JPWO2011016509A1 - 光ファイバ測定装置およびその測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、「中心軸領域」とは、前記受光用回転板の中心軸(回転軸線に一致)が貫くとともに該中心軸に垂直な方向に一定の面積をもつ平面領域であって、ここに入射する光が前記光電素子へ導入可能な領域である。典型的には、該中心軸領域には、前記光電素子の前記中心軸方向に垂直な入射端面が設けられる場合である。または、そこに入射する光が、該光電素子の入射端面に入射するような光学系のレンズ面を設ける場合である。
なお、「光電素子」はその入射端面の法線が前記受光用回転板の中心軸方向に向くように、該受光用回転板とは別個に固定して設けるのが好ましい。
ここで、励起用光源からの光を前記照射用光ファイバに導く際に、所定の光学フィルタを通過させることも可能である。
または、後述するように光源選択用の導光回転板を用いることができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ測定装置10の全体斜視図を示すものであって、該装置10は基板11上に組み立てられている。該装置10は、蛍光物質を含有するPCR反応溶液を収容可能な液収容部としてのウェル13が平面に沿って複数個(この例では、12×8個の96個)配列され、各ウェル13でPCR法に基づく温度制御が行われる前記平面状液収容体としてのマイクロプレート12を有している。なお、図1では該マイクロプレート12はカバー19で殆ど隠されており1列(Y軸方向に沿った)の12個のウェル13の半分のみが辛うじて見える。ここで、前記ウェル13の容量は、例えば、200μリットル程度であり、収容される液量は、予め定めた所定液量が各ウェルに収容され液面が各ウェルで同一の所定高さにくるようにする。PCRの場合には、例えば、50μリットル程度である。
該受光選択素子41は、前記受光用光ファイバ32a−32fの前記束端22a−22fの内、受光端の反対側の接続端53a−53fの複数個(この例では6個)を、前記コネクタ72を介して円周(例えば、直径約6cm)に沿って、その隣接する接続端53a−53fの間の前記円周の中心に対する中心角を、複数個(この例では6個)に等分した同一の角度(この例では60度)をもつように配列して支持する固定された例えば、直径約7cmの円板状の前記接続端配列板52と、前記接続端配列板52に対向して近接して設けられかつ前記接続端配列板52の前記円周と同心で、例えば同径(直径約7cm)に形成され該接続端配列板52に対して回転可能に設けられた受光用回転板54とを有する。
図10(a)に示すように、該受光選択ユニット241は、仕切り板411,412によって3つの暗室241a,241b,241cに仕切られた箱体410内に光学系が収容されている。その箱体410の天板には、前記受光用光ファイバ132a−132dの、前記受光端の反対側の複数個(この例では4個)の接続端153a−153dを、図9に示すように円周(例えば、直径6cm)に沿って、その隣接する接続端間153a−153c,153c−153d、153d−153b、153b−153aの間の前記円周の中心に対する中心角を、複数個(この例では4個)に等分した同一の角度(この例では90度)を持つように配列して支持する、例えば、直径約7cmの円板状の前記接続端配列板152が設けられている。
図11(a)に示すように、該光源選択ユニット243は、4つの室243a,243b,243c,243dに、仕切り板431,432,433によって仕切られた箱体430内に光学系が収容されている。その箱体430の天板には、前記照射用光ファイバ134a−134dの、前記照射端と反対側の接続端が光源選択ユニット243の接続端を所定の面積を持って環状に集束させたコネクタ172が前記天板を貫通するように装着されている。
図12乃至図13に示すように、第4の実施の形態に係る光ファイバ測定装置300においては、4本の照射用光ファイバ234a−234dは、前記照射端の反対側の接続端が、前記光源選択ユニット343のコネクタ272と接続され、4本の照射用光ファイバ235a−235dは、前記照射端の反対側の接続端が、前記光源選択ユニット343のコネクタ273と接続されている。
図14(a)に示すように、該光源選択ユニット343は、3つの室343a,343b,343cに、仕切り板531,532によって仕切られた箱体530内に光学系が収容されている。その箱体530の天板には、前記照射用光ファイバ234a−234dの、前記照射端と反対側の接続端が所定の面積を持って環状に集束させたコネクタ272、および前記照射用光ファイバ235a−235dの、前記照射端と反対側の接続端が所定の面積を持って環状に集束させたコネクタ273が前記天板を貫通するように装着されている。
12,112 マイクロプレート(平面状液収容体)
13,113 ウェル(液収容部)
20a−20f 光ファイバ束
25a−25f,125a−125d,225a−225d 測定端
32a−32f,132a−132d 受光用光ファイバ
34a−34f,134a−134d,135a−135d 照射用光ファイバ
40 測定用ヘッド
41,141 受光選択素子
241 受光選択ユニット(受光選択素子に対応)
43,143 光源選択素子
243,343 光源選択ユニット(光源選択素子に対応)
50 光電素子
150 光電ユニット(光電素子に対応)
[0045]
第12の発明は、前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板に前記接続端配列板における前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって配列された複数種類の光学フィルタとを、前記受光用回転板の回転および所定接続時間の停止によって1個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させることで、光電素子に順次導入して変換する光ファイバ測定方法である。
[0046]
第13の発明は、前記変換工程は、前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の前記光学フィルタとを1組ずつ順次組み合わせて光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導かれる光ファイバ測定方法である。
[0047]
第14の発明は、前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光をその回転軸線に略沿って出射させる導光回転板より出射した光が順次入射可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板に設けた前記光学フィルタとを、前記導光回転板の回転および前記光学フィルタ配置板の移動および所定接続時間の停止によって1個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を、光電素子に順次導入して変換する光ファイバ測定方法である。
[0048]
第15の発明は、前記変換工程は、前記導光回転板の所定の中心角の一定方向の回転および所定接続時間の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記光学フィルタを順次光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導かれる光ファイバ測定方法である。
Claims (15)
- 蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な複数個の液収容部が平面に沿って配列される平面状液収容体と、
前記液収容部内で発生した蛍光を伝送する複数本の受光用光ファイバと、
励起光を前記液収容部内に伝送する複数本の照射用光ファイバと、
前記蛍光を受光する該受光用光ファイバの1の受光端および前記励起光を照射する前記照射用光ファイバの1または2以上の照射端の束を有する複数個の測定端を支持して前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の前記各液収容部に位置させることが可能な測定用ヘッドと、
複数本の前記受光用光ファイバの中から1ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯の中から1ずつ順次選択することによって、選択した前記受光用光ファイバが受光した前記蛍光について選択した前記波長または波長帯の光を1の光電素子に順次導く受光選択素子と、
前記受光選択素子によって選択され導かれた前記蛍光を順次光電変換する光電素子と、
を有する光ファイバ測定装置。 - 前記受光選択素子は、
前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端の複数個を円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持した接続端配列板と、
該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板と、
前記接続端配列板の前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって前記受光用回転板に配列され、該受光用回転板の回転により各接続端と1個ずつ光学的に接続可能な複数個の光学フィルタと、
前記受光用回転板に設けられ、前記各光学フィルタを通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させる受光用光学系とを有し、
前記光電素子は、前記中心軸領域に入射する光を導入可能であるように設けられた請求項1に記載の光ファイバ測定装置。 - 前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の光学フィルタとを1組ずつ組み合わせて光学的に前記所定接続時間接続させ、前記接続端および前記光学フィルタの双方を通過した光が前記光電素子に導かれるように前記接続端の前記中心角と、前記光学フィルタの前記中心角とを定めた請求項2に記載の光ファイバ測定装置。
- 前記受光選択素子は、
前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端の複数個を円周に沿って配列して支持した接続端配列板と、
該接続端配列板に対向して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光を順次その回転軸線に略沿って出射させるように導く受光選択用の導光回転板と、
前記導光回転板より出射した光が順次入射可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板とを有し、
前記光電素子は、前記光ファイバを通過した光を導入可能に設けられた請求項1に記載の光ファイバ測定装置。 - 前記導光回転板の所定の中心角ごとの一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記光学フィルタ配置板に設けた全部の光学フィルタとを1組ずつ組み合わせて光学的に前記所定時間接続させ、前記接続端および前記光学フィルタの双方を通過した光が前記光電素子に導かれるようにした請求項4に記載の光ファイバ測定装置。
- 前記測定端を支持する前記測定用ヘッドと前記平面状液収容体との間を相対的に移動可能とする移動機構をさらに有する請求項1または請求項2のいずれかに記載の光ファイバ測定装置。
- 前記励起光用光源からの光を選択して1または2以上の前記照射用光ファイバの照射端の反対側にある接続端に導く励起用光源選択素子を有する請求項1乃至請求項35のいずれかに記載の光ファイバ測定装置。
- 前記励起用光源選択素子は、
複数種類の励起用光源を配列して設けた励起用光源配列板と、
該励起用光源配列板に配列された励起用光源の内の1を選択する光源選択部と、
前記光源選択部により選択された励起用光源からの光を前記照射用励起用光ファイバの照射端の反対側にある接続端の1または2以上の束に導く照射用光学系と、を有する請求項7に記載の光ファイバ測定装置。 - 前記励起用光源配列板は、複数の励起用光源が円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持したものであり、前記光源選択部および照射用光学系は、該励起用光源配列板に対向して設けられかつ該励起用光源配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記光源から入射した光をその回転軸線に略沿って出射させるように導く光源選択用の導光回転板であり、前記照射用光ファイバの接続端の束は前記回転軸線が貫くように設けられた請求項8に記載の光ファイバ測定装置。
- 前記励起用光源配列板は、複数の励起用光源が円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持したものであり、前記光源選択部は、前記励起用光源配列板に設けられた複数の光源の内の1を選択して該光源の光を通過させ、それ以外の光源からの光を遮蔽するものであり、前記照射用光学系は、内部を前記光源からの光が通過可能であって、複数の前記照射用光ファイバの接続端の各束が、対応する励起用光源からの光が直接照射可能な位置に配置された箱体である請求項8に記載の光ファイバ測定装置。
- 蛍光物質を含有する反応溶液を、平面に沿って配列した液収容部を有する平面状液収容体の各液収容部に収容する収容工程と、前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の各液収容部内に、複数個の測定端から一斉に励起光を照射する照射工程と、前記励起光が照射された複数個の前記各液収容部から前記測定端を用いて蛍光を液収容部ごとに受光する受光工程と、前記液収容部ごとに受光した蛍光から1ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯から1ずつ順次選択した波長または波長帯の前記蛍光を、1の光電素子に順次導入して光電変換する変換工程とを有する光ファイバ測定方法。
- 前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板に前記接続端配列板における前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって配列された複数種類の光学フィルタとを、前記受光用回転板の回転および所定接続時間の停止によって1個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させることで、光電素子に順次導入して変換する請求項11に記載の光ファイバ測定方法。
- 前記変換工程は、前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の前記光学フィルタとを1組ずつ順次組み合わせて光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導かれる請求項12に記載の光ファイバ測定方法。
- 前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光をその回転軸線に略沿って出射させる受光選択用の導光回転板より出射した光が、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板に設けた前記光学フィルタとを、前記導光回転板の回転および前記光学フィルタ配置板の移動および所定接続時間の停止によって1個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を、光電素子に順次導入して変換する請求項11に記載の光ファイバ測定方法。
- 前記変換工程は、前記導光回転板の一定方向の回転および所定接続時間の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記光学フィルタを順次光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導く請求項14に記載の光ファイバ測定方法。
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