光測定用ウェルおよび光測定システム
【課題】 簡易な構造で極めて高い効率で検体から発生した蛍光を集光可能な光測定用ウェル等を提供する。
【解決手段】 ウェル１は、コア３およびクラッド５からなる光ファイバにより構成される。光ファイバとしては、例えばプラスチックファイバを用いることができる。光の照射側である端面には、穴７が設けられる。穴７は、検体が入れられる部位である。穴７はコア３に形成される。すなわち、穴７の径はコア３の径よりも小さい。穴７が形成される端面の穴以外の部位には、反射膜９が設けられる。反射膜としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブなどの物質を蒸着などによって形成すればよい。穴７および反射膜９が形成される側と反対側の端面が光を集光するための集光面１１となる。
【解決手段】 ウェル１は、コア３およびクラッド５からなる光ファイバにより構成される。光ファイバとしては、例えばプラスチックファイバを用いることができる。光の照射側である端面には、穴７が設けられる。穴７は、検体が入れられる部位である。穴７はコア３に形成される。すなわち、穴７の径はコア３の径よりも小さい。穴７が形成される端面の穴以外の部位には、反射膜９が設けられる。反射膜としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブなどの物質を蒸着などによって形成すればよい。穴７および反射膜９が形成される側と反対側の端面が光を集光するための集光面１１となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体から励起される蛍光を測定するために用いられる、検体を保持するための光測定用ウェルおよびこれを用いられる光測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物のＤＮＡ、タンパク質、細胞等の検体の分析を行う方法として、検体の種類毎に特異的蛍光を付し、これに光を照射することで発光する蛍光を定量的に測定することで、検体の分析を行う方法がある。
【０００３】
例えば、検体が試料室であるウェルに入れられ、検体に対して上部または側方より蛍光物質を励起するＲＧＢレーザやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を照射することで、ウェル内で発光する蛍光を光電子増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）や光ダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）などで測定することで、検体の分析が行われる。
【０００４】
特に、近年は、複数のウェルが設けられ、複数のウェルのそれぞれに検体が入れられ、これらを順次、自動で計測することで、より多くの検体を効率良く測定することが要求される。
【０００５】
このような測定装置としては、たとえば以下のようなものがある。測定を行う検体を入れたウェル部を所定の位置に停止させ、マイクロプレートのウェル部の上方より直接励起光を入射させるとともに、このウェル部の上方より直接、検体より生じた蛍光の観測を行うように光学系を配置することで、検体からの蛍光を測定器によって測定する。（特許文献１）。また、光を検体に照射する照射部と、検体からの蛍光および反射光を受光する受光部を同一のファイバで行う方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された計測装置では、励起側偏光子および蛍光側偏光子は、ウェル部の上方に固定される。また、複数の検体を効率良く測定するためには、ウェル部を励起側偏光子および蛍光側偏光子に対して相対的に移動させる必要がある。したがって、ウェル内の検体と、検体から発生する蛍光を受光する蛍光側偏光子との間には所定の距離が必要となる。
【０００８】
図１０は、従来の光測定装置の模式図である。なお、図１０においては簡単のため、照射と受光を一つのファイバで行う例を示す。図１０（ａ）に示すように、照射・受光部１０１は、ウェル１００の上方に固定される。照射・受光部１０１は、ウェル１００内の検体１０３に対して上方からまっすぐに光を照射する（図中矢印Ｋ方向）。
【０００９】
励起光が照射された検体１０３からは、検体に応じた蛍光が発生する。図１０（ｂ）は、検体１０３から蛍光（および反射光）の発生する状態を示す模式図である。検体１０３から発生する蛍光は、検体中心１０５を中心に全方向に（検体中心１０５を中心とする球体を仮定した場合の球面方向に対して）略均一に発生する（図中矢印Ｍ方向）。
【００１０】
この際、例えば照射・受光部１０１の受光面と検体中心１０５との距離をＬとすると、仮想受光面１０７（半径Ｌの球体の表面積）は、４πＬ２で表わされる。すなわち、ウェル１００での反射等を無視すれば、検体１０３から発生した蛍光は、４πＬ２の表面積を有する仮想受光面１０７の表面全体に均一に到達する。
【００１１】
ここで、照射・受光部１０１の受光面の面積をａとすれば、実際に発生した蛍光の内、受光できる蛍光の量は、全体の４πＬ２の面積の内、面積ａの受光可能領域１０９（図中におけるハッチング部）のみとなる。すなわち、それ以外の方向に進んだ蛍光は、受光されることなく散逸する。
【００１２】
ここで、ファイバ径を２ｍｍΦとし、距離Ｌを１０ｍｍとする。すると、仮想受光面１０７の全表面積（４×π×１０２）は、１２５７ｍｍ２程度となる。また、受光面の面積は（π×２．５２）は、約２０ｍｍ２程度となる。したがって、発生した蛍光に対して、２０／１２５７＝約１．６％程度となる。
【００１３】
このように、従来の光測定装置においては、実際に生じた蛍光のほとんどが外部に漏れ出しており、発生した蛍光の内、わずかしか受光することができない。すなわち、蛍光を受光する効率が極めて悪い。このため、少ない蛍光からでも感度良く測定することが可能なように、より感度の良い光測定器等の開発が進められている。しかし、このような特殊な光測定器を使用すると、装置のコストが高くなり、また、より高い設置精度等が要求される。
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で極めて高い効率で検体から発生した蛍光を集光可能な光測定用ウェル等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達するために第１の発明は、光測定用のウェルであって、コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、
前記穴には検体を入れることが可能であり、
前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能であである。
【００１６】
前記一方の端面において前記穴以外の面には反射膜が形成されることが望ましい。前記光ファイバはプラスチックファイバが望ましく、ガラスファイバを使用することもできる。
【００１７】
第１の発明によれば、検体を入れるウェルが伝送媒体（光ファイバにより構成されるかあるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料）から構成されれば良く、光ファイバ以外の材料も用いることができる。このため、特殊な部材は不要である。
【００１８】
また、光ファイバのコア部に穴を設け、当該穴に検体を入れることが可能である。このため、検体から発生し、ウェル内に分布する蛍光は、当該検体と接触している光ファイバのコア部に結合され、当該蛍光をコア部に封じ込めることができる。ここで、光ファイバを用いる場合のコア部の断面方向の屈折率分布は、コア断面方向に一定であるステップインデックス型でも、コアの周辺部に行くに従って屈折率が徐々に低くなるグレーテッドインデクス型のファイバのいずれも用いることができるが、ファイバコストの点からすると、コア部の屈折率分布の制御が不要なステップインデックス型の方が望ましい。
【００１９】
したがって、検体から発生した蛍光が散乱せず、効率良く蛍光を集光することができる。この際、ウェル自体が光ファイバ又は前記光ファイバと同等の屈折率差を有する２材料から構成される材料であるため、光ファイバに封じ込められた蛍光を、直接光ファイバ内に伝播させることができ、集光レンズも不要である。また、蛍光を受光して封じ込める光ファイバをそのまま蛍光の伝送に用いることもできる。
【００２０】
また、ウェルの穴が形成される端面において、ウェルの穴以外の部分に反射膜を形成することで、当該端面からの蛍光の漏れを防ぐことができる。このため、蛍光が照射方向に漏れ出すことがなく、より確実に蛍光をウェル（光ファイバのコア部）に封じこめることができる。
【００２１】
また、ウェル部分を構成する光ファイバがプラスチックファイバであれば、穴加工が容易であり、比較的大きな穴を形成することができるため、プラスチックである望ましい。
【００２２】
ここで、ウェル部分には、トレイのウェル部の設計に合わせた所定寸法の直径の円柱状に成形した透明な樹脂材料を用い、さらにその外周に、それより屈折率の低い透明な樹脂材料をコーティングした部材を用いることができる。外周に樹脂をコーティングする方法としては公知の種々の方法を用いることができる。このような構成であれば、ウエル部分の設計が任意にできる利点がある。本発明では、コア径が比較的小さい問題があるが、光ファイバを用いることも可能である。
【００２３】
第２の発明は、コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部が中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有する光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、前記穴には検体を入れることが可能であり、前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能である光測定用ウェルを用い、前記光測定用ウェルの穴に配置された検体に対して、光を照射可能な光照射部と前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から光を受光する受光部と前記受光部で受光した光をフィルタを介して測定可能な光測定器とを具備することを特徴とする光測定システムである。
【００２４】
前記一方の端面において、前記穴以外の面には反射膜が形成されてもよい。前記光測定用ウェルの前記受光部側の端面は、端面が球形に形成され、前記光測定用ウェルの球形部はコネクタを介して受光側光伝送媒体と接続され、前記受光側光伝送媒体が前記フィルタを介して前記光測定器と接続されてもよい。前記受光側光伝送媒体のコア径と、前記光測定用ウェルのコア径とが略同一径であってもよい。
【００２５】
複数の前記光測定用ウェルがプレートに配置され、前記プレートを移動させることで、前記照射部によって複数の検体に対して光を照射し、それぞれ発生する蛍光を測定可能であってもよい。
【００２６】
前記光照射部は、前記光測定用ウェルの上部に配置され、前記穴の上部から検体に対して光を照射可能であってもよく、前記光照射部は、前記光測定用ウェルの下部に配置され、前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から、前記ウェルのコアに光を導入し、検体に対して光を照射可能であってもよい。
【００２７】
第２の発明によれば、前述したように極めて高い効率で、検体から発生した蛍光を光ファイバまたは前記光ファイバと同等の屈折率差を有する２材料から構成される材料に封じ込めることができ、当該光ファイバの照射側とは反対側から当該蛍光を光測定器によって測定することができる。したがって、照射部と検体との距離を大きくしても、蛍光の集光効率が悪くなることがない。
【００２８】
また、ウェルと蛍光の伝送用の光ファイバの寸法を一致させることで、伝送効率を向上させることができ、さらにウェルに光ファイバ自体を使用する場合は、ウェルと光ファイバが一体であるため、集光用のレンズも不要であり、さらに伝送効率が向上するとともに、コンパクトな測定装置を得ることができる。
【００２９】
また、ウェルを構成する光ファイバ又は前記光ファイバと同等の屈折率差を有する２材料から構成される材料の照射側とは反対側の端面に球形部を形成し、光コネクタと接続可能とすれば、光を照射する照射部と、光測定器と接続される光ファイバを固定し、ウェルのみを移動させて、複数のウェルの検体を同一の照射部および測定器で光測定を行うことができる。したがって、ウェル毎に光測定器や光フィルタを使用する必要がない。このため、安価な光測定システムを得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、簡易な構造で極めて高い効率で検体から発生した蛍光を集光可能な光測定用ウェル等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）はウェル１の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＳ部拡大図。
【図２】ウェル１の構成を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。
【図３】ウェル１を用いて光測定を行う状態を示す図。
【図４】検体から発生する蛍光の広がりを示す概念図。
【図５】トレイ２５に対するウェルの配置を示す平面図。
【図６】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の位置関係を示す図。
【図７】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の他の位置関係を示す図。
【図８】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の他の位置関係を示す図。
【図９】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の他の位置関係を示す図。
【図１０】従来のウェルを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は検体から発生する蛍光の広がりを示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明にかかるウェル１を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ｂ）のＳ部拡大図である。また、図２は、ウェル１の模式図であり、図２（ａ）はウェル１を示す正面図、図２（ｂ）は平面図である。ウェル１は、コア３およびクラッド５からなる、例えば光ファイバなどの光伝送媒体で構成される。なお、図２以降の図においては、図２と同様に、ウェル１の穴７等を拡大した模式図で示す。また、以下の説明では、光伝送媒体として光ファイバを用いる例を示す。
【００３３】
光ファイバとしては、例えばプラスチックファイバを用いることができる。例えば、クラッド５を低屈折率を有するフッ素系樹脂等で形成し、コア３をポリメチル・メタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン等で形成することができる。この場合、コアの屈折率は１．４９であり、コア径としては例えば４８６μｍ、クラッド径が５００μｍ程度のものが使用できる。なお、クラッド外径としては５００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ等のように測定対象に応じて適宜選択することができる。また、プラスチックファイバに代えて、ガラス製ファイバやガラスクラッドファイバを用いることもできる。
【００３４】
光の照射側である端面（図２（ａ）の上側の面）には、穴７が設けられる。穴７は、検体が入れられる部位である。穴７はコア３に形成される。すなわち、穴７の径はコア３の径よりも小さい。例えば、コア外径が４８６μｍの場合に、コア３に１５０μｍの径の穴７（例えば深さ２００μｍ）を形成すればよい。
【００３５】
なお、穴７は、光ファイバの端面にドリル等の機械加工で形成してもよく、または、穴形成部以外をマスキングした状態でエッチング等により形成してもよい。すなわち、本発明では穴７の加工方法は問わない。なお、機械加工により穴７を形成した場合には、穴７の内面を研磨することが望ましい。穴７表面での乱反射等を防止するためである。また、穴７の下面は、可能な限り曲面とすることが望ましい。検体からの光を効率良くコアに導入するためである。
【００３６】
穴７が形成される端面の穴以外の部位には、反射膜９が設けられることが望ましい。反射膜としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブなどの物質を蒸着などによって形成すればよい。または、反射膜成分を塗布してもよい。反射膜９の形成方法は問わない。
【００３７】
穴７および反射膜９が形成される側と反対側の端面が光を集光するための集光面１１となる。すなわち、光ファイバであるウェル１内に封じ込められた光は、集光面１１に向かって伝送される。集光面１１において、光ファイバ内部の光がウェルを構成する光ファイバから出射する。
【００３８】
図３は、ウェル１を用いて、検体１９の光測定を行う状態を示す図である。ウェル１の穴７には検体１９が入れられる。また、ウェル１（光ファイバ）の集光面１１側には、フィルタ１５を介して光測定器１７が設けられる。なお、必要に応じて、集光面１１と光測定器１７との間に集光レンズを設けてもよい。
【００３９】
ウェル１の直上から照射部１３によって光を照射すると（図中矢印Ａ）、光が穴７の開口から穴７内部の検体１９に照射される。光が照射された検体１９からは、検体の種類等に応じた蛍光が発生する（図中矢印Ｂ）。検体１９から発生する蛍光は、そのまま直接ウェル１である光ファイバ（コア３）に導入される。光ファイバ（コア３）に導入された光は、光ファイバ（コア３）内に封じ込められ、集光面１１方向に伝送される。
【００４０】
一方、光ファイバ（コア３）に導入された一部の光は、照射方向（図中上方）に向かって光ファイバ（コア３）内で伝送される。しかし、光ファイバ（コア３）の上面には反射膜９が形成されるため、当該光は反射膜９で反射されて、再び光ファイバ（コア３）内部を集光面１１方向に伝送される。
【００４１】
集光面１１側に伝送された光は、照射した光の波長に応じた（照射した光の波長成分を除去可能な）フィルタ１５を介して光測定器１７に導入される（図中矢印Ｃ）。したがって、光測定器１７によって蛍光を測定することができる。なお、図３の例では、ウェル１の集光面１１がウェル１を保持するトレイの裏面から突出している例を示すが、ウェル１の集光面１１をトレイの裏面と同一面としてもよく、または、突出部を別途樹脂等で固定してもよい。
【００４２】
図４は、図１０と同様に、ウェル１を用いた場合における検体から発生した蛍光の拡散状態を示す図である。ここで、照射部１３から検体中心２０までの距離をＬとする。照射部１３から光を検体に照射すると、検体から発生する蛍光は、検体中心２０から全方向に略均一に拡散する（図中矢印Ｄ）。
【００４３】
ここで、照射部１３が受光部を兼ねる場合（従来の測定の場合）について考慮すると、検体中心２０から発生した蛍光は、半径Ｌの球体表面である仮想受光面２１の表面全体に略均一に到達する。しかしながら、受光可能な蛍光は、前述したように受光部の面積に対応する部位のみとなる。
【００４４】
一方、本発明では、一度光ファイバ内部に封じ込められた光は光ファイバの特性から外部に漏れにくいが、穴７の開口部から上方に向かって拡散する蛍光以外は、全て光ファイバのコア３に封じ込められる。また、前述のように、光ファイバの上面方向には反射膜が形成されるため、光ファイバ内部に封じ込められた光は全て光ファイバの集光面側から出光する（図中矢印Ｅ）。
【００４５】
すなわち、本発明のウェル１を用いることで、仮想受光面２１において、穴７の開口から漏れだす光以外の光を全て光ファイバ内に封じ込めることができる。このため、仮想受光面２１において、受光可能領域２３は、穴７の開口部以外の全ての方向（図中ハッチングで示した領域）となる。したがって、従来と同一の光を照射した場合であっても、従来と比較して、極めて効率良く発生した蛍光を測定することができる。
【００４６】
次に、本発明のウェル１の使用例を説明する。図５は、複数のウェル１をトレイ２５に縦横に配列させた状態を示す図である。トレイ２５上には、複数のウェル１（Ｗ１１、Ｗ１２、・・・、Ｗｎｍ）が配置される。すなわち、一列にｍ個のウェル１が配置され、これがｎ段（合計ｎ×ｍ個）配置される。各ウェル１（Ｗ）には、あらかじめ検体が配置される。
【００４７】
なお、このようにトレイ２５に複数のウェルを配置する場合に、例えば以下のようにすればよい。まず、トレイ２５に、あらかじめ光ファイバ（ウェル）に対応する径の穴をあけ、それぞれの穴に光ファイバを挿入して接着剤等によって固定する。光ファイバの固定後、必要に応じてトレイ表面を研磨し、トレイ２５（光ファイバの端面含む）の表面に蒸着等によって反射膜を形成する。その後、それぞれの光ファイバのコア部に穴を構成する。以上によって複数のウェル１が配置されたトレイ２５を得ることができる。なお、ウェルの配置や固定方法はこの方法には限られない。
【００４８】
測定を行うには、まず、図５（ａ）に示すように、トレイ２５に対して、照射部１３（１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｘ）が一列に配置される。この際、照射部１３は、対応する試料室Ｗ１１〜Ｗ１ｍの上方にそれぞれ配置される。すなわち、照射部１３は、一列に並列される試料室Ｗの個数と同数だけ一列に配置される。このとき、一列に配置された試料室の数ｍと、照射部１３の数が等しく、ｍ＝ｘとなる。
【００４９】
この状態で、それぞれの試料室Ｗに対して所定の光を照射して、光の照射毎に発生する蛍光を後述する各種の方法で受光する。なお、受光した光は適切な光フィルタを介して検出される。検出された光はコンピュータ等の記憶部等に保存され、必要に応じて既存のデータ等との比較が行われ、表示部や出力部に出力される。
【００５０】
一列（Ｗ１１〜Ｗ１ｍ）の測定が終了すると、照射部１３は固定されたまま、トレイ２５が、照射部３９の併設方向とは垂直方向に試料室の設置ピッチ分だけ移動する（図中矢印Ｆ方向）。すなわち、それぞれの照射部１３の下部には、試料室Ｗ２１〜Ｗ２ｍが位置する。この状態で、前述と同様に、各試料室の検体の測定を実施する。以上をｎ回繰り返し、ｍ列×ｎ段の試料室全体についての測定を完了する。
【００５１】
また、上記の他、例えば、測定対象とする複数の試料室を、Ｗ１１〜、Ｗ１２、・・・、Ｗ１（ｍ／２）として、１列の試料室の半分を測定後、試料室を（ｍ／２）だけ行方向に移動して、Ｗ１（ｍ／２）＋１、Ｗ１（ｍ／２）＋２、・・・、Ｗ１ｍまで測定して、さらに上記と同様に照射部１３の併設方向とは垂直方向に試料室の設置ピッチ分だけ移動して測定を行なうこともできる。このように、一列（Ｗ１１〜Ｗ１ｍ）の測定を２回、３回など複数回に分けて測定を行なうこともできる。
【００５２】
次に、検体から発生した蛍光の測定例を説明する。図６は、ウェル１を用いた蛍光の測定状態を示す例である。前述の通り、各ウェル１ａ、１ｂ、１ｃ・・・は、所定の間隔をあけて複数配列される。それぞれのウェル１ａ、１ｂ、１ｃにはそれぞれ検体１９ａ、１９ｂ、１９ｃが入れられる。なお、ウェル同士を近接しすぎると、それぞれのウェルで集光されたそれぞれの光が光測定器に導入される際に、隣り合う他の光測定器側に漏れる恐れがある。したがって、ウェル同士は隙間をあけて配置される。
【００５３】
図６の例では、トレイ２５の下部において、それぞれのウェル１ａ、１ｂ、１ｃに対応するそれぞれの集光面１１に対して、フィルタ１５が配置される。フィルタ１５は、それぞれ異なる波長の光を除去するものである。したがって、集光された光から、所望の波長（例えば照射光の波長）を除去することで、照射光に近い波長である蛍光のみを効率良く測定することができる。
【００５４】
それぞれのフィルタ１５で照射光成分が除去された光（すなわち検体からの蛍光成分のみの光）は、必要に応じて図示を省略したレンズによって集光され、光測定器１７に導光される。光測定器１７としては、光電子増倍管や光ダイオードを用いることができる。光測定器１７で検出された光の強度等を測定・解析することで、所望の検体に関する分析を行うことができる。
【００５５】
なお、フィルタ１５および光測定器１７を固定し、前述したようにトレイ２５のみを移動させることで、同一の照射部１３と、フィルタ１５および光測定器１７を用いて、複数のウェル内の検体を順次測定することができる。
【００５６】
図７は、他の実施形態を示す図である。図７は、図６とほぼ同様であるが、ウェル１ａ、１ｂ・・・が形成される光ファイバをそのまま他の場所に設置される光測定器１７までの光伝送路として使用する状態を示す図である。それぞれのウェルが小さく、また、ウェル同士の間隔が小さい場合には、各ウェルの下部に光測定器１７を配置するスペースがない場合がある。この場合であっても、本実施形態によれば、光の照射部と光の測定部とを離し、光の測定を他の広い部位で行うこともできる。
【００５７】
図８は、さらに他の実施形態を示す図である。図８は、図６と同様に、トレイ２５にウェル１ａ、１ｂ・・・が配列される。ここで用いられるウェル１ａ、１ｂは、集光面１１側の端部が球形状に形成される。各ウェル１ａ、１ｂの下部には、コネクタ２７およびコネクタ２７と接続される光ファイバ２９がそれぞれ配置される。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、トレイ２５は、各ウェル１ａ、１ｂと、各ウェルに対応するコネクタ２７との位置が一致する位置で、下降する（図中矢印Ｇ方向）。この際、コネクタ２７は、図示を省略したガイド部（例えば挿入側に拡径するテーパ部）を有し、ウェルの集光面１１がまっすぐにコネクタ２７に挿入可能である。
【００５９】
図８（ｂ）は、各ウェル１ａ、１ｂがコネクタ２７に接続された状態を示す図である。この状態では、各ウェルを構成する光ファイバのコア３とコネクタ２７とが光接続される。各ウェル１ａ、１ｂがコネクタ２７に接続されると、それぞれのウェル内の検体１９ａ、１９ｂで発生した蛍光は、当該ウェルを構成する光ファイバ内部に封じ込められて、集光面１１側でコネクタ２７を介して光ファイバ２９に導入される。光ファイバ２９は他の場所に設置されたフィルタ１５介して光測定器１７に接続される。したがって、各ウェルで発生した蛍光を、他の場所に配置された光測定器１７で測定することができる。
【００６０】
図８の例では、コネクタ２７、光ファイバ２９、フィルタ１５および光測定器１７を固定した状態でトレイ２５のみを移動させて各ウェルの蛍光を測定することができる。なお、この場合には、トレイ２５は前述したような水平方向の移動に加え、各ウェル（コア部）とコネクタ２７との脱着を行うため、鉛直方向の移動も可能とする必要がある。
【００６１】
以上、本発明によれば、検体を入れるウェルが、光を伝送する光ファイバに直接形成されるため、極めて効率良く検体から発生した蛍光を測定することができる。すなわち、ウェル１を用いることで、検体から発生した蛍光の大部分を検体と接触する光ファイバ内に封じ込めることができ、光フィルタおよび光測定器まで光を伝送することができる。
【００６２】
また、ウェル１の上面には反射膜が形成されるため、光ファイバ内に封じ込められた光が上方に漏れることを防止することができる。すなわち、本発明にかかるウェルにおいては、発生した蛍光が拡散して漏れるのは穴７の開口からのみとなるため、従来の方法と比較して数十倍の効率で光を測定することができる。したがって、照射部（受光部）と検体との距離によらずに高い効率で光測定が可能である。このため、特殊な高精度な光測定器などは不要である。
【００６３】
また、構造が簡易であり、穴７内は研磨等の簡単な処理を行うのみでよい。したがって、より細かなウェルでも適用が可能である。例えば、細胞は１０〜２０μｍ程度の大きさであるため、この細胞を検体とする場合には、穴の径は３０μｍ程度でよい。本発明では、光ファイバに穴を形成するのみであるため、穴さえ形成されれば、穴の内部や周囲に特殊な処理を施す必要がない。したがって、製造性や品質のばらつきが生じにくい。
【００６４】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、本発明の試料室の行と列は、相互に入れ換えても、その他の構成要件が同一であれば発明は成立するものことは言うまでもない。
【００６５】
例えば、上述した説明では、光をウェル１の上方から照射したが、図９に示すように、ウェル１の下面側から光を照射してもよい。図９に示す例では、トレイ２５に設けられたウェル１の穴７に検体１９が入れられる。
【００６６】
光を発光する光源３１は、アイソレータ３３およびハーフミラー３５を介してウェル１の下面（集光面１１側）に、光ファイバ２９によって光接続される。アイソレータ３３は、光源３１側からの光のみを透過し、ウェル１側から光源方向への光の通過を遮蔽するものである。
【００６７】
ハーフミラー３５は、光源３１からの光の一部を透過して、ウェル１方向に光を伝送する。光ファイバ２９の先端部は、照射部１３となり、ウェル１のコア３に光接続される。コア３内部に導入された光は、ウェル１内に閉じ込められ、その一部が検体１９に照射される。すなわち、光源３１からの照射光が検体１９に照射される。尚、アイソレータ３３は、戻り光によるノイズが無視できるようであれば、アイソレータ３３は省略することも可能である。
【００６８】
検体１９に照射される光は、検体１９によって励起される。検体１９によって励起された蛍光は、再びコア３内部に閉じ込められる。したがって、蛍光は集光面１１側から出光される。集光面１１から出光した蛍光は、ファイバ２９に導入される。光ファイバ２９に伝送された蛍光は、ハーフミラー３５によって一部が反射されてフィルタ１５方向へ分光される。フィルタ１５では、出射光成分が除去されて、光測定器１７に蛍光のみが伝送され、光測定器１７によって光が検出される。尚、ウェル部分と光ファイバが一体の場合には、蛍光は光ファイバを伝って、ハーフミラー３５に到達する。
【００６９】
なお、ハーフミラーに代えて光カプラを用いてもよい。また、ハーフミラーに代えて、ある特定の波長の光のみを反射して、その他の波長を透過する波長選択型ミラー型フィルタを配置してもよい。この場合、当該ミラー型フィルタは、照射光は透過させるが、検体から発生した蛍光のみを光測定器１７側に反射させることができる。なお、この場合には、光測定器１７の前に別途フィルタ１５を用いる必要はない。
【００７０】
以上のように、本発明では、光の照射部１３が必ずしもウェル１の上部に配置される必要はなく、検体１９からの蛍光を、ウェル１内部に閉じ込めることが可能であればよい。このような構成とすることで、ウェルの情報の空間に照射部等が設けられず、ウェルへ検体を入れる作業やウェルの交換等の作業性に優れ、装置（システム）の小型化を達成することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ………ウェル
３………コア
５………クラッド
７………穴
９………反射膜
１１………集光面
１３………照射部
１５………フィルタ
１７………光測定器
１９………検体
２０………検体中心
２１………仮想受光面
２３………受光可能領域
２５………トレイ
２７………コネクタ
２９………光ファイバ
３１………光源
３３………アイソレータ
３５………ハーフミラー
１００………ウェル
１０１………照射・受光部
１０３………検体
１０５………検体中心
１０７………仮想受光面
１０９………受光可能領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体から励起される蛍光を測定するために用いられる、検体を保持するための光測定用ウェルおよびこれを用いられる光測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物のＤＮＡ、タンパク質、細胞等の検体の分析を行う方法として、検体の種類毎に特異的蛍光を付し、これに光を照射することで発光する蛍光を定量的に測定することで、検体の分析を行う方法がある。
【０００３】
例えば、検体が試料室であるウェルに入れられ、検体に対して上部または側方より蛍光物質を励起するＲＧＢレーザやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を照射することで、ウェル内で発光する蛍光を光電子増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）や光ダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）などで測定することで、検体の分析が行われる。
【０００４】
特に、近年は、複数のウェルが設けられ、複数のウェルのそれぞれに検体が入れられ、これらを順次、自動で計測することで、より多くの検体を効率良く測定することが要求される。
【０００５】
このような測定装置としては、たとえば以下のようなものがある。測定を行う検体を入れたウェル部を所定の位置に停止させ、マイクロプレートのウェル部の上方より直接励起光を入射させるとともに、このウェル部の上方より直接、検体より生じた蛍光の観測を行うように光学系を配置することで、検体からの蛍光を測定器によって測定する。（特許文献１）。また、光を検体に照射する照射部と、検体からの蛍光および反射光を受光する受光部を同一のファイバで行う方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された計測装置では、励起側偏光子および蛍光側偏光子は、ウェル部の上方に固定される。また、複数の検体を効率良く測定するためには、ウェル部を励起側偏光子および蛍光側偏光子に対して相対的に移動させる必要がある。したがって、ウェル内の検体と、検体から発生する蛍光を受光する蛍光側偏光子との間には所定の距離が必要となる。
【０００８】
図１０は、従来の光測定装置の模式図である。なお、図１０においては簡単のため、照射と受光を一つのファイバで行う例を示す。図１０（ａ）に示すように、照射・受光部１０１は、ウェル１００の上方に固定される。照射・受光部１０１は、ウェル１００内の検体１０３に対して上方からまっすぐに光を照射する（図中矢印Ｋ方向）。
【０００９】
励起光が照射された検体１０３からは、検体に応じた蛍光が発生する。図１０（ｂ）は、検体１０３から蛍光（および反射光）の発生する状態を示す模式図である。検体１０３から発生する蛍光は、検体中心１０５を中心に全方向に（検体中心１０５を中心とする球体を仮定した場合の球面方向に対して）略均一に発生する（図中矢印Ｍ方向）。
【００１０】
この際、例えば照射・受光部１０１の受光面と検体中心１０５との距離をＬとすると、仮想受光面１０７（半径Ｌの球体の表面積）は、４πＬ２で表わされる。すなわち、ウェル１００での反射等を無視すれば、検体１０３から発生した蛍光は、４πＬ２の表面積を有する仮想受光面１０７の表面全体に均一に到達する。
【００１１】
ここで、照射・受光部１０１の受光面の面積をａとすれば、実際に発生した蛍光の内、受光できる蛍光の量は、全体の４πＬ２の面積の内、面積ａの受光可能領域１０９（図中におけるハッチング部）のみとなる。すなわち、それ以外の方向に進んだ蛍光は、受光されることなく散逸する。
【００１２】
ここで、ファイバ径を２ｍｍΦとし、距離Ｌを１０ｍｍとする。すると、仮想受光面１０７の全表面積（４×π×１０２）は、１２５７ｍｍ２程度となる。また、受光面の面積は（π×２．５２）は、約２０ｍｍ２程度となる。したがって、発生した蛍光に対して、２０／１２５７＝約１．６％程度となる。
【００１３】
このように、従来の光測定装置においては、実際に生じた蛍光のほとんどが外部に漏れ出しており、発生した蛍光の内、わずかしか受光することができない。すなわち、蛍光を受光する効率が極めて悪い。このため、少ない蛍光からでも感度良く測定することが可能なように、より感度の良い光測定器等の開発が進められている。しかし、このような特殊な光測定器を使用すると、装置のコストが高くなり、また、より高い設置精度等が要求される。
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で極めて高い効率で検体から発生した蛍光を集光可能な光測定用ウェル等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達するために第１の発明は、光測定用のウェルであって、コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、
前記穴には検体を入れることが可能であり、
前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能であである。
【００１６】
前記一方の端面において前記穴以外の面には反射膜が形成されることが望ましい。前記光ファイバはプラスチックファイバが望ましく、ガラスファイバを使用することもできる。
【００１７】
第１の発明によれば、検体を入れるウェルが伝送媒体（光ファイバにより構成されるかあるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料）から構成されれば良く、光ファイバ以外の材料も用いることができる。このため、特殊な部材は不要である。
【００１８】
また、光ファイバのコア部に穴を設け、当該穴に検体を入れることが可能である。このため、検体から発生し、ウェル内に分布する蛍光は、当該検体と接触している光ファイバのコア部に結合され、当該蛍光をコア部に封じ込めることができる。ここで、光ファイバを用いる場合のコア部の断面方向の屈折率分布は、コア断面方向に一定であるステップインデックス型でも、コアの周辺部に行くに従って屈折率が徐々に低くなるグレーテッドインデクス型のファイバのいずれも用いることができるが、ファイバコストの点からすると、コア部の屈折率分布の制御が不要なステップインデックス型の方が望ましい。
【００１９】
したがって、検体から発生した蛍光が散乱せず、効率良く蛍光を集光することができる。この際、ウェル自体が光ファイバ又は前記光ファイバと同等の屈折率差を有する２材料から構成される材料であるため、光ファイバに封じ込められた蛍光を、直接光ファイバ内に伝播させることができ、集光レンズも不要である。また、蛍光を受光して封じ込める光ファイバをそのまま蛍光の伝送に用いることもできる。
【００２０】
また、ウェルの穴が形成される端面において、ウェルの穴以外の部分に反射膜を形成することで、当該端面からの蛍光の漏れを防ぐことができる。このため、蛍光が照射方向に漏れ出すことがなく、より確実に蛍光をウェル（光ファイバのコア部）に封じこめることができる。
【００２１】
また、ウェル部分を構成する光ファイバがプラスチックファイバであれば、穴加工が容易であり、比較的大きな穴を形成することができるため、プラスチックである望ましい。
【００２２】
ここで、ウェル部分には、トレイのウェル部の設計に合わせた所定寸法の直径の円柱状に成形した透明な樹脂材料を用い、さらにその外周に、それより屈折率の低い透明な樹脂材料をコーティングした部材を用いることができる。外周に樹脂をコーティングする方法としては公知の種々の方法を用いることができる。このような構成であれば、ウエル部分の設計が任意にできる利点がある。本発明では、コア径が比較的小さい問題があるが、光ファイバを用いることも可能である。
【００２３】
第２の発明は、コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部が中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有する光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、前記穴には検体を入れることが可能であり、前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能である光測定用ウェルを用い、前記光測定用ウェルの穴に配置された検体に対して、光を照射可能な光照射部と前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から光を受光する受光部と前記受光部で受光した光をフィルタを介して測定可能な光測定器とを具備することを特徴とする光測定システムである。
【００２４】
前記一方の端面において、前記穴以外の面には反射膜が形成されてもよい。前記光測定用ウェルの前記受光部側の端面は、端面が球形に形成され、前記光測定用ウェルの球形部はコネクタを介して受光側光伝送媒体と接続され、前記受光側光伝送媒体が前記フィルタを介して前記光測定器と接続されてもよい。前記受光側光伝送媒体のコア径と、前記光測定用ウェルのコア径とが略同一径であってもよい。
【００２５】
複数の前記光測定用ウェルがプレートに配置され、前記プレートを移動させることで、前記照射部によって複数の検体に対して光を照射し、それぞれ発生する蛍光を測定可能であってもよい。
【００２６】
前記光照射部は、前記光測定用ウェルの上部に配置され、前記穴の上部から検体に対して光を照射可能であってもよく、前記光照射部は、前記光測定用ウェルの下部に配置され、前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から、前記ウェルのコアに光を導入し、検体に対して光を照射可能であってもよい。
【００２７】
第２の発明によれば、前述したように極めて高い効率で、検体から発生した蛍光を光ファイバまたは前記光ファイバと同等の屈折率差を有する２材料から構成される材料に封じ込めることができ、当該光ファイバの照射側とは反対側から当該蛍光を光測定器によって測定することができる。したがって、照射部と検体との距離を大きくしても、蛍光の集光効率が悪くなることがない。
【００２８】
また、ウェルと蛍光の伝送用の光ファイバの寸法を一致させることで、伝送効率を向上させることができ、さらにウェルに光ファイバ自体を使用する場合は、ウェルと光ファイバが一体であるため、集光用のレンズも不要であり、さらに伝送効率が向上するとともに、コンパクトな測定装置を得ることができる。
【００２９】
また、ウェルを構成する光ファイバ又は前記光ファイバと同等の屈折率差を有する２材料から構成される材料の照射側とは反対側の端面に球形部を形成し、光コネクタと接続可能とすれば、光を照射する照射部と、光測定器と接続される光ファイバを固定し、ウェルのみを移動させて、複数のウェルの検体を同一の照射部および測定器で光測定を行うことができる。したがって、ウェル毎に光測定器や光フィルタを使用する必要がない。このため、安価な光測定システムを得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、簡易な構造で極めて高い効率で検体から発生した蛍光を集光可能な光測定用ウェル等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）はウェル１の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＳ部拡大図。
【図２】ウェル１の構成を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。
【図３】ウェル１を用いて光測定を行う状態を示す図。
【図４】検体から発生する蛍光の広がりを示す概念図。
【図５】トレイ２５に対するウェルの配置を示す平面図。
【図６】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の位置関係を示す図。
【図７】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の他の位置関係を示す図。
【図８】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の他の位置関係を示す図。
【図９】トレイ２５に設けられたウェルと、光測定器１７の他の位置関係を示す図。
【図１０】従来のウェルを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は検体から発生する蛍光の広がりを示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明にかかるウェル１を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ｂ）のＳ部拡大図である。また、図２は、ウェル１の模式図であり、図２（ａ）はウェル１を示す正面図、図２（ｂ）は平面図である。ウェル１は、コア３およびクラッド５からなる、例えば光ファイバなどの光伝送媒体で構成される。なお、図２以降の図においては、図２と同様に、ウェル１の穴７等を拡大した模式図で示す。また、以下の説明では、光伝送媒体として光ファイバを用いる例を示す。
【００３３】
光ファイバとしては、例えばプラスチックファイバを用いることができる。例えば、クラッド５を低屈折率を有するフッ素系樹脂等で形成し、コア３をポリメチル・メタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン等で形成することができる。この場合、コアの屈折率は１．４９であり、コア径としては例えば４８６μｍ、クラッド径が５００μｍ程度のものが使用できる。なお、クラッド外径としては５００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ等のように測定対象に応じて適宜選択することができる。また、プラスチックファイバに代えて、ガラス製ファイバやガラスクラッドファイバを用いることもできる。
【００３４】
光の照射側である端面（図２（ａ）の上側の面）には、穴７が設けられる。穴７は、検体が入れられる部位である。穴７はコア３に形成される。すなわち、穴７の径はコア３の径よりも小さい。例えば、コア外径が４８６μｍの場合に、コア３に１５０μｍの径の穴７（例えば深さ２００μｍ）を形成すればよい。
【００３５】
なお、穴７は、光ファイバの端面にドリル等の機械加工で形成してもよく、または、穴形成部以外をマスキングした状態でエッチング等により形成してもよい。すなわち、本発明では穴７の加工方法は問わない。なお、機械加工により穴７を形成した場合には、穴７の内面を研磨することが望ましい。穴７表面での乱反射等を防止するためである。また、穴７の下面は、可能な限り曲面とすることが望ましい。検体からの光を効率良くコアに導入するためである。
【００３６】
穴７が形成される端面の穴以外の部位には、反射膜９が設けられることが望ましい。反射膜としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブなどの物質を蒸着などによって形成すればよい。または、反射膜成分を塗布してもよい。反射膜９の形成方法は問わない。
【００３７】
穴７および反射膜９が形成される側と反対側の端面が光を集光するための集光面１１となる。すなわち、光ファイバであるウェル１内に封じ込められた光は、集光面１１に向かって伝送される。集光面１１において、光ファイバ内部の光がウェルを構成する光ファイバから出射する。
【００３８】
図３は、ウェル１を用いて、検体１９の光測定を行う状態を示す図である。ウェル１の穴７には検体１９が入れられる。また、ウェル１（光ファイバ）の集光面１１側には、フィルタ１５を介して光測定器１７が設けられる。なお、必要に応じて、集光面１１と光測定器１７との間に集光レンズを設けてもよい。
【００３９】
ウェル１の直上から照射部１３によって光を照射すると（図中矢印Ａ）、光が穴７の開口から穴７内部の検体１９に照射される。光が照射された検体１９からは、検体の種類等に応じた蛍光が発生する（図中矢印Ｂ）。検体１９から発生する蛍光は、そのまま直接ウェル１である光ファイバ（コア３）に導入される。光ファイバ（コア３）に導入された光は、光ファイバ（コア３）内に封じ込められ、集光面１１方向に伝送される。
【００４０】
一方、光ファイバ（コア３）に導入された一部の光は、照射方向（図中上方）に向かって光ファイバ（コア３）内で伝送される。しかし、光ファイバ（コア３）の上面には反射膜９が形成されるため、当該光は反射膜９で反射されて、再び光ファイバ（コア３）内部を集光面１１方向に伝送される。
【００４１】
集光面１１側に伝送された光は、照射した光の波長に応じた（照射した光の波長成分を除去可能な）フィルタ１５を介して光測定器１７に導入される（図中矢印Ｃ）。したがって、光測定器１７によって蛍光を測定することができる。なお、図３の例では、ウェル１の集光面１１がウェル１を保持するトレイの裏面から突出している例を示すが、ウェル１の集光面１１をトレイの裏面と同一面としてもよく、または、突出部を別途樹脂等で固定してもよい。
【００４２】
図４は、図１０と同様に、ウェル１を用いた場合における検体から発生した蛍光の拡散状態を示す図である。ここで、照射部１３から検体中心２０までの距離をＬとする。照射部１３から光を検体に照射すると、検体から発生する蛍光は、検体中心２０から全方向に略均一に拡散する（図中矢印Ｄ）。
【００４３】
ここで、照射部１３が受光部を兼ねる場合（従来の測定の場合）について考慮すると、検体中心２０から発生した蛍光は、半径Ｌの球体表面である仮想受光面２１の表面全体に略均一に到達する。しかしながら、受光可能な蛍光は、前述したように受光部の面積に対応する部位のみとなる。
【００４４】
一方、本発明では、一度光ファイバ内部に封じ込められた光は光ファイバの特性から外部に漏れにくいが、穴７の開口部から上方に向かって拡散する蛍光以外は、全て光ファイバのコア３に封じ込められる。また、前述のように、光ファイバの上面方向には反射膜が形成されるため、光ファイバ内部に封じ込められた光は全て光ファイバの集光面側から出光する（図中矢印Ｅ）。
【００４５】
すなわち、本発明のウェル１を用いることで、仮想受光面２１において、穴７の開口から漏れだす光以外の光を全て光ファイバ内に封じ込めることができる。このため、仮想受光面２１において、受光可能領域２３は、穴７の開口部以外の全ての方向（図中ハッチングで示した領域）となる。したがって、従来と同一の光を照射した場合であっても、従来と比較して、極めて効率良く発生した蛍光を測定することができる。
【００４６】
次に、本発明のウェル１の使用例を説明する。図５は、複数のウェル１をトレイ２５に縦横に配列させた状態を示す図である。トレイ２５上には、複数のウェル１（Ｗ１１、Ｗ１２、・・・、Ｗｎｍ）が配置される。すなわち、一列にｍ個のウェル１が配置され、これがｎ段（合計ｎ×ｍ個）配置される。各ウェル１（Ｗ）には、あらかじめ検体が配置される。
【００４７】
なお、このようにトレイ２５に複数のウェルを配置する場合に、例えば以下のようにすればよい。まず、トレイ２５に、あらかじめ光ファイバ（ウェル）に対応する径の穴をあけ、それぞれの穴に光ファイバを挿入して接着剤等によって固定する。光ファイバの固定後、必要に応じてトレイ表面を研磨し、トレイ２５（光ファイバの端面含む）の表面に蒸着等によって反射膜を形成する。その後、それぞれの光ファイバのコア部に穴を構成する。以上によって複数のウェル１が配置されたトレイ２５を得ることができる。なお、ウェルの配置や固定方法はこの方法には限られない。
【００４８】
測定を行うには、まず、図５（ａ）に示すように、トレイ２５に対して、照射部１３（１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｘ）が一列に配置される。この際、照射部１３は、対応する試料室Ｗ１１〜Ｗ１ｍの上方にそれぞれ配置される。すなわち、照射部１３は、一列に並列される試料室Ｗの個数と同数だけ一列に配置される。このとき、一列に配置された試料室の数ｍと、照射部１３の数が等しく、ｍ＝ｘとなる。
【００４９】
この状態で、それぞれの試料室Ｗに対して所定の光を照射して、光の照射毎に発生する蛍光を後述する各種の方法で受光する。なお、受光した光は適切な光フィルタを介して検出される。検出された光はコンピュータ等の記憶部等に保存され、必要に応じて既存のデータ等との比較が行われ、表示部や出力部に出力される。
【００５０】
一列（Ｗ１１〜Ｗ１ｍ）の測定が終了すると、照射部１３は固定されたまま、トレイ２５が、照射部３９の併設方向とは垂直方向に試料室の設置ピッチ分だけ移動する（図中矢印Ｆ方向）。すなわち、それぞれの照射部１３の下部には、試料室Ｗ２１〜Ｗ２ｍが位置する。この状態で、前述と同様に、各試料室の検体の測定を実施する。以上をｎ回繰り返し、ｍ列×ｎ段の試料室全体についての測定を完了する。
【００５１】
また、上記の他、例えば、測定対象とする複数の試料室を、Ｗ１１〜、Ｗ１２、・・・、Ｗ１（ｍ／２）として、１列の試料室の半分を測定後、試料室を（ｍ／２）だけ行方向に移動して、Ｗ１（ｍ／２）＋１、Ｗ１（ｍ／２）＋２、・・・、Ｗ１ｍまで測定して、さらに上記と同様に照射部１３の併設方向とは垂直方向に試料室の設置ピッチ分だけ移動して測定を行なうこともできる。このように、一列（Ｗ１１〜Ｗ１ｍ）の測定を２回、３回など複数回に分けて測定を行なうこともできる。
【００５２】
次に、検体から発生した蛍光の測定例を説明する。図６は、ウェル１を用いた蛍光の測定状態を示す例である。前述の通り、各ウェル１ａ、１ｂ、１ｃ・・・は、所定の間隔をあけて複数配列される。それぞれのウェル１ａ、１ｂ、１ｃにはそれぞれ検体１９ａ、１９ｂ、１９ｃが入れられる。なお、ウェル同士を近接しすぎると、それぞれのウェルで集光されたそれぞれの光が光測定器に導入される際に、隣り合う他の光測定器側に漏れる恐れがある。したがって、ウェル同士は隙間をあけて配置される。
【００５３】
図６の例では、トレイ２５の下部において、それぞれのウェル１ａ、１ｂ、１ｃに対応するそれぞれの集光面１１に対して、フィルタ１５が配置される。フィルタ１５は、それぞれ異なる波長の光を除去するものである。したがって、集光された光から、所望の波長（例えば照射光の波長）を除去することで、照射光に近い波長である蛍光のみを効率良く測定することができる。
【００５４】
それぞれのフィルタ１５で照射光成分が除去された光（すなわち検体からの蛍光成分のみの光）は、必要に応じて図示を省略したレンズによって集光され、光測定器１７に導光される。光測定器１７としては、光電子増倍管や光ダイオードを用いることができる。光測定器１７で検出された光の強度等を測定・解析することで、所望の検体に関する分析を行うことができる。
【００５５】
なお、フィルタ１５および光測定器１７を固定し、前述したようにトレイ２５のみを移動させることで、同一の照射部１３と、フィルタ１５および光測定器１７を用いて、複数のウェル内の検体を順次測定することができる。
【００５６】
図７は、他の実施形態を示す図である。図７は、図６とほぼ同様であるが、ウェル１ａ、１ｂ・・・が形成される光ファイバをそのまま他の場所に設置される光測定器１７までの光伝送路として使用する状態を示す図である。それぞれのウェルが小さく、また、ウェル同士の間隔が小さい場合には、各ウェルの下部に光測定器１７を配置するスペースがない場合がある。この場合であっても、本実施形態によれば、光の照射部と光の測定部とを離し、光の測定を他の広い部位で行うこともできる。
【００５７】
図８は、さらに他の実施形態を示す図である。図８は、図６と同様に、トレイ２５にウェル１ａ、１ｂ・・・が配列される。ここで用いられるウェル１ａ、１ｂは、集光面１１側の端部が球形状に形成される。各ウェル１ａ、１ｂの下部には、コネクタ２７およびコネクタ２７と接続される光ファイバ２９がそれぞれ配置される。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、トレイ２５は、各ウェル１ａ、１ｂと、各ウェルに対応するコネクタ２７との位置が一致する位置で、下降する（図中矢印Ｇ方向）。この際、コネクタ２７は、図示を省略したガイド部（例えば挿入側に拡径するテーパ部）を有し、ウェルの集光面１１がまっすぐにコネクタ２７に挿入可能である。
【００５９】
図８（ｂ）は、各ウェル１ａ、１ｂがコネクタ２７に接続された状態を示す図である。この状態では、各ウェルを構成する光ファイバのコア３とコネクタ２７とが光接続される。各ウェル１ａ、１ｂがコネクタ２７に接続されると、それぞれのウェル内の検体１９ａ、１９ｂで発生した蛍光は、当該ウェルを構成する光ファイバ内部に封じ込められて、集光面１１側でコネクタ２７を介して光ファイバ２９に導入される。光ファイバ２９は他の場所に設置されたフィルタ１５介して光測定器１７に接続される。したがって、各ウェルで発生した蛍光を、他の場所に配置された光測定器１７で測定することができる。
【００６０】
図８の例では、コネクタ２７、光ファイバ２９、フィルタ１５および光測定器１７を固定した状態でトレイ２５のみを移動させて各ウェルの蛍光を測定することができる。なお、この場合には、トレイ２５は前述したような水平方向の移動に加え、各ウェル（コア部）とコネクタ２７との脱着を行うため、鉛直方向の移動も可能とする必要がある。
【００６１】
以上、本発明によれば、検体を入れるウェルが、光を伝送する光ファイバに直接形成されるため、極めて効率良く検体から発生した蛍光を測定することができる。すなわち、ウェル１を用いることで、検体から発生した蛍光の大部分を検体と接触する光ファイバ内に封じ込めることができ、光フィルタおよび光測定器まで光を伝送することができる。
【００６２】
また、ウェル１の上面には反射膜が形成されるため、光ファイバ内に封じ込められた光が上方に漏れることを防止することができる。すなわち、本発明にかかるウェルにおいては、発生した蛍光が拡散して漏れるのは穴７の開口からのみとなるため、従来の方法と比較して数十倍の効率で光を測定することができる。したがって、照射部（受光部）と検体との距離によらずに高い効率で光測定が可能である。このため、特殊な高精度な光測定器などは不要である。
【００６３】
また、構造が簡易であり、穴７内は研磨等の簡単な処理を行うのみでよい。したがって、より細かなウェルでも適用が可能である。例えば、細胞は１０〜２０μｍ程度の大きさであるため、この細胞を検体とする場合には、穴の径は３０μｍ程度でよい。本発明では、光ファイバに穴を形成するのみであるため、穴さえ形成されれば、穴の内部や周囲に特殊な処理を施す必要がない。したがって、製造性や品質のばらつきが生じにくい。
【００６４】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、本発明の試料室の行と列は、相互に入れ換えても、その他の構成要件が同一であれば発明は成立するものことは言うまでもない。
【００６５】
例えば、上述した説明では、光をウェル１の上方から照射したが、図９に示すように、ウェル１の下面側から光を照射してもよい。図９に示す例では、トレイ２５に設けられたウェル１の穴７に検体１９が入れられる。
【００６６】
光を発光する光源３１は、アイソレータ３３およびハーフミラー３５を介してウェル１の下面（集光面１１側）に、光ファイバ２９によって光接続される。アイソレータ３３は、光源３１側からの光のみを透過し、ウェル１側から光源方向への光の通過を遮蔽するものである。
【００６７】
ハーフミラー３５は、光源３１からの光の一部を透過して、ウェル１方向に光を伝送する。光ファイバ２９の先端部は、照射部１３となり、ウェル１のコア３に光接続される。コア３内部に導入された光は、ウェル１内に閉じ込められ、その一部が検体１９に照射される。すなわち、光源３１からの照射光が検体１９に照射される。尚、アイソレータ３３は、戻り光によるノイズが無視できるようであれば、アイソレータ３３は省略することも可能である。
【００６８】
検体１９に照射される光は、検体１９によって励起される。検体１９によって励起された蛍光は、再びコア３内部に閉じ込められる。したがって、蛍光は集光面１１側から出光される。集光面１１から出光した蛍光は、ファイバ２９に導入される。光ファイバ２９に伝送された蛍光は、ハーフミラー３５によって一部が反射されてフィルタ１５方向へ分光される。フィルタ１５では、出射光成分が除去されて、光測定器１７に蛍光のみが伝送され、光測定器１７によって光が検出される。尚、ウェル部分と光ファイバが一体の場合には、蛍光は光ファイバを伝って、ハーフミラー３５に到達する。
【００６９】
なお、ハーフミラーに代えて光カプラを用いてもよい。また、ハーフミラーに代えて、ある特定の波長の光のみを反射して、その他の波長を透過する波長選択型ミラー型フィルタを配置してもよい。この場合、当該ミラー型フィルタは、照射光は透過させるが、検体から発生した蛍光のみを光測定器１７側に反射させることができる。なお、この場合には、光測定器１７の前に別途フィルタ１５を用いる必要はない。
【００７０】
以上のように、本発明では、光の照射部１３が必ずしもウェル１の上部に配置される必要はなく、検体１９からの蛍光を、ウェル１内部に閉じ込めることが可能であればよい。このような構成とすることで、ウェルの情報の空間に照射部等が設けられず、ウェルへ検体を入れる作業やウェルの交換等の作業性に優れ、装置（システム）の小型化を達成することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ………ウェル
３………コア
５………クラッド
７………穴
９………反射膜
１１………集光面
１３………照射部
１５………フィルタ
１７………光測定器
１９………検体
２０………検体中心
２１………仮想受光面
２３………受光可能領域
２５………トレイ
２７………コネクタ
２９………光ファイバ
３１………光源
３３………アイソレータ
３５………ハーフミラー
１００………ウェル
１０１………照射・受光部
１０３………検体
１０５………検体中心
１０７………仮想受光面
１０９………受光可能領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光測定用のウェルであって、
コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、
前記穴には検体を入れることが可能であり、
前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能であることを特徴とする光測定用ウェル。
【請求項２】
前記一方の端面において、前記穴以外の面には反射膜が形成されることを特徴とする請求項１記載の光測定用ウェル。
【請求項３】
前記光伝送媒体はプラスチックファイバであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光測定用ウェル。
【請求項４】
コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、前記穴には検体を入れることが可能であり、前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能である光測定用ウェルを用い、
前記光測定用ウェルの穴に配置された検体に対して、光を照射可能な光照射部と、
前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した光をフィルタを介して測定可能な光測定器と、
を具備することを特徴とする光測定システム。
【請求項５】
前記一方の端面において、前記穴以外の面には反射膜が形成されることを特徴とする請求項４記載の光測定システム。
【請求項６】
前記光測定用ウェルの前記受光部側の端面は、端面が球形に形成され、
前記光測定用ウェルの球形部はコネクタを介して受光側光伝送媒体と接続され、
前記受光側光伝送媒体が前記フィルタを介して前記光測定器と接続されること特徴とする請求項４または請求項５に記載の光測定システム。
【請求項７】
前記受光側光伝送媒体のコア径と、前記光測定用ウェルのコア径とが略同一径であること特徴とする請求項６記載の光測定システム。
【請求項８】
複数の前記光測定用ウェルがプレートに配置され、
前記プレートを移動させることで、前記照射部によって複数の検体に対して光を照射し、それぞれ発生する蛍光を測定可能であること特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の光測定システム。
【請求項９】
前記光照射部は、前記光測定用ウェルの上部に配置され、前記穴の上部から検体に対して光を照射可能であることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の光測定システム。
【請求項１０】
前記光照射部は、前記光測定用ウェルの下部に配置され、前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から、前記ウェルのコアに光を導入し、検体に対して光を照射可能であることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の光測定システム。
【請求項１】
光測定用のウェルであって、
コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、
前記穴には検体を入れることが可能であり、
前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能であることを特徴とする光測定用ウェル。
【請求項２】
前記一方の端面において、前記穴以外の面には反射膜が形成されることを特徴とする請求項１記載の光測定用ウェル。
【請求項３】
前記光伝送媒体はプラスチックファイバであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光測定用ウェル。
【請求項４】
コアとクラッドからなる光ファイバ、あるいは中心部と外周部とが、中心部の屈折率が外周部の屈折率より高い異なる材料で構成され、中心部と外周部が光ファイバと同様の屈折率差を有し、光を中心部に閉じ込めて、光を透過して伝送可能な材料から構成される光伝送媒体のコア部に対し、前記光伝送媒体の一方の端面から前記コア部よりも小さな径の穴が形成され、前記穴には検体を入れることが可能であり、前記一方の端面とは逆側の他方の端面に光を伝播することが可能である光測定用ウェルを用い、
前記光測定用ウェルの穴に配置された検体に対して、光を照射可能な光照射部と、
前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した光をフィルタを介して測定可能な光測定器と、
を具備することを特徴とする光測定システム。
【請求項５】
前記一方の端面において、前記穴以外の面には反射膜が形成されることを特徴とする請求項４記載の光測定システム。
【請求項６】
前記光測定用ウェルの前記受光部側の端面は、端面が球形に形成され、
前記光測定用ウェルの球形部はコネクタを介して受光側光伝送媒体と接続され、
前記受光側光伝送媒体が前記フィルタを介して前記光測定器と接続されること特徴とする請求項４または請求項５に記載の光測定システム。
【請求項７】
前記受光側光伝送媒体のコア径と、前記光測定用ウェルのコア径とが略同一径であること特徴とする請求項６記載の光測定システム。
【請求項８】
複数の前記光測定用ウェルがプレートに配置され、
前記プレートを移動させることで、前記照射部によって複数の検体に対して光を照射し、それぞれ発生する蛍光を測定可能であること特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の光測定システム。
【請求項９】
前記光照射部は、前記光測定用ウェルの上部に配置され、前記穴の上部から検体に対して光を照射可能であることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の光測定システム。
【請求項１０】
前記光照射部は、前記光測定用ウェルの下部に配置され、前記光測定用ウェルの穴とは逆側の端面から、前記ウェルのコアに光を導入し、検体に対して光を照射可能であることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の光測定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７２９８９（Ｐ２０１２−１７２９８９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２０６３（Ｐ２０１１−３２０６３）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（５０９１３３７６８）株式会社古河電工アドバンストエンジニアリング (7)
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（５０９１３３７６８）株式会社古河電工アドバンストエンジニアリング (7)
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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