(57)【要約】【課題】棒状の光導波路を着脱可能に用いる分析測定装置に対して、ロボットによる自動化が容易となる光学プローブを得る。【解決手段】投光性を有する棒状の光導波路部位２の一端に、光導波路部位２の長軸と直交し被吸着領域３ａを有する円形の平板状部位３が設けられ、平板状部位３の中央部の光導波路部位２の長軸が通る個所に光学窓４又は凸レンズ５が設けられている。図１(ａ)では、光学窓４は周囲の被吸着領域３ａと同一面内にあって、被吸着領域３ａと区別される構造を有していない。図１(ｂ)では、光学窓４を凸レンズ５のような形状にしている。図１(ｃ)は光導波路部位２の平板状部位３との接続部分にテーパ部６を設けている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置に着脱可能な棒状の光導波路から成る光学プローブであって、一端に前記光導波路の長軸に直交する平面を有する平板状部位を有することを特徴とする光学プローブ。
【請求項２】
前記平板状部位は吸着治具により捕捉するための被吸着面として機能することを特徴とする請求項１に記載の光学プローブ。
【請求項３】
前記平板状部位は強磁性金属から成る部位を含むことを特徴とする請求項２に記載の光学プローブ。
【請求項４】
前記平板状部位は円形であることを特徴とする請求項１に記載の光学プローブ。
【請求項５】
前記光導波路は円柱状とし、前記円形の中心と前記円柱の中心軸が一致していることを特徴とする請求項４に記載の光学プローブ。
【請求項６】
前記平板状部位を構成する材料は、前記光導波路と屈折率が同一又はより低い材料であることを特徴とする請求項１に記載の光学プローブ。
【請求項７】
前記平板状部位に読み取り可能な情報を付したことを特徴とする請求項１に記載の光学プローブ。
【請求項８】
前記情報は着色、レーザー刻印、切り欠きのうちの少なくとも１つの手段によるものであることを特徴とする請求項７に記載の光学プローブ。
【請求項９】
前記平板状部位は下方に設置する容器の蓋として機能することを特徴とする請求項１に記載の光学プローブ。
【請求項１０】
棒状の光導波路から成る光学プローブを搬送する方法であって、前記光学プローブの一端に前記光導波路の長軸に直交する被吸着面を有する平板状部位を設け、該平板状部位を吸着治具により保持することを特徴とする光学プローブの搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的手法に基く分析測定装置に用いる光学プローブ及びその搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
試料による光の吸収又は吸収の結果生ずる蛍光を分析手法として利用することは、様々な分野において行われている。その場合の多くは、光透過性のセルと称する容器に試料を入れて、容器の外側から観測を行うものであるが、別の手法として、光透過性の材料から成る棒状、特にファイバ形状の光学プローブを試料に貫入して、これに光を導入及び／又は収集することが屡々行われている。
【０００３】
この手法は、試料の容器を選ばない、懸濁による妨害が少ないなどの利点を有する。また、ファイバ形状の光学プローブは、細長い形状のために単位体積当りの内部全反射回数を多くとることが可能であり、ＡＴＲ吸収法、エバネッセント蛍光法、プラズモン共鳴法などにおいて、効率の良い励起を行うことができる。
【０００４】
ファイバ状の光学プローブを用いる形態としては、▲１▼光源又は検出器に直結した光学ファイバの一部をセンサとして用いるもの（特開平２−１９３０２７号公報など）、▲２▼センサとして使用する部分が物理的に独立したもの（特開平５−５７４２号公報、米国特許４５８２８０９号公報、米国特許６１３６６１１号公報など）がある。特に、後者は装置に対して着脱可能な光学プローブであり、使い捨てが可能である、目的に応じて異なるプローブを選択できる、などの長所を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、光学プローブはその形状から、自動機械による捕捉、保持、搬送が行い難い。例えば、単純な円柱形のファイバ型小片をピックアップすることを考えた場合に、側面を掴まざるを得ないが、導入光の全反射を行わせる面としての平滑性や、測定対象物と接触する面としての清浄性を考慮すると、極めて慎重な掴み方が要求される。また、装置側の光軸に対して光導波路側の光軸を合わせる位置決めも難しい。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、棒状の光導波路を着脱可能に用いる分析測定装置に対して、ロボットによる自動化が容易な光学プローブ及び搬送方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る光学プローブは、装置に着脱可能な棒状の光導波路から成る光学プローブであって、一端に前記光導波路の長軸に直交する平面を有する平板状部位を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る光学プローブの搬送方法は、棒状の光導波路から成る光学プローブを搬送する方法であって、前記光学プローブの一端に前記光導波路の長軸に直交する被吸着面を有する平板状部位を設け、該平板状部位を吸着治具により保持することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１(ａ)〜(ｃ)は光学プローブ１の実施の形態を示している。透光性を有する棒状の光導波路部位２の一端に、光導波路部位２の長軸と直交し被吸着面となるフランジ状の円形の平板状部位３が設けられ、光導波路部位２の中心軸上に平板状部位３の中心が位置している。そして、平板状部位３の中心に光学窓４が設けられている。
【００１０】
図１(ａ)では、光学窓４は周囲の被吸着領域３ａと同一面内にあって、見掛け上、被吸着領域３ａと区別される構造を有していないが、図１(ｂ)の形態のように、必要に応じて光学窓４を凸レンズ５のような形状にすることも可能である。また、図１(ｃ)の形態のように、光学窓４の径を大きくし、光導波路部位２の平板状部位３との接続部分を径が徐々に太くなるテーパ部６を設けることもできる。
【００１１】
これらの場合に、光導波路部位２は単純な円柱形のファイバ形状であり、光の入射又は出射は、光導波路部位２から平板状部位３の表面に投影される光学窓４から行われる。光学プローブ１の平板状部位３に対して、中空形状の吸着治具を用いることにより、光学窓４や凸レンズ５が吸着治具と直接接触を避けることができ、光学的な汚損を心配することなく用いることが可能となる。なお、光の入出方向や光導波路部位２の他方の端面の扱いについては、何ら限定することはない。
【００１２】
吸着の方式としては、空気吸引式のものを用いることができる。例えば、円柱形先端を有する管状治具を、平板状部位３の光学系４の周囲の被吸着領域３ａに押し付け、管内の空気を適当な装置で吸い出すことによって、光学プローブ１を容易に捕捉し、搬送することができる。吸着治具の先端に用いる材料としては、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴムなどが柔軟で好適であるが、ロボット側の構成によっては柔軟性は必ずしも必要としない。
【００１３】
また、他の吸着方式としては、磁石を用いたものが挙げられる。例えば、平板状部位３の表面に鉄などの強磁性金属から成る部位を設けておき、これを電磁石を有する吸着治具で捕捉、搬送すればよい。
【００１４】
これらの吸着治具をロボットアームに装着することによって、光学プローブ１を自在に移動させてルーチン処理することができる。即ち、格納容器と測定装置の間、また装置内に工程に沿った検体容器、試薬容器、光学系といった各ポートがある場合に、これらのポート間を予め設定されたプログラムに従って全自動で移動させることにより、多数検体の測定、複雑な工程を要する測定を無人で行うことができる。
【００１５】
平板状部位３は実施の形態のような円形でなく、例えば四角形の平板でもよいが、この平板状部位３を利用して、外部の装置等に対して位置決めを行う場合には円形が有効である。即ち、装置側の凹形状に平板状部位３を嵌合するに当り、若干のずれや傾きがあった際に、円形同士の方が自然推移的な嵌合の矯正を行い易い。実施の形態のように、円形の平板状部位３の中心と光導波路部位２の中心軸が一致している光学プローブ１の場合には、平板状部位３を利用した位置決めにより、装置側の光軸と光学プローブ１側の光軸が合わせ易く好ましい。
【００１６】
平板状部位３の上面の面積は、光学プローブ１の全体の大きさにも依存するもので、一義的に定まるものではないが、安定した吸着動作を行うために、被吸着領域３ａとして十分な面積を確保する必要がある。この際に、光導波路部位２と同一材料又は同一の屈折率の材料から成る平板状部位３を有する光学プローブ１においては、図２に示すように光学窓４に対して障害とならない吸着面の確保が重要である。
【００１７】
図２は同一材料から成る図１(ａ)の形態の光学プローブ１の断面を示している。光導波路部位２から上方に光が出射される場合を例に挙げると、材質の屈折率に依存する臨界角に対応して、図中の点線の内側に相当する範囲が光束領域４ａとなる。従って、この光束が光学プローブ１の上面を切る光束領域４ａは、光学窓４として確保されるべきであり、吸着治具がこの部分に接触しないことが望まれる。その上で、被吸着領域３ａを被吸着面として十分な面積を確保すべきである。上方から光を入射する場合についても、レンズ等により収束される光束は、前記と同様な範囲つまり図２の点線内側を通るので、好ましい形態は同様である。
【００１８】
平板状部位３を構成する材料が、光導波路部位２よりも低い屈折率の材料である場合は、光は光導波路部位２内に閉じ込められるので、上述の懸念がなく好ましい。この際には、自明なこととして図３に示すように、光導波路部位２が平板状部位３の中央を貫通して光学窓４として上面に露出している必要がある。平板状部位３として、光導波路部位２よりも屈折率の高い材料は、光が平板状部位３に逃げる可能性があるので好ましくない。また、使用する波長光を吸収する材料も好ましくない。前述した強磁性金属部位を設ける場合も、この点に留意して選択する必要がある。
【００１９】
平板状部位３の厚みは特に限定されるものではないが、光導波路部位２と同一材料又は同一の屈折率の材料から成る場合は、機械的強度に支障のない範囲で小さいほうが望ましい。これは、図２に示すように光束の基準となる点が上面つまり表面ではなく、下面つまり光導波路部位２との接点であるので、装置との間の光束に関する位置調整が若干困難となるためである。
【００２０】
平板状部位３を構成する材料が、光導波路部位２よりも低い屈折率の材料である場合はこの懸念はないが、厚みが必要以上に大きいことは、光導波路部位２の有効部分、即ち反応場となる表面を有する部分に光が到達するまでの距離を伸ばし、光を減衰させる虞れがあるので好ましくない。
【００２１】
本実施の形態における平板状部位３の被吸着領域３ａは、光学プローブ１に情報を書き込むスペースとして活用することができる。例えば、光導波路部位２の表面に固定した試薬、受容体などの種類を平板状部位３の上面に予め記しておき、これを測定装置が読みこんで利用するようなことが可能である。情報の書き込み方法としては、塗料等による着色、レーザー刻印（焼印）、切り欠きによるものが挙げられる。切り欠きの場合には、平板状部位３の縁の部分に設けることが望ましく、この切り欠きはより厳密な位置決めに利用することもできる。
【００２２】
また、平板状部位３は光学プローブ１の下方に設置する容器、即ち光導波路部位２の格納容器や洗浄容器、又は検体容器などに対して、図４に示すように蓋の機能を持たせることができる。下方に設置した筒状容器に対して、光学プローブ１をそのまま載置又は平板状部位３を押し付けながら載置することにより、筒状容器を密閉することが可能である。これにより、簡単な容器形状でも、容器における反応や洗浄を効率良く行い、また外部からの異物侵入を防止することができる。
【００２３】
［実験例１］  ポリスチレン樹脂を射出成形することにより、図１(ｂ)の形状の光学プローブ１を作製した。被吸着領域３ａを有する平板状部位３の直径は１２ｍｍ、厚みは１．５ｍｍ、光導波路部位２の直径は０．７ｍｍ、長さは４１ｍｍとした。光学窓４の直径は４．４ｍｍとし、この外側を被吸着領域３として確保した。この光学プローブ１は吸着式ピンセット（Ｎｏ．３９３、白光社製）で容易に持ち上げ移動することができた。
【００２４】
また、ピンセットのヘッド部分とチューブを、ロボット（ＤＴＲ−ＡＳＬ３−３−１４５Ｗ、コガネイ社製）のアーム先端に設置し、チューブを電磁バルブを介して空気ポンプに連結した。空気ポンプによりチューブ内を負圧とし、バルブでオン／オフすることで、被吸着領域３を介して光学プローブ１を持ち上げ／放すことにより、ロボットアームで容器から別の容器へ移動することが可能であった。
【００２５】
［実験例２］  実験例１と同様の光学プローブ１を作製し、図５に示すように平板状部位３の被吸着領域３ａにＳＵＳ製のリング状部品７を取り付けた。実験例１で使用したロボットのアーム先端に、電磁石ユニットを設置し、電磁石をオン／オフすることで、光学プローブ１を持ち上げ／放すことにより、ロボットアームを用いて容器から別の容器に移動することが可能であった。
【００２６】
［実験例３］  実験例１と同様の光学プローブ１の光導波路部位２の表面に抗体を固定し、図４に示す形状の容器１０及び光学系を用いて蛍光免疫法に基づく測定を行った。この系では、光学プローブ１は励起光の導入と蛍光の集光を兼ねている。
【００２７】
励起光の光源にハロゲンランプ１１を用い、励起光はバンドパスフィルタ１２（６４０±１０ｎｍ）、レンズ１３、ハーフミラー１４を通過して光学プローブ１の上方から凸レンズ５を介して入射される。光学プローブ１からの帰還光はハーフミラー１４で水平方向へ取り出され、レンズ１６、ファイバ１７を経由して分光光度計１８に導光される。容器１０は２つの槽１０ａ、１０ｂを有しており、検体、蛍光標識抗体溶液がそれぞれ注入されている。
【００２８】
光学プローブ１の外部収納容器及び容器１０の２つの槽１０ａ、１０ｂの間の光学プローブ１の移動、及び容器１０の光学系に対する水平移動は、実験例１で用いたロボットにより行った。検体として大腸菌（１００００個／ｍｌ）を含む場合と含まない場合の緩衝液を用意し、抗体はウサギ抗大腸菌ポリクローナル抗体を用いた。蛍光標識抗体は抗体に対しＣｙ５（アマシャムバイオサイエンス社製）を結合することで作製した。
【００２９】
抗体が固定された光学プローブ１を、先ず槽１０ｂの蛍光標識抗体溶液に５分間挿入して、非特異的吸着による蛍光を測定した。次に、槽１０ａの検体に１０分間挿入した後に、再び蛍光標識抗体溶液に５分間挿入して、初めの蛍光からの増加分を測定した。複数の検体に対し、当該濃度の大腸菌の有無を蛍光量の増加から判断することができた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光学プローブ及びその搬送方法は、分析測定装置に対してロボットによる移動が容易となり、分析測定の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学プローブの斜視図である。
【図２】光学プローブの要部断面図である。
【図３】光学プローブの要部断面図である。
【図４】実験装置の説明図である。
【図５】光学プローブの要部斜視図である。
【符号の説明】
１  光学プローブ
２  光導波路部位
３  平板状部位
３ａ  被吸着面領域
４  光学窓
４ａ  光学領域
５  凸レンズ
６  テーパ部
７  ＳＵＳ製リング
１０  容器
１１  ハロゲンランプ
１２  バンドパスフィルタ
１４  ハーフミラー
１７  ファイバ
１８  分光光度計
【図１】
2004205285.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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