出装置が備えるダイクロイックミラーの光学特性の一例を示した説明図である。 同実施形態に係る蛍光検出装置が備える演算処理装置の構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係る蛍光検出装置が備える検出モジュールの変形例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る蛍光検出装置が備える演算処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
＜蛍光検出装置の構成について＞
以下では、まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る蛍光検出装置の構成について簡単に説明する。図１は、本実施形態に係る蛍光検出装置の構成を示した説明図であり、図２は、本実施形態に係る蛍光検出装置が備える検出モジュールの構成の一例を示した説明図である。

本実施形態に係る蛍光検出装置１０は、図１に例示したように、検出モジュール１００及び演算処理装置２００を主に備えるものである。検出モジュール１００は、検出対象物Ｓに対して所定波長の励起光を照射して、検出対象物Ｓに含まれる蛍光体を励起し、蛍光体から放射される蛍光を検出する。また、演算処理装置２００は、検出モジュール１００の動作を制御するとともに、検出モジュール１００により検出された蛍光強度に関する情報を取得した上で検出された蛍光強度に対して各種のデータ処理を施し、蛍光検出装置１０の使用者に対して検出結果を提供する。

なお、図１において、検出モジュール１００及び演算処理装置２００は、別個の機器として記載されているが、検出モジュール１００及び演算処理装置２００は、一体に形成されていてもよい。すなわち、検出モジュール１００に演算処理装置２００の機能が実装されていてもよい。また、検出モジュール１００の動作を制御する制御コンピュータ等に演算処理装置２００の機能が実装されていてもよい。このように、検出モジュール１００及び演算処理装置２００の機能をどのように実装するかについては、適宜決定すればよい。

ここで、本実施形態に係る蛍光検出装置１０が検出対象とする検出対象物Ｓとしては、所定の励起光に基づいて蛍光を発光する蛍光体を含むものであれば、任意の試料を検出対象とすることが可能である。このような検出対象物としては、例えば、蛍光体そのものや、蛍光体を含む各種の化合物や、蛍光体により染色された各種の細胞や、蛍光体を含む各種の核酸等を挙げることができる。また、検出対象物Ｓの状態も特に限定されるものではなく、固体状態であってもよく、液体状態であってもよく、気体状態であってもよい。更に、検出対象物Ｓに含まれる蛍光体も特に限定されるわけではなく、検出対象物に応じて、当該検出対象物に適した蛍光体を利用することができる。このような検出対象物Ｓの具体例としては、これに限定されるものではないが、例えば、蛍光性一次染料を含むＤＮＡ懸濁液を挙げることができる。

図２は、本実施形態に係る蛍光検出装置１０を、ＤＮＡに対するポリメラーゼ連鎖反応のモニタリングを行う蛍光検出システムに適用した場合の例を図示したものである。
かかる蛍光検出システムでは、検出対象物Ｓである蛍光性一次染料を含むＤＮＡ懸濁液は、チューブに入れられた上で、サーマルサイクラーに設けられた複数のウエルにそれぞれ挿入されている。また、検出モジュール１００の全体は所定の筺体に実装されており、筺体のｘ軸方向の側面には、複数の励起光源１０１が設けられ、筺体のｚ軸正方向の面には、検出対象物Ｓからの蛍光を検知する複数の光検出器１１１が設けられている。

検出モジュール１００は、サーマルサイクラーの近傍に配設されており、検出モジュール１００及びサーマルサイクラーは、ｘｙ平面での互いの相対的な位置を変更可能なように実装されており、検出モジュール１００の励起光源１０１は、ウエル内のチューブに向かって励起光を照射して、光検出器１１１は、ウエルに挿入されたチューブに含まれる検出対象物Ｓからの蛍光を検出する。

なお、このような検出モジュール１００及び演算処理装置２００の構成等については、以下で詳述する。

＜検出モジュールの光学系について＞
続いて、図３及び図４を参照しながら、本実施形態に係る蛍光検出装置が備える検出モジュールの光学系について、詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る蛍光検出装置が備える検出モジュールの光学系の一例を示した説明図であり、図４は、本実施形態に係る蛍光検出装置が備えるダイクロイックミラーの光学特性の一例を示した説明図である。

本実施形態に係る蛍光検出装置１０が備える検出モジュール１００は、図３に例示したように、励起光源１０１と、コリメートレンズ１０３と、励起光波長特定フィルタ１０５と、複数のダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃと、蛍光波長特定フィルタ１０９と、光検出器１１１と、を主に備える。また、本実施形態に係る検出モジュール１００では、図１に例示したように、遮光板１２１及びダイクロイックミラー１２３を更に備えてもよい。

励起光源１０１は、所定波長の励起光を射出可能な光源である。励起光源１０１から射出される励起光の波長は特に限定されるわけではなく、検出対象物Ｓに含まれる蛍光体の励起に適した波長の光を射出可能なものであれば、任意のものが使用可能である。このような励起光源１０１として、例えば、所定波長の光を射出可能なＬＥＤや、各種の小型レーザや、紫外線ランプ等を挙げることができる。励起光源１０１から射出された所定波長の励起光は、後述するコリメートレンズ１０３へと入射する。

コリメートレンズ１０３は、励起光源１０１から射出された所定波長の励起光を平行光とする光学素子である。コリメートレンズ１０３により平行光となった励起光は、後述する励起光波長特定フィルタ１０５へと導光される。

励起光波長特定フィルタ１０５は、例えば、所定波長の励起光のみを透過させ、それ以外の波長の光を反射させる波長選択フィルタとして機能するものである。この励起光波長特定フィルタ１０５を透過することで、励起光１０１の波長を更に詳細に選択することが可能となり、正確な蛍光検出処理が可能となる。励起光波長特定フィルタ１０５を透過した励起光は、ダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃへと導光される。

ダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃは、ある一つの励起光源１０１から射出された励起光を複数の光路に分岐し、分岐されたそれぞれの励起光を複数の検出対象物のそれぞれへ導光するものである。ここで、これら複数のダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃは、検出対象物からの蛍光を透過する透過率特性を有するとともに、励起光に対しては、励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラーの位置（例えば、図３におけるｘ軸方向の位置）に応じて、以下の式１０１に示した所定の反射率特性を有している。

・・・（式１０１）

ここで、上記式１０１において、
ｎ：１つの励起光源からの励起光により検出する検出対象物の個数
ｍ：１つの励起光源から射出された励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラーの位置を表すパラメータ
Ｒ_ｍ：反射率（％）
であり、ｎ≧ｍである。

従って、図３に示したように、一つの励起光源１０１から射出された励起光の光路上に３つのダイクロイックミラーが存在する場合には、上記式１０１におけるパラメータｍの最大値は３となり、各ダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃは、励起光源１０１に近いダイクロイックミラーから順に、ｍ＝１〜３が対応することとなる。

この場合、式１０１から算出される各ダイクロイックミラーの反射率は、図４に示したように、ダイクロイックミラー１０７ａの反射率Ｒ_１＝（１／３）×１００％＝３３．３・・・％となり、ダイクロイックミラー１０７ｂの反射率Ｒ_２＝（１／２）×１００％＝５０％となり、ダイクロイックミラー１０７ｃの反射率Ｒ_３＝１００％となる。

図３に示した例では、励起光波長特定フィルタ１０５を透過した励起光は、ダイクロイックミラー１０７ａにより３分の１が反射され、励起光の光量のうち３３．３・・・％がチューブ１へと導光されることとなる。また、ダイクロイックミラー１０７ａを透過した残りの励起光は、ダイクロイックミラー１０７ｂへと導光され、反射率が５０％であるダイクロイックミラー１０７ｂにより、残り３分の２の光量の５０％（すなわち、励起光波長特定フィルタ１０５を透過した励起光の光量の３分の１）がチューブ２へと導光されることとなる。また、ダイクロイックミラー１０７ｂを透過した残りの励起光は、ダイクロイックミラー１０７ｃにより全て反射されて、チューブ３へと導光されることとなる。

以上の説明から明らかなように、ダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃの反射率が上記式１０１から規定される値となっていることで、各チューブには、ほぼ同一の光量の励起光が導光され、ほぼ同一の条件で検出対象物Ｓに照射されることとなる。また、励起光の速度は、図３に示したような光路の長さに比べて十分に速いため、同時に３つの検出対象物を、１つの励起光源１０１により観察することが可能となる。

なお、図４に示した反射率特性はあくまでも一例であって、少なくとも励起光については式１０１から算出される反射率を参考にした上で、各検出対象物に導光される光量がほぼ同一となるように、実現可能な反射率を設定すればよい。

各チューブへと導光された励起光により検出対象物Ｓ中の蛍光体が励起され、蛍光体が励起状態から基底状態へと緩和する際に、所定波長の蛍光が放出される。各チューブ中の検出対象物Ｓから放出された蛍光は、対応するそれぞれのダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｃを透過した後、蛍光波長特定フィルタ１０９へと導光される。

蛍光波長特定フィルタ１０９は、例えば、所定波長の蛍光のみを透過させ、それ以外の波長の光を反射させる波長選択フィルタとして機能するものである。この蛍光波長特定フィルタ１０９を透過することで、検出対象物Ｓの方向から導波された各種の光のうち、フィルタ１０９に対応した蛍光波長を有する光のみが選択され、選択された蛍光が光検出器１１１へと導光される。これにより、光検出器１１１に結像する光の中から蛍光以外の光を除外することが可能となり、正確な蛍光検出を行うことが可能となる。

光検出器１１１は、図３に示したように、ダイクロイックミラーに対応するように設けられており、それぞれの検出対象物Ｓから放出された蛍光の強度を検出する。それぞれの光検出器１１１は、検出対象物Ｓからの蛍光を検出すると、検出した蛍光の強度を所定の電気信号へと変換して、演算処理装置２００へと出力する。

このような光検出器１１１の種別は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆるものを使用可能である。このような光検出器１１１の例として、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）や、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子や、場合によっては小型の分光器等を利用することが可能である。

また、本実施形態に係る検出モジュール１００では、図３に示したように、光路上で互いに隣り合うダイクロイックミラーの間に、遮光部材（例えば、遮光板）１２１を設置してもよい。これにより、各ダイクロイックミラーに対応する蛍光のクロストーク（例えば、チューブ１からの蛍光とチューブ２からの蛍光とのクロストーク等）を防止することが可能となるとともに、チューブ１へと導光されるべき励起光がチューブ２に混入してしまうことを防止することもできる。このような遮光板１２１を図３のように設けることで、より正確な蛍光検出を行うことが可能となる。

更に、遮光板１２１と励起光の光路とが交差する箇所は、遮光板１２１に貫通部を設けて中空としてもよいし、図３に示したように、励起光は透過させ、かつ、蛍光は反射させるという光学特性を有するダイクロイックミラー１２３等の各種光学素子を設けてもよい。このようなダイクロイックミラー１２３等の各種光学素子を設けることで、各検出対象物Ｓからの蛍光のクロストークを更に防止することが可能となり、更に正確な蛍光検出処理を行うことが可能となる。

以上、図３及び図４を参照しながら、本実施形態に係る検出モジュール１００の光学系について、詳細に説明した。

なお、図３に示した例では、一つの励起光源１０１から射出された励起光が３つの光路に分岐されて３つの検出対象物へと導光される場合について説明したが、一つの励起光源１０１から射出された励起光の光路上に設けられるダイクロイックミラー１０７の個数は、図３に示した例に限定されるわけではない。すなわち、２つのダイクロイックミラー１０７を用いて励起光を２つの光路に分岐させてもよいし、４つ以上のダイクロイックミラー１０７を用いて励起光を４つ以上の光路に分岐させてもよい。励起光の光路上に設けるダイクロイックミラー１０７の個数は、励起光源１０１から射出される励起光の光量や、用いるダイクロイックミラーの精度に応じて、適宜決定すればよい。

また、図３に示した例では、蛍光の検出精度を向上させるために、光路上に励起光波長特定フィルタ１０５や蛍光波長特定フィルタ１０９を設けているが、検出対象物Ｓから十分な光量の蛍光が放出されることが既知なのであれば、これらのフィルタを設けなくともよい。

＜演算処理装置の構成について＞
続いて、図５を参照しながら、本実施形態に係る蛍光検出装置１０が備える演算処理装置２００の構成について、簡単に説明する。図５は、本実施形態に係る演算処理装置２００の構成の一例を示したブロック図である。

本実施形態に係る演算処理装置２００は、図５に示したように、例えば、検出モジュール制御部２０１と、検出データ取得部２０３と、検出データ処理部２０５と、表示制御部２０７と、記憶部２０９と、を主に備える。

検出モジュール制御部２０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。検出モジュール制御部２０１は、本実施形態に係る検出モジュール１００の動作全般を制御する。例えば、検出モジュール制御部２０１は、検出モジュール１００とサーマルサイクラーとの相対的な位置関係を変更したり、励起光源１０１からの励起光の射出タイミングを制御したり、光検出器１１１からのデータの読み出しタイミング等を制御したりする。これにより、本実施形態に係る検出モジュール１００と演算処理装置２００とは、互いに連携しながら動作することが可能となる。

検出データ取得部２０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。検出データ取得部２０３は、検出モジュール１００の光検出器１１１から出力される検出対象物Ｓからの蛍光に関する検出データを取得して、後述する検出データ処理部２０５へと出力する。また、検出データ取得部２０３は、各光検出器１１１から取得した検出データに、当該データを取得した日時等に関する時刻情報を関連付けて、履歴情報として、後述する記憶部２０９等に格納してもよい。

検出データ処理部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。検出データ処理部２０５は、検出データ取得部２０３から出力された、蛍光の検出結果に関する検出データを利用して、当該検出データに対して各種のデータ処理を実施する。検出データ処理部２０５が実施するデータ処理については、特に限定されるものではないが、例えば、検出データの可視化（グラフ化等）や、検出データに対する各種の統計処理等を挙げることができる。検出データ処理部２０５は、処理後の検出データを蛍光検出装置１０のユーザに対して提示する場合には、後述する表示制御部２０７を介して、処理後の検出データをユーザに提示する。

表示制御部２０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部２０７は、検出データ処理部２０５から、処理後の検出データのディスプレイ等への表示を要請された場合、かかる処理後の検出データをディスプレイ等の表示画面に表示するための表示制御を行う。なお、本実施形態に係る表示制御部２０７は、演算処理装置２００を含む蛍光検出装置１０に設けられたディスプレイ等の表示装置だけでなく、蛍光検出装置１０に直接接続された、又は、各種のネットワークを介して接続された各種の表示装置の表示制御を行うことも可能である。これにより、本実施形態に係る表示制御部２０７は、上述のような表示制御を、蛍光検出装置１０の外部に設けられた表示装置に対して実現することが可能となる。

記憶部２０９は、例えば、ＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部２０９には、本実施形態に係る演算処理装置２００の実行する各種のプログラム、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、又は、各種のデータベース等が、適宜記録される。この記憶部２０９は、検出モジュール制御部２０１、検出データ取得部２０３、検出データ処理部２０５、表示制御部２０７等の各処理部が、自由にアクセスし、データを書き込んだり読み出したりすることができる。

以上、図５を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００の構成について、簡単に説明した。

以上、本実施形態に係る演算処理装置２００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。

なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。

＜検出モジュールの変形例について＞
以下では、図６を参照しながら、本実施形態に係る検出モジュールの変形例について、簡単に説明する。図６は、本実施形態に係る検出モジュールの変形例について示した説明図である。

本変形例に係る検出モジュール１００は、図３に示したような構成に加えて、以下で説明するような各種の光学系を更に備えていてもよい。
すなわち、本変形例に係る検出モジュール１００では、図６に示したように、励起光源１０１と、励起光源１０１から射出された励起光が最初に入射するダイクロイックミラー１０７ａとの間に、励起光をチューブ１の検出対象物に集光する集光光学系１３１ａが設けられていてもよい。

また、上記集光光学系１３１ａに加え、光路上で互いに隣り合うダイクロイックミラー間には、隣り合う当該ダイクロイックミラーのうち励起光源側に位置するものに対応する検出対象物と共役な位置を基準として、励起光を当該励起光の進行方向側のもう一方の検出対象物に集光する集光光学系が設けられていてもよい。すなわち、図６に示したように、例えばダイクロイックミラー１０７ａとダイクロイックミラー１０７ｂとの間には、チューブ１における検出対象物と共役な、ダイクロイックミラー１０７ａ〜１０７ｂ間の光路上の位置を基準として、集光光学系１３１ｂが設けられていてもよい。同様に、ダイクロイックミラー１０７ｂとダイクロイックミラー１０７ｃとの間には、集光光学系１３１ｃが設けられていてもよい。

これらの集光光学系１３１ａ〜１３１ｃが、励起光源１０１とダイクロイックミラー１０７ｃとを結ぶ光路上に設けられることで、励起光を各チューブの検出対象物に集光させることが可能となり、蛍光の検出精度を更に向上させることが可能となる。なお、このような集光光学系１３１を設ける場合には、コリメートレンズ１０３を設置しなくともよい。

また、本変形例に係る検出モジュール１００では、図６に示したように、各ダイクロイックミラー１０７と光検出器１１１との間に、当該ダイクロイックミラーに対応する蛍光を光検出器１１１に結像させる結像光学系１３３が設けられていてもよい。このような結像光学系１３３がダイクロイックミラー１０６と光検出器１１１とを結ぶ光路上に設けられることで、検出対象物から放出された蛍光をより多く光検出器１１１に結像させることが可能となり、蛍光の検出精度を更に向上させることが可能となる。

なお、図６に示した例では、このような集光光学系１３１や結像光学系１３３として１つのレンズのみを図示しているが、これらの光学系は、１つのレンズから構成された光学系であってもよく、複数のレンズ群から構成された光学系であってもよい。

また、図６に示した変形例では、検出モジュール１００が、集光光学系１３１及び結像光学系１３３の双方を更に備える場合について図示しているが、検出モジュール１００は、集光光学系１３１のみを更に備えていてもよいし、結像光学系１３３のみを更に備えていてもよい。

以上、図６を参照しながら、本実施形態に係る検出モジュールの変形例について、簡単に説明した。

（ハードウェア構成について）
次に、図７を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図７は、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

演算処理装置２００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置２００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。

ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、またはリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置２００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。

バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。

入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置２００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。演算処理装置２００のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置２００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。

ストレージ装置９１３は、演算処理装置２００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。

ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置２００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。

接続ポート９１７は、機器を演算処理装置２００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置２００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。

通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。

以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０ 蛍光検出装置
１００ 検出モジュール
１０１ 励起光源
１０３ コリメートレンズ
１０５ 励起光波長特定フィルタ
１０７ ダイクロイックミラー
１０９ 蛍光波長特定フィルタ
１１１ 光検出器
１２１ 遮光板
１２３ ダイクロイックミラー
１３１ 集光光学系
１３３ 結像光学系
２００ 演算処理装置

Claims (10)

1. 蛍光を発光可能な蛍光体を含む検出対象物に対して、当該蛍光体を励起するための励起光を射出する励起光源と、
   一つの前記励起光源から射出された前記励起光を複数の光路に分岐し、分岐されたそれぞれの前記励起光を、複数の前記検出対象物のそれぞれへ導光する複数のダイクロイックミラーと、
   それぞれの前記検出対象物から射出された蛍光を検出する複数の光検出器と、
   を備え、
   前記複数のダイクロイックミラーは、前記蛍光を透過する透過率特性を有するとともに、前記励起光に対しては、当該励起光の光路上に設けられた前記ダイクロイックミラーの位置に応じて、以下の式１に示す反射率特性を有する
   ことを特徴とする、蛍光検出装置。
   

   

   ・・・（式１）
   ここで、上記式１において、
   ｎ：１つの励起光源からの励起光により検出する検出対象物の個数
   ｍ：１つの励起光源から射出された励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラーの位置を表すパラメータ
   Ｒ_ｍ：反射率（％）
   であり、ｎ≧ｍである。
2. 前記励起光源と前記複数のダイクロイックミラーとの間の光路上には、前記励起光の波長を特定する励起光波長特定フィルタが配設される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の蛍光検出装置。
3. 前記ダイクロイックミラーと前記光検出器との間の光路上には、前記蛍光の波長を特定する蛍光波長特定フィルタが配設される
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の蛍光検出装置。
4. 光路上で互いに隣り合う前記ダイクロイックミラーの間には、それぞれの前記ダイクロイックミラーに対応する前記蛍光のクロストークを防止する遮光部材が設けられる
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の蛍光検出装置。
5. 前記ダイクロイックミラーと前記光検出器との間には、当該ダイクロイックミラーに対応する蛍光を前記光検出器に結像させる結像光学系が設けられる
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の蛍光検出装置。
6. 前記励起光源と、当該励起光源から射出された前記励起光が最初に入射する前記ダイクロイックミラーとの間には、前記励起光を前記検出対象物に集光する集光光学系が設けられる
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の蛍光検出装置。
7. 光路上で互いに隣り合う前記ダイクロイックミラー間には、隣り合う当該ダイクロイックミラーのうち前記励起光源側に位置するものに対応する前記検出対象物と共役な位置を基準として、前記励起光を当該励起光の進行方向側のもう一方の前記検出対象物に集光する集光光学系が設けられる
   ことを特徴とする、請求項６に記載の蛍光検出装置。
8. 前記検出対象物は、蛍光性一次染料を含むＤＮＡ懸濁液である
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の蛍光検出装置。
9. 前記励起光源、前記複数のダイクロイックミラー及び前記複数の光検出器は、一体に形成されて検出モジュールを構成し、
   前記検出対象物を含むチューブが、複数のウエルを有するサーマルサイクラーにおけるそれぞれの前記ウエルに挿入され、
   前記サーマルサイクラーが前記検出モジュールの近傍に配設されることで、前記蛍光の検出が行われる
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の蛍光検出装置。
10. 蛍光を発光可能な蛍光体を含む検出対象物に対して、当該蛍光体を励起するための励起光を射出する励起光源から射出された励起光を、光路上に設けられた複数のダイクロイックミラーにより複数の光路へと分岐して、分岐されたそれぞれの前記励起光を、複数の前記検出対象物のそれぞれへ導光し、
    それぞれの前記検出対象物から射出された蛍光を、複数の光検出器でそれぞれ検出するものであり、
    前記複数のダイクロイックミラーは、前記蛍光を透過する透過率特性を有するとともに、前記励起光に対しては、当該励起光の光路上に設けられた前記ダイクロイックミラーの位置に応じて、以下の式１に示す反射率特性を有する
    ことを特徴とする、蛍光検出方法。
    

    

    ・・・（式１）
    ここで、上記式１において、
    ｎ：１つの励起光源からの励起光により検出する検出対象物の個数
    ｍ：１つの励起光源から射出された励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラーの位置を表すパラメータ
    Ｒ_ｍ：反射率（％）
    であり、ｎ≧ｍである。
    
    

Images