JP3218552U

JP3218552U - 小型蛍光検出器

Info

Publication number: JP3218552U
Application number: JP2018002763U
Authority: JP
Inventors: 軒原清史; 藤野治之; 富永祐希; 駿軒原
Original assignee: HIPEP LABORATORIES
Current assignee: HIPEP LABORATORIES
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2028-07-19
Also published as: CN209589845U; KR20200000239U

Abstract

【課題】本考案は、小型化した蛍光検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本考案は、LED光源ユニット３と、平面基板上の検体から発せられる蛍光から必要な波長の光を取り出すバンドパスフィルターユニット４及び蛍光を画像として検出する蛍光検出用カメラ１からなる蛍光検出機構を備えた蛍光検出器であって、前記LED光源ユニット３及び蛍光検出用カメラ１を固定板５で一体化するとともに、前記LED光源ユニット３の電源装置８を固定板５と分離して外部接続配置にしている。
【選択図】図１

Description

本考案は、蛍光物質を含む多種合成物質に励起光を区画限定の面積に照射すると共に、励起光を照射された物質から発する多チャンネルスポットの蛍光を検出し映像化することを可能ならしめる蛍光検出器に関する。

従来の蛍光検出器は、蛍光物質励起用光源としてレーザ光源走査あるいは水銀やキセノンに代表されるランプ系光源が用いられてきた。レーザ光源使用の場合はビーム照射であるため面画像取得には可動機構を備えた装置を必要とし、被励起面をビームスキャンしつつ画面の蛍光データを取得している。蛍光はその波長の光を通すバンドパスフィルタを通して蛍光検出カメラでデータ取得している。この装置は高精度ながら機構が大型化、複雑化するため、それに伴って製造コストが高価となる欠点を有している。
また、もう少し安価な装置として水銀ランプやキセノンランプを励起用光源としている装置は、その光源から照射される光を励起波長域のみ通すバンドパスフィルタを通して被励起面を照射し、蛍光検出には蛍光波長域透過用バンドパスフィルタを通し蛍光検出カメラでデータ取得している。この装置は比較的簡単に装置構成ができるもののランプの寿命が短いこと、ランプ光の照射面での照度むらの是正を必要とする他、装置の大型化と重量が大きいなどの欠点を有している。

また、励起光源としてレーザの代わりに高輝度発光ダイオード（LED）を用いる装置も提案されている（特許文献１）。この装置は、蛍光標識されたDNA断片用の多数の泳動路を有する平板型ゲル電気泳動手段、泳動路に励起光を照射するLED、蛍光標識DNA断片から発生される蛍光を検出する屈折率分布型レンズアレー、フィルタおよびCCDラインセンサから構成される蛍光検出器とからなっている。

また、本件出願人は、被検体の特定面積励起用照射光に半導体発光ダイオードとバンドル型光ファイバーを用い、蛍光受光サイドはバンドパスフィルターと高感度カメラを採用し、可動部を全く含まない部材によるシステム構成（特許文献２）や、蛍光化合物に励起光を照射する励起光出力機構を、複数個のＬＥＤランプからなるランプ群と、これらランプ群から照射される光を均一照射するための出力光平滑用透過体並びに出力光平滑保持筒と、照射面積を特定するための光出力レンズと特定波長の光のみを通すバンドパスフィルタより構成したことを特徴とする蛍光検出器を提供している（特許文献３）。

特開平９−２８２０７８号実用新案登録第３１５５２９６号実用新案登録第３１６６８１４号

しかしながら、これまでの蛍光検出装置では、その内部空間の広さ、高感度カメラを用いることによる排熱の処理、完全な暗室の確保などの必要性から大きな筐体を採用する必要があった。それゆえ、その大きさのため、簡単に運搬して設置することは困難である課題があった。
本考案は、上記課題を解決するためになされたもので、大きな筐体を小型化し、さらに摺動部を完全に取り除くことで可搬性を向上させ、さらにほぼ調整が不要な装置を実現することを目的とする。

本考案が提供する蛍光検出装置は、従来の装置では内蔵していた励起光源用電源装置を外部接続方式に変更し、従来装置では可動式としていたカメラ固定部品を固定式とすることにより、大幅に小型化した。
すなわち、本考案は、単色光を発するLED光源と、LED光源から必要な波長の光を取り出し、平面基板上の検体に同時照射するダイクロイックミラー機構からなる励起光源ユニットと、平面基板上の検体から発せられる蛍光から必要な波長の光を取り出すバンドパスフィルターユニット及び蛍光を画像として検出する検出用カメラからなる蛍光検出機構を備えた蛍光検出器であって、前記励起光源ユニット及び前記蛍光検出機構を支持体で一体化するとともに、前記励起光源ユニットの電源部を前記支持体と分離して外部接続配置にしたことを特徴とする小型蛍光検出器を提供する。
すなわち、本考案では、装置の小型化を実現するにあたり、まず装置面積の大部分を占めていた励起光源用電源装置を外部接続方式に変更して大幅に小型化している。

また、本考案では、励起光源ユニット及び蛍光検出機構を、自家蛍光を持たない素材で作られた筐体で覆ったことを特徴とする。自家蛍光を持たない素材とは、それ自体が高い光吸収性を持つ素材であればよい。
また、本考案では、筐体に吸気ファンを設置してもよい。これにより、筐体内部を常に陽圧に保つことで、検出において度々問題になる塵やほこりの混入を抑制するとともに、検出機構から発生する熱の排出を達成する。

本考案が提供する小型蛍光検出装置は、検出用カメラや励起光源ユニットの固定に専用部品を採用している。この部品は摺動部を持たない完全固定式の部材であり、蛍光検出装置の堅牢性に資する。また、従来の蛍光検出装置では内蔵式としていた光源の電源装置を外部接続式とすることで、蛍光検出装置自体の小型化を達成した。

本考案による蛍光検出器の構成図である。本考案のLED光源ユニット、ダイクロイックミラーユニットの詳細図

まず、本考案が提供する蛍光検出装置の構成を図1に図示する。図中、1は蛍光検出用カメラ、2はレンズ、３はLED光源ユニット、４はダイクロイックミラーユニットを示す。LED光源ユニット３、ダイクロイックミラーユニット４の構成は、後述する図２で詳細を示す。
１〜４の構成部品は５に示す1枚の固定板に固定されて一体化している。固定板５は、軽量かつ堅牢な材質のものならば何でもよく、例えば、ポリカーボネート板等の樹脂板、アルミ板等の金属板などを使用することができる。
固定板５への固定は、例えばネジ止め、嵌め込み、溶着等の周知の固定手段を用いることができる。
さらに、固定板５は６に示すべースプレートにボルト、嵌め込み等により強固に垂直支持して固定される。ベースプレート６は、固定板５と同じ材質でもよいが、固定板５には蛍光検出用カメラ１、レンズ２、LED光源ユニット３、ダイクロイックミラーユニット４が一体化されているので、これら重量に十分に耐え得る材質、重量のものを選択しなければならない。
また、ベースプレート６は検出用の平面基板１０が配置できるように設計されている。検出用の基板１０は、例えば蛍光波長を発する生体関連物質を固定化する複数の凹部を形成したバイオチップ用基板（例えば、特許第５０４１６８０号）である。

７は遮光用カバーで、ベースプレート６、固定板５を包囲する立方体の筐体であり、それ自体が高い光吸収性を持つ素材で作られており、漏れた励起光が当たることにより発生するノイズを完全に抑制することができる。また、当該カバー７には吸気ファン９が設置されており、カバー７内部を常に陽圧に保つことで、検出において度々問題になる塵やほこりの混入を抑制するとともに、蛍光検出用カメラ１から発生する熱の排出を達成する。
遮光用カバー７のベースプレート６への固定は、ベースプレート６の外周に容易に着脱可能なように嵌め込むことにより行う。遮光用カバー７内への平面基板１０の挿入は、遮光用カバー７に開閉可能な扉を設けても、平面基板１をベースプレート６に設置後、遮光用カバー７を包囲してもいずれでもよい。
図中、８に示しているのは励起光源用のLED光源ユニット３と接続した電源装置である。従来はこの装置を内蔵式にしていたが、本考案では外部装置とすることで検出装置自体の小型化を実現した。電源装置８とLED光源ユニット３を接続するケーブル１１は伸縮自在であり、ケーブル１１は、遮光用カバー７の貫通穴を貫通して電源装置８に繋がっている。

前述したLED光源ユニット３、ダイクロイックミラーユニット４の構成を図２に示す。
図１と同じものには同じ番号が付してある。
LED光源ユニット３は、LED光源１２、集光レンズ１３とからなり、ダイクロイックミラーユニット４は、ダイクロイックミラー１４、及びバンドパスフィルター１５、１６で構成される。LED光源１２から発射された光は集光レンズ１３を通って適切な光束に調整され、さらにバンドパスフィルター１５を通って波長が調整され、この光がダイクロイックミラー１４に照射される。ダイクロイックミラー１４は励起光波長のみを反射し、それ以外の波長は透過するように設計されているため（図中実線が励起光光路、破線が蛍光光路）、純粋な励起光波長のみが反射されて平面基板１０上の検体に照射されることになる。
検体は、多種化学合成物質であり、その各々に蛍光物質を組み込んでおり、この励起光によって励起された検体から放出された蛍光は再びダイクロイックミラー１４に照射されるが、この波長は励起光波長ではないため透過してバンドパスフィルター１６を通り、蛍光波長のみが選択されて図１のレンズ２を透過して、蛍光検出用カメラ１で検出される。

本考案で提供する小型蛍光検出装置は図1のベースプレート6に示す基板の設置部分が比較的自由に使用できるように設計されており、多種多様な形態の試料に対応することが可能である。例えば、アモルファスカーボン基板上に微細な溝を彫って作成したマイクロ流路チップも、本考案の小型蛍光検出装置を用いて観察することができる。マイクロ流路チップは、表面に彫られた微細な溝にシリンジポンプを用いて反応液を流すことで微小空間で、反応（合成やアッセイ）を行うための基板である。たとえばこのマイクロ流路チップに反応すると蛍光を発するような試薬を共に流しながら本小型蛍光検出装置で観察することによりマイクロ流路内での反応を追跡したり、蛍光標識した検体を流すことによりその流路や反応を追跡することが可能である。

１蛍光検出用カメラ
２レンズ
３ LED光源ユニット
４ダイクロイックミラーユニット
５固定板
６ベースプレート
７遮光用カバー
８電源装置
９吸気ファン
１０平面基板

Claims

単色光を発するLED光源と、LED光源から必要な波長の光を取り出し、平面基板上の検体に同時照射するダイクロイックミラー機構からなる励起光源ユニットと、平面基板上の検体から発せられる蛍光から必要な波長の光を取り出すバンドパスフィルターユニット及び蛍光を画像として検出する検出用カメラからなる蛍光検出機構とを備えた蛍光検出器であって、前記励起光源ユニット及び前記蛍光検出機構を支持体で一体化するとともに、前記励起光源ユニットの電源部を前記支持体と分離して外部接続配置にしたことを特徴とする小型蛍光検出器。
前記励起光源ユニット及び蛍光検出機構を、自家蛍光を持たない素材で作られた筐体で覆ったことを特徴とする請求項1記載の小型蛍光検出装置。
前記筐体に吸気ファンを設置したことを特徴とする請求項2記載の小型蛍光検出装置。