蛍光検出システム及びこれを利用した濃度測定方法
【課題】使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる蛍光検出システム及びこれを利用した濃度測定方法を提供する。
【解決手段】蛍光分析システム１００は、入射端５６ａからの光を出射端５６ｂに、出射端５６ｂからの光を出射端５６ｃに導光するカットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタを備える蛍光分析用光合分波器５６、入射端５６ａと接続し、主波長λ１の励起光を出射する励起光用光源５３、出射端５６ｃと接続し、主波長λ２の蛍光を受光する検出器５４、一端から入射した励起光を流路２０４中の試料に集光照射すると共に、他端から入射した蛍光を集光するレンズ４０、並びに出射端５６ｂ及びレンズ４０の一端と接続する光ファイバ１０３を備える。光ファイバ１０３は、励起光に起因した光を蛍光と同時に出射端５６ｂまで導光する。
【解決手段】蛍光分析システム１００は、入射端５６ａからの光を出射端５６ｂに、出射端５６ｂからの光を出射端５６ｃに導光するカットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタを備える蛍光分析用光合分波器５６、入射端５６ａと接続し、主波長λ１の励起光を出射する励起光用光源５３、出射端５６ｃと接続し、主波長λ２の蛍光を受光する検出器５４、一端から入射した励起光を流路２０４中の試料に集光照射すると共に、他端から入射した蛍光を集光するレンズ４０、並びに出射端５６ｂ及びレンズ４０の一端と接続する光ファイバ１０３を備える。光ファイバ１０３は、励起光に起因した光を蛍光と同時に出射端５６ｂまで導光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光検出システム及びこれを利用した濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図９のような蛍光検出システムにより励起光を測定物質に照射し、その際に測定物質が発する蛍光を測定することで試料溶液中に含まれる測定物質の濃度を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、蛍光検出システムを外光が入る状態に置いて上記蛍光の測定を行うと、検出対象である蛍光以外の光（以下「ベース光」という。）も蛍光と同時に検出器に導光される。つまり、図１０の実線で示すように、蛍光測定の際に得られる検出信号は、点線で示されるベース光の検出信号の上に、測定対象である蛍光の検出信号が乗った状態となる。このため、蛍光検出を感度良く行うことができない。この問題は、検出器を暗室内に設置してベース光が検出器に入らないようにすれば改善される。
【０００４】
一方、励起光以外の外光が被測定物質に入射し、これによって生じた蛍光がベース光となる場合がある。このベース光は、上述したように検出器を暗室に設置しても除去することはできないので、蛍光測定の際に得られる検出信号（図１１の点線１１０１）は、上記外光で生じた蛍光により生じるベース光の検出信号（図１１の太線１１０２）の上に、測定対象である蛍光の検出信号が乗った状態となる。かかるベース光を除去する方法としては、励起光を変調し、その変調に同期した信号のみをロックインアンプで検出する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−３０８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、励起光源としてＬＤやＬＥＤを使用する場合、発光時間及び外部温度によって励起光の光量が変化する。また、検出器内にあって蛍光を受光する受光素子の検出感度も使用時間及び外部温度によって変化する。
【０００６】
例えば、図１２に示すように、励起光量の設定値は維持していても、測定開始直前で得られた励起光量１２０１は、一定時間経過後には励起光量１２００まで変化しうる。この場合、検出器を暗室に設置し、且つロックインアンプにより励起光の強度の変調を行うようにして、同一濃度の蛍光物質からなる試料の蛍光測定を行ってもその検出信号が変動してしまう。具体的には、励起光量１２００を照射したときの蛍光測定で得られる検出信号は点線１２０２で示すものとなるのに対し、励起光量１２０１を照射したときの蛍光測定で得られる検出信号は一点破線１２０３で示すものとなる。
【０００７】
従来、かかる変動を考慮して正確な蛍光検出測定を実施するためには、所定時間毎、より正確さが求められる場合は、測定毎に、励起光源や検出器に対してキャリブレーションという補正作業を行う必要があり、測定に手間がかかった。
【０００８】
本発明の目的は、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる蛍光検出システム及びこれを利用した濃度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の蛍光検出システムは、主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、入射端からの光を第１の出射端に、前記第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、前記入射端と接続し、前記励起光を出射する励起光用光源と、前記第２の出射端と接続し、前記蛍光を受光する検出器と、一端から入射した前記励起光を前記試料に集光照射すると共に、他端から入射した前記蛍光を集光するレンズと、前記第１の出射端、及び前記レンズの一端と接続する光ファイバとを備え、前記検出器は、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に受光することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の蛍光検出システムは、請求項１記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、２つのレンズの間に介在されたフィルタを備え、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の蛍光検出システムは、請求項１記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の蛍光検出システムは、請求項１記載の蛍光検出システムにおいて、前記光ファイバは、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に前記第１の出射端まで導光することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の蛍光検出システムは、請求項４記載の蛍光検出システムにおいて、前記光ファイバは、その一部に反射素子が導入されており、前記励起光に起因した光は、前記反射素子により前記励起光の一部が反射された光であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の蛍光検出システムは、請求項５記載の蛍光検出システムにおいて、前記反射素子はその端面における反射を利用した素子であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の蛍光検出システムは、請求項６記載の蛍光検出システムにおいて、前記端面における反射はガラスの平面反射であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の蛍光検出システムは、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の蛍光検出システムは、請求項８記載の蛍光検出システムにおいて、前記フィルタの波長λ１における透過率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の蛍光検出システムは、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のショートパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の蛍光検出システムは、請求項１０記載の蛍光検出システムにおいて、前記フィルタの波長λ１における反射率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の蛍光検出システムは、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記フィルタは、２つのレンズの間に介在されており、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の蛍光検出システムは、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の蛍光検出システムは、請求項４記載の蛍光検出システムにおいて、前記励起光に起因した光は、前記光ファイバからのラマン散乱光であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５記載の蛍光検出システムは、請求項１４記載の蛍光検出システムにおいて、前記ラマン散乱光は、スト一クス散乱によるものであることを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１６記載の濃度測定方法は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の蛍光検出システムを利用した濃度測定方法において、基準時に、第１の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第１の検出信号として取得する第１の取得ステップと、前記基準時に、第２の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第２の検出信号として取得する第２の取得ステップと、前記基準時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第３の検出信号を取得する第３の取得ステップと、前記第１乃至第３の検出信号に基づき検量線を作成する作成ステップと、前記基準時から所定時間の経過した測定時に、未知濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第４の検出信号として取得する第４の取得ステップと、前記測定時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第５の検出信号を取得する第５の取得ステップと、前記第３の検出信号及び前記第５の検出信号に基づき、前記第４の検出信号を補正する補正ステップと、前記補正された第４の検出信号を前記作成された検量線にあてはめ、前記未知濃度の値を算出する算出ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の蛍光検出システムによれば、主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、入射端からの光を第１の出射端に、第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、入射端と接続し、励起光を出射する励起光用光源と、第２の出射端と接続し、蛍光を受光する検出器と、一端から入射した励起光を試料に集光照射すると共に、他端から入射した蛍光を集光するレンズと、第１の出射端、及びレンズの一端と接続する光ファイバとを備え、検出器は、励起光に起因した光を蛍光と同時に受光するので、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる。
【００２６】
請求項２記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、２つのレンズの間に介在されたフィルタを備え、その２つのレンズの径がフィルタの径より大きいので、励起光に起因した光として、レンズの一端と接続する光ファイバからの光及び／又は励起光用光源からの光を光合分波器を介して検出器に確実に導光することができる。
【００２７】
請求項３記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであるので、励起光に起因した光として、レンズの一端と接続する光ファイバからの光及び／又は励起光用光源からの光を光合分波器を介して検出器に確実に導光することができる。
【００２８】
請求項４記載の蛍光検出システムによれば、光ファイバは、励起光に起因した光を蛍光と同時に第１の出射端まで導光するので、励起光に起因した光を蛍光と同時に確実に検出器に導光することができる。
【００２９】
請求項５記載の蛍光検出システムによれば、光ファイバは、その一部に反射素子が導入されており、励起光に起因した光は、反射素子により励起光の一部が反射された光であるので、上記励起光に起因した光を蛍光と同時に確実に検出器に導光することができる。
【００３０】
請求項６記載の蛍光検出システムによれば、反射素子はその端面における反射を利用した素子であるので、簡易に反射素子を作成することができる。
【００３１】
請求項７記載の蛍光検出システムによれば、上記端面における反射はガラスの平面反射であるので、光ファイバの端面処理等により簡易に反射素子を作成することができる。
【００３２】
請求項８記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタからなるフィルタを備えるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光を光合分波器を透過して検出器にまで導光することができる。
【００３３】
請求項９記載の蛍光検出システムによれば、上記ロングパスフィルタからなるフィルタの波長λ１における透過率が−２０ｄＢ以下であるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光を光合分波器を透過して検出器にまで確実に導光することができる。
【００３４】
請求項１０記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のショートパスフィルタからなるフィルタを備えるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光を光合分波器で反射して検出器にまで導光することができる。
【００３５】
請求項１１記載の蛍光検出システムによれば、上記ショートパスフィルタからなるフィルタの波長λ１における反射率が−２０ｄＢ以下であるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光が過剰に検出器に導光されることを防止することができる。
【００３６】
請求項１２記載の蛍光検出システムによれば、上記フィルタは、２つのレンズの間に介在されており、この２つのレンズの径が上記フィルタの径より大きいので、励起光に起因した光として、入射端からの励起光も光合分波器を透過して検出器にまで導光することができる。
【００３７】
請求項１３記載の蛍光検出システムによれば、上記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであるので、励起光に起因した光として、入射端からの励起光も光合分波器を透過して検出器にまで導光することができる。
【００３８】
請求項１４記載の蛍光検出システムによれば、励起光に起因した光は、光ファイバからのラマン散乱光であるので、上記励起光に起因した光を蛍光と同時に確実に検出器に導光することができる。
【００３９】
請求項１５記載の蛍光検出システムによれば、上記ラマン散乱光は、スト一クス散乱によるものであるので、上記ラマン散乱光の波長を蛍光の波長とほぼ同一とでき、上記励起光に起因した光として、蛍光と同時により確実に検出器に導光することができる。
【００４０】
請求項１６記載の濃度測定方法によれば、上記蛍光検出システムを利用した濃度測定方法において、基準時に、第１の濃度を有する被測定物質に励起光を照射し、そのときに検出器に導光された光を、第１の検出信号として取得し、基準時に、第２の濃度を有する被測定物質に励起光を照射し、そのときに検出器に導光された光を、第２の検出信号として取得し、基準時に、励起光に起因した光のみを検出器に導光したときに、第３の検出信号を取得し、第１乃至第３の検出信号に基づき検量線を作成し、基準時から所定時間の経過した測定時に、未知濃度を有する被測定物質に励起光を照射し、そのときに検出器に導光された光を、第４の検出信号として取得し、測定時に、励起光に起因した光のみを検出器に導光したときに、第５の検出信号を取得し、第３の検出信号及び第５の検出信号に基づき、第４の検出信号を補正し、補正された第４の検出信号を作成された検量線にあてはめ、上記未知濃度の値を算出するので、上記蛍光検出システムにより得られた検出信号に基づき、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、入射端からの光を第１の出射端に、第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、入射端と接続し、励起光を出射する励起光用光源と、第２の出射端と接続し、蛍光を受光する検出器と、一端から入射した励起光を試料に集光照射すると共に、他端から入射した蛍光を集光するレンズの一端及び第１の出射端を接続する光ファイバとを備え、検出器は、励起光に起因した光を前記蛍光と同時に受光すると、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができることを見出した。
【００４２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００４４】
図１は、本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの概略構成を示す図である。
【００４５】
図１において、蛍光分析システム１００は、蛍光分析用光学モジュール１００ａと、励起光を蛍光分析用チップ２０内部の流路２０４内の試料溶液に集光するレンズ付き光ファイバ（以下「プローブ」という。）５０と、蛍光分析用チップ２０を載置する試料台２１とを備える。
【００４６】
試料台２１は、プローブ５０に対し相対的に移動して試料の位置決めする不図示の移動機構を備える。尚、本発明の実施の形態では試料台２１が移動機構を備えるものとしたが、試料の位置決めを行うことができればこれに限定されるものでなく、プローブ５０も試料台２１に対し相対的に移動する移動機構を備えてもよい。
【００４７】
蛍光分析用光学モジュール１００ａは、主波長λ１の励起光を出射するＬＥＤからなる励起光用光源５３と、励起光をプローブ５０を介して照射することにより試料から発生した主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を透過する蛍光分析用光合分波器５６と、この蛍光を受光する検出器５４と、励起光用光源５３及び蛍光分析用光合分波器５６の入射端５６ａを接続する光ファイバ１０６と、プローブ５０及び蛍光分析用光合分波器５６の出射端５６ｂを接続する長さ３０ｃｍの光ファイバ１０３と、検出器５４及び蛍光分析用光合分波器５６の出射端５６ｃを接続する光ファイバ１０８とを備える。蛍光分析用光学モジュール１００ａをこのような構成とすることにより、励起光を試料に導くと共に試料からの蛍光を蛍光分析用光合分波器５６に導くことができる。
【００４８】
また、本実施の形態のように励起光用光源５３としてＬＥＤを使用するのではなくＬＤを使用する場合は、蛍光分析用光合分波器５６からの戻り励起光λ１が励起光用光源５３に入ることを防止すべく、アイソレータを設けてもよい。これにより、ＬＤの光源としての出力安定性を上げることができる。
【００４９】
このように、蛍光分析用光学モジュール１００ａは、このモジュールを構成する上述の機器間において光を伝送するために光ファイバを用いるので、このモジュールを簡潔、小型化することができる。
【００５０】
プローブ５０は、光ファイバ１０３の他端の先端部１０３ａを保持するフェルール１０４と、光ファイバ１０３の上記先端部１０３ａと光学的に接続されたレンズ４０と、フェルール１０４とレンズ４０を固定するチューブ１０５とから成る。光ファイバ１０３の上記先端部１０３ａは、平面加工され、励起光の一部が反射するように構成されている。これにより、光ファイバ１０３内に反射素子を簡易且つ確実に導入することができる。例えば、光ファイバ１０３がシリカガラスでできている場合、上記構成とすることにより約３．５％の励起光が光ファイバ１０３内に戻る。これに対して、光ファイバ１０３の上記先端部１０３ａが斜め研磨され且つ無反射コートを施した場合、約０．０１％の励起光しか光ファイバ１０３内には戻らない。
【００５１】
励起光用光源５３は、ロックイン変調回路１０９と接続されており、このロックイン変調回路１０９によりｌ００Ｈｚ以上１０ＫＨｚ以下で励起光用光源５３のＯｎ−Ｏｆｆ変調（例えば矩形変調）が行われる。これにより確実に検出感度を上げることができる。
【００５２】
また、ロックイン変調回路１０９はロックインアンプと接続されており、励起光用光源５３の変調と同期（ロックイン）をさせて検出を行う。これにより、より測定精度を上げることができる。
【００５３】
尚、本発明の実施の形態ではロックイン変調回路１０９及びロックインアンプが用いられていたが、外光の影響を除いて検出感度をあげることができる光変調機構であればこれに限定されるものではなく、例えばＦＦＴを利用するようにしてもよい。
【００５４】
図２は、図１における蛍光分析用光合分波器５６の概略断面模式図である。
【００５５】
図２において、蛍光分析用光合分波器５６は、その出力端５６ａ，５６ｂ側から順にロッドレンズ５００と、その上に蒸着されたフィルタ５０１と、フィルタ５０１に接着剤により固定されたロッドレンズ５０２とを直列に配置したものから成り、これらは一体的に構成されている。これにより、蛍光分析用光合分波器５６を貼り合わせ構造とすることができ、コンパクト化できる。また、フィルタ５０１をガラス基板上に形成し、このガラス基板をロッドレンズ５００とロッドレンズ５０２の間に配置させてもよい。
【００５６】
ロッドレンズ５００，５０２は、中心から外部に向かって屈折率が低下するように屈折率勾配が設けられた屈折率分布型円柱状ロッドレンズである。これにより、入射面と出射面の２端面を光軸方向に直角方向の平面にでき、レンズの結合等の組立が容易にできる。また、ロッドレンズ５００，５０２は、円柱状であるため、シリンダー状保持具に容易に格納でき、光軸合わせが容易とすることができる。
【００５７】
フィルタ５０１は、屈折率の低いＳｉＯ２等から成る層（Ｌ）と屈折率の高いＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５等から成る層（Ｈ）が多層に積層された誘電体多層膜であって、そのカットオフ波長λは、λ１より大きくλ２より小さい。すなわち、フィルタ５０１は、いわゆるロングパスフィルタで構成される。より具体的には、本実施の形態に係るフィルタ５０１の特性は、波長λ１の光の透過率は−２０ｄＢ（約１％）以下であって、波長λ２の光の透過率は−３ｄＢ以上（９７〜５０％）である。また、より好ましくは、波長λ１の光の透過率は−３０ｄＢ以上、より好ましくは−３５ｄＢ以上である。
【００５８】
ここで、入射端５６ａ及び出射端５６ｃはロッドレンズ５００の図２の向かって上側に、出射端５６ｂは下側に配されている。ここで、蛍光分析用光合分波器５６内において、上記フィルタ５０１が介在しない場合、入射端５６ａから光は点線５０３の光路を進み、出射端５６ｂから光は実線５０４の光路を進む。しかし、本実施の形態においては、入射端５６ａからは主波長λ１の励起光が入射するので、フィルタ５０１でその約９９％が反射して出射端５６ｂに導光される一方、フィルタ５０１を透過した一部の励起光は、点線５０３の光路を経て出力端５６ｄから外へ出る。かかる構成により、励起光用光源５３からの光が蛍光分析用光合分波器５６を介して直接検出器５４に入射するのを確実に遮断することができる。
【００５９】
また、プローブ５０を介して出力端５６ｂから入射される光は、試料から生じる蛍光と、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光とからなるが、このうち、蛍光の主波長はλ２であるので、フィルタ５０１を９７〜５０％透過して出力端５６ｃに導光される。一方、上記一部反射された励起光の主波長はλ１であるので、フィルタ５０１でその約９９％が反射して入射端５６ａに導光される一方、残りの約１％はフィルタ５０１を透過して出力端５６ｃに導光される。これにより、蛍光を検出器５４に導光するのと同時に、検出対象である蛍光以外の光として励起光の一部（以下「励起ベース光」という。）を検出器５４に導光することができる。
【００６０】
以上の構成により、蛍光分析システム１００は蛍光の検出信号の強度を確保することができると共に、この蛍光と同時に励起ベース光を検出器５４まで導光することができる。つまり、本システムにおいては、流路２０４に被測定物である蛍光物質を含まない試料を流し、これに励起光を照射すると、図３に示すように、何ら測定を行っていないときに得られる検出信号３０１（以下「ＢＫＧ信号」という。）に励起ベース光の検出信号３０３が乗った、点線で示す検出信号３００が測定される。一方、流路２０４に被測定物である蛍光物質を所定濃度含む試料を流し、これに励起光を照射すると、図３に示すように、ＢＫＧ信号３０１に蛍光及び励起ベース光の総和としての検出信号３０４が乗った、点線で示す検出信号３０２が測定される。
【００６１】
ここで、上記検出信号３００，３０２は、ロックインアンプを用いて励起光と同期させて測定を行うことにより、ＢＫＧ信号３０１を取り除くことができる。以下、図３の検出信号３００からＢＫＧ信号３０１を除いたものを「ベース信号」という。このベース信号は励起ベース光のみに起因する。
【００６２】
尚、本実施の形態では、フィルタ５０１の波長λ１に対する透過率を通常より高くなるように制御したが、励起光の一部を出力端５６ｃに導光できるのであればこれに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、フィルタ５０１として、そのカットオフ波長λをより短波長側にシフトさせたものを使用してもよい。また、図１３に示すように、ロングパスフィルタからなるフィルタ５０１をショートパスフィルタからなるフィルタ５０３に変更し、且つその接続を通常と逆とするようにしてもよい。ここで、通常と逆の接続とは、蛍光分析用光合分波器５６の出力端５６ｃに励起光用光源５３、出力端５６ｂにプローブ５０を接続し、その入力端５６ａに検出器５４を接続することをいう。この場合、光ファイバ１０３の先端部１０３ａから一部反射された励起光に対するショートパスフィルタからなるフィルタ５０３の波長λ１における反射率は−２０ｄＢ（約１％）以下となる。これにより、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光が過剰に検出器５４に導光されることを防止することができる。また、より好ましくは、フィルタ５０３の波長λ１における反射率は−３０ｄＢ以上、より好ましくは−３５ｄＢ以上である。これにより、検出器５４に励起ベース光として励起光の一部を蛍光分析用光合分波器５６で反射して確実に導光することができる。また、上述したロングパスフィルタからなるフィルタ５０１やショートパスフィルタからなるフィルタ５０３の代わりに、バンドパスフィルタやノッチパスフィルタを用いるようにしてもよい。
【００６４】
また、蛍光分析用光合分波器として分岐カプラを用いてもよい。この分岐カプラとしては、２本の光ファイバを融着・延伸して作成したフュージョン（溶融型）カプラ１４００（図１４）や、Ｓｉ基板又は石英基板に光回路を形成した光導波路型カプラを用いることができる。この場合、フュージョン（溶融型）カプラ１４００を介して検出器５４に導光される励起ベース光には、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光だけでなく、励起光用光源５３から直接フュージョン（溶融型）カプラ１４００に導光された励起光も含まれる。
【００６５】
さらに、本実施の形態では、光ファイバ１０３の先端部１０３ａを平面研磨するようにしたが、光ファイバ１０３の一部に反射素子が導入され、これにより励起光の一部が出力端５６ｂに導光できる構成であれば、反射素子の構成及びその導入場所は本実施の形態に限定されるわけでない。
【００６６】
以上のように、図１、図２、図１３、及び図１４に示す構成を有する蛍光検出システム１００によれば、試料から発生した蛍光と同時に、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光等からなる励起光に起因した光を検出器５４に導光することができ、この結果、励起ベース光として検出器５４に導光された励起光の一部を用いて、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量を以下後述するようにリアルタイムで補正することができる。
【００６７】
図４は、蛍光測定時の検出信号をリアルタイムで補正する方法を説明するのに用いられるグラフであり、（ａ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるロックイン検出信号と励起光量の関係を示し、（ｂ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるＦＩＴＣ蛍光信号とベース信号の関係を示す。本実施例において励起光量とは、励起光用光源５３から出射される励起光の出力をいう。
【００６８】
以下の測定では、流路２０４中の試料には、蛍光物質であるＦＩＴＣ（Fluorescein isothiocyanate）の濃度（以下「ＦＩＴＣ濃度」という。）が０．１μｍｏｌ／Ｌのものと、ＦＩＴＣ濃度が１μｍｏｌ／Ｌのものを用いた。また、ベース信号を測定すべく、蛍光を発しないバッファ液もＦＩＴＣ濃度０．０μｍｏｌ／Ｌの試料として用いた。尚、蛍光を発する物質が含まれていないものであれば、上記ＦＩＴＣ濃度０．０μｍｏｌ／Ｌの試料としてバッファ液を用いなくてもよい。但し、洗浄液やバッファ液を使用すると、測定の合間に実施できるので、測定に際して工数が増えることはない点で好ましい。
【００６９】
次に上記各試料に励起光を照射したときに検出されるロックインアンプからの出力値（ｍＶ）（以下「ロックイン検出信号」という。）を、励起光量を変化させながら測定した。この測定の結果、図４（ａ）に示すように、全ての試料のロックイン検出信号が励起光量を強くするほど大きくなることがわかった。
【００７０】
ここで、ＦＩＴＣ濃度０．０μｍｏｌ／Ｌの試料のロックイン検出信号は、上述の励起ベース光のみに起因するベース信号を表すものであるので、かかる結果が得られるのは当然である。しかし、ＦＩＴＣ濃度１．０μｍｏｌ／Ｌ，０．１μｍｏｌ／Ｌの試料のロックイン検出信号は、図３の検出信号３０４からＢＫＧ信号３０１を除いた信号であって、蛍光及び励起ベース光の総和としての信号である。また、蛍光は励起光量だけでなくＦＩＴＣ濃度にも依存する。そこで、各励起光量毎に、ＦＩＴＣ濃度１．０μｍｏｌ／Ｌ，０．１μｍｏｌ／Ｌの試料のロックイン検出信号からベース信号を差し引き、試料から発生した蛍光のみに依存する信号（以下「ＦＩＴＣ蛍光信号」という）、及びＦＩＴＣ濃度１．０μｍｏｌ／ＬにおけるＦＩＴＣ蛍光信号をＦＩＴＣ濃度０．１μｍｏｌ／ＬにおけるＦＩＴＣ蛍光信号で割ったときの信号比（以下「ＦＩＴＣ信号比」という）を算出した。この結果、図４（ｂ）に示すように、４μＷ以上の励起光量におけるベース信号において、ＦＩＴＣ蛍光信号はベース信号に比例し、ＦＩＴＣ信号比は、ベース信号に関係なくほぼ一定の値となることがわかった。
【００７１】
以上の結果より、４μＷ以上の励起光量におけるベース信号においては、ＦＩＴＣ蛍光信号は、ベース信号及びＦＩＴＣ濃度のみに比例することから、以下の式（１）のような関係が成立する。
Ｆ＝ｂ×ｄ×Ｃ・・・（１）
Ｆ：ＦＩＴＣ蛍光信号
ｂ：ベース信号
ｄ：ＦＩＴＣ濃度
Ｃ：定数
一方、１μＷ未満の励起光量におけるベース信号においては、ＦＩＴＣ信号比にばらつきが生じていることがわかった。これは１μＷ未満の励起光量におけるＦＩＴＣ蛍光信号はロックインアンプ等による電気的な影響を受けるため精度よく測定することはできないからであると考えられる。
【００７２】
また、ベース信号が励起光量のみに比例するという図４（ａ）の関係が得られる程度に、励起ベース光の光量が確保される必要がある。励起ベース光の光量が非常に小さいと、上述の場合と同様にロックインアンプ等による電気的な影響を受け精度よく測定することはできないからであり、逆に励起ベース光の光量が非常に大きいと、受光素子が飽和し、やはり精度よく測定することはできないからである。
【００７３】
以上の結果に基づき、測定時における未知濃度の試料について得られたＦＩＴＣ蛍光信号から、その試料の濃度を求める方法について説明する。
【００７４】
まず、励起光量をＡ（例えば、Ａ＞４）μＷに設定し、バッファ液及び複数の既知のＦＩＴＣ濃度の試料について蛍光測定を行い、横軸をＦＩＴＣ濃度、縦軸を上記各試料のＦＩＴＣ蛍光信号とする検量線を作成する。
【００７５】
次に、励起光量の設定を変更することなく、上記検量線の作成後一定時間経過したときにバッファ液及び未知のＦＩＴＣ濃度の試料について蛍光測定を行う。ここで励起光用光源５３はＬＥＤであるため、励起光量の設定を維持していても、発光時間や外部温度により励起光量が変動する。この変動に生じるＦＩＴＣ蛍光信号への影響を以下の方法により補正する。
【００７６】
まず、検量線作成時及び試料測定時において得られるベース信号を夫々ｂ０，ｂ１、未知のＦＩＴＣ濃度（濃度ｄ１とする）におけるロックイン検出信号を夫々Ｓ０，Ｓ１、濃度ｄ１におけるＦＩＴＣ蛍光信号を夫々Ｆ０，Ｆ１とする。ＦＩＴＣ蛍光信号は、ロックイン検出信号からベース信号を差し引いた値であるので、
Ｆ０＝Ｓ０−ｂ０・・・（２）
Ｆ１＝Ｓ１−ｂ１・・・（３）
という関係が得られる。また、上記式（１）に代入すると、
Ｆ０＝Ｓ０−ｂ０＝ｂ０×ｄ１×Ｃ・・・（４）
Ｆ１＝Ｓ１−ｂ１＝ｂ１×ｄ１×Ｃ・・・（５）
という関係が得られる。
【００７７】
このうち、Ｓ１，ｂ０，ｂ１は測定値として得ることができるので、Ｆ１は式（３）から算出できる。さらに、この算出値Ｆ１と測定値ｂ１と式（５）から、ｄ１×ＣはＦ１／ｂ１と算出できる。
【００７８】
次に、式（４）に算出されたｄ１×Ｃ（＝Ｆ１／ｂ１）を代入すると、Ｆ０＝Ｆ１×ｂ０／ｂ１と算出される。
【００７９】
よって、このＦ０の値を作成した検量線に当てはめることにより、ｄ１の濃度を精度よく求めることができる。
【００８０】
尚、上記方法においては、試料のロックイン検出信号からベース信号を差し引いたＦＩＴＣ蛍光信号を利用したが、ベース信号で試料のロックイン検出信号を割ったＦＩＴＣ蛍光信号比を利用してもよい。
【００８１】
この場合、図４（ａ）で得られた各ＦＩＴＣ濃度におけるロックイン検出信号に基づき、ベース信号とＦＩＴＣ蛍光信号比の関係をグラフ化すると、図５に示すように、４μＷ以上の励起光量におけるベース信号の場合、ＦＩＴＣ蛍光信号比はベース信号に依存することなく、ほぼ一定値となる。つまり、ＦＩＴＣ蛍光信号比は、ＦＩＴＣ濃度にのみ比例するので、以下の式（６）が成立することがわかった。
Ｆ’＝ｄ×Ｃ’・・・（６）
Ｆ’：ＦＩＴＣ蛍光信号比
ｄ：ＦＩＴＣ濃度
Ｃ’：定数
この結果に基づき、ＦＩＴＣ蛍光信号比を利用して、未知のＦＩＴＣ濃度の試料の濃度を求める方法を説明する。
【００８２】
まず、励起光量をＡ（例えば、Ａ＞４）μＷに設定し、バッファ液及び複数の既知のＦＩＴＣ濃度の試料について蛍光測定を行い、横軸をＦＩＴＣ濃度、縦軸を上記各試料のロックイン検出信号とする検量線を作成する。
【００８３】
この変形例において、ＦＩＴＣ蛍光信号比は、ロックイン検出信号をベース信号で割った値であるので、検量線作成時及び試料測定時において得られる濃度ｄ１におけるＦＩＴＣ蛍光信号比を夫々Ｆ’０，Ｆ’１とすると、
Ｆ’０＝Ｓ０／ｂ０・・・（７）
Ｆ’１＝Ｓ１／ｂ１・・・（８）
という関係が得られる。また、測定時の値を上記式（６）に代入すると、
Ｆ’０＝ｄ１×Ｃ’・・・（９）
Ｆ’１＝ｄ１×Ｃ’・・・（１０）
という関係が得られる。
【００８４】
このうち、Ｓ１，ｂ０，ｂ１は測定値として得ることができるので、Ｆ’１は式（８）から算出できる。よって、式（１０）からｄ１×Ｃ’はＳ１／ｂ１と算出できる。
【００８５】
算出されたｄ１×Ｃ’を式（９）に代入すると、Ｓ０＝Ｓ１・ｂ０／ｂ１という関係が得られる。
【００８６】
よって、このＳ０の値を作成した検量線に当てはめることにより、ｄ１の濃度を精度よく求めることができる。
【００８７】
尚、蛍光分析システム１００は、蛍光分析用光合分波器５６のフィルタ特性を調整することにより、励起光の一部が検出器５４まで導光されたが、この形態に限定されるわけではない。
【００８８】
例えば、ロッドレンズ５００，５０２の径をフィルタ５０１の径より大きくして、励起光の一部を検出器５４まで導光するようにしてもよい。この場合、入射端５６ａ側からの励起光は、フィルタ５０１の外側を迂回する理論上の光路から外れた光路をとるため、出射端５６ｃにもその一部が導光される。つまり、この補正方法の場合、検出器５４に導光される励起ベース光には、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光だけでなく、入射端５６ａから入った励起光用光源５３からの励起光も含まれる。
【００８９】
従って、この形態の蛍光分析用光合分波器を使用する場合は、光ファイバ１０３の先端部１０３ａを従来通りに無反射処理を施したものを使用し、検出器５４に導光される励起ベース光を、入射端５６ａから入った励起光用光源５３からの励起光のみとしてもよい。
【００９０】
図６は、本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【００９１】
本変形例に係る蛍光分析システム１００’は、上記実施の形態で用いられたファイバ長が３０ｃｍである光ファイバ１０３の代わりに、ファイバ長が７ｍであって、その先端部１０３ａ’は無反射処理（斜め研磨＋ＡＰコート被覆）がされている光ファイバ１０３’が用いられる点、光ファイバ１０８が、λ１＜λ’＜λ２である波長λ’をカットオフ波長とするエッジフィルタ５７を有している点、及び蛍光分析用光合分波器５６’のフィルタ５０１’のλ１における透過率が-３０ｄＢ以下である点において相違する。本変形例のその他の要素は、上記実施の形態の対応するものと同一なので、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９２】
本変形例においては、励起ベース光として光ファイバ１０３’を構成する成分により発生するラマン散乱光を用いる。
【００９３】
ここで、散乱光には、入射光と同じ振動数であるレーリー散乱光、入射光とは異なる振動数であるラマン散乱光が存在する。ラマン散乱光における入射光との振動数のずれは、物質に入射した光が物質の原子、分子に衝突した際にエネルギーの授受を行うことで発生するものであり、このうち、振動数が小さくなる（波長が長くなる）ものをスト一クス散乱光、逆に振動数の大きくなる（波長が短くなる）ものをアンチストークス散乱光という。本変形例では、レーリー散乱光は、励起光と同じ波長である点で、上記実施の形態で用いた励起光の反射光と結局同じなので用いず、ラマン散乱光のみについて検討する。ラマン散乱光のうち、アンチストークス散乱光は蛍光分析用光合分波器５６’のフィルタ５０１’で除去されるように設計されている。これに対し、ストークス散乱は波長が長くなるので蛍光の波長と重なり、フィルタ５０１’で除去することはできない。本変形例では、このストークス散乱の特徴を逆に利用すべく、ラマン散乱を検量線の補正に用いる励起ベース光として利用した。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
図１で図示するシステムでベース信号及び試料のロックイン検出信号を測定した。
【００９５】
具体的には、ＬＥＤからなる励起光用光源５３として日亜化学社製のＮＳＰＢ３００Ｂを使用し、レンズ４０として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．４ピッチ）を使用し、光ファイバ１０３としてエドモンド製のコア径／クラッド径の比率が２００／２２０であって、ＮＡが０．２２である石英製光ファイバを使用した。また、蛍光分析用光合分波器５６として日本板硝子製の光合分波器を使用し、蛍光分析用光合分波器５６内のレンズ５００，５０２として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．２５ピッチ）を使用した。さらに、検出器５４として浜松ホトニクス社製のＰＭＴ（Ｈ５７８４−２０）を使用した。
【００９６】
光ファイバ１０３の先端部１０３ａは０度研磨を行い、またＡＲコートは付けなかった。
【００９７】
かかるシステム構成において、ブロープ５０から出射した励起光量が点滅信号の平均値で４０μＷの状態でＦＩＴＣ濃度が０．１μｍｏｌ／Ｌの試料の蛍光測定を行い、ロックインアンプ出力値を得た。
【００９８】
その後、図７で示すシステムにより、上記得られたロックインアンプ出力値となるように励起光用光源５３の励起光量を調整した。この調整により得られた励起光量は２ｐＷであった。つまり、図１のシステム１００において、上記試料から発生する蛍光及び励起ベース光の総和の光量は２ｐＷであった。
【００９９】
同様の方法で、バッファ溶液に上記励起光を照射してロックインアンプ出力値を得て、この得られたロックインアンプ出力値となるように図７で示すシステムにおける励起光用光源５３の励起光量を調整した。この調整により得られた励起光量は１ｐＷであった。つまり、図１のシステム１００において、励起ベース光の光量は１ｐＷであった。
（比較例１）
実施例１とは、光ファイバ１０３の先端部１０３ａについて１０度研磨を行い、ＡＲコートは付けた点のみ異なり、それ以外は全て同一の条件で測定を行った。
【０１００】
この結果、試料からの蛍光の光量は１ｐＷであったのに対して、励起ベース光の光量は測定限界未満の値である０．０１ｐＷ以下となった。
【０１０１】
以上の結果より、実施例１における励起ベース光の光量と、蛍光の光量はほぼ同じとなる。当然のことながら試料の濃度が変化すればそこから出力される蛍光の光量は変化するので、蛍光と励起ベース光の総和の光量と比べて励起ベース光のみ光量が小さくなる場合はある。しかし、実施例でえられた励起ベース光の光量は、比較例で得られた励起ベース光の光量のように測定限界未満の値であって、ノイズの影響を考慮しなくてはならないほどの小さな値ではない。よって、励起光を一部反射した光を励起ベース光として使用することができることがわかった。
【０１０２】
一方、検出器５４中の受光素子が飽和する量は、１００ｐＷであるので、実施例で検出される励起ベース光を問題なく使用できることがわかった。
（実施例２）
図６の蛍光分析システム１００’の光ファイバ１０３の長さを調整し、調整後のラマン散乱光を検出した。
【０１０３】
具体的には、ＬＥＤからなる励起光用光源５３として日亜化学社製のＮＳＰＢ３００Ｂを使用し、レンズ４０として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．４ピッチ）を使用し、光ファイバ１０３としてエドモンド製のコア径／クラッド径の比率が２００／２２０であって、ＮＡが０．２２である石英製光ファイバを使用した。また、蛍光分析用光合分波器５６として日本板硝子製の光合分波器を使用し、蛍光分析用光合分波器５６内のレンズ５００，５０２として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．２５ピッチ）を使用した。さらに、検出器５４として浜松ホトニクス社製のＰＭＴ（Ｈ５７８４−２０）を使用した。
【０１０４】
また、光ファイバ１０３の先端部１０３ａは１０度研磨を行い、ＡＲコートを付けた。
【０１０５】
かかるシステム構成において、上記光ファイバ１０３の長さを変化させ、ラマン散乱光の強度を測定した。
【０１０６】
この結果、図８に示すように、ファイバ長さが１ｍ未満の場合に検出されるラマン散乱光の強度は０．０１ｐＷ未満となり、測定限界未満の値となった。
【０１０７】
これに対して、ファイバ長さが５ｍの場合のラマン強度は０．５ｐＷ、７ｍではＦＩＴＣ蛍光信号の値とほぼ同じ約１ｐＷとなり、ノイズの影響を考慮しなくてもよい程度の光量が得られた。
【０１０８】
よって、ファイバ長さが５ｍ以上、より好ましくは７ｍ以上の場合、励起ベース光としてラマン散乱を用いることで、上記検量線で試料のＦＩＴＣ濃度を図６のシステムにおいては確実に求めることができることがわかった。
【０１０９】
一方、ラマン散乱は励起光が光ファイバ内を通過した場合に発生するものであるので、当然上記の実施例１等の場合でも発生している。しかしながら、実施例１のプローブ部分の光ファイバ長（＝３０ｃｍ）が１ｍ以下であったので、測定限界以下のラマン散乱しか発生しない。よって、比較例１のようなシステムにおいては励起ベース光としてラマン散乱を用いることはできないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１における蛍光分析用光合分波器の概略断面模式図である。
【図３】蛍光分析システムにより測定された検出信号を説明するのに用いられるグラフである。
【図４】蛍光測定時の検出信号をリアルタイムで補正する方法を説明するのに用いられるグラフであり、（ａ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるロックイン検出信号と励起光量の関係を示し、（ｂ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるＦＩＴＣ蛍光信号とベース信号の関係を示す。
【図５】図４（ｂ）とは異なる方法で算出されたＦＩＴＣ蛍光信号比とベース信号の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【図７】実施例１で用いられる励起光用光源の励起光量を調整するシステムの概略構成を示す図である。
【図８】図６の蛍光分析システムで検出されるラマン散乱光の強度を示すグラフである。
【図９】従来の蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
【図１０】図９の蛍光検出システムで測定される蛍光を説明するのに用いられる図である。
【図１１】図９の蛍光検出システムで測定される蛍光を説明するのに用いられる図である。
【図１２】図９の蛍光検出システムで測定される蛍光を説明するのに用いられる図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００ 蛍光分析システム
２０ 蛍光分析用チップ
４０ レンズ
５３ 励起光用光源
５４ 検出器
５６ 蛍光分析用光合分波器
１０３ 光ファイバ
１０３ａ 先端部
１０９ ロックイン変調回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光検出システム及びこれを利用した濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図９のような蛍光検出システムにより励起光を測定物質に照射し、その際に測定物質が発する蛍光を測定することで試料溶液中に含まれる測定物質の濃度を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、蛍光検出システムを外光が入る状態に置いて上記蛍光の測定を行うと、検出対象である蛍光以外の光（以下「ベース光」という。）も蛍光と同時に検出器に導光される。つまり、図１０の実線で示すように、蛍光測定の際に得られる検出信号は、点線で示されるベース光の検出信号の上に、測定対象である蛍光の検出信号が乗った状態となる。このため、蛍光検出を感度良く行うことができない。この問題は、検出器を暗室内に設置してベース光が検出器に入らないようにすれば改善される。
【０００４】
一方、励起光以外の外光が被測定物質に入射し、これによって生じた蛍光がベース光となる場合がある。このベース光は、上述したように検出器を暗室に設置しても除去することはできないので、蛍光測定の際に得られる検出信号（図１１の点線１１０１）は、上記外光で生じた蛍光により生じるベース光の検出信号（図１１の太線１１０２）の上に、測定対象である蛍光の検出信号が乗った状態となる。かかるベース光を除去する方法としては、励起光を変調し、その変調に同期した信号のみをロックインアンプで検出する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−３０８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、励起光源としてＬＤやＬＥＤを使用する場合、発光時間及び外部温度によって励起光の光量が変化する。また、検出器内にあって蛍光を受光する受光素子の検出感度も使用時間及び外部温度によって変化する。
【０００６】
例えば、図１２に示すように、励起光量の設定値は維持していても、測定開始直前で得られた励起光量１２０１は、一定時間経過後には励起光量１２００まで変化しうる。この場合、検出器を暗室に設置し、且つロックインアンプにより励起光の強度の変調を行うようにして、同一濃度の蛍光物質からなる試料の蛍光測定を行ってもその検出信号が変動してしまう。具体的には、励起光量１２００を照射したときの蛍光測定で得られる検出信号は点線１２０２で示すものとなるのに対し、励起光量１２０１を照射したときの蛍光測定で得られる検出信号は一点破線１２０３で示すものとなる。
【０００７】
従来、かかる変動を考慮して正確な蛍光検出測定を実施するためには、所定時間毎、より正確さが求められる場合は、測定毎に、励起光源や検出器に対してキャリブレーションという補正作業を行う必要があり、測定に手間がかかった。
【０００８】
本発明の目的は、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる蛍光検出システム及びこれを利用した濃度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の蛍光検出システムは、主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、入射端からの光を第１の出射端に、前記第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、前記入射端と接続し、前記励起光を出射する励起光用光源と、前記第２の出射端と接続し、前記蛍光を受光する検出器と、一端から入射した前記励起光を前記試料に集光照射すると共に、他端から入射した前記蛍光を集光するレンズと、前記第１の出射端、及び前記レンズの一端と接続する光ファイバとを備え、前記検出器は、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に受光することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の蛍光検出システムは、請求項１記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、２つのレンズの間に介在されたフィルタを備え、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の蛍光検出システムは、請求項１記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の蛍光検出システムは、請求項１記載の蛍光検出システムにおいて、前記光ファイバは、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に前記第１の出射端まで導光することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の蛍光検出システムは、請求項４記載の蛍光検出システムにおいて、前記光ファイバは、その一部に反射素子が導入されており、前記励起光に起因した光は、前記反射素子により前記励起光の一部が反射された光であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の蛍光検出システムは、請求項５記載の蛍光検出システムにおいて、前記反射素子はその端面における反射を利用した素子であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の蛍光検出システムは、請求項６記載の蛍光検出システムにおいて、前記端面における反射はガラスの平面反射であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の蛍光検出システムは、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の蛍光検出システムは、請求項８記載の蛍光検出システムにおいて、前記フィルタの波長λ１における透過率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の蛍光検出システムは、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のショートパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の蛍光検出システムは、請求項１０記載の蛍光検出システムにおいて、前記フィルタの波長λ１における反射率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の蛍光検出システムは、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記フィルタは、２つのレンズの間に介在されており、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の蛍光検出システムは、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４記載の蛍光検出システムは、請求項４記載の蛍光検出システムにおいて、前記励起光に起因した光は、前記光ファイバからのラマン散乱光であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５記載の蛍光検出システムは、請求項１４記載の蛍光検出システムにおいて、前記ラマン散乱光は、スト一クス散乱によるものであることを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１６記載の濃度測定方法は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の蛍光検出システムを利用した濃度測定方法において、基準時に、第１の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第１の検出信号として取得する第１の取得ステップと、前記基準時に、第２の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第２の検出信号として取得する第２の取得ステップと、前記基準時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第３の検出信号を取得する第３の取得ステップと、前記第１乃至第３の検出信号に基づき検量線を作成する作成ステップと、前記基準時から所定時間の経過した測定時に、未知濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第４の検出信号として取得する第４の取得ステップと、前記測定時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第５の検出信号を取得する第５の取得ステップと、前記第３の検出信号及び前記第５の検出信号に基づき、前記第４の検出信号を補正する補正ステップと、前記補正された第４の検出信号を前記作成された検量線にあてはめ、前記未知濃度の値を算出する算出ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の蛍光検出システムによれば、主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、入射端からの光を第１の出射端に、第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、入射端と接続し、励起光を出射する励起光用光源と、第２の出射端と接続し、蛍光を受光する検出器と、一端から入射した励起光を試料に集光照射すると共に、他端から入射した蛍光を集光するレンズと、第１の出射端、及びレンズの一端と接続する光ファイバとを備え、検出器は、励起光に起因した光を蛍光と同時に受光するので、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる。
【００２６】
請求項２記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、２つのレンズの間に介在されたフィルタを備え、その２つのレンズの径がフィルタの径より大きいので、励起光に起因した光として、レンズの一端と接続する光ファイバからの光及び／又は励起光用光源からの光を光合分波器を介して検出器に確実に導光することができる。
【００２７】
請求項３記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであるので、励起光に起因した光として、レンズの一端と接続する光ファイバからの光及び／又は励起光用光源からの光を光合分波器を介して検出器に確実に導光することができる。
【００２８】
請求項４記載の蛍光検出システムによれば、光ファイバは、励起光に起因した光を蛍光と同時に第１の出射端まで導光するので、励起光に起因した光を蛍光と同時に確実に検出器に導光することができる。
【００２９】
請求項５記載の蛍光検出システムによれば、光ファイバは、その一部に反射素子が導入されており、励起光に起因した光は、反射素子により励起光の一部が反射された光であるので、上記励起光に起因した光を蛍光と同時に確実に検出器に導光することができる。
【００３０】
請求項６記載の蛍光検出システムによれば、反射素子はその端面における反射を利用した素子であるので、簡易に反射素子を作成することができる。
【００３１】
請求項７記載の蛍光検出システムによれば、上記端面における反射はガラスの平面反射であるので、光ファイバの端面処理等により簡易に反射素子を作成することができる。
【００３２】
請求項８記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタからなるフィルタを備えるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光を光合分波器を透過して検出器にまで導光することができる。
【００３３】
請求項９記載の蛍光検出システムによれば、上記ロングパスフィルタからなるフィルタの波長λ１における透過率が−２０ｄＢ以下であるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光を光合分波器を透過して検出器にまで確実に導光することができる。
【００３４】
請求項１０記載の蛍光検出システムによれば、光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のショートパスフィルタからなるフィルタを備えるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光を光合分波器で反射して検出器にまで導光することができる。
【００３５】
請求項１１記載の蛍光検出システムによれば、上記ショートパスフィルタからなるフィルタの波長λ１における反射率が−２０ｄＢ以下であるので、光ファイバに導入された反射素子により一部反射された励起光が過剰に検出器に導光されることを防止することができる。
【００３６】
請求項１２記載の蛍光検出システムによれば、上記フィルタは、２つのレンズの間に介在されており、この２つのレンズの径が上記フィルタの径より大きいので、励起光に起因した光として、入射端からの励起光も光合分波器を透過して検出器にまで導光することができる。
【００３７】
請求項１３記載の蛍光検出システムによれば、上記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであるので、励起光に起因した光として、入射端からの励起光も光合分波器を透過して検出器にまで導光することができる。
【００３８】
請求項１４記載の蛍光検出システムによれば、励起光に起因した光は、光ファイバからのラマン散乱光であるので、上記励起光に起因した光を蛍光と同時に確実に検出器に導光することができる。
【００３９】
請求項１５記載の蛍光検出システムによれば、上記ラマン散乱光は、スト一クス散乱によるものであるので、上記ラマン散乱光の波長を蛍光の波長とほぼ同一とでき、上記励起光に起因した光として、蛍光と同時により確実に検出器に導光することができる。
【００４０】
請求項１６記載の濃度測定方法によれば、上記蛍光検出システムを利用した濃度測定方法において、基準時に、第１の濃度を有する被測定物質に励起光を照射し、そのときに検出器に導光された光を、第１の検出信号として取得し、基準時に、第２の濃度を有する被測定物質に励起光を照射し、そのときに検出器に導光された光を、第２の検出信号として取得し、基準時に、励起光に起因した光のみを検出器に導光したときに、第３の検出信号を取得し、第１乃至第３の検出信号に基づき検量線を作成し、基準時から所定時間の経過した測定時に、未知濃度を有する被測定物質に励起光を照射し、そのときに検出器に導光された光を、第４の検出信号として取得し、測定時に、励起光に起因した光のみを検出器に導光したときに、第５の検出信号を取得し、第３の検出信号及び第５の検出信号に基づき、第４の検出信号を補正し、補正された第４の検出信号を作成された検量線にあてはめ、上記未知濃度の値を算出するので、上記蛍光検出システムにより得られた検出信号に基づき、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、入射端からの光を第１の出射端に、第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、入射端と接続し、励起光を出射する励起光用光源と、第２の出射端と接続し、蛍光を受光する検出器と、一端から入射した励起光を試料に集光照射すると共に、他端から入射した蛍光を集光するレンズの一端及び第１の出射端を接続する光ファイバとを備え、検出器は、励起光に起因した光を前記蛍光と同時に受光すると、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量をリアルタイムで補正することができることを見出した。
【００４２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００４４】
図１は、本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの概略構成を示す図である。
【００４５】
図１において、蛍光分析システム１００は、蛍光分析用光学モジュール１００ａと、励起光を蛍光分析用チップ２０内部の流路２０４内の試料溶液に集光するレンズ付き光ファイバ（以下「プローブ」という。）５０と、蛍光分析用チップ２０を載置する試料台２１とを備える。
【００４６】
試料台２１は、プローブ５０に対し相対的に移動して試料の位置決めする不図示の移動機構を備える。尚、本発明の実施の形態では試料台２１が移動機構を備えるものとしたが、試料の位置決めを行うことができればこれに限定されるものでなく、プローブ５０も試料台２１に対し相対的に移動する移動機構を備えてもよい。
【００４７】
蛍光分析用光学モジュール１００ａは、主波長λ１の励起光を出射するＬＥＤからなる励起光用光源５３と、励起光をプローブ５０を介して照射することにより試料から発生した主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を透過する蛍光分析用光合分波器５６と、この蛍光を受光する検出器５４と、励起光用光源５３及び蛍光分析用光合分波器５６の入射端５６ａを接続する光ファイバ１０６と、プローブ５０及び蛍光分析用光合分波器５６の出射端５６ｂを接続する長さ３０ｃｍの光ファイバ１０３と、検出器５４及び蛍光分析用光合分波器５６の出射端５６ｃを接続する光ファイバ１０８とを備える。蛍光分析用光学モジュール１００ａをこのような構成とすることにより、励起光を試料に導くと共に試料からの蛍光を蛍光分析用光合分波器５６に導くことができる。
【００４８】
また、本実施の形態のように励起光用光源５３としてＬＥＤを使用するのではなくＬＤを使用する場合は、蛍光分析用光合分波器５６からの戻り励起光λ１が励起光用光源５３に入ることを防止すべく、アイソレータを設けてもよい。これにより、ＬＤの光源としての出力安定性を上げることができる。
【００４９】
このように、蛍光分析用光学モジュール１００ａは、このモジュールを構成する上述の機器間において光を伝送するために光ファイバを用いるので、このモジュールを簡潔、小型化することができる。
【００５０】
プローブ５０は、光ファイバ１０３の他端の先端部１０３ａを保持するフェルール１０４と、光ファイバ１０３の上記先端部１０３ａと光学的に接続されたレンズ４０と、フェルール１０４とレンズ４０を固定するチューブ１０５とから成る。光ファイバ１０３の上記先端部１０３ａは、平面加工され、励起光の一部が反射するように構成されている。これにより、光ファイバ１０３内に反射素子を簡易且つ確実に導入することができる。例えば、光ファイバ１０３がシリカガラスでできている場合、上記構成とすることにより約３．５％の励起光が光ファイバ１０３内に戻る。これに対して、光ファイバ１０３の上記先端部１０３ａが斜め研磨され且つ無反射コートを施した場合、約０．０１％の励起光しか光ファイバ１０３内には戻らない。
【００５１】
励起光用光源５３は、ロックイン変調回路１０９と接続されており、このロックイン変調回路１０９によりｌ００Ｈｚ以上１０ＫＨｚ以下で励起光用光源５３のＯｎ−Ｏｆｆ変調（例えば矩形変調）が行われる。これにより確実に検出感度を上げることができる。
【００５２】
また、ロックイン変調回路１０９はロックインアンプと接続されており、励起光用光源５３の変調と同期（ロックイン）をさせて検出を行う。これにより、より測定精度を上げることができる。
【００５３】
尚、本発明の実施の形態ではロックイン変調回路１０９及びロックインアンプが用いられていたが、外光の影響を除いて検出感度をあげることができる光変調機構であればこれに限定されるものではなく、例えばＦＦＴを利用するようにしてもよい。
【００５４】
図２は、図１における蛍光分析用光合分波器５６の概略断面模式図である。
【００５５】
図２において、蛍光分析用光合分波器５６は、その出力端５６ａ，５６ｂ側から順にロッドレンズ５００と、その上に蒸着されたフィルタ５０１と、フィルタ５０１に接着剤により固定されたロッドレンズ５０２とを直列に配置したものから成り、これらは一体的に構成されている。これにより、蛍光分析用光合分波器５６を貼り合わせ構造とすることができ、コンパクト化できる。また、フィルタ５０１をガラス基板上に形成し、このガラス基板をロッドレンズ５００とロッドレンズ５０２の間に配置させてもよい。
【００５６】
ロッドレンズ５００，５０２は、中心から外部に向かって屈折率が低下するように屈折率勾配が設けられた屈折率分布型円柱状ロッドレンズである。これにより、入射面と出射面の２端面を光軸方向に直角方向の平面にでき、レンズの結合等の組立が容易にできる。また、ロッドレンズ５００，５０２は、円柱状であるため、シリンダー状保持具に容易に格納でき、光軸合わせが容易とすることができる。
【００５７】
フィルタ５０１は、屈折率の低いＳｉＯ２等から成る層（Ｌ）と屈折率の高いＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５等から成る層（Ｈ）が多層に積層された誘電体多層膜であって、そのカットオフ波長λは、λ１より大きくλ２より小さい。すなわち、フィルタ５０１は、いわゆるロングパスフィルタで構成される。より具体的には、本実施の形態に係るフィルタ５０１の特性は、波長λ１の光の透過率は−２０ｄＢ（約１％）以下であって、波長λ２の光の透過率は−３ｄＢ以上（９７〜５０％）である。また、より好ましくは、波長λ１の光の透過率は−３０ｄＢ以上、より好ましくは−３５ｄＢ以上である。
【００５８】
ここで、入射端５６ａ及び出射端５６ｃはロッドレンズ５００の図２の向かって上側に、出射端５６ｂは下側に配されている。ここで、蛍光分析用光合分波器５６内において、上記フィルタ５０１が介在しない場合、入射端５６ａから光は点線５０３の光路を進み、出射端５６ｂから光は実線５０４の光路を進む。しかし、本実施の形態においては、入射端５６ａからは主波長λ１の励起光が入射するので、フィルタ５０１でその約９９％が反射して出射端５６ｂに導光される一方、フィルタ５０１を透過した一部の励起光は、点線５０３の光路を経て出力端５６ｄから外へ出る。かかる構成により、励起光用光源５３からの光が蛍光分析用光合分波器５６を介して直接検出器５４に入射するのを確実に遮断することができる。
【００５９】
また、プローブ５０を介して出力端５６ｂから入射される光は、試料から生じる蛍光と、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光とからなるが、このうち、蛍光の主波長はλ２であるので、フィルタ５０１を９７〜５０％透過して出力端５６ｃに導光される。一方、上記一部反射された励起光の主波長はλ１であるので、フィルタ５０１でその約９９％が反射して入射端５６ａに導光される一方、残りの約１％はフィルタ５０１を透過して出力端５６ｃに導光される。これにより、蛍光を検出器５４に導光するのと同時に、検出対象である蛍光以外の光として励起光の一部（以下「励起ベース光」という。）を検出器５４に導光することができる。
【００６０】
以上の構成により、蛍光分析システム１００は蛍光の検出信号の強度を確保することができると共に、この蛍光と同時に励起ベース光を検出器５４まで導光することができる。つまり、本システムにおいては、流路２０４に被測定物である蛍光物質を含まない試料を流し、これに励起光を照射すると、図３に示すように、何ら測定を行っていないときに得られる検出信号３０１（以下「ＢＫＧ信号」という。）に励起ベース光の検出信号３０３が乗った、点線で示す検出信号３００が測定される。一方、流路２０４に被測定物である蛍光物質を所定濃度含む試料を流し、これに励起光を照射すると、図３に示すように、ＢＫＧ信号３０１に蛍光及び励起ベース光の総和としての検出信号３０４が乗った、点線で示す検出信号３０２が測定される。
【００６１】
ここで、上記検出信号３００，３０２は、ロックインアンプを用いて励起光と同期させて測定を行うことにより、ＢＫＧ信号３０１を取り除くことができる。以下、図３の検出信号３００からＢＫＧ信号３０１を除いたものを「ベース信号」という。このベース信号は励起ベース光のみに起因する。
【００６２】
尚、本実施の形態では、フィルタ５０１の波長λ１に対する透過率を通常より高くなるように制御したが、励起光の一部を出力端５６ｃに導光できるのであればこれに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、フィルタ５０１として、そのカットオフ波長λをより短波長側にシフトさせたものを使用してもよい。また、図１３に示すように、ロングパスフィルタからなるフィルタ５０１をショートパスフィルタからなるフィルタ５０３に変更し、且つその接続を通常と逆とするようにしてもよい。ここで、通常と逆の接続とは、蛍光分析用光合分波器５６の出力端５６ｃに励起光用光源５３、出力端５６ｂにプローブ５０を接続し、その入力端５６ａに検出器５４を接続することをいう。この場合、光ファイバ１０３の先端部１０３ａから一部反射された励起光に対するショートパスフィルタからなるフィルタ５０３の波長λ１における反射率は−２０ｄＢ（約１％）以下となる。これにより、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光が過剰に検出器５４に導光されることを防止することができる。また、より好ましくは、フィルタ５０３の波長λ１における反射率は−３０ｄＢ以上、より好ましくは−３５ｄＢ以上である。これにより、検出器５４に励起ベース光として励起光の一部を蛍光分析用光合分波器５６で反射して確実に導光することができる。また、上述したロングパスフィルタからなるフィルタ５０１やショートパスフィルタからなるフィルタ５０３の代わりに、バンドパスフィルタやノッチパスフィルタを用いるようにしてもよい。
【００６４】
また、蛍光分析用光合分波器として分岐カプラを用いてもよい。この分岐カプラとしては、２本の光ファイバを融着・延伸して作成したフュージョン（溶融型）カプラ１４００（図１４）や、Ｓｉ基板又は石英基板に光回路を形成した光導波路型カプラを用いることができる。この場合、フュージョン（溶融型）カプラ１４００を介して検出器５４に導光される励起ベース光には、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光だけでなく、励起光用光源５３から直接フュージョン（溶融型）カプラ１４００に導光された励起光も含まれる。
【００６５】
さらに、本実施の形態では、光ファイバ１０３の先端部１０３ａを平面研磨するようにしたが、光ファイバ１０３の一部に反射素子が導入され、これにより励起光の一部が出力端５６ｂに導光できる構成であれば、反射素子の構成及びその導入場所は本実施の形態に限定されるわけでない。
【００６６】
以上のように、図１、図２、図１３、及び図１４に示す構成を有する蛍光検出システム１００によれば、試料から発生した蛍光と同時に、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光等からなる励起光に起因した光を検出器５４に導光することができ、この結果、励起ベース光として検出器５４に導光された励起光の一部を用いて、使用時間や外部温度に依存して変動する蛍光の量を以下後述するようにリアルタイムで補正することができる。
【００６７】
図４は、蛍光測定時の検出信号をリアルタイムで補正する方法を説明するのに用いられるグラフであり、（ａ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるロックイン検出信号と励起光量の関係を示し、（ｂ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるＦＩＴＣ蛍光信号とベース信号の関係を示す。本実施例において励起光量とは、励起光用光源５３から出射される励起光の出力をいう。
【００６８】
以下の測定では、流路２０４中の試料には、蛍光物質であるＦＩＴＣ（Fluorescein isothiocyanate）の濃度（以下「ＦＩＴＣ濃度」という。）が０．１μｍｏｌ／Ｌのものと、ＦＩＴＣ濃度が１μｍｏｌ／Ｌのものを用いた。また、ベース信号を測定すべく、蛍光を発しないバッファ液もＦＩＴＣ濃度０．０μｍｏｌ／Ｌの試料として用いた。尚、蛍光を発する物質が含まれていないものであれば、上記ＦＩＴＣ濃度０．０μｍｏｌ／Ｌの試料としてバッファ液を用いなくてもよい。但し、洗浄液やバッファ液を使用すると、測定の合間に実施できるので、測定に際して工数が増えることはない点で好ましい。
【００６９】
次に上記各試料に励起光を照射したときに検出されるロックインアンプからの出力値（ｍＶ）（以下「ロックイン検出信号」という。）を、励起光量を変化させながら測定した。この測定の結果、図４（ａ）に示すように、全ての試料のロックイン検出信号が励起光量を強くするほど大きくなることがわかった。
【００７０】
ここで、ＦＩＴＣ濃度０．０μｍｏｌ／Ｌの試料のロックイン検出信号は、上述の励起ベース光のみに起因するベース信号を表すものであるので、かかる結果が得られるのは当然である。しかし、ＦＩＴＣ濃度１．０μｍｏｌ／Ｌ，０．１μｍｏｌ／Ｌの試料のロックイン検出信号は、図３の検出信号３０４からＢＫＧ信号３０１を除いた信号であって、蛍光及び励起ベース光の総和としての信号である。また、蛍光は励起光量だけでなくＦＩＴＣ濃度にも依存する。そこで、各励起光量毎に、ＦＩＴＣ濃度１．０μｍｏｌ／Ｌ，０．１μｍｏｌ／Ｌの試料のロックイン検出信号からベース信号を差し引き、試料から発生した蛍光のみに依存する信号（以下「ＦＩＴＣ蛍光信号」という）、及びＦＩＴＣ濃度１．０μｍｏｌ／ＬにおけるＦＩＴＣ蛍光信号をＦＩＴＣ濃度０．１μｍｏｌ／ＬにおけるＦＩＴＣ蛍光信号で割ったときの信号比（以下「ＦＩＴＣ信号比」という）を算出した。この結果、図４（ｂ）に示すように、４μＷ以上の励起光量におけるベース信号において、ＦＩＴＣ蛍光信号はベース信号に比例し、ＦＩＴＣ信号比は、ベース信号に関係なくほぼ一定の値となることがわかった。
【００７１】
以上の結果より、４μＷ以上の励起光量におけるベース信号においては、ＦＩＴＣ蛍光信号は、ベース信号及びＦＩＴＣ濃度のみに比例することから、以下の式（１）のような関係が成立する。
Ｆ＝ｂ×ｄ×Ｃ・・・（１）
Ｆ：ＦＩＴＣ蛍光信号
ｂ：ベース信号
ｄ：ＦＩＴＣ濃度
Ｃ：定数
一方、１μＷ未満の励起光量におけるベース信号においては、ＦＩＴＣ信号比にばらつきが生じていることがわかった。これは１μＷ未満の励起光量におけるＦＩＴＣ蛍光信号はロックインアンプ等による電気的な影響を受けるため精度よく測定することはできないからであると考えられる。
【００７２】
また、ベース信号が励起光量のみに比例するという図４（ａ）の関係が得られる程度に、励起ベース光の光量が確保される必要がある。励起ベース光の光量が非常に小さいと、上述の場合と同様にロックインアンプ等による電気的な影響を受け精度よく測定することはできないからであり、逆に励起ベース光の光量が非常に大きいと、受光素子が飽和し、やはり精度よく測定することはできないからである。
【００７３】
以上の結果に基づき、測定時における未知濃度の試料について得られたＦＩＴＣ蛍光信号から、その試料の濃度を求める方法について説明する。
【００７４】
まず、励起光量をＡ（例えば、Ａ＞４）μＷに設定し、バッファ液及び複数の既知のＦＩＴＣ濃度の試料について蛍光測定を行い、横軸をＦＩＴＣ濃度、縦軸を上記各試料のＦＩＴＣ蛍光信号とする検量線を作成する。
【００７５】
次に、励起光量の設定を変更することなく、上記検量線の作成後一定時間経過したときにバッファ液及び未知のＦＩＴＣ濃度の試料について蛍光測定を行う。ここで励起光用光源５３はＬＥＤであるため、励起光量の設定を維持していても、発光時間や外部温度により励起光量が変動する。この変動に生じるＦＩＴＣ蛍光信号への影響を以下の方法により補正する。
【００７６】
まず、検量線作成時及び試料測定時において得られるベース信号を夫々ｂ０，ｂ１、未知のＦＩＴＣ濃度（濃度ｄ１とする）におけるロックイン検出信号を夫々Ｓ０，Ｓ１、濃度ｄ１におけるＦＩＴＣ蛍光信号を夫々Ｆ０，Ｆ１とする。ＦＩＴＣ蛍光信号は、ロックイン検出信号からベース信号を差し引いた値であるので、
Ｆ０＝Ｓ０−ｂ０・・・（２）
Ｆ１＝Ｓ１−ｂ１・・・（３）
という関係が得られる。また、上記式（１）に代入すると、
Ｆ０＝Ｓ０−ｂ０＝ｂ０×ｄ１×Ｃ・・・（４）
Ｆ１＝Ｓ１−ｂ１＝ｂ１×ｄ１×Ｃ・・・（５）
という関係が得られる。
【００７７】
このうち、Ｓ１，ｂ０，ｂ１は測定値として得ることができるので、Ｆ１は式（３）から算出できる。さらに、この算出値Ｆ１と測定値ｂ１と式（５）から、ｄ１×ＣはＦ１／ｂ１と算出できる。
【００７８】
次に、式（４）に算出されたｄ１×Ｃ（＝Ｆ１／ｂ１）を代入すると、Ｆ０＝Ｆ１×ｂ０／ｂ１と算出される。
【００７９】
よって、このＦ０の値を作成した検量線に当てはめることにより、ｄ１の濃度を精度よく求めることができる。
【００８０】
尚、上記方法においては、試料のロックイン検出信号からベース信号を差し引いたＦＩＴＣ蛍光信号を利用したが、ベース信号で試料のロックイン検出信号を割ったＦＩＴＣ蛍光信号比を利用してもよい。
【００８１】
この場合、図４（ａ）で得られた各ＦＩＴＣ濃度におけるロックイン検出信号に基づき、ベース信号とＦＩＴＣ蛍光信号比の関係をグラフ化すると、図５に示すように、４μＷ以上の励起光量におけるベース信号の場合、ＦＩＴＣ蛍光信号比はベース信号に依存することなく、ほぼ一定値となる。つまり、ＦＩＴＣ蛍光信号比は、ＦＩＴＣ濃度にのみ比例するので、以下の式（６）が成立することがわかった。
Ｆ’＝ｄ×Ｃ’・・・（６）
Ｆ’：ＦＩＴＣ蛍光信号比
ｄ：ＦＩＴＣ濃度
Ｃ’：定数
この結果に基づき、ＦＩＴＣ蛍光信号比を利用して、未知のＦＩＴＣ濃度の試料の濃度を求める方法を説明する。
【００８２】
まず、励起光量をＡ（例えば、Ａ＞４）μＷに設定し、バッファ液及び複数の既知のＦＩＴＣ濃度の試料について蛍光測定を行い、横軸をＦＩＴＣ濃度、縦軸を上記各試料のロックイン検出信号とする検量線を作成する。
【００８３】
この変形例において、ＦＩＴＣ蛍光信号比は、ロックイン検出信号をベース信号で割った値であるので、検量線作成時及び試料測定時において得られる濃度ｄ１におけるＦＩＴＣ蛍光信号比を夫々Ｆ’０，Ｆ’１とすると、
Ｆ’０＝Ｓ０／ｂ０・・・（７）
Ｆ’１＝Ｓ１／ｂ１・・・（８）
という関係が得られる。また、測定時の値を上記式（６）に代入すると、
Ｆ’０＝ｄ１×Ｃ’・・・（９）
Ｆ’１＝ｄ１×Ｃ’・・・（１０）
という関係が得られる。
【００８４】
このうち、Ｓ１，ｂ０，ｂ１は測定値として得ることができるので、Ｆ’１は式（８）から算出できる。よって、式（１０）からｄ１×Ｃ’はＳ１／ｂ１と算出できる。
【００８５】
算出されたｄ１×Ｃ’を式（９）に代入すると、Ｓ０＝Ｓ１・ｂ０／ｂ１という関係が得られる。
【００８６】
よって、このＳ０の値を作成した検量線に当てはめることにより、ｄ１の濃度を精度よく求めることができる。
【００８７】
尚、蛍光分析システム１００は、蛍光分析用光合分波器５６のフィルタ特性を調整することにより、励起光の一部が検出器５４まで導光されたが、この形態に限定されるわけではない。
【００８８】
例えば、ロッドレンズ５００，５０２の径をフィルタ５０１の径より大きくして、励起光の一部を検出器５４まで導光するようにしてもよい。この場合、入射端５６ａ側からの励起光は、フィルタ５０１の外側を迂回する理論上の光路から外れた光路をとるため、出射端５６ｃにもその一部が導光される。つまり、この補正方法の場合、検出器５４に導光される励起ベース光には、光ファイバ１０３の先端部１０３ａで一部反射された励起光だけでなく、入射端５６ａから入った励起光用光源５３からの励起光も含まれる。
【００８９】
従って、この形態の蛍光分析用光合分波器を使用する場合は、光ファイバ１０３の先端部１０３ａを従来通りに無反射処理を施したものを使用し、検出器５４に導光される励起ベース光を、入射端５６ａから入った励起光用光源５３からの励起光のみとしてもよい。
【００９０】
図６は、本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【００９１】
本変形例に係る蛍光分析システム１００’は、上記実施の形態で用いられたファイバ長が３０ｃｍである光ファイバ１０３の代わりに、ファイバ長が７ｍであって、その先端部１０３ａ’は無反射処理（斜め研磨＋ＡＰコート被覆）がされている光ファイバ１０３’が用いられる点、光ファイバ１０８が、λ１＜λ’＜λ２である波長λ’をカットオフ波長とするエッジフィルタ５７を有している点、及び蛍光分析用光合分波器５６’のフィルタ５０１’のλ１における透過率が-３０ｄＢ以下である点において相違する。本変形例のその他の要素は、上記実施の形態の対応するものと同一なので、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００９２】
本変形例においては、励起ベース光として光ファイバ１０３’を構成する成分により発生するラマン散乱光を用いる。
【００９３】
ここで、散乱光には、入射光と同じ振動数であるレーリー散乱光、入射光とは異なる振動数であるラマン散乱光が存在する。ラマン散乱光における入射光との振動数のずれは、物質に入射した光が物質の原子、分子に衝突した際にエネルギーの授受を行うことで発生するものであり、このうち、振動数が小さくなる（波長が長くなる）ものをスト一クス散乱光、逆に振動数の大きくなる（波長が短くなる）ものをアンチストークス散乱光という。本変形例では、レーリー散乱光は、励起光と同じ波長である点で、上記実施の形態で用いた励起光の反射光と結局同じなので用いず、ラマン散乱光のみについて検討する。ラマン散乱光のうち、アンチストークス散乱光は蛍光分析用光合分波器５６’のフィルタ５０１’で除去されるように設計されている。これに対し、ストークス散乱は波長が長くなるので蛍光の波長と重なり、フィルタ５０１’で除去することはできない。本変形例では、このストークス散乱の特徴を逆に利用すべく、ラマン散乱を検量線の補正に用いる励起ベース光として利用した。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明を実施例及び比較例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
図１で図示するシステムでベース信号及び試料のロックイン検出信号を測定した。
【００９５】
具体的には、ＬＥＤからなる励起光用光源５３として日亜化学社製のＮＳＰＢ３００Ｂを使用し、レンズ４０として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．４ピッチ）を使用し、光ファイバ１０３としてエドモンド製のコア径／クラッド径の比率が２００／２２０であって、ＮＡが０．２２である石英製光ファイバを使用した。また、蛍光分析用光合分波器５６として日本板硝子製の光合分波器を使用し、蛍光分析用光合分波器５６内のレンズ５００，５０２として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．２５ピッチ）を使用した。さらに、検出器５４として浜松ホトニクス社製のＰＭＴ（Ｈ５７８４−２０）を使用した。
【００９６】
光ファイバ１０３の先端部１０３ａは０度研磨を行い、またＡＲコートは付けなかった。
【００９７】
かかるシステム構成において、ブロープ５０から出射した励起光量が点滅信号の平均値で４０μＷの状態でＦＩＴＣ濃度が０．１μｍｏｌ／Ｌの試料の蛍光測定を行い、ロックインアンプ出力値を得た。
【００９８】
その後、図７で示すシステムにより、上記得られたロックインアンプ出力値となるように励起光用光源５３の励起光量を調整した。この調整により得られた励起光量は２ｐＷであった。つまり、図１のシステム１００において、上記試料から発生する蛍光及び励起ベース光の総和の光量は２ｐＷであった。
【００９９】
同様の方法で、バッファ溶液に上記励起光を照射してロックインアンプ出力値を得て、この得られたロックインアンプ出力値となるように図７で示すシステムにおける励起光用光源５３の励起光量を調整した。この調整により得られた励起光量は１ｐＷであった。つまり、図１のシステム１００において、励起ベース光の光量は１ｐＷであった。
（比較例１）
実施例１とは、光ファイバ１０３の先端部１０３ａについて１０度研磨を行い、ＡＲコートは付けた点のみ異なり、それ以外は全て同一の条件で測定を行った。
【０１００】
この結果、試料からの蛍光の光量は１ｐＷであったのに対して、励起ベース光の光量は測定限界未満の値である０．０１ｐＷ以下となった。
【０１０１】
以上の結果より、実施例１における励起ベース光の光量と、蛍光の光量はほぼ同じとなる。当然のことながら試料の濃度が変化すればそこから出力される蛍光の光量は変化するので、蛍光と励起ベース光の総和の光量と比べて励起ベース光のみ光量が小さくなる場合はある。しかし、実施例でえられた励起ベース光の光量は、比較例で得られた励起ベース光の光量のように測定限界未満の値であって、ノイズの影響を考慮しなくてはならないほどの小さな値ではない。よって、励起光を一部反射した光を励起ベース光として使用することができることがわかった。
【０１０２】
一方、検出器５４中の受光素子が飽和する量は、１００ｐＷであるので、実施例で検出される励起ベース光を問題なく使用できることがわかった。
（実施例２）
図６の蛍光分析システム１００’の光ファイバ１０３の長さを調整し、調整後のラマン散乱光を検出した。
【０１０３】
具体的には、ＬＥＤからなる励起光用光源５３として日亜化学社製のＮＳＰＢ３００Ｂを使用し、レンズ４０として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．４ピッチ）を使用し、光ファイバ１０３としてエドモンド製のコア径／クラッド径の比率が２００／２２０であって、ＮＡが０．２２である石英製光ファイバを使用した。また、蛍光分析用光合分波器５６として日本板硝子製の光合分波器を使用し、蛍光分析用光合分波器５６内のレンズ５００，５０２として日本板硝子製のＳＬＷ１８（０．２５ピッチ）を使用した。さらに、検出器５４として浜松ホトニクス社製のＰＭＴ（Ｈ５７８４−２０）を使用した。
【０１０４】
また、光ファイバ１０３の先端部１０３ａは１０度研磨を行い、ＡＲコートを付けた。
【０１０５】
かかるシステム構成において、上記光ファイバ１０３の長さを変化させ、ラマン散乱光の強度を測定した。
【０１０６】
この結果、図８に示すように、ファイバ長さが１ｍ未満の場合に検出されるラマン散乱光の強度は０．０１ｐＷ未満となり、測定限界未満の値となった。
【０１０７】
これに対して、ファイバ長さが５ｍの場合のラマン強度は０．５ｐＷ、７ｍではＦＩＴＣ蛍光信号の値とほぼ同じ約１ｐＷとなり、ノイズの影響を考慮しなくてもよい程度の光量が得られた。
【０１０８】
よって、ファイバ長さが５ｍ以上、より好ましくは７ｍ以上の場合、励起ベース光としてラマン散乱を用いることで、上記検量線で試料のＦＩＴＣ濃度を図６のシステムにおいては確実に求めることができることがわかった。
【０１０９】
一方、ラマン散乱は励起光が光ファイバ内を通過した場合に発生するものであるので、当然上記の実施例１等の場合でも発生している。しかしながら、実施例１のプローブ部分の光ファイバ長（＝３０ｃｍ）が１ｍ以下であったので、測定限界以下のラマン散乱しか発生しない。よって、比較例１のようなシステムにおいては励起ベース光としてラマン散乱を用いることはできないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１における蛍光分析用光合分波器の概略断面模式図である。
【図３】蛍光分析システムにより測定された検出信号を説明するのに用いられるグラフである。
【図４】蛍光測定時の検出信号をリアルタイムで補正する方法を説明するのに用いられるグラフであり、（ａ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるロックイン検出信号と励起光量の関係を示し、（ｂ）は各ＦＩＴＣ濃度におけるＦＩＴＣ蛍光信号とベース信号の関係を示す。
【図５】図４（ｂ）とは異なる方法で算出されたＦＩＴＣ蛍光信号比とベース信号の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【図７】実施例１で用いられる励起光用光源の励起光量を調整するシステムの概略構成を示す図である。
【図８】図６の蛍光分析システムで検出されるラマン散乱光の強度を示すグラフである。
【図９】従来の蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
【図１０】図９の蛍光検出システムで測定される蛍光を説明するのに用いられる図である。
【図１１】図９の蛍光検出システムで測定される蛍光を説明するのに用いられる図である。
【図１２】図９の蛍光検出システムで測定される蛍光を説明するのに用いられる図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る蛍光分析システムの変形例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００ 蛍光分析システム
２０ 蛍光分析用チップ
４０ レンズ
５３ 励起光用光源
５４ 検出器
５６ 蛍光分析用光合分波器
１０３ 光ファイバ
１０３ａ 先端部
１０９ ロックイン変調回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、
入射端からの光を第１の出射端に、前記第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、
前記入射端と接続し、前記励起光を出射する励起光用光源と、
前記第２の出射端と接続し、前記蛍光を受光する検出器と、
一端から入射した前記励起光を前記試料に集光照射すると共に、他端から入射した前記蛍光を集光するレンズと、
前記第１の出射端、及び前記レンズの一端と接続する光ファイバとを備え、
前記検出器は、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に受光することを特徴とする蛍光検出システム。
【請求項２】
前記光合分波器は、２つのレンズの間に介在されたフィルタを備え、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする請求項１記載の蛍光検出システム。
【請求項３】
前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする請求項１記載の蛍光検出システム。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に前記第１の出射端まで導光することを特徴とする請求項１記載の蛍光検出システム。
【請求項５】
前記光ファイバは、その一部に反射素子が導入されており、前記励起光に起因した光は、前記反射素子により前記励起光の一部が反射された光であることを特徴とする請求項４記載の蛍光検出システム。
【請求項６】
前記反射素子はその端面における反射を利用した素子であることを特徴とする請求項５記載の蛍光検出システム。
【請求項７】
前記端面における反射はガラスの平面反射であることを特徴とする請求項６記載の蛍光検出システム。
【請求項８】
前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項９】
前記フィルタの波長λ１における透過率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項８記載の蛍光検出システム。
【請求項１０】
前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のショートパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項１１】
前記フィルタの波長λ１における反射率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１０記載の蛍光検出システム。
【請求項１２】
前記フィルタは、２つのレンズの間に介在されており、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項１３】
前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項１４】
前記励起光に起因した光は、前記光ファイバからのラマン散乱光であることを特徴とする請求項４記載の蛍光検出システム。
【請求項１５】
前記ラマン散乱光は、スト一クス散乱によるものであることを特徴とする請求項１４記載の蛍光検出システム。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の蛍光検出システムを利用した濃度測定方法において、
基準時に、第１の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第１の検出信号として取得する第１の取得ステップと、
前記基準時に、第２の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第２の検出信号として取得する第２の取得ステップと、
前記基準時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第３の検出信号を取得する第３の取得ステップと、
前記第１乃至第３の検出信号に基づき検量線を作成する作成ステップと、
前記基準時から所定時間の経過した測定時に、未知濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第４の検出信号として取得する第４の取得ステップと、
前記測定時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第５の検出信号を取得する第５の取得ステップと、
前記第３の検出信号及び前記第５の検出信号に基づき、前記第４の検出信号を補正する補正ステップと、
前記補正された第４の検出信号を前記作成された検量線にあてはめ、前記未知濃度の値を算出する算出ステップとを備えることを特徴とする濃度測定方法。
【請求項１】
主波長λ１の励起光が照射された試料から発生する主波長λ２の蛍光（λ２＞λ１）を分析する蛍光検出システムにおいて、
入射端からの光を第１の出射端に、前記第１の出射端からの光を第２の出射端に導光する光合分波器と、
前記入射端と接続し、前記励起光を出射する励起光用光源と、
前記第２の出射端と接続し、前記蛍光を受光する検出器と、
一端から入射した前記励起光を前記試料に集光照射すると共に、他端から入射した前記蛍光を集光するレンズと、
前記第１の出射端、及び前記レンズの一端と接続する光ファイバとを備え、
前記検出器は、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に受光することを特徴とする蛍光検出システム。
【請求項２】
前記光合分波器は、２つのレンズの間に介在されたフィルタを備え、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする請求項１記載の蛍光検出システム。
【請求項３】
前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする請求項１記載の蛍光検出システム。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記励起光に起因した光を前記蛍光と同時に前記第１の出射端まで導光することを特徴とする請求項１記載の蛍光検出システム。
【請求項５】
前記光ファイバは、その一部に反射素子が導入されており、前記励起光に起因した光は、前記反射素子により前記励起光の一部が反射された光であることを特徴とする請求項４記載の蛍光検出システム。
【請求項６】
前記反射素子はその端面における反射を利用した素子であることを特徴とする請求項５記載の蛍光検出システム。
【請求項７】
前記端面における反射はガラスの平面反射であることを特徴とする請求項６記載の蛍光検出システム。
【請求項８】
前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のロングパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項９】
前記フィルタの波長λ１における透過率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項８記載の蛍光検出システム。
【請求項１０】
前記光合分波器は、カットオフ波長λ（λ１＜λ＜λ２）のショートパスフィルタからなるフィルタを備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項１１】
前記フィルタの波長λ１における反射率が−２０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１０記載の蛍光検出システム。
【請求項１２】
前記フィルタは、２つのレンズの間に介在されており、前記２つのレンズの径が前記フィルタの径より大きいことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項１３】
前記光合分波器は、フュージョン（溶融型）カプラであることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項１４】
前記励起光に起因した光は、前記光ファイバからのラマン散乱光であることを特徴とする請求項４記載の蛍光検出システム。
【請求項１５】
前記ラマン散乱光は、スト一クス散乱によるものであることを特徴とする請求項１４記載の蛍光検出システム。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の蛍光検出システムを利用した濃度測定方法において、
基準時に、第１の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第１の検出信号として取得する第１の取得ステップと、
前記基準時に、第２の濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第２の検出信号として取得する第２の取得ステップと、
前記基準時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第３の検出信号を取得する第３の取得ステップと、
前記第１乃至第３の検出信号に基づき検量線を作成する作成ステップと、
前記基準時から所定時間の経過した測定時に、未知濃度を有する前記被測定物質に前記励起光を照射し、そのときに前記検出器に導光された光を、第４の検出信号として取得する第４の取得ステップと、
前記測定時に、前記励起光に起因した光のみを前記検出器に導光したときに、第５の検出信号を取得する第５の取得ステップと、
前記第３の検出信号及び前記第５の検出信号に基づき、前記第４の検出信号を補正する補正ステップと、
前記補正された第４の検出信号を前記作成された検量線にあてはめ、前記未知濃度の値を算出する算出ステップとを備えることを特徴とする濃度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２８７９９９（Ｐ２００９−２８７９９９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３９２１８（Ｐ２００８−１３９２１８）
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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