(57)【要約】  低コストにて、小型の多波長光照射装置。多波長光照射装置（１）は、連続光（Ｌｃ）を放射する光源（１１）と、連続光（Ｌｃ）を互いに波長の異なる多数の単色光（Ｌｍ）に分光して出射する分光部（２）と、分光部（２）から出射した各単色光（Ｌｍ）を個別に入射端（２１）から導入して出射端（２２）から単色照射光として出射する多数の光導波路（２）と、各光導波路（２）の出射端（２２）にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部（３）と、を有する。互いに波長の異なる多数の単色照射光のそれぞれを、多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成されている。
2018186448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光導波路と、
上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部と、を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、上記試料配置部に配置された多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成された、多波長光照射装置。
【請求項２】
上記単色照射光は、半値幅が２０ｎｍ以下である、請求項１に記載の多波長光照射装置。
【請求項３】
多数の上記単色照射光は、ピーク波長の間隔が、２０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の多波長光照射装置。
【請求項４】
上記光源は、可視光域の少なくとも一部を含む連続光を放射するよう構成されており、多数の上記単色照射光のうちの少なくとも一部は、可視光域の単色光である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項５】
上記光源は、可視光域の全体を含む連続光を放射するよう構成されている、請求項４に記載の多波長光照射装置。
【請求項６】
上記試料配置部は、上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して配された多数のウェルを備え、互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、多数の上記ウェルのそれぞれに配置された試料に対して、同時に照射することができるよう構成された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項７】
上記光導波路の上記出射端と上記ウェルとの間に、上記単色照射光の光強度を調整する調整フィルタが、介設されている、請求項６に記載の多波長光照射装置。
【請求項８】
多数の上記光導波路における上記出射端の近傍を保持すると共に上記出射端と上記ウェルとの位置決めを行う位置決め部材をさらに有する、請求項６又は７に記載の多波長光照射装置。
【請求項９】
上記位置決め部材は、複数の上記出射端から出射した複数の上記単色照射光同士が、互いに混ざらないようにするための遮光部を備えている、請求項８に記載の多波長光照射装置。
【請求項１０】
上記試料配置部は、上記各ウェルに照射された上記単色照射光が他の上記ウェルへ漏れないよう構成されている、請求項６〜９のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１１】
上記試料配置部は、上記ウェル内の試料の温度を調整するための温調部を備えている、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１２】
上記単色照射光の光強度は、０．１〜１５０μｍｏｌｓ-1ｍ-2である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１３】
多数の上記光導波路は、上記入射端が一直線状に一列に配列し、上記出射端が複数列に配列するように配設されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１４】
上記光導波路は、光ファイバーによって構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の単色照射光のそれぞれを、多数の試料に対して同時に照射することができるよう構成された、多波長光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光照射によって生物の生理現象を制御するオプトジェネティクス（光遺伝学）と呼ばれる研究がなされている。この研究の中で、光に対する生物の生理応答の波長依存性を調べる研究が行われる。すなわち、様々な波長の光を生物に照射して、それに対する生理応答を定量する解析手法（作用スペクトル解析）がある。作用スペクトル解析に用いる光照射装置としては、例えば、下記非特許文献１にも紹介されているような、基礎生物学研究所の大型スペクトログラフがある。すなわち、この大型スペクトログラフは、白色光源の白色光を、互いに異なる多数の単色光に分光して、各単色光を生物等の試料に同時に照射することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】渡辺正勝著  ２００１年、「作用スペクトルの測定法と大型スペクトログラフ」（「細胞工学別冊植物細胞工学シリーズ１６  植物の光センシング」ｐｐ．１７１−１７５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記大型スペクトログラフは、約１０ｍ規模の大型設備であり、サイズ的にもコスト的にも、各研究室に容易に導入できるものではない。また、例えば生物の細胞等、ごく微細、少量の試料にて解析を行うには、必ずしも適切な装置であるとは言えない。
また、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて、多数の単色光をそれぞれ試料に照射する手法も考えられるが、波長分解能の観点で限界があり、上述の作用スペクトル解析において詳細な研究を充分に行うことが困難である。【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、低コストにて、小型の多波長光照射装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光導波路と、
上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部と、を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、上記試料配置部に配置された多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成された、多波長光照射装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記多波長光照射装置は、上記光源と、上記分光部と、上記多数の光導波路と、上記試料配置部とを有する。これにより、分光部にて分光された多数の単色光を、多数の光導波路によって、それぞれ試料配置部に配置された多数の試料へ個別に導いて、単色照射光として照射することができる。そのため、特に大型の設備を用いることなく、多数の単色照射光のそれぞれを多数の試料に同時に照射する装置を、低コストにて実現することができる。
また、光源として連続光を放射するものを用い、その連続光を分光部にて分光するため、単色照射光の光強度を維持しつつその波長分解能を高くしやすい。【０００８】
以上のように、上記態様によれば、低コストにて、小型の多波長光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における、多波長光照射装置の平面説明図。
【図２】実施形態１における、多波長光照射装置の側面説明図。
【図３】実施形態１における、多数の光ファイバーの入射端の斜視説明図。
【図４】実施形態１における、試料配置部の斜視図。
【図５】実施形態１における、試料配置部の平面図。
【図６】実施形態１における、図５のVI−VI線矢視断面相当の、試料配置部周辺の断面図。
【図７】実施形態１における、試料配置部のウェル周辺の断面図。
【図８】実施形態１における、複数の単色照射光の波長特性の線図。
【図９】実施形態２における、温調部を備えた試料配置部の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記多波長光照射装置は、上述のように、互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、多数の試料に対して、同時に照射することができるよう構成されている。ここで、「多数の上記単色照射光」等における多数とは、特に限定されるものではないが、例えば、５以上、好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上を意味する。また、本明細書において、「単色光」、「単色照射光」は、完全な単一波長の光を意味するものではないが、充分に狭い波長幅の光を意味する。
【００１１】
また、「同時に照射することができるよう構成され」とは、必ずしも照射の開始時点及び終了時点を、完全に一致させることができることを必要とするものではなく、例えば０．１秒程度のずれが生じる場合であってもよい。もちろん、敢えて照射時間をずらすような使用方法をも可能とするものであってもよい。
【００１２】
また、上記出射端に対向して配置される試料は、光ファイバーの出射端の軸方向に対して試料の表面が直交するように対向配置される場合に限られるものではない。つまり、出射端から出射した単色照射光が試料に照射される態様であれば、特に対向配置の状態は限定されるものではない。例えば、光ファイバーの出射端の軸方向が、試料の表面に対して斜めになっていてもよい。
【００１３】
また、上記光導波路としては、光ファイバーによって構成することが好ましいが、例えば、可撓性を有するシート状の光導波路を用いることも可能である。ただし、上記光導波路を光ファイバーによって構成することにより、容易かつ確実に、多波長光照射装置を得ることができる。また、多波長光照射装置の一層の小型化を実現することができる。
【００１４】
上記試料配置部は、上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して配された多数のウェルを備え、上記多波長光照射装置は、互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、多数の上記ウェルのそれぞれに配置された試料に対して、同時に照射することができるよう構成されている。この場合には、多数の試料を、容易に精度よく配列することができ、より高精度の解析を容易に行うことができる。
【００１５】
なお、これにより、上記多波長光照射装置は、次のような態様とすることができる。
すなわち、連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光ファイバーと、
上記各光ファイバーの上記出射端にそれぞれ対向して配された多数のウェルを備えた試料配置部と、を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、多数の上記ウェルのそれぞれに配置された試料に対して、同時に照射することができるよう構成された、多波長光照射装置とすることができる。
【００１６】
上記単色照射光は、半値幅が２０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、波長純度、波長分解能を高くすることができ、細かく波長分解された多数の単色照射光を高純度にて得ることができる。これにより、上記多波長光照射装置を用いて、例えば、上述の作用スペクトル解析を、より効果的に行うことができる。
より好ましくは、上記単色照射光の半値幅を１０ｎｍ以下とし、さらに好ましくは、上記単色照射光の半値幅を５ｎｍ以下とする。
【００１７】
また、多数の上記単色照射光は、ピーク波長の間隔が、２０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、細かく波長分解された多数の単色照射光を効率的に得ることができる。これにより、上記多波長光照射装置を用いて、例えば、上述の作用スペクトル解析を、より効果的に行うことができる。
より好ましくは、上記単色照射光のピーク波長の間隔を１０ｎｍ以下とし、さらに好ましくは、上記単色照射光のピーク波長の間隔を５ｎｍ以下とする。
【００１８】
また、上記光源は、可視光域の少なくとも一部を含む連続光を放射するよう構成されており、多数の上記単色照射光のうちの少なくとも一部は、可視光域の単色光であることが好ましい。この場合には、例えば、上述のオプトジェネティクスにおける作用スペクトル解析等に、多波長光照射装置を好適に用いることができる。
【００１９】
また、上記光源は、可視光域の全体を含む連続光を放射するよう構成されているものとすることができる。この場合には、例えば、上述のオプトジェネティクスにおける作用スペクトル解析等に、多波長光照射装置を一層好適に用いることができる。
【００２０】
また、上記光導波路の出射端と上記ウェルとの間に、上記単色照射光の光強度を調整する調整フィルタが、介設されていることが好ましい。この場合には、多数の試料に照射する単色照射光の光強度を調整することができる。これにより、光強度自体、若しくは単に時間当たりのエネルギー等、波長以外の光照射の条件を、試料間において揃えるなどの調整を行うことができる。
【００２１】
また、多数の上記光導波路における上記出射端の近傍を保持すると共に上記出射端と上記ウェルとの位置決めを行う位置決め部材をさらに有することが好ましい。この場合には、各単色照射光を、試料配置部の多数のウェルにおける各試料に対して、正確に照射することを容易にすることができる。
【００２２】
また、上記位置決め部材は、複数の上記出射端から出射した複数の上記単色照射光同士が、互いに混ざらないようにするための遮光部を備えていることが好ましい。この場合には、一つのウェルに配置された試料に対して、確実に、一つの単色照射光を照射することができる。
【００２３】
また、上記試料配置部は、上記各ウェルに照射された上記単色照射光が他の上記ウェルへ漏れないよう構成されていることが好ましい。この場合には、各ウェルに照射された単色照射光が、異なるウェルに配置された試料に影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【００２４】
また、多数の上記光導波路は、上記入射端が一直線状に一列に配列し、上記出射端が複数列に配列するように配設されていることが好ましい。この場合には、上記分光部において分光された各単色光を、容易に各光導波路に入射させることができると共に、単色照射光が、複数列の配列となって出射するようにすることができる。これにより、試料配置部の多数のウェルを、複数列に配置することができる。
【００２５】
また、上記試料配置部は、上記ウェル内の試料の温度を調整するための温調部を備えていることが好ましい。この場合には、試料の温度を調整しながら、単色照射光の照射を行うことができる。
【００２６】
また、上記単色照射光の光強度は、０．１〜１５０μｍｏｌｓ-1ｍ-2（すなわち、０．１〜１５０μＥｓ-1ｍ-2）であることが好ましい。この場合には、充分な光強度にて、各試料に単色照射光を照射することができる。
【００２７】
（実施形態１）
多波長光照射装置の実施形態につき、図１〜図８を参照して、説明する。
本実施形態の多波長光照射装置１は、図１、図２に示すごとく、光源１１と、分光部１２と、多数の光ファイバー２と、試料配置部３と、を有する。
【００２８】
光源１１は、連続光Ｌｃを放射する。分光部１２は、連続光Ｌｃを互いに波長の異なる多数の単色光Ｌｍに分光して出射する。光ファイバー２は、分光部１２から出射した各単色光Ｌｍを個別に入射端２１から導入して出射端２２から単色照射光Ｌｉとして出射する。
【００２９】
試料配置部３は、図４〜図７に示すごとく、各光ファイバー２の出射端２２にそれぞれ対向して配された多数のウェル３１を備えている。
多波長光照射装置１は、互いに波長の異なる多数の単色照射光Ｌｉのそれぞれを、多数のウェル３１のそれぞれに配置された試料ｓに対して、同時に照射することができるよう構成されている。
【００３０】
光源１１は、可視光域の少なくとも一部を含む連続光Ｌｃを放射する。特に、本実施形態においては、可視光域の全体を含む連続光Ｌｃを放射する。この連続光Ｌｃとしては、例えば、３００〜８００ｎｍの波長域にわたる連続スペクトルとすることができる。また、光源１１としては、キセノンランプを用いている。ただし、光源１１としては、キセノンランプに限られるものではなく、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ等を用いることもできる。
【００３１】
分光部１２は、図示を省略するが、例えば、回折格子、コリメートミラー等を用いて構成することができる。そして、連続光Ｌｃは、分光部１２において分光され、分光部１２から、多数の単色光Ｌｍが、図１、図３に示すごとく、一直線状に広がるように出射する。そして、各単色光Ｌｍは、一直線状に並んで配置された多数の光ファイバー２の入射端２１へ向かう。本実施形態においては、分光部１２は、互いに波長の異なる９６種類の単色光Ｌｍに分光して、出射する。すなわち、例えば、波長３００ｎｍの単色光Ｌｍから、波長８００ｎｍの単色光Ｌｍまで、少しずつ波長がずれた９６種類の単色光Ｌｍが、出射端２２から出射する。
【００３２】
これに対応して、光ファイバー２は、９６本配置されており、９６本の光ファイバー２の入射端２１が、分光部１２に対向して、一直線状に配置されている。
図１、図２に示すごとく、多波長光照射装置１は、光源１１と分光部１２とを一つの筐体内に配設した本体部１０を備えている。この本体部１０に、９６本の光ファイバー２が入射端２１側において接続されている。
【００３３】
多数の光ファイバー２の出射端２２側には、試料配置部３が設けてある。試料配置部３は、本体部１０とは別体の筐体内に配設されている。すなわち、本実施形態においては、多波長光照射装置１は、光源１１と分光部１２とを備えた本体部１０と、試料配置部３を備えた試料部３０と、両者を繋ぐ多数の光ファイバー２とからなる。
【００３４】
多数の光ファイバー２は、上述のように、入射端２１が一直線状に一列に配列している。その一方で、多数の光ファイバー２は、出射端２２が複数列に配列するように配設されている。図６に示すように出射端２２が対向する試料配置部３における多数のウェル３１は、図５に示すごとく、複数列に配列している。この配列に対応して、多数の光ファイバー２は、出射端２２が複数列に配列するようにしてある。
【００３５】
試料配置部３は、図５に示すごとく、横に１２個並んだウェル３１の列が、縦に８列並ぶ配列を備える。試料配置部３は、図４〜図６に示すごとく、トレー状の部材からなり、そこに、多数の凹部が、ウェル３１として形成されている。図４〜図７に示すごとく、多数のウェル３１は、同じ大きさの同じ形状としてあり、各ウェル３１の形状は、略円柱形状である。
【００３６】
試料配置部３は、各ウェル３１に照射された単色照射光Ｌｉが他のウェル３１へ漏れないよう構成されている。具体的には、試料配置部３は黒色の樹脂成形体によって構成されている。そして、単色照射光Ｌｉが、ウェル３１間において、透過しないよう構成されている。
【００３７】
図６、図７に示すごとく、各ウェル３１に対して、その開口側（上方）から、光ファイバー２の出射端２２が対向している。試料配置部３には、位置決め部材４が取り付けられている。位置決め部材４は、多数の光ファイバー２における出射端２２の近傍を保持すると共に出射端２２とウェル３１との位置決めを行う。
【００３８】
位置決め部材４は、試料配置部３の上側に配置されて固定されている。位置決め部材４は、試料配置部３における多数のウェル３１に対応して、光ファイバー２を挿通させて保持する挿通保持部４１を有する。挿通保持部４１は、ゴム等の弾性部材によって構成されており、光ファイバー２の出射端２２の近傍における外周面に密着している。また、挿通保持部４１は、位置決め部材４の本体部に設けた開口孔４２の内周面に密着している。
【００３９】
このようにして、位置決め部材４によって、各光ファイバー２の出射端２２が、試料配置部３の各ウェル３１に対して、その広がり方向（水平方向）と開口方向（鉛直方向）において、位置決めされている。なお、位置決め部材４に対して、光ファイバー２は着脱可能に保持されている。これにより、多数の光ファイバー２を、試料配置部３の多数のウェル３１に対して、並べ替えることができるよう構成されている。また、光ファイバー２の出射端２２の近傍の一部における外周には、ステンレス鋼からなる金属管２３が設けてある。光ファイバー２は、出射端２２側が金属管２３から突出しており、この突出した部分が、挿通保持部４１に保持されている。
【００４０】
また、光ファイバー２の出射端２２とウェル３１との間に、単色照射光Ｌｉの光強度を調整する調整フィルタ５１が、介設されている。調整フィルタ５１は、例えば、ＮＤ（Neutral Density）フィルタであり、波長に影響を与えることなく、透過光の光強度を所定割合減少させるフィルタである。
【００４１】
調整フィルタ５１は、フィルタ取付板５２における開口部５２１に取り付けられている。フィルタ取付板５２は、試料配置部３の多数のウェル３１に対応して多数の開口部５２１を形成してなる。フィルタ取付板５２は、試料配置部３と位置決め部材４との間に挟持された状態で配設されている。
【００４２】
調整フィルタ５１は、フィルタ取付板５２の開口部５２１を塞ぐように貼り付けられる。また、調整フィルタ５１は、フィルタ取付板５２に着脱可能に取り付けられている。また、調整フィルタ５１は、各開口部５２１ごとに、個別に取り付けることができるよう構成されている。すなわち、多数の光ファイバー２の出射端２２ごとに、調整フィルタ５１を配置することができるよう構成されている。
【００４３】
そして、出射端２２から出射する各単色照射光Ｌｉの光強度を、各調整フィルタ５１によって個別に調整する。つまり、調整フィルタ５１を透過する前において、光強度の高い単色照射光Ｌｉに対しては、減光率の大きい調整フィルタ５１を配置し、光強度の低い単色照射光Ｌｉに対しては、減光率の小さい調整フィルタ５１を配置する。場合によっては、出射端２２に対して調整フィルタ５１を対向配置させない光ファイバー２があってもよい。
【００４４】
このようにして、調整フィルタ５１（若しくは開口部５２１）を透過（若しくは通過）した後の単色照射光Ｌｉ、すなわち、試料ｓに照射される単色照射光Ｌｉの光強度を調整する。ここで、単色照射光Ｌｉの光強度とは、単位時間あたりの光子数を意味する。また、単色照射光Ｌｉの光強度は、特に示さない限り、試料ｓに照射される光強度を意味する。すなわち、特に示さない限り、単色照射光Ｌｉが調整フィルタ５１を透過する場合、透過後の光強度を、単色照射光Ｌｉの光強度というものとする。
【００４５】
試料ｓに照射される単色照射光Ｌｉの光強度を調整することにより、多数のウェル３１内の試料ｓに対して照射される単色照射光Ｌｉが、光強度自体において同等となるようにしてもよいし、単位時間あたりのエネルギーなど、他の指標において同等となるようにしてもよい。これは、多波長光照射装置１を用いて行う実験の趣旨に応じて決められる。
【００４６】
また、位置決め部材４は、複数の出射端２２から出射した複数の単色照射光Ｌｉ同士が、互いに混ざらないようにするための遮光部４３を備えている。すなわち、光ファイバー２の出射端２２の外周側に、遮光部４３が設けてある。遮光部４３によって囲まれた空間に、光ファイバー２の出射端２２が配置される。遮光部４３の下端は、フィルタ取付板５２の上面に当接される。なお、フィルタ取付板５２の下面は、試料配置部３における隔壁３２の上端に当接している。また、試料配置部３と同様に、遮光部４３を含めた位置決め部材４、及び、フィルタ取付板５２は、黒色の部材にて構成され、単色照射光Ｌｉが透過しないよう構成されている。
【００４７】
かかる構成によって、光ファイバー２の出射端２２から出射した単色照射光Ｌｉが、隣接する出射端２２から出射した単色照射光Ｌｉと混ざらないようにしてある。したがって、各出射端２２から出射した単色照射光Ｌｉは、当該出射端２２が対向するウェル３１にのみ照射され、他のウェル３１には漏れないようにしてある。
【００４８】
図８は、多数の単色照射光Ｌｉのうちの一部の波長特性を示す線図である。ここでは、９６個の単色照射光Ｌｉのうち、３個の単色照射光Ｌｉ（ｋ）、Ｌｉ（ｋ＋１）、Ｌｉ（ｋ＋２）の波長特性のみを示す。同図において、符号Ｌｉ（ｋ）、Ｌｉ（ｋ＋１）、Ｌｉ（ｋ＋２）をそれぞれ付した各曲線が、それぞれの単色照射光Ｌｉ（ｋ）、Ｌｉ（ｋ＋１）、Ｌｉ（ｋ＋２）の波長特性を示す。ただし、これらの曲線は、説明のための概略図である。ここで、Ｌｉ（ｋ）とは、分光された９６個の単色照射光Ｌｉのうち、最も短波長のものからｋ番目の単色照射光Ｌｉを意味する。ｋは、１〜９４の自然数である。また、図８のグラフは、横軸が波長を示し、縦軸が光強度を示す。縦軸の光強度は、単色照射光Ｌｉの光強度のピークを１００％として、その百分率にて示している。
【００４９】
図８に示すごとく、各単色照射光Ｌｉは、半値幅ａが２０ｎｍ以下である。また、多数の単色照射光Ｌｉは、ピーク波長の間隔ｂが、２０ｎｍ以下である。本実施形態においては、半値幅ａは、５ｎｍ以下、より具体的には約２ｎｍであり、ピーク波長の間隔ｂは、１０ｎｍ以下、より具体的には約５ｎｍである。
また、各単色照射光Ｌｉの最大波長幅ｃは、例えば３０ｎｍ以下であることが好ましく、本実施形態においては、約４ｎｍである。
複数の単色照射光Ｌｉは、同じ波長を含まないように、最大波長幅ｃとピーク波長の間隔ｂとが、ｂ＞ｃとなるように設定されている。
また、試料ｓに照射される単色照射光Ｌｉの光強度は、０．１〜１５０μｍｏｌｓ-1ｍ-2である。複数の単色照射光Ｌｉの光強度は、互いに略同等である。すなわち、単色照射光Ｌｉの光強度は、上記の範囲内における所定値に適宜設定し、複数の単色照射光Ｌｉの間で、光強度が互いに略同等となるようにする。
【００５０】
多波長光照射装置１を使用するにあたっては、例えば、試料配置部３の多数のウェル３１のそれぞれに、同じ試料ｓを同量配置する。そして、各試料ｓに対して、各光ファイバー２から、互いに波長の異なる単色照射光Ｌｉを、同時に照射する。照射する単色照射光Ｌｉの波長以外は、同じ条件としたうえで、単色照射光Ｌｉを照射できるようにしてある。
【００５１】
多波長光照射装置１は、例えば、オプトジェネティクスにおける作用スペクトル解析に用いることができる。この場合、例えば、試料ｓとして、生物の細胞を試料配置部３の各ウェル３１に配置する。そして、上述のように、各ウェル３１の試料ｓに、異なる波長の単色照射光Ｌｉをそれぞれ同時に照射して、各細胞の生体反応を観察する。これにより、光に対する細胞の生理応答の波長依存性を調べる。
【００５２】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記多波長光照射装置１は、光源１１と、分光部１２と、多数の光ファイバー２と、試料配置部３とを有する。これにより、分光部１２にて分光された多数の単色光Ｌｍを、多数の光ファイバー２によって、それぞれ試料配置部３の多数のウェル３１へ個別に導いて、単色照射光Ｌｉとして照射することができる。そのため、特に大型の設備を用いることなく、多数の単色照射光Ｌｉのそれぞれを多数の試料ｓに同時に照射する装置を、低コストにて実現することができる。
また、光源１１として連続光Ｌｃを放射するものを用い、その連続光Ｌｃを分光部１２にて分光するため、単色照射光Ｌｉの波長分解能を高くしやすい。
【００５３】
また、単色照射光Ｌｉは、半値幅ａが２０ｎｍ以下であり、特に本実施形態においては、半値幅ａが５ｎｍ以下である。これにより、波長純度、波長分解能を高くすることができ、細かく波長分解された多数の単色照射光Ｌｉを、高純度にて得ることができる。これにより、多波長光照射装置１を用いて、例えば、上述の作用スペクトル解析を、より効果的に行うことができる。
【００５４】
また、多数の単色照射光Ｌｉは、ピーク波長の間隔が、２０ｎｍ以下である。これにより、細かく波長分解された多数の単色照射光Ｌｉを効率的に得ることができる。これにより、多波長光照射装置１を用いて、例えば、上述の作用スペクトル解析を、より効果的に行うことができる。
【００５５】
また、光源１１は、可視光域の全体を含む連続光Ｌｃを放射する。そして、多数の単色照射光Ｌｉのうちの少なくとも一部は、可視光域の単色光である。これにより、上述のオプトジェネティクスにおける作用スペクトル解析に、多波長光照射装置１を好適に用いることができる。
【００５６】
また、光ファイバー２の出射端２２とウェル３１との間に、調整フィルタ５１が介設されている。それゆえ、多数の試料ｓに照射する単色照射光Ｌｉの光強度を調整することができる。これにより、光強度自体、もしくは単位時間あたりのエネルギー等、波長以外の光照射の条件を、試料ｓ間において揃えるなどの調整を行うことができる。
【００５７】
また、多波長光照射装置１は、位置決め部材４を有する。これにより、各単色照射光Ｌｉを、試料配置部３の多数のウェル３１における各試料ｓに対して、正確に照射することを容易にすることができる。
【００５８】
また、位置決め部材４は、遮光部４３を備えている。これにより、一つのウェル３１に配置された試料ｓに対して、確実に、一つの単色照射光Ｌｉを照射することができる。
また、試料配置部３は、各ウェル３１に照射された単色照射光Ｌｉが他のウェルへ漏れないよう構成されている。これにより、各ウェル３１に照射された単色照射光Ｌｉが、異なるウェル３１に配置された試料に影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【００５９】
また、多数の光ファイバー２は、入射端２１が一直線状に一列に配列し、出射端２２が複数列に配列するように配設されている。これにより、分光部１２において分光された各単色光Ｌｍを、容易に各光ファイバー２に入射させることができると共に、単色照射光Ｌｉを、複数列の配列となるように出射することができる。これにより、試料配置部３の多数のウェル３１を、図５に示すごとく、複数列に配置することができる。
【００６０】
また、単色照射光Ｌｉの光強度は、０．１〜１５０μｍｏｌｓ-1ｍ-2である。これにより、充分な光強度にて、各試料ｓに単色照射光Ｌｉを照射することができる。
【００６１】
以上のように、上記態様によれば、低コストにて、小型の多波長光照射装置を提供することができる。
【００６２】
（実施形態２）
本実施形態の多波長光照射装置１においては、図９に示すごとく、試料配置部３が、ウェル３１内の試料ｓの温度を調整するための温調部３３を備えている。
温調部３３は、試料配置部３の下側に配置されている。そして、多数のウェル３１内の試料ｓを均等に温度調節することができるよう構成されている。温調部３３は、例えば、電熱ヒーター、ペルチェ素子等を備えたものとすることができる。
【００６３】
その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００６４】
本実施形態においては、試料ｓの温度を調整しながら、単色照射光Ｌｉの照射を行うことができる。例えば、多波長光照射装置１を用いて、オプトジェネティクスにおける作用スペクトル解析を行う場合等、すべての試料ｓを同じ温度条件とする必要がある場合に、有効となる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００６５】
（実施形態３）
本実施形態は、温調部として、所定温度に保つことができる収容空間を備えたものを用いて、試料配置部３に配置された試料の温度調整を行う形態である。
すなわち、収容空間内に、多数の試料を配置した試料配置部３を収容する。収容空間内は、外気と離隔されており、外気温の影響を抑制できる断熱構造となっている。そして、収容空間内を、ペルチェ素子等の温調手段によって、所定の温度に調整する。
【００６６】
光源１１や分光部１２等は、収容空間の外部に配され、試料は収容空間内に配される。そのため、光ファイバー２は、収容空間の内外を貫通するように配設される。このとき、収容空間における光ファイバー２の貫通部を介して外気と収容空間内との間の熱の移動を防ぐように、貫通部においても断熱する。このような構成において、収容空間内を所定の温度に保ちつつ、光ファイバー２を介して、収容空間内の試料に光照射を行う。
【００６７】
上記のような収容空間を備えた温調部として、例えば、インキュベーターを用いることができる。インキュベーターとしては、例えば、コンパクトクールインキュベーターＩＣＩ１（アズワン社製）がある。
【００６８】
このインキュベーターは、ペルチェ素子を用いて、収容空間内の温度を調整するクールインキュベーターである。収容空間内には小型ファンが設けられ、庫内の空気を循環させることができる、強制対流方式が採用されている。また、このインキュベーターは、ＰＩＤ制御にて温度調整を行うよう構成されている。これにより、高い温度調節精度にて、試料の温度調整を行うことができる。
【００６９】
インキュベーターを、多波長光照射装置に利用するにあたって、上述のように光ファイバー２を収容空間の内外に貫通させる構成として、以下のような構成が考えられる。すなわち、インキュベーターの収容空間の上面に開口部を設ける。この開口部を発泡樹脂のシートと、ゴムシートとの積層体にて覆う。この積層体には、多数の光ファイバーを貫通させる穴が開いており、その穴を多数の光ファイバー２が貫通している。これにより、インキュベーターの収容空間における断熱を確保しつつ、光ファイバー２の先端部を、インキュベーターの収容空間に配置することができる。
【００７０】
実際に、上記のコンパクトクールインキュベーターＩＣＩ１を用いて、実施形態１において示したように、試料を配置した試料配置部３を、収容空間に配置した状態で、温度調整を行った。すなわち、この状態で、設定温度を、それぞれ、２６℃又は３７℃として、３時間放置し、収容空間の温度を１時間ごとに測定した。
その結果、上記いずれの温度設定においても、収容空間の温度（すなわち各試料の温度）は、設定温度±０．２℃の範囲内にて維持されていることが確認できた。
なお、試料を配置せずに、１２℃又は４５℃の温度設定での収容空間の温度を測定した。その結果、設定温度±０．２℃の範囲内にて、維持されていることが確認できた。
【００７１】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記実施形態においては、多波長光照射装置１にて得る、互いに異なる波長の単色照射光Ｌｉの数を９６としたものを示したが、単色照射光Ｌｉの数は、これに限られるものではない。
【００７２】
また、多波長光照射装置の用途としては、必ずしも、上述のオプトジェネティクスにおける作用スペクトル解析に限られるものではない。また、単色照射光の照射対象の試料としては、生物の細胞以外にも、例えば、照射光領域に吸収を持つ化学物質等や、光照射への安定性を評価したい材料等とすることもできる。そして、これらに光照射したときの反応の、波長依存性を調べることも想定できる。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月8日(2019.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射された試料の反応の波長依存性を調べる作用スペクトル解析に用いる、多波長光照射装置であって、
連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光導波路と、
上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部と、
上記多数の試料のそれぞれに照射される上記単色照射光の光強度を、それぞれ個別に調整する多数の調整フィルタと、
を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、上記試料配置部に配置された多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成され、
上記多数の調整フィルタのそれぞれは、多数の上記単色照射光のそれぞれに対して個別に設けてあり、
各試料に対して照射される上記単色照射光の、波長以外の光照射の条件を、上記多数の試料の間において揃えることができるよう構成されている、多波長光照射装置。
【請求項２】
上記単色照射光は、半値幅が２０ｎｍ以下である、請求項１に記載の多波長光照射装置。
【請求項３】
多数の上記単色照射光は、ピーク波長の間隔が、２０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の多波長光照射装置。
【請求項４】
上記光源は、可視光域の少なくとも一部を含む連続光を放射するよう構成されており、多数の上記単色照射光のうちの少なくとも一部は、可視光域の単色光である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項５】
上記光源は、可視光域の全体を含む連続光を放射するよう構成されている、請求項４に記載の多波長光照射装置。
【請求項６】
上記試料配置部は、上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して配された多数のウェルを備え、互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、多数の上記ウェルのそれぞれに配置された試料に対して、同時に照射することができるよう構成された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項７】
上記光導波路の上記出射端と上記ウェルとの間に、上記単色照射光の光強度を調整する調整フィルタが、介設されている、請求項６に記載の多波長光照射装置。
【請求項８】
多数の上記光導波路における上記出射端の近傍を保持すると共に上記出射端と上記ウェルとの位置決めを行う位置決め部材をさらに有する、請求項６又は７に記載の多波長光照射装置。
【請求項９】
上記位置決め部材は、複数の上記出射端から出射した複数の上記単色照射光同士が、互いに混ざらないようにするための遮光部を備えている、請求項８に記載の多波長光照射装置。
【請求項１０】
上記試料配置部は、上記各ウェルに照射された上記単色照射光が他の上記ウェルへ漏れないよう構成されている、請求項６〜９のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１１】
上記試料配置部は、上記ウェル内の試料の温度を調整するための温調部を備えている、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１２】
上記単色照射光の光強度は、０．１〜１５０μｍｏｌｓ−１ｍ−２である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１３】
多数の上記光導波路は、上記入射端が一直線状に一列に配列し、上記出射端が複数列に配列するように配設されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１４】
上記光導波路は、光ファイバーによって構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
に照射する手法も考えられるが、波長分解能の観点で限界があり、上述の作用スペクトル解析において詳細な研究を充分に行うことが困難である。
［０００５］
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、低コストにて、小型の多波長光照射装置を提供しようとするものである。
課題を解決するための手段
［０００６］
本発明の一態様は、光照射された試料の反応の波長依存性を調べる作用スペクトル解析に用いる、多波長光照射装置であって、
連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光導波路と、
上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部と、
上記多数の試料のそれぞれに照射される上記単色照射光の光強度を、それぞれ個別に調整する多数の調整フィルタと、
を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、上記試料配置部に配置された多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成され、
上記多数の調整フィルタのそれぞれは、多数の上記単色照射光のそれぞれに対して個別に設けてあり、
各試料に対して照射される上記単色照射光の、波長以外の光照射の条件を、上記多数の試料の間において揃えることができるよう構成されている、多波長光照射装置にある。
発明の効果
［０００７］
上記多波長光照射装置は、上記光源と、上記分光部と、上記多数の光導波路と、上記試料配置部とを有する。これにより、分光部にて分光された多数の単色光を、多数の光導波路によって、それぞれ試料配置部に配置された多数の試料へ個別に導いて、単色照射光として照射することができる。そのため、特に大型の設備を用いることなく、多数の単色照射光のそれぞれを多数の試料に同時に照射する装置を、低コストにて実現することができる。
また、光源として連続光を放射するものを用い、その連続光を分光部にて分光するため、単色照射光の光強度を維持しつつその波長分解能を高くしやすい。
［０００８］
以上のように、上記態様によれば、低コストにて、小型の多波長光照射装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月25日(2019.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射された試料の反応の波長依存性を調べる作用スペクトル解析に用いる、多波長光照射装置であって、
連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光導波路と、
上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部と、を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、上記試料配置部に配置された多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成され、
上記多数の試料のそれぞれに照射される上記単色照射光の光強度を、それぞれ個別に調整することによって、各試料に対して照射される上記単色照射光の、波長以外の光照射の条件を、上記多数の試料の間において揃えることができるよう構成されている、多波長光照射装置。
【請求項２】
上記単色照射光は、半値幅が２０ｎｍ以下である、請求項１に記載の多波長光照射装置。
【請求項３】
多数の上記単色照射光は、ピーク波長の間隔が、２０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の多波長光照射装置。
【請求項４】
上記光源は、可視光域の少なくとも一部を含む連続光を放射するよう構成されており、多数の上記単色照射光のうちの少なくとも一部は、可視光域の単色光である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項５】
上記光源は、可視光域の全体を含む連続光を放射するよう構成されている、請求項４に記載の多波長光照射装置。
【請求項６】
上記試料配置部は、上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して配された多数のウェルを備え、互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、多数の上記ウェルのそれぞれに配置された試料に対して、同時に照射することができるよう構成された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項７】
上記光導波路の上記出射端と上記ウェルとの間に、上記単色照射光の光強度を調整する調整フィルタが、介設されている、請求項６に記載の多波長光照射装置。
【請求項８】
多数の上記光導波路における上記出射端の近傍を保持すると共に上記出射端と上記ウェルとの位置決めを行う位置決め部材をさらに有する、請求項６又は７に記載の多波長光照射装置。
【請求項９】
上記位置決め部材は、複数の上記出射端から出射した複数の上記単色照射光同士が、互いに混ざらないようにするための遮光部を備えている、請求項８に記載の多波長光照射装置。
【請求項１０】
上記試料配置部は、上記各ウェルに照射された上記単色照射光が他の上記ウェルへ漏れないよう構成されている、請求項６〜９のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１１】
上記試料配置部は、上記ウェル内の試料の温度を調整するための温調部を備えている、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１２】
上記単色照射光の光強度は、０．１〜１５０μｍｏｌｓ-1ｍ-2である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１３】
多数の上記光導波路は、上記入射端が一直線状に一列に配列し、上記出射端が複数列に配列するように配設されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１４】
上記光導波路は、光ファイバーによって構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【請求項１５】
上記多数の試料のそれぞれに照射される上記単色照射光の光強度を、それぞれ個別に調整する多数の調整フィルタ、をさらに有し、
上記多数の調整フィルタのそれぞれは、多数の上記単色照射光のそれぞれに対して個別に設けてある、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の多波長光照射装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様は、光照射された試料の反応の波長依存性を調べる作用スペクトル解析に用いる、多波長光照射装置であって、
連続光を放射する光源と、
上記連続光を互いに波長の異なる多数の単色光に分光して出射する分光部と、
上記分光部から出射した各単色光を個別に入射端から導入して出射端から単色照射光として出射する多数の光導波路と、
上記各光導波路の上記出射端にそれぞれ対向して多数の試料を配置する試料配置部と、を有し、
互いに波長の異なる多数の上記単色照射光のそれぞれを、上記試料配置部に配置された多数の試料のそれぞれに対して、同時に照射することができるよう構成され、
上記多数の試料のそれぞれに照射される上記単色照射光の光強度を、それぞれ個別に調整することによって、各試料に対して照射される上記単色照射光の、波長以外の光照射の条件を、上記多数の試料の間において揃えることができるよう構成されている、多波長光照射装置にある。
【国際調査報告】
2018186448.tif 000012
2018186448.tif 000013
2018186448.tif 000014
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