(57)【要約】【課題】光学部材が光学ヘッドの駆動装置の発熱の影響を受け難い。【解決手段】走査モジュール９を第１プレート３２の上側に配置し、走査モジュール９を第２走査方向に移動させるための第１モータ３９と、走査モジュール９を第１走査方向に移動させるための第２モータ４９とを、第１プレート３２の下側に配置する。こうして、熱源となる第１モータ３９および第２モータ４９を、第１プレート３２を境界として走査モジュール９側とは反対側に設置して、第１モータ３９および第２モータ４９から走査モジュール９への熱の伝達量を小さくする。その結果、走査モジュール９内の検出光学系の熱的歪みによる蛍光検出精度の低下を防止する。【選択図】図４
2014002063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する平板状の基準台と、
蛍光を励起する励起光を出射する光源と、上記励起光の照射に基づいて検出対象物から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含むと共に、第１走査方向とこの第１走査方向に略直交する第２走査方向との２次元走査を行う走査モジュールと、
上記走査モジュールを、上記基準台の面方向上記第２走査方向に往復動作可能に支持する上部動作支持部と、
上記基準台に配置されて、上記上部動作支持部を、上記基準台の面方向上記第１走査方向に往復動作可能に支持する下部動作支持部と
を備え、
上記上部動作支持部は、上記走査モジュールを上記第２走査方向に往復動作させるためのベルトと、上記ベルトを駆動するベルト駆動部と、上記ベルトを上記基準台の開口を通して上記走査モジュール側から上記走査モジュール側とは反対側に引き落とすベルト引落部とを含んでおり、
上記ベルト駆動部は、上記基準台の面に対して上記走査モジュールとは反対側に位置すると共に、上記ベルト引落部に設置されている
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光検出装置において、
上記上部動作支持部は、上記ベルトと上記ベルト駆動部とにおける互いの相対位置を予め定められた所定位置に保つベルト保持部を備え、
上記上部動作支持部は、上記ベルト保持部により上記ベルトと上記ベルト駆動部との相対位置が上記所定位置に保たれた状態で、上記第１走査方向に往復動作可能である
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の蛍光検出装置において、
上記基準台の開口は、上記第１走査方向に長尺な形状である
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一つに記載の蛍光検出装置において、
上記下部動作支持部は、
上記上部動作支持部を上記第１走査方向に導くガイド部材と、
上記上部動作支持部の全体を、上記第１走査方向に駆動させるための駆動部と
を含んでおり、
上記駆動部は、上記基準台の面に対して上記走査モジュールとは反対側に位置すると共に、上記ベルト引落部に駆動力を伝達するように配置されている
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか一つに記載の蛍光検出装置において、
上記走査モジュールが２次元走査を行う際に上記ベルトおよび上記ベルト引落部が移動可能に、上記基準台の開口を覆うカバーを備えた
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一つに記載の蛍光検出装置において、
上記検出対象物は、光透過性を有するサンプル台上に積載され、
上記走査モジュールは、上記サンプル台における上記検出対象物の積載面とは反対側の面に対向して配置されており、
上記走査モジュールは、上記サンプル台に沿って２次元走査を行いながら、上記検出対象物から発せられた蛍光を上記サンプル台を介して検出するようになっている
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蛍光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生化学分野や分子生物学分野において、蛍光色素を標識物質として利用した蛍光検出システムが広く用いられている。この蛍光検出システムを用いることによって、遺伝子配列,遺伝子の変異・多型解析,タンパク質の分離および同定等の評価を行うことができ、薬等の開発に利用されている。
【０００３】
上述のような蛍光標識を利用した評価方法としては、電気泳動によってタンパク質等の生物学的化合物をゲル内に分布させ、その生物学的化合物の分布を蛍光検出により取得するという方法がよく用いられている。上記電気泳動では、緩衝液等の溶液中に電極を設置しておき、直流電流を流すことによって上記溶液中に電場勾配を生じさせる。このとき、上記溶液中に電荷を有するタンパク質やＤＮＡ(Deoxyribonucleic acid：デオキシリボ核酸)やＲＮＡ(ribo nucleic acid：リボ核酸)がある場合に、プラス電荷を有する分子は陰極に、マイナス電荷を有する分子は陽極に引き寄せられ、生体分子の分離を行うことができる。
【０００４】
上記電気泳動を用いた評価方法の一つである二次元電気泳動は、２種類の電気泳動法を組み合わせることによって、ゲル内に生体分子を２次元的に分布させる評価方法であり、プロテオーム解析を行う上で最も有効な方法であると考えられている。
【０００５】
上記電気泳動の組み合わせとしては、例えば、一次元目としての「個々のタンパク質の等電点の違いを利用する等電点電気泳動」と、二次元目としての「タンパク質の分子量で分離を行うＳＤＳ‐ＰＡＧＥ(ドデシル硫酸ナトリウム‐ポリアクリルアミドゲル電気泳動)」との２種類が主に用いられる。こうして分離された上記生体分子としてのタンパク質に対して、蛍光色素は電気泳動前あるいは電気泳動後に付与される。
【０００６】
さらに、上述のようにして作製された上記生体分子(タンパク質)が二次元的に分布されたゲル支持体に励起光を照射し、発生した蛍光強度を取得して、それに基づいて蛍光分布(タンパク質分布)画像を表示させる画像読取装置が、生化学や分子生物学の分野で広く普及している。
【０００７】
また、上記生体分子の二次元分布を保持する方法としては、上記ゲル内に保持するだけではなく、上記ゲル内にタンパク質を分離させた後に、電気泳動や毛細管現象を利用して上記ゲルからメンブレンに転写させる方法も行われる。その場合には、上記ゲル支持体を用いた画像読取の場合と同様に、上記メンブレンである転写支持体上の蛍光分布を画像読取装置によって画像化することができる。
【０００８】
上述したような生体分子が二次元的に分布されたゲル支持体や転写支持体から生体分子分布画像を読み取る画像読取装置として、特開２００１‐７４６５６号公報(特許文献１)に開示された画像情報読取装置がある。
【０００９】
上記画像情報読取装置は、光学ヘッド走査方式の画像情報読取装置であり、励起光を試料に照射し、上記試料から出射される蛍光を光学ヘッドにより検出手段に導く際に、走査手段によって、上記光学ヘッドを上記試料に対して等速移動させるようにしている。
【００１０】
詳述すると、中央部に孔が形成された孔開きミラーを主走査方向に移動される光学ヘッドに搭載し、蛍光色素によって標識された生体由来物質が分布する被走査体に対して、レーザ光源からの上記蛍光色素を励起する波長帯域のレーザ光(励起光)を平面ミラーで上方に反射し、上記孔開きミラーの小孔を通過させた後、対物レンズで集光して照射する。そして、上記被走査体中の蛍光色素が励起されて発せられた蛍光が上記孔開きミラーの上記小孔の周囲で反射され、フォトマルチプライヤによって光電変換されて検出される。こうして、対応する画像信号として読み取られる。以下、上記主走査方向に直交する副走査方向に上記光学ヘッドを移動させながら上記動作を繰り返すことによって、二次元の可視画像(蛍光画像)を得るようにしている。
【００１１】
そして、試料台の下側に定盤を配置して固定し、上記レーザ光源および上記フォトマルチプライヤを上記定盤の下面に搭載する一方、上記光学ヘッド,上記光学ヘッドの主走査方向への駆動装置および副走査方向への駆動装置を上記定盤の上面に搭載している。
【００１２】
しかしながら、上記従来の画像情報読取装置には、以下のような問題がある。
【００１３】
すなわち、上記レーザ光源および上記フォトマルチプライヤは、上記定盤の下面に搭載される一方、上記光学ヘッド,上記光学ヘッドの主走査方向への駆動装置および副走査方向への駆動装置は、上記定盤の上面に搭載されている。そして、上記レーザ光源からのレーザ光は、２つのミラーで反射されて、上記定盤の上面に搭載されて二次元方向に移動する上記光学ヘッドに入射される。また、上記光学ヘッドからの蛍光は３つのミラーで反射されて、上記定盤の下面に搭載された上記フォトマルチプライヤに入射されるようになっている。
【００１４】
したがって、高感度化が期待されるものの、上記レーザ光源から上記被走査体までのレーザ光の光路、および、上記被走査体から上記フォトマルチプライヤまでの蛍光の光路が長く、本画像情報読取装置全体が熱膨張すると上記各光路が伸びる割合が多い。そのために、レンズやミラー等の光学部材の位置関係が設計値からずれることによって、光学特性が劣化するという問題がある。
【００１５】
また、上記光学部材である各種レンズおよびミラーと、熱源である上記駆動装置のモータとが、上記定盤の両側に混在している。したがって、上記光学部材は、上記熱源による雰囲気温度の変化の影響を受け易いという問題もある。上述の影響は、上記光学ヘッドを高速走査するために上記モータの回転数を上昇させる程大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１‐７４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、この発明の課題は、光学ヘッドの駆動装置およびその周辺回路の発熱によって装置内温度が上昇しても光学部材がその影響を受け難い蛍光検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、この発明の蛍光検出装置は、
開口を有する平板状の基準台と、
蛍光を励起する励起光を出射する光源と、上記励起光の照射に基づいて検出対象物から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含むと共に、第１走査方向とこの第１走査方向に略直交する第２走査方向との２次元走査を行う走査モジュールと、
上記走査モジュールを、上記基準台の面方向上記第２走査方向に往復動作可能に支持する上部動作支持部と、
上記基準台に配置されて、上記上部動作支持部を、上記基準台の面方向上記第１走査方向に往復動作可能に支持する下部動作支持部と
を備え、
上記上部動作支持部は、上記走査モジュールを上記第２走査方向に往復動作させるためのベルトと、上記ベルトを駆動するベルト駆動部と、上記ベルトを上記基準台の開口を通して上記走査モジュール側から上記走査モジュール側とは反対側に引き落とすベルト引落部とを含んでおり、
上記ベルト駆動部は、上記基準台の面に対して上記走査モジュールとは反対側に位置すると共に、上記ベルト引落部に設置されている
ことを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、熱源となる上記ベルト駆動部を上記基準台の面に対して上記走査モジュールとは反対側に位置させているので、上記ベルト駆動部からの熱が上記走査モジュールに伝達されるのを上記基準台で防止することができる。したがって、上記走査モジュールの検出光学系が熱的影響を受け難くすることが可能になる。
【００２０】
その際に、上記ベルトを上記走査モジュール側とは反対側に引き落とすと共に、上記ベルト駆動部が設置されるベルト引落部が、上記走査モジュールの走査時に上記基準台を通過できるように、上記基準台に開口を設けている。したがって、上記ベルト駆動部によって上記走査モジュールを上記第２走査方向に往復動作させることと、上記ベルト駆動部と上記走査モジュールとを上記基準台に対して反対側に位置させることとの両立図ることができる。
【００２１】
さらに、上記基準台を、熱のみでなく、振動や衝撃に対しても安定性をもつように、高い剛性と質量とを有するように構成することによって、この安定な基準台に直接あるいは他の部材を介して間接的に配置される上記上部可動支持部は、上記ベルト駆動部の振動に対しても安定な構造となる。
【００２２】
さらに、上記ベルト駆動部を、上記基準台に対して上記走査モジュールの反対側に配置しているので、上記基準台の上記走査モジュール側に上記ベルト駆動部を配置するスペースを設ける必要が無く、上記基準台から上記走査モジュールまでの高さを低くすることができる。したがって、上記走査モジュールにおける動作時の安定性を高め、さらには本蛍光検出装置全体の小型化を図ることができる。
【００２３】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記上部動作支持部は、上記ベルトと上記ベルト駆動部とにおける互いの相対位置を予め定められた所定位置に保つベルト保持部を備え、
上記上部動作支持部は、上記ベルト保持部により上記ベルトと上記ベルト駆動部との相対位置が上記所定位置に保たれた状態で、上記第１走査方向に往復動作可能である。
【００２４】
この実施の形態によれば、上記上部動作支持部は、全体が一体となって上記第１走査方向に往復動作可能なように上記下部動作支持部によって支持されている。したがって、上記第１走査方向への移動と上記第２走査方向への移動とが互いに影響を与えることなく完全に独立しており、上記走査モジュールの２次元走査が容易になる。
【００２５】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記基準台の開口は、上記第１走査方向に長尺な形状である。
【００２６】
上記ベルト駆動部から上記走査モジュールに伝達される熱量を少なくするためには、上記基準台の開口面積を可能な限り小さくする必要がある。そして、上記上部動作支持部が上記走査モジュールを上記第２走査方向に往復動作させる際には上記ベルトの動作が行われるが、上記基準台の開口を通る上記ベルト引落部の位置は変化しない。一方、上記走査モジュールを上記第１走査方向に往復動作させる際は、上記上部動作支持部全体が一体となって上記第１走査方向に移動するため、上記ベルト引落部も上記第１走査方向に移動することになる。
【００２７】
この実施の形態によれば、上記基準台の開口を上記第１走査方向に長尺な形状に形成しているため、上記開口の面積を上記ベルト引落部の移動を妨げない範囲で最小にすることができる。
【００２８】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記下部動作支持部は、
上記上部動作支持部を上記第１走査方向に導くガイド部材と、
上記上部動作支持部の全体を、上記第１走査方向に駆動させるための駆動部と
を含んでおり、
上記駆動部は、上記基準台の面に対して上記走査モジュールとは反対側に位置すると共に、上記ベルト引落部に駆動力を伝達するように配置されている。
【００２９】
この実施の形態によれば、上記上部動作支持部の上記ベルト駆動部のみならず、熱源となる上記下部動作支持部の上記駆動部をも、上記基準台に対して上記走査モジュールとは反対側に位置させている。したがって、熱源としての上記ベルト駆動部および上記駆動部からの熱が上記走査モジュールに伝達されるのを防止することができる。
【００３０】
その際に、上記駆動部の駆動力を上記基準台の開口を通る上記ベルト引落部に伝達するので、上記駆動部の駆動力を上記基準台に対して上記駆動部とは反対側に位置する上記上部動作支持部に伝達することができる。
【００３１】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記走査モジュールが２次元走査を行う際に上記ベルトおよび上記ベルト引落部が移動可能に、上記基準台の開口を覆うカバーを備えている。
【００３２】
この実施の形態によれば、上記カバーによって、上記基準台の開口を、上記ベルトおよび上記ベルト引落部と干渉しないように覆っている。したがって、上記基準台の開口面積を更に小さくすることができ、上記熱源からの熱を更に効果的に遮蔽することができる。
【００３３】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記検出対象物は、光透過性を有するサンプル台上に積載され、
上記走査モジュールは、上記サンプル台における上記検出対象物の積載面とは反対側の面に対向して配置されており、
上記走査モジュールは、上記サンプル台に沿って２次元走査を行いながら、上記検出対象物から発せられた蛍光を上記サンプル台を介して検出するようになっている。
【００３４】
この実施の形態によれば、上記検出対象物における蛍光情報を、２次元的に、且つ上記ベルト駆動部等の熱源からの熱的影響が受け難いため高精度に検出することが可能な蛍光検出装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上より明らかなように、この発明の蛍光検出装置は、励起光を出射する光源と上記励起光の照射に基づいて検出対象物から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含む走査モジュールを、第１走査方向とこの第１走査方向に略直交する第２走査方向との２次元走査を行うようにしている。したがって、上記光源から上記検出対象物までの励起光の光路および検出対象物から上記検出光学系までの光路長は短く、上記２次元走査を行う際に上記光路長が変化することもない。その結果、本蛍光検出装置全体が熱膨張しても上記各光路が伸びる割合が少なく、検出光学系の光学特性が劣化することを防止できる。
【００３６】
さらに加えて、熱源となるベルト駆動部を基準台の面に対して上記走査モジュールとは反対側に位置させているので、上記ベルト駆動部からの熱が上記走査モジュールに伝達されるのを上記基準台で防止することができる。したがって、上記走査モジュールの検出光学系が熱的影響を受け難くすることが可能になる。
【００３７】
さらに、上記基準台を、熱のみでなく、振動や衝撃に対しても安定性をもつように、高い剛性と質量とを有するように構成することによって、この安定な基準台に直接あるいは他の部材を介して間接的に配置される上記上部動作支持部は、上記ベルト駆動部の振動に対しても安定な構造となる。
【００３８】
さらに、上記ベルト駆動部を、上記基準台に対して上記走査モジュールの反対側に配置しているので、上記基準台の上記走査モジュール側に上記ベルト駆動部を配置するスペースを設ける必要が無く、上記基準台から上記走査モジュールまでの高さを低くすることができる。したがって、上記走査モジュールにおける動作時の安定性を高め、さらには本蛍光検出装置全体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の蛍光検出装置における外観図である。
【図２】図１におけるサンプル台の下部に設置された走査ステージの外観図である。
【図３】図２における第２ステージ上に載置される走査モジュールの断面図である。
【図４】図１に示す本体の第２走査方向への縦断面図である。
【図５】図１に示す本体の下面図である。
【図６】図４におけるＢ‐Ｂ'矢視断面図である。
【図７】第２走査装置の第１走査装置への組み付け方法を示す正面図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】第２走査装置が第１走査装置に組み付けられた状態を示す断面図である。
【図１０】第１,第２カバーが架け渡された状態を示す断面図である。
【図１１】蛍光検出装置を図１０とは反対側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４１】
図１は、本実施の形態の蛍光検出装置における外観図である。本蛍光検出装置１は、筺体を成す本体２と、本体２の上面を覆う蓋体３とで、大まかに構成されている。本体２の上面には、ガラスでなるサンプル台４が設けられており、サンプル台４上には例えば蛍光物質によって標識された生体由来物質が分布するゲル支持体やメンブレン等の転写支持体(共に図示せず)がサンプル(測定対象物)としてセットされる。
【００４２】
そして、上記サンプル台４の下側には光学系が配置されており、サンプル台４上にセットされたサンプルに対して、励起光学系によってサンプル台４を通して下方から励起光を照射し、サンプル台４を透過してくる上記サンプルからの蛍光を検出光学系によって検出する。上記検出光学系はＰＣ(Personal computer：パーソナルコンピュータ)５等の外部端末と接続されており、ＰＣ５から測定条件の制御等を行う。さらに、ＰＣ５によって、検出データに基づいてサンプルの蛍光画像を作成し、内蔵する表示画面に上記作成した蛍光画像等を表示する。
【００４３】
図２は、上記サンプル台４の下部に設置された走査ステージ６の外観図を示す。この走査ステージ６は、基準となる第１ステージ７と第１ステージ７の上に載置された第２ステージ８とで構成されている。そして、第２ステージ８の上に走査モジュール９が載置されている。上記蛍光を検出する上記検出光学系は走査モジュール９の中に格納されている。
【００４４】
上記走査ステージ６を構成する第１ステージ７には、第１走査方向に延在すると共に、一定の間隔で互いに対向する２本のガイドレール１０a,１０bが配設されている。また、第２ステージ８は、第１ステージ７のガイドレール１０aによって案内されて上記第１走査方向に往復動する第１ガイド部材１１と、ガイドレール１０bによって案内されて上記第１走査方向に往復動する第２ガイド部材１２とを有している。
【００４５】
上記第２ステージ８を構成する第１ガイド部材１１と第２ガイド部材１２との間には、上記第１走査方向に直交する第２走査方向に延在すると共に、一定の間隔で互いに対向する２本のガイドシャフト１３a,１３bが配設されている。また、走査モジュール９には、ガイドシャフト１３a,１３bが挿通される孔が設けられている。そして、走査モジュール９は、ガイドシャフト１３a,１３bによって案内されて上記第２走査方向に往復動するようになっている。
【００４６】
上記構成を有する走査ステージ６による走査方法は、先ず、上記第２ステージ８の第１ガイド部材１１と第２ガイド部材１２とがガイドレール１０a,１０bによって案内されて上記第１走査方向に移動して、第２ステージ８の第１ステージ７に対する位置決めが行われる。そうした後に、走査モジュール９がガイドシャフト１３a,１３bによって案内されて上記第２走査方向に移動して、走査モジュール９の第２ステージ８に対する位置決めが行われる。以後、上記動作を繰り返すことによって、サンプル１６上を二次元に走査するのである。
【００４７】
また、後に詳述するが、上記筺体を成す本体２のサンプル台４下部における走査ステージ６よりも更に下側には、第２ステージ８の第１,第２ガイド部材１１,１２を上記第１走査方向に、走査モジュール９を上記第２走査方向に移動させるためのモータ,タイミングベルト,ボールねじ,歯車,制御基板,電源および配線等の走査装置が設置されている。
【００４８】
図３は、上記第２ステージ８の上に載置される走査モジュール９の概略構成を示す縦断面図である。
【００４９】
図３において、上記走査モジュール９の上部には、サンプル台(ガラス)４の近傍に位置して、サンプル台４上にセットされたサンプル１６からの蛍光を集光する対物レンズ１７を配置している。さらに、対物レンズ１７の光軸と励起光の光源１８の光軸とが直交する位置には、光源１８から出射されて第１レンズ１９で集光されたレーザ光等の励起光を対物レンズ１７に入射するように反射させるプリズム２０を配置している。
【００５０】
上記光源１８,第１レンズ１９,プリズム２０および対物レンズ１７によって構成される励起光学系は、金属枠２１に固定・支持されている。そのために、光源１８の放熱性が良く、励起光学系は熱変形しにくい構造になっている。したがって、光源１８から出射された励起光を、サンプル１６上の微小な１点に対して、ずれることなく集光させることができる。また、サンプル１６上の１点に対するずれが少ないため、プリズム２０の長手方向(第１レンズ１９の光軸に直交する方向)の長さは短く、上記長手方向に直交する方向の幅は狭くして、小さくすることが可能である。
【００５１】
また、図３において、上記対物レンズ１７の光軸上におけるプリズム２０の下方には、プリズム２０側から順に、対物レンズ１７によって集光されたサンプル１６からの蛍光を平行光に変換する第２レンズ２２、励起光カット用の波長フィルタ２３、波長フィルタ２３を通過した蛍光を集光する第３レンズ２４、および、第３レンズ２４を通過した蛍光の迷光をカットするピンホール２５が配置されている。さらに、対物レンズ１７の光軸上におけるピンホール２５の下方には、ピンホール２５を通過した蛍光を検出する上記検出素子を含む検出器２６が配置されている。
【００５２】
上記第２レンズ２２,波長フィルタ２３,第３レンズ２４,ピンホール２５および検出器２６によって構成される検出光学系は、樹脂枠２７に固定・支持されている。
【００５３】
上述したように、図３において、蛍光の直径は大きいため、検出光学系には大口径の第２レンズ２２および第３レンズ２４を使用する。その場合、大口径のレンズ２２,２４を支持する枠を金属で作成すると検出光学系の重量が増し、走査モジュール９の高速走査が困難となり、走査時間が長くなる。
【００５４】
一方において、上記大口径のレンズ２２,２４を支持する枠を、軽量化のために何の工夫もなく樹脂枠２７にすると、枠２７が歪むことによって上記検出光学系の光軸が設計位置からずれ、検出光学系の所望の性能を得ることができない。
【００５５】
そこで、本実施の形態においては、上記検出光学系の光軸を鉛直方向になるようにし、尚且つ上記検出光学系を支持する樹脂枠２７を金属枠２１の下面に垂下するように取り付けている。こうすることで、大口径のレンズ２２,２４を支持する枠を樹脂枠２７として軽量化図った場合でも、上記検出光学系の変形は光軸方向のみに限定され、自重による光軸のずれを小さくすることができるのである。
【００５６】
上記構成を有する走査モジュール９では、光源１８から出射された励起光は、第１レンズ１９で収束され、次いでプリズム２０によって反射されて、対物レンズ１７およびサンプル台４を通過して、サンプル１６における下面上の一点に集光される。その場合、プリズム２０の長手方向(第１レンズ１９の光軸に直交する方向)の長さは短く、上記長手方向に直交する方向の幅は狭くなっており、光源１８からの励起光は対物レンズ１７の光軸付近(励起光透過部)のみを通過するようになっている。
【００５７】
上記蛍光は、サンプル１６における上記励起光が照射された部分から周囲に等方的に出射される。そして、出射された蛍光のうちのガラスで成るサンプル台４を透過して対物レンズ１７に入射した成分が、対物レンズ１７,第２レンズ２２,波長フィルタ２３,第３レンズ２４およびピンホール２５を通過して、検出器２６によって検出される。そして、検出器２６で検出された信号は、内蔵されるＡＤ変換器等によってＡＤ変換等の処理が施された後に、ＰＣ５へ送出される。こうして、サンプル１６上の各測定点での蛍光強度の分布が内部メモリ等に記録される。
【００５８】
ここで、上述したように、上記対物レンズ１７を通過した蛍光は、収束光となって第２レンズ２２の方向に導かれる。そして、第２レンズ２２によって実質的に平行光になるように屈折される。また、第３レンズ２４は蛍光を集光する。また、ピンホール２５は空間的に迷光をカットするために配置される。尚、励起光カット用の波長フィルタ２３は、例えば回転フォルダ等に配置されて、励起光の波長に応じて他の波長のフィルタ２３aと交換可能になっている。
【００５９】
図３に示すように、上記対物レンズ１７における光軸を含む中央部分は、通常の凸レンズの機能(屈折のみで光を偏向)を有する凸レンズ部２９となっている。そして、サンプル１６から出射された蛍光のうち、放射角度の小さい蛍光は、この凸レンズ部２９の部分を通過して検出器２６に向かって集光される。
【００６０】
上記対物レンズ１７における凸レンズ部２９の周囲は、下方に向かって開いた円錐台形の筒状体３０となっている。そして、サンプル１６から出射された蛍光のうちの、凸レンズ部２９に入りきらないような放射角度の大きい蛍光は、筒状体３０の上端面から筒状体３０内に入射し、筒状体３０の外周面で全反射されて光軸側に偏向され、筒状体３０の下端面から検出器２６に向かって出射される。
【００６１】
以上のごとく、上記サンプル１６から出射された蛍光のうち、凸レンズ部２９に入りきらないような放射角度の大きい蛍光を、筒状体３０の外周面で全反射させることにより、通常の凸レンズでは集光できないような大きな放射角度の光をも集めることができる。そのため、検出器２６の感度アップを図ることができるのである。
【００６２】
上記金属枠２１には、例えばタイミングベルト等の上記走査装置が接続されている。また、金属枠２１における互いに対向する側面２１a,２１a(図３では、一方の側面２１aのみが現れている)には、ガイドシャフト挿通用の穴が２つ設けられており、この穴に２本のガイドシャフト１３a,１３bが挿通されて水平に配置されている。さらに、上記検出光学系を支持する樹脂枠２７は、上記励起光学系を支持する金属枠２１の下面に、対物レンズ１７の光軸と上記検出光学系の光軸とが一致するように取り付けられて、鉛直方向に垂下されている。こうすることによって、樹脂枠２７は軽く、重心は金属枠２１側にあるため、上記走査装置によって走査する際に走査モジュール９のねじれや振動を抑えることができるのである。
【００６３】
以下、上記第２ステージ８の上記第１走査方向への第１走査を行う第１走査装置と、走査モジュール９の上記第２走査方向への第２走査を行う第２走査装置とに付いて、詳細に説明する。
【００６４】
図４は、図１に示す本体２の上記第２走査方向への縦断面図である。図４において、矩形断面を有する棒状の２本の台３１a,３１bが、間隔を有して上記第１走査方向に平行に配置されている。そして、この２本の台３１a,３１bの上には板状の第１プレート３２が架け渡されている。また、第１プレート３２上には、２本の台座３３a,３３b上に載置された２本のガイドレール１０a,１０bが、上記一定の間隔で互いに対向して上記第１走査方向に配設されている。こうして、台３１a,３１bと、第１プレート３２と、台座３３a,３３bと、ガイドレール１０a,１０bとで、第１ステージ７を構成するのである。
【００６５】
上記ガイドレール１０a上には、上記ガイドレール１０aによって案内される第１ガイド部材１１が、往復動可能に設置されている。また、ガイドレール１０b上には、ガイドレール１０bによって案内される第２ガイド部材１２が、往復動可能に設置されている。そして、第１ガイド部材１１と第２ガイド部材１２との上には板状の第２プレート３４が架け渡されている。
【００６６】
また、上記第２プレート３４の上記第２走査方向両端にはシャフト取付板３５a,３５bが立設されており、この２枚のシャフト取付板３５a,３５bの間には、一定の間隔で互いに対向する２本のガイドシャフト１３a,１３bが配設されている。ここで、上述したように、ガイドシャフト１３a,１３bは、走査モジュール９の金属枠２１に設けられた挿通用の穴に挿通されている。こうして、第１,第２ガイド部材１１,１２と、第２プレート３４と、シャフト取付板３５a,３５bと、ガイドシャフト１３a,１３bとで、第２ステージ８を構成するのである。
【００６７】
尚、図２においては、説明を分かり易くするために、ガイドシャフト１３a,１３bは第１,第２ガイド部材１１,１２に直接取り付けられているとしている。
【００６８】
上記第１プレート３２上の上記第２走査方向両端には、図１に示す本体２の外殻を構成する側板３６a,３６bが立設されている。そして、側板３６a,３６bと、側板３６a,３６bに隣接して本体２の外殻を構成する互いに対向する側板(図示せず)との上端に、ガラスでなるサンプル台４が嵌め込まれた矩形の枠体３７を載置して本体２の上記外殻が形成されるのである。
【００６９】
上記第２プレート３４の下面には、下方に向かって延在する概略矩形の第１モータ取付板３８の上端が取り付けられている。また、第１モータ取付板３８の下側略半分は、第１プレート３２に設けられた矩形の開口３２aに挿通されて、第１プレート３２の下側に突出している。そして、第１モータ取付板３８における第１プレート３２よりも下側であって、図４における裏面側には、上記第２走査用の第１モータ３９が取り付けられている。
【００７０】
上記第１モータ３９の駆動軸４０は上記第１モータ取付板３８を貫通しており、駆動軸４０の先端には第１プーリ４１が取り付けられている。この１プーリ４１にはタイミングベルト４２が架け回されており、このタイミングベルト４２の第１プーリ４１よりも一端側は、第１プレート３２の開口３２aを通過した後、第２プレート３４における図４の表側の端面に回動自在に取り付けられた第１アイドラ４３と、シャフト取付板３５aの上記表側の端面に回動自在に取り付けられた第２プーリ４４とに架け回されて、走査モジュール９の上記表側に突出して設けられたベルト取付部４５に取り付けられている。一方、タイミングベルト４２の第１プーリ４１よりも他端側は、第１プレート３２の開口３２aを通過した後、第２プレート３４の上記表側の端面に回動自在に取り付けられた第２アイドラ４６と、シャフト取付板３５aの上記表側の端面に回動自在に取り付けられた第３プーリ４７とに架け回されて、走査モジュール９のベルト取付部４５に取り付けられている。こうして、第１モータ３９を正転および逆転することによって、走査モジュール９はタイミングベルト４２に引っ張られて、上記第２走査方向への第２走査を行うのである。
【００７１】
図５は、図４に示す本体２を下側から見た図に相当する下面図である。尚、図４は、図５におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。
【００７２】
図５(a)において、上記第１プレート３２の矩形の開口３２aは、第１プレート３２の一側方に偏在してが設けられており、開口３２aには第２プレート３４に取り付けられた第１モータ取付板３８が挿通されている。そして、第１モータ取付板３８における第１プレート３２よりも下側に取り付けられた第１モータ３９は、開口３２aよりも外側に位置して、第１プレート３２の下面に対向している。
【００７３】
図４および図５(a)に示すように、上記第１プレート３２の下面における開口３２aよりも他側方には、矩形の第２モータ取付板４８の上端が取り付けられている。この第２モータ取付板４８における開口３２a側には、上記第１走査用の第２モータ４９が取り付けられている。第２モータ４９の駆動軸５０は第２モータ取付板４８を貫通しており、駆動軸５０の先端には第４プーリ５１が取り付けられている。
【００７４】
また、上記第２モータ取付板４８には、ボールねじのねじ軸５２の一端部が挿通されて支持されている。また、ねじ軸５２の他端部は、第１プレート３２の下面における開口３２aよりも上記一側端に設けられた軸受け５３によって支持されている。そして、ねじ軸５２に螺合されて上記ボールねじを構成するナット５４が、第１モータ取付板３８に取り付けられている。ねじ軸５２の上記一端には第５プーリ５５が取り付けられ、第４プーリ５１と第５プーリ５５との間には第３アイドラ５６が取り付けられている。そして、第４プーリ５１と第５プーリ５５とには、タイミングベルト５７が架け回されている。こうして、第２モータ４９を正転および逆転することによって、第１モータ取付板３８はナット５４と共に上記第１走査方向へ往復動し、それに連れて第１モータ取付板３８が取り付けられた第２プレート３４および第２プレート３４に取り付けられた走査モジュール９が上記第１走査を行うのである。
【００７５】
尚、図５(a)は、上記第１モータ取付板３８および走査モジュール９が、上記第１走査方向の第２モータ取付板４８側の端に位置している状態を示す。また、図５(b)は、上記第１モータ取付板３８および走査モジュール９が、上記第１走査方向の図５(a)と反対側の端に位置している状態を示す。
【００７６】
ここで、上記第１プレート３２の上面における上記一側端から上記他側端に掛けて、開口３２aにおける第１モータ３９の移動箇所には第１カバー５８が架け渡され、ねじ軸５２の配置箇所には第２カバー５９が架け渡されている。こうして、第１モータ３９およびねじ軸５２から放射される熱を第１,第２カバー５８,５９で遮って、第１プレート３２の開口３２aから走査モジュール９側に伝達されるのを抑制している。
【００７７】
図６は、図４におけるＢ‐Ｂ'矢視断面図であり、上記第２ステージ８と上記第２走査装置とを示す。図６に示すように、第１プレート３２における開口３２aには、第２プレート３４の下面に取り付けられた第１モータ取付板３８が挿通され、第１モータ取付板３８における第１プレート３２よりも下側には第２走査用の第１モータ３９が取り付けられている。一方、第１プレート３２上には、上記第１走査方向に移動可能に第２プレート３４が設置されており、第２プレート３４に設けられた矩形の開口３４aには、走査モジュール９の下側が挿通されている。そして、走査モジュール９は開口３４a内を、上記第２走査方向に移動する。
【００７８】
上述したように、本実施の形態においては、上記第１プレート３２に設けられた開口３２aに第１モータ取付板３８を挿通して、第１モータ３９を第１プレート３２よりも下側の空間に引き落としている。そして、第１プレート３２上の走査モジュール９に第１モータ３９の動力を伝達するために、タイミングベルト４２を第１プレート３２よりも下側の空間から上側の空間へ引き回すようにしている。さらに、第１プレート３２の下面に取り付けられた第２モータ取付板４８には、第１走査用の第２モータ４９が取り付けられている。
【００７９】
したがって、上記励起光学系および上記検出光学系でなる光学系が搭載された走査モジュール９は、第１プレート３４の上側に配置される。一方、熱源である第１,第２モータ３９,４９およびモータ用の周辺回路(図示せず)は、第１プレート３４の下側に配置されることになる。そのため、上記熱源で発生した熱が上記光学系に伝わり難い構造になっており、上記熱源からの放熱によって上記光学系を構成する光学部材に生ずる熱変形を小さくでき、ＰＣ５で得られる蛍光画像の劣化を防止することができるのである。
【００８０】
さらに、上記第１プレート３２の開口３２aは、第１モータ取付板３８およびタイミングベルト４２が移動する領域にのみ設けている。したがって、開口３２aを通して伝達される上記熱源から伝わる熱量を小さくすることができる。
【００８１】
さらに、上記開口３２aにおける第１モータ３９の移動箇所およびねじ軸５２の配置箇所には、第１,第２カバー５８,５９を架け渡している。したがって、開口３２aを通って伝達される第１モータ３９およびねじ軸５２からの放射熱を、第１,第２カバー５８,５９で遮って小さくすることができるのである。
【００８２】
以下、上記構成を有する本体２の組み立て手順について説明する。
【００８３】
図７は、上記第２ステージ８を含む上記第２走査装置の第１ステージ７を含む上記第１走査装置への組み付け方法を示す正面図である。また、図８は、図７の断面図である。また、図９は、第２走査装置が第１走査装置に組み付けられた状態を示す断面図である。また、図１０は、第１,第２カバー５８,５９が架け渡された状態を示す断面図である。
【００８４】
先ず、図７および図８に示すように、併設された上記台３１a,３１b上に第１プレート３２を架け渡し、第１プレート３２上に２本の台座３３a,３３bを併設する。こうして、第１ステージ７が形成される。さらに、第１プレート３２の下面に第２モータ取付板４８の上端を取り付け、第２モータ取付板４８に第２モータ４９およびねじ軸５２を取り付ける。また、第１プレート３２の上記第２走査方向両端に互いに対向する側板３６a,３６bを立設し、側板３６a,３６bに隣接して互いに対向する側板(図示せず)を立設する。
【００８５】
続いて、上記第２プレート３４の上記第２走査方向両端にシャフト取付板３５a,３５bを立設し、シャフト取付板３５a,３５bの間に走査モジュール９を貫通した２本のガイドシャフト１３a,１３bを配設する。こうして、第２ステージ８が形成される。さらに、第２プレート３４の下面に第１モータ取付板３８の上端を取り付け、第１モータ取付板３８に第１モータ３９を取り付け、駆動軸４０の先端には第１プーリ４１を取り付ける。尚、第１モータ取付板３８に形成されたスリット状の孔３８aは、後に第１,第２カバー５８,５９が挿通される孔である。さらに、第１モータ取付板３８の下部に垂直方向に形成されたスリット３８bは、後に第１ステージ７に組み付ける際に、ねじ軸５２が挿通されるスリットである。
【００８６】
次に、上記走査モジュール９のベルト取付部４５にタイミングベルト４２の一端を取り付け、タイミングベルト４２を第２プーリ４４,第１アイドラ４３,第１プーリ４１,第２アイドラ４６および第３プーリ４７を架け回し、その他端をベルト取付部４５に取り付ける。
【００８７】
こうして形成された上記第２ステージ８を含む上記上部動作支持部の一例としての上記第２走査装置６０を、上記第１ステージ７を含む上記下部動作支持部の一例としての上記第１走査装置６１に、第２走査装置６０側の第１モータ取付板３８を第１走査装置６１側の開口３２aに挿入すると共に、第１走査装置６１側の台座３３a,３３bと第２走査装置６０側の第２プレート３４との間にガイドレール１０a,１０bおよび第１,第２ガイド部材１１,１２を介在させて、矢印方向に組み付ける。
【００８８】
その結果、図９に示すように、上記光学系が搭載された走査モジュール９が第１プレート３２の上側に配置される一方、熱源である第１,第２モータ３９,４９が第１プレート３２の下側に配置された構成と、第１プレート３２の開口３２aを第１モータ取付板３８およびタイミングベルト４２が上記第１走査方向に移動する領域にのみ設ける構成とを有する蛍光検出装置１が形成されるのである。
【００８９】
そうした後、図１０に示すように、上記第１プレート３２の開口３２aにおける第１モータ３９の移動箇所に第１カバー５８を架け渡し、ねじ軸５２の配置箇所に第２カバー５９を架け渡す。こうして、開口３２aを通って伝達される第１モータ３９およびねじ軸５２からの放射熱を遮ることができる蛍光検出装置１が形成されるのである。
【００９０】
図１１は、蛍光検出装置１を、図１０とは反対側から見た図である。
【００９１】
以上のごとく、上記実施の形態においては、測定対象物(サンプル)に対して励起光を照射する光源１８を含む上記励起光学系と、上記励起光が照射された上記検出対象物からの蛍光を検出する上記検出光学系とを有すると共に、第１走査方向と上記第１走査方向に対して垂直な第２走査方向との２次元走査を行う走査モジュール９を有している。
【００９２】
そして、上記走査モジュール９を、上記基準台の一例としての平面状で且つ開口３２aを有する第１プレート３２の面方向に沿った第２走査方向に往復動作可能に支持する、タイミングベルト４２および上記ベルト駆動部の一例としての第１モータ３９を含む上記上部動作支持部を有している。また、第１プレート３２上に配置されて、上記上部動作支持部を第１プレート３２の面方向に沿った上記第１走査方向に往復動作可能に支持する、台座３３a,３３bおよびガイドレール１０a,１０bを含む上記下部動作支持部を有している。
【００９３】
そして、上記構成において、上記上部動作支持部のタイミングベルト４２は、上記ベルト引落部の一例としての第１モータ取付板３８によって、第１プレート３２の開口３２aを介して、走査モジュール９側から走査モジュール９側とは反対側に引き落とされ、第１モータ取付板３８における走査モジュール９側とは反対側に取り付けられた第１モータ３９によって回転駆動されるようになっている。
【００９４】
このように、本実施の形態によれば、測定対象物に対して励起光を照射する光源１８を含む上記励起光学系と上記測定対象物からの蛍光を検出する上記検出光学系とを、一つの走査モジュール９内に収納して、走査モジュール９を上記下部動作支持部と上記上部動作支持部とによって２次元走査を行うことができる。したがって、光源１８から上記測定対象物までの光路長および上記測定対象物から上記検出光学系までの光路長は短く、且つ上記２次元走査時に上記光路長が変化することはない。
【００９５】
さらに、熱源となる第１モータ３９を、第１プレート３２を境界として走査モジュール９側とは反対側に設置している。したがって、第１モータ３９から走査モジュール９への熱の伝達を小さくすることができる。その結果、走査モジュール９内の上記検出光学系の熱的歪みによる蛍光検出精度の低下を防止することができる。
【００９６】
さらに、上記第１プレート３２は、熱のみではなく、振動や衝撃に対しても十分な安定性を呈するように、高い剛性と質量を有して構成されている。そして、上記上部動作支持部は、熱,振動および衝撃に対して十分な安定性を有する第１プレート３２に直接的にあるいは他の部材を介して間接的に配置されている。そのため、第１モータ３９の振動に対しても安定な構造となっている。
【００９７】
さらに、上述したように、上記第１モータ３９を、第１プレート３２に対して走査モジュール９側とは反対側に設置している。したがって、第１プレート３２の走査モジュール９側に第１モータ３９を配置するスペースを設ける必要が無い。したがって、安定な第１プレート３２から上記光検出部までの高さを低くすることができ、上記光検出部の動作時における安定性を高め、さらに本蛍光検出装置１の全体を小型化することができる。
【００９８】
また、上記実施の形態においては、上記下部動作支持部によって、上記上部動作支持部の第１モータ３９およびタイミングベルト４２が、上記ベルト保持部の一例としての第１プーリ４１,第１アイドラ４３,第２プーリ４４,第２アイドラ４６および第３プーリ４７によって、互いの相対位置を保つように支持された状態で、第１走査方向に往復動作可能に構成されている。したがって、上記下部動作支持部によって、第１モータ３９も含めた上記上部動作支持部全体が一体となって移動可能に支持することができる。その結果、上記第１走査方向への移動と上記第２走査方向への移動とが互いに影響を与えることなく完全に独立させることができ、走査モジュール９の２次元走査を容易に行うことができる。
【００９９】
ここで、上記移動の独立とは、上記下部動作支持部の移動によって、上記上部動作支持部の第１モータ３９と走査モジュール９との位置関係が不変であることを意味している。例えば、第１走査方向に移動した場合に第１モータ３９と走査モジュール９との相対位置が変化しないため、駆動力を伝達するために必要なタイミングベルト４２の長さが変化せず、タイミングベルト４２の張力が変化しない。そのために、タイミングベルト４２の張力の調整機構等を必要とはしない。つまり、第１走査方向と第２走査方向との動作支持部を単純な１軸方向動作機構として構成することが可能になるのである。
【０１００】
また、上記実施の形態においては、図５に示すように、上記第１プレート３２の開口３２aは、上記下部動作支持部による第１走査方向に長尺な形状を有している。
【０１０１】
上記第１モータ３９から走査モジュール９への熱の伝達を小さくするためには第１プレート３２の開口３２aの面積をできるだけ小さくする必要がある。したがって、上記ベルト引落部としての第１モータ取付板３８の第１走査方向へ移動に合わせて開口３２aを最小面積に設定することが望ましい。
【０１０２】
上記第２走査方向への移動の際は、タイミングベルト４２の送り動作が行われるが、第１モータ取付板３８の上記第２走査方向の位置は変化しない。これに対し、上記第１走査方向への移動の際は、上記上部動作支持部全体が一体となって移動するため第１モータ取付板３８は上記第１走査方向に移動する。つまり、第１モータ取付板３８の移動範囲は上記第１走査方向のみとなる。そのため、開口３２aの面積を最小にするためには、開口３２aは上記第１走査方向に長尺な形状であることが望ましい。
【０１０３】
また、上記実施の形態においては、上記下部動作支持部を、第１モータ３９およびタイミングベルト４２を含む上記上部動作支持部を上記第１走査方向に導く台座３３a,３３bおよびガイドレール１０a,１０bを含むガイド部と、上記上部動作支持部全体を上記第１走査方向に駆動する上記駆動部の一例としての第２モータ４９,第４プーリ５１,第３アイドラ５６,第５プーリ５５およびタイミングベルト５７とを含んで構成している。
【０１０４】
こうして、上記第２モータ４９は、第１プレート３２に対して走査モジュール９とは反対側に位置しており、駆動力をねじ軸５２およびナット５４を介して第１モータ取付板３８に伝達するように配置されている。
【０１０５】
したがって、上記上部動作支持部の第１モータ３９のみならず第２モータ４９も第１プレート３２の走査モジュール９とは反対側に配置されて、第１モータ３９と第２モータ４９との両方からの熱が走査モジュール９に伝達されることを防止できるのである。
【０１０６】
また、上記実施の形態においては、上記第１プレート３２の開口３２aを、走査モジュール９が２次元的に移動した際にタイミングベルト５７および第１モータ取付板３８の一部が通過する部分を避けて、第１カバー５８および第２カバー５９で塞いでいる。したがって、開口３２aの開口面積を更に小さくして、第１モータ３９,第２モータ４９およびねじ軸５２から走査モジュール９への熱の伝達を更に小さくすることができるのである。
【符号の説明】
【０１０７】
１…蛍光検出装置、
４…サンプル台、
５…ＰＣ、
６…走査ステージ、
７…第１ステージ、
８…第２ステージ、
９…走査モジュール、
１１,１２…ガイド部材
１３a,１３b…ガイドシャフト、
１６…サンプル、
１７…対物レンズ、
１８…光源、
２６…検出器、
３２…第１プレート、
３４…第２プレート、
３５a,３５b…シャフト取付板、
３８…第１モータ取付板、
３９…第１モータ、
４１,４４,４７,５１,５５…プーリ、
４２,５７…タイミングベルト、
４３,４６,５６…アイドラ、
４５…ベルト取付部、
４８…第２モータ取付板、
４９…第２モータ、
５２…ねじ軸、
５３…軸受け、
５４…ナット、
５８,５９…カバー、
６０…第２走査装置、
６１…第１走査装置。
【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】
2014002063.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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