蛍光検出システム
【課題】複数の蛍光を容易且つ同時に検出でき、さらには、複数の被測定対象物から発生する蛍光を容易且つ同時に検出できる蛍光検出システムを提供する。
【解決手段】蛍光検出システム１０は、励起光を出射する光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃと、該光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃのそれぞれと一端が光学的に接続された励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれと光学的に接続された蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの各他端と、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの各一端が一束化された先端部２０と、レンズ４と、先端部２０とレンズ４とを一体的に保持するキャピラリ３とを備える。
【解決手段】蛍光検出システム１０は、励起光を出射する光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃと、該光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃのそれぞれと一端が光学的に接続された励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれと光学的に接続された蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの各他端と、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの各一端が一束化された先端部２０と、レンズ４と、先端部２０とレンズ４とを一体的に保持するキャピラリ３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光検出システムに関し、特に光ファイバを備えた蛍光検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光を被測定対象物に照射して、被測定対象物から発生する蛍光を検出する蛍光検出装置として、特に、複数の蛍光を検出でき、また、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出できる蛍光検出装置が要求されている。
【０００３】
複数の蛍光を検出する蛍光検出装置として、励起フィルタ、ダイクロイックミラー、バリアフィルタを備えたフィルタカセットを、検出したい蛍光の波長に合わせて切り替えることで、複数の蛍光を検出する蛍光顕微鏡が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、複数の蛍光を検出する方法として、レンズの収差を利用する方法（例えば、特許文献２参照。）や、検出したスペクトルを信号処理するする方法（例えば、特許文献３参照。）、あるいは回折格子を使用する方法（例えば、特許文献４参照。）が開示されている。
【０００５】
一方、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出する蛍光検出装置として、マイクロウェルプレートのウェルの配列に沿って励起光を拡散させて、ウェル内の被測定対象物に励起光を照射することで、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出するマイクロプレートリーダが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。
【０００６】
さらに、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出する方法として、円弧状に並べた複数の被測定対象物を回転させて順次測定する方法（例えば、特許文献６参照。）や、複数の被測定対象物を順次スキャンする方法（例えば、特許文献７参照。）が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９１５５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８４０３号公報
【特許文献３】特表平８−５０６４１９号公報
【特許文献４】特３８６６９４０号
【特許文献５】特開２００５−５５２１９号公報
【特許文献６】特３８５５４８５号
【特許文献７】特開２００１−２５５２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した蛍光顕微鏡では、一度に１つの蛍光しか検出することができず、同時に複数の蛍光を検出することはできない。このため、複数の蛍光を測定するには、フィルタカセットを切り替えることが必要となり、操作が煩雑となる。
【０００８】
また、上述した複数の蛍光を検出する方法では、高精度な微動機構、複雑な信号処理装置、あるいは回折格子といった高価な部品が必要となる。
【０００９】
一方、上述したマイクロプレートリーダでは、被測定対象物が高密度に配列している場合には隣り合う被測定対象物から発生する蛍光の光路が重なり合うために測定感度が低くなる。
【００１０】
また、上述した複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出する方法では、複数の被測定対象物を順次測定し、或いは順次スキャンするため、複数の被測定対象物から発生する蛍光を同時に検出することはできない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、複数の蛍光を容易且つ同時に検出でき、さらには、複数の被測定対象物から発生する蛍光を容易且つ同時に検出できる蛍光検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、励起光を出射する光源と、前記励起光が照射された被測定対象物から発生する蛍光を受光する受光部とを備える蛍光検出システムにおいて、前記光源と光学的に接続された一端から前記励起光が入射され、前記被測定対象物と対向して配される他端から前記励起光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる励起光用光ファイバ群の複数と、前記被測定対象物と対向して配される一端から前記蛍光が入射され、前記受光部と光学的に接続された他端から前記蛍光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる蛍光用光ファイバ群の複数と、前記複数の励起光用光ファイバ群の他端と前記複数の蛍光用光ファイバ群の一端とが一束化された先端部と、前記先端部と前記被測定対象物の間に配置されたレンズと、前記先端部と前記レンズとを離間して一体的に保持する保持部とを備え、前記先端部において、前記複数の励起光用光ファイバ群の各々は互いに隣接しないように配置されることを特徴とする。
【００１３】
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、前記先端部において、各前記蛍光用光ファイバ群を構成する複数の光ファイバは各前記励起光用光ファイバ群を中心とする略同心円状に配列され、かつ、前記複数の蛍光用光ファイバ群は各々異なる前記励起光用光ファイバ群を中心とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の蛍光検出システムは、請求項１又は２記載の蛍光検出システムにおいて、前記先端部において、前記複数の蛍光用光ファイバ群及び前記複数の励起光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバのうち、隣接する前記光ファイバ同士は互いに接することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の蛍光検出システムは、請求項２又は３記載の蛍光検出システムにおいて、前記略同心円状に配列された各前記蛍光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバは、中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の蛍光検出システムは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記レンズと前記先端部の間の第１の距離は、前記レンズのバックフォーカスの距離よりも大きく、かつ、前記励起光の前記レンズの透過率が７０％以上となる距離であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の蛍光検出システムは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、前記被測定対象物の表面に形成される前記励起光の照射スポットの直径が、隣り合う前記照射スポットの中心間の距離よりも小さくなる距離であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の蛍光検出システムは、請求項２記載の蛍光検出システムにおいて、前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、１つの前記蛍光用光ファイバ群に入射される前記蛍光の光量について、当該蛍光用光ファイバ群の中心に該当しない前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量に対する、前記中心に該当する前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量の比が２０ｄＢ以上となる距離であることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の蛍光検出システムは、請求項１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、３つの前記励起光用光ファイバ群と、３つの前記蛍光用光ファイバ群とを備え、各前記励起光用光ファイバ群は１つの光ファイバからなり、各前記蛍光用光ファイバ群は３つの光ファイバからなり、前記レンズはハーフドラムレンズからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の蛍光検出システムによれば、被測定対象物に対向して配される先端部において、複数の励起光用光ファイバ群の各々が互いに隣接しないように配置されるので、各励起光用光ファイバ群から出射される複数の励起光を、空間的に分離された状態で、被測定対象物の複数の位置に同時に照射させることができる。また、複数の位置に励起光が同時に照射された被測定対象物からは複数の蛍光が発生するが、先端部にはレンズと複数の蛍光用光ファイバ群が存在するため、先端部において、各蛍光用光ファイバ群に、複数の蛍光を、空間的に分離された状態で、混ざることなく同時に入射させることができる。
【００２１】
また、上記蛍光検出システムでは、複数の蛍光を受光するためには、先端部における複数の励起光用光ファイバ群から複数の励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部によって被測定対象物を走査する必要もない。したがって、上記蛍光検出システムによれば、被測定対象物から発生した複数の蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００２２】
さらには、複数の励起光を、空間的に分離された状態で、複数の位置に同時に照射することができるので、被測定対象物が複数存在していても、複数の励起光を複数の被測定対象物に同時に照射することができる。また、励起光が同時に照射された複数の被測定対象物からは蛍光が発生するが、先端部にはレンズと複数の蛍光用光ファイバ群が存在するため、先端部において、各蛍光用光ファイバ群に複数の被測定対象物から発生する蛍光を、空間的に分離された状態で、混ざることなく同時に入射させることができる。
【００２３】
また、上記蛍光検出システムでは、複数の被測定対象物から発生する蛍光を受光するためには、先端部における複数の励起光用光ファイバ群から複数の励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部によって被測定対象物を走査する必要もない。したがって、上記蛍光検出システムによれば、複数の被測定対象物から発生する複数の蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００２４】
また、励起光用光ファイバ群と蛍光用光ファイバ群とを備えることにより、励起光を伝達する光路と蛍光を伝達する光路とを完全に分離することができるので、受光部における励起光を原因とするノイズをなくすことができ、高感度な蛍光検出システムを提供することができる。
【００２５】
請求項２記載の蛍光検出システムによれば、先端部において、各蛍光用光ファイバ群を構成する複数の光ファイバは各励起光用光ファイバ群を中心とする略同心円状に配列され、かつ、複数の蛍光用光ファイバ群は各々異なる励起光用光ファイバ群を中心とするので、中心の励起光用光ファイバ群から出射された励起光が被測定対象物に照射されることにより発生した蛍光を、該励起光用光ファイバ群の略同心円状に配列された各蛍光用光ファイバ群の光ファイバに、効果的に入射させることができる。
【００２６】
請求項３記載の蛍光検出システムによれば、先端部において、複数の蛍光用光ファイバ群及び複数の励起光用光ファイバ群を構成する光ファイバのうち、隣接する光ファイバ同士は互いに接するので、各励起光用光ファイバ群から出射された励起光が被測定対象物に照射されることにより発生した蛍光を、各蛍光用光ファイバ群に、漏れなく入射させることができる。また、先端部において、複数の蛍光用光ファイバ群及び複数の励起光用光ファイバ群を効率的に配置することができ、もって先端部を小さくすることができる。
【００２７】
請求項４記載の蛍光検出システムによれば、略同心円状に配列された各蛍光用光ファイバ群を構成する光ファイバは、中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列されるので、蛍光がレンズを介することによりレンズの収差に起因して光量の分布にムラのある状態で先端部に到達しても、いずれかの光ファイバに確実に蛍光を入射させることができる。
【００２８】
請求項５記載の蛍光検出システムによれば、レンズと先端部の間の距離はレンズのバックフォーカスの距離よりも大きいので、先端部から出射されてレンズを透過する複数の励起光を、収束光又は略平行光の状態で、被測定対象物に照射することができる。したがって、該複数の励起光の各々を、確実に空間的に分離された状態で、被測定対象物に照射することができる。また、励起光のレンズの透過率が７０％以上なので、各励起光を被測定対象物に多く照射させることができ、もって、各蛍光を多く発生させることができる。
【００２９】
請求項６記載の蛍光検出システムによれば、レンズと被測定対象物の間の第２の距離は、被測定対象物の表面での各励起光用光ファイバ群の各他端から出射される各励起光の照射スポットの直径が、隣り合う照射スポットの中心間の距離よりも小さくなる距離であるため、被測定対象物において、１つの励起光用光ファイバ群から出射された励起光が照射される位置と、他の１つの励起光用光ファイバ群から出射された励起光が照射される位置とが重ならない。これにより、複数の励起光が確実に空間的に分離された状態のままで被測定対象物に照射されるため、生じた蛍光が２つ以上の励起光に起因したものになるのを防止することができ、もって、ノイズの低い、検出感度の高い蛍光検出システムとすることができる。
【００３０】
請求項７記載の蛍光検出システムによれば、レンズと被測定対象物の間の第２の距離は、一つの蛍光用光ファイバ群に入射される蛍光の光量について、当該蛍光用光ファイ群の中心に該当しない励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量に対する、中心に該当する励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量の比が２０ｄＢ以上となる距離であるので、例えば、ダイクロイックミラーを設けた蛍光分析システムと同程度の蛍光の分離が可能であり、かつ、大型の装置や高価な部品を必要としないため、従来の蛍光検出システムと比して、蛍光分析システムの小型化や製造コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、励起光を出射する光源と、前記励起光が照射された被測定対象物から発生する蛍光を受光する受光部とを備える蛍光検出システムにおいて、光源と光学的に接続された一端から励起光が入射され、被測定対象物と対向して配される他端から励起光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる励起光用光ファイバ群の複数と、被測定対象物と対向して配される一端から蛍光が入射され、受光部と光学的に接続された他端から蛍光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる蛍光用光ファイバ群の複数と、複数の励起光用光ファイバ群の他端と複数の蛍光用光ファイバ群の一端とが一束化された先端部と、先端部と被測定対象物の間に配置されたレンズと、先端部とレンズとを離間して一体的に保持する保持部とを備え、先端部において、複数の励起光用光ファイバ群の各々は互いに隣接しないように配置されることにより、複数の蛍光を容易且つ同時に検出でき、さらには、複数の被測定対象物から発生する蛍光を容易且つ同時に検出できることを見出した。
【００３２】
本発明は上記知見に基づいてなされたものである。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態に係る蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
【００３５】
図１において、蛍光検出システム１０は、励起光を出射する光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃと、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃのそれぞれと一端が光学的に接続された励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれと光学的に接続された蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃと、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各他端及び蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの各一端が一束化された後述する先端部２０（図２参照。）並びにレンズ４を一体的に保持するキャピラリ３（保持部）とを備える。また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃはカットフィルタ９ａ，９ｂ，９ｃを備える。
【００３６】
また、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃと受光器８ａ，８ｂ，８ｃとは、駆動・検出回路１３に電気的に接続されており、電源１１が投入されることにより、該駆動・検出回路１３は、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃが出射する励起光の光量を制御し、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力、及び受光器８ａ，８ｂ，８ｃの出力をディスプレイ１２（出力部）に出力する。
【００３７】
図２は、図１における蛍光検出システムの構成要素である先端部の構成を概略的に示す図である。
【００３８】
図２において、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃの被測定対象物５に対向して配置される各他端と、蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの被測定対象物５に対向して配置される各一端とは口金２２に嵌合されて一束化された先端部２０を構成し、また、一束化された複数の光ファイバの端面は平面状の端面２１を形成する。
【００３９】
図３は、図２における端面の構成を概略的に示す図である。
【００４０】
本実施の形態において、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ単芯の光ファイバであり（以下「単芯ファイバ」という。）、蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ３芯の光ファイバである（以下「３芯ファイバ」という。）。３芯ファイバ２ａの３芯の各々は、単芯ファイバ１Ａを中心とする略同心円状に配列される。同様に、３芯ファイバ２ｂの３芯の各々は、単芯ファイバ１Ｂを中心とする略同心円状に、３芯ファイバ２ｃの３芯の各々は、単芯ファイバ１Ｃを中心とする略同心円状に配列される。また、各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに隣接しないように配置され、各３芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び各３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃのうち、隣接する光ファイバ同士は互いに接するように配置される。
【００４１】
図４は、図１におけるキャピラリとその周辺構造部品との関係を示す断面図である。
【００４２】
一点鎖線２３は先端部２０の中心軸を、一点鎖線２４はレンズ４の中心軸を示している。口金２２の直径はレンズ４の直径と同じであり、口金２２に嵌合された先端部２０とレンズ４とは離間され、且つ、先端部２０の中心軸２３とレンズ４の中心軸２４とが平行となるようにキャピラリ３により一体的に保持される。
【００４３】
上記の構成により、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出射された励起光は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各一端から入射されて先端部２０から出射される。ここで、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに隣接しないように配置されるので、出射された各励起光は空間的に３つに分離されたままの状態で、混ざり合うことなく、レンズ４を介してマイクロウェル６内の被測定対象物５に同時に照射される。そして、空間的に３つに分離されたままの励起光が照射された被測定対象物５からは３つの蛍光が発生するが、先端部２０には単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそれぞれ中心とする３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃが存在するため、先端部２０において、３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの各々に３つの蛍光を同時に入射させることができる。また、３つの蛍光を受光するためには、先端部２０における単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから３つの励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部２０によって被測定対象物５を走査する必要もない。したがって、本実施の形態に係る蛍光検出システム１０によれば、被測定対象物５から発生した３つの蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００４４】
さらには、被測定対象物が複数、例えば３つ存在していても、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出射された励起光は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各一端から入射されて先端部２０から出射される。ここで、各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに隣接しないように配置されるので、出射された各励起光は混ざり合うことなく、空間的に３つに分離されたままの状態で、レンズ４を介して３つの被測定対象物に同時に照射される。そして、空間的に３つに分離されたままの励起光が照射された３つの被測定対象物からは３つの蛍光が発生するが、先端部２０には単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそれぞれ中心とする３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃが存在するため、先端部２０において、３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの各々に３つの蛍光を同時に入射させることができる。また、３つの蛍光を受光するためには、先端部２０における単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから３つの励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部２０によって被測定対象物を走査する必要もない。したがって、本実施の形態に係る蛍光検出システム１０によれば、３つの被測定対象物から発生した３つの蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００４５】
上述した蛍光検出システム１０では、３芯ファイバ２ａの３芯の各々が単芯ファイバ１Ａを中心とする略同心円状に配列され、３芯ファイバ２ｂの３芯の各々が単芯ファイバ１Ｂを中心とする略同心円状に、３芯ファイバ２ｃの３芯の各々が単芯ファイバ１Ｃを中心とする略同心円状に配列されるので、例えば、単芯ファイバ１Ａから出射された励起光が被測定対象物５に照射されることにより発生した蛍光を、単芯ファイバ１Ａを中心とする略同心円状に配列された３芯ファイバ２ａに効果的に入射させることができる。
【００４６】
さらに、隣接する光ファイバ同士が互いに接することにより、各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから出射された各励起光が被測定対象物５に照射されることにより発生した蛍光を、各３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃに、漏れなく入射させることができる。また、先端部２０において、各光ファイバを効率的に配置することができ、もって先端部を小さくすることができる。
【００４７】
また、各３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列することにより、蛍光がレンズ４を介することによりレンズ４の収差に起因して各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの周りにおいて光量の分布にムラのある状態で先端部２０に到達しても、確実に各蛍光を３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃに入射させることができる。
【００４８】
また、蛍光検出システム１０では、励起光用光ファイバ群及び蛍光用光ファイバ群を構成する光ファイバは単芯でも複芯でもよい。さらに、蛍光検出システム１０は、少なくとも２つ以上の励起光用光ファイバ群を備え、各励起光用光ファイバ群が隣接しないように、各蛍光用光ファイバ群が配列されていればよい。
【００４９】
また、レンズ４と先端部２０の間の距離（レンズ４の先端部２０と対向する面と端面２１の間の距離）がレンズ４のバックフォーカスの距離以下であると、励起光が拡散光の状態のままレンズ４を介して被測定対象物５に照射されることになる。この場合、被測定対象物５から発生する蛍光はぼやけたものとなり、大きく拡散した状態で先端部２０に到達してしまうため、３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの蛍光の入射光量が低下してしまう。したがって、レンズ４と先端部２０の間の距離は、レンズ４のバックフォーカスの距離よりも大きく設定される。これにより、励起光を略平行光又は収束光としてレンズ４から出射させることができる。
【００５０】
また、レンズ４と先端部２０の間の距離が大きくなるほど、レンズの励起光の透過率が低下して被測定対象物５に到達する励起光の光量が減少してしまい、発生する蛍光の光量が減少するため、効果的な蛍光の測定が行えないことになる。また、レンズの励起光の透過率が低いと、つまり、レンズで励起光がけられてしまうと、被測定対象物の表面での照射スポットの形状がゆがんでしまうため、例えば、隣り合う照射スポットが重なり合って各励起光が混ざり合う原因となる。ここで、照射スポットとは、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから出射されてレンズ４を介して被測定対象物５に照射される励起光の被測定対象物５における照射スポットのことである。
【００５１】
したがって、被測定対象物５に照射される励起光の入射光量の低下による感度の低下、また励起光の分離能力の低下を防ぐために、レンズ４と先端部２０の間の距離は、励起光のレンズの透過率が７０％以上である距離に設定される。
【００５２】
また、レンズ４と被測定対象物５の間の距離（以下「ＷＤ（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）」という。）を調整することにより、蛍光検出システム１０の検出感度をあげることができる。これについて以下詳述する。
【００５３】
ＷＤを調整するための第１の因子として、「照射スポットの空間的な分離」がある。照射スポットとは、上述のように、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから出射されてレンズ４を介して被測定対象物５に照射される励起光の被測定対象物５における照射スポットのことである。
【００５４】
蛍光検出システム１０において、被測定対象物５の表面における各照射スポットにおいて励起光の照射光量が最も大きい位置を照射スポットの中心とし、励起光の照射光量が中心における照射光量の１／ｅ２となる位置と中心との間の距離を上記照射スポットの半径とした場合に、「照射スポットの直径」が、「隣り合う照射スポットの中心間の距離」よりも小さくなるように調整することにより、例えば１Ａから出射された励起光が被測定対象物５に照射されることにより生じる蛍光の出射位置と、１Ｂから出射された励起光が被測定対象物５に照射されることにより生じる蛍光の出射位置とが重ならないようにすることができる。これにより、生じた蛍光が２つ以上の励起光に起因したものになるのを防止することができ、もって、ノイズの低い、検出感度の高い蛍光検出システムとなる。
【００５５】
また、ＷＤを調整するための第２の因子として、「ＳＮ比」がある。ＳＮ比とは、例えば「単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃのそれぞれから出射された励起光によって発生する蛍光が３芯ファイバ２ａに入射される光量」に対する「単芯ファイバ１Ａから出射された励起光によって発生する蛍光が３芯ファイバ２ａに入射される光量」との比のことである。
【００５６】
つまり、例えば、各３芯ファイバ２ａに、これらの中心に位置する単芯ファイバ１Ａとは別の単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃからの励起光に起因する蛍光が入射する量が少ないほど、すなわち、蛍光を分離できるほどＳＮ比が高くなるため、蛍光検出システム１０の各受光器におけるＳＮ比が高いほど、ノイズの低い、検出感度の高いシステムといえる。
【００５７】
蛍光検出システム１０において、ＳＮ比が２０ｄＢ以上、より好ましくは３０ｄＢ以上となるように調整される。これにより、例えば、ＳＮ比が２０ｄＢ以上である場合、ダイクロイックミラーを設けた蛍光分析システムと同程度の蛍光の分離が可能となる。この場合、蛍光検出システム１０は、高い検出感度を有するうえに、大型の装置や高価な部品を必要としないため、従来の蛍光検出システムと比して、蛍光分析システムの小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００５８】
また、ＷＤが、被測定対象物５で反射された励起光が端面２１に結合しない距離に設定される。これにより、励起光を原因とするノイズを低減することができる。
【００５９】
レンズは、例えば、ハーフドラムレンズ、ロッドレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、アクロマティックレンズ、非球面レンズ等、その材質、形状を問わずに用いることができる。特に、ハーフドラムレンズとロッドレンズはコバが厚いため、キャピラリ３による先端部２０との一体化が容易であり、更なる蛍光検出システム１０の小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００６０】
また、ハーフドラムレンズは、色収差が小さいため、波長の異なる励起光が被測定対象物５に照射される際の各励起光の焦点距離のばらつきを抑えることができる。したがって、ハーフドラムレンズは、波長の異なる複数の励起光を被測定対象物５に照射する場合に適している。
【００６１】
一方、ロッドレンズは、コマ収差が小さいため、励起光の被測定対象物５における照射スポットの直径が小さくなり、また、照射スポットがぼけず、被測定対象物５の複数箇所から発生する蛍光が混ざり合わない。したがって、同一の波長の励起光を被測定対象物の複数の位置に、又は複数の被測定対象物に照射する場合に適している。
【００６２】
また、本実施の形態において、先端部２０を口金２２で一束化したが、一束化した場合の先端部２０の直径がレンズ４の直径と同じであれば、口金２２を設けることなく、キャピラリ３で直接一束化して保持してもよい。また、先端部２０の中心軸２３とレンズ４の中心軸２４とは、平行でなくてもよい。
【００６３】
また、各受光器８ａ，８ｂ，８ｃにそれぞれカットフィルタ９ａ，９ｂ，９ｃを設けたが、本蛍光検出システムは、充分に高感度であるため、カットフィルタを用いなくとも良い。
【００６４】
上述した蛍光検出システム１０では、被測定対象物５を図５（Ａ）のようにマイクロチューブに入れても良く、図５（Ｂ）にように、例えばスライドガラス上の流路に入れても良く、図５（Ｃ）にようにセルに入れても良い。
【００６５】
また、上述した蛍光検出システム１０では、各励起光用光ファイバ群と各蛍光用光ファイバ群とを隣接させたが、励起光をより空間的に分離させた状態で被測定対象物に照射する場合には、図６のように、測定する蛍光の波長が異なる蛍光用光ファイバの境目に蛍光を受光しない光ファイバ４０を配列しても良い。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００６７】
実施例１
蛍光検出システム１０において、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃには、コア直径が２００μｍ、クラッド直径が２５０μｍ、開口数が０．２２の石英系ステップインデックスファイバを用い、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ単芯ファイバとし、蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ３芯ファイバとし、図３に示す配置となるように設計した。
【００６８】
また、レンズ４には、直径２．４ｍｍ、長さ２．４ｍｍ、曲率半径１．５ｍｍ、コバ厚１．５ｍｍのＢＫ７からなるハーフドラムレンズを用い、励起光及び蛍光の反射を低減させるためにレンズ４の表面には反射防止膜を施した。先端部２０を直径２．４ｍｍの口金で嵌合し、円筒形のキャピラリ３により先端部２０とレンズ４を接着固定した。
【００６９】
光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、ＬＥＤ光源（日亜化学工業社製）を用い、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、それぞれ透過波長域が４７０ｎｍ±１０ｎｍ、５３２ｎｍ±１０ｎｍ、６３２ｎｍ±１０ｎｍ、のバンドパスフィルタを設けた。
【００７０】
また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、光電子増倍管（浜松ホトニクス社製）を用い、さらに、検出する蛍光の波長に対応させて、受光器８ａ，８ｂ，８ｃに、それぞれ透過波長域が５３２ｎｍ±５ｎｍ、５８０ｎｍ±５ｎｍ、６８０ｎｍ±５ｎｍのバンドパスフィルタ設けた。
【００７１】
検討１
まず、レンズ４と先端部２０の間の最適な距離について検討した。
【００７２】
レンズ４と先端部２０の間の距離を変化させながら、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を照射して、レンズ４の励起光の透過光量を測定した。同様に、単芯ファイバ１Ｂから主波長６３２ｎｍの励起光を照射して、レンズ４の励起光の透過光量を測定した。それぞれの測定結果から励起光の透過率を算出し、励起光透過率とレンズ４及び先端部２０の間の距離との関係を図７に示した。
【００７３】
図７において、縦軸はレンズ４の励起光透過率（％）を、横軸はレンズ４と先端部２０の間の距離（ｍｍ）を示している。また、グラフ内の実線は主波長４７０ｎｍの励起光の透過率の変化を、グラフ内の点線は主波長６３２ｎｍの励起光の透過率の変化を示している。両励起光とも、レンズ４と先端部２０との距離が小さいほど透過率も高く、該距離が４．５ｍｍ以下の場合に７０％以上の透過率となることが分かった。
【００７４】
そこで、本結果及び本実施例に用いるハーフドラムレンズのバックフォーカスが約１ｍｍであることを考慮し、レンズ４と先端部２の間の距離が２ｍｍとなるように設計し、以降の検討２乃至４を行った。
【００７５】
検討２
次に、ＷＤを調整するための第１の因子である「照射スポット」に関して検討した。
【００７６】
蛍光検出システム１０において、ＷＤを変化させながら、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｂから主波長５３２ｎｍの励起光を照射して、被測定対象物５における各励起光の照射スポットの直径と、各照射スポットの中心間の距離とを測定した。単芯ファイバ１Ａ，１Ｃから励起光を照射した場合、単芯ファイバ１Ｂ、１Ｃから励起光を照射した場合についても同様に測定を行い、照射スポットの直径とＷＤとの関係、照射スポットの中心間の距離とＷＤと関係を図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示した。
【００７７】
図８（Ａ）乃至（Ｃ）において、縦軸は照射スポットの直径及び照射スポットの中心間の距離（ｍｍ）を、横軸はＷＤ（ｍｍ）を示している。
【００７８】
図８（Ａ）は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂからそれぞれ４７０ｎｍ，５３２ｎｍの励起光を照射した結果を示し、グラフ内の実線は４７０ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の点線は５３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の一点鎖線は各照射スポットの中心間の距離の変化を示している。
【００７９】
図８（Ｂ）は単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃからそれぞれ５３２ｎｍ，６３２ｎｍの励起光を照射した結果を示し、グラフ内の実線は５３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の点線は６３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の一点鎖線は各照射スポットの中心間の距離の変化を示している。
【００８０】
図８（Ｃ）は単芯ファイバ１Ｃ，１Ａからそれぞれ６３２ｎｍ，４７０ｎｍの励起光を照射した結果を示し、グラフ内の実線は６３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の点線は４７０ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の一点鎖線は各照射スポットの中心間の距離の変化を示している。
【００８１】
図８（Ａ）乃至（Ｃ）より、ＷＤを５ｍｍ以上とした場合に、各照射スポットの直径よりもスポットの中心間の距離のほうが大きくなることが分かった。
【００８２】
検討３
次に、ＷＤを調整するための第２の因子である「ＳＮ比」に関して検討した。
【００８３】
被測定対象物５として、蛍光物質であるＦｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎｅ−４−ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ（以下「ＦＩＴＣ」という。）、Ｃｙ３（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社製）及びＣｙ５（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社製）を混合して、それぞれの濃度が１０μＭ、１０μＭ、１０μＭとなるように調製した水溶液を用い、該水溶液を直径３．５ｍｍ、深さ８ｍｍのマイクロウェル内に深さ４ｍｍとなるように加えた。
【００８４】
ＦＩＴＣは主波長が４７０ｎｍである励起光を吸収して主波長５３２ｎｍの蛍光を発し、Ｃｙ３は主波長が５３２ｎｍである励起光を吸収して主波長５８０ｎｍの蛍光を発し、Ｃｙ５は主波長が６３２ｎｍである励起光を吸収して主波長６８０ｎｍの蛍光を発する特性を有する蛍光物質である。
【００８５】
蛍光検出システム１０において、ＷＤを５．７ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｂから主波長５３２ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｃから主波長６３２ｎｍの励起光をそれぞれ出射して被測定対象物５に照射し、被測定対象物５から発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表１に示した。同様に、ＷＤを６．５ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射し、各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表２に示した。
【００８６】
【表１】
【００８７】
【表２】
【００８８】
表１及び表２において、Ｏ（ａ．ｕ．）は、４７０ｎｍ、５３２ｎｍ、６３２ｎｍの波長の励起光を同時に被測定対象物５に照射したときの各受光器８ａ，８ｂ，８ｃの受光量の出力を示している。Ｏｎ（ａ．ｕ．）は、それぞれの受光器が受光すべき波長の励起光を出射せず、他の２つの波長の励起光を出射したときの各受光器８ａ，８ｂ，８ｃの受光量の出力を示している。例えば、「受光器８ａ」の場合、４７０ｎｍの波長の励起光を出射せず、５３２ｎｍ及び６３２ｎｍの波長の励起光を出射したときの受光器８ａの受光量の出力を示している。また、Ｏｓ（ａ．ｕ．）は、Ｏ（ａ．ｕ．）の値からＯｎ（ａ．ｕ．）の値を引いたもの、すなわち、それぞれの受光器が受光すべき波長の励起光のみを出射し、他の２つの波長の励起光を出射しなかったときの各受光器８ａ，８ｂ，８ｃの受光量の出力を示している。
【００８９】
表１において、いずれの蛍光においても約２０ｄＢのＳＮ比が得られた。さらに、表２において、いずれの蛍光においても、約３０ｄＢのＳＮ比が得られた。
【００９０】
検討４
次に、ＷＤを調整するための第２の因子である「ＳＮ比」に関して、さらに詳しく検討した。
【００９１】
蛍光検出システム１０において、検討３とは異なり、ＷＤを変化させながら、各励起光をそれぞれ出射して、被測定対象物５から発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して図９（Ａ）乃至（Ｃ）に示した。その他の構成は、検討３と同じにした。
【００９２】
図９（Ａ）乃至（Ｃ）において、縦軸は各蛍光の受光量の出力（ａ．ｕ．）を、横軸はＷＤ（ｍｍ）を示している。
【００９３】
図９（Ａ）は受光器８ａの受光量とＷＤとの関係を示し、グラフ内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ａに受光された５３２ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は、単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ａに受光された５３２ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の太実線は受光器８ａが受光した蛍光の５３２ｎｍの波長のＳＮ比の変化を示している。
【００９４】
図９（Ｂ）は受光器８ｂが受光した蛍光とＷＤとの関係を示し、グラフ内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｂに受光された５８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｂに受光された５８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の太実線は受光器８ｂが受光した５８０ｎｍの波長の蛍光のＳＮ比の変化を示している。
【００９５】
図９（Ｃ）は受光器８ｃが受光した蛍光とＷＤとの関係を示し、グラフ内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｃに受光された６８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂから各励起光を出射した時に受光器８ｃに受光された６８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の太実線は受光器８ａが受光した６８０ｎｍの波長の蛍光のＳＮ比の変化を示している。図７（Ａ）乃至（Ｃ）より、いずれの蛍光であっても、ＷＤが６ｍｍ以上であれば、２０ｄＢ以上のＳＮ比が得られることがわかった。
【００９６】
また、図９（Ａ）乃至（Ｃ）における各実線と各太実線とを抽出して１つに重ねたグラフを図１０に示した。
【００９７】
各蛍光の出力の変化はほぼ同じ曲線を描き、また、各ＳＮ比の変化もほぼ同じ曲線を描いた。これは、ハーフドラムレンズの色収差が小さいため、波長の異なる励起光が被測定対象物に照射される際の各励起光の焦点距離のばらつきを抑えることができるためである。図１０より、ハーフドラムレンズは、波長の異なる複数の励起光を被測定対象物に照射する場合に適していることが分かった。
【００９８】
実施例２
次に、蛍光検出システム１０において、実施例１とは異なり、被測定対象物５として、ＦＩＴＣ、Ｃｙ３及びＣｙ５を混合せずに、ＦＩＴＣが１０μＭ、Ｃｙ３が１０μＭ、Ｃｙ５が１０μＭの濃度となるように調製した各水溶液を用い、図１１に示すように、ＦＩＴＣ水溶液、Ｃｙ３水溶液及びＣｙ５水溶液をそれぞれ３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの位置となるようにスライドガラス上に滴下した。位置３１ａ、３１ｂ及び３１ｃはそれぞれが三角形の頂点となる位置に配置されており、４７０ｎｍの励起光が３１ａに、５３２ｎｍの励起光が３１ｂに、６３２ｎｍの励起光が３１ｃに照射されるように調整した。また、ＷＤを６ｍｍに調整し、その他の構成は実施例１の蛍光検出システム１０と同じにした。
【００９９】
そして、実施例１の検討３と同様に、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｂから主波長５３２ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｃから主波長６３２ｎｍの励起光をそれぞれ出射して被測定対象物３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射し、各被測定対象物から発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表３に示した。同様に、ＷＤを７ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射し、各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表４に示した。
【０１００】
【表３】
【０１０１】
【表４】
【０１０２】
表３において、いずれの蛍光においても約２０ｄＢのＳＮ比が得られた。さらに、表４において、いずれの蛍光においても、約３０ｄＢのＳＮ比が得られた。表３及び表４からも、いずれの蛍光であっても、ＷＤが６ｍｍ以上であれば、２０ｄＢ以上のＳＮ比が得られることがわかった。
【０１０３】
実施例３
蛍光検出システム１０において、実施例２とは異なり、レンズ４には、直径１．８ｍｍ、長さ４．６３ｍｍのＧＲＩＮレンズ（日本板硝子社製）を用い、励起光及び蛍光の反射を低減させるためにレンズ４の表面には反射防止膜を施した。先端部２０を直径１．８ｍｍの口金で嵌合し、円筒形のキャピラリ３により先端部２０とレンズ４を接着固定した。尚、レンズ４と端面２０との距離は２ｍｍに設計した。
【０１０４】
光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、ＬＥＤ光源（日亜化学工業社製）を用い、さらに、透過波長域が４７０ｎｍ±１０ｎｍのバンドパスフィルタを設けた。また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、光電子増倍管（浜松ホトニクス社製）を用い、さらに、検出する蛍光の波長に対応させて、受光器８ａ，８ｂ，８ｃに、それぞれ透過波長域が５３２ｎｍ±５ｎｍのバンドパスフィルタ設けた。
【０１０５】
被測定対象物５として、ＦＩＴＣを１０μＭの濃度となるように調製した水溶液を用い、図１１に示すように、ＦＩＴＣ水溶液を３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの位置となるようにスライドガラス上に滴下した。また、ＷＤを１．７３ｍｍに調整し、その他の構成は実施例２の蛍光検出システム１０と同じにした。
【０１０６】
そして、実施例２と同様に、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから励起光を出射して３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射し、被測定対象物３１ａ，３１ｂ，３１ｃから発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表５に示した。同様に、ＷＤを１．３５ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから各励起光を出射し、各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表６に示した。
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
【表６】
【０１０９】
表５及び表６において、受光器８ａの受光量を示している。Ｏ（ａ．ｕ．）、Ｏｎ（ａ．ｕ．）及びＯｓ（ａ．ｕ．）の意味は、表３及び表４と同じである。
【０１１０】
表５において、約２０ｄＢのＳＮ比が得られた。また、受光器８ｂ，８ｃにおいても、同様の結果が得られた。さらに、表６において、３０ｄＢ以上のＳＮ比で受光すべき波長の蛍光を受光することができた。
【０１１１】
実施例４
次に、蛍光検出システム１０において、実施例３とは異なり、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、それぞれ透過波長域が４７０ｎｍ±１０ｎｍ、５３２ｎｍ±１０ｎｍ、６３２ｎｍ±１０ｎｍ、のバンドパスフィルタ設けた。
【０１１２】
また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、検出する蛍光の波長に対応させて、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、それぞれ透過波長域が５３２ｎｍ±５ｎｍ、５８０ｎｍ±５ｎｍ、６８０ｎｍ±５ｎｍ、のバンドパスフィルタ設けた。その他の構成は実施例３の蛍光検出システムと同じにした。そして、ＷＤを変化させながら、各励起光それぞれを出射して被測定対象物３１ａ，３１ｂ，３１ｃから発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して図１２に示した。
【０１１３】
図１２において、縦軸は各蛍光の受光量の出力（ａ．ｕ．）を、横軸はＷＤ（ｍｍ）を示している。図内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ａに受光された５３２ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の一点鎖線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｂに受光された５８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｃに受光された６８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を示している。また、グラフ内の黒三角でプロットした実線は受光器８ａのＳＮ比の変化を、グラフ内の×印でプロットした実線は受光器８ｂのＳＮ比の変化を、グラフ内の白丸でプロットした実線は受光器８ｃのＳＮ比の変化を示している。
【０１１４】
図１２より、いずれの波長においても、ＷＤが１．２ｍｍ以上且つ１．４ｍｍ以下であれば、２０ｄＢ以上のＳＮ比が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１における先端部の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２における端面の構成を概略的に示す図である。
【図４】図１におけるキャピラリとその周辺構造部品との関係を示す断面図である。
【図５】本発明における被測定対象物の変形例を示す図である。
【図６】本発明における光ファイバの配置の変形例を示す図である。
【図７】励起光透過率とレンズ及び先端部の間の距離との関係を示すグラフである。
【図８】レンズ及び被測定対象物の間の距離と、励起光の照射スポットの直径との関係、並びに、レンズ及び被測定対象物の間の距離と、励起光の照射スポットの中心間の距離との関係を示すグラフであり、図８（Ａ）は４７０ｎｍ，５３２ｎｍの励起光を照射した場合であり、図８（Ｂ）は５３２ｎｍ，６３２ｎｍの励起光を照射した場合であり、図８（Ｃ）は６３２ｎｍ，４７０ｎｍの励起光を照射した場合である。
【図９】ハーフドラムレンズを用いた場合における、ＷＤを変化させたときの蛍光の出力及び蛍光のＳＮ比を示すグラフであり、図９（Ａ）は５３２ｎｍの波長の蛍光の受光量とＷＤとの関係を示す場合であり、図９（Ｂ）は５８０ｎｍの波長の蛍光の受光量とＷＤとの関係を示す場合であり、図９（Ｃ）は６８０ｎｍの波長の蛍光の受光量とＷＤとの関係を示す場合である。
【図１０】図９（Ａ）乃至（Ｃ）における各実線と各太実線とを抽出して重ねたグラフである。
【図１１】実施例２における被測定対象物の配置を概略的に示す図である。
【図１２】ロッドレンズを用いた場合における、ＷＤを変化させたときの蛍光の出力及び蛍光のＳＮ比を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１６】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 励起光用光ファイバ群
２ａ，２ｂ，２ｃ 蛍光用光ファイバ群
３ キャピラリ
４ レンズ
５ 被測定対象物
６ マイクロウェル
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 光源
８ａ，８ｂ，８ｃ 受光器
９ａ，９ｂ，９ｃ カットフィルタ
２０ 先端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光検出システムに関し、特に光ファイバを備えた蛍光検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光を被測定対象物に照射して、被測定対象物から発生する蛍光を検出する蛍光検出装置として、特に、複数の蛍光を検出でき、また、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出できる蛍光検出装置が要求されている。
【０００３】
複数の蛍光を検出する蛍光検出装置として、励起フィルタ、ダイクロイックミラー、バリアフィルタを備えたフィルタカセットを、検出したい蛍光の波長に合わせて切り替えることで、複数の蛍光を検出する蛍光顕微鏡が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、複数の蛍光を検出する方法として、レンズの収差を利用する方法（例えば、特許文献２参照。）や、検出したスペクトルを信号処理するする方法（例えば、特許文献３参照。）、あるいは回折格子を使用する方法（例えば、特許文献４参照。）が開示されている。
【０００５】
一方、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出する蛍光検出装置として、マイクロウェルプレートのウェルの配列に沿って励起光を拡散させて、ウェル内の被測定対象物に励起光を照射することで、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出するマイクロプレートリーダが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。
【０００６】
さらに、複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出する方法として、円弧状に並べた複数の被測定対象物を回転させて順次測定する方法（例えば、特許文献６参照。）や、複数の被測定対象物を順次スキャンする方法（例えば、特許文献７参照。）が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９１５５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８４０３号公報
【特許文献３】特表平８−５０６４１９号公報
【特許文献４】特３８６６９４０号
【特許文献５】特開２００５−５５２１９号公報
【特許文献６】特３８５５４８５号
【特許文献７】特開２００１−２５５２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した蛍光顕微鏡では、一度に１つの蛍光しか検出することができず、同時に複数の蛍光を検出することはできない。このため、複数の蛍光を測定するには、フィルタカセットを切り替えることが必要となり、操作が煩雑となる。
【０００８】
また、上述した複数の蛍光を検出する方法では、高精度な微動機構、複雑な信号処理装置、あるいは回折格子といった高価な部品が必要となる。
【０００９】
一方、上述したマイクロプレートリーダでは、被測定対象物が高密度に配列している場合には隣り合う被測定対象物から発生する蛍光の光路が重なり合うために測定感度が低くなる。
【００１０】
また、上述した複数の被測定対象物から発生する蛍光を検出する方法では、複数の被測定対象物を順次測定し、或いは順次スキャンするため、複数の被測定対象物から発生する蛍光を同時に検出することはできない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、複数の蛍光を容易且つ同時に検出でき、さらには、複数の被測定対象物から発生する蛍光を容易且つ同時に検出できる蛍光検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、励起光を出射する光源と、前記励起光が照射された被測定対象物から発生する蛍光を受光する受光部とを備える蛍光検出システムにおいて、前記光源と光学的に接続された一端から前記励起光が入射され、前記被測定対象物と対向して配される他端から前記励起光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる励起光用光ファイバ群の複数と、前記被測定対象物と対向して配される一端から前記蛍光が入射され、前記受光部と光学的に接続された他端から前記蛍光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる蛍光用光ファイバ群の複数と、前記複数の励起光用光ファイバ群の他端と前記複数の蛍光用光ファイバ群の一端とが一束化された先端部と、前記先端部と前記被測定対象物の間に配置されたレンズと、前記先端部と前記レンズとを離間して一体的に保持する保持部とを備え、前記先端部において、前記複数の励起光用光ファイバ群の各々は互いに隣接しないように配置されることを特徴とする。
【００１３】
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、前記先端部において、各前記蛍光用光ファイバ群を構成する複数の光ファイバは各前記励起光用光ファイバ群を中心とする略同心円状に配列され、かつ、前記複数の蛍光用光ファイバ群は各々異なる前記励起光用光ファイバ群を中心とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の蛍光検出システムは、請求項１又は２記載の蛍光検出システムにおいて、前記先端部において、前記複数の蛍光用光ファイバ群及び前記複数の励起光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバのうち、隣接する前記光ファイバ同士は互いに接することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の蛍光検出システムは、請求項２又は３記載の蛍光検出システムにおいて、前記略同心円状に配列された各前記蛍光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバは、中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の蛍光検出システムは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記レンズと前記先端部の間の第１の距離は、前記レンズのバックフォーカスの距離よりも大きく、かつ、前記励起光の前記レンズの透過率が７０％以上となる距離であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の蛍光検出システムは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光検出システムにおいて、前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、前記被測定対象物の表面に形成される前記励起光の照射スポットの直径が、隣り合う前記照射スポットの中心間の距離よりも小さくなる距離であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の蛍光検出システムは、請求項２記載の蛍光検出システムにおいて、前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、１つの前記蛍光用光ファイバ群に入射される前記蛍光の光量について、当該蛍光用光ファイバ群の中心に該当しない前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量に対する、前記中心に該当する前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量の比が２０ｄＢ以上となる距離であることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の蛍光検出システムは、請求項１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、３つの前記励起光用光ファイバ群と、３つの前記蛍光用光ファイバ群とを備え、各前記励起光用光ファイバ群は１つの光ファイバからなり、各前記蛍光用光ファイバ群は３つの光ファイバからなり、前記レンズはハーフドラムレンズからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の蛍光検出システムによれば、被測定対象物に対向して配される先端部において、複数の励起光用光ファイバ群の各々が互いに隣接しないように配置されるので、各励起光用光ファイバ群から出射される複数の励起光を、空間的に分離された状態で、被測定対象物の複数の位置に同時に照射させることができる。また、複数の位置に励起光が同時に照射された被測定対象物からは複数の蛍光が発生するが、先端部にはレンズと複数の蛍光用光ファイバ群が存在するため、先端部において、各蛍光用光ファイバ群に、複数の蛍光を、空間的に分離された状態で、混ざることなく同時に入射させることができる。
【００２１】
また、上記蛍光検出システムでは、複数の蛍光を受光するためには、先端部における複数の励起光用光ファイバ群から複数の励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部によって被測定対象物を走査する必要もない。したがって、上記蛍光検出システムによれば、被測定対象物から発生した複数の蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００２２】
さらには、複数の励起光を、空間的に分離された状態で、複数の位置に同時に照射することができるので、被測定対象物が複数存在していても、複数の励起光を複数の被測定対象物に同時に照射することができる。また、励起光が同時に照射された複数の被測定対象物からは蛍光が発生するが、先端部にはレンズと複数の蛍光用光ファイバ群が存在するため、先端部において、各蛍光用光ファイバ群に複数の被測定対象物から発生する蛍光を、空間的に分離された状態で、混ざることなく同時に入射させることができる。
【００２３】
また、上記蛍光検出システムでは、複数の被測定対象物から発生する蛍光を受光するためには、先端部における複数の励起光用光ファイバ群から複数の励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部によって被測定対象物を走査する必要もない。したがって、上記蛍光検出システムによれば、複数の被測定対象物から発生する複数の蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００２４】
また、励起光用光ファイバ群と蛍光用光ファイバ群とを備えることにより、励起光を伝達する光路と蛍光を伝達する光路とを完全に分離することができるので、受光部における励起光を原因とするノイズをなくすことができ、高感度な蛍光検出システムを提供することができる。
【００２５】
請求項２記載の蛍光検出システムによれば、先端部において、各蛍光用光ファイバ群を構成する複数の光ファイバは各励起光用光ファイバ群を中心とする略同心円状に配列され、かつ、複数の蛍光用光ファイバ群は各々異なる励起光用光ファイバ群を中心とするので、中心の励起光用光ファイバ群から出射された励起光が被測定対象物に照射されることにより発生した蛍光を、該励起光用光ファイバ群の略同心円状に配列された各蛍光用光ファイバ群の光ファイバに、効果的に入射させることができる。
【００２６】
請求項３記載の蛍光検出システムによれば、先端部において、複数の蛍光用光ファイバ群及び複数の励起光用光ファイバ群を構成する光ファイバのうち、隣接する光ファイバ同士は互いに接するので、各励起光用光ファイバ群から出射された励起光が被測定対象物に照射されることにより発生した蛍光を、各蛍光用光ファイバ群に、漏れなく入射させることができる。また、先端部において、複数の蛍光用光ファイバ群及び複数の励起光用光ファイバ群を効率的に配置することができ、もって先端部を小さくすることができる。
【００２７】
請求項４記載の蛍光検出システムによれば、略同心円状に配列された各蛍光用光ファイバ群を構成する光ファイバは、中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列されるので、蛍光がレンズを介することによりレンズの収差に起因して光量の分布にムラのある状態で先端部に到達しても、いずれかの光ファイバに確実に蛍光を入射させることができる。
【００２８】
請求項５記載の蛍光検出システムによれば、レンズと先端部の間の距離はレンズのバックフォーカスの距離よりも大きいので、先端部から出射されてレンズを透過する複数の励起光を、収束光又は略平行光の状態で、被測定対象物に照射することができる。したがって、該複数の励起光の各々を、確実に空間的に分離された状態で、被測定対象物に照射することができる。また、励起光のレンズの透過率が７０％以上なので、各励起光を被測定対象物に多く照射させることができ、もって、各蛍光を多く発生させることができる。
【００２９】
請求項６記載の蛍光検出システムによれば、レンズと被測定対象物の間の第２の距離は、被測定対象物の表面での各励起光用光ファイバ群の各他端から出射される各励起光の照射スポットの直径が、隣り合う照射スポットの中心間の距離よりも小さくなる距離であるため、被測定対象物において、１つの励起光用光ファイバ群から出射された励起光が照射される位置と、他の１つの励起光用光ファイバ群から出射された励起光が照射される位置とが重ならない。これにより、複数の励起光が確実に空間的に分離された状態のままで被測定対象物に照射されるため、生じた蛍光が２つ以上の励起光に起因したものになるのを防止することができ、もって、ノイズの低い、検出感度の高い蛍光検出システムとすることができる。
【００３０】
請求項７記載の蛍光検出システムによれば、レンズと被測定対象物の間の第２の距離は、一つの蛍光用光ファイバ群に入射される蛍光の光量について、当該蛍光用光ファイ群の中心に該当しない励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量に対する、中心に該当する励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量の比が２０ｄＢ以上となる距離であるので、例えば、ダイクロイックミラーを設けた蛍光分析システムと同程度の蛍光の分離が可能であり、かつ、大型の装置や高価な部品を必要としないため、従来の蛍光検出システムと比して、蛍光分析システムの小型化や製造コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、励起光を出射する光源と、前記励起光が照射された被測定対象物から発生する蛍光を受光する受光部とを備える蛍光検出システムにおいて、光源と光学的に接続された一端から励起光が入射され、被測定対象物と対向して配される他端から励起光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる励起光用光ファイバ群の複数と、被測定対象物と対向して配される一端から蛍光が入射され、受光部と光学的に接続された他端から蛍光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる蛍光用光ファイバ群の複数と、複数の励起光用光ファイバ群の他端と複数の蛍光用光ファイバ群の一端とが一束化された先端部と、先端部と被測定対象物の間に配置されたレンズと、先端部とレンズとを離間して一体的に保持する保持部とを備え、先端部において、複数の励起光用光ファイバ群の各々は互いに隣接しないように配置されることにより、複数の蛍光を容易且つ同時に検出でき、さらには、複数の被測定対象物から発生する蛍光を容易且つ同時に検出できることを見出した。
【００３２】
本発明は上記知見に基づいてなされたものである。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態に係る蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
【００３５】
図１において、蛍光検出システム１０は、励起光を出射する光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃと、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃのそれぞれと一端が光学的に接続された励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃと、受光器８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれと光学的に接続された蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃと、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各他端及び蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの各一端が一束化された後述する先端部２０（図２参照。）並びにレンズ４を一体的に保持するキャピラリ３（保持部）とを備える。また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃはカットフィルタ９ａ，９ｂ，９ｃを備える。
【００３６】
また、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃと受光器８ａ，８ｂ，８ｃとは、駆動・検出回路１３に電気的に接続されており、電源１１が投入されることにより、該駆動・検出回路１３は、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃが出射する励起光の光量を制御し、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力、及び受光器８ａ，８ｂ，８ｃの出力をディスプレイ１２（出力部）に出力する。
【００３７】
図２は、図１における蛍光検出システムの構成要素である先端部の構成を概略的に示す図である。
【００３８】
図２において、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃの被測定対象物５に対向して配置される各他端と、蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃの被測定対象物５に対向して配置される各一端とは口金２２に嵌合されて一束化された先端部２０を構成し、また、一束化された複数の光ファイバの端面は平面状の端面２１を形成する。
【００３９】
図３は、図２における端面の構成を概略的に示す図である。
【００４０】
本実施の形態において、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ単芯の光ファイバであり（以下「単芯ファイバ」という。）、蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ３芯の光ファイバである（以下「３芯ファイバ」という。）。３芯ファイバ２ａの３芯の各々は、単芯ファイバ１Ａを中心とする略同心円状に配列される。同様に、３芯ファイバ２ｂの３芯の各々は、単芯ファイバ１Ｂを中心とする略同心円状に、３芯ファイバ２ｃの３芯の各々は、単芯ファイバ１Ｃを中心とする略同心円状に配列される。また、各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに隣接しないように配置され、各３芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び各３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃのうち、隣接する光ファイバ同士は互いに接するように配置される。
【００４１】
図４は、図１におけるキャピラリとその周辺構造部品との関係を示す断面図である。
【００４２】
一点鎖線２３は先端部２０の中心軸を、一点鎖線２４はレンズ４の中心軸を示している。口金２２の直径はレンズ４の直径と同じであり、口金２２に嵌合された先端部２０とレンズ４とは離間され、且つ、先端部２０の中心軸２３とレンズ４の中心軸２４とが平行となるようにキャピラリ３により一体的に保持される。
【００４３】
上記の構成により、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出射された励起光は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各一端から入射されて先端部２０から出射される。ここで、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに隣接しないように配置されるので、出射された各励起光は空間的に３つに分離されたままの状態で、混ざり合うことなく、レンズ４を介してマイクロウェル６内の被測定対象物５に同時に照射される。そして、空間的に３つに分離されたままの励起光が照射された被測定対象物５からは３つの蛍光が発生するが、先端部２０には単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそれぞれ中心とする３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃが存在するため、先端部２０において、３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの各々に３つの蛍光を同時に入射させることができる。また、３つの蛍光を受光するためには、先端部２０における単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから３つの励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部２０によって被測定対象物５を走査する必要もない。したがって、本実施の形態に係る蛍光検出システム１０によれば、被測定対象物５から発生した３つの蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００４４】
さらには、被測定対象物が複数、例えば３つ存在していても、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃから出射された励起光は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各一端から入射されて先端部２０から出射される。ここで、各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに隣接しないように配置されるので、出射された各励起光は混ざり合うことなく、空間的に３つに分離されたままの状態で、レンズ４を介して３つの被測定対象物に同時に照射される。そして、空間的に３つに分離されたままの励起光が照射された３つの被測定対象物からは３つの蛍光が発生するが、先端部２０には単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそれぞれ中心とする３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃが存在するため、先端部２０において、３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの各々に３つの蛍光を同時に入射させることができる。また、３つの蛍光を受光するためには、先端部２０における単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから３つの励起光を同時に出射するのみでよく、例えば、励起光を出射する光ファイバを切り替える必要がなく、先端部２０によって被測定対象物を走査する必要もない。したがって、本実施の形態に係る蛍光検出システム１０によれば、３つの被測定対象物から発生した３つの蛍光を容易且つ同時に検出することができる。
【００４５】
上述した蛍光検出システム１０では、３芯ファイバ２ａの３芯の各々が単芯ファイバ１Ａを中心とする略同心円状に配列され、３芯ファイバ２ｂの３芯の各々が単芯ファイバ１Ｂを中心とする略同心円状に、３芯ファイバ２ｃの３芯の各々が単芯ファイバ１Ｃを中心とする略同心円状に配列されるので、例えば、単芯ファイバ１Ａから出射された励起光が被測定対象物５に照射されることにより発生した蛍光を、単芯ファイバ１Ａを中心とする略同心円状に配列された３芯ファイバ２ａに効果的に入射させることができる。
【００４６】
さらに、隣接する光ファイバ同士が互いに接することにより、各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから出射された各励起光が被測定対象物５に照射されることにより発生した蛍光を、各３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃに、漏れなく入射させることができる。また、先端部２０において、各光ファイバを効率的に配置することができ、もって先端部を小さくすることができる。
【００４７】
また、各３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列することにより、蛍光がレンズ４を介することによりレンズ４の収差に起因して各単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの周りにおいて光量の分布にムラのある状態で先端部２０に到達しても、確実に各蛍光を３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃに入射させることができる。
【００４８】
また、蛍光検出システム１０では、励起光用光ファイバ群及び蛍光用光ファイバ群を構成する光ファイバは単芯でも複芯でもよい。さらに、蛍光検出システム１０は、少なくとも２つ以上の励起光用光ファイバ群を備え、各励起光用光ファイバ群が隣接しないように、各蛍光用光ファイバ群が配列されていればよい。
【００４９】
また、レンズ４と先端部２０の間の距離（レンズ４の先端部２０と対向する面と端面２１の間の距離）がレンズ４のバックフォーカスの距離以下であると、励起光が拡散光の状態のままレンズ４を介して被測定対象物５に照射されることになる。この場合、被測定対象物５から発生する蛍光はぼやけたものとなり、大きく拡散した状態で先端部２０に到達してしまうため、３芯ファイバ２ａ，２ｂ，２ｃの蛍光の入射光量が低下してしまう。したがって、レンズ４と先端部２０の間の距離は、レンズ４のバックフォーカスの距離よりも大きく設定される。これにより、励起光を略平行光又は収束光としてレンズ４から出射させることができる。
【００５０】
また、レンズ４と先端部２０の間の距離が大きくなるほど、レンズの励起光の透過率が低下して被測定対象物５に到達する励起光の光量が減少してしまい、発生する蛍光の光量が減少するため、効果的な蛍光の測定が行えないことになる。また、レンズの励起光の透過率が低いと、つまり、レンズで励起光がけられてしまうと、被測定対象物の表面での照射スポットの形状がゆがんでしまうため、例えば、隣り合う照射スポットが重なり合って各励起光が混ざり合う原因となる。ここで、照射スポットとは、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから出射されてレンズ４を介して被測定対象物５に照射される励起光の被測定対象物５における照射スポットのことである。
【００５１】
したがって、被測定対象物５に照射される励起光の入射光量の低下による感度の低下、また励起光の分離能力の低下を防ぐために、レンズ４と先端部２０の間の距離は、励起光のレンズの透過率が７０％以上である距離に設定される。
【００５２】
また、レンズ４と被測定対象物５の間の距離（以下「ＷＤ（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）」という。）を調整することにより、蛍光検出システム１０の検出感度をあげることができる。これについて以下詳述する。
【００５３】
ＷＤを調整するための第１の因子として、「照射スポットの空間的な分離」がある。照射スポットとは、上述のように、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから出射されてレンズ４を介して被測定対象物５に照射される励起光の被測定対象物５における照射スポットのことである。
【００５４】
蛍光検出システム１０において、被測定対象物５の表面における各照射スポットにおいて励起光の照射光量が最も大きい位置を照射スポットの中心とし、励起光の照射光量が中心における照射光量の１／ｅ２となる位置と中心との間の距離を上記照射スポットの半径とした場合に、「照射スポットの直径」が、「隣り合う照射スポットの中心間の距離」よりも小さくなるように調整することにより、例えば１Ａから出射された励起光が被測定対象物５に照射されることにより生じる蛍光の出射位置と、１Ｂから出射された励起光が被測定対象物５に照射されることにより生じる蛍光の出射位置とが重ならないようにすることができる。これにより、生じた蛍光が２つ以上の励起光に起因したものになるのを防止することができ、もって、ノイズの低い、検出感度の高い蛍光検出システムとなる。
【００５５】
また、ＷＤを調整するための第２の因子として、「ＳＮ比」がある。ＳＮ比とは、例えば「単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃのそれぞれから出射された励起光によって発生する蛍光が３芯ファイバ２ａに入射される光量」に対する「単芯ファイバ１Ａから出射された励起光によって発生する蛍光が３芯ファイバ２ａに入射される光量」との比のことである。
【００５６】
つまり、例えば、各３芯ファイバ２ａに、これらの中心に位置する単芯ファイバ１Ａとは別の単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃからの励起光に起因する蛍光が入射する量が少ないほど、すなわち、蛍光を分離できるほどＳＮ比が高くなるため、蛍光検出システム１０の各受光器におけるＳＮ比が高いほど、ノイズの低い、検出感度の高いシステムといえる。
【００５７】
蛍光検出システム１０において、ＳＮ比が２０ｄＢ以上、より好ましくは３０ｄＢ以上となるように調整される。これにより、例えば、ＳＮ比が２０ｄＢ以上である場合、ダイクロイックミラーを設けた蛍光分析システムと同程度の蛍光の分離が可能となる。この場合、蛍光検出システム１０は、高い検出感度を有するうえに、大型の装置や高価な部品を必要としないため、従来の蛍光検出システムと比して、蛍光分析システムの小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００５８】
また、ＷＤが、被測定対象物５で反射された励起光が端面２１に結合しない距離に設定される。これにより、励起光を原因とするノイズを低減することができる。
【００５９】
レンズは、例えば、ハーフドラムレンズ、ロッドレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、アクロマティックレンズ、非球面レンズ等、その材質、形状を問わずに用いることができる。特に、ハーフドラムレンズとロッドレンズはコバが厚いため、キャピラリ３による先端部２０との一体化が容易であり、更なる蛍光検出システム１０の小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００６０】
また、ハーフドラムレンズは、色収差が小さいため、波長の異なる励起光が被測定対象物５に照射される際の各励起光の焦点距離のばらつきを抑えることができる。したがって、ハーフドラムレンズは、波長の異なる複数の励起光を被測定対象物５に照射する場合に適している。
【００６１】
一方、ロッドレンズは、コマ収差が小さいため、励起光の被測定対象物５における照射スポットの直径が小さくなり、また、照射スポットがぼけず、被測定対象物５の複数箇所から発生する蛍光が混ざり合わない。したがって、同一の波長の励起光を被測定対象物の複数の位置に、又は複数の被測定対象物に照射する場合に適している。
【００６２】
また、本実施の形態において、先端部２０を口金２２で一束化したが、一束化した場合の先端部２０の直径がレンズ４の直径と同じであれば、口金２２を設けることなく、キャピラリ３で直接一束化して保持してもよい。また、先端部２０の中心軸２３とレンズ４の中心軸２４とは、平行でなくてもよい。
【００６３】
また、各受光器８ａ，８ｂ，８ｃにそれぞれカットフィルタ９ａ，９ｂ，９ｃを設けたが、本蛍光検出システムは、充分に高感度であるため、カットフィルタを用いなくとも良い。
【００６４】
上述した蛍光検出システム１０では、被測定対象物５を図５（Ａ）のようにマイクロチューブに入れても良く、図５（Ｂ）にように、例えばスライドガラス上の流路に入れても良く、図５（Ｃ）にようにセルに入れても良い。
【００６５】
また、上述した蛍光検出システム１０では、各励起光用光ファイバ群と各蛍光用光ファイバ群とを隣接させたが、励起光をより空間的に分離させた状態で被測定対象物に照射する場合には、図６のように、測定する蛍光の波長が異なる蛍光用光ファイバの境目に蛍光を受光しない光ファイバ４０を配列しても良い。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００６７】
実施例１
蛍光検出システム１０において、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃには、コア直径が２００μｍ、クラッド直径が２５０μｍ、開口数が０．２２の石英系ステップインデックスファイバを用い、励起光用光ファイバ群１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ単芯ファイバとし、蛍光用光ファイバ群２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ３芯ファイバとし、図３に示す配置となるように設計した。
【００６８】
また、レンズ４には、直径２．４ｍｍ、長さ２．４ｍｍ、曲率半径１．５ｍｍ、コバ厚１．５ｍｍのＢＫ７からなるハーフドラムレンズを用い、励起光及び蛍光の反射を低減させるためにレンズ４の表面には反射防止膜を施した。先端部２０を直径２．４ｍｍの口金で嵌合し、円筒形のキャピラリ３により先端部２０とレンズ４を接着固定した。
【００６９】
光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、ＬＥＤ光源（日亜化学工業社製）を用い、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、それぞれ透過波長域が４７０ｎｍ±１０ｎｍ、５３２ｎｍ±１０ｎｍ、６３２ｎｍ±１０ｎｍ、のバンドパスフィルタを設けた。
【００７０】
また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、光電子増倍管（浜松ホトニクス社製）を用い、さらに、検出する蛍光の波長に対応させて、受光器８ａ，８ｂ，８ｃに、それぞれ透過波長域が５３２ｎｍ±５ｎｍ、５８０ｎｍ±５ｎｍ、６８０ｎｍ±５ｎｍのバンドパスフィルタ設けた。
【００７１】
検討１
まず、レンズ４と先端部２０の間の最適な距離について検討した。
【００７２】
レンズ４と先端部２０の間の距離を変化させながら、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を照射して、レンズ４の励起光の透過光量を測定した。同様に、単芯ファイバ１Ｂから主波長６３２ｎｍの励起光を照射して、レンズ４の励起光の透過光量を測定した。それぞれの測定結果から励起光の透過率を算出し、励起光透過率とレンズ４及び先端部２０の間の距離との関係を図７に示した。
【００７３】
図７において、縦軸はレンズ４の励起光透過率（％）を、横軸はレンズ４と先端部２０の間の距離（ｍｍ）を示している。また、グラフ内の実線は主波長４７０ｎｍの励起光の透過率の変化を、グラフ内の点線は主波長６３２ｎｍの励起光の透過率の変化を示している。両励起光とも、レンズ４と先端部２０との距離が小さいほど透過率も高く、該距離が４．５ｍｍ以下の場合に７０％以上の透過率となることが分かった。
【００７４】
そこで、本結果及び本実施例に用いるハーフドラムレンズのバックフォーカスが約１ｍｍであることを考慮し、レンズ４と先端部２の間の距離が２ｍｍとなるように設計し、以降の検討２乃至４を行った。
【００７５】
検討２
次に、ＷＤを調整するための第１の因子である「照射スポット」に関して検討した。
【００７６】
蛍光検出システム１０において、ＷＤを変化させながら、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｂから主波長５３２ｎｍの励起光を照射して、被測定対象物５における各励起光の照射スポットの直径と、各照射スポットの中心間の距離とを測定した。単芯ファイバ１Ａ，１Ｃから励起光を照射した場合、単芯ファイバ１Ｂ、１Ｃから励起光を照射した場合についても同様に測定を行い、照射スポットの直径とＷＤとの関係、照射スポットの中心間の距離とＷＤと関係を図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示した。
【００７７】
図８（Ａ）乃至（Ｃ）において、縦軸は照射スポットの直径及び照射スポットの中心間の距離（ｍｍ）を、横軸はＷＤ（ｍｍ）を示している。
【００７８】
図８（Ａ）は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂからそれぞれ４７０ｎｍ，５３２ｎｍの励起光を照射した結果を示し、グラフ内の実線は４７０ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の点線は５３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の一点鎖線は各照射スポットの中心間の距離の変化を示している。
【００７９】
図８（Ｂ）は単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃからそれぞれ５３２ｎｍ，６３２ｎｍの励起光を照射した結果を示し、グラフ内の実線は５３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の点線は６３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の一点鎖線は各照射スポットの中心間の距離の変化を示している。
【００８０】
図８（Ｃ）は単芯ファイバ１Ｃ，１Ａからそれぞれ６３２ｎｍ，４７０ｎｍの励起光を照射した結果を示し、グラフ内の実線は６３２ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の点線は４７０ｎｍの波長の励起光を照射した際の被測定対象物５における照射スポットの直径の変化を、グラフ内の一点鎖線は各照射スポットの中心間の距離の変化を示している。
【００８１】
図８（Ａ）乃至（Ｃ）より、ＷＤを５ｍｍ以上とした場合に、各照射スポットの直径よりもスポットの中心間の距離のほうが大きくなることが分かった。
【００８２】
検討３
次に、ＷＤを調整するための第２の因子である「ＳＮ比」に関して検討した。
【００８３】
被測定対象物５として、蛍光物質であるＦｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎｅ−４−ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ（以下「ＦＩＴＣ」という。）、Ｃｙ３（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社製）及びＣｙ５（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社製）を混合して、それぞれの濃度が１０μＭ、１０μＭ、１０μＭとなるように調製した水溶液を用い、該水溶液を直径３．５ｍｍ、深さ８ｍｍのマイクロウェル内に深さ４ｍｍとなるように加えた。
【００８４】
ＦＩＴＣは主波長が４７０ｎｍである励起光を吸収して主波長５３２ｎｍの蛍光を発し、Ｃｙ３は主波長が５３２ｎｍである励起光を吸収して主波長５８０ｎｍの蛍光を発し、Ｃｙ５は主波長が６３２ｎｍである励起光を吸収して主波長６８０ｎｍの蛍光を発する特性を有する蛍光物質である。
【００８５】
蛍光検出システム１０において、ＷＤを５．７ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｂから主波長５３２ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｃから主波長６３２ｎｍの励起光をそれぞれ出射して被測定対象物５に照射し、被測定対象物５から発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表１に示した。同様に、ＷＤを６．５ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射し、各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表２に示した。
【００８６】
【表１】
【００８７】
【表２】
【００８８】
表１及び表２において、Ｏ（ａ．ｕ．）は、４７０ｎｍ、５３２ｎｍ、６３２ｎｍの波長の励起光を同時に被測定対象物５に照射したときの各受光器８ａ，８ｂ，８ｃの受光量の出力を示している。Ｏｎ（ａ．ｕ．）は、それぞれの受光器が受光すべき波長の励起光を出射せず、他の２つの波長の励起光を出射したときの各受光器８ａ，８ｂ，８ｃの受光量の出力を示している。例えば、「受光器８ａ」の場合、４７０ｎｍの波長の励起光を出射せず、５３２ｎｍ及び６３２ｎｍの波長の励起光を出射したときの受光器８ａの受光量の出力を示している。また、Ｏｓ（ａ．ｕ．）は、Ｏ（ａ．ｕ．）の値からＯｎ（ａ．ｕ．）の値を引いたもの、すなわち、それぞれの受光器が受光すべき波長の励起光のみを出射し、他の２つの波長の励起光を出射しなかったときの各受光器８ａ，８ｂ，８ｃの受光量の出力を示している。
【００８９】
表１において、いずれの蛍光においても約２０ｄＢのＳＮ比が得られた。さらに、表２において、いずれの蛍光においても、約３０ｄＢのＳＮ比が得られた。
【００９０】
検討４
次に、ＷＤを調整するための第２の因子である「ＳＮ比」に関して、さらに詳しく検討した。
【００９１】
蛍光検出システム１０において、検討３とは異なり、ＷＤを変化させながら、各励起光をそれぞれ出射して、被測定対象物５から発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して図９（Ａ）乃至（Ｃ）に示した。その他の構成は、検討３と同じにした。
【００９２】
図９（Ａ）乃至（Ｃ）において、縦軸は各蛍光の受光量の出力（ａ．ｕ．）を、横軸はＷＤ（ｍｍ）を示している。
【００９３】
図９（Ａ）は受光器８ａの受光量とＷＤとの関係を示し、グラフ内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ａに受光された５３２ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は、単芯ファイバ１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ａに受光された５３２ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の太実線は受光器８ａが受光した蛍光の５３２ｎｍの波長のＳＮ比の変化を示している。
【００９４】
図９（Ｂ）は受光器８ｂが受光した蛍光とＷＤとの関係を示し、グラフ内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｂに受光された５８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｂに受光された５８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の太実線は受光器８ｂが受光した５８０ｎｍの波長の蛍光のＳＮ比の変化を示している。
【００９５】
図９（Ｃ）は受光器８ｃが受光した蛍光とＷＤとの関係を示し、グラフ内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｃに受光された６８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂから各励起光を出射した時に受光器８ｃに受光された６８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の太実線は受光器８ａが受光した６８０ｎｍの波長の蛍光のＳＮ比の変化を示している。図７（Ａ）乃至（Ｃ）より、いずれの蛍光であっても、ＷＤが６ｍｍ以上であれば、２０ｄＢ以上のＳＮ比が得られることがわかった。
【００９６】
また、図９（Ａ）乃至（Ｃ）における各実線と各太実線とを抽出して１つに重ねたグラフを図１０に示した。
【００９７】
各蛍光の出力の変化はほぼ同じ曲線を描き、また、各ＳＮ比の変化もほぼ同じ曲線を描いた。これは、ハーフドラムレンズの色収差が小さいため、波長の異なる励起光が被測定対象物に照射される際の各励起光の焦点距離のばらつきを抑えることができるためである。図１０より、ハーフドラムレンズは、波長の異なる複数の励起光を被測定対象物に照射する場合に適していることが分かった。
【００９８】
実施例２
次に、蛍光検出システム１０において、実施例１とは異なり、被測定対象物５として、ＦＩＴＣ、Ｃｙ３及びＣｙ５を混合せずに、ＦＩＴＣが１０μＭ、Ｃｙ３が１０μＭ、Ｃｙ５が１０μＭの濃度となるように調製した各水溶液を用い、図１１に示すように、ＦＩＴＣ水溶液、Ｃｙ３水溶液及びＣｙ５水溶液をそれぞれ３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの位置となるようにスライドガラス上に滴下した。位置３１ａ、３１ｂ及び３１ｃはそれぞれが三角形の頂点となる位置に配置されており、４７０ｎｍの励起光が３１ａに、５３２ｎｍの励起光が３１ｂに、６３２ｎｍの励起光が３１ｃに照射されるように調整した。また、ＷＤを６ｍｍに調整し、その他の構成は実施例１の蛍光検出システム１０と同じにした。
【００９９】
そして、実施例１の検討３と同様に、単芯ファイバ１Ａから主波長４７０ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｂから主波長５３２ｎｍの励起光を、単芯ファイバ１Ｃから主波長６３２ｎｍの励起光をそれぞれ出射して被測定対象物３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射し、各被測定対象物から発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表３に示した。同様に、ＷＤを７ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射し、各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表４に示した。
【０１００】
【表３】
【０１０１】
【表４】
【０１０２】
表３において、いずれの蛍光においても約２０ｄＢのＳＮ比が得られた。さらに、表４において、いずれの蛍光においても、約３０ｄＢのＳＮ比が得られた。表３及び表４からも、いずれの蛍光であっても、ＷＤが６ｍｍ以上であれば、２０ｄＢ以上のＳＮ比が得られることがわかった。
【０１０３】
実施例３
蛍光検出システム１０において、実施例２とは異なり、レンズ４には、直径１．８ｍｍ、長さ４．６３ｍｍのＧＲＩＮレンズ（日本板硝子社製）を用い、励起光及び蛍光の反射を低減させるためにレンズ４の表面には反射防止膜を施した。先端部２０を直径１．８ｍｍの口金で嵌合し、円筒形のキャピラリ３により先端部２０とレンズ４を接着固定した。尚、レンズ４と端面２０との距離は２ｍｍに設計した。
【０１０４】
光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、ＬＥＤ光源（日亜化学工業社製）を用い、さらに、透過波長域が４７０ｎｍ±１０ｎｍのバンドパスフィルタを設けた。また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、光電子増倍管（浜松ホトニクス社製）を用い、さらに、検出する蛍光の波長に対応させて、受光器８ａ，８ｂ，８ｃに、それぞれ透過波長域が５３２ｎｍ±５ｎｍのバンドパスフィルタ設けた。
【０１０５】
被測定対象物５として、ＦＩＴＣを１０μＭの濃度となるように調製した水溶液を用い、図１１に示すように、ＦＩＴＣ水溶液を３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの位置となるようにスライドガラス上に滴下した。また、ＷＤを１．７３ｍｍに調整し、その他の構成は実施例２の蛍光検出システム１０と同じにした。
【０１０６】
そして、実施例２と同様に、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから励起光を出射して３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射し、被測定対象物３１ａ，３１ｂ，３１ｃから発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表５に示した。同様に、ＷＤを１．３５ｍｍに調整し、単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれから各励起光を出射し、各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して下記表６に示した。
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
【表６】
【０１０９】
表５及び表６において、受光器８ａの受光量を示している。Ｏ（ａ．ｕ．）、Ｏｎ（ａ．ｕ．）及びＯｓ（ａ．ｕ．）の意味は、表３及び表４と同じである。
【０１１０】
表５において、約２０ｄＢのＳＮ比が得られた。また、受光器８ｂ，８ｃにおいても、同様の結果が得られた。さらに、表６において、３０ｄＢ以上のＳＮ比で受光すべき波長の蛍光を受光することができた。
【０１１１】
実施例４
次に、蛍光検出システム１０において、実施例３とは異なり、光源７Ａ，７Ｂ，７Ｃには、それぞれ透過波長域が４７０ｎｍ±１０ｎｍ、５３２ｎｍ±１０ｎｍ、６３２ｎｍ±１０ｎｍ、のバンドパスフィルタ設けた。
【０１１２】
また、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、検出する蛍光の波長に対応させて、受光器８ａ，８ｂ，８ｃには、それぞれ透過波長域が５３２ｎｍ±５ｎｍ、５８０ｎｍ±５ｎｍ、６８０ｎｍ±５ｎｍ、のバンドパスフィルタ設けた。その他の構成は実施例３の蛍光検出システムと同じにした。そして、ＷＤを変化させながら、各励起光それぞれを出射して被測定対象物３１ａ，３１ｂ，３１ｃから発生した各蛍光の受光量を測定し、ＳＮ比を算出して図１２に示した。
【０１１３】
図１２において、縦軸は各蛍光の受光量の出力（ａ．ｕ．）を、横軸はＷＤ（ｍｍ）を示している。図内の実線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ａに受光された５３２ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の一点鎖線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｂに受光された５８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を、グラフ内の点線は単芯ファイバ１Ａ，１Ｂ，１Ｃから各励起光を出射した時に受光器８ｃに受光された６８０ｎｍの波長の蛍光の出力の変化を示している。また、グラフ内の黒三角でプロットした実線は受光器８ａのＳＮ比の変化を、グラフ内の×印でプロットした実線は受光器８ｂのＳＮ比の変化を、グラフ内の白丸でプロットした実線は受光器８ｃのＳＮ比の変化を示している。
【０１１４】
図１２より、いずれの波長においても、ＷＤが１．２ｍｍ以上且つ１．４ｍｍ以下であれば、２０ｄＢ以上のＳＮ比が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１における先端部の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２における端面の構成を概略的に示す図である。
【図４】図１におけるキャピラリとその周辺構造部品との関係を示す断面図である。
【図５】本発明における被測定対象物の変形例を示す図である。
【図６】本発明における光ファイバの配置の変形例を示す図である。
【図７】励起光透過率とレンズ及び先端部の間の距離との関係を示すグラフである。
【図８】レンズ及び被測定対象物の間の距離と、励起光の照射スポットの直径との関係、並びに、レンズ及び被測定対象物の間の距離と、励起光の照射スポットの中心間の距離との関係を示すグラフであり、図８（Ａ）は４７０ｎｍ，５３２ｎｍの励起光を照射した場合であり、図８（Ｂ）は５３２ｎｍ，６３２ｎｍの励起光を照射した場合であり、図８（Ｃ）は６３２ｎｍ，４７０ｎｍの励起光を照射した場合である。
【図９】ハーフドラムレンズを用いた場合における、ＷＤを変化させたときの蛍光の出力及び蛍光のＳＮ比を示すグラフであり、図９（Ａ）は５３２ｎｍの波長の蛍光の受光量とＷＤとの関係を示す場合であり、図９（Ｂ）は５８０ｎｍの波長の蛍光の受光量とＷＤとの関係を示す場合であり、図９（Ｃ）は６８０ｎｍの波長の蛍光の受光量とＷＤとの関係を示す場合である。
【図１０】図９（Ａ）乃至（Ｃ）における各実線と各太実線とを抽出して重ねたグラフである。
【図１１】実施例２における被測定対象物の配置を概略的に示す図である。
【図１２】ロッドレンズを用いた場合における、ＷＤを変化させたときの蛍光の出力及び蛍光のＳＮ比を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１６】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 励起光用光ファイバ群
２ａ，２ｂ，２ｃ 蛍光用光ファイバ群
３ キャピラリ
４ レンズ
５ 被測定対象物
６ マイクロウェル
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 光源
８ａ，８ｂ，８ｃ 受光器
９ａ，９ｂ，９ｃ カットフィルタ
２０ 先端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する光源と、前記励起光が照射された被測定対象物から発生する蛍光を受光する受光部とを備える蛍光検出システムにおいて、
前記光源と光学的に接続された一端から前記励起光が入射され、前記被測定対象物と対向して配される他端から前記励起光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる励起光用光ファイバ群の複数と、
前記被測定対象物と対向して配される一端から前記蛍光が入射され、前記受光部と光学的に接続された他端から前記蛍光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる蛍光用光ファイバ群の複数と、
前記複数の励起光用光ファイバ群の他端と前記複数の蛍光用光ファイバ群の一端とが一束化された先端部と、
前記先端部と前記被測定対象物の間に配置されたレンズと、
前記先端部と前記レンズとを離間して一体的に保持する保持部とを備え、
前記先端部において、前記複数の励起光用光ファイバ群の各々は互いに隣接しないように配置されることを特徴とする蛍光検出システム。
【請求項２】
前記先端部において、各前記蛍光用光ファイバ群を構成する複数の光ファイバは各前記励起光用光ファイバ群を中心とする略同心円状に配列され、かつ、前記複数の蛍光用光ファイバ群は各々異なる前記励起光用光ファイバ群を中心と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３】
前記先端部において、前記複数の蛍光用光ファイバ群及び前記複数の励起光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバのうち、隣接する前記光ファイバ同士は互いに接することを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光検出システム。
【請求項４】
前記略同心円状に配列された各前記蛍光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバは、中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列されることを特徴とする請求項２又は３記載の蛍光検出システム。
【請求項５】
前記レンズと前記先端部の間の第１の距離は、前記レンズのバックフォーカスの距離よりも大きく、かつ、前記励起光の前記レンズの透過率が７０％以上となる距離であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項６】
前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、前記被測定対象物の表面での前記励起光の照射スポットの直径が、隣り合う前記照射スポットの中心間の距離よりも小さくなる距離であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項７】
前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、１つの前記蛍光用光ファイバ群に入射される前記蛍光の光量について、当該蛍光用光ファイバ群の中心に該当しない前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量に対する、前記中心に該当する前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量の比が２０ｄＢ以上となる距離であることを特徴とする請求項２記載の蛍光検出システム。
【請求項８】
３つの前記励起光用光ファイバ群と、３つの前記蛍光用光ファイバ群とを備え、各前記励起光用光ファイバ群は１つの光ファイバからなり、各前記蛍光用光ファイバ群は３つの光ファイバからなり、前記レンズはハーフドラムレンズからなることを特徴とする請求項１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１】
励起光を出射する光源と、前記励起光が照射された被測定対象物から発生する蛍光を受光する受光部とを備える蛍光検出システムにおいて、
前記光源と光学的に接続された一端から前記励起光が入射され、前記被測定対象物と対向して配される他端から前記励起光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる励起光用光ファイバ群の複数と、
前記被測定対象物と対向して配される一端から前記蛍光が入射され、前記受光部と光学的に接続された他端から前記蛍光が出射される少なくとも１つの光ファイバからなる蛍光用光ファイバ群の複数と、
前記複数の励起光用光ファイバ群の他端と前記複数の蛍光用光ファイバ群の一端とが一束化された先端部と、
前記先端部と前記被測定対象物の間に配置されたレンズと、
前記先端部と前記レンズとを離間して一体的に保持する保持部とを備え、
前記先端部において、前記複数の励起光用光ファイバ群の各々は互いに隣接しないように配置されることを特徴とする蛍光検出システム。
【請求項２】
前記先端部において、各前記蛍光用光ファイバ群を構成する複数の光ファイバは各前記励起光用光ファイバ群を中心とする略同心円状に配列され、かつ、前記複数の蛍光用光ファイバ群は各々異なる前記励起光用光ファイバ群を中心と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３】
前記先端部において、前記複数の蛍光用光ファイバ群及び前記複数の励起光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバのうち、隣接する前記光ファイバ同士は互いに接することを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光検出システム。
【請求項４】
前記略同心円状に配列された各前記蛍光用光ファイバ群を構成する前記光ファイバは、中心角が少なくとも９０度以上の略円弧状に配列されることを特徴とする請求項２又は３記載の蛍光検出システム。
【請求項５】
前記レンズと前記先端部の間の第１の距離は、前記レンズのバックフォーカスの距離よりも大きく、かつ、前記励起光の前記レンズの透過率が７０％以上となる距離であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項６】
前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、前記被測定対象物の表面での前記励起光の照射スポットの直径が、隣り合う前記照射スポットの中心間の距離よりも小さくなる距離であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【請求項７】
前記レンズと前記被測定対象物の間の第２の距離は、１つの前記蛍光用光ファイバ群に入射される前記蛍光の光量について、当該蛍光用光ファイバ群の中心に該当しない前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量に対する、前記中心に該当する前記励起光用光ファイバ群から出射された励起光に起因する蛍光の光量の比が２０ｄＢ以上となる距離であることを特徴とする請求項２記載の蛍光検出システム。
【請求項８】
３つの前記励起光用光ファイバ群と、３つの前記蛍光用光ファイバ群とを備え、各前記励起光用光ファイバ群は１つの光ファイバからなり、各前記蛍光用光ファイバ群は３つの光ファイバからなり、前記レンズはハーフドラムレンズからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蛍光検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１９９６１（Ｐ２００９−１９９６１Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８２００７（Ｐ２００７−１８２００７）
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【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１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]