(57)【要約】【課題】      構造が単純、小型で、モジュラー構造を採用し、複数の試験対象物を同時に試験することができ、かつ、安価である蛍光補助試験装置を提供すること。【解決手段】  蛍光補助試験装置において、光源モジュールから放射されたレーザ光は、コリメータと、ダイクロイックミラーと、第１の集光レンズを通過して試験対象物に投射される。その結果、試験対象物からは、対応する試料蛍光が放射され、フィルター集合体と、第２の集光レンズとを透過して、光電信号を発生する受光器に受光される。光電信号は、データ処理装置へ送られて、試験や結果分析が行われる。本装置は、小型で、構造が単純であるため、低コストで製造可能である。【選択図】    図１
2005172790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象物に向けて光を投射し、その試験対象物から放射される試料蛍光を受光する蛍光補助試験装置であって、
レーザ光を放射する光源モジュールと、
前記のレーザ光が平行光線として伝播できるよう、レーザ光を受光して変換するために、前記の光源モジュールの片側に配置されたコリメータと、
前記の平行なレーザ光を反射できるよう、前記のコリメータの片側に配置されたダイクロイックミラーと、
前記の試験対象物から放射された試料蛍光を、前記の試験対象物から反射したレーザ光を焦光して投射するために、前記のダイクロイックミラーの片側に配置された第１の集光レンズと、
拡散光や背景光を阻止して、所定の波長範囲の前記の試料蛍光だけを透過させるために、前記のダイクロイックミラーの他方側に配置されたフィルター集合体と、
前記の所定の波長範囲の試料蛍光を集光し焦光するために、前記のフィルター集合体の片側に配置された第２の集光レンズと、
前記の焦光された試料蛍光を受光して、その試料蛍光を光電信号に変換するために、前記の第２の集光レンズの片側に配置された受光器とからなる蛍光補助試験装置。
【請求項２】
前記の光電信号を受けてその光電信号を電圧信号に変換するための光信号変換ユニットと、前記の電圧信号を受けて増幅するための増幅器と、前記の増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログ／デジタル信号変換ユニットとで構成された光電信号変換モジュールをさらに備える、請求項１記載の蛍光補助試験装置。
【請求項３】
前記の光源モジュールが、レーザダイオードである、請求項１記載の蛍光補助試験装置。
【請求項４】
前記のダイクロイックミラーが、前記のレーザ光を受光して反射させるため、そのレーザ光の入射方向に対して４５°の角度で配置された平面をもつ、請求項１記載の蛍光補助試験装置。
【請求項５】
前記のフィルター集合体が、前記の試料蛍光を受光して、その試料蛍光の入射方向に対して９０°の角度にできるような平面をもつ、請求項１記載の蛍光補助試験装置。
【請求項６】
前記のフィルター集合体が、光学バンドパスフィルターである、請求項１記載の蛍光補助試験装置。
【請求項７】
前記のダイクロイックミラーが、二倍波長ダイクロイックミラーである、請求項１記載の蛍光補助試験装置。
【請求項８】
光源モジュールと、コリメータと、ダイクロイックミラーと、第１の集光レンズと、フィルター集合体と、第２の集光レンズと、受光器とからなる蛍光補助試験装置であって、
前記の光源モジュールが、コリメータで受光され平行光線に変換されて前方へ送られるレーザ光を出射し、前記のダイクロイックミラーがレーザ光を、試験対象物に投射するためにレーザ光を集光し焦光する前記の第１の集光レンズへ反射し、その結果、試験対象物が、ほぼ平行な光線となって前進するために前記の第１の集光レンズを透過し、前記のダイクロイックミラーを透過してから、所定範囲の波長の試料蛍光だけが透過する前記のフィルター集合体でフィルター処理される試料蛍光を放射し、前記の第２の集光レンズが試料蛍光を焦光し、試料蛍光を受光して光電信号に変換する前記の受光器へ送る、蛍光補助試験装置。
【請求項９】
前記の光電信号を受けて、その光電信号を電圧信号に変換するための受光信号変換ユニットと、前記の電圧信号を受けて増幅するための増幅器と、前記の増幅された電圧信号をデジタル信号に変換するためのアナログ／デジタル信号変換ユニットとで構成された光電信号変換モジュールを備える、請求項８記載の蛍光補助試験装置。
【請求項１０】
前記の光源モジュールが、レーザダイオードである、請求項８記載の蛍光補助試験装置。
【請求項１１】
前記のダイクロイックミラーが、前記のレーザ光を受光して反射させるため、そのレーザ光の入射方向に対して４５°の角度で配置された平面をもつ、請求項８記載の蛍光補助試験装置。
【請求項１２】
前記のフィルター集合体が、前記の試料蛍光を受光して、その試料蛍光の入射方向に対して９０°の角度にできるような平面をもつ、請求項８記載の蛍光補助試験装置。
【請求項１３】
前記のフィルター集合体が、光学バンドパスフィルターである、請求項８記載の蛍光補助試験装置。
【請求項１４】
前記のダイクロイックミラーが、二倍波長ダイクロイックミラーである、請求項８記載の蛍光補助試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体医学分野で使用する補助試験装置に関し、特に、小型で構造が単純であり、低コストで製造可能な蛍光補助試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体医学技術は、近年非常な躍進があった。新しい発見や解明が、絶えず行われており、半導体産業の繁栄に連れて、関連する電子機器の研究や開発もまた進歩している。その結果、生体医学研究もかなりの躍進がみられる。
【０００３】
試験技術は、生体医学研究における注目分野の１つである。一般的に、従来の試験方法は、データ層を備えた光学ディスク上に試験バイオチップを載置し、選定波長の光を投射する工程とからなる。そして、光学読取器を使って、バイオチップセットから放射される蛍光信号及び光学ディスクのデータ層信号を読み取るのである。最後に、データ処理器により、前記の蛍光信号とデータ層信号を処理し、バイオチップセットからの蛍光信号を二次元形式で再構成する。そのような例が、米国特許第６、３２０、６６０号に記載されている。
【０００４】
上記の試験方法の以外にも、様々な試験を行うのに、電気泳動（ＥＰ）技法が広く利用されている。その基本原理は、それ自体がイオン化された物質、或いは、他の荷電粒子を吸収することによりイオン化された物質が、電界中を所定の電極に向かって移動することである。荷電粒子は、小さなイオンであってもよいし、蛋白質、核酸、ウィルスなどの大きな生物分子でも構わない。例えば、蛋白質のアミノ酸は、二元特性の物質である。それらの物質は、イオン化され、所定のｐＨ値にて荷電されて、電荷源となる。荷電粒子は、電界中において反対の極性をもつ電極へ移動する。その現象を、「電気泳動」と呼ぶ。
【０００５】
生物医学分野などの試験領域では、電気泳動の原理が広く採用されている。試験対象物を含む毛細管に高電圧を印加すると、電気泳動現象が発生する。試験対象物であるデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）の場合、蛍光添加剤と結合する。それをレザー素子などの光線源で照射すると、異なる波長の蛍光が生成される。そこから、試験対象物の遺伝子特性や密度データが得られ、研究と開発に利用できる試験分析記録が作成されるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、毛細管での電気泳動式遺伝子分析の作業で必要とされる蛍光試験装置は、普通は設計が複雑で、大型になりやすい。価格も高く、保守費用もかかる。一般的に購買予算が制限されている研究機関にとっては、大きな問題である。これが解決されなければならない問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、構造が単純、小型で、モジュラー構造を採用し、複数の試験対象物を同時に試験することができ、かつ、安価である蛍光補助試験装置を提供することである。
【０００８】
本発明による蛍光補助試験装置は、光源モジュールと、コリメータと、ダイクロイックミラーと、第１の集光レンズと、フィルター集合体と、第２の集光レンズと、受光器とからなる。前記の光源モジュールは、レーザ光を放射するものである。前記のコリメータは、レーザ光を受光して平行光線として出射できるよう変換するために、前記の光源モジュールの片側に配置されている。前記のダイクロイックミラーは、前記のコリメータの片側に配置されており、レーザ光を反射するために、平行なレーザ光の入射方向に対して４５°の角度に設置されている。前記の第１の集光レンズは、試験対象物上に反射されたレーザ光を焦光し投射できるよう、前記のダイクロイックミラーの片側に配置されており、その結果、前記の試験対象物からは対応する試料蛍光が放射される。
【０００９】
その試料蛍光は、前記の第１の集光レンズを透過したあと、ほぼ平行な光線となって前記のダイクロイックミラーを透過するため、前方へ出射する。前記のフィルター集合体は、透過した試料蛍光の波長を所定範囲に保つため、前記のダイクロイックミラーを透過し、拡散光を阻止する試料蛍光を受光できるよう、前記のダイクロイックミラーの片側に配置されている。前記の第２の集光レンズは、フィルター処理された試料蛍光を集光し焦光する。最後に、その第２の集光レンズの片側に配置された前記の受光器が、フィルター処理された試料蛍光を受光して、それを光電信号に変換するのである。光電信号は、光電信号変換器においてデジタル信号に変換することができる。変換されたデジタル信号は、コンピュータなどのデータ処理装置へ送られて、試験結果分析が行われる。
【００１０】
本発明による蛍光補助試験装置は、本来の蛍光試験装置を備えた毛細管式電気泳動遺伝子分析装置、遺伝子チップ装置、蛋白質チップ装置などに利用できる。本装置は、小型で構造が簡単である。しかも、モジュラー構造の採用が可能なため、複数の試験対象物を同時に試験することができる。その部品調達も簡単なので、製造コストは低い。
【００１１】
本発明の上記及びさらなる目的、特徴、長所などは、付随の図面を参照して行う下記の詳細な説明から、より迅速に明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１や図２に図示されるように、本発明による蛍光補助試験装置は、光源モジュール１０と、コリメータ２０と、ダイクロイックミラー３０と、第１の集光レンズ４０と、試験物５０と、フィルター集合体６０と、第２の集光レンズ７０と、受光器８０とを備える。光源モジュール１０には、多様な選択枝がある。市販製品中で最も多い光源例は、ガスレーザや連続する光スペクトルをもつ水銀ランプである。しかしながら、そのような光源モジュールは高価であり、水銀ランプは寿命が短い。それゆえ、本発明では同じ機能を持ちながら安価であるレーザダイオードを光源モジュール１０として採用している。光源モジュール１０は、レーザ光を出射するためのものである。コリメータ２０は、レーザ光が平行光として放射されるよう、レーザ光を受光して変換するために、光源モジュール１０の片側に配置されている。ダイクロイックミラー３０は、平行なレーザ光を反射できるよう偏向姿勢でコリメータの片側に配置されている。ダイクロイックミラー３０は、製品としての要求仕様に従った異なる特性や偏向角度を備えている。本発明では、レーザ光の入射方向に対して４５°角度の入射平面をもつ２倍波長のダイクロイックミラーを使用している。第１の集光レンズ４０は、非球面の対物レンズであって、屈折光を焦光して試験物５０に対して投射できるよう、ダイクロイックミラー３０の片側で、かつ、反射光の光路上に配置されている。本実施例における試験物５０は、試験物に内包された物質が電気泳動現象を起こせるよう、外部からの高電圧が印加され、レーザ光が投射された結果として試料蛍光が放射される。すなわち、試験物５０は、レーザ光に露光されるとストークスシフトを起こす。放射された試料蛍光は、もとのレーザ光よりも波長が長い。試料蛍光は、第１の集光レンズ４０を透過して、ほぼ平行光線としてダイクロイックミラー３０へ入射する。
【００１３】
前記のフィルター集合体６０は、拡散光や背景光の入射を阻止し、所定の波長範囲の試料蛍光だけを透過させるようにダイクロイックミラーの他方側に配置されており、そのため、試料蛍光の波長範囲が試験要件に合致するよう限定される。また、フィルター集合体６０は、試験内容に応じて、複数の光周波数用バンドパスフィルターで構成することもできる。試料蛍光が入射するフィルター集合体６０の入射平面は、試料蛍光の入射方向に対して９０°の角度で設置されている。第２の集光レンズ７０は、非球面の対象レンズであって、フィルター集合体６０を透過した所定の波長範囲の試料蛍光を集光し焦光できるよう、フィルター集合体６０の他方側に配置されている。最後に、受光器８０が、第２の集光レンズの片側に配置されており、透過した試料蛍光を受光して光電信号に変換する。受光器８０は、光電子倍増管や低ノイズ光ダイオードなどの同様機能をもつ別のダイオードで構成することも可能である。なお、光電子倍増管は大型で高価であるため、動作電圧が小さく、寿命が長い、安価な低ノイズ光ダイオードが好ましい。
【００１４】
図２に示すように、前記の受光器８０からの光電信号は、データ処理装置１２０で直接に読み取ることができないため、光電信号変換モジュールの設置が必要となる。光電信号変換モジュールは、受光信号変換器９０と、増幅器１００と、アナログ／デジタル信号変換器１１０とからなる。受光信号変換器９０は、受光器８０から光電信号を受け、電圧信号に変換する。電圧信号は、増幅器１００により増幅され、Ａ／Ｄ信号変換器１１０でデジタル信号に変換される。デジタル信号は、コンピュータや電気泳動式遺伝子分析器などの所定のデータ処理装置に送られて、試験物５０から放射された試料蛍光の試験や分析が行われるのである。
【００１５】
本発明による蛍光補助試験装置は、図３に示すようなモジュラー構造を採用することも可能である。上記で説明した部品を一体にパッケージ化して、モジュラー構造の蛍光補助試験装置２００として構成すると、複数の試験物５０に対して蛍光の試験や分析を同時に行うことができる。試験結果データは、データ処理装置１２０へ送られて、試験や分析の処理が行われるのである。
【００１６】
上記の本発明の好適実施例は開示説明のためのものであって、本発明の実施例の変更やその他の実施例が同様に可能なのは当業者には明白であろう。従って、本明細書に付随する特許請求範囲は、本発明の精神や範囲を逸脱することのない全ての実施例を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による蛍光補助試験装置の概略図である。
【図２】本発明による蛍光補助試験装置及び光電信号変換モジュールの概略図である。
【図３】本発明によるモジュラー構造の蛍光補助試験装置の使用状態における概略図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  光源モジュール
２０  コリメータ
３０  ダイクロイックミラー
４０  集光レンズ
５０  試験物
６０  フィルター集合体
７０  集光レンズ
８０  受光器
９０  受光信号変換器
１００  増幅器
１１０  アナログ／デジタル信号変換器
１２０  データ処理装置
２００  蛍光補助試験装置
【図１】
2005172790.tif 000003
【図２】
2005172790.tif 000004
【図３】
2005172790.tif 000005
【外国語明細書】
2005172790000001.pdf