(57)【要約】【課題】複数の反応容器の夫々の反応試料に均一に励起光を照射することができる検出装置を提供する。【解決手段】検出装置は、蛍光物質を含む反応試料を格納すべく配列される複数の反応容器と、光を発生する光源と、光源からの光のうち、反応試料を励起させる励起光を透過させる第１光学フィルタと、反応試料に励起光を照射すべく第１光学フィルタからの励起光を反射するとともに、励起される反応試料から発生する蛍光を透過させる反射透過板と、反射透過板を透過する蛍光を観測装置で観測できるよう、入力される光のうち蛍光を透過させる第２光学フィルタと、光源から反応試料までの光路における光源と反射透過板との間に設けられ、入力される光を拡散する拡散板と、を備える。【選択図】図１
2011112636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光物質を含む反応試料を格納すべく配列される複数の反応容器と、
光を発生する光源と、
前記光源からの光のうち、前記反応試料を励起させる励起光を透過させる第１光学フィルタと、
前記反応試料に前記励起光を照射すべく前記第１光学フィルタからの前記励起光を反射するとともに、励起される前記反応試料から発生する蛍光を透過させる反射透過板と、
前記反射透過板を透過する前記蛍光を観測装置で観測できるよう、入力される光のうち前記蛍光を透過させる第２光学フィルタと、
前記光源から前記反応試料までの光路における前記光源と前記反射透過板との間に設けられ、入力される光を拡散する拡散板と、
を備えることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置であって、
前記拡散板は、
前記第１光学フィルタの前記光源側に配置され、前記光源からの光を拡散して前記第１光学フィルタに出力すること、
を特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検出装置であって、
前記第１光学フィルタの光路方向の厚みが前記第１光学フィルタよりも厚く、前記第１光学フィルタの周囲を囲んで前記第１光学フィルタを保持する保持枠と、
前記拡散板が前記保持枠の前記光源側において前記保持枠に接触した状態で、前記保持枠と前記拡散板とを固定する固定部材と、
を更に備えること、
を特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の検出装置であって、
前記拡散板は、
前記光源からの光を略１０度拡散して前記第１光学フィルタに出力すること、
を特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の検出装置であって、
前記光源から前記拡散板までの光路における前記光源と前記拡散板との間に設けられ、前記光源からの赤外線を遮断する遮断フィルタをさらに備えること、
を特徴とする検出装置。
【請求項６】
蛍光物質を含む反応試料を格納すべく配列される複数の反応容器と、
光を発生する光源と、
入力される光を拡散して出力する拡散板と、前記拡散板から出力される光のうち、前記反応試料を励起させる励起光を透過させる第１光学フィルタと、前記反応試料に前記励起光を照射すべく前記第１光学フィルタからの前記励起光を反射するとともに、励起される前記反応試料から発生する第１蛍光を透過させる第１反射透過板と、入力される光のうち前記第１蛍光を透過させる第２光学フィルタと、を含む第１装置と、
入力される光のうち、前記励起光を透過させる第３光学フィルタと、前記第３光学フィルタからの前記励起光を反射するとともに、励起される前記反応試料から発生する第２蛍光を透過させる第２反射透過板と、入力される光のうち前記第２蛍光を透過させる第４光学フィルタと、を含む第２装置と、
前記第１及び第２装置が装着され、入力される光を観測する観測装置に前記第１蛍光を観測させる場合、前記光源からの光が前記拡散板に入力されるよう前記第１装置を移動させ、前記観測装置に前記第２蛍光を観測させる場合、前記光源からの光が前記第３光学フィルタに入力されるよう前記第２装置を移動させる移動装置と、
を備えることを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）にポリメラーゼ連鎖反応（以下、ＰＣＲ：Polymerase Chain Reaction）を起させて、ＤＮＡを検査等する装置としては、リアルタイムＰＣＲ装置がある（例えば、特許文献１参照）。リアルタイムＰＣＲ装置（以下、ＰＣＲ装置）は、ＤＮＡや蛍光物質等を含む反応試料の温度を制御してＤＮＡを増幅する。また、一般にＰＣＲ装置は、反応試料を励起させる励起光を照射し、その際に反応試料から発生する蛍光に基づいて増幅されたＤＮＡを測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４６９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されているように、ＰＣＲ装置には反応試料を格納する複数の反応容器が設けられることが多い。仮に全ての反応容器のＤＮＡ量が同じであったとしても、各反応容器への励起光の強度が異なると、各反応容器の反応試料からの蛍光の強度に差が生じる。この結果、精度良くＤＮＡの増幅を検出できないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の反応容器の夫々の反応試料に均一に励起光を照射することができる検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る検出装置は、蛍光物質を含む反応試料を格納すべく配列される複数の反応容器と、光を発生する光源と、前記光源からの光のうち、前記反応試料を励起させる励起光を透過させる第１光学フィルタと、前記反応試料に前記励起光を照射すべく前記第１光学フィルタからの前記励起光を反射するとともに、励起される前記反応試料から発生する蛍光を透過させる反射透過板と、前記反射透過板を透過する前記蛍光を観測装置で観測できるよう、入力される光のうち前記蛍光を透過させる第２光学フィルタと、前記光源から前記反応試料までの光路における前記光源と前記反射透過板との間に設けられ、入力される光を拡散する拡散板と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
複数の反応容器の夫々の反応試料に均一に励起光を照射することができる検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態であるＰＣＲ装置１０の側面図である。
【図２】ＰＣＲ装置１０の平面図である。
【図３】フィルタ装置３２が装着された回転装置３１の斜視図である。
【図４】拡散板７１、光学フィルタ７２がフィルタキューブ７０に固定される際の構造の詳細を示すフィルタ装置３２の要部断面図である。
【図５】ＰＣＲ装置１０を用いて蛍光Ｌ１を観測した観測結果の一例である。
【図６】一般的なＰＣＲ装置を用いて蛍光Ｌ１を観測した観測結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態であるＰＣＲ装置１０の側面図である。また、図２は、ＰＣＲ装置１０の平面図である。ＰＣＲ装置１０は、ＤＮＡや蛍光物質等を含む液体状の反応試料の温度を制御することによりＤＮＡの増幅を行い、増幅されたＤＮＡの状態を光学的な測定方法により検出する装置である。ＰＣＲ装置１０（検出装置）は、本体１５と、本体１５の前方に取り付けられたカバー１６とを備えている。なお、図１，２において、一部のブロックは断面図で描かれている。
【００１１】
本体１５には、反応容器２０、反応ユニット２１、カバー２２、制御装置２４、光源３０、回転装置３１、フィルタ装置３２，３３、モータ３４、及びカメラ３５が設けられている。
【００１２】
カバー１６は、利用者が反応容器２０を取替えられるよう前後に移動可能に本体１５に設置され、後方に移動した際には本体１５の内部に収納される。図１におけるカバー１６は、前方に移動された状態であり、例えば、本体１５とカバー１６との間に遮光部材（不図示）が取付けられることによりＰＣＲ装置１０の内部空間が遮光される。また、カバー１６の内側には、反射板２５、フレネルレンズ２６が設置されている。
【００１３】
反応容器２０には、ＤＮＡや蛍光物質等を含む液体状の反応試料が格納される。反応容器２０は、縦に８個、横に１２個配列された９６個の反応容器を含んで構成される。なお、反応容器は、縦、横ともに例えば９ｍｍおきに配列される。また、本実施形態では、蛍光物質が励起されると、例えば２種類の異なる波長の蛍光（蛍光Ｌ１，Ｌ２）を発生するよう、ＤＮＡは蛍光標識されていることとする。ここで、蛍光Ｌ１は、例えばＤＮＡ量の増加に応じて強度が強くなり、蛍光Ｌ２は、例えばＤＮＡ量によらず所定の強度であることとする。
【００１４】
反応ユニット２１は、反応容器２０を収納する。また、反応ユニット２１は、後述する制御装置２４の指示に基づいて、ＤＮＡを増幅すべく反応容器２０の温度制御を行う。
【００１５】
カバー２２は、反応容器２０が例えば過熱された際に反応試料の蒸発を防ぐために設けられる。なお、カバー２２には、反応試料を励起させる励起光や、反応試料からの蛍光が影響を受けないよう、光透過性のフィルム等が用いられている。
【００１６】
制御装置２４は、例えば、ＰＣＲ装置１０の外部に設けられたコンピュータ（不図示）からの指示を受け、ＰＣＲ装置１０の各ブロックを制御する。制御装置２４は、例えば、反応ユニット２１の温度、光源３０の点灯、消灯、モータ３４の回転を制御する。
【００１７】
反射鏡２５は、例えば、後述するフィルタ装置３２から出力される励起光をフレネルレンズ２６に向けて反射する。また、反射鏡２５は、反応試料からの蛍光を例えばフィルタ装置３２へと反射する。
【００１８】
フレネルレンズ２６は、反射鏡２５で反射される励起光を、フレネルレンズの光軸に平行な状態に収束させて透過させる。
【００１９】
光源３０は、本体１５の側面（−Ｙ側の側面）に設置され、ハロゲンランプ５０、反射鏡５１、及び赤外線遮断フィルタ５２を含んで構成される。ハロゲンランプ５０は、励起光を含む光を照射するランプである。反射鏡５１は、ハロゲンランプ５０からの光を本体１５のＹ側方向に反射する。赤外線遮断フィルタ５２（遮断フィルタ）は、ハロゲンランプ５０からの赤外線を吸収、反射する。なお、赤外線遮断フィルタ５２は、赤外線以外の光は透過させる。
【００２０】
回転装置３１（移動装置）は、いわゆるターレット式の回転装置であり、反応試料からの蛍光を観測する際に用いられるフィルタ装置３２，３３が装着される。図３は、フィルタ装置３２が取り付けられた回転装置３１の斜視図である。回転装置３１は、回転板６０，６１、回転軸６２を含んで構成される。回転装置３１は、回転板６０と回転板６１との間に、例えば、最大６つのフィルタ装置を６０度間隔で装着可能である。
【００２１】
回転板６０は、カメラ３５側（ＰＣＲ装置１０の後方側）の板であり、フィルタ装置が装着される位置に、蛍光が通過できるような丸窓が６箇所設けられている。
【００２２】
回転板６１は、反射板２５側（ＰＣＲ装置１０の前方側）の板であり、フィルタ装置が装着される位置に、励起光、及び蛍光が通過できるような角窓が６箇所設けられている。
【００２３】
回転軸６２は、回転板６０，６１、及び装着されたフィルタ装置を回転させるよう、回転板６０，６１に接続される。
【００２４】
本実施形態では、フィルタ装置３３は、フィルタ装置３２が設置された位置から１８０度離れた位置に装着される。また、詳細は後述するが、回転装置３１は、フィルタ装置３２，３３の何れかを光源３０と対向させ、光源３０からの光を入力させる。なお、フィルタ装置３２が光源３０に対向するとは、光源３０の光軸と、後述するフィルタ装置３２の拡散板７１及び光学フィルタ７２の光軸とが一致するような状態をいう。図２では、例えばフィルタ装置３２が光源３０の対向された状態を示す。
【００２５】
フィルタ装置３２（第１装置）は、蛍光Ｌ１を観測する際に用いられ、箱状体のフィルタキューブ７０に拡散板７１、光学フィルタ７２、７４、及びダイクロイックミラー７３が取付けられている。
【００２６】
拡散板７１は、光源３０からの光を拡散して光学フィルタ７２に出力する。なお、拡散板７１は、例えば、入力される光を略１０度拡散して出力する。拡散板７１には、例えばすりガラス等を用いることができ、すりガラスの入射側の表面は、入射光を略１０度拡散できるよう凹凸が形成されている。
【００２７】
光学フィルタ７２（第１光学フィルタ）は、拡散板７１から出力される光のうち、反応試料を励起させる励起光を透過させるバンドパスフィルタである。
【００２８】
ダイクロイックミラー７３（反射透過板）は、反応試料に励起光を照射すべく、光学フィルタ７２から出力される励起光を反射するとともに、励起される反応試料から発生する蛍光を透過させる。なお、ダイクロイックミラー７３で反射された励起光は、反射板２５で更に反射され、フレネルレンズ２６を透過して反応容器２０に照射される。
【００２９】
光学フィルタ７４（第２光学フィルタ）は、ダイクロイックミラー７３からの光のうち蛍光Ｌ１を透過させるバンドパスフィルタである。
【００３０】
ここで、フィルタ装置３２において、拡散板７１、光学フィルタ７２がフィルタキューブ７０に固定される際の詳細構造について、図４の断面図を参照しつつ説明する。なお、図１、図２においては省略したが、光学フィルタ７２は保持枠１００を有する。さらに、フィルタ装置３２には固定部材１１０と、固定部材１１０を固定するための４本のボルト（図４では、２本のボルト１２０ａ，１２０ｂのみを図示）とが設けられている。
【００３１】
また、図４においては、例えば、フィルタキューブ７０と、光学フィルタ７２の保持枠１００とは、各構造を容易に理解できるように便宜上分離されて描かれているが、実際に完成されたフィルタ装置３２では、両者は接触している。また、フィルタキューブ７０と固定部材１１０との間、及び拡散板７１と固定部材１１０との間も同様に接触している。
【００３２】
光学フィルタ７２には、光学フィルタ７２の周囲を囲んで光学フィルタ７２を保持する保持枠１００が設けられている。また、保持枠１００の厚さは、光学フィルタ７２の光路方向の厚みよりも厚い。そして、本実施形態では、フィルタキューブ７０の上側（図２における光源３０側）に、保持枠１００が接触した状態で光学フィルタ７２が設けられている。保持枠１００の上側には、保持枠１００に接触した状態で拡散板７１が設置されている。また、拡散板７１の上側には、拡散板７１に接触した状態で拡散板７１と保持枠１００とを固定するための固定部材１１０が設けられている。固定部材１１０は、ボルト１２０ａ，１２０ｂでフィルタキューブ７０に固定される。なお、図示しない他の２本のボルトも、ボルト１２０ａ，１２０ｂと同様である。
【００３３】
拡散板７１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ程度で、光学フィルタ７２の厚さ（例えば、数ｍｍ）よりも薄い。このため、固定部材１１０が拡散板７１と、光学フィルタ７２とをともに固定する場合であっても、フィルタ装置３２のサイズの増大を抑制できる。
【００３４】
フィルタ装置３３（第２装置）は、蛍光Ｌ２を観測する際に用いられ、箱状体のフィルタキューブ８０に光学フィルタ８１、８３、及びダイクロイックミラー８２が取付けられている。
【００３５】
光学フィルタ８１（第３光学フィルタ）は、光学フィルタ７２と同様に、入力される光のうち、反応試料を励起させる励起光を透過させるバンドパスフィルタである。また、ダイクロイックミラー８２（第２反射透過板）は、ダイクロイックミラー７３（第１反射透過板）と同様である。光学フィルタ８３（第４光学フィルタ）は、入力される光から蛍光Ｌ２を透過させるバンドパスフィルタである。このため、フィルタ装置３３は、フィルタ装置３２から拡散板７１を除いた構成と同じである。
【００３６】
モータ３４は、制御装置２４からの指示により回転装置３１の回転軸６２を回転させる。なおモータ３４は、例えば、ステッピングモータである。カメラ３５は、蛍光Ｌ１，Ｌ２を受光して撮影する。この結果、利用者は、増幅されたＤＮＡ量等を検出することができる。
【００３７】
＝＝ＰＣＲ装置１０を用いた蛍光Ｌ１の観測結果＝＝
ＰＣＲ装置１０を用いて蛍光Ｌ１を観測した際の観測結果について説明する。なお、ここでは、励起光の強度が一定の場合、蛍光Ｌ１の明るさも一定になるような反応溶液が反応容器２０に格納されていることとする。また、前述のように、蛍光Ｌ１を観測する際には、フィルタ装置３２が用いられる。このため、回転装置３１は、光源３０からの光がフィルタ装置３２に入力されるよう、光源３０にフィルタ装置３２を対向させる。
【００３８】
まず、光源３０からの光は、拡散板７１に入力されると拡散される。そして、拡散された光のうち励起光は光学フィルタ７２を透過し、ダイクロイックミラー７３で反射される。反射された励起光は反射板２５で更に反射され、フレネルレンズ２６、カバー２２を透過して反応容器２０の反応溶液に照射される。この結果、反応溶液は励起され、蛍光Ｌ１，Ｌ２が発生する。蛍光Ｌ１，Ｌ２は、反射板２５で反射された後、ダイクロイックミラー７３を透過する。ダイクロイックミラー７３からの蛍光Ｌ１，Ｌ２は、光学フィルタ７４に入力されるため、蛍光Ｌ１のみが透過してカメラ３５へと出力される。この結果、カメラ３５は蛍光Ｌ１を観測することができる。
【００３９】
図５は、ＰＣＲ装置１０を用いて蛍光Ｌ１を観測した観測結果の一例である。また、図６は、一般的なＰＣＲ装置、すなわち、拡散板７１を有していないＰＣＲ装置が同様の条件下で蛍光Ｌ１を観測した観測結果である。図６では、例えば、１２列ある反応容器２０のうち、紙面左から２，３列目や１０，１１列目において蛍光Ｌ１の明るさが他の領域と大きく異なっている。しかしながら、ＰＣＲ装置１０を用いた場合、図５に示すように、反応容器２０からの蛍光Ｌ１の明るさは均一となる。このように、ＰＣＲ装置１０を用いることで、反応容器２０に均一に励起光を照射することができる。
【００４０】
なお、ここでは、ＰＣＲ装置１０を用いて蛍光Ｌ１を観測した際の観測結果について説明したが、蛍光Ｌ２を観測する際も同様である。但し、その際には、フィルタ装置３２の代わりに、フィルタ装置３３が用いられる。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態であるＰＣＲ装置１０について説明した。ＰＣＲ装置１０では、光源３０から反応試料までの光路における光源３０とダイクロイックミラー７３との間に拡散板７１が設けられている。このため、ダイクロイックミラー７３には、拡散されてむらのない一様な励起光が入射されることとなる。したがって、本実施形態では、図５に示すように９６個の反応容器２０の夫々の反応試料に均一に励起光を照射することができる。
【００４２】
また、ＰＣＲ装置１０では、光学フィルタ７２の光源３０側に拡散板７１が配置されている。このため、本実施形態では、予め拡散された光を光学フィルタ７２に入射することができる。
【００４３】
また、保持枠１００の厚さは光学フィルタ７２の厚さより厚く、拡散板７１は、保持枠１００の光源３０側に接触した状態で固定部材１１０により固定されている。例えば、拡散板７１を光学フィルタ７２に直接接触させて固定することも可能である。しかしながら、光学フィルタ７２と拡散板７１とを直接接触させて固定した場合、反応容器２０のうち、特定の反応容器に強度に強い励起光が照射されることがある。本実施形態では、このような問題が無く、反応容器の夫々に均一に励起光を照射することができる。
【００４４】
また、反応容器２０は、縦に８個、横に１２個配列された９６個の反応容器を含み、各反応容器は、例えば９ｍｍおきに配列される。このような反応容器２０に励起光を照射する際に、光源３０からの光を略１０度拡散する拡散板７１を用いると、図５に示すように均一の励起光を照射することができる。
【００４５】
また、一般に、励起光を含む光を発生させるハロゲンランプ５０等は赤外線を発生する。本実施形態のように、拡散板７１が光源３０側に設けられると、拡散板７１の温度が上昇する。このため、拡散板７１の材質によっては、拡散板７１の特性の悪化や劣化が起こることがある。本実施形態では、ハロゲンランプ５０と拡散板７１との間に赤外線遮断フィルタ５２が設けられているため、拡散板７１の温度上昇を抑制することができる。
【００４６】
また、前述のように、蛍光Ｌ２は、例えばＤＮＡ量によらず強度が一定である。このような蛍光Ｌ２を観測する際も、反応試料に照射される励起光が均一でない場合は、蛍光Ｌ２の強度にも差が生じる。しかしながら、一般に、蛍光Ｌ２を観測する際には、蛍光Ｌ２の強度の差を、例えば、オフセットとして用いて補正することがある。このため、例えば、蛍光Ｌ２を観測する際には、拡散板７１が設けられていないフィルタ装置３３を用いることも可能である。したがって、ＰＣＲ装置１０は、フィルタ装置３３にも拡散板を設ける場合と比較すると、コストを安くすることができる。
【００４７】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００４８】
例えば、拡散板７１は、光学フィルタ７２のダイクロイックミラー７３側に接触して設けられることとしても良い。この場合であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ＰＣＲ装置
１５  本体
１６，２２  カバー
２０  反応容器
２１  反応ブロック
２５，５１  反射鏡
２６  フレネルレンズ
３０  光源
３１  回転装置
３２，３３  フィルタ装置
３４  モータ
３５  カメラ
５０  ハロゲンランプ
５２  赤外線遮断フィルタ
６０，６１  回転板
６２  回転軸
７０，８０  フィルタキューブ
７１  拡散板
７２，７４，８１，８３  光学フィルタ
７３，８２  ダイクロイックミラー
１００  保持枠
１１０  固定部材
１２０ａ，１２０ｂ  ボルト
【図３】
2011112636.tif 000003
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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