JP4300102B2 - 分析装置及び集光器 - Google Patents
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Description
これらの光学的分析手法の多くは、検体を分析用チップのスポットに保持した状態で、スポットから生じる光、あるいは、スポットに光を照射した際の反射光及び透過光などを検出することにより分析を行なう。分析を効率的に行なうために、通常、分析用チップにはスポットを複数箇所形成する。また、光の検出には分析装置を用いる。
さらに、該光伝送路切替部は、階層的に複数設けられていることが好ましい。これにより、スポットが多数あるような場合でも、多くの光伝送路の切替が可能な専用の光伝送路切替部を準備することなく、既存の比較的少数の光伝送路の切り替えをする光伝送路切替部を用いて分析装置や集光器を構成することができ、低コスト化を図ることができる。
また、該光伝送路切替部は、移動可能に設置され、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立するべく、開閉可能に設けられた遮光部によって該光伝送路を切り替える、検出光遮光部を備えることが好ましい。これにより、光伝送路の切替を素早く行なうことが可能となるほか、分析装置の構成をシンプルにすることができる。また、光伝送路切替部をモジュール化することにより、その交換可能性を高めることができる。さらに、シンプルな構造により部品点数を少なくすることができ、また、精巧な構造が必要な切替部分を堅牢な構造体に包囲させることが可能となり、使用寿命の長期化、誤動作の防止、耐メンテナンス性の改善等を達成することができる。
また、該光伝送路は、対応するスポット以外のスポットからの迷光を遮光する迷光防止部を備えることが好ましい。これにより、正確な分析を行なうことが可能となる。
なお、該検出光は、化学発光、電気化学発光、生化学発光、蛍光、燐光、反射光、及び透過光からなる群より選ばれる少なくともいずれか1つの光であることが好ましい。
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係る分析装置について説明する。図1〜図4は本実施形態の構成を示すもので、図1は本実施形態の分析装置の概要を示す模式図、図2は本実施形態の分析装置のチップホルダの断面図、図3は旋回ホルダ周辺を拡大して示す斜視図、図4は本実施形態の分析装置の変形例の概要を示す模式図である。
次に、チップホルダ3に分析用チップ1を保持させた状態で、分析用チップ1表面のスポット2に試料を接触させる。試料を接触させた際、その試料に結合物質が含まれていれば、特定物質と結合物質とが総合作用してスポット2からは化学発光により光が生じる。なお、本実施形態では試料と特定物質とが接触したものを検体と呼ぶこととする。したがって、試料が結合物質を含んでいれば検体は発光し、含んでいなければ検体は発光しないこととなる。
このとき、モータ11を駆動させて旋回ホルダ10を旋回させることにより、光ファイバ9の出光端9oの位置を調整し、分析を行なおうとする所望のスポット2に対応した光ファイバ9の出光端(以下適宜、「所望の出光端」という)9oを、所望の出光端9oからの光を光12hを通じて光電子増倍管4に検出させることができる位置、具体的には、遮光板12の孔12hの正面の位置に、選択的に移動させる。即ち、所望の出光端9oを、所望のスポット2から光電子増倍管4までの光路が確立できる位置に選択的に移動させる。これにより、所望の出光端9oから出力される光が孔12hを通って光電子増倍管4で検出されるのである。
また、光伝送路を光ファイバ9のような受光端9iと出光端9oとを有する光伝達媒体により構成したので、分析用チップ1のスポット2からの光を確実に光電子増倍管4に伝達することができる。
例えば、本実施形態ではスポット2からの光が化学発光により生じる場合を例として説明したが、本明細書にいうスポット2からの光とは、スポット2において検体が化学発光により発する光に限定されるものではなく、電気化学発光や生化学発光など、別のメカニズムにより発せられる光であっても良い。さらに、発光による光以外の光であってもよく、分析用チップ1のスポット2から光電子増倍管4に向けて伝達される光であれば如何なる光でも任意であり、例えば、蛍光や燐光などの励起により生じる光、或いはスポット2で反射した反射光、スポット2を透過した透過光など、どのような光でも検出可能である。なお、励起、反射、透過などによる光を検出する際に分析用チップ1に入射光を供給する場合には、例えば図4に示すようにチップホルダ3に保持された分析用チップ1に向けて入射光を供給する光源14を設ければよい。なお、図4において、図1〜図3に記載の構成と実質同様の構成要素については、同じ符号を用いて示す。
次に、図面を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図5,図6は本実施形態の構成を示すもので、図5は分析装置の概要を示す模式図、図6はクランクファイバ周辺を拡大して示す斜視図である。なお、図5,図6において、図1〜図4に記載の構成と実質同様の構成要素については、同じ符号を用いて示す。
図6に示すように、集光器15は伝送ケーブル8の他端(チップホルダ3と反対側の端部)に円形ホルダ17を備えていて、第1実施形態と同様、光ファイバ9の出光端9oは、この円形ホルダ17によって同一円の円周上に位置するよう保持されている。具体的には、円形ホルダ17は円盤形状に形成されていて、この円盤形状の縁部に光ファイバ9の出光端9oが保持されている。したがって、光ファイバ9の出光端9oは円形ホルダ17の円盤形状を上記同一円とした円周上に位置することになる。ただし、第1実施形態で説明した旋回ホルダ10と異なり、円形ホルダ17は動かないよう固定されている。
クランクファイバ18はクランク状に形成された光ファイバであり、その受光端(切替受光端)18iで光を受光し、出光端(切替出光端)18oから光を出力するように構成されている。さらに、遮光板19の孔19hには出光端18oが嵌入されていて、この出光端18oを回転軸として、クランクファイバ18は回転可能とされている。また、クランクファイバ18の受光端18iは、クランクファイバ18が回転した場合、円形ホルダ17に保持された光ファイバ9の出光端9oが保持された円周に沿って移動するように構成されている。
また、光電子増倍管4はクランクファイバ18の出光端18oから出力される光を受光できる位置、具体的には、遮光板19の孔19hの正面の位置に配置されている。したがって、クランクファイバ18の出光端18oから出力された光は確実に光電子増倍管4で検出されるようになっている。なお、クランクファイバ18の出光端18o以外から出力される光は、遮光板19によって遮蔽され、光電子増倍管4では検出されないよう構成されている。
また、分析用チップ1及び光電子増倍管4を固定して検出を行なうことが可能であるため、それらの駆動に伴う振動を防ぐことができ、振動に伴うノイズ及び電気的なノイズの発生や光軸のずれを抑制することができる。これにより、光検出性能や分析精度を高めることが可能となる。
さらに、上述した第1実施形態と同様に、本実施形態の分析装置Bを、適宜変形して実施しても良いことも同様である。
例えば、分析装置Bを用いれば、電気化学発光や生化学発光などの別のメカニズムにより生じる光、蛍光や燐光などの励起により生じる光、反射光、透過光など、どのような光でも検出可能である。なお、分析の際に入射光が必要であれば、図4に示したように光源を設置すればよい。
次に、図面を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図7〜図15は本実施形態の構成を示すもので、図7は分析装置の概要を示す模式図、図8はチップホルダを水平方向に垂直な面で切った断面図、図9は光ファイバの組み合わせについて説明するための模式図、図10は図8のX部を拡大して示す断面図、図11〜図15は切替ユニットの構成を説明する模式図である。なお、図7〜図15において、図1〜図6記載の構成と実質同様の構成要素については、同じ符号を用いて示す。
分析装置Cは、上記第1、第2実施形態で説明した分析装置A、Bとその基本構成は共通しており、分析用チップ1を保持するチップホルダ21と、光検出部である光電子増倍管4とを備え、チップホルダ21で保持した分析用チップ1のスポット2からの光を、光電子増倍管4によって検出するように構成されている。また、チップホルダ21と光電子増倍管4との間には集光器22が配設され、分析用チップ1のスポット2からの光は集光器22によって光電子増倍管4に伝達されるようになっている。
図8は、チップホルダ21を水平方向に垂直な面で切った断面図である。ここに示すように、分析装置Cが有するチップホルダ21は内部にチップ装着部23が形成されており、使用時にはこのチップ装着部23に側面の装着口(図示せず)から分析用チップ1を装着し、分析を行なうように構成されている。また、チップ装着部23の上部には開口25が形成され、開口25には後述する受光ユニット24が挿入されている。
切替ユニット27aは、上記のように入力側に光ファイバ束26a、即ち、グループ26Aに所属する光ファイバ26を5本有し、出力側に光ファイバ30を1本有している。この切替ユニット27aは、光ファイバ26の出光端26oから出力された光のうち、所望の出光端26oから出力された光を、選択的に光ファイバ30の受光端30iに受光させることができる構成であれば、如何なる構成であってもよい。
なお、先に述べたように、切替ユニット27b〜27dは切替ユニット27aと同様の、所望のスポット2から光検出部4までの光路を確立するように光伝送路を切り替えることができる構成となっている。さらに、切替ユニット31は、入力側に有する光ファイバ30の本数が4本であること以外は切替ユニット27aと同様の仕組みによって、所望のスポット2から光検出部4までの光路を確立するように光伝送路を切り替えることができる構成となっている。
次に、チップホルダ21に分析用チップ1を保持させた状態で、分析用チップ1表面のスポット2に試料を接触させる。上記第1,第2実施形態と同様に、この試料と特定物質とが接触したものが検体であり、試料を接触させた際、その試料に結合物質が含まれていればスポット2からは化学発光により光が生じる。
切替ユニット31では、切替ユニット27aと同様にして、所望のスポット2から光検出部4までの光路を確立することができるように光伝送路を切り替え、所望の出光端30oから出力された光を、光ファイバ32の受光端32iに受光させる。
以上のように、本実施形態の分析装置Cによれば、分析用チップ1や光電子増倍管4を動かすことなく、複数のスポット2を有する分析用チップ1の、所望のスポット2からの光を検出することができる。したがって、本実施形態の分析装置Cでは、分析用チップ1や光電子増倍管4を固定したまま光の検出を行なうことが可能であり、これらを動かすための駆動部が不要とであるため、分析装置Aを小型化することが可能となる。
さらに、光ファイバ26の受光端26iに遮光壁29を形成したため、迷光を防止することができる。これにより、スポット2からの光を正確に検出することができる。
例えば、切替ユニット27a〜27d,31を、別の構成としてもよい。その例を示すと、例えば図12〜図15に示すものがある。以下、それぞれの構成について、切替ユニット27aを例として説明する。
また、各切替ユニット27a〜27d,31は、上記分析装置Aで用いた光伝送路切替部13や、分析装置Bで用いた光伝送路切替部16のような構成で光伝送路の切り替えを行なうようにしてもよい。ただし、その際にも、光伝送路切替部13,16はそれぞれ、所望のスポット2と光電子増倍管4との間に光路を確立して所望のスポット2からの光を選択的に光電子増倍管4に伝達することができるようにする。
さらに、上記分析装置Cでは各切替ユニット27a〜27d,31を同様の構成としたが、これらをそれぞれ別の構成として分析装置Cを実現しても良い。
以上、本発明の第1〜第3実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変形して実施することができる。
例えば、上記第1〜第3実施形態を組み合わせて実施することができる。例としては、第3実施形態の分析装置Cに、第1実施形態で説明した光源14を備えさせ、励起光を必要とする蛍光や燐光を検出できるようにしてもよい。
2 スポット
3 チップホルダ(チップ保持部)
4 光電子増倍管(光検出部)
5 集光器(選択的光伝達部)
6 チップ装着部
7 開口
8 伝送ケーブル(光伝送路形成部)
9 光ファイバ(光伝達媒体)
9i (光ファイバ9の)受光端
9o (光ファイバ9の)出光端
10 旋回ホルダ(出光端保持部)
11 モータ(出光端移動部)
12 遮光板
12h (遮光板12の)孔
13 光伝送路切替部(選択的光伝達部)
14 光源
15 集光器(選択的光伝達部)
16 光伝送路切替部
17 円形ホルダ(出光端保持部)
18 クランクファイバ(切替用光伝達媒体)
18i クランクファイバ18の受光端(切替受光端)
18o クランクファイバ18の出光端(切替出光端)
19 遮光板
19h (遮光板19の)孔
20 モータ(受光端移動部)
21 チップホルダ
22 集光器(選択的光伝達部)
23 チップ装着部
24 受光ユニット
25 開口
26,30,32 光ファイバ(光伝達媒体)
26A〜26D 光ファイバのグループ
26a〜26d 光ファイバ束
27a〜27d,31 切替ユニット
28 集光レンズ
29 遮光壁(迷光防止部)
33 光伝送路形成部
34 光伝送路切替部構造
35 ガルバノミラー
36 ポリゴンミラー
37 プリズム
38 遮光部
39 遮光ユニット
40 液晶部
41 電極
101 分析用チップ
102 スポット
103 光源
104 光検出部
A,B,C 分析装置
Claims (32)
- 検体を保持するスポットを複数有する分析用チップについて、前記スポットからの光を検出することにより、検体の分析を行なう分析装置であって、
前記分析用チップを保持するチップ保持部と、
前記スポットからの光を検出する光検出部と、
前記分析用チップが該チップ保持部に保持された状態で、前記複数のスポットのうち所望のスポットからの光を、選択的に該光検出部に伝達する選択的光伝達部とを備え、
該選択的光伝達部が、
前記複数のスポットの各々から該光検出部へと至る光伝送路を形成する光伝送路形成部と、
該光伝送路を切り替えて、前記所望のスポットからの光を該光検出部に選択的に伝達する光伝送路切替部とを備えており、
該光伝送路切替部が、階層的に複数設けられている
ことを特徴とする、分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
移動可能に設置され、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく遮光によって該光伝送路を切り替える、検出光遮光部を備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の分析装置。 - 該光伝送路が、
前記スポットそれぞれに対応して設けられ、前記スポットからの光を受光する受光端と、該受光端で受光した光を出力する出光端とを有する、光伝達媒体を備える
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の分析装置。 - 該選択的光伝達部が、
該光伝達媒体の出光端を同一円の円周上に保持する出光端保持部を備える
ことを特徴とする、請求項3記載の分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
前記所望のスポットに対応した該光伝達媒体の出光端を、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立できる位置に選択的に移動させる出光端移動部を備える
ことを特徴とする、請求項3又は請求項4記載の分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
該光伝達媒体の出光端から出力される光を受光する切替受光端と、該切替受光端で受光した光を出力する切替出光端とを有する切替用光伝達媒体と、
該切替用光伝達媒体の該切替受光端を、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立できる位置に、選択的に移動させる受光端移動部とを備える
ことを特徴とする、請求項3〜5のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
回転可能に設置され、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく反射によって該光伝送路を切り替える、ガルバノミラーを備える
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
回転可能に設置され、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく反射によって該光伝送路を切り替える、複数の鏡面を有するポリゴンミラーを備える
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
移動可能に設置され、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく該光伝送路を切り替える、プリズムを備える
ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該光伝送路切替部が、
液晶と、該液晶に電圧を印加する電極とを有し、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく前記電圧の印加によって該光伝送路を切り替える光伝送路切替ユニットを備える
ことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の分析装置。 - 検体を保持するスポットを複数有する分析用チップについて、前記スポットからの光を検出することにより、検体の分析を行なう分析装置であって、
前記分析用チップを保持するチップ保持部と、
前記スポットからの光を検出する光検出部と、
前記分析用チップが該チップ保持部に保持された状態で、前記複数のスポットのうち所望のスポットからの光を、選択的に該光検出部に伝達する選択的光伝達部とを備え、
該選択的光伝達部が、
前記複数のスポットの各々から該光検出部へと至る光伝送路を形成する光伝送路形成部と、
該光伝送路を切り替えて、前記所望のスポットからの光を該光検出部に選択的に伝達する光伝送路切替部とを備えており、
該光伝送路切替部が、移動可能に設置され、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく、開閉可能に設けられた遮光部によって該光伝送路を切り替える、検出光遮光部を備える
ことを特徴とする、分析装置。 - 該光伝送路が、
前記スポットそれぞれに対応して設けられ、前記スポットからの光を受光する受光端と、該受光端で受光した光を出力する出光端とを有する、光伝達媒体を備える
ことを特徴とする、請求項11に記載の分析装置。 - 該選択的光伝達部が、
該光伝達媒体の出光端を同一円の円周上に保持する出光端保持部を備える
ことを特徴とする、請求項12記載の分析装置。 - 該光伝送路が、
前記スポットからの光を受光し、集光する集光レンズとを備える
ことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該光伝送路が、
対応するスポット以外のスポットからの迷光を遮光する迷光防止部を備える
ことを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該光検出部が、光電子増倍管を備える
ことを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項に記載の分析装置。 - 該検出光が、化学発光、電気化学発光、生化学発光、蛍光、燐光、反射光、及び透過光からなる群より選ばれる少なくともいずれか1つの光である
ことを特徴とする、請求項1〜16のいずれか1項に記載の分析装置。 - 検体を保持する複数のスポットを有する分析用チップをチップ保持部により保持し、前記スポットからの光を光検出部により検出する分析装置において用いられる集光器であって、
前記複数のスポットの各々から前記光検出部へと至る光伝送路を形成する光伝送路形成部と、
該光伝送路を切り替えて、所望のスポットからの光を前記光検出部に選択的に伝達する光伝送路切替部とを備え、
かつ該光伝送路切替部が、階層的に複数設けられており、
前記複数のスポットのうち所望のスポットからの光を、選択的に前記光検出部に伝達する
ことを特徴とする、集光器。 - 該光伝送路切替部が、
移動可能に設置され、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立するべく遮光によって該光伝送路を切り替える、検出光遮光部を備える
ことを特徴とする、請求項18記載の集光器。 - 該光伝送路が、
前記スポットそれぞれに対応して設けられ、前記スポットからの光を受光する受光端と、該受光端で受光した光を出力する出光端とを有する、光伝達媒体を備える
ことを特徴とする、請求項18または請求項19に記載の集光器。 - 該光伝達媒体の出光端を同一円の円周上に保持する出光端保持部を備える
ことを特徴とする、請求項20記載の集光器。 - 該光伝送路切替部が、
前記所望のスポットに対応した該光伝達媒体の出光端を、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立できる位置に選択的に移動させる出光端移動部を備える
ことを特徴とする、請求項20又は請求項21記載の集光器。 - 該光伝送路切替部が、
該光伝達媒体の出光端から出力される光を受光する切替受光端と、該切替受光端で受光した光を出力する切替出光端とを有する切替用光伝達媒体と、
該切替用光伝達媒体の該切替受光端を、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立できる位置に、選択的に移動させる受光端移動部とを備える
ことを特徴とする、請求項20〜22のいずれか1項に記載の集光器。 - 該光伝送路切替部が、
回転可能に設置され、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立するべく反射によって該光伝送路を切り替える、ガルバノミラーを備える
ことを特徴とする、請求項18〜23のいずれか1項に記載の集光器。 - 該光伝送路切替部が、
回転可能に設置され、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立するべく反射によって該光伝送路を切り替える、複数の鏡面を有するポリゴンミラーを備える
ことを特徴とする、請求項18〜24のいずれか1項に記載の集光器。 - 該光伝送路切替部が、
移動可能に設置され、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立するべく該光伝送路を切り替える、プリズムを備える
ことを特徴とする、請求項18〜25のいずれか1項に記載の集光器。 - 該光伝送路切替部が、
液晶と、該液晶に電圧を印加する電極とを有し、前記所望のスポットから前記光検出部までの光路を確立するべく前記電圧の印加によって該光伝送路を切り替える光伝送路切替ユニットを備える
ことを特徴とする、請求項18〜26のいずれか1項に記載の集光器。 - 検体を保持する複数のスポットを有する分析用チップをチップ保持部により保持し、前記スポットからの光を光検出部により検出する分析装置において用いられる集光器であって、
前記複数のスポットの各々から前記光検出部へと至る光伝送路を形成する光伝送路形成部と、
該光伝送路を切り替えて、所望のスポットからの光を前記光検出部に選択的に伝達する光伝送路切替部とを備え、
該光伝送路切替部が、移動可能に設置され、前記所望のスポットから該光検出部までの光路を確立するべく、開閉可能に設けられた遮光部によって該光伝送路を切り替える、検出光遮光部を備え、
前記複数のスポットのうち所望のスポットからの光を、選択的に前記光検出部に伝達する
ことを特徴とする、集光器。 - 該光伝送路が、
前記スポットそれぞれに対応して設けられ、前記スポットからの光を受光する受光端と、該受光端で受光した光を出力する出光端とを有する、光伝達媒体を備える
ことを特徴とする、請求項28に記載の集光器。 - 該光伝達媒体の出光端を同一円の円周上に保持する出光端保持部を備える
ことを特徴とする、請求項29記載の集光器。 - 該光伝送路が、
前記スポットからの光を受光し、集光する集光レンズとを備える
ことを特徴とする、請求項18〜30のいずれか1項に記載の集光器。 - 該光伝送路が、
対応するスポット以外のスポットからの迷光を遮光する迷光防止部を備える
ことを特徴とする、請求項18〜31のいずれか1項に記載の集光器。
Priority Applications (2)
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