(57)【要約】【課題】  携帯型の蛍光光度計に適した漏れ光防止の構造を提供する。【解決手段】  光源１からの励起光はダイクロイックミラー２２に反射して試料容器９１のセル部９１２内の液相対象物に入射し、蛍光物質を励起して蛍光を放出させる。蛍光は、ダイクロイックミラー２２を透過して検出器３に入射する。光源１からの励起光のうちダイクロイックミラー２２を透過した漏れ光Ｌは、漏れ光用孔４０を通して漏れ光処理部４に達する。漏れ光Ｌは、斜面部４１で反射して奥壁部４３に達して拡散するので、ダイクロイックミラー２２には戻らず、検出器３には入射しない。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料容器内の液相対象物中の蛍光物質を励起して蛍光を放出させることが可能な励起光を放射する光源と、
蛍光物質が放出した蛍光を検出する検出器と、
光源からの励起光を試料容器内の液相対象物に導くとともに、液相対象物中の蛍光物質からの蛍光を検出器に導く光学系とを備えており、
光学系は、光源からの励起光を反射させて試料容器に向かわせるとともに、蛍光物質からの蛍光を透過させて検出器に向かわせるダイクロイックミラーを含んでおり、
光源からの励起光のうちダイクロイックミラーを透過した光である漏れ光が進む光路上には、漏れ光処理部が設けられており、
漏れ光処理部は、漏れ光が検出器に到達しないようにするものであることを特徴とする蛍光光度計。
【請求項２】
試料容器内の液相対象物中の蛍光物質を励起して蛍光を放出させることが可能な励起光を放射する光源と、
蛍光物質が放出した蛍光を検出する検出器と、
光源からの励起光を試料容器内の液相対象物に導くとともに、液相対象物中の蛍光物質からの蛍光を検出器に導く光学系とを備えており、
光学系は、光源からの励起光を透過させて試料容器に向かわせるとともに、蛍光物質からの蛍光を反射させて検出器に向かわせるダイクロイックミラーを含んでおり、
光源からの励起光のうちダイクロイックミラーで反射した光である漏れ光が進む光路上には、漏れ光処理部が設けられており、
漏れ光処理部は、漏れ光が検出器に到達しないようにするものであることを特徴とする蛍光光度計。
【請求項３】
前記光源、前記検出器、前記光学系、前記漏れ光処理部は、ケーシング内に設けられており、ケーシングは人が手で持てる程度の大きさであり、携帯型であることを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光光度計。
【請求項４】
前記漏れ光処理部は、前記漏れ光の光路を取り囲む筒状の部位又は部材で形成されており、筒状の部位又は部材は、屈曲して延びるものであって前記漏れ光の光路に対して斜めに交差する斜面部を有していることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の蛍光光度計。
【請求項５】
前記ダイクロイックミラーを保持する部材には漏れ光用孔が形成されており、前記漏れ光処理部は、漏れ光用孔を透過した漏れ光の光路を取り囲む筒状の部位又は部材で形成されており、漏れ光用孔は、前記ダイクロイックミラーから遠ざかるに従って断面積が小さくなる形状を有していることを特徴とする請求項４記載の蛍光光度計。
【請求項６】
前記筒状の部位又は部材は、前記漏れ光が入射する開口とは反対側の端部が閉鎖されており、この閉鎖された端部の内壁面は光拡散面になっていることを特徴とする請求項４又は５記載の蛍光光度計。
【請求項７】
前記筒状の部位又は部材は、内面が全体に黒色であることを特徴とする請求項４、５又は６記載の蛍光光度計。
【請求項８】
前記光学系を構成する光学素子を保持する筐体が設けられており、前記漏れ光処理部は、この筐体の特定の部位であることを特徴とする請求項４乃至７いずれかに記載の蛍光光度計。
【請求項９】
前記筐体は一対のものであって互いに向かい合わせて接合されることで前記光学素子を保持可能な状態となるものであり、各筐体は成型により形成される樹脂製のものであることを特徴とする請求項８記載の蛍光光度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、蛍光光度計に関するものであり、特に試料の同定や定量に好適に使用される蛍光光度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光測定の一分野として、物質が発する蛍光を測定する蛍光測定の技術が知られている。蛍光測定による材料分析（蛍光分析法）は、吸光光度法などに比べて高感度で選択性が高いという特徴があり、例えば化学物質の同定や定量などを行う際に有効である。
従来知られた一般的な蛍光光度計は大型の測定器であり、実験室や測定室などに設置されている。同定又は定量などの目的物質を含む（と思われる）材料（以下、本明細書では試料と呼ぶ）は、外部で採取され、実験室や測定室などに持ち込まれて蛍光測定が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１９８９２号公報
【特許文献２】特表２００２−５１４３０８号公報
【特許文献２】特表２０００−５１０５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような蛍光測定の技術は、近年、新薬や新材料の研究開発、プラントにおけるプロセス監視、環境評価など、様々な分野への応用が検討されている。また、試料を蛍光色素で標識する技術や免疫反応（抗体抗原反応）を蛍光測定に利用する技術についても、盛んに研究が進められている。
このように蛍光測定の応用分野が広がっていくと、蛍光測定を実験室や測定室といった特別の部屋で測定するのではなく、他の様々な場所で測定したり、試料が採取される現場で測定して迅速に結果を得たりするニーズが生じてくると予想される。例えば、特許文献１には、メタンフェタミンの定量を免疫反応を利用した蛍光測定によって行う技術が開示されている。この技術は、抗メタンフェタミン抗体の溶液中に試料（メタンフェタミンと疑われる物質）を投入し、投入前と投入後の蛍光強度の変化を測定することで試料のメタンフェタミン濃度を測定する技術である。
【０００５】
メタンフェタミンは代表的な覚醒剤であり、いわゆる禁止薬物である。したがって、メタンフェタミンの検出は、例えば空港の税関における荷物検査や、警察による麻薬取締などで行われる。税関における禁止薬物取締には、いわゆる麻薬犬の活動が広く知られているが、大量の手荷物を隈無く検査するには限界があるし、仮に禁止薬物と疑われる物質が見つかったとしても、最終的に摘発を行って法的措置を取るには、発見された物質を科学的に分析して同定しなければならない。このためには、当該手荷物を一時的に取り置き、発見された物質を検査機関に送るなどの措置を取ることが必要で、通関が一時的に保留にされた状態となる。
【０００６】
仮に、禁止薬物の取締を行う現場で迅速に発見物質の同定ができれば、通関を一時的に保留にして旅行者を長時間留め置くような面倒はなく、すぐさま摘発や逮捕が行える。しかしながら、取締の現場で禁止薬物の同定を行うのに使用可能な検査機器は、現在までのところ開発されていない。
原理的には特許文献１に開示されたように免疫反応を利用することで、蛍光強度の測定によるメタンフェタミンの検出は可能である。しかしながら、禁止薬物の取締の現場で行えるようにするには、携帯型の蛍光光度計が必要になってくる。現在までのところ、このような目的で使える携帯型の蛍光光度計は何ら開発されていない。
【０００７】
僅かに公知文献の範囲では、蛍光光度計を開示した特許文献２において、「電源（例えば、バッテリー）が、蛍光光度計の携帯を可能とするように、蛍光光度計に設けられている。」との記載があり、携帯型について示唆がされている。しかしながら、特許文献２において携帯型についての記載はこの部分のみであり、実用的な携帯型蛍光光度計の構造や機能について特許文献２は何ら具体的な教示をしていない。
また、特許文献３は、携帯型の光度計を開示している。しかしながら、この光度計は、励起光を照射して蛍光を測定するものではなく、試料を「反応体又はその他の薬剤」に混合し、その混合物からの化学発光を測定する光度計である。このような励起光を使用しない光度計は、試料からの光が極めて微弱になり易く、外光ノイズの影響を受け易い（このため、特許文献３は特別の光阻止構造を開示している）。
【０００８】
このように、携帯型の蛍光光度計は実用的なものが何ら開発されておらず、公知文献の範囲に限っても、実用的な携帯型蛍光光度計については何ら具体的な教示はされていない。このため、蛍光光度計を携帯型にして実用的なものにしていく際にはどのような課題が存在しているのかも、何ら明らかとなっていない。こういった状況ではあるが、携帯型蛍光光度計として実用的なものが開発できれば、上記禁止薬物の取締に限らず、プラント監視や環境評価など、各種分野で蛍光測定の技術が広く応用できるものと推測される。
【０００９】
携帯型の蛍光光度計に求められる技術事項の一つは、当然のことではあるが、全体のコンパクト化である。人が手に持てる程度に全体をコンパクト化する必要がある。本願の発明者の研究によると、蛍光光度計において、携帯型に適するように全体をコンパクト化していくと、測定精度の点で無視し得ない問題が生じることが判明した。以下、この点について説明する。
【００１０】
一般的に、各種蛍光物質において、励起する光の波長の範囲と、励起によって発生する蛍光の波長の範囲とは、接近していたり、一部重なっていたりする場合が多い。したがって、励起用光路から漏れ出てきた励起光が検出器に入射すると、ノイズとなって出力値に含まれてしまうことが多い（以下、この励起光を漏れ光と呼ぶ）。検出器の手前の光路上にはフィルタが配置され、蛍光の波長のみを透過させて検出器に入射させるようにするものの、フィルタは斜め入射の光に対しては十分な波長選択特性が発揮されないことがある。このため、漏れ光が斜めに入射することでフィルタを透過し、検出器に入射してしまうことがあり得る。
【００１１】
このような問題は、実験室や測定室で用いるような大型の蛍光光度計の場合、光学系や検出系に十分なスペースを取ることができるので、あまり顕在化しない。検出器を光源や励起用光路に対して十分に離れた位置に配置することで、回避し得るからである。しかしながら、携帯型の蛍光光度計の場合、全体をコンパクトにするため、限られた狭いスペース内に光学系や検出系を配置する必要がある。このため、検出器を光源や励起用光路に対して比較的近い位置に配置せざるを得ず、上記漏れ光の問題が顕在化し易い。
本願発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、携帯型の蛍光光度計に適した漏れ光防止の構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、試料容器内の液相対象物中の蛍光物質を励起して蛍光を放出させることが可能な励起光を放射する光源と、
蛍光物質が放出した蛍光を検出する検出器と、
光源からの励起光を試料容器内の液相対象物に導くとともに、液相対象物中の蛍光物質からの蛍光を検出器に導く光学系とを備えており、
光学系は、光源からの励起光を反射させて試料容器に向かわせるとともに、蛍光物質からの蛍光を透過させて検出器に向かわせるダイクロイックミラーを含んでおり、
光源からの励起光のうちダイクロイックミラーを透過した光である漏れ光が進む光路上には、漏れ光処理部が設けられており、
漏れ光処理部は、漏れ光が検出器に到達しないようにするものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、試料容器内の液相対象物中の蛍光物質を励起して蛍光を放出させることが可能な励起光を放射する光源と、
蛍光物質が放出した蛍光を検出する検出器と、
光源からの励起光を試料容器内の液相対象物に導くとともに、液相対象物中の蛍光物質からの蛍光を検出器に導く光学系とを備えており、
光学系は、光源からの励起光を透過させて試料容器に向かわせるとともに、蛍光物質からの蛍光を反射させて検出器に向かわせるダイクロイックミラーを含んでおり、
光源からの励起光のうちダイクロイックミラーで反射した光である漏れ光が進む光路上には、漏れ光処理部が設けられており、
漏れ光処理部は、漏れ光が検出器に到達しないようにするようにするものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記光源、前記検出器、前記光学系、前記漏れ光処理部は、ケーシング内に設けられており、ケーシングは人が手で持てる程度の大きさであり、携帯型であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１、２又は３の構成において、前記漏れ光処理部は、前記漏れ光の光路を取り囲む筒状の部位又は部材で形成されており、筒状の部位又は部材は、屈曲して延びるものであって前記漏れ光の光路に対して斜めに交差する斜面部を有している。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記ダイクロイックミラーを保持する部材には漏れ光用孔が形成されており、前記漏れ光処理部は、漏れ光用孔を透過した漏れ光の光路を取り囲む筒状の部位又は部材で形成されており、漏れ光用孔は、前記ダイクロイックミラーから遠ざかるに従って断面積が小さくなる形状を有している。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項４又は５の構成において、前記筒状の部位又は部材は、前記漏れ光が入射する開口とは反対側の端部が閉鎖されており、この閉鎖された端部の内壁面は光拡散面になっているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項４、５又は６の構成において、前記筒状の部位又は部材は、内面が全体に黒色であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項４乃至７いずれかの構成において、前記光学系を構成する光学素子を保持する筐体が設けられており、前記漏れ光処理部は、この筐体の特定の部位であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記筐体は一対のものであって互いに向かい合わせて接合されることで前記光学素子を保持可能な状態となるものであり、各筐体は成型により形成される樹脂製のものであるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１３】
以下に説明する通り、本願の請求項１又は２記載の発明によれば、検出器に漏れ光が入射しないので、漏れ光による検出精度の低下が防止される。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、携帯型であるので、各種分野で蛍光測定の技術の応用に広く貢献できる。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、漏れ光がダイクロイックミラーに直接戻らないように反射させる他、漏れ光の光路を長くしつつ漏れ光処理部を全体にコンパクトにする効果がある。このため、携帯型の蛍光光度計として適したものとなる。
また、請求項５記載の発明によれば、漏れ光用孔を通して漏れ光がダイクロイックミラーに戻りにくくなっているので、この点でさらに検出精度向上の効果が高い。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、閉鎖された端部で光が拡散するので、この点で漏れ光の検出器への到達がさらに防止される。このため、検出精度向上の効果がさらに高くなる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、漏れ光の光路が黒色の部材又は部位で取り囲まれるので、漏れ光の減衰が促進される。このため、検出精度向上の効果がさらに高くなる。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、漏れ光処理部が光学素子を保持する部材の一部であるので、部品点数が低減する他、構造がシンプルになり、携帯型の蛍光光度計として適したものとなる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、光学素子を保持する部材とともに漏れ光処理部が成型により形成されるので、低コスト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願発明の第一の実施形態の蛍光光度計の斜視概略図である。
【図２】図１に示す蛍光光度計の正面断面概略図である。
【図３】実施形態の蛍光光度計に使用される蛍光測定キットの概略図である。
【図４】図３の蛍光測定キットに含まれる試料容器の概略図である。
【図５】筐体による各光学素子の保持構造について示した斜視展開図である。
【図６】実施形態の蛍光光度計のブロック図である。
【図７】第一の実施形態の蛍光光度計の主要部の正面断面概略図である。
【図８】第一の実施形態の蛍光光度計において漏れ光処理部が無い場合の漏れ光の状態について示した正面断面概略図である。
【図９】第二の実施形態の蛍光光度計の主要部の正面断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の第一の実施形態の蛍光光度計の斜視概略図、図２は図１に示す蛍光光度計の正面断面概略図である。
実施形態の蛍光光度計は、携帯型、即ち人が携帯しながら使用することを想定したものとなっている。図１に示すように、この蛍光光度計は、全体としては扁平なほぼ直方体の箱状のものである。携帯型であるので、大きさとしては人の手のひらサイズかそれよりも少し大きい程度である。
この蛍光光度計は、図２に示すように、光源１と、光学系２と、検出器３と、容器装着部２７などを備えている。光源１や光学系２、検出器３などは、図１に示すような扁平なほぼ直方体状のケーシング５内に収められている。
【００１６】
本実施形態の蛍光光度計は、専用の容器に試料を入れて蛍光を測定するようになっている。以下、この容器を試料容器と呼ぶ。試料容器には、予め検査液が収容されており、蛍光測定キットとして測定者に提供されるようになっている。尚、「検査液」とは、検査に用いられる液相材料という程度の意味である。また、本明細書において「対象物」とは、蛍光測定を行う対象物の意味である。通常は、試料が検査液に溶かされたものが液相対象物ということになるが、試料が液相であって目的物質が蛍光物質であり、特に検査液を使用しない場合、試料＝液相対象物ということになる。尚、本明細書において「蛍光」とは一般より広い概念であり、燐光を含む。
【００１７】
図３は、実施形態の蛍光光度計に使用される蛍光測定キットの概略図、図４は図３の蛍光測定キットに含まれる試料容器の概略図である。
蛍光測定キットは、汚損や異物の混入がないよう個装袋９０に試料容器９１を封入したものとなっている。試料容器９１は、図４に示すような縦長の細長い容器である。個装袋９０内は、キットの劣化防止のため、減圧脱気されたり、又は窒素充填されたりする場合がある。
図４に示すように、試料容器９１の上端には、試料を入れるための開口９１０が形成されている。開口９１０には、開閉蓋９１１が設けられている。試料容器９１は、下端にセル部９１２を有している。セル部９１２には、予め検査液９２が収容されている。蛍光測定の際には、試料がセル部９１２に投入されて検査液９２と混合される。セル部９１２は、上側の部位に比べて内部空間の断面積が小さいものとなっている。セル部９１２の内部空間の形状は、この実施形態では直方体状となっている。
【００１８】
このような試料容器９１は、励起光や蛍光を十分に透過する材料で形成されている。具体的には、硼珪酸ガラスや石英、サファイアのようなガラス製、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ポリスチレン、ＣＯＣ（環状オレフィン・コポリマー）のような樹脂製のものが試料容器９１として使用される。尚、励起光を照射した際に試料容器９１自体から多くの蛍光が放出されると、液相対象物からの蛍光との見分けが難しくなるので、試料容器９１の材料としては、蛍光の自家発光（自ら放出する蛍光）が少ないものが選定される。
尚、測定精度の低下防止の観点から、試料容器９１は使い捨て（１回限りの測定で使用されるもの）とされることが好ましい。この観点から、試料容器９１の材質としては、ＰＭＭＡのような樹脂製の方がコスト面で好ましい。
【００１９】
一方、図１及び図２に示すように、ケーシング５は、上面部の一部が開閉蓋５１となっている。開閉蓋５１を開くと、図２に示すように、試料容器９１の挿入孔５０が形成されるようになっている。挿入孔５０の付近から下方に延びるようにして、ケーシング５内には容器装着部２７が設けられている。容器装着部２７は、試料容器９１の寸法形状に適合した枠状の部位である。
試料容器９１を蛍光光度計に装着する場合、図２に示すように開閉蓋５１を開け、試料容器９１を挿入孔５０に挿入する。試料容器９１は、容器装着部２７に装着されて所定位置で保持される。その後、開閉蓋５１は閉じられる。
【００２０】
光源１は、液相対象物中の蛍光物質を励起して蛍光を放出させることができる光（励起光）を放射するものである。本実施形態では、ＬＥＤランプが光源１として使用されている。励起光を含む光を放射するものであれば特に制限なく使用可能であるが、本実施形態では、コスト上の優位性や省消費電力を考慮し、ＬＥＤランプが使用されている。例えば、波長５２５ｎｍの緑色光を放射するＬＥＤが各社から市販されており、レンズを備えた出力２ｍＷ程度のものが好適に採用できる。
【００２１】
光学系２は、光源１からの励起光を試料容器９１のセル部９１２内に導くとともにセル部９１２内の液相対象物からの蛍光を検出器３に導くものである。本実施形態では、光学系２は、光源１からの光を集光する集光レンズ２１と、光路の折り曲げと光の選択を行うためのダイクロイックミラー２２と、光路上に配置されたフィルタ２３，２４等から構成されている。
図２に示すように、ダイクロイックミラー２２は、容器装着部２７に装着された試料容器９１のセル部９１２とほぼ同じ高さの位置に配置されている。ダイクロイックミラー２２は、斜め４５°の角度で配置されており、その上方に光源１が配置されている。光源１は、下方に向けて光を放出する姿勢となっている。ダイクロイックミラー２２は、励起光の波長の光を反射し、測定する蛍光の波長の光を透過するものである。
【００２２】
また、ダイクロイックミラー２２を挟んで容器装着部２７とは反対側の位置に、検出器３が配置されている。容器装着部２７に装着された試料容器９１のセル部９１２と、ダイクロイックミラー２２と、検出器３とは、同じ高さに位置しており、水平な光軸（検出用光軸）上に配置されている。一方、光源１から下方に延びる光軸（励起用光軸）は、ダイクロイックミラー２２により垂直に折り曲げられ、セル部９１２に達している。尚、容器装着部２７は、励起光や蛍光を遮らないよう開口を有する。
【００２３】
フィルタとしては、励起用フィルタ２３と、蛍光用フィルタ２４とが配置されている。励起用フィルタ２３は、励起光となる波長の光を選択的に透過するものであり、光源１とダイクロイックミラー２２との間の光路上に配置されている。例えば前述したように５２５ｎｍの緑色光が励起光として使用される場合、５１０〜５４５ｎｍ程度の波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射するものが励起用フィルタ２３として使用される。
蛍光用フィルタ２４は、測定する蛍光の波長の光を選択的に透過するものであり、ダイクロイックミラー２２と検出器３との間に配置されている。例えば、蛍光の波長が５５０〜６３０ｎｍの場合、５７０〜６１０ｎｍ程度の波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射するものが蛍光用フィルタ２４として使用される。
【００２４】
尚、このように励起用と検出用とでそれぞれにフィルタ２３，２４が用いられているので、ダイクロイックミラー２２ではなく、波長選択性のないハーフミラーを使用することもあるが、ハーフミラーの場合には光量が半減するので、ダイクロイックミラー２２の方が有利である。励起用フィルタ２３と蛍光用フィルタ２４の透過波長位置が前述した例である場合、ダイクロイックミラー２２としては、例えば５７０ｎｍ以上の波長域の光を透過し、５４５ｎｍ以下の波長域の光を反射する特性（４５°入射の場合）のものが使用できる。
【００２５】
また、集光レンズ２１は、光源１からの光を細いビームにしてセル部９１２内の液相対象物に照射するためのものである。光源１としてのＬＥＤランプは、ビームの広がり角が小さいものが好適に使用されるが、それでも小さなセル部９１２に照射するものとしては広がりが大きいので、集光レンズ２１で絞ってから照射するようにしている。集光レンズ２１の開口数ＮＡは、それほど大きいものは必要ではなく、０．５程度で良い。
集光レンズ２１による集光位置（最もビームが細くなる位置）は、セル部９１２の中央である。尚、ビーム径は最も細い位置で０．５〜１．５ｍｍ程度である。尚、集光レンズ２１は、液相対象物から発せられた蛍光を集めて検出器３に入射させる目的でも配置されている。
【００２６】
光学系２を構成するこれらの素子２１〜２４は、筐体によって保持されている。図５は、筐体による各光学素子の保持構造について示した斜視展開図である。
図５に示すように、筐体２５は左右一対の対称な部材であり、向かい合わせて互いに固定されることで内側に各光学素子２１〜２４を保持するようになっている。各光学素子の保持箇所２１〜２４には、各光学素子２１〜２４の形状に合わせた溝２６２〜２６５が形成されている。一対の溝２６２〜２６５で形成される空間内に、各光学素子２１〜２４が保持される。
【００２７】
具体的に説明すると、各筐体２５は、水平方向に延びるほぼ円筒状の主部２６と、主部２６の右端に設けられた容器装着部２７とを有している。各容器装着部２７は、図５に示すように垂直に延びる半円筒状であり、互いに向かい合わせて接合されることで円筒状を成し、その内部に試料容器９１が差し込まれて装着される。
図５に示すように、各主部２６の左端には、検出器保持部２６１が形成されている。各検出器保持部２６１は、向かい合わせて接合されることで円筒状の段差が形成される部位であり、ここに検出器３が嵌め込まれて固定される。
【００２８】
そして、図５に示すように、主部２６には、左から順に、第一のフィルタ用溝２６２と、ミラー用溝２６３と、レンズ用溝２６４が形成されている。各第一のフィルタ用溝２６３は、向かい合わせて接合されることで円周状の溝が形成される部位であり、ここに蛍光用フィルタ２４が嵌め込まれて保持される。
各ミラー用溝２６３は、図５に示すように主部２６が延びる方向に対して斜めに形成されており、各主部２６が向かい合わせて接合されることで斜め４５度の溝が円周状に形成される。この溝に、ダイクロイックミラー２２が嵌め込まれて保持される。また、各レンズ用溝２６４は、各主部２６が向かい合わせて接合されることで円周状の溝が形成される部位であり、ここに集光レンズ２１が嵌め込まれて保持される。
【００２９】
各主部２６の上面には、垂直方向を軸とするほぼ半円筒状の部位が延設されている。この部位の上面には、光源１を取り付けるための半円周状の段差が形成されており、この部位の内面には、第二のフィルタ用溝２６５が形成されている。各第二のフィルタ用溝２６５は、各主部２６が向かい合わせて接合されることで円周状を成し、そこに励起用フィルタ２３が嵌め込まれて保持される。
このようにして各光学素子２１〜２４を保持する一対の筐体２５は、図５に示すように互いに向かい合わせて接合され、ネジ止めによって互いに固定される。尚、各溝２６２〜２６５内で各光学素子２１〜２４がガタつかないように不図示の緩衝材必要に応じて挟み込まれる。緩衝材としては、スポンジ又ゴムシートなどから成るものを使用することができる。
【００３０】
検出器３は、フォトダイオードを使用したものや光電管などの中から適宜選択される。本実施形態では、シリコンフォトダイオードを使用したものが採用されている。
また、図１に示すように、ケーシング５の前面には、光度計の動作状態や測定結果を表示する表示部５２と、幾つかの操作ボタン５３１〜５３６が設けられている。この他、ケーシング５の側面には、不図示の電源スイッチが設けられている。
【００３１】
次に、実施形態の蛍光光度計の信号処理系について説明する。図６は、実施形態の蛍光光度計のブロック図である。
図２に示すように、ケーシング５内には、制御ボックス６０が設けられている。制御ボックス６０内には、各部の制御や信号処理を行う主制御部６が設けられている。主制御部６は、図６に示すように、演算処理を行うプロセッサ６１や、データやプログラムを記憶するためのメモリ６２などを有している。
検出器３は、蛍光を受光する光電変換部（この例ではシリコンフォトダイオード）３１と、光電変換部３１の出力信号を増幅する増幅器３２と、増幅された信号に基づいて蛍光強度の信号として出力する出力回路３３とを含んでいる。出力回路３３は、蛍光強度を絶対値で表示するための校正回路を必要に応じて含む。
【００３２】
主制御部６には、検出器３からの出力の他、各操作ボタン５３１〜５３６からの操作信号や電源スイッチからの信号が入力されるようになっている。また、主制御部６には、不図示のインターフェースを介して表示部５２が接続されている。表示部５２としては、液晶ディスプレイが採用でき、タッチパネルが採用されることもあり得る。プロセッサ６１によって実行されるプログラムには、表示部５２に表示する操作メニューの表示プログラムや、測定の際の分析プログラムなどが含まれる。
尚、図２に示すように、ケーシング５内には、電池ケース３７が設けられている。電池ケース３７には、光源１や検出器３、主制御部６などに必要な電圧を供給する電池が装着される。
【００３３】
このような構造である本実施形態の蛍光光度計は、前述した漏れ光の問題を防止するため、漏れ光処理部４を備えている。本実施形態では、ダイクロイックミラー２２は、励起光を反射させて試料容器９１に向かわせるものであるため、漏れ光は、ダイクロイックミラー２２を透過した励起光ということになる。ダイクロイックミラー２２は、励起光の波長を反射し、それ以外の波長を透過するものであるが、励起光を１００％反射するようにすることは難しく、数％程度の光が透過してしまうことが避けられない。この光が、漏れ光になる。
図７は、第一の実施形態の蛍光光度計の主要部の正面断面概略図であり、漏れ光処理部４の具体的構造が示されている。漏れ光処理部４は、上記漏れ光の光路を取り囲む筒状の部材で形成されている。
【００３４】
本実施形態の構造において、漏れ光処理部４が無い場合にどうなるかについて図８を使用して説明する。図８は、実施形態の蛍光光度計において漏れ光処理部が無い場合の漏れ光の状態について示した正面断面概略図である。
漏れ光処理部４が無い場合、図８に示すように、ダイクロイックミラー２２を透過した数％程度の励起光Ｌは、筐体２５の内面に反射し、ダイクロイックミラー２２に戻ってくる。この光Ｌは、図８に示すように、ダイクロイックミラー２２に反射し、検出器３に向かって進み、検出器３に捉えられる。この結果、前述したように測定精度の低下をもたらす。
【００３５】
本実施形態では、この問題を考慮し、図７に示すように、ダイクロイックミラー２２を透過した励起光が達する位置に漏れ光処理部４を備えている。一対の筐体２５において、各主部２６は、各ミラー用溝２６３の下方に漏れ光用孔４０を有している。漏れ光用孔４０は、主部２６の肉厚を貫通した孔である。各漏れ光用孔４０は断面半円状であるが、一対の筐体２５が向かい合わせて接合されることで断面円形の孔となる。
漏れ光処理部４は、この漏れ光用孔４０を通して進む漏れ光Ｌの光路を取り囲む部材であり、漏れ光用孔４０を覆い、主部２６の下側において閉鎖された空間を形成するよう主部２６に対して設けられている。
【００３６】
より具体的には、漏れ光処理部４は、漏れ光用孔４０の下方に位置する斜面部４１と、主部２６の軸方向に沿った側壁部４２と、漏れ光の光路の突き当たった箇所に位置した奥壁部４３と、底壁部４４とから成っている。一対の筐体２５はそれぞれ漏れ光処理部４を有しており、これを向かい合わせて接合すると、主部２６の下側に閉鎖された空間が形成されるようになっている。
図７に示すように、漏れ光Ｌの光路は、漏れ光用孔４０を通って漏れ光処理部４内に達し、斜面部４１で９０度折り曲げられる。そして、この光路は奥壁部４３で終端させられる。したがって、主部２６とともに漏れ光処理部４は漏れ光Ｌの光路を取り囲んでいる。
【００３７】
奥壁部４３の内面は、光を反射させない面又は反射を低減させる面（以下、非反射面と総称する）となっている。奥壁部４３は、例えば、細かな凹凸を形成して光を拡散させる表面とされる。
ダイクロイックミラー２２を透過する数％程度の励起光は、漏れ光用孔４０から漏れ光処理部４内に進入する。この光Ｌは、斜面部４１に一部が反射し、奥壁部４３に達する。奥壁部４３は非反射面となっているので、光Ｌが光路を戻って漏れ光用孔４０を再び通過することはないか、又は抑制される。このため、漏れ光が検出器３まで達してノイズとなってしまうことがないか、又は実質的にゼロに抑制される。
【００３８】
奥壁部４３を非反射面にしない場合でも、漏れ光処理部４としては一定の効果がある。漏れ光Ｌは、斜面部４１、奥壁部４３、さらに斜面部４１を経由して戻ってくるが、斜面部４１や奥壁部４３が１００％の反射の鏡面でもない限り、光路を戻ってくる際に減衰するからである。元々数％程度の漏れ光であるため、斜面部４１等によって屈曲した光路を設定するだけで全体してはかなりの減衰になり、検出器３に入射する漏れ光の量を大幅に低減させることができる。
【００３９】
また、漏れ光用孔４０を通って漏れ光処理部４内に進入する光は、斜面部４１に垂直に入射する光だけではなく、角度にある程度の幅がある。これらの光は、斜面部４１に反射した後に、側壁部４２や底壁部４４に達する場合があり、これらの面でも光は減衰する。つまり、漏れ光処理部４は、漏れ光用孔４０を作っておくことで漏れ光を逃がすようにし、その逃がした先で多重反射などを利用しながら漏れ光を減衰させるという機能を果たすものとなっている。
【００４０】
また、図４に示すように、漏れ光用孔４０は、下方にいくに従って徐々に水平断面積が小さくなる形状を有しており、漏れ光処理部４側の開口は主部２６側の開口より小さくなっている。この形状は、漏れ光処理部４内に達した光が奥壁部４３に反射して戻ってきた際、主部２６内に戻りにくくする意義を有する。尚、漏れ光処理部４から漏れ光用孔４０を通って主部２６内に戻った漏れ光が、ダイクロイックミラー２２を経由せずに主部２６の内面に反射するなどして蛍光用フィルタ２４に達する場合がある。この漏れ光は、蛍光用フィルタ２４に斜めに入射するため、蛍光用フィルタ２４を透過して検出器３に到達する可能性があるが、漏れ光処理部４内で十分に減衰されているため、このような漏れ光が存在したとしても、検出器３への到達は精度上問題にならない程度に抑制される。
このような漏れ光処理部４が全体に黒色の部位であることも、漏れ光の低減に効果をもたらしている。黒色は、光を吸収し易いからであり、ツヤ消しの黒色であることがより好ましい。尚、黒色の漏れ光処理部４が、ＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）のような材料で成型されるものである場合、材料に黒色塗料を混ぜておくことで容易に得ることができる。尚、斜面部４１は、漏れ光がダイクロイックミラー２２に直接戻らないように反射させる他、奥壁部４３までの漏れ光の光路を長くしつつ漏れ光処理部４を全体にコンパクトにする意義を有する。
【００４１】
このような漏れ光処理部４による漏れ光低減の効果を確認した実験結果について、一例を説明する。実験では、図７に示すように漏れ光処理部４がある光度計と、図８に示すように漏れ光処理部４が無い光度計とを用意し、それぞれを使用して検出器３の出力値を調べた。実験では、いずれについても容器装着部２７には試料容器９１を装着しない状態とし、従って蛍光は実質的に発生していない状態で測定を行った。尚、光源１には波長５２５ｎｍのＬＥＤを用い、励起用フィルタ２３として５０５〜５４５ｎｍの光を透過させるものを使用し、ダイクロイックミラー２２には、５００〜５５５ｎｍを反射、５７０〜７３０を透過させるものを使用した。蛍光用フィルタ２４には、５７３〜６１３ｎｍを透過させるものを使用した。検出器３にはＳｉフォトダイオードを使用し、出力電流を増幅した後に電圧に変換して測定結果とした。
このような条件で実験を行ったところ、漏れ光処理部４が無い状態では測定結果は６４．７ｍＶであったのに対し、漏れ光処理部４がある状態では測定結果は５１．２ｍＶであった。蛍光分の強度は実質的にゼロであると考えられるので、出力値は漏れ光分を含むノイズである。減少分の１３．５ｍＶの出力は、漏れ光によるノイズであると考えられる。即ち、漏れ光処理部４により漏れ光ノイズを大幅に低減できることが実験結果によって示された。
【００４２】
本実施形態では、各漏れ光処理部４は、各筐体２５の部位の一つとなっており、各筐体２５において他の部位とともに一体的に成型される。この点は、コスト面でのメリットがあり、また携帯型の蛍光光度計としても適したものとなっている。尚、漏れ光処理部４が光学素子２１〜２４を保持する筐体２５の一部であることは、部品点数を低減させる効果の他、構造をシンプルにする効果があり、この点でも携帯型の蛍光光度計として適したものとなる。
漏れ光のような問題のある光を光路から除去するには、ＮＤフィルタ（減光フィルタ）を使用する場合が多い。しかしながら、ＮＤフィルタのような専用の減光素子を使用することはコストアップの原因になるし、それを保持する構造が必要になって光学系が複雑になり易い。また、ＮＤフィルタとはいっても表面で反射して戻る光が僅かながらもあるから、それがノイズの原因になる場合もあり得る。本実施形態の構造では、漏れ光を取り囲む円筒状の部位を設けてその内部で減衰させるようにしているので、構造的にシンプルで、安価なコストで漏れ光の問題を効果的に解決することができる。
【００４３】
尚、本実施形態では、奥壁部４３を非反射面としたが、斜面部４１を非反射面としても良く、側壁部４２や底壁部４４を非反射面としても良い。非反射面は、多数の溝を形成した面であっても良い。また、漏れ光の光路は、斜面部４１で一度折れ曲がる構造であったが、奥壁部４３に代えて斜面部を設け、この斜面部からさらに筒状の部位又は部材が延びる構造を採用しても良い（複数箇所での屈曲）。構造的には大がかりになるが、漏れ光の検出器３への到達を防止するという点ではさらに効果がある。複数箇所で屈曲された光路の奥には、同様に非反射面とされた奥壁部を設けておくことが好ましい。
【００４４】
次に、このような蛍光光度計の使用方法について説明する。
実施形態の蛍光光度計を使用して蛍光測定を行う場合、図３〜図４に示す蛍光測定キットを用意する。図４に示す個装袋９０を破り、試料容器９１を個装袋９０から取り出す。そして、試料容器９１の開閉蓋９１１を開け、試料を投入する。投入された試料は、試料容器９１のセル部９１２で、予め収容されている検査液９２と混合される。
【００４５】
次に、蛍光光度計のケーシング５の開閉蓋５１を開け、試料を投入した試料容器９１をケーシング５内に挿入して容器装着部２７に装着する。そして、電源スイッチをオンにし、表示部５２に操作メニューを表示する。そして、操作ボタン３９１〜３９６を選択的に操作し、蛍光光度計を垂直に立てた姿勢を保持しながら蛍光測定を行う。光源１が動作して励起光がセル部９１２内の液相対象物に照射され、液相対象物中の蛍光物質からの蛍光が検出器３により捉えられる。検出器３の出力信号は、プロセッサ６１で処理され、測定結果として表示部５２に表示される。
【００４６】
上記測定において、前述したクエンチングの解消作用を利用した免疫測定の場合のように、参照値的なデータを取得するため、最初は試料を投入しないで測定する場合もある。この場合には、試料容器９１を個装袋９０から取り出してそのまま測定し、その後、試料を加えてもう一度測定する。プロセッサ６１は、各測定で得られた出力の比を取るなどして試料の同定又は定量を行う。
【００４７】
免疫測定を例にして測定のより具体的な例について示すと、前述したメタンフェタミンについては、動物に免疫して得られた細胞株を培養することによってモノクローナル抗体を抗メタンフェタミン抗体として製造する技術が開示されている（特開平１−９６１９８号公報，特開平５−７４９７号公報，特開平６−２６１７８４号公報等）。また、メタンフェタミンの蛍光標識色素としては、ペンタメチンシアニン誘導体からなるもの（特開平６−６６７２５号公報）やメロシアニン誘導体からなるもの（特開平８−９２２１１号公報）が知られている。
したがって、メタンフェタミン検出用の検査液としては、適宜選択された抗メタンフェタミン抗体に対して、適宜選択された蛍光標識色素を結合させて標識し、それをＰＢＳ溶液（リン酸バッファ液）に溶かしたものを検査液（第一の検査液）として使用することができる。
【００４８】
実際にメタンフェタミンの検出をする場合、このような第一の検査液が試料容器９１に所定量収容されている蛍光測定キットを用意し、まず第一の検査液のままで蛍光を測定し、蛍光強度をメモリ６２に記憶する。次に、第二の検査液としてＰＢＳ溶液（リン酸バッファ液）を使用し、試料（ここではメタンフェタミンではないかと疑われる物質）をこれに溶かす。そして、溶かしたものを第一の検査液に加え、これを液相対象物とする。この液相対象物について同様に蛍光を測定し、蛍光強度を測定する。そして、その強度比を算出する等の分析処理をプロセッサ６１に行わせ、その結果を表示部５２に表示する。
【００４９】
試料がメタンフェタミンであれば、抗メタンフェタミン抗体が抗原（メタンフェタミン）に反応することでクエンチングの解消作用が生じる。このため、蛍光強度が増加する。したがって、強度比が一定以上の大きさであるかどうかで、試料がメタンフェタミンかどうか判断することができる。
例えば、税関の検査において荷物に禁止薬物らしい白色の粉が付着していたとする。係員は、検査が必要だと判断し、荷物を一時的に取り置いた上で、粉を採取する。そして、上述したように測定を行い、粉がメタンフェタミンかどうか判断する。メタンフェタミンだと判断されれば、荷物のどこかに大量のメタンフェタミンが隠されている可能性が高いので、より詳しい調査、捜索を行うようにする。メタンフェタミンの他、アンフェタミン、コカイン等の禁止薬物についても、それぞれに抗体及び蛍光色素を用意することで同様に検出することができる。
【００５０】
税関での禁止薬物の取締以外にも、本実施形態の蛍光光度計を用いることができる。例えば、犯罪捜査の現場で禁止薬物を検出したり、犯行現場に残された化学物質を同定して証拠としたりする場合などである。これらの他にも、例えばスポーツ競技において行われるドーピング検査でも、本実施形態の蛍光光度計を使用することができる。この場合、被検者の尿を微量採取して試料とすることがあり得る。
【００５１】
このような蛍光測定の際、ダイクロイックミラー２２では数％程度の励起光の透過があるが、この漏れ光は、前述したように漏れ光処理部４で処理され、検出器３には達しないようになっている。このため、漏れ光の強度が蛍光強度に紛れ込んでノイズとなることがなく、精度の高い測定結果が得られることになる。
尚、最初に試料を投入しないで測定を行い、次に試料を投入して測定を行う場合、両者の差分を取ることで漏れ光のノイズは除去できる。しかしながら、抗体抗原反応を利用した蛍光測定などの場合、蛍光強度の変化率を測定する必要があり、二つの測定結果の比を取る必要がある。比を取った場合、漏れ光のノイズは除去できない。漏れ光のノイズ分が常に一定であれば、その分を予め測定しておくことで測定結果から除去することも可能であるが、予め測定しておいた漏れ光分の強度は常に一定とは限らず、周囲温度や光源の劣化、レンズの汚れなどで容易に変動してしまう。また、光度計毎に漏れ光の量が異なるため、同じ試料の測定であっても光度計によって測定結果が異なることになってしまう。したがって、上記のように漏れ光を光学的に除去する実施形態の構造の意義は非常に大きい。
【００５２】
また、本実施形態の蛍光光度計は、携帯型であるので、実験室や測定室といった限られた場所での測定だけではなく、他の様々な場所で蛍光測定を行ったり、試料が採取されるその現場で蛍光測定を行って迅速に結果を得たりすることができる。
本実施形態の蛍光光度計は、前述した禁止薬物の取締や犯罪捜査の用途の他、各種プラントにおけるプロセス監視、水質検査のような環境調査、新薬の研究開発、各種疾病の臨床診断、さらには各種食品や化学品の検査などの目的で使用することができる。このような調査や、研究開発、各種検査などの現場でも、試料を採取する現場で蛍光を測定して迅速に同定や定量すべき場合が多々あり、本実施形態の蛍光光度計は利用価値は極めて高い。
【００５３】
次に、第二の実施形態の蛍光光度計について説明する。図９は、第二の実施形態の蛍光光度計の主要部の正面断面概略図である。
第二の実施形態では、光学系２の構造が第一の実施形態と異なっており、これに伴い、光源１と検出器３の配置が入れ替わっている。即ち、第二の実施形態では、ダイクロイックミラー２２として、励起光を透過し、蛍光を反射する特性のものが採用されている。このため、第一の実施形態において光源１があった位置に検出器３が配置されており、第一の実施形態において検出器３があった位置に光源１が配置されている。これに伴い、各フィルタ２３，２４の配置も入れ替わっており、第一の実施形態で励起用フィルタ２３があった位置に蛍光用フィルタ２４が配置され、第一の実施形態において蛍光用フィルタ２４があった位置に励起用フィルタ２３が配置されている。
【００５４】
このような光学系２の構造であっても、基本的に第一の実施形態と同様に動作し、蛍光が測定される。光源１からの励起光は、励起用フィルタ２３を透過した後、ダイクロイックミラー２２を透過し、試料容器９１内の液相対象物に照射される。液相対象物中の蛍光物質から発せられた蛍光は、ダイクロイックミラー２２に達するとそこで反射し、検出器３に向かって進み、検出器３に捉えられる。
光源１からの励起光のうち、やはり数％の光はダイクロイックミラー２２を透過せずに反射してしまう。この光Ｌが、この実施形態における漏れ光である。この漏れ光Ｌは、第一の実施形態の場合と同様に漏れ光用孔４０を通過して漏れ光処理部４内に達する。漏れ光処理部４は、前述したように漏れ光Ｌを戻さないようにしており、これにより、漏れ光Ｌが検出器３に到達するのが防止される。
【００５５】
各実施形態において、漏れ光処理部４を筐体２５の一部の部位とすることは前述したような意義があるが、筐体２５とは別の部材としても良い。即ち、筐体２５に対して漏れ光用孔４０を設け、そこから延びる漏れ光の光路に対して所定位置となるように漏れ光処理部４を筐体２５に対して取り付けても良い。
尚、筐体２５が成型により形成される樹脂製のものであることは、前述したようにコスト面でメリットがあるが、金属などの他の材質の筐体を使用して各光学素子２１〜２４を保持する構造とすることも可能である。この場合、少なくとも漏れ光処理部４の部分については表面での反射を少なくする処理がされていることが好ましい。例えば、金属製の部材の表面に黒色の塗装をしたりメッキをしたりして筐体とすることが考えられる。
【００５６】
また、各実施形態の蛍光光度計において、光学系２は励起光を集光した状態にしてセル部９１２に入射させたが、平行光にして入射させる光学系２が採用されることもある。また、光源１からの励起光の広がりが小さい場合には、そのままセル部９１２に入射させる場合もある。また、光源１としてはレーザ発振器が使用されることもあり、紫外線が励起光として使用されることもある。
また、上記各実施形態では、試料容器９１は蛍光測定キットの一部として提供されるものであり、蛍光光度計に装着されて使用されるものであったが、試料容器９１が蛍光光度計の一部であっても理論的には本願発明の実施は可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  光源
２  光学系
２１  集光レンズ
２２  ダイクロイックミラー
２３  励起用フィルタ
２４  蛍光用フィルタ
２５  筐体
２６  主部
２６１  検出器取付部
２６２  第一のフィルタ用溝
２６３  ミラー用溝
２６４  レンズ用溝
２６５  第二のフィルタ用溝
２７  容器装着部
３  検出器
４  漏れ光処理部
４０  漏れ光用孔
５  ケーシング
５１  開閉蓋
５２  表示部
５３１〜５３６  操作ボタン
６  主制御部
９１  試料容器
９１１  開閉蓋
９１２  セル部
９２  検査液
Ｌ  漏れ光
【図１】
2014071083.tif 000003
【図２】
2014071083.tif 000004
【図３】
2014071083.tif 000005
【図４】
2014071083.tif 000006
【図５】
2014071083.tif 000007
【図６】
2014071083.tif 000008
【図７】
2014071083.tif 000009
【図８】
2014071083.tif 000010
【図９】
2014071083.tif 000011