(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な複数個の液収容部が平面に沿って配列される平面状液収容体と、
前記液収容部内で発生した蛍光を伝送する複数本の受光用光ファイバと、
励起光を前記液収容部内に伝送する複数本の照射用光ファイバと、
前記蛍光を受光する該受光用光ファイバの１の受光端および前記励起光を照射する前記照射用光ファイバの１または２以上の照射端の束を有する複数個の測定端を支持して前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の前記各液収容部に位置させることが可能な測定用ヘッドと、
複数本の前記受光用光ファイバの中から１ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯の中から１ずつ順次選択することによって、選択した前記受光用光ファイバが受光した前記蛍光について選択した前記波長または波長帯の光を１の光電素子に順次導く受光選択素子と、
前記受光選択素子によって選択され導かれた前記蛍光を順次光電変換する光電素子と、を有するとともに、
前記受光選択素子は、前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端の複数個を円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持した接続端配列板と、
該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板と、
前記接続端配列板の前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって前記受光用回転板に配列され、該受光用回転板の回転により各接続端と１個ずつ光学的に接続可能な複数個の光学フィルタと、
前記受光用回転板に設けられ、前記各光学フィルタを通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させる受光用光学系とを有し、
前記光電素子は、前記中心軸領域に入射する光を導入可能であるように設けられた光ファイバ測定装置。
【請求項３】
前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全３６０度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の光学フィルタとを１組ずつ組み合わせて光学的に前記所定接続時間接続させ、前記接続端および前記光学フィルタの双方を通過した光が前記光電素子に導かれるように前記接続端の前記中心角と、前記光学フィルタの前記中心角とを定めた請求項１に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項４】
蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な複数個の液収容部が平面に沿って配列される平面状液収容体と、
前記液収容部内で発生した蛍光を伝送する複数本の受光用光ファイバと、
励起光を前記液収容部内に伝送する複数本の照射用光ファイバと、
前記蛍光を受光する該受光用光ファイバの１の受光端および前記励起光を照射する前記照射用光ファイバの１または２以上の照射端の束を有する複数個の測定端を支持して前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の前記各液収容部に位置させることが可能な測定用ヘッドと、
複数本の前記受光用光ファイバの中から１ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯の中から１ずつ順次選択することによって、選択した前記受光用光ファイバが受光した前記蛍光について選択した前記波長または波長帯の光を１の光電素子に順次導く受光選択素子と、
前記受光選択素子によって選択され導かれた前記蛍光を順次光電変換する光電素子と、を有するとともに、
前記受光選択素子は、前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端の複数個を円周に沿って配列して支持した接続端配列板と、
該接続端配列板に対向して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光を順次その回転軸線に沿って出射させるように導く受光選択用の導光回転板と、
前記導光回転板より出射した光が順次入射可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板と、
前記光電素子は、前記光ファイバを通過した光を導入可能に設けられた光ファイバ測定装置。
【請求項５】
前記導光回転板の所定の中心角ごとの一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全３６０度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記光学フィルタ配置板に設けた全部の光学フィルタとを１組ずつ組み合わせて光学的に前記所定時間接続させ、前記接続端および前記光学フィルタの双方を通過した光が前記光電素子に導かれるようにした請求項４に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項６】
前記測定端を支持する前記測定用ヘッドと前記平面状液収容体との間を相対的に移動可能とする移動機構をさらに有する請求項１または請求項４のいずれかに記載の光ファイバ測定装置。
【請求項７】
前記励起光用光源からの光を選択して１または２以上の前記照射用光ファイバの照射端の反対側にある接続端に導く励起用光源選択素子を有する請求項１、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の光ファイバ測定装置。
【請求項８】
前記励起用光源選択素子は、
複数種類の励起用光源を配列して設けた励起用光源配列板と、
該励起用光源配列板に配列された励起用光源の内の１を選択する光源選択部と、
前記光源選択部により選択された励起用光源からの光を前記照射用光ファイバの照射端の反対側にある接続端の１または２以上の束に導く照射用光学系と、を有する請求項７に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項９】
前記励起用光源配列板は、複数の励起用光源が円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持したものであり、前記光源選択部および照射用光学系は、該励起用光源配列板に対向して設けられかつ該励起用光源配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記光源から入射した光をその回転軸線に沿って出射させるように導く光源選択用の導光回転板であり、前記照射用光ファイバの接続端の束は前記回転軸線が貫くように設けられた請求項８に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項１０】
前記励起用光源配列板は、複数の励起用光源が円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持したものであり、前記光源選択部は、前記励起用光源配列板に設けられた複数の光源の内の１を選択して該光源の光を通過させ、それ以外の光源からの光を遮蔽するものであり、前記照射用光学系は、内部を前記光源からの光が通過可能であって、複数の前記照射用光ファイバの接続端の各束が、対応する励起用光源からの光が直接照射可能な位置に配置された箱体である請求項８に記載の光ファイバ測定装置。
【請求項１１】
蛍光物質を含有する反応溶液を、平面に沿って配列した液収容部を有する平面状液収容体の各液収容部に収容する収容工程と、前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の各液収容部内に、複数個の測定端から一斉に励起光を照射する照射工程と、前記励起光が照射された複数個の前記各液収容部から前記測定端を用いて蛍光を液収容部ごとに受光する受光工程と、前記液収容部ごとに受光した蛍光から１ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯から１ずつ順次選択した波長または波長帯の前記蛍光を、１の光電素子に順次導入して光電変換する変換工程とを有するとともに、
前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板に前記接続端配列板における前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって配列された複数種類の光学フィルタとを、前記受光用回転板の回転および所定接続時間の停止によって１個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させることで、光電素子に順次導入して変換する光ファイバ測定方法。
【請求項１３】
前記変換工程は、前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全３６０度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の前記光学フィルタとを１組ずつ順次組み合わせて光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導かれる請求項１１に記載の光ファイバ測定方法。
【請求項１４】
蛍光物質を含有する反応溶液を、平面に沿って配列した液収容部を有する平面状液収容体の各液収容部に収容する収容工程と、前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の各液収容部内に、複数個の測定端から一斉に励起光を照射する照射工程と、前記励起光が照射された複数個の前記各液収容部から前記測定端を用いて蛍光を液収容部ごとに受光する受光工程と、前記液収容部ごとに受光した蛍光から１ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯から１ずつ順次選択した波長または波長帯の前記蛍光を、１の光電素子に順次導入して光電変換する変換工程とを有するとともに、
前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光をその回転軸線に沿って出射させる受光選択用の導光回転板より出射した光が順次入射可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板に設けた前記光学フィルタとを、前記導光回転板の回転および前記光学フィルタ配置板の移動および所定接続時間の停止によって１個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を、光電素子に順次導入して変換する光ファイバ測定方法。
【請求項１５】
前記変換工程は、前記導光回転板の一定方向の回転および所定接続時間の繰り返しによる全３６０度の回転の間に、前記光学フィルタを順次光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導く請求項１４に記載の光ファイバ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ測定装置およびその測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数種類の蛍光物質で標識化された、ＤＮＡ，タンパク質、脂肪、糖鎖等の生化学物質を含有する溶液での反応に関して、その蛍光物質を測定することで種々の情報を得ることが広く行なわれている。例えば、未知の塩基配列を持つ種々のＤＮＡ断片を複数種類の蛍光で標識化し、それと相補的に結合する、ＤＮＡチップ等に固相された既知の塩基配列をもつＤＮＡ断片との間の結合状態を測定するような場合である。また、ＰＣＲによって増幅する核酸（ＤＮＡ）をリアルタイムで蛍光物質を利用してモニタリングするリアルタイムＰＣＲ等に用いられる場合である。【０００３】
リアルタイムＰＣＲでは、温度サイクルの途中で増幅を観測可能であること、および定量的な結果が得られるという利点を持ち、ＰＣＲでの蛍光物質で標識化された増幅産物の生成過程をリアルタイムで検出し、解析することによって、より正確な定量を行なうことができる。通常蛍光物質を含有する蛍光試薬を用いて行なう方法として、インターカレーション法、ハイブリダイゼーション法、およびＬＵＸ法である。【０００４】
「インターカレーション法」は、SYBR（登録商標）GREEN I、エチジウムブロマイド等の蛍光物質が伸長反応の際に、二本鎖ＤＮＡに入り込み、励起光の照射によって蛍光を発する特性を利用してＤＮＡ量を測定する方法である。「ハイブリダイゼーション法」は、ＰＣＲプライマーに加え、蛍光物質で標識したＤＮＡプローブを用いて目的のＰＣＲ産物だけを検出する方法である。すなわち、蛍光で標識したＤＮＡプローブが目的のＰＣＲ産物にハイブリダイゼーションすることで、そのハイブリダイズしたＤＮＡ（量）が検出される。「ＬＵＸ法」は、オリゴ核酸に標識した蛍光物質の蛍光シグナルが、そのオリゴ核酸の形状（配列や一本鎖または二本鎖等）によって影響される性質を利用したものである。実際のリアルタイムＰＣＲでは、1種類の蛍光物質で標識化したＰＣＲプライマー（ＬＵＸプライマー）とそれに対する何も標識化されていないＰＣＲプライマーを用いてリアルタイムＰＣＲを行なう。そのＬＵＸプライマーは、蛍光物質を３'末端付近に標識してあり、５'末端との間でヘアピン構造をとるように設計されている。ＬＵＸプライマーがヘアピン構造をとっている時は消光効果が解かれて蛍光シグナルが増大するようになる。このシグナル増大を測定することによって、ＰＣＲ産物量を測定することができる。【０００５】
このような正確な定量的測定を可能とするためには、より正確で迅速な光学的測定を必要とし、そのために種々の装置が開発されている。ウェルごとに光ファイバ束を設け、光ファイバ束の一部の光ファイバについては励起光の照射に用い、他の光ファイバについては、蛍光を受光部に導くために用いる。または、該光ファイバ束をウェルごとに順次移動可能に設けたものが考えられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４４８０８９号
【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、複数のサンプルや目的物について、例えば、リアルタイムＰＣＲの測定を行なう場合において、種々の波長をもつ蛍光物質で標識化を行なう必要があるために、各波長に対応する複数の光電子増倍管を用いるので、励起光用光源および光電子増倍管の個数が増えるとともに、反応容器から送られてくる蛍光を分岐するための複雑な光学系が必要となり装置構造が複雑化しかつ装置規模が増大化し、したがって製造コストがかかるおそれがあるという問題点を有していた。また、ウェルごとに１つ１つ測定を行なうことは、処理効率が悪く、測定に時間がかかるという問題点を有していた。【０００８】
そこで、本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、複雑な光学系を用いずに、複数種類の蛍光物質で標識化された種々の生化学物質の反応の測定、例えば、ＤＮＡに関するリアルタイムＰＣＲ等の測定をそれらを収容する複数の液収容部に対して行なうことができる光ファイバ測定装置およびその測定方法を提供することであり、第２の目的は、調整が容易で使用しやすい光ファイバ測定装置およびその測定方法を提供することである。第３の目的は、信頼性の高い光ファイバ測定装置およびその測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な複数個の液収容部が平面に沿って配列される平面状液収容体と、前記液収容部内で発生した蛍光を伝送する複数本の受光用光ファイバと、励起光を前記液収容部内に伝送する複数本の照射用光ファイバと、前記蛍光を受光する該受光用光ファイバの１の受光端および前記励起光を照射する前記照射用光ファイバの1または2以上の照射端の束を有する複数個の測定端を支持して前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の前記各液収容部に位置させることが可能な測定用ヘッドと、複数本の前記受光用光ファイバの中から１ずつ順次選択しかつ複数種類の波長または波長帯の中から１ずつ順次選択することによって、選択した前記受光用光ファイバが受光した前記蛍光について選択した前記波長または波長帯の光を１の光電素子に順次導く受光選択素子と、前記受光選択素子によって選択され導かれた前記蛍光を順次光電変換する光電素子と、を有する光ファイバ測定装置である。【００１０】
ここで、「反応溶液」とは、生化学物質、例えばＰＣＲ等の反応が行なわれる溶液であって、例えば、鋳型ＤＮＡ、プライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、ヌクレオチドおよび反応バッファ液等を含有する溶液である。【００１１】
「液収容部」とは、液を収容、貯溜、保持可能な部分であって、例えば、ウェル、容器、またはチューブ等がある。「平面状液収容体」とは、前記ウェルが平面状、例えば行列状に配列されたマイクロプレート、前記ウェルが列状または行状に配列されたカートリッジ容器、または、複数のチューブまたは容器が、列状、行状を含む平面状に配列された孔等に挿入して支持されたチューブ支持体または容器支持体がある。さらには、明らかに容器状の形状をしたものに限られず、ＤＮＡチップのようなチップ上にスポット状の液体が、複数配列された窪みに収容されているもの、液体の浸潤可能な浸潤スポット内に浸潤し、または載置された場合も含む。マイクロプレートは、例えば、9mmピッチの96個のウェルが8行×12列に配列されたものである。【００１２】
「平面状液収容体」は、液体を収容している間に、液体の蒸発等を防ぎ、また、光学的測定が可能となるように、前記開口部を閉塞するために、例えば、透明な薄膜で、該平面状液収容体に設けられた全ウェル、全チューブまたは全容器等の液収容部を被覆して閉塞するのが好ましい。【００１３】
前記「平面状液収容体」は、例えば、複数の前記液収容部が行列状に配列されている場合を含む。この場合、平面状液収容体の一部とは、例えば、行列状に配列された液収容部の1行分、1列分、数列分、または数行分、さらには、前記行数または列数の約数を用いた数行×数列のような行列の場合がある。【００１４】
「測定端」は、前記液収容部の１の上方に位置させた際に、該液収容部の開口部から垂直方向に放射される光を入射して前記受光用光ファイバに導入し他の液収容部の開口部からの光を入射しない大きさまたは形状をもつことが好ましい。そのためには、例えば、該測定端が前記開口部の径よりも大きいが、蛍光を放射する可能性がある他の液収容部の開口部にまで達しない大きさの径をもつ測定端をもたせるのが好ましい。その場合、測定端としてはそのような大きさの径をもつ集光平行光レンズ等の光学系を前記照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの束の前方に設けて、受光した光を前記受光用光ファイバに平行入射させ、励起光を前記照射用光ファイバから平行に照射させることが好ましい。測定端が前記液収容部の開口部よりも大きく形成されて、該測定端のサイズが前記液収容部間のピッチよりも大きくなる場合には、該測定端間のピッチを、液収容部間のピッチの自然数倍（1を除く）に設定することができる。または、測定端を、1列状（1行状）に配列するのではなく、千鳥状に配列することも可能である。【００１５】
前記液収容部においては温度制御が行われる場合だけでなく、該液収容部において温度制御が行なわれない場合も含む。ここで、「温度制御」とは、その対象となる液体または容器について、1または2以上の設定された所定温度に、設定された時間維持することを、例えば、ＰＣＲ法等により定められた順序に従って、定められた回数実行することである。該温度制御の指示は、プログラムに基づいて該当する信号を送ることによってなされる。【００１６】
「温度制御」は、制御の対象となる液体を収容する前記液収容部の温度を、外部からの信号等に基づいて情報または加工させることができる温度源が設けられた金属ブロックを前記平面状液収容体に設けることによって行い、温度源としては、例えば、ペルチェ素子、ヒータ、冷却装置等がある。【００１７】
「所定温度」とは、対象となる液体等の物が到達すべき目標とする温度であり、例えば、前記液体に含有するＤＮＡ等の核酸やオリゴヌクレオチド等をＰＣＲ法によって増幅する場合には、設定される所定温度としては、例えば、ＰＣＲ法で行なわれる温度サイクル、すなわち、ＤＮＡの熱変性、アニーリング若しくはハイブリダイゼーション、伸長に各々必要な各温度、約94℃、50℃から60℃の間の温度、例えば、約50℃、および約72℃である。さらに、該所定温度には、例えば、高温度の所定温度から低温度の所定温度への移行の場合に、温度調節器によって、これらの所定温度よりも低い移行促進用温度で冷却を行なうことで、または、低温度の所定温度から高温度の所定温度への移行の際に、これらの所定温度よりもさらに高い移行促進用温度で加熱を行なうことで、移行時間を短縮して1サイクル時間を所定サイクル時間内に収めるための移行促進用温度を含む。「所定時間」は、各温度の維持に必要な時間であって、ＰＣＲ法で用いる試薬や液量、ノズルの形状、素材、大きさ、厚さ等に依存するが、1サイクルで、合計が、例えば、数秒から数10秒、ＰＣＲ法全体としての処理時間は、例えば、約数分から数10分程度である。なお、移行時間をも所定時間に含める。【００１８】
「光電素子」とは、光電効果を利用した電子素子であって、光電管、光電子増倍管、光導電セル、フォトトランジスタ、フォトダイオード等を含む。【００１９】
第２の発明は、前記受光選択素子は、前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端の複数個を円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持した接続端配列板と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板と、前記接続端配列板の前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって該受光用回転板に配列され、該受光用回転板の回転により各接続端と1個ずつ光学的に接続可能な複数個の光学フィルタと、前記受光用回転板に設けられ、前記各光学フィルタを通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させる受光用光学系とを有し、前記光電素子は、前記中心軸領域に入射する光を導入可能であるように設けられた光ファイバ測定装置である。【００２０】
「前記受光用回転板の回転により各接続端と1個ずつ光学的に接続可能」とするには、各「所定の中心角」としては該受光用回転板の回転によって任意の2個以上の光学フィルタが同時に前記接続端の任意の2個以上と軸方向に重なることで接続しないように隣接する光学フィルタ間の中心角を定めることが必要である。「対向し近接して」とは、対向する面同士が接触せずに少なくとも一方が他方に対し回転可能な程度に離れ、かつ両者の間で各々配列された光路の端部同士が最も接近した際に端部の一方（例えば、前記接続端）からの光の全部または殆どが他方の端部（例えば、前記光フィルタ）に照射され、それ以外の端部には照射されない程度の近さにある関係であって、同一面上に配列された端部間の距離等によって異なるが、例えば、前記接続端配列板と前記受光用回転板の間の距離が約0.1mmから約100mm程度の場合である。「前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板」であるので、受光用回転板の回転軸線が前記円周と同心に設けられかつ、接続端配列板の中心軸と一致することになる。【００２１】
そのためには、例えば、接続端の個数nおよび接続端の隣接する中心角αを360度のn等分角とし、光学フィルタの個数m、その隣接する中心角をθ１，…θｍとすると、ｎ×α＝360度、θ１＋θ２＋…＋θｍ＝360度（または、逆に光学フィルタの隣接する中心角αを360度のm等分角とし、接続端の各隣接する中心角をθ１，…θｎとすると、m×α＝360度、θ１＋θ２＋…＋θｎ=360度）となる。その際、光学フィルタが前記各接続端と1個ずつ光学的に接続可能とするには、θ１，…θｍの各中心角および隣接する任意の個数の中心角の和は前記接続端の隣接する中心角αまたはその自然数倍とならないという条件が課せられなければならない。【００２２】
なお、前記接続端と前記光学フィルタとの接続時には所定接続時間（例えば数10ミリ秒のオーダで、該光電素子が検知し、その処理に必要となる時間）停止する必要がある。すなわち回転は連続回転ではなくて間欠的な回転となる。一方、蛍光の寿命は、励起光の照射によって数秒程度内のオーダであるとすると、前記蛍光の前記寿命を越えない時間でかつ前記所定接続時間を考慮して前記回転板が1周（例えば1周数秒）することができるように前記受光用回転板の回転速度を設定するのが好ましい。【００２３】
「受光用光学系」には、前記受光用回転板の半径方向に沿って光が進むように設けられた2枚のミラー、その半径方向に沿って光が進むように2つの反射面が設けられた反射プリズム、またはミラーとプリズムの組合せを含む。ミラーは、一般に、反射プリズムに比較してその重量を軽くすることができる。2枚のミラーを用いた場合または2つの反射面が設けられた反射プリズムを用いた場合には、1枚のミラーまたは1の反射面は接続端からの光を45度の入射角で入射して半径方向に沿って進むように、前記各光学フィルタ面または受光用回転板面の法線方向に対して、ミラー面または反射プリズムの反射面の法線方向が45度または135度をなすように設け、接続端から光学フィルタを透過した光を、前記受光用回転板の半径方向に沿って進ませ、他のミラーまたは他の反射面は、前記受光用回転板の中心軸の近傍に設けられ、前記ミラーまたは前記反射面で反射して半径方向に進む光を、前記中心軸領域に入射可能となる角度で反射するように設ける。これによって、前記ミラーまたは前記反射プリズムから出射した光を前記光電素子に確実に導入することができる。なお、ｍ個の受光用光学系は同一の構造をもつ必要がある。【００２４】
「光学フィルタ」は、入射した光から所定の波長または波長帯の光を抽出するためのものである。光学フィルタは、例えば、リアルタイムＰＣＲで、量または濃度を測定しようとするＤＮＡ断片等を標識化した種類の光の波長を通過させ、それ以外の波長を持つ光の透過を阻止するためのものである。複数種類の光の波長を出力する標識物質を用いる場合には、複数種類の光学フィルタを設けるようにして、各波長を持つ光を、該光学フィルタを透過させることによって該当する標識物質の存在またはその量を測定することができる。【００２５】
「複数個の光学フィルタ」は、例えば、相互に異なる波長または波長帯域の光を透過可能な複数種類の光学フィルタである。【００２６】
前記受光端、照射端、または接続端には、レンズが形成され、またはレンズ若しくはレンズ系が設けられることが好ましい。【００２７】
「各光学フィルタを通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させる」とは、前記各光学フィルタを通る光の経路が相互に重複せずに受光用回転板の中心軸領域に入射させることを意味する。
ここで、「中心軸領域」とは、前記受光用回転板の中心軸（回転軸線に一致）が貫くとともに該中心軸に垂直な方向に一定の面積をもつ平面領域であって、ここに入射する光が前記光電素子へ導入可能な領域である。典型的には、該中心軸領域には、前記光電素子の前記中心軸方向に垂直な入射端面が設けられる場合である。または、そこに入射する光が、該光電素子の入射端面に入射するような光学系のレンズ面を設ける場合である。
なお、「光電素子」はその入射端面の法線が前記受光用回転板の中心軸方向に向くように、該受光用回転板とは別個に固定して設けるのが好ましい。【００２８】
第３の発明は、前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の光学フィルタとを1組ずつ組み合わせて光学的に前記所定接続時間接続させ、前記接続端および前記光学フィルタの双方を通過した光が前記光電素子に導かれるように前記接続端の中心角と、前記光学フィルタの中心角とを設定した光ファイバ測定装置である。【００２９】
前記回転板の等角度βの一定方向の回転と前記所定接続時間の停止の繰り返しで最終的に前記回転板の360度の回転によって、接続端と光学フィルタの全組合せを実現するのであるから、ｍ×ｎ×β＝360度でなければならない。したがって、ｍ×β＝αということになる。【００３０】
例えば、光学フィルタの個数ｍが3個で、接続端（受光用光ファイバ）の個数ｎが6個の場合には、α＝60度であるので、β＝20度でなければならない。すると、θ１，θ２，θ３の各中心角は20度を単位として形成される必要があるので、θ１＝20×φ１，θ２＝20×φ２，θ３＝20×φ３と書くことができて、φ１，φ２，φ３，および、φ１＋φ２，φ２＋φ３，φ１＋φ３が3の倍数であってはならないようにして、φ１＋φ２＋φ３＝18となるように自然数φ１，φ２，φ３を定める必要がある。【００３１】
したがって、この光学フィルタの個数ｍが3個で、接続端の個数ｎが6個の場合には、（φ１，φ２，φ３）＝（1，1，16）、（1，4，13）、（1，7，10）、（2，5，11）、（2，8，8）、（4，4，10）、（4，7，7）、（5，5，8）の8通りの組合せしかないことになる。したがって、隣接する前記光学フィルタ間の中心角（θ１，θ２，θ３）は、前記（φ１，φ２，φ３）に各々20度を乗ずる事によって（20，20，320）、(20，80，260)、(20，140，200)、(40，100，220)、(40，160，160)、(80，80，200)、(80，140，140)、(100，100，160)の8種類の隣接中心角またはこれらの順列の相違に過ぎない中心角の組が得られる。【００３２】
なお、その際、前記接続端および光学フィルタ自体の中心角の大きさおよび前記円周の径を考慮してそれらが重複しないように定める必要がある。さらに、前記各受光用光学系が前記受光用回転板であってかつ前記隣接する中心角内に設けられる大きさである必要がある。ｍ，ｎが他の数値の場合についても、上述の数式を用いてα，βおよびθ１，…θｍを導き出すことができる。【００３３】
第４の発明は、前記受光選択素子は、前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端の複数個を円周に沿って配列して支持した接続端配列板と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光を順次その回転軸線に略沿って出射させるように導く受光選択用の導光回転板と、前記導光回転板より出射した光が順次入射可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板とを有し、前記光電素子は、前記光ファイバを通過した光を導入可能に設けた光ファイバ測定装置である。【００３４】
ここで、前記受光用回転板、導光回転板、または光学フィルタ配置板は、モータではなく手動で動くようにしても良い。手動の場合には、装置構造を簡単化することになる。また、「光学フィルタ配置板」の移動は、例えば、光学フィルタを、前記導光回転板の回転軸線と垂直に交差するような円周に沿って配列し、その円周と同心となる回転移動である。「導光回転板」とは、回転板上で、その回転中心から離れた入射点に入射した光を該回転中心にまで導くとともに、該回転中心にまで導かれた光を回転軸線に略沿って出射するものである。したがって、該回転板に対向し近接して設けられた光ファイバの端部または該回転板に対向して設けられた光源が前記入射点を通る円周上に配列される場合には、回転によって順次光を前記回転軸線に略沿って出射させることができる。【００３５】
第５の発明は、前記導光回転板の所定の中心角ごとの一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記光学フィルタ配置板に設けた全部の光学フィルタとを1組ずつ組み合わせて光学的に前記所定時間接続させ、前記接続端および前記光学フィルタの双方を通過した光が前記光電素子に導かれるようにした光ファイバ測定装置である。ここで、「所定の中心角」には、等角度の中心角である場合を含む。【００３６】
第６の発明は、前記測定端を支持する前記測定用ヘッドと前記平面状液収容体との間を相対的に移動可能とする移動機構をさらに有する光ファイバ測定装置である。ここで、「相対的」なので、前記測定用ヘッドを動かす場合と、平面状液収容体を動かす場合がある。【００３７】
第７の発明は、前記励起用光源からの光を選択して1または2以上の前記照射用光ファイバの照射端の反対側にある接続端に導く励起用光源選択素子を有する光ファイバ測定装置である。
ここで、励起用光源からの光を前記照射用光ファイバに導く際に、所定の光学フィルタを通過させることも可能である。【００３８】
第８の発明は、前記励起用光源選択素子は、複数種類の励起用光源を配列して設けた励起用光源配列板と、該励起用光源配列板に配列された励起用光源の内の１を選択する光源選択部と、前記光源選択部により選択された励起用光源からの光を前記照射用光ファイバの照射端の反対側にある接続端の1または2以上の束に導く照射用光学系と、を有する光ファイバ測定装置である。【００３９】
ここで、「励起用光源」としては、キセノンランプ、またはハロゲンランプ等の電球型光源、または照射すべき液収容部数に応じた個数または波長の種類および個数に応じた複数の発光素子、例えば、高輝度ＬＥＤを配列したアレイ状光源、ライン状光源、平面状光源等がある。「照射用光学系」としては、例えば、組合せレンズ等の集光平行光用のレンズである。【００４０】
なお、励起用光源からの光は所定の光学フィルタを通過した後に、接続端に導くこともできる。光源の種類および光源からの光を通す光学フィルタの種類が多い場合には、前記励起用光源配列板として、前記接続端配列板において、接続端の代わりに励起用光源を配置し、前記光源選択部として、前記受光用回転板の前記光学フィルタを適当なものに置き換えたものを用いることができる。
または、後述するように光源選択用の導光回転板を用いることができる。【００４１】
第９の発明は、前記励起用光源配列板は、複数の励起用光源が円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持したものであり、前記光源選択部および照射用光学系は、該励起用光源配列板に対向して設けられかつ該励起用光源配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記光源から入射した光をその回転軸線に略沿って出射させるように導く光源選択用の導光回転板であり、前記照射用光ファイバの接続端の束は前記回転軸線が貫くように設けられた光ファイバ測定装置である。【００４２】
第１０の発明は、前記励起用光源配列板は、複数の励起用光源が円周に沿って所定の中心角をもって配列して支持したものであり、前記光源選択部は、前記励起用光源配列板に設けられた複数の光源の内の１を選択して該光源の光を通過させ、それ以外の光源からの光を遮蔽するものであり、前記照射用光学系は、内部を前記光源からの光が通過可能であって、複数の前記照射用光ファイバの接続端の各束が、対応する励起用光源からの光が直接照射可能な位置に配置された箱体である光ファイバ測定装置である。【００４３】
第１１の発明は、蛍光物質を含有する反応溶液を、平面に沿って配列した液収容部を有する平面状液収容体の各液収容部に収容する収容工程と、前記平面状液収容体の全部または一部の複数個の各液収容部内に、複数個の測定端から一斉に励起光を照射する照射工程と、前記励起光が照射された複数個の前記各液収容部から前記測定端を用いて蛍光を液収容部ごとに受光する受光工程と、前記液収容部ごとに受光した蛍光から１ずつ順次選択しかつ複数の波長または波長帯の中から１ずつ順次選択した該当する波長または波長帯の前記蛍光を、１の光電素子に順次導入して光電変換する変換工程とを有する光ファイバ測定方法である。【００４４】
なお、「測定端」は、前記励起光を照射する前記照射用光ファイバの１の照射端および該液収容部内で発生した光を受光する前記受光用光ファイバの１の受光端の束を有している。該複数個の測定端は、測定用ヘッドに支持されて各液収容部に位置させることができる。なお、収容工程の後に、液収容部内で温度制御を行う温度制御工程を有する場合がある。【００４５】
第１２の発明は、前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられた受光用回転板に前記接続端配列板における前記円周と同径で同心の円周に沿って所定の中心角をもって配列された複数種類の光学フィルタとを、前記受光用回転板の回転および所定接続時間の停止によって１個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に入射させることで、光電素子に順次導入して変換する光ファイバ測定方法である。【００４６】
第１３の発明は、前記変換工程は、前記受光用回転板の等角度の一定方向の回転および所定接続時間の停止の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記接続端配列板に設けた全部の前記接続端と、前記受光用回転板に設けた全部の前記光学フィルタとを1組ずつ順次組み合わせて光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導かれる光ファイバ測定方法である。【００４７】
第１４の発明は、前記変換工程は、接続端配列板に円周に沿って所定の中心角をもって複数個配列されかつ支持された前記受光用光ファイバの前記受光端の反対側の接続端と、該接続端配列板に対向し近接して設けられかつ前記接続端配列板の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端から入射した光をその回転軸線に略沿って出射させる導光回転板より出射した光が順次入射可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板に設けた前記光学フィルタとを、前記導光回転板の回転および前記光学フィルタ配置板の移動および所定接続時間の停止によって１個ずつ光学的に順次接続させ、両者を通過した光を、光電素子に順次導入して変換する光ファイバ測定方法である。【００４８】
第１５の発明は、前記変換工程は、前記導光回転板の所定の中心角の一定方向の回転および所定接続時間の繰り返しによる全360度の回転の間に、前記光学フィルタを順次光学的に接続させ、両者を通過した光が前記光電素子に導かれる光ファイバ測定方法である。
【発明の効果】
【００４９】
第１の発明または第１１の発明によれば、複数個の液収容部からの蛍光を複数の受光用光ファイバおよび照射用光ファイバを用いて並行して発光および受光することができるとともに、受光した各蛍光の所定の波長または波長帯のものを順次選択して光電素子に導くことで、１の光電素子を用いて複数の液収容部からの蛍光の複数の波長または波長帯のものを順次光電変換できることになるので、多数の液収容部を用いかつ種々の蛍光で標識化して測定を行なう場合でも、製造費用や測定費用を削減し、装置規模の拡大を防止するにも拘らず迅速に処理を行なうことができる。また、分注装置と組み合わせることによって、分注から測定までについて高い効率性および高い信頼性をもつ自動化を提供することができる。【００５０】
第２の発明または第１２の発明によれば、回転板を回転することによって、受光用光ファイバからの蛍光であって所定の波長または波長帯のものを、順次光学フィルタを通して選択して、光電素子に順次導くことができるので、多数の液収容部を用いかつ種々の蛍光で標識化して測定を行なう場合でも、簡単な機構および操作によって１の光電素子を用いて確実に光電変換を行なうことができる。【００５１】
また、第２の発明によれば、光学フィルタごとに、該光学フィルタを通る光を受光用回転板にミラーまたはプリズムを設けることで独立に光電素子に導くことができるので、簡易で、信頼性の高い処理を行なうことができる。【００５２】
第３の発明または第１３の発明によれば、等角度の回転および所定接続時間の停止を繰り返すことによって回転板の360度の回転で、全接続端からの光が全光学フィルタを通過するようにできるので、迅速で効率の良い制御を行うことができることになる。【００５３】
第４の発明または第１４の発明によれば、導光回転板と、光学フィルタ配置板との双方を独立に移動可能に設ける必要があるものの、前記受光用光ファイバからの光を回転軸線に略沿って直接導くことができるので、集光用レンズを介在させることなく、光学系の部品点数を削減して、受光した光の光量を維持した鮮明な状態で測定することができる。また、導光回転板は、構造が簡単であり製造が容易である。【００５４】
第５の発明または第１５の発明によれば、一定方向の回転、移動および所定の接続時間の停止を繰り返すことによって、回転板の360度の回転で、全接続端からの光が全光学フィルタを通過するようにできるので、迅速で効率の良い制御を行うことができることになる。【００５５】
第６の発明によれば、受光端および照射端を有する測定端を前記平面状容器に対して相対的に移動可能に設けることによって、測定端を全液収容部に対して設ける必要がないので、受光選択素子等を簡単な構造とすることができるため、装置規模を削減することができる。【００５６】
第７の発明によれば、光源選択素子を用いることで、複数種類の励起光を容易に選択して照射することができるので、種々の蛍光を用いた多様性のある対象に対して測定を行うことができる。【００５７】
第８の発明によれば、複数種類の光源自体を選択するとともに、複数種類の光学フィルタを選択して組み合わせることができるので、種々の波長の励起光を前記液収容部に照射することができるので、きめ細かい処理を行なうことができ、多様性がある。【００５８】
第９の発明によれば、光源選択と導光を導光回転板を用いて行なうことができるので装置規模を縮小かつ簡単化することができる。また、照射用光ファイバの接続端の束に光源の光が導かれるので、効率的に複数の各液収容部に光を照射することができることになる。【００５９】
第１０の発明によれば、箱体の内部を光が通過することで光源の光を照射用光ファイバの接続端の束に導くようにしているので、簡単な構造で各液収容部に光を照射することができるので部品点数を削減し、製造費用の削減に結びつけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示す装置の主要部品を取り出し一部切り欠いて示す斜視図である。
【図３】図２に示す主要部品の一部拡大分解斜視図である。
【図４】図３に示す部品の作動状態を示す表である。
【図５】図２に示す主要部品の一部拡大分解斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の全体模式図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の全体模式図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の主要部を示す斜視図である。
【図９】図８に示す主要部の平面図及び正面図である。
【図１０】図８の受光選択ユニットを一部切り欠いて示す側面図および一部斜視図である。
【図１１】図８の光源選択ユニットを一部切り欠いて示す側面図および一部斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ測定装置の主要部を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す主要部の平面図および正面図である。
【図１４】図１２の光源選択ユニットを一部切り欠いて示す側面図および一部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
続いて、本発明の第1の実施の形態に係る光ファイバ測定装置１０を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ測定装置１０の全体斜視図を示すものであって、該装置１０は基板１１上に組み立てられている。該装置１０は、蛍光物質を含有するＰＣＲ反応溶液を収容可能な液収容部としてのウェル１３が平面に沿って複数個（この例では、12×8個の96個）配列され、各ウェル１３でＰＣＲ法に基づく温度制御が行われる前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１２を有している。なお、図１では該マイクロプレート１２はカバー１９で殆ど隠されており１列（Ｙ軸方向に沿った）の12個のウェル１３の半分のみが辛うじて見える。ここで、前記ウェル１３の容量は、例えば、200μリットル程度であり、収容される液量は、予め定めた所定液量が各ウェルに収容され液面が各ウェルで同一の所定高さにくるようにする。ＰＣＲの場合には、例えば、50μリットル程度である。
【００６２】
該マイクロプレート１２の下側には、該マイクロプレート１２に設けられた前記各ウェル１３の温度制御を行う温度制御器１４が設けられ、該温度制御器１４は、前記マイクロプレート１２の各ウェル１３に嵌合する孔が設けられたブロック１５と、該ブロック１５の下側に設けられペルチェ素子が断熱材中に設けられた加熱冷却部１６と、該加熱冷却部１６の下側に設けられたフィン１７と、該フィン１７の下側に設けられたファン１８とを有する。
【００６３】
また、マイクロプレート１２の上側は前記薄膜としての透明なフィルム２１で被覆されて、該マイクロプレート１２の96個のウェル１３の開口部が閉塞されて、液の蒸発の防止、外部からの異物の進入の防止、およびクロスコンタミネーションの防止を図っている。
【００６４】
該装置１０は、該測定用ヘッド（４０、図２参照）を該装置１０のガイドレール３５に沿って前後方向（Ｘ軸方向）に案内するガイド部材３０と、前記ガイド部材３０およびそれに連結する測定用ヘッド（４０、図２参照）を前後方向に移動させるＸ軸移動機構であるタイミングベルト２４およびＸ軸駆動用モータ３８とを有する。ここで、前記測定用ヘッド（４０）は、受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆと照射用光ファイバ３４ａ−３４ｆからなる複数（この例では6組）の光ファイバ束２０ａ−２０ｆの各先端の束端２２ａ−２２ｆが、前記マイクロプレート１２の1列の12個のウェル１３の内の複数個、例えば、1個置きに配列された6個のウェル１３の上方の各所定高さ位置にくる間隔（この例では、18mmピッチ）で配列されているものである。光ファイバ束２０a−２０ｆの束端２２ａ−２２ｆは、受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆの先端の受光端と照射用光ファイバ３４a−３４ｆの先端の照射端が束ねて設けられている。
【００６５】
該装置１０は、さらに、前記測定用ヘッド（４０、図２参照）を幅方向（Ｙ軸方向）に沿って、前記ウェル１３の1ピッチ分を正逆両方向に移動させるＹ軸移動機構であるタイミングベルト３７およびＹ軸駆動用モータ３６とを有する。
【００６６】
ここで、符号２３は、モータ制御用ボードであり、符号２６は電源モジュールであり、符号２８は、例えば、温度制御を含む種々の制御を行うＣＰＵが内蔵された制御ボードである。
【００６７】
図２は、図１に示した前記装置１０の主要部分、すなわち、前記カバー１９で隠されていた測定用ヘッド４０およびこれに光ファイバ束２０ａ−２０ｆの受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆおよび照射用光ファイバ３４ａ−３４ｆを各々介して接続する受光選択素子４１（および光電素子５０）、並びに、光源選択素子４３（および励起光用光源８０）と接続する光学系を拡大して一部切り欠いて示すものである。
【００６８】
前記測定用ヘッド４０は、前記マイクロプレート１２のウェル１３間のピッチの２倍のピッチで幅方向（Ｙ軸方向）に沿って1列状に穿設された6個の支持用孔３９（図上、断面半円状に切り欠いて示す）が設けられた支持部材４７と、前記各支持用孔３９に設けられ、前記受光用光ファイバ３２の端部である１の受光端と照射用光ファイバ３４の端部である１の照射端を束ねた6組の前記光ファイバ束２０の前記束端２２ａ−２２ｆと、該束端２２ａ−２２ｆの下方に設けられた凹レンズと凸レンズの組合せレンズ４２とを有する。この束端２２ａ−２２ｆと該組合せレンズ４２とを併せたものが6個の測定端２５ａ（２２ａ，４２）−２５ｆ（２２ｆ，４２）に相当する。これらの受光用光ファイバ３２、照射用光ファイバ３４の径は、例えば、0.5mmであり、該組合せレンズ４２は、例えば、前記ウェル１３内で発生した蛍光の内Ｚ軸方向に進むものを受光した蛍光の光線束の径を狭めるようにして前記測定端２５ａ−２５ｆの束端２２ａ−２２ｆに平行に入射させ、かつ、照射用光ファイバ３４からの励起光の光線束の径を広げて前記開口部に平行に照射させるためのものである。その径は、9mmピッチのウェル１３が配列された液収容体の場合には、各ウェル１３から垂直方向に放射される蛍光を十分に入射可能となるように、組合せレンズ４２のレンズ径は9mm以上、この例では10mmの大きさをもたせる。   
【００６９】
前記支持部材４７は、前記ガイド部材３０と連結してＸ軸方向に移動可能であるとともに、前記Ｙ軸移動機構であるタイミングベルト３７と連結して、Ｙ軸方向にも前記ウェル１３間の１ピッチ分移動可能とするものである。該Ｙ軸方向に前記ウェル１３の１ピッチ分移動することによって前記マイクロプレート１２の1列に配列された12個分のウェル１３の上方に前記組合せレンズ４２を位置させることができることになる。なお、Ｚ軸方向は、前記平面状液収容体としての前記マイクロプレート１２から一定の高さ位置に維持される。
【００７０】
6組の前記光ファイバ束２０ａ−２０ｆの内、6本の受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆは、前記受光端と反対側の接続端が6個のコネクタ４４を介して前記受光選択素子４１と接続され、6本の照射用光ファイバ３４ａ−３４ｆは、前記照射端と反対側の接続端が、各々コネクタ７２を介して前記光源選択素子４３の光源選択用の導光回転板６６等と接続されている。なお、符号４５は、前記中心軸領域にレンズ面を有するように設けられたレンズ系４５であって、該レンズ系４５を所定の入射角で入射する光を前記光電素子５０に導入するためのものである。符号４６は、前記受光選択素子４１の後述する受光用回転板５４を回転させるためのモータであり、符号４８は、該モータ４６によって回転駆動され前記受光用回転板５４の外周縁と接触して該受光用回転板５４を回転駆動するローラである。
【００７１】
図３は、前記受光選択素子４１を分解して示す斜視図である。
該受光選択素子４１は、前記受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆの前記束端２２ａ−２２ｆの内、受光端の反対側の接続端５３ａ−５３ｆの複数個（この例では6個）を、前記コネクタ７２を介して円周（例えば、直径約6cm）に沿って、その隣接する接続端５３ａ−５３ｆの間の前記円周の中心に対する中心角を、複数個（この例では6個）に等分した同一の角度（この例では60度）をもつように配列して支持する固定された例えば、直径約7cmの円板状の前記接続端配列板５２と、前記接続端配列板５２に対向して近接して設けられかつ前記接続端配列板５２の前記円周と同心で、例えば同径（直径約7cm）に形成され該接続端配列板５２に対して回転可能に設けられた受光用回転板５４とを有する。
【００７２】
該受光用回転板５４は、光学フィルタ５６（５６１，５６２，５６３）が前記接続端配列板５２の前記接続端５３ａ−５３ｆが配列された前記円周と同心でかつ同径（例えば、直径約6cm）の円周に沿って複数個（この例では3個）が配列されて設けられた光学フィルタ配列板５４１と、前記各光学フィルタ５６１−５６３を通過した光を各々独立に該受光用回転板５４の中心軸（回転軸線に一致）が貫通する前記中心軸領域に導くことが可能な前記光学フィルタ５６１−５６３と一対一に接続する複数個（この例では3個）の同一構造をもつ受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）が設けられ前記光学フィルタ配列板５４１と連結した光学系配列板５４２とを有する。尚、符号５７は中央の円形孔である。
【００７３】
したがって、3個の前記光学フィルタ５６１−５６３と3つの前記受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）とは、前記円周の中心に対しては同一の中心角をもつことになる。これらの隣接する１の中心角、または隣接する中心角を足し合わせた隣接する複数の中心角は、前述したように、配列された前記接続端５３ａ−５３ｆが有する隣接する中心角（この例では各々60度）またはこれらの隣接する中心角の自然数倍の中心角をもってはならないといえる。なぜならばこのような中心角を該受光用回転板５４が持つ場合には、2つまたはそれ以上の光学フィルタと接続端とが同時に接続して2つまたはそれ以上の受光用光ファイバ３２からの光を前記受光用回転板５４の中心軸領域に同時に導くことになり、「前記各光学フィルタを通過した光を各々独立に該受光用回転板の中心軸領域に導く」ことにならないからである。
【００７４】
ここで、前記受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）としては、前記光学フィルタ５６１−５６３は前記光学フィルタ配列板５４１に穿設された孔に埋め込まれるように設けられ、前記受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）は、前記光学系配列板５４２の中央に穿設された円形の孔５９および該孔５９から放射状に径方向に沿って伸びる3本の溝５８１−５８３に埋め込まれるように設けられている。これらの溝５８１−５８３は前記光学フィルタ配列板５４１と連結することで塞がれることになる。
【００７５】
該受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）は、該光学系配列板５４２の前記光学フィルタ５６１−５６３を法線方向に通過する光を径方向に反射する前記光学系配列板５４２の外周に近い前記各溝５８１−５８３に設けられた外側ミラー５５１−５５３と、該外側ミラー５５１−５５３で反射し各溝５８１−５８３を通って進む光を反射して、前記孔５９を通って前記中心軸領域にあるレンズ系４５のレンズ面に入射させるために前記円形の孔５９内に設けられた3個の内側ミラー６０１−６０３とを有する。したがって、前記光学フィルタ５６１−５６３を通った光は前記受光用回転板５４内を進むので、外部からの迷光によって乱されることがない。ここで、前記レンズ系４５は、前記光学フィルタ配列板５４１が設けられていない側の前記受光用回転板５４の外方にその中心軸がその光軸と一致するように設けられている。
【００７６】
図４には、3組の前記光学フィルタ５６１−５６３および受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）の隣接する中心角として、100度、100度、160度に設定した場合に、前記受光用回転板５４を、受光用光ファイバ３２ａの接続端５３ａと光学フィルタ５６１とが接続した状態から（No.1）、順次20度ずつ一方向に回転した場合（No.2からNo.18）に、発生した蛍光が前記光電素子５０に導かれることになる各受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆと各フィルタ５６１−５６３の組合せを示す表である。
【００７７】
該表によれば、前記受光用回転板５４を一定角度（ここでは20度）ずつ一方向に間欠的に1周分回転させる間に、１の受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆの1つを順次選択して各ファイバのいずれかと接続して、該受光用光ファイバからの蛍光を順次通過させて前記光電素子５０にまで順次届けることができるので、切り換え操作が簡単かつ迅速に行なうことができる。
【００７８】
図５は、前記光源選択素子４３を拡大して示すものである。該光源選択素子４３は、間隔を空けて固定プレート６４に固定して設けられた2種類の光源としてのパワーＬＥＤ８０，８１と、該パワーＬＥＤ８０，８１に対して所定の波長を透過させる2種類のフィルタ７８と、これらのパワーＬＥＤ８０，８１（図６参照のこと）のいずれかを選択するために前記フィルタ７８を透過した光が内側ミラー６８および外側ミラー６９（図６参照のこと）によって径方向に沿って進みかつ最終的に中心軸領域（レンズ系４５のレンズ面が設けられている）方向に沿って進むように設けられかつ回転軸線が中心軸に一致するように回転可能に設けた光源選択用の導光回転板６６と、該光源選択用の導光回転板６６の中心軸に沿って設けられた凸レンズと凹レンズが組み合わされた組合せレンズ７０と、前記中心軸方向に沿って複数本（この例では6本）の前記照射用光ファイバ３４ａ−３４ｆが環状に配列されて支持されたコネクタ７２とを有する。
【００７９】
前記光源選択用の導光回転板６６は、モータ７４によって回転駆動されるロータ７６とその外周縁とが接触することによって前記ロータ７６によって回転駆動される。前記光源選択用の導光回転板６６を180度回転させることによって、前記光源としてのパワーＬＥＤ８０，８１を切り替えることができる。
【００８０】
図６は、本実施の形態に係る装置１０の光学系全体の接続状態を示す系統図である。該図によれば、前記各コネクタ４４，７２には、内部に、凹レンズおよび凸レンズからなる組合せレンズが設けられて、前記受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆから出力された光を、フィルタ面に垂直な光として前記受光選択素子４１に入力させ、またはパワーＬＥＤ８０，８１からの光を前記照射用光ファイバ３４ａ−３４ｆの軸方向に沿って入力させるために各々組合せレンズが設けられている。
【００８１】
図７は、他の実施の形態に係る装置１００の光学系全体の接続状態を示す系統図である。該実施の形態にあっては、ミラーを用いた3つの受光用光学系（５５１，６０１）−（５５３，６０３）の代わりに、プリズムを用いた3つの受光用光学系６１１，６１２を受光用回転板１５４に用いた受光選択素子１４１と、ミラーを用いた光源選択素子４３の代わりに、プリズム１６８を光源選択用回転板１６１に用いた光源選択素子１４３を示すものである。なお、図６と同一のものについては、符号およびその説明を省略した。この場合には、前記プリズムは前記受光用回転板１５４に設けられた前記孔および溝に埋め込まれて配列されることになる。
【００８２】
続いて、本発明の実施の形態に係る光ファイバ測定装置１０の動作について説明する。蛍光物質を含有するＰＣＲ反応溶液を分注機によって予め収容されたウェル１３が平面に沿って96個配列されたマイクロプレート１２をフィルム２１によって被覆したものを該光ファイバ測定装置１０に装填する。
【００８３】
装填された該マイクロプレート１２に対して、その下側に設けた温度制御器１４によってＰＣＲ法に基づく温度制御を開始する。同時に、前記測定用ヘッド４０をＸ軸方向に前記Ｘ軸移動機構であるタイミングベルト２４およびＸ軸駆動用モータ３８を用いて移動させて、該測定用ヘッド４０に設けられた前記6個の光ファイバ束２０ａ−２０ｆの束端２２ａ−２２ｆおよび組合せレンズ４２からなる6個の測定端２５ａ−２５ｆを該マイクロプレート１２の1列目に位置させ、前記タイミングベルト３７およびＹ軸駆動用モータ３６を用いて、該光ファイバ束２０ａ−２０ｆの前記測定端２５ａ−２５ｆを前記1列目の前記ウェル１３の列方向に沿って1行おきに6個のウェル１３の前記フィルム２２に近接した上方に位置させて、該フィルム２１を通して、前記光ファイバ束２０ａ−２０ｆの前記照射用光ファイバ３４ａ−３４ｆを通して、前記光源としてのパワーＬＥＤ８０からの光をフィルタ７８を透過して出力された光を前記光源選択用の導光回転板６６によって選択して組合せレンズ４２を介して、前記フィルム２１を通して前記ウェル１３内に励起光の光線束を照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１３から出射した蛍光を測定端で受光して前記光ファイバ束２０ａ−２０ｆの前記受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆを通して伝送し、前記受光選択素子４１により所定のフィルタ５６１−５６３を通して前記光電素子５０に入力させる。
【００８４】
その際、前記受光用回転板５４を図４の表のNo.1の状態にしていれば、前記受光用光ファイバ３２ａからの光をフィルタ５６１を介して受光して前記光電素子５０に入力させ、その光の強度を電気信号に変更してＣＰＵ等を含む情報処理装置からなる光解析部に伝える。次に、例えば、No.1の位置で停止し例えば50ミリ秒後に該受光用回転板５４を20度回転させた図４の表のNo.2の状態に一定の回転速度で（例えば、50ミリ秒で）回転させることによって、受光用光ファイバ３２ｃからの光をフィルタ５６２を介して受光して前記光電素子５０に入力させ、その光の強度を電気信号に変更して前記光解析部に伝える。同様にして、例えば、図４の表のNo.3からNo.18まで順次50ミリ秒ごとに20度ずつ回転させることで、全部で、1周1.8秒で、全受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆについての光を3種のフィルタ５６１−５６３を通過させたものを得ることができる。
【００８５】
次に、前記光源選択用の導光回転板６６を180度回転させることで、光源としてのパワーＬＥＤ８１からの光を選択して前記フィルム２１を通して前記ウェル１３内に励起光を照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１３から出射した蛍光を前記光ファイバ束２０ａ−２０ｆの前記受光用光ファイバ３２ａ−３２ｆを通して受光し、前記受光選択素子４１内により所定のフィルタ５６１−５６３を通して受光し前記光電素子５０に入力させる。その際、前述したように、図４に従って、前記受光用回転板５４を順次回転させることによって、全部で、例えば3.6秒で、前記受光用光ファイバ３２ａから３２ｆについての光を3種のフィルタ５６１−５６３を通過させたものを得ることができる。したがって、前記6個のウェル１３に関する処理として約4秒内で処理が終了することになる。  
【００８６】
次の工程として、前記Ｙ軸機構であるタイミングベルト３７によって、前記測定用ヘッド４０の6個の各光ファイバ束２０ａ−２０ｆの測定端２５ａ−２５ｆをＹ軸方向に1ピッチ移動することによって、前記マイクロプレート１２の第1列目の内1行おきに位置する他の6個のウェル１３の前記フィルム２１に近接した上方に位置させて、前述した処理を繰り返すことになる。したがって、1列目の処理は約8秒で終了することになる。
【００８７】
次に、該測定用ヘッド４０を前記Ｘ軸移動機構としてのタイミングベルト２４およびＸ軸駆動用モータ３８を用いてＸ軸方向に沿って1列分移動させることによって、該マイクロプレート１２の２列目に位置させることができる。該2列目の各ウェル１３についても同様にして順次測定処理を前述したようにして行ない2列目についても8秒で全部のウェル１３に対して同様の測定処理を行なうことになる。
【００８８】
同様にして、8列の全てについて、処理を行なうと、この例では、Ｘ軸およびＹ軸の移動時間を除いて全部で約64秒で実行できることになる。
【００８９】
図８および図９は、第３の実施の形態に係る光ファイバ測定装置２００の主要部が示されている。該装置２００は、蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な液収容部としてのウェル１１３が平面に沿って複数個（この例では、8×12個の96個）配列された前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１１２を有している。この例では、Ｙ軸方向に沿って8個のウェル１１３、Ｘ軸方向に沿って12個のウェル１１３が配列されている。
【００９０】
該マイクロプレート１１２上には、測定用ヘッドに相当するものとして、4個の測定端１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄが装置の基板に対して固定して設けられている。これらの4個の測定端１２５ａ−１２５ｄは、前記マイクロプレート１１２の１列の8個のウェル１１３の内の複数個、例えば、1個おきに配列された4個のウェル１１３の各上方にくる間隔（この例では18mmピッチ）で配列されている。
【００９１】
該各測定端１２５ａ−１２５ｄには各受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄの一端である受光端と各照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄの一端である照射端が各々一対となって光学的に接続され、該各受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄの他端である接続端は、受光選択素子に対応する受光選択ユニット２４１に光学的に接続され、各照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄの他端である接続端は、光源選択素子に対応する光源選択ユニット２４３（および光電素子に対応する光電ユニット１５０）と光学的に接続する。
【００９２】
前記測定用ヘッドは、前記マイクロプレート１１２のウェル１１３間のピッチの２倍のピッチで幅方向（Ｙ軸方向）に沿って1列状に穿設された4個の支持用孔が設けられ、前記基板に固定された支持部材に取り付けられた4個の測定端１２５ａ−１２５ｂからなる。該測定端１２５ａ−１２５ｄにおいては、各受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄと各照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄの一対の先端の下側には、凹レンズと凸レンズの組み合わせレンズが設けられている。これらの組合せレンズの働きやサイズについては、第１の実施の形態で説明した通りである。
【００９３】
前記測定用ヘッドが固定されているため、第１の実施の形態に係る装置１０または第２の実施の形態に係る装置１００と相違して前記平面状液収容部としてのマイクロプレート１１２を動かすことになる。本実施の形態では、温度制御の必要がない場合には、該マイクロプレート１１２のみを動かすことになる。一方、前記反応がＰＣＲ反応のように、温度制御の必要がある場合には、マイクロプレート１１２の下側には、該マイクロプレート１１２に設けられた前記ウェル１１３の温度制御を行う温度制御器が設けられており、その構成は第１の実施の形態例で説明したように、該温度制御器は、前記マイクロプレート１１２の各ウェル１１３に嵌合する孔が設けられた加熱冷却部と、該加熱冷却部の下側に設けられたフィンと、該フィンの下側に設けられたファンとを有することになり、これらとともにマイクロプレート１１２を動かすことになる。
【００９４】
本実施の形態に係る光ファイバ測定装置２００にあっては、第１の実施の形態に係る装置１０および第２の実施の形態に係る装置１００と相違し、測定用ヘッドの代わりにマイクロプレート１１２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる機構を有する。該マイクロプレート１１２は、例えば、タイミングベルトからなるＸ軸移動機構によってＸ軸方向に移動可能であるとともに、例えば、タイミングベルトからなるＹ軸移動機構と連結して、Ｙ軸方向にも前記ウェル１１３間の1ピッチ分移動可能とするものである。これによって、前記マイクロプレート１１２の1列に配列された8個分のウェル１１３の上方に前記測定用端１２５ａ−１２５ｄを位置されることができることになる。なお、Ｚ軸方向は、前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１１２から一定の高さ位置に維持されることになる。
【００９５】
4本の前記受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄは、前記受光端と反対側の接続端が前記受光選択ユニット２４１の接続端配列板１５２と接続され、4本の前記照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄは、前記照射端と反対側の接続端が、前記光源選択ユニット２４３のコネクタ７２と接続されている。
【００９６】
図１０は、前記受光選択ユニット２４１を示す図である。
図１０（ａ）に示すように、該受光選択ユニット２４１は、仕切り板４１１，４１２によって３つの暗室２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃに仕切られた箱体４１０内に光学系が収容されている。その箱体４１０の天板には、前記受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄの、前記受光端の反対側の複数個（この例では4個）の接続端１５３ａ−１５３ｄを、図９に示すように円周（例えば、直径6cm）に沿って、その隣接する接続端間１５３ａ−１５３ｃ，１５３ｃ−１５３ｄ、１５３ｄ−１５３ｂ、１５３ｂ−１５３ａの間の前記円周の中心に対する中心角を、複数個（この例では4個）に等分した同一の角度（この例では90度）を持つように配列して支持する、例えば、直径約７ｃｍの円板状の前記接続端配列板１５２が設けられている。
【００９７】
図１０（ａ）に示すように、前記暗室２４１ａには、受光選択用の導光回転板２５４が設けられ、該導光回転板２５４は、前記接続端配列板１５２に対向して設けられかつ前記接続端配列板１５２の前記円周と同心に回転可能に設けられ、前記接続端１５３ａ−１５３ｄから入射した光を順次独立にその回転軸線に略沿って出射させるように導く。
【００９８】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、前記導光回転板２５４は、2枚の円板２５４ａ，２５４ｂおよび曲板状のスペーサ２５４ｃを有し、光学系が2枚の該円板２５４ａ，２５４ｂで上下から挟まれるように設けられている。上側の円板２５４ａには、該円板２５４ａの半径に沿った長方形の孔１５８が穿設され、下側の円板２５４ｂの中央には、その回転軸線と同心の円形の孔が穿設され管状に形成された回転軸１５９と接続し、その内部を光が回転軸線に略沿って伝導可能となっている。
【００９９】
前記下側の円板２５４ｂ上には、前記接続端配列板１５３の前記円周上の前記各接続端１５３ａ−１５３ｄからの光を1つずつ順次半径方向に沿って前記2枚の円板２５４ａ，２５４ｂの間を進むように反射面が設けられた1つの反射プリズム１５５が、前記接続端配列板の前記円周の半径に相当する位置に該反射面の中心がくるように設けられている。また、該反射プリズム１５５の前記反射面は、接続端１５３ａ−１５３ｄから下方向に進む各光を順次45度の入射角で受けて半径方向に沿って進むように反射させる。そのためには、前記受光選択用の導光回転板２５４の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１５５の反射面の法線方向が45度または135度をなすように設ける。
【０１００】
また、該導光回転板２５４の前記下側の円板２５４ｂの中心の前記孔の上側には、反射プリズム１６０を、その反射プリズム１６０の反射面の中心を回転軸線が貫くように設けている。該反射プリズム１６０の反射面は、前記反射プリズム１５５からの光を順次45度の入射角で受けて該導光回転板２５４の回転軸線に略沿って下方向に進むように反射させる。そのためには、前記受光選択用の導光回転板２５４の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１６０の反射面の法線方向が45度または135度であって、前記反射プリズム１５５の反射面とは平行となるように配置されることになる。
【０１０１】
ここで、符号４６１は、前記導光回転板２５４を回転させるためのモータであって、前記回転軸１５９と前記モータ４６１の駆動軸４７１との間に掛け渡されたタイミングベルト４８１を介して前記導光回転板２５４を回転駆動する。暗室２４１ａと暗室２４１ｂとを仕切る仕切り板４１１の前記回転軸１５９に対応する位置には光が伝導可能な孔４１３が穿設されている。
【０１０２】
図１０（ａ）に示すように、前記暗室２４１ｂには、前記導光回転板２５４から出射して前記孔４１３を通った光が順次透過可能となるように、複数の光学フィルタが前記回転軸線に対して移動可能に設けられた光学フィルタ配置板１５６が設けられている。
【０１０３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、該光学フィルタ配置板１５６は、複数（この例では4個）の光学フィルタ７６１−７６４の中心が前記回転軸線と垂直に交差するような円周に沿って配列され、その円周と同心の回転軸線をもつように回転する。図中、符号４６２は、前記光学フィルタ配置板１５６を回転させるためのモータであって、前記配置板１５６の回転軸１５９と前記モータ４６２の駆動軸４７２との間に掛け渡されたタイミングベルト４８２を介して前記光学フィルタ配置板１５６を回転駆動する。また、該暗室２４１ｂと暗室２４１ｃとの間を仕切る仕切り板４１２であって、前記孔４１３に対応する位置に該孔とほぼ同一の径の孔４１４が穿設されていて、前記導光回転板２５４の回転軸線が貫通する。
【０１０４】
図１０（ａ）に示すように、前記暗室２４１ｃには、前記接続端１５３ａ−１５３ｄの各々と前記光学フィルタ７６１−７６４の双方を通過した光が導入される光電ユニット１５０が設けられている。該光電ユニット１５０は光電素子に対応する。
【０１０５】
図１１は、前記光源選択ユニット２４３を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、該光源選択ユニット２４３は、４つの室２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｄに、仕切り板４３１，４３２，４３３によって仕切られた箱体４３０内に光学系が収容されている。その箱体４３０の天板には、前記照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄの、前記照射端と反対側の接続端が光源選択ユニット２４３の接続端を所定の面積を持って環状に集束させたコネクタ１７２が前記天板を貫通するように装着されている。
【０１０６】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、キセノンランプ、またはハロゲンランプ等の所定の異なる励起用の波長をもつ電球型の光源１８０，１８１が、各々室２４３ｃ，２４３ｄに設けられている。各光源１８０，１８１が収容された室２４３ｃ、２４３ｄを室２４３ｂから仕切る仕切り板４３２には、各光源１８０，１８１ごとに、前記光源の光を出射するための円形の出射孔４３５、４３６が穿設されている。なお、符号１８２は、前記光源１８０，１８１が配列された光源配列板に相当する光源配列部である。
【０１０７】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、室２４３ｂには、前記光源選択部として、前記各円形の出射孔４３５,４３６の各中心（または光源１８０と光源１８１の各中心）を通る円周と同心に回転可能に設けられ、前記出射孔４３５，４３６から出射した光を順次独立にその回転軸線に略沿って出射させるように導く導光回転板２６６が設けられている。
【０１０８】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、前記導光回転板２６６は、2枚の円板２６６ａ，２６６ｂおよびスペーサ２６６ｃを有し、光学系が2枚の該円板２６６ａ，２６６ｂで上下から挟まれるように設けられている。下側の円板２６６ｂには、該円板２６６ｂの半径に沿った長方形の孔１７３が穿設され、上側の円板２６６ａの中央にはその回転軸線と同心の円形の孔が穿設され管状に形成された回転軸１６７と接続し、その内部を光が回転軸線に略沿って伝導可能となっている。
【０１０９】
前記上側の円板２６６ａの下部には、前記出射孔４３５，４３６からの光を1つずつ順次半径方向に沿って前記２枚の円板２６６ａ，２６６ｂの間を進むように、反射面が設けられた1つの反射プリズム１６９が、前記出射孔４３５，４３６を通る前記円周の半径に相当する位置に該反射面の中心がくるように設けられている。また、反射プリズム１６９の前記反射面は、前記出射孔４３５，４３６からの上方向に進む各光源１８０，１８１からの光を順次45度の入射各で受けて半径方向に沿って進むように反射させる。そのためには、前記光源選択用の導光回転板２６６の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１６９の反射面の法線方向が45度または135度をなすように設ける。
【０１１０】
また、該導光回転板２６６の前記上側の円板２６６ａの中心の孔の下側には、反射プリズム１７１を、該反射プリズム１７１の反射面の中心を回転軸線が貫くように設けている。該反射プリズム１７１の反射面は、前記反射プリズム１６９からの光を順次45度の入射角で受けて該回転板２６６の回転軸線に略沿って上方向に進むように反射させる。そのためには、前記光源選択用の導光回転板２６６の円板面の法線方向（回転軸線方向）に対して、反射プリズム１７１の反射面の法線方向が45度または135度であって、前記反射プリズム１６９の反射面とは平行になるように配置されることになる。
【０１１１】
ここで、符号１７４は、前記導光回転板２６６を回転させるためのモータであって、前記回転軸１６７と前記モータ１７４の駆動軸７４１との間に掛け渡されたタイミングベルト１７６を介して前記導光回転板２６６を回転駆動する。室２４３ｂと室２４３ａとを仕切る仕切り板４３１の前記回転軸１６７に対応する位置には、光が伝導可能な円形状の孔４３４が穿設されている。
【０１１２】
図１１（ａ）に示すように、室２４３ａには、前記コネクタ１７２に向けて集光された平行光を照射することができる集光平行光レンズ１７０が設けられている。該集光平行光レンズ１７０は、前記孔４３４上に設けられ、該孔４３４は、前記コネクタ１７２の断面積よりも大きいが前記集光平行光レンズ１７０よりも小さな径をもつ。
【０１１３】
続いて、第３の実施の形態に係る光ファイバ測定装置２００の動作について説明する。蛍光物質を含有する反応溶液を分注機によって予め収容されたウェル１１３が平面に沿って96個配列されたマイクロプレート１１２をフィルムによって被覆したものを該光ファイバ測定装置２００に装填する。
【０１１４】
装填された該マイクロプレート１１２をＸ軸方向にＸ軸移動機構により移動させ、固定された4個の測定端１２５ａ−１２５ｄを該マイクロプレート１１２の1列目に位置させ、Ｙ軸移動機構により、前記測定端１２５ａ−１２５ｄを前記1列目の前記ウェル１１３の列方向に沿って1行おきに4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて、該フィルムを通して、前記測定端１２５ａ−１２５ｄの前記照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄを通して、前記電球型光源１８０からの光を前記光源選択用の導光回転板２６６を回転して、前記反射プリズム１６９が孔４３５の上方に位置させることによって選択して集光平行光レンズ１７０を介して、前記フィルムを通して各前記ウェル１１３内に励起光の光線を照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１１３から出射した蛍光を測定端１２５ａ−１２５ｄで受光して前記受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄを通して伝送し、前記受光選択ユニット２４１に設けた前記受光選択用の導光回転板２５４を90度ごと例えば、50ミリ秒で回転させ50ミリ秒停止して処理することで、各ウェル１１３ごとの蛍光を中心の回転軸線に略沿って順次出射させる際に、光学フィルタ配置板１５６を360度回転させることで、4種類の光学フィルタ７６１−７６４を順次透過させた波長の16種類の光を得て順次前記光電ユニット１５０内に導入される。すると、4×100ミリ秒を4つの受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄに対して行うことによって1.6秒かかることになる。なお、必要がある場合には、前記光源選択用の導光回転板２６６を、上述の位置から180度回転させることで、前記反射プリズム１６９を前記孔４３６の上方に位置させることで、光源１８１を選択して同様の処理を行なうことになる。
【０１１５】
次の工程として、前記Ｙ軸移動機構（例えば、タイミングベルト、モータ）によって、固定された前記測定端１２５ａ−１２５ｄに対して、前記マイクロプレート１１２をＹ軸方向に１ピッチ移動することによって、前記マイクロプレート１１２の第1列目の8個のウェル１１３の内1行おきに位置する他の4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて、前述した処理を繰り返すことになる。したがって、上述したように、1.6秒かかる（光源１８０のみを選択する場合）。
【０１１６】
次に、前記マイクロプレート１１２を前記Ｘ軸移動機構（例えば、タイミングベルト、モータ）を用いてＸ軸方向に沿って1列分移動させることによって、該マイクロプレート１１２の2列目に位置させることができる。該2列目の各ウェル１１３についても同様にして順次測定処理を行なう。同様にして、12列の全てについて処理を行なうことになる。よって、全体の処理は、ウェル間の移動時間を除いて、例えば3.2×12=38.4秒で行われることになる（光源１８０のみを選択する場合）。
【０１１７】
第３の実施の形態に係る装置によれば、導光回転板と、光学フィルタ配置板との双方を独立に移動可能に設ける必要があるものの、前記受光用光ファイバからの光を中心軸に略沿って直接導くことができるので、集光用レンズを介在させることなく、光学系の部品点数を削減して、受光した光の光量を維持した鮮明な状態で測定することができる。また、導光回転板は、構造が簡単であり製造が容易である。
【０１１８】
また、第３の実施の形態に係る装置によれば、光学系を箱内に収容する際に、光学系に応じて箱を壁で仕切った複数の室内に収容し、各室同士は光が伝導することができる孔を通して接続されているので堅固で信頼性の高い簡単な構造を形成することができる
【０１１９】
続いて、第４の実施の形態に係る光ファイバ測定装置３００の主要部が図１２および図１３に示されている。なお、図８乃至図１１に示すものと同一のものは同一の符号をつけて表し、詳細な説明は省略する。該装置３００は、蛍光物質を含有する反応溶液を収容可能な液収容部としての受ける１１３が平面に沿って複数個（この例では、8×12個の96個）配列された前記平面状液収容体としてのマイクロプレート１１２を有している。
【０１２０】
該マイクロプレート１１２上には、測定ヘッドに相当するものとして、4個の測定端２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃ，２２５ｄが装置の基板に対して固定して設けられている。これらの4個の測定端２２５ａ−２２５ｄは、前記マイクロプレート１１２の1列の8個のウェル１１３の内の複数個、例えば、1個おきに配列された4個のウェル１１３の各上方にくる間隔（この例では18mmピッチ）で配列されている。
【０１２１】
該各測定端２２５ａ−２２５ｄには各受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄの一端である受光端と、各照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄおよび各照射用光ファイバ１３５ａ−１３５ｄの一端である照射端が各々1組となって接続され、該受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄの他端である接続端は、受光選択素子に対応する受光選択ユニット２４１（および光電素子に対応する光電ユニット１５０）に光学的に接続され、各照射用光ファイバ１３４ａ−１３４ｄの他端である接続端および各照射用光ファイバ１３５ａ−１３５ｄの他端である接続端は、光源選択素子に対応する光源選択ユニット３４３と光学的に接続する。
【０１２２】
前記測定用ヘッドが固定されているため、前記平面状液収容部としてのマイクロプレート１１２を動かすことは、第３の実施の形態と同じであるので説明を省略する。また、受光選択ユニット２４１についても第３の実施の形態と同じであるのでその説明を省略する。
【０１２３】
一方、光源選択ユニット３４３については、第３の実施の形態と異なるので、図１２乃至図１４を用いて以下に説明する。
図１２乃至図１３に示すように、第４の実施の形態に係る光ファイバ測定装置３００においては、4本の照射用光ファイバ２３４ａ−２３４ｄは、前記照射端の反対側の接続端が、前記光源選択ユニット３４３のコネクタ２７２と接続され、4本の照射用光ファイバ２３５ａ−２３５ｄは、前記照射端の反対側の接続端が、前記光源選択ユニット３４３のコネクタ２７３と接続されている。
【０１２４】
図１４は、前記光源選択ユニット３４３を示す図である。
図１４（ａ）に示すように、該光源選択ユニット３４３は、3つの室３４３ａ，３４３ｂ，３４３ｃに、仕切り板５３１，５３２によって仕切られた箱体５３０内に光学系が収容されている。その箱体５３０の天板には、前記照射用光ファイバ２３４ａ−２３４ｄの、前記照射端と反対側の接続端が所定の面積を持って環状に集束させたコネクタ２７２、および前記照射用光ファイバ２３５ａ−２３５ｄの、前記照射端と反対側の接続端が所定の面積を持って環状に集束させたコネクタ２７３が前記天板を貫通するように装着されている。
【０１２５】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、前記電球型の光源１８０，１８１が、各々室３４３ｂ、３４３ｃに設けられている。各光源１８０，１８１が収容された室３４３ｃ，３４３ｄを室３４３ａから仕切る仕切り板５３１には、各光源１８０，１８１ごとに、前記光源の光を出射するための円形の出射孔５３３，５３４が穿設されている。照射用光学系としては該円形の出射孔５３３，５３４を通って前記光源１８０，１８１の光が前記コネクタ２７２，２７３に照射可能な位置となるように室３４３ａを設けている。
【０１２６】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、室３４３ａには、前記各円形の出射孔５３３，５３４の各中心（または光源１８０と光源１８１の各中心）を通る円周と同心に回転可能に設けられ、前記出射孔５３３，５３４の一方を順次被覆して光源１８０または光源１８１からの光を前記コネクタ２７２，２７３に対して順次遮蔽する略半円状の遮蔽板３６６と、該遮蔽板３６６を中心角180度ごと回転させる回転軸３６７と、該回転軸３６７を回転駆動するモータ３７４とを有する光源選択部が設けられている。ここで、符号３７６は、前記モータ３７４のモータ軸３７５と前記回転軸３６７との間にかけ渡されたタイミングベルトである。
【０１２７】
続いて、第4の実施の形態に係る光ファイバ測定装置３００の動作について説明する。蛍光物質を含有する反応容器を分注機によって予め収容されたウェル１１３が平面に沿って96個配列されたマイクロプレート１１２をフィルムによって被覆したものを該光ファイバ測定装置３００に装填する。
【０１２８】
装填された該マイクロプレート１１２をＸ軸方向にＸ軸移動機構により移動させ、固定された4個の測定端２２５ａ−２２５ｄを該マイクロプレート１１２の1列目に位置させ、Ｙ軸移動機構により、前記測定端２２５ａ−２２５ｄを前記1列目の前記ウェル１１３の列方向に沿って1行おきに4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて、該フィルムを通して、前記測定端２２５ａ−２２５ｄの前記照射用光ファイバ２３４ａ−２３４ｄおよび前記照射用光ファイバ２３５ａ−２３５ｄを通して、前記電球型光源１８０からの光を前記光源選択部によって、前記光源１８１からの光を出射する孔５３４を前記遮蔽板３６６で被覆する位置に回転させることで選択して照射する。該励起光の照射に応じて該ウェル１１３から出射した蛍光を前記測定端２２５ａ−２２５ｄで受光して前記受光用光ファイバ１３２ａ−１３２ｄを通して伝送して第３の実施の形態で説明したように前記受光選択ユニット２４１により受光処理が行われることになる。
【０１２９】
同様にして、必要ならば、前記光源選択部として、前記遮蔽板３６６を前記位置から180度回転させることで、前記孔５３３を被覆するように位置させて光源１８１を選択して主として前記コネクタ２７３に照射することで、前記測定端２２５ａ−２２５ｄを通して前記ウェル１１３内に照射させて、同様の処理を繰り返すことになる。
【０１３０】
次の工程として、前記Ｙ軸移動機構によって、固定された前記測定端２２５ａ−２２５ｄに対して、前記マイクロプレート１１２をＹ軸方向に1ピッチ移動することによって、前記マイクロプレート１１２の第1列目の8個のウェル１１３内の1行おきに位置する他の4個のウェル１１３の前記フィルムに近接した上方に位置させて前述した処理を繰り返すことになる。
【０１３１】
さらに、前記マイクロプレート１１２を前記Ｘ軸移動機構を用いてＸ軸方向に沿って1列分移動させることによって、該マイクロプレート１１２の2列目に位置させることができる。第2列目の各ウェル１１３についても同様にして順次測定処理が行われることになる。以下、12列の全てについて処理を行なうことになる。
【０１３２】
以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させる為に具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、前記実施の形態では、前記マイクロプレートとして12×8または8×12（9mmピッチ）のウェルを有する場合、前記測定端を6または4個とした場合についてのみ説明し（前記第1または第2の実施の形態では、光ファイバ束または接続端の個数（ｎ）を6個とし、第３または第４の実施の形態では4個とした）たがこれらの数値に限定されるものではなく、全部の液収容部に測定端を設ける場合も可能である。また、前記接続端配列板に、該接続端を60度の中心角で配列し、前記受光選択素子の前記光学フィルタの個数（ｍ）を3個とし、該光学フィルタの中心角を、100度、100度、160度とした場合についてのみ説明したが、これらの数値に限定されるものではない。前述した数式等を用いて種々の数値の場合について適用することができる。
【０１３３】
また、第1または第2の実施の形態の例では、接続端配列板上の接続端の隣接する中心角の大きさを360度を等分した角度としたが、逆に、光学フィルタの隣接する中心角として360度を等分した角度で配列することもできる。
【０１３４】
また、マイクロプレートについても8行×12列または12行×8列の9mmピッチの場合についてのみ説明したがこの場合に限定されることなく、種々のマイクロプレート、例えば、16列×24行の4.5mmピッチの場合や、その他12行×16列、6行×8列等の種々のピッチをもつマイクロプレートに対しても適用することができることはいうまでもない。また、以上の例で示した、その他のサイズ、個数、角度、所定時間、蛍光の寿命、または所定接続時間等の数字は例示であって、これに限定されるものでないことはいうまでもない。
【０１３５】
受光選択素子、光源選択素子についても、その接続端の個数、光学フィルタの個数または有無、接続端の束等の個数についても前述したものに限られるものではない。
【０１３６】
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、縦方向および横方向、上下、行および列等のような空間的な表示は、例示のみの目的であって、前記構造の空間的方向および位置を制限するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、光ファイバ測定装置および方法に関し、例えば、温度制御が必要なＰＣＲによって増幅する核酸（ＤＮＡ）をリアルタイムでモニタリングすることで、得られたＰＣＲ産物の増幅曲線を使って、ＰＣＲの初期鋳型となったＤＮＡ量を求めることや、温度制御の必要のない種々の反応が行われるような、生化学分野、農業分野、製剤分野、医療分野、工業分野等の様々な分野で利用可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０，１００，２００，３００ 光ファイバ測定装置
１２，１１２                 マイクロプレート（平面状液収容体）  
１３，１１３                 ウェル（液収容部）
２０ａ−２０ｆ               光ファイバ束
２５ａ−２５ｆ，１２５ａ−１２５ｄ，２２５ａ−２２５ｄ 測定端
３２ａ−３２ｆ，１３２ａ−１３２ｄ  受光用光ファイバ
３４ａ−３４ｆ，１３４ａ−１３４ｄ，１３５ａ−１３５ｄ 照射用光ファイバ
４０                         測定用ヘッド
４１，１４１                 受光選択素子
２４１                       受光選択ユニット（受光選択素子に対応）
４３，１４３                 光源選択素子
２４３，３４３               光源選択ユニット（光源選択素子に対応）
５０                         光電素子
１５０                       光電ユニット（光電素子に対応）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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