WO2011016509A1 - 光ファイバ測定装置およびその測定方法 - Google Patents

光ファイバ測定装置およびその測定方法 Download PDF

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田島　秀二
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ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber measuring device and a measuring method thereof.
  • Real-time PCR has the advantage that amplification can be observed in the middle of a temperature cycle and that quantitative results can be obtained.
  • the production process of amplification products labeled with fluorescent substances in PCR is detected in real time. By analyzing, more accurate quantification can be performed.
  • a method usually performed using a fluorescent reagent containing a fluorescent substance there are an intercalation method, a hybridization method, and a LUX method.
  • the “intercalation method” uses a property in which a fluorescent substance such as SYBR (registered trademark) GREEN I, ethidium bromide enters double-stranded DNA during an extension reaction and emits fluorescence when irradiated with excitation light. It is a method of measuring quantity.
  • the “hybridization method” is a method of detecting only a target PCR product using a DNA probe labeled with a fluorescent substance in addition to a PCR primer. That is, the hybridized DNA (amount) is detected by hybridization of the fluorescently labeled DNA probe with the target PCR product.
  • the “LUX method” utilizes the property that the fluorescent signal of a fluorescent substance labeled on an oligonucleic acid is influenced by the shape (sequence, single strand, double strand, etc.) of the oligonucleic acid.
  • real-time PCR is performed using a PCR primer (LUX primer) labeled with one kind of fluorescent substance and a PCR primer not labeled with anything.
  • the LUX primer is designed so that a fluorescent substance is labeled near the 3 ′ end and takes a hairpin structure with the 5 ′ end. When the LUX primer has a hairpin structure, the quenching effect is released and the fluorescence signal increases. By measuring this signal increase, the amount of PCR product can be measured.
  • An optical fiber bundle is provided for each well, and some optical fibers of the optical fiber bundle are used for irradiation of excitation light, and other optical fibers are used for guiding fluorescence to the light receiving unit. Or the thing which provided this optical fiber bundle so that a movement was possible for every well is considered (patent document 1).
  • a first object is to perform various biochemistry labeled with a plurality of types of fluorescent substances without using a complicated optical system. It is an object of the present invention to provide an optical fiber measuring apparatus and a measuring method thereof capable of measuring a reaction of a substance, for example, a measurement such as real-time PCR on DNA with respect to a plurality of liquid storage units that store them. An object is to provide an optical fiber measuring device that is easy to adjust and easy to use, and a measuring method thereof. The third object is to provide a highly reliable optical fiber measuring device and a measuring method thereof.
  • the first invention includes a planar liquid container in which a plurality of liquid containers capable of accommodating a reaction solution containing a fluorescent substance are arranged along a plane, and a plurality of fluorescent substances that transmit fluorescence generated in the liquid container.
  • a plurality of optical fibers for receiving light, a plurality of irradiation optical fibers for transmitting excitation light into the liquid storage portion, a light receiving end of the optical fiber for receiving light that receives the fluorescence, and the irradiation with the excitation light Supporting a plurality of measurement ends having a bundle of one or two or more irradiation ends of the optical fiber for irradiation and being positioned in all or a part of the plurality of liquid storage portions of the planar liquid storage body.
  • the selected light receiving optical fiber Select the received fluorescence
  • An optical fiber measuring device comprising: a light receiving selection element that sequentially guides light of the wavelength or wavelength band to one photoelectric element; and a photoelectric element that sequentially photoelectrically converts the fluorescence selected and guided by the light receiving selection element.
  • reaction solution is a solution in which a reaction such as a biochemical substance, such as PCR, is performed, and includes, for example, a template DNA, a primer, a DNA polymerase, a nucleotide, a reaction buffer solution, and the like.
  • the “liquid storage part” is a part that can store, store, and hold a liquid, and includes, for example, a well, a container, or a tube.
  • the “planar liquid container” refers to a microplate in which the wells are arranged in a plane, for example, a matrix, a cartridge container in which the wells are arranged in a row or row, or a plurality of tubes or containers in a row.
  • a spot-like liquid is housed in a plurality of indentations on a chip such as a DNA chip, or in an infiltration spot where liquid can infiltrate. It also includes cases where it invades or is placed.
  • the microplate has, for example, 96 wells of 9 mm pitch arranged in 8 rows ⁇ 12 columns.
  • the “planar liquid container” prevents the liquid from evaporating while containing the liquid, and closes the opening so that optical measurement is possible. It is preferable to cover and close the liquid storage portions such as all wells, all tubes, or all containers provided in the planar liquid container with a thin film.
  • the “planar liquid container” includes, for example, a case where a plurality of the liquid containers are arranged in a matrix.
  • the part of the planar liquid container includes, for example, one row, one column, several columns, or several rows of the liquid containers arranged in a matrix, and further, the number of rows or columns There may be a matrix of several rows by several columns using divisors of numbers.
  • the “measurement end” When the “measurement end” is positioned above one of the liquid storage portions, the light emitted in the vertical direction from the opening of the liquid storage portion is incident and introduced into the light receiving optical fiber. It is preferable to have a size or shape that does not allow light from the opening of the liquid container to enter.
  • the measurement end is larger than the diameter of the opening, but has a measurement end having a diameter that does not reach the opening of another liquid container that may emit fluorescence. Is preferred.
  • an optical system such as a condensing parallel light lens having such a diameter is provided as a measurement end in front of the bundle of the irradiation optical fiber and the light receiving optical fiber, and the received light is received by the light receiving unit.
  • the light is incident on the optical fiber in parallel and the excitation light is irradiated in parallel from the irradiation optical fiber.
  • the pitch between the measurement ends is set between the liquid storage units. It can be set to a natural number multiple of the pitch (except 1).
  • the measurement ends may be arranged in a staggered manner instead of in a single row (one row).
  • temperature control refers to maintaining a set time for one or two or more set predetermined temperatures for the target liquid or container, for example, in an order determined by the PCR method or the like. To execute a predetermined number of times. The temperature control instruction is made by sending a corresponding signal based on a program.
  • Temperature control is a method in which a metal block provided with a temperature source capable of processing or processing the temperature of the liquid container that contains a liquid to be controlled based on an external signal or the like is formed in the planar shape.
  • the temperature source include a Peltier element, a heater, and a cooling device.
  • the “predetermined temperature” is a target temperature that an object such as a target liquid should reach.
  • the predetermined temperature to be set is, for example, a temperature cycle performed in the PCR method, that is, each temperature necessary for heat denaturation, annealing or hybridization, and elongation of DNA, each of about 94 ° C., between 50 ° C. and 60 ° C. Temperature, for example, about 50 ° C and about 72 ° C.
  • the predetermined temperature can be cooled by a temperature regulator at a transition promoting temperature lower than the predetermined temperature.
  • heating is performed at a temperature for promoting transition higher than these predetermined temperatures, thereby shortening the transition time and reducing one cycle time.
  • transition-promoting temperature is the time required to maintain each temperature, and depends on the reagent and volume used in the PCR method, the shape, material, size, thickness, etc. of the nozzle.
  • the processing time of the entire PCR method is about several minutes to several tens of minutes, for example, from several seconds to several tens of seconds.
  • the transition time is also included in the predetermined time.
  • the “photoelectric element” is an electronic element utilizing the photoelectric effect, and includes a photoelectric tube, a photomultiplier tube, a photoconductive cell, a phototransistor, a photodiode, and the like.
  • the light receiving selection element includes a connection end array plate in which a plurality of connection ends opposite to the light receiving end of the light receiving optical fiber are arrayed and supported along a circumference with a predetermined central angle.
  • a rotating plate for light reception provided in opposition to and close to the connection end array plate and concentrically with the circumference of the connection end array plate, and the circumference of the connection end array plate
  • a plurality of optical filters that are arranged on the light receiving rotating plate with a predetermined central angle along a concentric circumference with the same diameter and that can be optically connected to each connection end one by one by rotation of the light receiving rotating plate
  • a light receiving optical system that is provided on the light receiving rotating plate and independently enters the central axis region of the light receiving rotating plate, and that passes through each of the optical filters.
  • Optical fiber provided so that light incident on the central axis region can be introduced It is a measuring device.
  • each “predetermined central angle” can be any two or more by rotating the light receiving rotating plate. It is necessary to determine the central angle between adjacent optical filters so that the optical filters do not connect at the same time with any two or more of the connecting ends overlapping in the axial direction.
  • the term “opposite and close to each other” means that at least one of the opposing surfaces is not in contact with each other and can be rotated with respect to the other, and the ends of the optical paths arranged between them are closest to each other.
  • connection end all or most of the light from one end (for example, the connection end) is irradiated to the other end (for example, the optical filter), and the other ends are not irradiated.
  • the distance between the connection end array plate and the light receiving rotating plate is about 0.1 mm to about 100 mm, depending on the distance between the ends arranged on the same plane. . Since it is “a light receiving rotating plate provided concentrically with the circumference of the connection end array plate”, the rotation axis of the light receiving rotating plate is provided concentrically with the circumference, and the connection end array plate This coincides with the central axis.
  • the center angle ⁇ of adjacent number n and the connection ends of the connection end and n equal angles of 360 degrees, the number of optical filters m, the center angle theta 1 thereof adjacent, ...
  • the optical filter is optically connectable one by one and each connection end, theta 1, ... theta sum of central angles of the center angle and the adjacent arbitrary number of m of the connection end A condition must be imposed that the adjacent central angle ⁇ or its natural number is not multiplied.
  • connection end when the connection end is connected to the optical filter, it is necessary to stop for a predetermined connection time (for example, a time required for the processing to be detected by the photoelectric element on the order of several tens of milliseconds). That is, the rotation is not continuous rotation but intermittent rotation.
  • a predetermined connection time for example, a time required for the processing to be detected by the photoelectric element on the order of several tens of milliseconds. That is, the rotation is not continuous rotation but intermittent rotation.
  • the rotating plate is rotated once (for example, 1 cycle) in consideration of the predetermined connection time and the time that does not exceed the lifetime of the fluorescence. It is preferable to set the rotation speed of the light receiving rotating plate so that the rotation speed of the light receiving plate can be reduced.
  • the "light receiving optical system” is provided with two mirrors provided so that light travels along the radial direction of the light receiving rotating plate and two reflecting surfaces so that light travels along the radial direction.
  • Reflective prisms or a combination of mirrors and prisms In general, the weight of the mirror can be reduced compared to the reflecting prism.
  • one mirror or one reflecting surface receives light from the connection end at an incident angle of 45 degrees.
  • the normal direction of the reflecting surface of the mirror surface or reflecting prism is 45 degrees or 135 degrees with respect to the normal direction of each optical filter surface or light receiving rotating plate surface so as to proceed along the radial direction.
  • the light transmitted through the optical filter from the connection end is advanced along the radial direction of the light receiving rotating plate, and the other mirror or other reflecting surface is provided near the central axis of the light receiving rotating plate.
  • the light that travels in the radial direction after being reflected by the mirror or the reflecting surface is reflected so as to be incident on the central axis region.
  • the light emitted from the mirror or the reflecting prism can be reliably introduced into the photoelectric element.
  • the m light receiving optical systems must have the same structure.
  • the “optical filter” is for extracting light of a predetermined wavelength or wavelength band from incident light.
  • the optical filter is, for example, for passing the wavelength of light labeled with a DNA fragment or the like whose amount or concentration is to be measured by real-time PCR and blocking the transmission of light having other wavelengths. is there.
  • a labeling substance that outputs a plurality of types of light wavelengths a plurality of types of optical filters are provided, and light having each wavelength is transmitted through the optical filter, so that the presence of the corresponding labeling substance or The amount can be measured.
  • the “plurality of optical filters” are, for example, a plurality of types of optical filters capable of transmitting light having different wavelengths or wavelength bands.
  • a lens is formed or a lens or a lens system is provided at the light receiving end, the irradiation end, or the connection end.
  • each light that has passed through each optical filter is independently incident on the central axis region of the light receiving rotating plate” means that the light paths passing through the respective optical filters do not overlap each other and the center of the light receiving rotating plate This means that the light is incident on the axial region.
  • the “central axis region” is a planar region having a constant area in a direction perpendicular to the central axis through which the central axis (coincident with the rotational axis) of the light receiving rotating plate passes. This is a region where the light to be introduced can be introduced into the photoelectric element.
  • the central axis region is provided with an incident end surface perpendicular to the central axis direction of the photoelectric element.
  • the lens surface of an optical system in which the light which injects there enters in the incident end surface of this photoelectric element is provided.
  • the “photoelectric element” is preferably provided separately from the light receiving rotating plate so that the normal line of the incident end face thereof faces the central axis direction of the light receiving rotating plate.
  • connection ends provided on the connection end array plate are rotated during a 360 degree rotation by repeating rotation of the light receiving rotation plate in a constant direction at an equal angle and stopping for a predetermined connection time.
  • optical filters provided on the rotating plate for light reception are combined one by one and optically connected for the predetermined connection time, and light that has passed through both the connection end and the optical filter is guided to the photoelectric element. It is an optical fiber measuring device in which the center angle of the connection end and the center angle of the optical filter are set so as to be.
  • the central angles ( ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 ) between the adjacent optical filters are each multiplied by 20 degrees to the ( ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 ) (20, 20, 320), (20, 80, 260), (20, 140, 200), (40, 100, 220), (40, 160, 160), (80, 80, 200), (80, 140, 140), (100 , 100, 160), or a set of center angles that are only the difference between these permutations.
  • each of the light receiving optical systems needs to be a size that is the light receiving rotating plate and provided within the adjacent central angle. Also in the case where m and n are other numerical values, ⁇ , ⁇ and ⁇ 1 ,... ⁇ m can be derived using the above mathematical formulas.
  • the light receiving selection element includes a connection end array plate in which a plurality of connection ends opposite to the light receiving end of the light receiving optical fiber are arranged and supported along a circumference, and the connection ends. It is provided so as to face and close to the array plate and to be rotatable concentrically with the circumference of the connection end array plate, and guides the light incident from the connection end to be emitted substantially along the rotation axis.
  • the photoelectric element is an optical fiber measuring device provided so that light that has passed through the optical fiber can be introduced.
  • the light receiving rotation plate, the light guide rotation plate, or the optical filter arrangement plate may be moved manually instead of the motor.
  • the device structure is simplified.
  • the movement of the “optical filter arrangement plate” is, for example, a rotational movement in which the optical filter is arranged along a circumference perpendicular to the rotation axis of the light guide rotation plate and is concentric with the circumference. It is.
  • a “light guide rotating plate” refers to light that is incident on an incident point away from the center of rotation on the rotating plate to the center of rotation, and the light guided to the center of rotation is substantially along the axis of rotation. Are emitted. Therefore, when the end of the optical fiber provided opposite to the rotating plate or the light source provided facing the rotating plate is arranged on the circumference passing through the incident point, Sequential light can be emitted substantially along the rotation axis.
  • connection end array plates provided in the connection end array plate during the rotation of the light guide rotation plate in a predetermined direction at every predetermined central angle and the rotation of a predetermined connection time are repeated 360 degrees.
  • the connection end and all the optical filters provided on the optical filter arrangement plate are combined one by one and optically connected for the predetermined time, and light passing through both the connection end and the optical filter is the photoelectric element.
  • the “predetermined center angle” includes a case where the center angles are equiangular.
  • a sixth aspect of the invention is an optical fiber measuring device further comprising a moving mechanism that is relatively movable between the measuring head that supports the measuring end and the planar liquid container.
  • a moving mechanism that is relatively movable between the measuring head that supports the measuring end and the planar liquid container.
  • the 7th invention selects the light from the said excitation light source, and the optical fiber measuring device which has the light source selection element for excitation which guides to the connection end on the opposite side to the irradiation end of the 1 or 2 or more of said optical fiber for irradiation It is.
  • the optical fiber measuring device which has the light source selection element for excitation which guides to the connection end on the opposite side to the irradiation end of the 1 or 2 or more of said optical fiber for irradiation It is.
  • the light from the excitation light source is guided to the irradiation optical fiber, it is possible to pass through a predetermined optical filter.
  • the excitation light source selection element includes an excitation light source array plate in which a plurality of types of excitation light sources are arranged, and one of the excitation light sources arranged on the excitation light source array plate.
  • an optical fiber measuring device for selecting the light, and irradiation light for guiding light from the excitation light source selected by the light source selection unit to one or more bundles at the connection end on the opposite side of the irradiation end of the irradiation optical fiber.
  • the “excitation light source” a light bulb type light source such as a xenon lamp or a halogen lamp, or a number corresponding to the number of liquid containing portions to be irradiated or a plurality of light emitting elements corresponding to the type and number of wavelengths, for example,
  • a light bulb type light source such as a xenon lamp or a halogen lamp
  • a number corresponding to the number of liquid containing portions to be irradiated or a plurality of light emitting elements corresponding to the type and number of wavelengths for example
  • There are an array light source in which high-intensity LEDs are arranged a line light source, a planar light source, and the like.
  • the “irradiation optical system” is, for example, a lens for condensed parallel light such as a combination lens.
  • the light from the excitation light source can be guided to the connection end after passing through a predetermined optical filter.
  • a predetermined optical filter When there are many types of light sources and types of optical filters that allow light from the light sources to pass, as the excitation light source array plate, an excitation light source is arranged instead of a connection end in the connection end array plate, and the light source selection As the part, a member obtained by replacing the optical filter of the light receiving rotating plate with an appropriate one can be used. Alternatively, a light guide rotation plate for selecting a light source can be used as will be described later.
  • the excitation light source array plate is supported by arranging a plurality of excitation light sources with a predetermined central angle along a circumference
  • the light source selection unit and the irradiation optical system include:
  • the light source array plate is provided opposite to the excitation light source array plate, is provided so as to be rotatable concentrically with the circumference of the excitation light source array plate, and emits light incident from the light source substantially along its rotation axis. It is a light guide rotation plate for selecting a light source to be guided, and a bundle of connection ends of the irradiation optical fibers is an optical fiber measuring device provided so that the rotation axis passes therethrough.
  • the excitation light source array plate is a plurality of excitation light sources arranged and supported with a predetermined central angle along a circumference
  • the light source selection unit includes the excitation light source array.
  • One of a plurality of light sources provided on the plate is selected to allow light from the light sources to pass therethrough, and light from other light sources is shielded.
  • the optical fiber measuring device is a box in which each bundle of connection ends of the plurality of irradiation optical fibers is a box that is arranged at a position where the light from the corresponding excitation light source can be directly irradiated It is.
  • the “measurement end” includes a bundle of one irradiation end of the irradiation optical fiber that irradiates the excitation light and one light reception end of the light reception optical fiber that receives light generated in the liquid storage portion. is doing.
  • the plurality of measurement ends can be supported by the measurement head and positioned in each liquid storage unit. Note that there may be a temperature control step for performing temperature control in the liquid storage portion after the storage step.
  • the conversion step includes a connection end opposite to the light receiving end of the optical fiber for receiving light that is arranged and supported by the connection end array plate with a predetermined central angle along the circumference,
  • a light-receiving rotating plate provided opposite to and in close proximity to the connection end array plate and concentrically with the circumference of the connection end array plate has the same diameter as the circumference of the connection end array plate.
  • a plurality of types of optical filters arranged with a predetermined central angle along a concentric circumference are sequentially optically connected one by one by rotating the light receiving rotating plate and stopping a predetermined connection time, and pass through both.
  • the conversion step is provided on the connection end array plate during a 360 degree rotation by repeating rotation of the light receiving rotation plate in a constant direction at an equal angle and stopping for a predetermined connection time.
  • An optical fiber measuring method in which all the connection ends and all the optical filters provided on the light receiving rotating plate are sequentially combined and optically connected one by one, and light passing through both is guided to the photoelectric element. It is.
  • the converting step includes a connection end opposite to the light receiving end of the light receiving optical fiber arranged and supported on the connection end arranging plate with a predetermined central angle along the circumference.
  • the connection end array plate is provided so as to face and close to the connection end array plate and is concentrically rotatable with the circumference of the connection end array plate, and emits light incident from the connection end substantially along the rotation axis.
  • the light emitted from the light guide rotating plate is rotated with the optical filter provided on the optical filter arrangement plate provided with a plurality of optical filters movable relative to the rotation axis, and the optical filter is rotated.
  • This is an optical fiber measurement method that optically connects one by one by moving the filter arrangement plate and stopping a predetermined connection time, and sequentially introduces light that has passed through both into a photoelectric element for conversion.
  • the converting step sequentially optically rotates the optical filter during a rotation of a predetermined center angle of the light guide rotating plate in a certain direction and a rotation of a predetermined connection time for a total of 360 degrees.
  • This is an optical fiber measurement method in which light that has been connected and passed through both is guided to the photoelectric element.
  • the fluorescence from the plurality of liquid storage portions can be emitted and received in parallel using the plurality of light receiving optical fibers and the irradiation optical fibers.
  • the fluorescent light having a plurality of wavelengths or wavelength bands from the plurality of liquid storage portions is sequentially used by using one photoelectric element. Because photoelectric conversion is possible, even when using a large number of liquid containers and labeling with various types of fluorescence, measurements can be performed quickly, despite reducing manufacturing costs and measuring costs, and preventing an increase in the scale of the device. Processing can be performed. Further, by combining with a dispensing device, it is possible to provide automation with high efficiency and high reliability from dispensing to measurement.
  • the fluorescence from the light receiving optical fiber having a predetermined wavelength or wavelength band is sequentially selected through the optical filter, and the photoelectric Since it can be sequentially guided to the element, even when using a large number of liquid storage parts and labeling with various fluorescent substances for measurement, it is possible to reliably perform photoelectric conversion using one photoelectric element with a simple mechanism and operation. Can do.
  • the optical filter since light passing through the optical filter can be independently guided to the photoelectric element for each optical filter by providing a mirror or a prism on the light receiving rotary plate, simple and reliable. High processing can be performed.
  • light from all connection ends passes through all optical filters by rotating the rotating plate by 360 degrees by repeating equiangular rotation and stopping for a predetermined connection time. Therefore, quick and efficient control can be performed.
  • the light from the light receiving optical fiber is used as the rotation axis. Since the light can be directly guided substantially along, it is possible to perform measurement in a clear state in which the number of components of the optical system is reduced and the amount of received light is maintained without interposing a condensing lens. Further, the light guide rotating plate has a simple structure and is easy to manufacture.
  • the fifth or fifteenth invention by repeating the rotation, movement and stop of the predetermined connection time in a certain direction, the light from all the connection ends can be filtered by the rotation of the rotating plate by 360 degrees. Therefore, it is possible to perform quick and efficient control.
  • the measurement end having the light receiving end and the irradiation end is provided so as to be relatively movable with respect to the planar container, it is not necessary to provide the measurement end with respect to the whole liquid storage portion. Since the light receiving selection element and the like can have a simple structure, the scale of the apparatus can be reduced.
  • the seventh invention by using the light source selection element, it is possible to easily select and irradiate a plurality of types of excitation light. Therefore, it is possible to measure a variety of objects using various fluorescences. It can be carried out.
  • the eighth invention since a plurality of types of light sources themselves can be selected and a plurality of types of optical filters can be selected and combined, it is possible to irradiate the liquid container with excitation light of various wavelengths. Therefore, detailed processing can be performed and there is diversity.
  • the apparatus scale can be reduced and simplified. Further, since the light from the light source is guided to the bundle of connection ends of the irradiation optical fiber, it is possible to efficiently irradiate the plurality of liquid storage portions with light.
  • the tenth invention since the light passes through the box so that the light from the light source is guided to the bundle at the connection end of the irradiation optical fiber, the light is transmitted to each liquid container with a simple structure. Therefore, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of an optical fiber measuring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged exploded perspective view of main components shown in FIG. 2. It is a table
  • FIG. 3 is a partially enlarged exploded perspective view of main components shown in FIG. 2.
  • 1 is an overall schematic diagram of an optical fiber measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a whole schematic diagram of the optical fiber measuring device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the principal part of the optical fiber measuring device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 9 is a side view and a partial perspective view of the light receiving selection unit of FIG.
  • FIG. 9 is a side view and a partial perspective view of the light source selection unit of FIG.
  • FIG. 13 is a side view and a partial perspective view of the light source selection unit of FIG.
  • FIG. 1 shows an overall perspective view of an optical fiber measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus 10 is assembled on a substrate 11.
  • the apparatus 10 has a plurality of wells 13 (in this example, 96 ⁇ 12 ⁇ 8) arranged as a liquid storage unit capable of storing a PCR reaction solution containing a fluorescent substance.
  • the microplate 12 as the planar liquid container in which temperature control based on the PCR method is performed.
  • the microplate 12 is almost hidden by the cover 19, and only half of the 12 wells 13 in one row (along the Y-axis direction) can be barely seen.
  • the volume of the well 13 is, for example, about 200 ⁇ L
  • the liquid volume to be stored is a predetermined liquid volume that is stored in each well, and the liquid level is at the same predetermined height in each well. Like that. In the case of PCR, for example, it is about 50 ⁇ l.
  • a temperature controller 14 for controlling the temperature of each well 13 provided in the microplate 12 is provided below the microplate 12, and the temperature controller 14 is provided for each well 13 of the microplate 12.
  • the fin 17 and the fan 18 provided on the lower side of the fin 17 are provided.
  • the upper side of the microplate 12 is covered with the transparent film 21 as the thin film, and the openings of the 96 wells 13 of the microplate 12 are closed to prevent evaporation of the liquid and to prevent foreign matters from being introduced. It prevents entry and cross-contamination.
  • the apparatus 10 includes a guide member 30 that guides the measurement head (40, see FIG. 2) in the front-rear direction (X-axis direction) along the guide rail 35 of the apparatus 10, and the guide member 30 and the guide member 30 and the guide member 30.
  • a timing belt 24, which is an X-axis moving mechanism for moving the measurement head (40, see FIG. 2) in the front-rear direction, and an X-axis drive motor 38 are included.
  • the measuring head (40) is a bundle end at each end of a plurality (six sets in this example) of optical fiber bundles 20a-20f including light receiving optical fibers 32a-32f and irradiation optical fibers 34a-34f.
  • Intervals 22a-22f are located at respective predetermined height positions above a plurality of, for example, six wells 13 arranged in every other row of twelve wells 13 in one row of the microplate 12. In this example, they are arranged at a pitch of 18 mm.
  • the bundle ends 22a-22f of the optical fiber bundles 20a-20f are formed by bundling the light receiving end at the front end of the light receiving optical fibers 32a-32f and the irradiation end at the front end of the irradiation optical fibers 34a-34f.
  • the apparatus 10 is a Y-axis moving mechanism that further moves the measuring head (40, see FIG. 2) along the width direction (Y-axis direction) by one pitch of the well 13 in both forward and reverse directions.
  • a timing belt 37 and a Y-axis drive motor 36 are included.
  • reference numeral 23 denotes a motor control board
  • reference numeral 26 denotes a power supply module
  • reference numeral 28 denotes a control board in which a CPU for performing various controls including temperature control is incorporated.
  • FIG. 2 shows the main part of the apparatus 10 shown in FIG. 1, that is, the measurement head 40 hidden by the cover 19, and the optical fibers 32a-32f for receiving light and the irradiation optical fibers 32a-32f of the optical fiber bundles 20a-20f.
  • the optical system connected to the light receiving selection element 41 (and the photoelectric element 50) and the light source selection element 43 (and the excitation light source 80) connected through the optical fibers 34a to 34f, respectively, is enlarged and partially cut away. It is shown.
  • the measurement head 40 has six support holes 39 (see FIG. 5) drilled in a line along the width direction (Y-axis direction) at a pitch twice the pitch between the wells 13 of the microplate 12.
  • a support member 47 provided with a semicircular cross-section), one light receiving end provided in each support hole 39, which is an end of the light receiving optical fiber 32, and irradiation light.
  • a combination of the bundle ends 22a-22f and the combination lens 42 corresponds to six measurement ends 25a (22a, 42) -25f (22f, 42).
  • the diameters of the light receiving optical fiber 32 and the irradiation optical fiber 34 are, for example, 0.5 mm, and the combination lens 42 receives, for example, light that travels in the Z-axis direction among the fluorescence generated in the well 13. In such a manner that the diameter of the bundle of fluorescent light bundles is made to enter in parallel with the bundle ends 22a-22f of the measurement ends 25a-25f, and the diameter of the bundle of excitation light beams from the irradiation optical fiber 34 is increased. This is for irradiating the opening in parallel.
  • the lens diameter of the combination lens 42 is 9 mm so that the fluorescence emitted from each well 13 can be sufficiently incident.
  • this example has a size of 10 mm.
  • the support member 47 is connected to the guide member 30 and is movable in the X-axis direction, and is connected to the timing belt 37 which is the Y-axis moving mechanism, so that the one between the wells 13 is also connected in the Y-axis direction. It is possible to move by the pitch. By moving the well 13 by one pitch in the Y-axis direction, the combination lens 42 can be positioned above the twelve wells 13 arranged in one row of the microplate 12. Note that the Z-axis direction is maintained at a certain height from the microplate 12 serving as the planar liquid container.
  • each light receiving optical fibers 32a-32f are connected to the light receiving selection element 41 via six connectors 44 on the opposite side of the light receiving end.
  • the six irradiation optical fibers 34a-34f are connected at their connection ends opposite to the irradiation ends to the light source selection light guide rotary plate 66 of the light source selection element 43 through the connectors 72, respectively.
  • Reference numeral 45 denotes a lens system 45 provided so as to have a lens surface in the central axis region, for introducing light incident on the lens system 45 at a predetermined incident angle into the photoelectric element 50. Is.
  • Reference numeral 46 denotes a motor for rotating a light receiving rotary plate 54 (to be described later) of the light receiving selection element 41, and reference numeral 48 is driven to rotate by the motor 46 and comes into contact with the outer peripheral edge of the light receiving rotary plate 54. This is a roller for rotating the light receiving rotating plate 54.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the light receiving selection element 41.
  • the light receiving selection element 41 includes a plurality of connection ends 53a-53f (six in this example) of the bundle ends 22a-22f of the light receiving optical fibers 32a-32f opposite to the light receiving ends.
  • a central angle with respect to the center of the circumference between the adjacent connection ends 53a-53f is equally divided into a plurality (six in this example) along the circumference (for example, about 6 cm in diameter) via 72
  • the connection end array plate 52 having a disk shape of about 7 cm in diameter, which is arranged and supported so as to have the same angle (60 degrees in this example), and the connection end array plate 52 are opposed to each other.
  • Light receiving rotation provided concentrically with each other and concentrically with the circumference of the connection end array plate 52, for example, having the same diameter (diameter of about 7 cm) and being rotatable with respect to the connection end array plate 52 Plate 54.
  • the light receiving rotation plate 54 is concentric with the circumference where the optical filter 56 (561, 562, 563) is arranged with the connection ends 53a to 53f of the connection end arrangement plate 52 and has the same diameter (for example, about a diameter of about 6 cm) and a plurality of (three in this example) optical filter array plate 541 arranged and a light passing through each of the optical filters 561 to 563 are independently rotated for receiving light.
  • a plurality of (three in this example) identical structures are connected to the optical filters 561-563 that can be guided to the central axis region through which the central axis (coincidence with the rotation axis) of the plate 54 passes.
  • a light receiving optical system (551, 601)-(553, 603) is provided and has an optical system array plate 542 connected to the optical filter array plate 541.
  • Reference numeral 57 denotes a central circular hole.
  • the three optical filters 561-563 and the three light receiving optical systems (551, 601)-(553, 603) have the same central angle with respect to the center of the circumference. Become. These adjacent one central angles or a plurality of adjacent central angles obtained by adding the adjacent central angles are, as described above, the adjacent central angles of the connection ends 53a-53f arranged (in this example, 60 degrees each) or a natural angle that is a natural number multiple of these adjacent central angles. This is because, when the light receiving rotating plate 54 has such a central angle, two or more optical filters and a connection end are connected at the same time from two or more light receiving optical fibers 32. This is because the light is simultaneously guided to the central axis region of the light receiving rotating plate 54 and does not “guide the light that has passed through each optical filter independently to the central axis region of the light receiving rotating plate”. .
  • the optical filters 561 to 563 are provided so as to be embedded in holes formed in the optical filter array plate 541.
  • the light receiving optical system (551, 601)-(553, 603) includes a circular hole 59 formed in the center of the optical system array plate 542, and three holes extending radially from the hole 59 in the radial direction. It is provided so as to be embedded in the grooves 581 to 583. These grooves 581 to 583 are closed by connecting to the optical filter array plate 541.
  • the light receiving optical systems (551, 601)-(553, 603) are configured to reflect the light passing through the optical filters 561-563 of the optical system array plate 542 in the normal direction in the radial direction.
  • the outer mirror 551-553 provided in each of the grooves 581-583 near the outer periphery of 542, and the light reflected by the outer mirror 551-553 and traveling through the grooves 581-583 are reflected, and the hole 59 is formed.
  • the lens system 45 is provided on the outer side of the light receiving rotary plate 54 on the side where the optical filter array plate 541 is not provided so that its central axis coincides with its optical axis.
  • FIG. 4 shows the case where the adjacent central angles of the three optical filters 561 to 563 and the light receiving optical systems (551, 601) to (553, 603) are set to 100 degrees, 100 degrees, and 160 degrees.
  • the light receiving rotating plate 54 is sequentially rotated in one direction by 20 degrees from the state in which the connection end 53a of the light receiving optical fiber 32a and the optical filter 561 are connected (No. 1) .18) is a table showing combinations of the respective light receiving optical fibers 32a-32f and the respective filters 561-563 in which the generated fluorescence is guided to the photoelectric element 50.
  • one of the light receiving optical fibers 32a-32f is sequentially turned while the light receiving rotating plate 54 is intermittently rotated by one turn in one direction by a certain angle (here, 20 degrees). Since it is possible to select and connect to any one of the fibers and sequentially pass the fluorescence from the light receiving optical fiber to the photoelectric element 50, the switching operation can be performed easily and quickly.
  • FIG. 5 shows the light source selection element 43 in an enlarged manner.
  • the light source selection element 43 includes power LEDs 80 and 81 serving as two types of light sources that are fixed to a fixed plate 64 with a space therebetween, and two types of light that transmit a predetermined wavelength to the power LEDs 80 and 81.
  • the light transmitted through the filter 78 is radially transmitted by the inner mirror 68 and the outer mirror 69 (see FIG. 6).
  • the light source is provided so as to travel along the center axis region (where the lens surface of the lens system 45 is provided) and to be rotatable so that the rotation axis coincides with the center axis.
  • the light guide rotation plate 66 for light source selection is driven to rotate by the rotor 76 when the rotor 76 rotated by the motor 74 comes into contact with the outer peripheral edge thereof.
  • the power LEDs 80 and 81 as the light sources can be switched.
  • FIG. 6 is a system diagram showing a connection state of the entire optical system of the apparatus 10 according to the present embodiment.
  • each of the connectors 44 and 72 is provided therein with a combination lens composed of a concave lens and a convex lens so that the light output from the light receiving optical fibers 32a to 32f is perpendicular to the filter surface.
  • a combination lens is provided to input light to the light receiving selection element 41 as light or to input light from the power LEDs 80 and 81 along the axial direction of the irradiation optical fibers 34a to 34f.
  • FIG. 7 is a system diagram showing a connection state of the entire optical system of the apparatus 100 according to another embodiment.
  • the three light receiving optical systems 551, 601) to (553, 603) using the mirror
  • the three light receiving optical systems 611, 612 using the prism are used for receiving light.
  • a light source selection element 143 using a prism 168 as a light source selection rotary plate 161 is shown instead of the light receiving selection element 141 used for the rotation plate 154 and the light source selection element 43 using a mirror.
  • symbol and the description were abbreviate
  • the prisms are arranged by being embedded in the holes and grooves provided in the light receiving rotating plate 154.
  • the optical fiber measuring device 10 is loaded with a film 21 coated with 96 microplates 12 in which 96 wells 13 in which a PCR reaction solution containing a fluorescent substance is previously accommodated by a dispenser are arranged along a plane.
  • the temperature control based on the PCR method is started on the loaded microplate 12 by the temperature controller 14 provided below the microplate 12.
  • the measurement head 40 is moved in the X-axis direction by using the timing belt 24 which is the X-axis movement mechanism and the X-axis drive motor 38, and the six lights provided on the measurement head 40 are moved.
  • Six measurement ends 25a-25f including bundle ends 22a-22f and combination lenses 42 of the fiber bundles 20a-20f are positioned in the first row of the microplate 12, and the timing belt 37 and the Y-axis drive motor 36 are connected.
  • the measurement ends 25a-25f of the optical fiber bundles 20a-20f are used above the film 22 of the six wells 13 every other row along the column direction of the wells 13 of the first column.
  • the light output from the light passing through the filter 78 is selected by the light guide rotating plate 66 for light source selection, and the beam bundle of excitation light is passed through the film 21 into the well 13 through the combination lens 42. Irradiate. Fluorescence emitted from the well 13 in response to the irradiation of the excitation light is received at the measurement end and transmitted through the light receiving optical fibers 32a-32f of the optical fiber bundles 20a-20f.
  • the light is input to the photoelectric element 50 through the filters 561-563.
  • the light receiving rotating plate 54 is in the No. 1 state in the table of FIG. 4, the light from the light receiving optical fiber 32 a is received through the filter 561 and input to the photoelectric element 50. Then, the intensity of the light is changed to an electric signal and transmitted to an optical analysis unit including an information processing apparatus including a CPU. Next, for example, it stops at the position of No. 1 and, for example, after 50 milliseconds, the light-receiving rotating plate 54 is rotated 20 degrees at the state of No. 2 in the table of FIG. By rotating (in milliseconds), the light from the light receiving optical fiber 32c is received through the filter 562 and input to the photoelectric element 50, and the intensity of the light is changed to an electric signal to the optical analysis unit.
  • the total light receiving optical fibers 32a-32f can be obtained in a total of 1.8 seconds. Can be obtained by passing the light about through the three types of filters 561-563.
  • the light guide rotation plate 66 for light source selection is rotated 180 degrees to select light from the power LED 81 as a light source and irradiate excitation light into the well 13 through the film 21. Fluorescence emitted from the well 13 in response to the irradiation of the excitation light is received through the light receiving optical fibers 32a-32f of the optical fiber bundles 20a-20f, and passes through a predetermined filter 561-563 in the light receiving selection element 41. Light is received and input to the photoelectric element 50.
  • the light for the light receiving optical fibers 32a to 32f is converted into three types of filters 561 in a total of, for example, 3.6 seconds. You can get what passed through -563. Therefore, the processing for the six wells 13 is completed within about 4 seconds. *
  • the measurement ends 25a-25f of the six optical fiber bundles 20a-20f of the measurement head 40 are moved by one pitch in the Y-axis direction by the timing belt 37 which is the Y-axis mechanism,
  • the above-described processing is repeated with the other six wells 13 located in every other row in the first column of the microplate 12 positioned above the film 21. Therefore, the process for the first column is completed in about 8 seconds.
  • the measurement head 40 is moved by one row along the X-axis direction by using the timing belt 24 and the X-axis drive motor 38 as the X-axis moving mechanism, whereby two rows of the microplate 12 are moved. Can be located in the eye.
  • the same measurement process is sequentially performed for each well 13 in the second column as described above, and the same measurement process is performed for all wells 13 in the second column in 8 seconds.
  • processing when processing is performed for all eight columns, in this example, the processing can be executed in about 64 seconds in total except for the movement time of the X axis and the Y axis.
  • the apparatus 200 includes the planar liquid in which a plurality of wells 113 (8 ⁇ 12, 96 in this example) are arranged along a plane as a liquid container capable of containing a reaction solution containing a fluorescent substance. It has a microplate 112 as a container. In this example, eight wells 113 are arranged along the Y-axis direction, and twelve wells 113 are arranged along the X-axis direction.
  • microplate 112 On the microplate 112, four measurement ends 125a, 125b, 125c, and 125d are fixed to the substrate of the apparatus as equivalent to a measurement head. These four measurement ends 125a-125d are located above each of a plurality of, for example, every other four wells 113 in the eight wells 113 in one row of the microplate 112. They are arranged at intervals (18 mm pitch in this example).
  • Each measurement end 125a-125d is optically connected with a pair of a light receiving end that is one end of each light receiving optical fiber 132a-132d and a light emitting end that is one end of each irradiation optical fiber 134a-134d.
  • the connection end that is the other end of each of the light receiving optical fibers 132a to 132d is optically connected to the light receiving selection unit 241 corresponding to the light receiving selection element, and the connection end that is the other end of each of the irradiation optical fibers 134a to 134d.
  • the measurement head is provided with four support holes drilled in a line along the width direction (Y-axis direction) at a pitch twice the pitch between the wells 113 of the microplate 112, It consists of four measuring ends 125a-125b attached to a support member fixed to the substrate.
  • a combination lens of a concave lens and a convex lens is provided below the pair of distal ends of each of the light receiving optical fibers 132a to 132d and each of the irradiation optical fibers 134a to 134d.
  • the function and size of these combination lenses are as described in the first embodiment.
  • the microplate 112 as the planar liquid container is moved because the measurement head is fixed. become.
  • a temperature controller for controlling the temperature of the well 113 provided on the microplate 112 is provided below the microplate 112.
  • the temperature controller includes a heating / cooling unit provided with holes for fitting into the wells 113 of the microplate 112, and the heating / cooling unit. The fins provided below the heating / cooling unit and the fans provided below the fins are provided, and the microplate 112 is moved together with these.
  • the optical fiber measurement device 200 according to the present embodiment is different from the device 10 according to the first embodiment and the device 100 according to the second embodiment, and the microplate 112 is used instead of the measurement head.
  • the microplate 112 can be moved in the X-axis direction by an X-axis moving mechanism including, for example, a timing belt, and is connected to the Y-axis moving mechanism including, for example, a timing belt, so It is possible to move by one pitch between. Accordingly, the measurement ends 125a to 125d can be positioned above the eight wells 113 arranged in one row of the microplate 112.
  • the Z-axis direction is maintained at a certain height from the microplate 112 serving as the planar liquid container.
  • the four light receiving optical fibers 132a to 132d are connected to the connection end array plate 152 of the light receiving selection unit 241 at the connection end opposite to the light receiving end, and the four light emitting optical fibers 134a to 134d are The connection end opposite to the irradiation end is connected to the connector 72 of the light source selection unit 243.
  • FIG. 10 is a diagram showing the light reception selection unit 241.
  • the light receiving selection unit 241 has an optical system housed in a box 410 partitioned into three dark rooms 241a, 241b, and 241c by partition plates 411 and 412.
  • a plurality (four in this example) of connection ends 153a to 153d opposite to the light receiving ends of the light receiving optical fibers 132a to 132d are provided as shown in FIG.
  • connection end array plate 152 having a disk shape of about 7 cm in diameter is provided so as to be arranged and supported so as to have the same angle equally divided into four (in this example, 90 degrees). .
  • the darkroom 241a is provided with a light guide rotation plate 254 for light reception selection, and the light guide rotation plate 254 is provided to face the connection end array plate 152, and
  • the connection end array plate 152 is provided so as to be rotatable concentrically with the circumference, and guides light incident from the connection ends 153a to 153d to sequentially and independently emit light substantially along its rotation axis.
  • the light guide rotating plate 254 has two disks 254a and 254b and a curved spacer 254c, and the optical system has two optical systems. It is provided so as to be sandwiched from above and below by the disks 254a and 254b.
  • a rectangular hole 158 is formed in the upper disk 254a along the radius of the disk 254a, and a circular hole concentric with the rotation axis is formed in the center of the lower disk 254b. It connects with the rotating shaft 159 formed in the shape of a tube, and light can be conducted along the rotating axis along the inside.
  • connection ends 153a to 153d on the circumference of the connection end array plate 153 is sequentially transmitted along the radial direction one by one along the two disks 254a.
  • one reflecting prism 155 provided with a reflecting surface is provided so that the center of the reflecting surface is located at a position corresponding to the circumference radius of the connection end array plate.
  • the reflecting surface of the reflecting prism 155 receives each light traveling downward from the connection ends 153a to 153d at an incident angle of 45 degrees sequentially and reflects the light so as to travel along the radial direction.
  • the normal direction of the reflecting surface of the reflecting prism 155 is 45 degrees or 135 degrees with respect to the normal direction (rotational axis direction) of the disk surface of the light guide rotation plate 254 for light reception selection.
  • a reflection prism 160 is provided above the hole at the center of the lower disk 254b of the light guide rotation plate 254 so that the rotation axis passes through the center of the reflection surface of the reflection prism 160. .
  • the reflecting surface of the reflecting prism 160 receives the light from the reflecting prism 155 sequentially at an incident angle of 45 degrees and reflects the light so as to proceed downward along the rotation axis of the light guide rotating plate 254.
  • the normal direction of the reflecting surface of the reflecting prism 160 is 45 degrees or 135 degrees with respect to the normal direction (rotational axis direction) of the disk surface of the light guide rotation plate 254 for light reception selection.
  • the reflecting prism 155 is arranged so as to be parallel to the reflecting surface.
  • a reference numeral 461 denotes a motor for rotating the light guide rotating plate 254, and the timing guide 481 spans between the rotating shaft 159 and the driving shaft 471 of the motor 461.
  • the light guide rotating plate 254 is driven to rotate.
  • a hole 413 capable of conducting light is formed at a position corresponding to the rotation shaft 159 of the partition plate 411 that partitions the dark room 241a and the dark room 241b.
  • a plurality of optical filters are inserted into the dark room 241b so that light emitted from the light guide rotation plate 254 and passed through the holes 413 can be sequentially transmitted.
  • positioning board 156 provided with respect to this was provided.
  • the optical filter arrangement plate 156 is formed so that the centers of a plurality (four in this example) of optical filters 761 to 764 intersect the rotation axis perpendicularly. It is arranged along a circle and rotates so as to have a rotation axis concentric with the circle.
  • reference numeral 462 denotes a motor for rotating the optical filter arrangement plate 156, and a timing belt 482 stretched between a rotation shaft 159 of the arrangement plate 156 and a drive shaft 472 of the motor 462.
  • the optical filter placement plate 156 is driven to rotate.
  • the dark room 241c is provided with a photoelectric unit 150 into which light that has passed through each of the connection ends 153a to 153d and the optical filters 761 to 764 is introduced.
  • the photoelectric unit 150 corresponds to a photoelectric element.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the light source selection unit 243.
  • the light source selection unit 243 has an optical system housed in a box 430 partitioned by partition plates 431, 432, and 433 in four chambers 243a, 243b, 243c, and 243d. ing.
  • the top plate of the box 430 is a connector in which the connection ends of the irradiation optical fibers 134a to 134d opposite to the irradiation ends converge the connection ends of the light source selection unit 243 in a ring shape having a predetermined area. 172 is mounted so as to penetrate the top plate.
  • bulb-type light sources 180 and 181 having predetermined different wavelengths for excitation such as a xenon lamp or a halogen lamp are provided in the chambers 243c and 243d, respectively.
  • the partition plate 432 that partitions the chambers 243c and 243d in which the light sources 180 and 181 are housed from the chamber 243b circular light emission holes 435 and 436 for emitting the light of the light sources are provided for the light sources 180 and 181, respectively. It is installed.
  • Reference numeral 182 denotes a light source array unit corresponding to a light source array plate on which the light sources 180 and 181 are arrayed.
  • the chamber 243b includes, as the light source selector, the centers of the circular emission holes 435 and 436 (or the centers of the light source 180 and the light source 181).
  • a light guide rotation plate 266 is provided so as to be rotatable concentrically with the circumference passing through the light, and guides the light emitted from the emission holes 435 and 436 so as to be emitted sequentially and substantially along the rotation axis thereof.
  • the light guide rotating plate 266 has two disks 266a and 266b and a spacer 266c, and the optical system has two disks 266a, 266a, It is provided so as to be sandwiched from above and below by 266b.
  • a rectangular hole 173 along the radius of the disk 266b is formed in the lower disk 266b, and a circular hole concentric with the rotation axis is formed in the center of the upper disk 266a. It is connected to a rotation shaft 167 formed in the above, and light can be conducted through the rotation axis substantially along the inside.
  • the lower surface of the upper disk 266a is provided with a reflecting surface so that light from the emission holes 435 and 436 sequentially travels between the two disks 266a and 266b along the radial direction one by one.
  • One reflecting prism 169 is provided so that the center of the reflecting surface is located at a position corresponding to the radius of the circumference passing through the emission holes 435 and 436. Further, the reflecting surface of the reflecting prism 169 reflects the light from the light sources 180 and 181 traveling upward from the emission holes 435 and 436 so that the light is sequentially incident at 45 degrees and travels along the radial direction.
  • the normal direction of the reflection surface of the reflecting prism 169 is 45 degrees or 135 degrees with respect to the normal direction (rotation axis direction) of the disk surface of the light guide rotation plate 266 for light source selection. Provided.
  • a reflection prism 171 is provided below the center hole of the upper disk 266a of the light guide rotation plate 266 so that the rotation axis passes through the center of the reflection surface of the reflection prism 171.
  • the reflecting surface of the reflecting prism 171 receives the light from the reflecting prism 169 sequentially at an incident angle of 45 degrees and reflects the light so as to proceed upward along the rotation axis of the rotating plate 266.
  • the normal direction of the reflecting surface of the reflecting prism 171 is 45 degrees or 135 degrees with respect to the normal direction (rotational axis direction) of the disc surface of the light guide rotating plate 266 for light source selection.
  • the reflecting prism 169 is disposed so as to be parallel to the reflecting surface.
  • reference numeral 174 denotes a motor for rotating the light guide rotation plate 266, and the timing belt 176 is interposed between the rotation shaft 167 and the drive shaft 741 of the motor 174.
  • the light guide rotating plate 266 is rotated.
  • a circular hole 434 through which light can be transmitted is formed at a position corresponding to the rotation shaft 167 of the partition plate 431 that partitions the chamber 243b and the chamber 243a.
  • the chamber 243a is provided with a condensing parallel light lens 170 capable of irradiating the parallel light condensed toward the connector 172.
  • the condensing parallel light lens 170 is provided on the hole 434, and the hole 434 has a diameter larger than that of the connector 172 but smaller than that of the condensing parallel light lens 170.
  • the optical fiber measuring apparatus 200 is loaded with a film coated microplate 112 in which 96 wells 113 in which a reaction solution containing a fluorescent substance is previously accommodated by a dispenser are arranged along a plane.
  • the loaded microplate 112 is moved in the X-axis direction by the X-axis moving mechanism, the four measurement ends 125a to 125d fixed are positioned in the first row of the microplate 112, and the Y-axis moving mechanism is used.
  • the measurement ends 125a to 125d are positioned above the film of four wells 113 every other row along the column direction of the well 113 in the first column, and the measurement ends 125a are passed through the film.
  • the light from the light bulb-type light source 180 is rotated through the light source rotating plate 266 for light source selection through the irradiation optical fibers 134a to 134d of ⁇ 125d so that the reflecting prism 169 is positioned above the hole 435.
  • each of the wells 113 is irradiated with a light beam of excitation light through the film through the converging parallel light lens 170.
  • the fluorescence emitted from the well 113 in response to the irradiation of the excitation light is received by the measurement ends 125a to 125d, transmitted through the light receiving optical fibers 132a to 132d, and the light receiving selection unit 241 provided for the light receiving selection unit 241.
  • the optical By rotating the filter arrangement plate 156 360 degrees, 16 types of light having wavelengths sequentially transmitted through the four types of optical filters 761 to 764 are obtained and sequentially introduced into the photoelectric unit 150. Then, it takes 1.6 seconds to perform 4 ⁇ 100 milliseconds for the four light receiving optical fibers 132a to 132d. If necessary, the light source selection light guide rotating plate 266 is rotated 180 degrees from the above-described position so that the reflecting prism 169 is positioned above the hole 436, whereby the light source 181. The same processing is performed by selecting.
  • the microplate 112 is moved by one pitch in the Y-axis direction with respect to the measurement ends 125a-125d fixed by the Y-axis moving mechanism (for example, a timing belt, a motor), thereby
  • the Y-axis moving mechanism for example, a timing belt, a motor
  • the above-described processing is repeated with the other four wells 113 located in every other row of the eight wells 113 in the first column of the microplate 112 positioned above the film. Therefore, as described above, it takes 1.6 seconds (when only the light source 180 is selected).
  • the microplate 112 is positioned in the second row of the microplate 112 by moving the microplate 112 by one row along the X-axis direction using the X-axis moving mechanism (for example, timing belt, motor). Can do.
  • the light from the light receiving optical fiber is used as the central axis. Since the light can be directly guided substantially along, it is possible to perform measurement in a clear state in which the number of components of the optical system is reduced and the amount of received light is maintained without interposing a condensing lens. Further, the light guide rotating plate has a simple structure and is easy to manufacture.
  • the optical system when the optical system is accommodated in the box, the optical system is accommodated in a plurality of rooms partitioned by walls according to the optical system, and light is transmitted between the chambers. Because it is connected through holes that can conduct, it can form a simple structure that is robust and reliable.
  • FIGS. 12 and 13 main parts of the optical fiber measuring apparatus 300 according to the fourth embodiment are shown in FIGS. 12 and 13.
  • the same components as those shown in FIGS. 8 to 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • microplate 112 On the microplate 112, four measurement ends 225a, 225b, 225c, and 225d are fixed to the substrate of the apparatus as equivalent to the measurement head. These four measurement ends 225a to 225d come above each of a plurality of, for example, every other four wells 113 in the eight wells 113 in one row of the microplate 112. They are arranged at intervals (18 mm pitch in this example).
  • Each of the measurement ends 225a to 225d includes a light receiving end that is one end of each of the light receiving optical fibers 132a to 132d, and an irradiation end that is one end of each of the irradiation optical fibers 134a to 134d and each of the irradiation optical fibers 135a to 135d.
  • a connection end that is connected as a pair and is the other end of the light receiving optical fibers 132a to 132d is optically connected to the light receiving selection unit 241 corresponding to the light receiving selection element (and the photoelectric unit 150 corresponding to the photoelectric element).
  • connection end that is the other end of each of the irradiation optical fibers 134a to 134d and the connection end that is the other end of each of the irradiation optical fibers 135a to 135d are optically connected to the light source selection unit 343 corresponding to the light source selection element. Connecting.
  • the light receiving selection unit 241 is also the same as that in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the light source selection unit 343 is different from that of the third embodiment, and will be described below with reference to FIGS.
  • the four irradiation optical fibers 234a to 234d have the connection ends on the opposite side of the irradiation ends.
  • the four irradiation optical fibers 235a to 235d are connected to the connector 272 of the light source selection unit 343, and the connection ends opposite to the irradiation ends are connected to the connector 273 of the light source selection unit 343.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the light source selection unit 343.
  • an optical system is housed in a box 530 partitioned by partition plates 531 and 532 in three chambers 343a, 343b, and 343c.
  • the top plate of the box 530 has a connector 272 in which the connection ends of the irradiation optical fibers 234a to 234d opposite to the irradiation ends are converged in an annular shape having a predetermined area, and the irradiation optical fibers.
  • a connector 273 in which the connection end of 235a-235d opposite to the irradiation end has a predetermined area and is converged in an annular shape is mounted so as to penetrate the top plate.
  • the light bulb-type light sources 180 and 181 are provided in the chambers 343b and 343c, respectively.
  • the partition plate 531 for partitioning the chambers 343c and 343d in which the light sources 180 and 181 are housed from the chamber 343a circular light emission holes 533 and 534 for emitting the light of the light sources are provided for the light sources 180 and 181, respectively. It is installed.
  • a chamber 343a is provided so that the light from the light sources 180 and 181 can be irradiated to the connectors 272 and 273 through the circular emission holes 533 and 534.
  • the chamber 343a is concentric with the circumference passing through the centers of the circular emission holes 533 and 534 (or the centers of the light source 180 and the light source 181).
  • a substantially semicircular shielding plate 366 that sequentially covers one of the emission holes 533 and 534 and shields the light from the light source 180 or the light source 181 sequentially from the connectors 272 and 273;
  • a light source selection unit is provided that includes a rotating shaft 367 that rotates the shielding plate 366 by a central angle of 180 degrees, and a motor 374 that rotationally drives the rotating shaft 367.
  • reference numeral 376 denotes a timing belt that is stretched between the motor shaft 375 of the motor 374 and the rotating shaft 367.
  • the optical fiber measuring device 300 is loaded with a microplate 112 in which 96 wells 113 previously accommodated by a dispenser and containing 96 fluorescent plates are covered with a film.
  • the loaded microplate 112 is moved in the X-axis direction by the X-axis movement mechanism, and the four fixed measurement ends 225a-225d are positioned in the first row of the microplate 112, and the Y-axis movement mechanism is used.
  • the measurement ends 225a to 225d are positioned close to the film in four wells 113 every other row along the column direction of the well 113 in the first column, and the measurement ends 225a are passed through the film.
  • the hole 534 through which the light from the light source 181 is emitted by the light source selector through the irradiation optical fibers 234a to 234d and the irradiation optical fibers 235a to 235d of ⁇ 225d.
  • the fluorescence emitted from the well 113 in response to the excitation light irradiation is received by the measurement ends 225a-225d and transmitted through the light receiving optical fibers 132a-132d.
  • the light reception selection unit 241 performs light reception processing.
  • the shielding plate 366 is rotated 180 degrees from the position so as to cover the hole 533 so that the light source 181 is selected and mainly the connector 273. Irradiating the well 113 through the measurement ends 225a to 225d, and the same processing is repeated.
  • the Y-axis moving mechanism moves the microplate 112 by one pitch in the Y-axis direction with respect to the fixed measurement ends 225a to 225d, so that the first row of the microplate 112 is moved.
  • the above-described processing is repeated with the other four wells 113 located in every other row in the eight wells 113 positioned above the film close to the film.
  • microplate 112 can be positioned in the second row of the microplate 112 by moving the microplate 112 by one row along the X-axis direction using the X-axis moving mechanism. Similarly, the measurement process is sequentially performed for each well 113 in the second row. Hereinafter, all 12 columns are processed.
  • connection ends are arranged at a central angle of 60 degrees on the connection end array plate, the number (m) of the optical filters of the light receiving selection element is three, and the central angle of the optical filter is 100 degrees.
  • the present invention is not limited to these values. The present invention can be applied to various numerical values using the above-described mathematical expressions.
  • the size of the central angle adjacent to the connection end on the connection end array plate is an angle obtained by equally dividing 360 degrees. It can also be arranged at an angle that equally divides 360 degrees as the central angle.
  • microplate has been described only in the case of 9 mm pitch of 8 rows ⁇ 12 columns or 12 rows ⁇ 8 columns, but is not limited to this case, and various microplates, for example, 4.5 of 16 columns ⁇ 24 rows Needless to say, the present invention can be applied to a microplate having a pitch of mm, and other various pitches of 12 rows ⁇ 16 columns, 6 rows ⁇ 8 columns, and the like. Further, other numbers such as size, number, angle, predetermined time, fluorescence lifetime, or predetermined connection time shown in the above examples are merely examples, and it goes without saying that the numbers are not limited thereto. .
  • connection ends the number or presence of optical filters, and the number of bundles of connection ends are not limited to those described above.
  • Spatial displays such as X-axis, Y-axis, Z-axis, vertical and horizontal directions, top and bottom, rows and columns are for illustrative purposes only and limit the spatial direction and position of the structure. is not.
  • the present invention relates to an optical fiber measurement apparatus and method, for example, by monitoring in real time a nucleic acid (DNA) amplified by PCR that requires temperature control, and using an amplification curve of the obtained PCR product to perform initial PCR. It can be used in various fields such as biochemistry field, agriculture field, pharmaceutical field, medical field, industrial field, etc. where the amount of DNA used as a template is calculated and various reactions without temperature control are performed. is there.
  • DNA nucleic acid

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Abstract

　本発明は、光ファイバ測定装置および測定方法に関し、簡単でコンパクトな構造で信頼性の高い装置および方法を提供することを目的とする。　複数個の液収容部が平面に沿って配列された平面状液収容体と、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、受光用光ファイバの１の受光端および照射用光ファイバの１の照射端の束を有する複数個の測定端を支持して前記各液収容部に位置させる測定用ヘッドと、複数本の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ずつ順次選択し、選択した受光用光ファイバが受光した蛍光について選択した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、導かれた前記蛍光を順次光電変換する光電素子と、を有するように構成する。

Description

光ファイバ測定装置およびその測定方法
　本発明は、光ファイバ測定装置およびその測定方法に関するものである。
　近年、複数種類の蛍光物質で標識化された、ＤＮＡ，タンパク質、脂肪、糖鎖等の生化学物質を含有する溶液での反応に関して、その蛍光物質を測定することで種々の情報を得ることが広く行なわれている。例えば、未知の塩基配列を持つ種々のＤＮＡ断片を複数種類の蛍光で標識化し、それと相補的に結合する、ＤＮＡチップ等に固相された既知の塩基配列をもつＤＮＡ断片との間の結合状態を測定するような場合である。また、ＰＣＲによって増幅する核酸（ＤＮＡ）をリアルタイムで蛍光物質を利用してモニタリングするリアルタイムＰＣＲ等に用いられる場合である。
　リアルタイムＰＣＲでは、温度サイクルの途中で増幅を観測可能であること、および定量的な結果が得られるという利点を持ち、ＰＣＲでの蛍光物質で標識化された増幅産物の生成過程をリアルタイムで検出し、解析することによって、より正確な定量を行なうことができる。通常蛍光物質を含有する蛍光試薬を用いて行なう方法として、インターカレーション法、ハイブリダイゼーション法、およびＬＵＸ法である。
　「インターカレーション法」は、SYBR（登録商標）GREEN I、エチジウムブロマイド等の蛍光物質が伸長反応の際に、二本鎖ＤＮＡに入り込み、励起光の照射によって蛍光を発する特性を利用してＤＮＡ量を測定する方法である。「ハイブリダイゼーション法」は、ＰＣＲプライマーに加え、蛍光物質で標識したＤＮＡプローブを用いて目的のＰＣＲ産物だけを検出する方法である。すなわち、蛍光で標識したＤＮＡプローブが目的のＰＣＲ産物にハイブリダイゼーションすることで、そのハイブリダイズしたＤＮＡ（量）が検出される。「ＬＵＸ法」は、オリゴ核酸に標識した蛍光物質の蛍光シグナルが、そのオリゴ核酸の形状（配列や一本鎖または二本鎖等）によって影響される性質を利用したものである。実際のリアルタイムＰＣＲでは、1種類の蛍光物質で標識化したＰＣＲプライマー（ＬＵＸプライマー）とそれに対する何も標識化されていないＰＣＲプライマーを用いてリアルタイムＰＣＲを行なう。そのＬＵＸプライマーは、蛍光物質を３'末端付近に標識してあり、５'末端との間でヘアピン構造をとるように設計されている。ＬＵＸプライマーがヘアピン構造をとっている時は消光効果が解かれて蛍光シグナルが増大するようになる。このシグナル増大を測定することによって、ＰＣＲ産物量を測定することができる。
　このような正確な定量的測定を可能とするためには、より正確で迅速な光学的測定を必要とし、そのために種々の装置が開発されている。ウェルごとに光ファイバ束を設け、光ファイバ束の一部の光ファイバについては励起光の照射に用い、他の光ファイバについては、蛍光を受光部に導くために用いる。または、該光ファイバ束をウェルごとに順次移動可能に設けたものが考えられている（特許文献１）。
米国特許第６４４８０８９号
　しかしながら、複数のサンプルや目的物について、例えば、リアルタイムＰＣＲの測定を行なう場合において、種々の波長をもつ蛍光物質で標識化を行なう必要があるために、各波長に対応する複数の光電子増倍管を用いるので、励起光用光源および光電子増倍管の個数が増えるとともに、反応容器から送られてくる蛍光を分岐するための複雑な光学系が必要となり装置構造が複雑化しかつ装置規模が増大化し、したがって製造コストがかかるおそれがあるという問題点を有していた。また、ウェルごとに１つ１つ測定を行なうことは、処理効率が悪く、測定に時間がかかるという問題点を有していた。
　そこで、本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、複雑な光学系を用いずに、複数種類の蛍光物質で標識化された種々の生化学物質の反応の測定、例えば、ＤＮＡに関するリアルタイムＰＣＲ等の測定をそれらを収容する複数の液収容部に対して行なうことができる光ファイバ測定装置およびその測定方法を提供することであり、第２の目的は、調整が容易で使用しやすい光ファイバ測定装置およびその測定方法を提供することである。第３の目的は、信頼性の高い光ファイバ測定装置およびその測定方法を提供することである。
　第１の発明は、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である。
　ここで、「反応溶液」とは、生化学物質、例えばＰＣＲ等の反応が行なわれる溶液であって、例えば、鋳型ＤＮＡ、プライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、ヌクレオチドおよび反応バッファ液等を含有する溶液である。
　「液収容部」とは、液を収容、貯溜、保持可能な部分であって、例えば、ウェル、容器、またはチューブ等がある。「平面状液収容体」とは、前記ウェルが平面状、例えば行列状に配列されたマイクロプレート、前記ウェルが列状または行状に配列されたカートリッジ容器、または、複数のチューブまたは容器が、列状、行状を含む平面状に配列された孔等に挿入して支持されたチューブ支持体または容器支持体がある。さらには、明らかに容器状の形状をしたものに限られず、ＤＮＡチップのようなチップ上にスポット状の液体が、複数配列された窪みに収容されているもの、液体の浸潤可能な浸潤スポット内に浸潤し、または載置された場合も含む。マイクロプレートは、例えば、9mmピッチの96個のウェルが8行×12列に配列されたものである。
　「平面状液収容体」は、液体を収容している間に、液体の蒸発等を防ぎ、また、光学的測定が可能となるように、前記開口部を閉塞するために、例えば、透明な薄膜で、該平面状液収容体に設けられた全ウェル、全チューブまたは全容器等の液収容部を被覆して閉塞するのが好ましい。
　前記「平面状液収容体」は、例えば、複数の前記液収容部が行列状に配列されている場合を含む。この場合、平面状液収容体の一部とは、例えば、行列状に配列された液収容部の1行分、1列分、数列分、または数行分、さらには、前記行数または列数の約数を用いた数行×数列のような行列の場合がある。
　「測定端」は、前記液収容部の１の上方に位置させた際に、該液収容部の開口部から垂直方向に放射される光を入射して前記受光用光ファイバに導入し他の液収容部の開口部からの光を入射しない大きさまたは形状をもつことが好ましい。そのためには、例えば、該測定端が前記開口部の径よりも大きいが、蛍光を放射する可能性がある他の液収容部の開口部にまで達しない大きさの径をもつ測定端をもたせるのが好ましい。その場合、測定端としてはそのような大きさの径をもつ集光平行光レンズ等の光学系を前記照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの束の前方に設けて、受光した光を前記受光用光ファイバに平行入射させ、励起光を前記照射用光ファイバから平行に照射させることが好ましい。測定端が前記液収容部の開口部よりも大きく形成されて、該測定端のサイズが前記液収容部間のピッチよりも大きくなる場合には、該測定端間のピッチを、液収容部間のピッチの自然数倍（1を除く）に設定することができる。または、測定端を、1列状（1行状）に配列するのではなく、千鳥状に配列することも可能である。
　前記液収容部においては温度制御が行われる場合だけでなく、該液収容部において温度制御が行なわれない場合も含む。ここで、「温度制御」とは、その対象となる液体または容器について、1または2以上の設定された所定温度に、設定された時間維持することを、例えば、ＰＣＲ法等により定められた順序に従って、定められた回数実行することである。該温度制御の指示は、プログラムに基づいて該当する信号を送ることによってなされる。
　「温度制御」は、制御の対象となる液体を収容する前記液収容部の温度を、外部からの信号等に基づいて情報または加工させることができる温度源が設けられた金属ブロックを前記平面状液収容体に設けることによって行い、温度源としては、例えば、ペルチェ素子、ヒータ、冷却装置等がある。
　「所定温度」とは、対象となる液体等の物が到達すべき目標とする温度であり、例えば、前記液体に含有するＤＮＡ等の核酸やオリゴヌクレオチド等をＰＣＲ法によって増幅する場合には、設定される所定温度としては、例えば、ＰＣＲ法で行なわれる温度サイクル、すなわち、ＤＮＡの熱変性、アニーリング若しくはハイブリダイゼーション、伸長に各々必要な各温度、約94℃、50℃から60℃の間の温度、例えば、約50℃、および約72℃である。さらに、該所定温度には、例えば、高温度の所定温度から低温度の所定温度への移行の場合に、温度調節器によって、これらの所定温度よりも低い移行促進用温度で冷却を行なうことで、または、低温度の所定温度から高温度の所定温度への移行の際に、これらの所定温度よりもさらに高い移行促進用温度で加熱を行なうことで、移行時間を短縮して1サイクル時間を所定サイクル時間内に収めるための移行促進用温度を含む。「所定時間」は、各温度の維持に必要な時間であって、ＰＣＲ法で用いる試薬や液量、ノズルの形状、素材、大きさ、厚さ等に依存するが、1サイクルで、合計が、例えば、数秒から数10秒、ＰＣＲ法全体としての処理時間は、例えば、約数分から数10分程度である。なお、移行時間をも所定時間に含める。
　「光電素子」とは、光電効果を利用した電子素子であって、光電管、光電子増倍管、光導電セル、フォトトランジスタ、フォトダイオード等を含む。
　第２の発明は、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該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光ファイバ測定装置である。
　「前記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」とするには、各「所定の中心角」としては該受光用回転板の回転によって任意の2個以上の光学フィルタが同時に前記接続端の任意の2個以上と軸方向に重なることで接続しないように隣接する光学フィルタ間の中心角を定めることが必要である。「対向し近接して」とは、対向する面同士が接触せずに少なくとも一方が他方に対し回転可能な程度に離れ、かつ両者の間で各々配列された光路の端部同士が最も接近した際に端部の一方（例えば、前記接続端）からの光の全部または殆どが他方の端部（例えば、前記光フィルタ）に照射され、それ以外の端部には照射されない程度の近さにある関係であって、同一面上に配列された端部間の距離等によって異なるが、例えば、前記接続端配列板と前記受光用回転板の間の距離が約0.1mmから約100mm程度の場合である。「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」であるので、受光用回転板の回転軸線が前記円周と同心に設けられかつ、接続端配列板の中心軸と一致することになる。
　そのためには、例えば、接続端の個数nおよび接続端の隣接する中心角αを360度のn等分角とし、光学フィルタの個数m、その隣接する中心角をθ１，…θｍとすると、ｎ×α＝360度、θ１＋θ２＋…＋θｍ＝360度（または、逆に光学フィルタの隣接する中心角αを360度のm等分角とし、接続端の各隣接する中心角をθ１，…θｎとすると、m×α＝360度、θ１＋θ２＋…＋θｎ=360度）となる。その際、光学フィルタが前記各接続端と1個ずつ光学的に接続可能とするには、θ１，…θｍの各中心角および隣接する任意の個数の中心角の和は前記接続端の隣接する中心角αまたはその自然数倍とならないという条件が課せられなければならない。
　なお、前記接続端と前記光学フィルタとの接続時には所定接続時間（例えば数10ミリ秒のオーダで、該光電素子が検知し、その処理に必要となる時間）停止する必要がある。すなわち回転は連続回転ではなくて間欠的な回転となる。一方、蛍光の寿命は、励起光の照射によって数秒程度内のオーダであるとすると、前記蛍光の前記寿命を越えない時間でかつ前記所定接続時間を考慮して前記回転板が1周（例えば1周数秒）することができるように前記受光用回転板の回転速度を設定するのが好ましい。
　「受光用光学系」には、前記受光用回転板の半径方向に沿って光が進むように設けられた2枚のミラー、その半径方向に沿って光が進むように2つの反射面が設けられた反射プリズム、またはミラーとプリズムの組合せを含む。ミラーは、一般に、反射プリズムに比較してその重量を軽くすることができる。2枚のミラーを用いた場合または2つの反射面が設けられた反射プリズムを用いた場合には、1枚のミラーまたは1の反射面は接続端からの光を45度の入射角で入射して半径方向に沿って進むように、前記各光学フィルタ面または受光用回転板面の法線方向に対して、ミラー面または反射プリズムの反射面の法線方向が45度または135度をなすように設け、接続端から光学フィルタを透過した光を、前記受光用回転板の半径方向に沿って進ませ、他のミラーまたは他の反射面は、前記受光用回転板の中心軸の近傍に設けられ、前記ミラーまたは前記反射面で反射して半径方向に進む光を、前記中心軸領域に入射可能となる角度で反射するように設ける。これによって、前記ミラーまたは前記反射プリズムから出射した光を前記光電素子に確実に導入することができる。なお、ｍ個の受光用光学系は同一の構造をもつ必要がある。
　「光学フィルタ」は、入射した光から所定の波長または波長帯の光を抽出するためのものである。光学フィルタは、例えば、リアルタイムＰＣＲで、量または濃度を測定しようとするＤＮＡ断片等を標識化した種類の光の波長を通過させ、それ以外の波長を持つ光の透過を阻止するためのものである。複数種類の光の波長を出力する標識物質を用いる場合には、複数種類の光学フィルタを設けるようにして、各波長を持つ光を、該光学フィルタを透過させることによって該当する標識物質の存在またはその量を測定することができる。
　「複数個の光学フィルタ」は、例えば、相互に異なる波長または波長帯域の光を透過可能な複数種類の光学フィルタである。
　前記受光端、照射端、または接続端には、レンズが形成され、またはレンズ若しくはレンズ系が設けられることが好ましい。
　「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」とは、前記各光学フィルタを通る光の経路が相互に重複せずに受光用回転板の中心軸領域に入射させることを意味する。
　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。
　第３の発明は、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中心角と、前記光学フィルタの中心角とを設定した光ファイバ測定装置である。
　前記回転板の等角度βの一定方向の回転と前記所定接続時間の停止の繰り返しで最終的に前記回転板の360度の回転によって、接続端と光学フィルタの全組合せを実現するのであるから、ｍ×ｎ×β＝360度でなければならない。したがって、ｍ×β＝αということになる。
　例えば、光学フィルタの個数ｍが3個で、接続端（受光用光ファイバ）の個数ｎが6個の場合には、α＝60度であるので、β＝20度でなければならない。すると、θ１，θ２，θ３の各中心角は20度を単位として形成される必要があるので、θ１＝20×φ１，θ２＝20×φ２，θ３＝20×φ３と書くことができて、φ１，φ２，φ３，および、φ１＋φ２，φ２＋φ３，φ１＋φ３が3の倍数であってはならないようにして、φ１＋φ２＋φ３＝18となるように自然数φ１，φ２，φ３を定める必要がある。
　したがって、この光学フィルタの個数ｍが3個で、接続端の個数ｎが6個の場合には、（φ１，φ２，φ３）＝（1，1，16）、（1，4，13）、（1，7，10）、（2，5，11）、（2，8，8）、（4，4，10）、（4，7，7）、（5，5，8）の8通りの組合せしかないことになる。したがって、隣接する前記光学フィルタ間の中心角（θ１，θ２，θ３）は、前記（φ１，φ２，φ３）に各々20度を乗ずる事によって（20，20，320）、(20，80，260)、(20，140，200)、(40，100，220)、(40，160，160)、(80，80，200)、(80，140，140)、(100，100，160)の8種類の隣接中心角またはこれらの順列の相違に過ぎない中心角の組が得られる。
　なお、その際、前記接続端および光学フィルタ自体の中心角の大きさおよび前記円周の径を考慮してそれらが重複しないように定める必要がある。さらに、前記各受光用光学系が前記受光用回転板であってかつ前記隣接する中心角内に設けられる大きさである必要がある。ｍ，ｎが他の数値の場合についても、上述の数式を用いてα，βおよびθ１，…θｍを導き出すことができる。
　第４の発明は、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た光ファイバ測定装置である。
　ここで、前記受光用回転板、導光回転板、または光学フィルタ配置板は、モータではなく手動で動くようにしても良い。手動の場合には、装置構造を簡単化することになる。また、「光学フィルタ配置板」の移動は、例えば、光学フィルタを、前記導光回転板の回転軸線と垂直に交差するような円周に沿って配列し、その円周と同心となる回転移動である。「導光回転板」とは、回転板上で、その回転中心から離れた入射点に入射した光を該回転中心にまで導くとともに、該回転中心にまで導かれた光を回転軸線に略沿って出射するものである。したがって、該回転板に対向し近接して設けられた光ファイバの端部または該回転板に対向して設けられた光源が前記入射点を通る円周上に配列される場合には、回転によって順次光を前記回転軸線に略沿って出射させることができる。
　第５の発明は、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光ファイバ測定装置である。ここで、「所定の中心角」には、等角度の中心角である場合を含む。
　第６の発明は、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光ファイバ測定装置である。ここで、「相対的」なので、前記測定用ヘッドを動かす場合と、平面状液収容体を動かす場合がある。
　第７の発明は、前記励起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光ファイバ測定装置である。
　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。
　第８の発明は、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、を有する光ファイバ測定装置である。
　ここで、「励起用光源」としては、キセノンランプ、またはハロゲンランプ等の電球型光源、または照射すべき液収容部数に応じた個数または波長の種類および個数に応じた複数の発光素子、例えば、高輝度ＬＥＤを配列したアレイ状光源、ライン状光源、平面状光源等がある。「照射用光学系」としては、例えば、組合せレンズ等の集光平行光用のレンズである。
　なお、励起用光源からの光は所定の光学フィルタを通過した後に、接続端に導くこともできる。光源の種類および光源からの光を通す光学フィルタの種類が多い場合には、前記励起用光源配列板として、前記接続端配列板において、接続端の代わりに励起用光源を配置し、前記光源選択部として、前記受光用回転板の前記光学フィルタを適当なものに置き換えたものを用いることができる。
　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。
　第９の発明は、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光ファイバ測定装置である。
　第１０の発明は、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光ファイバ測定装置である。
　第１１の発明は、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の波長または波長帯の中から１ずつ順次選択した該当する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である。
　なお、「測定端」は、前記励起光を照射する前記照射用光ファイバの１の照射端および該液収容部内で発生した光を受光する前記受光用光ファイバの１の受光端の束を有している。該複数個の測定端は、測定用ヘッドに支持されて各液収容部に位置させることができる。なお、収容工程の後に、液収容部内で温度制御を行う温度制御工程を有する場合がある。
　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。
　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。
　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、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。
　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。
　第１の発明または第１１の発明によれば、複数個の液収容部からの蛍光を複数の受光用光ファイバおよび照射用光ファイバを用いて並行して発光および受光することができるとともに、受光した各蛍光の所定の波長または波長帯のものを順次選択して光電素子に導くことで、１の光電素子を用いて複数の液収容部からの蛍光の複数の波長または波長帯のものを順次光電変換できることになるので、多数の液収容部を用いかつ種々の蛍光で標識化して測定を行なう場合でも、製造費用や測定費用を削減し、装置規模の拡大を防止するにも拘らず迅速に処理を行なうことができる。また、分注装置と組み合わせることによって、分注から測定までについて高い効率性および高い信頼性をもつ自動化を提供することができる。
　第２の発明または第１２の発明によれば、回転板を回転することによって、受光用光ファイバからの蛍光であって所定の波長または波長帯のものを、順次光学フィルタを通して選択して、光電素子に順次導くことができるので、多数の液収容部を用いかつ種々の蛍光で標識化して測定を行なう場合でも、簡単な機構および操作によって１の光電素子を用いて確実に光電変換を行なうことができる。
　また、第２の発明によれば、光学フィルタごとに、該光学フィルタを通る光を受光用回転板にミラーまたはプリズムを設けることで独立に光電素子に導くことができるので、簡易で、信頼性の高い処理を行なうことができる。
　第３の発明または第１３の発明によれば、等角度の回転および所定接続時間の停止を繰り返すことによって回転板の360度の回転で、全接続端からの光が全光学フィルタを通過するようにできるので、迅速で効率の良い制御を行うことができることになる。
　第４の発明または第１４の発明によれば、導光回転板と、光学フィルタ配置板との双方を独立に移動可能に設ける必要があるものの、前記受光用光ファイバからの光を回転軸線に略沿って直接導くことができるので、集光用レンズを介在させることなく、光学系の部品点数を削減して、受光した光の光量を維持した鮮明な状態で測定することができる。また、導光回転板は、構造が簡単であり製造が容易である。
　第５の発明または第１５の発明によれば、一定方向の回転、移動および所定の接続時間の停止を繰り返すことによって、回転板の360度の回転で、全接続端からの光が全光学フィルタを通過するようにできるので、迅速で効率の良い制御を行うことができることになる。
　第６の発明によれば、受光端および照射端を有する測定端を前記平面状容器に対して相対的に移動可能に設けることによって、測定端を全液収容部に対して設ける必要がないので、受光選択素子等を簡単な構造とすることができるため、装置規模を削減することができる。
　第７の発明によれば、光源選択素子を用いることで、複数種類の励起光を容易に選択して照射することができるので、種々の蛍光を用いた多様性のある対象に対して測定を行うことができる。
　第８の発明によれば、複数種類の光源自体を選択するとともに、複数種類の光学フィルタを選択して組み合わせることができるので、種々の波長の励起光を前記液収容部に照射することができるので、きめ細かい処理を行なうことができ、多様性がある。
　第９の発明によれば、光源選択と導光を導光回転板を用いて行なうことができるので装置規模を縮小かつ簡単化することができる。また、照射用光ファイバの接続端の束に光源の光が導かれるので、効率的に複数の各液収容部に光を照射することができることになる。
　第１０の発明によれば、箱体の内部を光が通過することで光源の光を照射用光ファイバの接続端の束に導くようにしているので、簡単な構造で各液収容部に光を照射することができるので部品点数を削減し、製造費用の削減に結びつけることができる。
本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の全体斜視図である。 図１に示す装置の主要部品を取り出し一部切り欠いて示す斜視図である。 図２に示す主要部品の一部拡大分解斜視図である。 図３に示す部品の作動状態を示す表である。 図２に示す主要部品の一部拡大分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の全体模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の全体模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の主要部を示す斜視図である。 図８に示す主要部の平面図及び正面図である。 図８の受光選択ユニットを一部切り欠いて示す側面図および一部斜視図である。 図８の光源選択ユニットを一部切り欠いて示す側面図および一部斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の主要部を示す斜視図である。 図１２に示す主要部の平面図および正面図である。 図１２の光源選択ユニットを一部切り欠いて示す側面図および一部斜視図である。
　続いて、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ測定装置１０を図面に基づいて説明する。
　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。
　該マイクロプレート１２の下側には、該マイクロプレート１２に設けられた前記各ウェル１３の温度制御を行う温度制御器１４が設けられ、該温度制御器１４は、前記マイクロプレート１２の各ウェル１３に嵌合する孔が設けられたブロック１５と、該ブロック１５の下側に設けられペルチェ素子が断熱材中に設けられた加熱冷却部１６と、該加熱冷却部１６の下側に設けられたフィン１７と、該フィン１７の下側に設けられたファン１８とを有する。
　また、マイクロプレート１２の上側は前記薄膜としての透明なフィルム２１で被覆されて、該マイクロプレート１２の96個のウェル１３の開口部が閉塞されて、液の蒸発の防止、外部からの異物の進入の防止、およびクロスコンタミネーションの防止を図っている。
　該装置１０は、該測定用ヘッド（４０、図２参照）を該装置１０のガイドレール３５に沿って前後方向（Ｘ軸方向）に案内するガイド部材３０と、前記ガイド部材３０およびそれに連結する測定用ヘッド（４０、図２参照）を前後方向に移動させるＸ軸移動機構であるタイミングベルト２４およびＸ軸駆動用モータ３８とを有する。ここで、前記測定用ヘッド（４０）は、受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆと照射用光ファイバ３４ａ－３４ｆからなる複数（この例では6組）の光ファイバ束２０ａ－２０ｆの各先端の束端２２ａ－２２ｆが、前記マイクロプレート１２の1列の12個のウェル１３の内の複数個、例えば、1個置きに配列された6個のウェル１３の上方の各所定高さ位置にくる間隔（この例では、18mmピッチ）で配列されているものである。光ファイバ束２０a－２０ｆの束端２２ａ－２２ｆは、受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆの先端の受光端と照射用光ファイバ３４a－３４ｆの先端の照射端が束ねて設けられている。
　該装置１０は、さらに、前記測定用ヘッド（４０、図２参照）を幅方向（Ｙ軸方向）に沿って、前記ウェル１３の1ピッチ分を正逆両方向に移動させるＹ軸移動機構であるタイミングベルト３７およびＹ軸駆動用モータ３６とを有する。
　ここで、符号２３は、モータ制御用ボードであり、符号２６は電源モジュールであり、符号２８は、例えば、温度制御を含む種々の制御を行うＣＰＵが内蔵された制御ボードである。
　図２は、図１に示した前記装置１０の主要部分、すなわち、前記カバー１９で隠されていた測定用ヘッド４０およびこれに光ファイバ束２０ａ－２０ｆの受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆおよび照射用光ファイバ３４ａ－３４ｆを各々介して接続する受光選択素子４１（および光電素子５０）、並びに、光源選択素子４３（および励起光用光源８０）と接続する光学系を拡大して一部切り欠いて示すものである。
　前記測定用ヘッド４０は、前記マイクロプレート１２のウェル１３間のピッチの２倍のピッチで幅方向（Ｙ軸方向）に沿って1列状に穿設された6個の支持用孔３９（図上、断面半円状に切り欠いて示す）が設けられた支持部材４７と、前記各支持用孔３９に設けられ、前記受光用光ファイバ３２の端部である１の受光端と照射用光ファイバ３４の端部である１の照射端を束ねた6組の前記光ファイバ束２０の前記束端２２ａ－２２ｆと、該束端２２ａ－２２ｆの下方に設けられた凹レンズと凸レンズの組合せレンズ４２とを有する。この束端２２ａ－２２ｆと該組合せレンズ４２とを併せたものが6個の測定端２５ａ（２２ａ，４２）－２５ｆ（２２ｆ，４２）に相当する。これらの受光用光ファイバ３２、照射用光ファイバ３４の径は、例えば、0.5mmであり、該組合せレンズ４２は、例えば、前記ウェル１３内で発生した蛍光の内Ｚ軸方向に進むものを受光した蛍光の光線束の径を狭めるようにして前記測定端２５ａ－２５ｆの束端２２ａ－２２ｆに平行に入射させ、かつ、照射用光ファイバ３４からの励起光の光線束の径を広げて前記開口部に平行に照射させるためのものである。その径は、9mmピッチのウェル１３が配列された液収容体の場合には、各ウェル１３から垂直方向に放射される蛍光を十分に入射可能となるように、組合せレンズ４２のレンズ径は9mm以上、この例では10mmの大きさをもたせる。 　
　前記支持部材４７は、前記ガイド部材３０と連結してＸ軸方向に移動可能であるとともに、前記Ｙ軸移動機構であるタイミングベルト３７と連結して、Ｙ軸方向にも前記ウェル１３間の１ピッチ分移動可能とするものである。該Ｙ軸方向に前記ウェル１３の１ピッチ分移動することによって前記マイクロプレート１２の1列に配列された12個分のウェル１３の上方に前記組合せレンズ４２を位置させることができることになる。なお、Ｚ軸方向は、前記平面状液収容体としての前記マイクロプレート１２から一定の高さ位置に維持される。
　6組の前記光ファイバ束２０ａ－２０ｆの内、6本の受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆは、前記受光端と反対側の接続端が6個のコネクタ４４を介して前記受光選択素子４１と接続され、6本の照射用光ファイバ３４ａ－３４ｆは、前記照射端と反対側の接続端が、各々コネクタ７２を介して前記光源選択素子４３の光源選択用の導光回転板６６等と接続されている。なお、符号４５は、前記中心軸領域にレンズ面を有するように設けられたレンズ系４５であって、該レンズ系４５を所定の入射角で入射する光を前記光電素子５０に導入するためのものである。符号４６は、前記受光選択素子４１の後述する受光用回転板５４を回転させるためのモータであり、符号４８は、該モータ４６によって回転駆動され前記受光用回転板５４の外周縁と接触して該受光用回転板５４を回転駆動するローラである。
　図３は、前記受光選択素子４１を分解して示す斜視図である。
　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。
　該受光用回転板５４は、光学フィルタ５６（５６１，５６２，５６３）が前記接続端配列板５２の前記接続端５３ａ－５３ｆが配列された前記円周と同心でかつ同径（例えば、直径約6cm）の円周に沿って複数個（この例では3個）が配列されて設けられた光学フィルタ配列板５４１と、前記各光学フィルタ５６１－５６３を通過した光を各々独立に該受光用回転板５４の中心軸（回転軸線に一致）が貫通する前記中心軸領域に導くことが可能な前記光学フィルタ５６１－５６３と一対一に接続する複数個（この例では3個）の同一構造をもつ受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）が設けられ前記光学フィルタ配列板５４１と連結した光学系配列板５４２とを有する。尚、符号５７は中央の円形孔である。
　したがって、3個の前記光学フィルタ５６１－５６３と3つの前記受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）とは、前記円周の中心に対しては同一の中心角をもつことになる。これらの隣接する１の中心角、または隣接する中心角を足し合わせた隣接する複数の中心角は、前述したように、配列された前記接続端５３ａ－５３ｆが有する隣接する中心角（この例では各々60度）またはこれらの隣接する中心角の自然数倍の中心角をもってはならないといえる。なぜならばこのような中心角を該受光用回転板５４が持つ場合には、2つまたはそれ以上の光学フィルタと接続端とが同時に接続して2つまたはそれ以上の受光用光ファイバ３２からの光を前記受光用回転板５４の中心軸領域に同時に導くことになり、「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導く」ことにならないからである。
　ここで、前記受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）としては、前記光学フィルタ５６１－５６３は前記光学フィルタ配列板５４１に穿設された孔に埋め込まれるように設けられ、前記受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）は、前記光学系配列板５４２の中央に穿設された円形の孔５９および該孔５９から放射状に径方向に沿って伸びる3本の溝５８１－５８３に埋め込まれるように設けられている。これらの溝５８１－５８３は前記光学フィルタ配列板５４１と連結することで塞がれることになる。
　該受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）は、該光学系配列板５４２の前記光学フィルタ５６１－５６３を法線方向に通過する光を径方向に反射する前記光学系配列板５４２の外周に近い前記各溝５８１－５８３に設けられた外側ミラー５５１－５５３と、該外側ミラー５５１－５５３で反射し各溝５８１－５８３を通って進む光を反射して、前記孔５９を通って前記中心軸領域にあるレンズ系４５のレンズ面に入射させるために前記円形の孔５９内に設けられた3個の内側ミラー６０１－６０３とを有する。したがって、前記光学フィルタ５６１－５６３を通った光は前記受光用回転板５４内を進むので、外部からの迷光によって乱されることがない。ここで、前記レンズ系４５は、前記光学フィルタ配列板５４１が設けられていない側の前記受光用回転板５４の外方にその中心軸がその光軸と一致するように設けられている。
　図４には、3組の前記光学フィルタ５６１－５６３および受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）の隣接する中心角として、100度、100度、160度に設定した場合に、前記受光用回転板５４を、受光用光ファイバ３２ａの接続端５３ａと光学フィルタ５６１とが接続した状態から（No.1）、順次20度ずつ一方向に回転した場合（No.2からNo.18）に、発生した蛍光が前記光電素子５０に導かれることになる各受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆと各フィルタ５６１－５６３の組合せを示す表である。
　該表によれば、前記受光用回転板５４を一定角度（ここでは20度）ずつ一方向に間欠的に1周分回転させる間に、１の受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆの1つを順次選択して各ファイバのいずれかと接続して、該受光用光ファイバからの蛍光を順次通過させて前記光電素子５０にまで順次届けることができるので、切り換え操作が簡単かつ迅速に行なうことができる。
　図５は、前記光源選択素子４３を拡大して示すものである。該光源選択素子４３は、間隔を空けて固定プレート６４に固定して設けられた2種類の光源としてのパワーＬＥＤ８０，８１と、該パワーＬＥＤ８０，８１に対して所定の波長を透過させる2種類のフィルタ７８と、これらのパワーＬＥＤ８０，８１（図６参照のこと）のいずれかを選択するために前記フィルタ７８を透過した光が内側ミラー６８および外側ミラー６９（図６参照のこと）によって径方向に沿って進みかつ最終的に中心軸領域（レンズ系４５のレンズ面が設けられている）方向に沿って進むように設けられかつ回転軸線が中心軸に一致するように回転可能に設けた光源選択用の導光回転板６６と、該光源選択用の導光回転板６６の中心軸に沿って設けられた凸レンズと凹レンズが組み合わされた組合せレンズ７０と、前記中心軸方向に沿って複数本（この例では6本）の前記照射用光ファイバ３４ａ－３４ｆが環状に配列されて支持されたコネクタ７２とを有する。
　前記光源選択用の導光回転板６６は、モータ７４によって回転駆動されるロータ７６とその外周縁とが接触することによって前記ロータ７６によって回転駆動される。前記光源選択用の導光回転板６６を180度回転させることによって、前記光源としてのパワーＬＥＤ８０，８１を切り替えることができる。
　図６は、本実施の形態に係る装置１０の光学系全体の接続状態を示す系統図である。該図によれば、前記各コネクタ４４，７２には、内部に、凹レンズおよび凸レンズからなる組合せレンズが設けられて、前記受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆから出力された光を、フィルタ面に垂直な光として前記受光選択素子４１に入力させ、またはパワーＬＥＤ８０，８１からの光を前記照射用光ファイバ３４ａ－３４ｆの軸方向に沿って入力させるために各々組合せレンズが設けられている。
　図７は、他の実施の形態に係る装置１００の光学系全体の接続状態を示す系統図である。該実施の形態にあっては、ミラーを用いた3つの受光用光学系（５５１，６０１）－（５５３，６０３）の代わりに、プリズムを用いた3つの受光用光学系６１１，６１２を受光用回転板１５４に用いた受光選択素子１４１と、ミラーを用いた光源選択素子４３の代わりに、プリズム１６８を光源選択用回転板１６１に用いた光源選択素子１４３を示すものである。なお、図６と同一のものについては、符号およびその説明を省略した。この場合には、前記プリズムは前記受光用回転板１５４に設けられた前記孔および溝に埋め込まれて配列されることになる。
　続いて、本発明の実施の形態に係る光ファイバ測定装置１０の動作について説明する。蛍光物質を含有するＰＣＲ反応溶液を分注機によって予め収容されたウェル１３が平面に沿って96個配列されたマイクロプレート１２をフィルム２１によって被覆したものを該光ファイバ測定装置１０に装填する。
　装填された該マイクロプレート１２に対して、その下側に設けた温度制御器１４によってＰＣＲ法に基づく温度制御を開始する。同時に、前記測定用ヘッド４０をＸ軸方向に前記Ｘ軸移動機構であるタイミングベルト２４およびＸ軸駆動用モータ３８を用いて移動させて、該測定用ヘッド４０に設けられた前記6個の光ファイバ束２０ａ－２０ｆの束端２２ａ－２２ｆおよび組合せレンズ４２からなる6個の測定端２５ａ－２５ｆを該マイクロプレート１２の1列目に位置させ、前記タイミングベルト３７およびＹ軸駆動用モータ３６を用いて、該光ファイバ束２０ａ－２０ｆの前記測定端２５ａ－２５ｆを前記1列目の前記ウェル１３の列方向に沿って1行おきに6個のウェル１３の前記フィルム２２に近接した上方に位置させて、該フィルム２１を通して、前記光ファイバ束２０ａ－２０ｆの前記照射用光ファイバ３４ａ－３４ｆを通して、前記光源としてのパワーＬＥＤ８０からの光をフィルタ７８を透過して出力された光を前記光源選択用の導光回転板６６によって選択して組合せレンズ４２を介して、前記フィルム２１を通して前記ウェル１３内に励起光の光線束を照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１３から出射した蛍光を測定端で受光して前記光ファイバ束２０ａ－２０ｆの前記受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆを通して伝送し、前記受光選択素子４１により所定のフィルタ５６１－５６３を通して前記光電素子５０に入力させる。
　その際、前記受光用回転板５４を図４の表のNo.1の状態にしていれば、前記受光用光ファイバ３２ａからの光をフィルタ５６１を介して受光して前記光電素子５０に入力させ、その光の強度を電気信号に変更してＣＰＵ等を含む情報処理装置からなる光解析部に伝える。次に、例えば、No.1の位置で停止し例えば50ミリ秒後に該受光用回転板５４を20度回転させた図４の表のNo.2の状態に一定の回転速度で（例えば、50ミリ秒で）回転させることによって、受光用光ファイバ３２ｃからの光をフィルタ５６２を介して受光して前記光電素子５０に入力させ、その光の強度を電気信号に変更して前記光解析部に伝える。同様にして、例えば、図４の表のNo.3からNo.18まで順次50ミリ秒ごとに20度ずつ回転させることで、全部で、1周1.8秒で、全受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆについての光を3種のフィルタ５６１－５６３を通過させたものを得ることができる。
　次に、前記光源選択用の導光回転板６６を180度回転させることで、光源としてのパワーＬＥＤ８１からの光を選択して前記フィルム２１を通して前記ウェル１３内に励起光を照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１３から出射した蛍光を前記光ファイバ束２０ａ－２０ｆの前記受光用光ファイバ３２ａ－３２ｆを通して受光し、前記受光選択素子４１内により所定のフィルタ５６１－５６３を通して受光し前記光電素子５０に入力させる。その際、前述したように、図４に従って、前記受光用回転板５４を順次回転させることによって、全部で、例えば3.6秒で、前記受光用光ファイバ３２ａから３２ｆについての光を3種のフィルタ５６１－５６３を通過させたものを得ることができる。したがって、前記6個のウェル１３に関する処理として約4秒内で処理が終了することになる。　
　次の工程として、前記Ｙ軸機構であるタイミングベルト３７によって、前記測定用ヘッド４０の6個の各光ファイバ束２０ａ－２０ｆの測定端２５ａ－２５ｆをＹ軸方向に1ピッチ移動することによって、前記マイクロプレート１２の第1列目の内1行おきに位置する他の6個のウェル１３の前記フィルム２１に近接した上方に位置させて、前述した処理を繰り返すことになる。したがって、1列目の処理は約8秒で終了することになる。
　次に、該測定用ヘッド４０を前記Ｘ軸移動機構としてのタイミングベルト２４およびＸ軸駆動用モータ３８を用いてＸ軸方向に沿って1列分移動させることによって、該マイクロプレート１２の２列目に位置させることができる。該2列目の各ウェル１３についても同様にして順次測定処理を前述したようにして行ない2列目についても8秒で全部のウェル１３に対して同様の測定処理を行なうことになる。
　同様にして、8列の全てについて、処理を行なうと、この例では、Ｘ軸およびＹ軸の移動時間を除いて全部で約64秒で実行できることになる。
　図８および図９は、第３の実施の形態に係る光ファイバ測定装置２００の主要部が示されている。該装置２００は、蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な液収容部としてのウェル１１３が平面に沿って複数個（この例では、8×12個の96個）配列された前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１１２を有している。この例では、Ｙ軸方向に沿って8個のウェル１１３、Ｘ軸方向に沿って12個のウェル１１３が配列されている。
　該マイクロプレート１１２上には、測定用ヘッドに相当するものとして、4個の測定端１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄが装置の基板に対して固定して設けられている。これらの4個の測定端１２５ａ－１２５ｄは、前記マイクロプレート１１２の１列の8個のウェル１１３の内の複数個、例えば、1個おきに配列された4個のウェル１１３の各上方にくる間隔（この例では18mmピッチ）で配列されている。
　該各測定端１２５ａ－１２５ｄには各受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄの一端である受光端と各照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄの一端である照射端が各々一対となって光学的に接続され、該各受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄの他端である接続端は、受光選択素子に対応する受光選択ユニット２４１に光学的に接続され、各照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄの他端である接続端は、光源選択素子に対応する光源選択ユニット２４３（および光電素子に対応する光電ユニット１５０）と光学的に接続する。
　前記測定用ヘッドは、前記マイクロプレート１１２のウェル１１３間のピッチの２倍のピッチで幅方向（Ｙ軸方向）に沿って1列状に穿設された4個の支持用孔が設けられ、前記基板に固定された支持部材に取り付けられた4個の測定端１２５ａ－１２５ｂからなる。該測定端１２５ａ－１２５ｄにおいては、各受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄと各照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄの一対の先端の下側には、凹レンズと凸レンズの組み合わせレンズが設けられている。これらの組合せレンズの働きやサイズについては、第１の実施の形態で説明した通りである。
　前記測定用ヘッドが固定されているため、第１の実施の形態に係る装置１０または第２の実施の形態に係る装置１００と相違して前記平面状液収容部としてのマイクロプレート１１２を動かすことになる。本実施の形態では、温度制御の必要がない場合には、該マイクロプレート１１２のみを動かすことになる。一方、前記反応がＰＣＲ反応のように、温度制御の必要がある場合には、マイクロプレート１１２の下側には、該マイクロプレート１１２に設けられた前記ウェル１１３の温度制御を行う温度制御器が設けられており、その構成は第１の実施の形態例で説明したように、該温度制御器は、前記マイクロプレート１１２の各ウェル１１３に嵌合する孔が設けられた加熱冷却部と、該加熱冷却部の下側に設けられたフィンと、該フィンの下側に設けられたファンとを有することになり、これらとともにマイクロプレート１１２を動かすことになる。
　本実施の形態に係る光ファイバ測定装置２００にあっては、第１の実施の形態に係る装置１０および第２の実施の形態に係る装置１００と相違し、測定用ヘッドの代わりにマイクロプレート１１２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる機構を有する。該マイクロプレート１１２は、例えば、タイミングベルトからなるＸ軸移動機構によってＸ軸方向に移動可能であるとともに、例えば、タイミングベルトからなるＹ軸移動機構と連結して、Ｙ軸方向にも前記ウェル１１３間の1ピッチ分移動可能とするものである。これによって、前記マイクロプレート１１２の1列に配列された8個分のウェル１１３の上方に前記測定用端１２５ａ－１２５ｄを位置されることができることになる。なお、Ｚ軸方向は、前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１１２から一定の高さ位置に維持されることになる。
　4本の前記受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄは、前記受光端と反対側の接続端が前記受光選択ユニット２４１の接続端配列板１５２と接続され、4本の前記照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄは、前記照射端と反対側の接続端が、前記光源選択ユニット２４３のコネクタ７２と接続されている。
　図１０は、前記受光選択ユニット２４１を示す図である。
　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１０（ａ）に示すように、前記暗室２４１ａには、受光選択用の導光回転板２５４が設けられ、該導光回転板２５４は、前記接続端配列板１５２に対向して設けられかつ前記接続端配列板１５２の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端１５３ａ－１５３ｄから入射した光を順次独立にその回転軸線に略沿って出射させるように導く。
　図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、前記導光回転板２５４は、2枚の円板２５４ａ，２５４ｂおよび曲板状のスペーサ２５４ｃを有し、光学系が2枚の該円板２５４ａ，２５４ｂで上下から挟まれるように設けられている。上側の円板２５４ａには、該円板２５４ａの半径に沿った長方形の孔１５８が穿設され、下側の円板２５４ｂの中央には、その回転軸線と同心の円形の孔が穿設され管状に形成された回転軸１５９と接続し、その内部を光が回転軸線に略沿って伝導可能となっている。
　前記下側の円板２５４ｂ上には、前記接続端配列板１５３の前記円周上の前記各接続端１５３ａ－１５３ｄからの光を1つずつ順次半径方向に沿って前記2枚の円板２５４ａ，２５４ｂの間を進むように反射面が設けられた1つの反射プリズム１５５が、前記接続端配列板の前記円周の半径に相当する位置に該反射面の中心がくるように設けられている。また、該反射プリズム１５５の前記反射面は、接続端１５３ａ－１５３ｄから下方向に進む各光を順次45度の入射角で受けて半径方向に沿って進むように反射させる。そのためには、前記受光選択用の導光回転板２５４の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１５５の反射面の法線方向が45度または135度をなすように設ける。
　また、該導光回転板２５４の前記下側の円板２５４ｂの中心の前記孔の上側には、反射プリズム１６０を、その反射プリズム１６０の反射面の中心を回転軸線が貫くように設けている。該反射プリズム１６０の反射面は、前記反射プリズム１５５からの光を順次45度の入射角で受けて該導光回転板２５４の回転軸線に略沿って下方向に進むように反射させる。そのためには、前記受光選択用の導光回転板２５４の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１６０の反射面の法線方向が45度または135度であって、前記反射プリズム１５５の反射面とは平行となるように配置されることになる。
　ここで、符号４６１は、前記導光回転板２５４を回転させるためのモータであって、前記回転軸１５９と前記モータ４６１の駆動軸４７１との間に掛け渡されたタイミングベルト４８１を介して前記導光回転板２５４を回転駆動する。暗室２４１ａと暗室２４１ｂとを仕切る仕切り板４１１の前記回転軸１５９に対応する位置には光が伝導可能な孔４１３が穿設されている。
　図１０（ａ）に示すように、前記暗室２４１ｂには、前記導光回転板２５４から出射して前記孔４１３を通った光が順次透過可能となるように、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１５６が設けられている。
　図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、該光学フィルタ配置板１５６は、複数（この例では4個）の光学フィルタ７６１－７６４の中心が前記回転軸線と垂直に交差するような円周に沿って配列され、その円周と同心の回転軸線をもつように回転する。図中、符号４６２は、前記光学フィルタ配置板１５６を回転させるためのモータであって、前記配置板１５６の回転軸１５９と前記モータ４６２の駆動軸４７２との間に掛け渡されたタイミングベルト４８２を介して前記光学フィルタ配置板１５６を回転駆動する。また、該暗室２４１ｂと暗室２４１ｃとの間を仕切る仕切り板４１２であって、前記孔４１３に対応する位置に該孔とほぼ同一の径の孔４１４が穿設されていて、前記導光回転板２５４の回転軸線が貫通する。
　図１０（ａ）に示すように、前記暗室２４１ｃには、前記接続端１５３ａ－１５３ｄの各々と前記光学フィルタ７６１－７６４の双方を通過した光が導入される光電ユニット１５０が設けられている。該光電ユニット１５０は光電素子に対応する。
　図１１は、前記光源選択ユニット２４３を示す図である。
　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１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、キセノンランプ、またはハロゲンランプ等の所定の異なる励起用の波長をもつ電球型の光源１８０，１８１が、各々室２４３ｃ，２４３ｄに設けられている。各光源１８０，１８１が収容された室２４３ｃ、２４３ｄを室２４３ｂから仕切る仕切り板４３２には、各光源１８０，１８１ごとに、前記光源の光を出射するための円形の出射孔４３５、４３６が穿設されている。なお、符号１８２は、前記光源１８０，１８１が配列された光源配列板に相当する光源配列部である。
　図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、室２４３ｂには、前記光源選択部として、前記各円形の出射孔４３５,４３６の各中心（または光源１８０と光源１８１の各中心）を通る円周と同心に回転可能に設けられ、前記出射孔４３５，４３６から出射した光を順次独立にその回転軸線に略沿って出射させるように導く導光回転板２６６が設けられている。
　図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、前記導光回転板２６６は、2枚の円板２６６ａ，２６６ｂおよびスペーサ２６６ｃを有し、光学系が2枚の該円板２６６ａ，２６６ｂで上下から挟まれるように設けられている。下側の円板２６６ｂには、該円板２６６ｂの半径に沿った長方形の孔１７３が穿設され、上側の円板２６６ａの中央にはその回転軸線と同心の円形の孔が穿設され管状に形成された回転軸１６７と接続し、その内部を光が回転軸線に略沿って伝導可能となっている。
　前記上側の円板２６６ａの下部には、前記出射孔４３５，４３６からの光を1つずつ順次半径方向に沿って前記２枚の円板２６６ａ，２６６ｂの間を進むように、反射面が設けられた1つの反射プリズム１６９が、前記出射孔４３５，４３６を通る前記円周の半径に相当する位置に該反射面の中心がくるように設けられている。また、反射プリズム１６９の前記反射面は、前記出射孔４３５，４３６からの上方向に進む各光源１８０，１８１からの光を順次45度の入射各で受けて半径方向に沿って進むように反射させる。そのためには、前記光源選択用の導光回転板２６６の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１６９の反射面の法線方向が45度または135度をなすように設ける。
　また、該導光回転板２６６の前記上側の円板２６６ａの中心の孔の下側には、反射プリズム１７１を、該反射プリズム１７１の反射面の中心を回転軸線が貫くように設けている。該反射プリズム１７１の反射面は、前記反射プリズム１６９からの光を順次45度の入射角で受けて該回転板２６６の回転軸線に略沿って上方向に進むように反射させる。そのためには、前記光源選択用の導光回転板２６６の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１７１の反射面の法線方向が45度または135度であって、前記反射プリズム１６９の反射面とは平行になるように配置されることになる。
　ここで、符号１７４は、前記導光回転板２６６を回転させるためのモータであって、前記回転軸１６７と前記モータ１７４の駆動軸７４１との間に掛け渡されたタイミングベルト１７６を介して前記導光回転板２６６を回転駆動する。室２４３ｂと室２４３ａとを仕切る仕切り板４３１の前記回転軸１６７に対応する位置には、光が伝導可能な円形状の孔４３４が穿設されている。
　図１１（ａ）に示すように、室２４３ａには、前記コネクタ１７２に向けて集光された平行光を照射することができる集光平行光レンズ１７０が設けられている。該集光平行光レンズ１７０は、前記孔４３４上に設けられ、該孔４３４は、前記コネクタ１７２の断面積よりも大きいが前記集光平行光レンズ１７０よりも小さな径をもつ。
　続いて、第３の実施の形態に係る光ファイバ測定装置２００の動作について説明する。蛍光物質を含有する反応溶液を分注機によって予め収容されたウェル１１３が平面に沿って96個配列されたマイクロプレート１１２をフィルムによって被覆したものを該光ファイバ測定装置２００に装填する。
　装填された該マイクロプレート１１２をＸ軸方向にＸ軸移動機構により移動させ、固定された4個の測定端１２５ａ－１２５ｄを該マイクロプレート１１２の1列目に位置させ、Ｙ軸移動機構により、前記測定端１２５ａ－１２５ｄを前記1列目の前記ウェル１１３の列方向に沿って1行おきに4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて、該フィルムを通して、前記測定端１２５ａ－１２５ｄの前記照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄを通して、前記電球型光源１８０からの光を前記光源選択用の導光回転板２６６を回転して、前記反射プリズム１６９が孔４３５の上方に位置させることによって選択して集光平行光レンズ１７０を介して、前記フィルムを通して各前記ウェル１１３内に励起光の光線を照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１１３から出射した蛍光を測定端１２５ａ－１２５ｄで受光して前記受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄを通して伝送し、前記受光選択ユニット２４１に設けた前記受光選択用の導光回転板２５４を90度ごと例えば、50ミリ秒で回転させ50ミリ秒停止して処理することで、各ウェル１１３ごとの蛍光を中心の回転軸線に略沿って順次出射させる際に、光学フィルタ配置板１５６を360度回転させることで、4種類の光学フィルタ７６１－７６４を順次透過させた波長の16種類の光を得て順次前記光電ユニット１５０内に導入される。すると、4×100ミリ秒を4つの受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄに対して行うことによって1.6秒かかることになる。なお、必要がある場合には、前記光源選択用の導光回転板２６６を、上述の位置から180度回転させることで、前記反射プリズム１６９を前記孔４３６の上方に位置させることで、光源１８１を選択して同様の処理を行なうことになる。
　次の工程として、前記Ｙ軸移動機構（例えば、タイミングベルト、モータ）によって、固定された前記測定端１２５ａ－１２５ｄに対して、前記マイクロプレート１１２をＹ軸方向に１ピッチ移動することによって、前記マイクロプレート１１２の第1列目の8個のウェル１１３の内1行おきに位置する他の4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて、前述した処理を繰り返すことになる。したがって、上述したように、1.6秒かかる（光源１８０のみを選択する場合）。
　次に、前記マイクロプレート１１２を前記Ｘ軸移動機構（例えば、タイミングベルト、モータ）を用いてＸ軸方向に沿って1列分移動させることによって、該マイクロプレート１１２の2列目に位置させることができる。該2列目の各ウェル１１３についても同様にして順次測定処理を行なう。同様にして、12列の全てについて処理を行なうことになる。よって、全体の処理は、ウェル間の移動時間を除いて、例えば3.2×12=38.4秒で行われることになる（光源１８０のみを選択する場合）。
　第３の実施の形態に係る装置によれば、導光回転板と、光学フィルタ配置板との双方を独立に移動可能に設ける必要があるものの、前記受光用光ファイバからの光を中心軸に略沿って直接導くことができるので、集光用レンズを介在させることなく、光学系の部品点数を削減して、受光した光の光量を維持した鮮明な状態で測定することができる。また、導光回転板は、構造が簡単であり製造が容易である。
　また、第３の実施の形態に係る装置によれば、光学系を箱内に収容する際に、光学系に応じて箱を壁で仕切った複数の室内に収容し、各室同士は光が伝導することができる孔を通して接続されているので堅固で信頼性の高い簡単な構造を形成することができる
　続いて、第４の実施の形態に係る光ファイバ測定装置３００の主要部が図１２および図１３に示されている。なお、図８乃至図１１に示すものと同一のものは同一の符号をつけて表し、詳細な説明は省略する。該装置３００は、蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な液収容部としての受ける１１３が平面に沿って複数個（この例では、8×12個の96個）配列された前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１１２を有している。
　該マイクロプレート１１２上には、測定ヘッドに相当するものとして、4個の測定端２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄが装置の基板に対して固定して設けられている。これらの4個の測定端２２５ａ－２２５ｄは、前記マイクロプレート１１２の1列の8個のウェル１１３の内の複数個、例えば、1個おきに配列された4個のウェル１１３の各上方にくる間隔（この例では18mmピッチ）で配列されている。
　該各測定端２２５ａ－２２５ｄには各受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄの一端である受光端と、各照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄおよび各照射用光ファイバ１３５ａ－１３５ｄの一端である照射端が各々1組となって接続され、該受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄの他端である接続端は、受光選択素子に対応する受光選択ユニット２４１（および光電素子に対応する光電ユニット１５０）に光学的に接続され、各照射用光ファイバ１３４ａ－１３４ｄの他端である接続端および各照射用光ファイバ１３５ａ－１３５ｄの他端である接続端は、光源選択素子に対応する光源選択ユニット３４３と光学的に接続する。
　前記測定用ヘッドが固定されているため、前記平面状液収容部としてのマイクロプレート１１２を動かすことは、第３の実施の形態と同じであるので説明を省略する。また、受光選択ユニット２４１についても第３の実施の形態と同じであるのでその説明を省略する。
　一方、光源選択ユニット３４３については、第３の実施の形態と異なるので、図１２乃至図１４を用いて以下に説明する。
　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は、前記光源選択ユニット３４３を示す図である。
　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。
　図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、前記電球型の光源１８０，１８１が、各々室３４３ｂ、３４３ｃに設けられている。各光源１８０，１８１が収容された室３４３ｃ，３４３ｄを室３４３ａから仕切る仕切り板５３１には、各光源１８０，１８１ごとに、前記光源の光を出射するための円形の出射孔５３３，５３４が穿設されている。照射用光学系としては該円形の出射孔５３３，５３４を通って前記光源１８０，１８１の光が前記コネクタ２７２，２７３に照射可能な位置となるように室３４３ａを設けている。
　図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、室３４３ａには、前記各円形の出射孔５３３，５３４の各中心（または光源１８０と光源１８１の各中心）を通る円周と同心に回転可能に設けられ、前記出射孔５３３，５３４の一方を順次被覆して光源１８０または光源１８１からの光を前記コネクタ２７２，２７３に対して順次遮蔽する略半円状の遮蔽板３６６と、該遮蔽板３６６を中心角180度ごと回転させる回転軸３６７と、該回転軸３６７を回転駆動するモータ３７４とを有する光源選択部が設けられている。ここで、符号３７６は、前記モータ３７４のモータ軸３７５と前記回転軸３６７との間にかけ渡されたタイミングベルトである。
　続いて、第4の実施の形態に係る光ファイバ測定装置３００の動作について説明する。蛍光物質を含有する反応容器を分注機によって予め収容されたウェル１１３が平面に沿って96個配列されたマイクロプレート１１２をフィルムによって被覆したものを該光ファイバ測定装置３００に装填する。
　装填された該マイクロプレート１１２をＸ軸方向にＸ軸移動機構により移動させ、固定された4個の測定端２２５ａ－２２５ｄを該マイクロプレート１１２の1列目に位置させ、Ｙ軸移動機構により、前記測定端２２５ａ－２２５ｄを前記1列目の前記ウェル１１３の列方向に沿って1行おきに4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて、該フィルムを通して、前記測定端２２５ａ－２２５ｄの前記照射用光ファイバ２３４ａ－２３４ｄおよび前記照射用光ファイバ２３５ａ－２３５ｄを通して、前記電球型光源１８０からの光を前記光源選択部によって、前記光源１８１からの光を出射する孔５３４を前記遮蔽板３６６で被覆する位置に回転させることで選択して照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１１３から出射した蛍光を前記測定端２２５ａ－２２５ｄで受光して前記受光用光ファイバ１３２ａ－１３２ｄを通して伝送して第３の実施の形態で説明したように前記受光選択ユニット２４１により受光処理が行われることになる。
　同様にして、必要ならば、前記光源選択部として、前記遮蔽板３６６を前記位置から180度回転させることで、前記孔５３３を被覆するように位置させて光源１８１を選択して主として前記コネクタ２７３に照射することで、前記測定端２２５ａ－２２５ｄを通して前記ウェル１１３内に照射させて、同様の処理を繰り返すことになる。
　次の工程として、前記Ｙ軸移動機構によって、固定された前記測定端２２５ａ－２２５ｄに対して、前記マイクロプレート１１２をＹ軸方向に1ピッチ移動することによって、前記マイクロプレート１１２の第1列目の8個のウェル１１３内の1行おきに位置する他の4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて前述した処理を繰り返すことになる。
　さらに、前記マイクロプレート１１２を前記Ｘ軸移動機構を用いてＸ軸方向に沿って1列分移動させることによって、該マイクロプレート１１２の2列目に位置させることができる。第2列目の各ウェル１１３についても同様にして順次測定処理が行われることになる。以下、12列の全てについて処理を行なうことになる。
　以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させる為に具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、前記実施の形態では、前記マイクロプレートとして12×8または8×12（9mmピッチ）のウェルを有する場合、前記測定端を6または4個とした場合についてのみ説明し（前記第1または第2の実施の形態では、光ファイバ束または接続端の個数（ｎ）を6個とし、第３または第４の実施の形態では4個とした）たがこれらの数値に限定されるものではなく、全部の液収容部に測定端を設ける場合も可能である。また、前記接続端配列板に、該接続端を60度の中心角で配列し、前記受光選択素子の前記光学フィルタの個数（ｍ）を3個とし、該光学フィルタの中心角を、100度、100度、160度とした場合についてのみ説明したが、これらの数値に限定されるものではない。前述した数式等を用いて種々の数値の場合について適用することができる。
　また、第1または第2の実施の形態の例では、接続端配列板上の接続端の隣接する中心角の大きさを360度を等分した角度としたが、逆に、光学フィルタの隣接する中心角として360度を等分した角度で配列することもできる。
　また、マイクロプレートについても8行×12列または12行×8列の9mmピッチの場合についてのみ説明したがこの場合に限定されることなく、種々のマイクロプレート、例えば、16列×24行の4.5mmピッチの場合や、その他12行×16列、6行×8列等の種々のピッチをもつマイクロプレートに対しても適用することができることはいうまでもない。また、以上の例で示した、その他のサイズ、個数、角度、所定時間、蛍光の寿命、または所定接続時間等の数字は例示であって、これに限定されるものでないことはいうまでもない。
　受光選択素子、光源選択素子についても、その接続端の個数、光学フィルタの個数または有無、接続端の束等の個数についても前述したものに限られるものではない。
　Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、縦方向および横方向、上下、行および列等のような空間的な表示は、例示のみの目的であって、前記構造の空間的方向および位置を制限するものではない。
　本発明は、光ファイバ測定装置および方法に関し、例えば、温度制御が必要なＰＣＲによって増幅する核酸（ＤＮＡ）をリアルタイムでモニタリングすることで、得られたＰＣＲ産物の増幅曲線を使って、ＰＣＲの初期鋳型となったＤＮＡ量を求めることや、温度制御の必要のない種々の反応が行われるような、生化学分野、農業分野、製剤分野、医療分野、工業分野等の様々な分野で利用可能である。
　１０，１００，２００，３００ 光ファイバ測定装置
　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）

Claims (15)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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。
  13. 　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。
  14. 　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。
  15. 　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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