(57)【要約】本発明は種々の励起波長で照明される試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置に関する。試料担体は種々の光波長で励起されて種々の蛍光を出力する複数の試料を有する。ここで種々の励起波長の光ビームを形成する光源（１、３）が設けられており、光ビームはそれぞれ励起光学系（５、１１）を介して試料担体（９）へ偏向される。それぞれ試料担体（９）から送出される蛍光（２３、４５）は受信機（２５）へ偏向され、相応の蛍光信号を形成する。種々の光源（１、３）と試料担体（９）とのあいだに鏡面化領域（１９’）および透光領域（１９”）を備えたミラー装置（１９）が接続されている。このミラー装置は光源（１）の光ビームが透光領域（１９”）を透過して試料担体（９）へ達し、他の光波長の全てのビームが鏡面化領域（１９’）で反射されて試料担体（９）へは達しないように運動可能である。
2004506190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の励起波長で照明される試料担体を備えており、該試料担体は種々の光波長で励起されて種々の蛍光を出力する複数の試料を有しており、
異なる励起波長の複数の光ビームを形成する光源（１、３）が設けられており、各光ビームは励起光学系（５、１１）を介して試料担体（９）へ偏向され、
それぞれ試料担体（９）から送出される蛍光（２３、４５）が受信器（２５）へ偏向され、相応の蛍光信号が形成される
試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置において、
種々の光源（１、３）と試料担体（９）とのあいだに鏡面化領域（１９’）および透光領域（１９”）を備えたミラー装置（１９）が接続されており、該ミラー装置は１つの光源（１）からの光ビームが透光領域（１９”）を通って試料担体（９）へ達し、他の光波長の全てのビームが鏡面化領域（１９’）で反射され、試料担体（９）へは達しないように運動可能である
ことを特徴とする試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置。
【請求項２】
ミラー装置（１９）は軸線（２０）を中心として回転可能なミラーであり、鏡面化領域（１９’）と透光領域（１９”）とを備えている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
異なる光波長の光ビーム（７、１３）を形成する第１の光源（１）および第２の光源（３）が設けられており、ミラー装置は鏡面化領域（１９’）と透光領域（１９”）とを備えており、第１の光源（１）の第１の光ビーム（７）は透光領域（１９”）を透過して試料担体（９）へ達し、かつ第２の光源（３）の第２の光ビーム（１３）は鏡面化領域（１９’）で反射されて試料担体（９）には達しないか、または第２の光源（３）の第２の光ビーム（１３）は透光領域（１９”）を透過して試料担体（９）へ達し、かつ第１の光源（１）の第１の光ビーム（７）は鏡面化領域（１９’）で反射されて試料担体（９）には達しない、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
第１の光源（１）の第１の光ビーム（７）が第１の励起光学系（５）を介して試料担体（９）へ偏向され、当該の試料担体を全面にわたって照明する、請求項３記載の装置。
【請求項５】
第２の光源（３）の第２の光ビーム（１３）が第２の励起光学系（１１）を介して試料担体（９）へ偏向され、当該の試料担体を全面にわたって照明する、請求項３または４記載の装置。
【請求項６】
第１の光源（１）の第１の光ビーム（７）によって形成された第１の蛍光（２３）は鏡面化領域（１９’）の第１の固定鏡（２１）で反射されるように送出され、当該の第１の固定鏡（２１）は第１の蛍光（２３）を反射して透光領域（１９”）を通して受信器（２５）へ送信する、請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
第２の光ビーム（１３）によって形成された第２の蛍光（４５）は試料担体（９）からミラー装置（１９）の透光領域（１９”）を透過し、第２の固定鏡（２７）でミラー装置（１９）の鏡面化領域（１９’）へ反射され、ミラー装置（１９）の鏡面化領域で受信器（２５）へ反射される、請求項３から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
回転可能なミラー装置は円形に構成されており、半円形の透光領域（１９”）と半円形の鏡面化領域（１９’）とを有している、請求項２から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
第１の励起光学系（５）は第１の偏向鏡（３３）を有しており、該偏向鏡は第１の光ビーム（７）を試料担体（９）へ偏向する、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
第２の励起光学系（１１）は第２の偏向鏡（３７）を有しており、該偏向鏡は第２の光源（３）の第２の光ビーム（１３）を試料担体（９）へ偏向する、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
試料担体（９）と受信器（２５）とのあいだの第１の蛍光（２３）のビーム路に第１のフィルタ（１７）が設けられており、該フィルタは第１の蛍光（２３）のみを透過する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
試料担体（９）と受信器（２５）とのあいだの第２の蛍光（４５）のビーム路に第２のフィルタ（１５）が設けられており、該フィルタは第２の蛍光のみを透過する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
第１のフィルタおよび／または第２のフィルタは急峻なエッジフィルタである、請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
受信器（２５）はＣＣＤ装置であり、該ＣＣＤ装置は受信された第１の蛍光（２３）または第２の蛍光（４５）から電気的な蛍光信号を形成する光学センサエレメントを有しており、該センサエレメントは試料担体（９）の試料の配置に相応して配置されており、照明のあいだ１つの蛍光によりセンサエレメントで形成された電気的な蛍光信号は他の蛍光による照明の前に評価電子回路へ供給される、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念記載の試料担体は種々の光波長で種々の蛍光を出力する励起可能な複数の試料を有し、種々の励起波長で照明される試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置に関する。
【０００２】
例えば定量蛍光分析を行う分野では、多数の電極、例えば１００００個の電極を有し、これらに選択的に電圧を印加できる試料担体が公知である。電極の上方を種々の試料流体が案内される場合、この電極では印加される所定の電圧に応じて沈着により種々の試料が形成される。こうした試料は２つ以上の蛍光担体によりマーキングされているので、種々の波長による励起が行われると異なって発光する。このようにして生化学的な特性を測定することができる。
【０００３】
こうした関連においてダイクロイックかつ固定に組み込まれたミラーを使用し、試料担体から送出される種々の蛍光波長を分離することが知られている。この場合問題となるのは、ダイクロイックミラーの位置でのビーム路が平行でないと駆動できないということである。しかもこの種のミラーの効率は１００％ではない。またこのミラーは励起光源との電気的同期を必要とする。
【０００４】
半導体技術で製造された試料担体には、例えば複数の層として構成され、複数の円筒状の白金電極を有し、この電極に上述の電圧を印加するものがある。試料担体はそれぞれガラス層に覆われたプラスティックコンテナ内に配置されており、ここで前述の試料流体はガラス層とプラスティックコンテナとのあいだの空間を流れ、電極に接触する。
【０００５】
本発明の課題は、種々の励起波長で照明される試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置を提供し、種々の励起波長を形成する光源のクロック同期を不要にすることである。
【０００６】
この課題は請求項１の特徴部分に記載の構成を有する装置により解決される。
【０００７】
本発明の利点は種々の（有利には２つの）蛍光波長で照明される試料担体の種々の蛍光信号を検出するのに、上述の欠点を有するダイクロイックミラーを使用する必要がないという利点を有する。本発明の装置では、必要な蛍光信号の分離は励起光学系および検出光学系のビーム路に配置された回転可能なミラー装置により行われ、このミラー装置により励起波長の数に相応に領域ごとにビームの透過が定められる。このミラー装置は、それぞれ１つの励起‐検出チャネルが解放され、他のチャネルが閉鎖されるようにビーム路内で運動する。特に有利にはこのミラー装置は回転可能なミラーである。
【０００８】
本発明の他の有利な実施形態は従属請求項から得られる。以下に本発明の実施例を図を参照しながら説明する。
【０００９】
図１には２つの異なる励起波長で照明される試料担体の２つの異なる蛍光信号を検出する本発明の装置の検出部の第１の側面図が示されている。図２には９０°回転した観察角度から見た図１の装置全体の側面図が示されている。図３には２つの異なる励起波長で照明される試料担体の２つの異なる蛍光信号を検出する本発明の装置に適した回転可能なミラー装置が示されている。
【００１０】
図１〜図３には２つの異なる励起波長で照明される試料担体の２つの異なる蛍光信号を検出する本発明の有利な装置が示されている。この装置は主として第１の光源１、第２の光源３、第１の光源１の第１の光ビーム７を試料担体９へ偏向する第１の励起光学系５、第２の光源３の第１の光ビーム１３を試料担体９へ偏向する第２の励起光学系１１、第１の蛍光に対応する第１のフィルタ１５、第２の蛍光に対応する第２のフィルタ１７、ミラー装置としてセグメント化された回転可能なミラー１９、第１の蛍光２３を受信器２５へ反射する第１の固定鏡２１、第２の蛍光を回転可能なミラー１９へ案内して受信器２５へ反射させる第２の固定鏡２７を有している。ここでミラー１９は図３に示された透光領域１９”および鏡面化領域１９’を有している。
【００１１】
第１の光源１および第２の光源３は有利にはレーザー光源である。ここで第１の光源１は例えば波長５５２ｎｍのレーザー光を形成し、第２の光源３は例えば６３２ｎｍのレーザー光を形成する。フィルタ１５、１７は有利には急峻なエッジのフィルタであり、第１の蛍光または第２の蛍光のみを透過させる。第１の励起光学系５は第１の絞り３０、第１のレンズ３１、第１の偏向鏡３３を有している。ここで第１のレンズ装置は第１の光源１で形成された第１のレーザービームから第１の平行ビームを形成し、第１の偏向鏡は平行ビーム７を試料担体９の全面が照明されるように偏向する。
【００１２】
相応に第２の励起光学系１１は第２の絞り３４、第２の光源３の第２のレーザービームから第２の平行ビーム１３を形成する第２のレンズ３５、および平行ビーム１３を試料担体９の全面が照明されるように偏向する第２の固定偏向鏡３７を有している。
【００１３】
回転可能なミラー１９は回転軸線２０を中心として回転可能であり、鏡面化領域１９’と透光領域１９”とを有している。これらの領域は２つの異なる波長の２つの光源１、３が使用される場合、円形の回転可能なミラー１９の面積のそれぞれ半分に相応する。
【００１４】
検出光学系４２は試料担体９に後置接続された光学的な結像装置４３と受信機２５に前置接続された光学的な結像装置４８とを有している。これらの装置は試料担体９から送出された第１の蛍光２３および第２の蛍光４５からそれぞれ１つずつ平行ビームを形成し、これを受信器２５の全面にわたって結像する。フィルタ１５および固定鏡２７とフィルタ１７および固定鏡２１とはそれぞれ検出光学系４２の一部となっている。
【００１５】
受信器２５は有利にはＣＣＤ装置であり、これは試料担体９の試料の数に応じて光感応性の素子を有しており、第１の蛍光２３または第２の蛍光４５の照明に相応に電気的な第１の蛍光信号または第２の蛍光信号を形成する。これらの蛍光信号は詳細には図示されていない評価電子回路へ案内される。
【００１６】
例えば試料担体９および受信器２５は試料または光学的なセンサエレメントを相応のラスタコンフィグレーションにより１００００個の個数のオーダーで有している。
【００１７】
以下に本発明の装置における２つの蛍光信号を分離する機能について詳細に説明する。
【００１８】
ここでは鏡面化領域１９’が図１のフェーズと同様に回転軸線２０の左方にあり、透光領域１９”が回転軸２０の右方にあるところから出発する。これにより第１の光源１で形成されたレーザービーム７は透光領域１９”を通過し、結像光学系４３を通って試料担体９へ案内され、これを全面にわたって照明する（図２を参照）。第１のレーザービーム７の波長が試料担体９を励起して送出される第１の蛍光２３は鏡面化領域１９’で反射され、フィルタ１７のほうへ偏向される。このフィルタを通った第１の蛍光は固定鏡２１で反射され、ミラー１９の透光領域１９”を通過し、結像光学系４８を通って受信器２５へ偏向され、個々の光感応性のセンサエレメントで相応の蛍光信号が形成される。このフェーズにおいては第２の光源３から送信されたレーザービーム１３は鏡面化領域１９’で反射され、第２の偏向鏡３７ひいては試料担体９へは達しない（図２を参照）。
【００１９】
回転軸線２０の右方に鏡面化領域１９’が存在し、回転軸線２０の左方に透光領域１９”が存在する別のフェーズでは、光源３の第２のレーザービーム１３が透光領域１９”を通って第２の偏向鏡３７から試料担体９へ配向される（図２には交換された領域１９’、１９”が示されている）。その際に形成される第２の蛍光４５は透光領域１９”を通過してフィルタ１５へ達し、固定鏡２７を介して回転可能なミラー１９の鏡面化領域１９’へ向かい、そこで反射され、結像光学系４４のほうへ偏向される（図１の点線部分）。そこから第２の蛍光４５は受信器２５へ結像される。受信器２５の個々の光学センサエレメントは相応の第２の蛍光信号を形成する。このフェーズでは第１の光源１で形成された第１のレーザービームが鏡面化領域１９’で反射され、第１の偏向鏡３３および試料担体９へは達しない。
【００２０】
このようにして回転可能なミラー１９が同時に形成された２つのレーザービーム７、１３のあいだで回転運動することにより、試料担体９が全面にわたって照明され、そのつど一方のレーザービームのみが試料担体９を照明して蛍光を形成するように切換が行われる。この蛍光は受信器２５へ案内される。またこのときそれぞれ他方のレーザービームは回転可能なミラー１９の鏡面化領域１９’で反射され、受信器２５へは達しない。したがって連続するシーケンスで受信器２５（ここではＣＣＤ装置）に異なる蛍光信号が受信され、評価電子回路へ供給される。
【００２１】
回転可能なミラー１９が２つ以上の蛍光信号を分離するために２つ以上の透光領域および鏡面化領域を有してもよいことを指摘しておく。このようにすれば種々のフェーズでレーザービームによりつねに１つの蛍光のみが励起されて受信器へ案内され、他のレーザービームは鏡面化領域で反射され、蛍光を励起しないことが保証される。
【００２２】
前述の回転可能なミラー１９に代えて、他の運動可能なミラー装置を使用することもできる。例えば透光領域および鏡面化領域が並んだ列を有するプレートがこの列の方向で往復運動する構成も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の装置の第１の側面図である。
【図２】
９０°回転した観察角度から見た図１の装置全体の側面図である。
【図３】
本発明の装置に適した回転可能なミラー装置を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004506190.tif 000003
2004506190.tif 000004
2004506190.tif 000005
2004506190.tif 000006
2004506190.tif 000007
2004506190.tif 000008
2004506190.tif 000009
2004506190.tif 000010
2004506190.tif 000011
2004506190.tif 000012
2004506190.tif 000013
2004506190.tif 000014
2004506190.tif 000015
2004506190.tif 000016
2004506190.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成14年6月24日(2002.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の励起波長で全面にわたって照明される試料担体を有しており、該試料担体は種々の光波長で励起される種々の蛍光を出力する複数の試料を有している
試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置において、
異なる光波長の光ビーム（７、１３）を形成する第１の光源（１）および第２の光源（３）が設けられており、該光ビームはそれぞれ励起光学系（５、１１）を介して試料担体（９）が全面で照明されるように偏向され、
それぞれ試料担体（９）から送出される蛍光（２３、４５）が受信器（２５）へ偏向されて該受信器により相応の蛍光信号が形成され、
各試料はそのつど各試料に相応する受信器（２５）の光感応性エレメントへ結像され、
各光源（１、３）と試料担体（９）とのあいだに鏡面化領域（１９’）および透光領域（１９”）を備えたミラー装置（１９）が接続されており、該ミラー装置は第１の光源（１）からの第１の光ビーム（７）が透光領域（１９”）を透過して試料担体（９）へ達し、第２の光源（３）からの第２の光ビーム（１３）が鏡面化領域（１９’）で反射されて試料担体（９）へは達しないように運動可能であり、
第１の光ビーム（７）によって形成された第１の蛍光（２３）は鏡面化領域（１９’）から第１の固定鏡（２１）へ送られ、そこで反射されて透光領域（１９”）を透過して受信器（２５）へ送られ、
受信器（２５）は試料の送出した蛍光のみを検出するように光源（１、３）から遮蔽されている
ことを特徴とする試料担体の種々の蛍光信号を検出する装置。
【請求項２】
ミラー装置（１９）は軸線（２０）を中心として回転可能なミラーである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１の光ビーム（７）は第１の励起光学系（５）を介して試料担体（９）へ偏向され、当該の試料担体を全面にわたって照明する、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
第２の光ビーム（１３）は第２の励起光学系（１１）を介して試料担体（９）へ偏向され、当該の試料担体を全面にわたって照明する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
第２の光ビーム（１３）によって形成された第２の蛍光（４５）は試料担体（９）からミラー装置（１９）の透光領域（１９”）を透過して第２の固定鏡（２７）で反射されてミラー装置（１９）の鏡面化領域（１９’）へ送られ、さらにそこから受信器（２５）へ反射される、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
回転可能なミラー装置は円形に構成されており、半円形の透光領域（１９”）と半円形の鏡面化領域（１９’）とを有している、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
第１の励起光学系（５）は第１の偏向鏡（３３）を有しており、該偏向鏡は第１の光ビーム（７）を試料担体（９）へ偏向する、請求項３から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
第２の励起光学系（１１）は第２の偏向鏡（３７）を有しており、該偏向鏡は第２の光ビーム（１３）を試料担体（９）へ偏向する、請求項４から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
試料担体（９）と受信器（２５）とのあいだの第１の蛍光（２３）のビーム路に第１のフィルタ（１７）が設けられており、該フィルタは第１の蛍光（２３）のみを透過する、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
試料担体（９）と受信器（２５）とのあいだの第２の蛍光（４５）のビーム路に第２のフィルタ（１５）が設けられており、該フィルタは第２の蛍光のみを透過する、請求項５から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
第１のフィルタおよび／または第２のフィルタは急峻なエッジのフィルタである、請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
受信器（２５）はＣＣＤ装置であり、該ＣＣＤ装置は受信された第１の蛍光（２３）または第２の蛍光（４５）から電気的な蛍光信号を形成する光学センサエレメントを有しており、該センサエレメントは試料担体（９）の試料の所定の配置に相応して配置されており、照明のあいだ一方の蛍光によりセンサエレメントで形成された電気的な蛍光信号は他方の蛍光による照明の前に評価電子回路へ供給される、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
半導体技術で製造された試料担体には、例えば複数の層として構成され、複数の円筒状の白金電極を有し、この電極に上述の電圧を印加するものがある。試料担体はそれぞれガラス層に覆われたプラスティックコンテナ内に配置されており、ここで前述の試料流体はガラス層とプラスティックコンテナとのあいだの空間を流れ、電極に接触する。
独国特許第３９２６０９０号明細書から２ビーム分光計が公知である。この分光計では、鏡面化セクタと透光セクタとを有する回転可能なミラー装置を用いて光源から出た光束を測定ビームと基準ビームとに分割する。２つのビーム路は同じミラー装置を通って再結合され、測定ビームはミラー装置を通過して検査すべき試料へ入射し、基準ビームはミラー装置で反射されて試料へは達しない。再結合されたビームは検出装置で検出される。これにより検出された測定信号を適切に評価すれば光源の輝度の変動または検出器の感度の変動の影響を除去することができる。この独国特許第３９２６０９０号明細書にはさらに連続するスペクトルで発光する第２の光源を備えた２ビーム分光計が記載されている（図４を参照）。この光源の放射は第１の光源の放射と交互に測定ビームおよび基準ビームとして使用され、ここでは４つのセクタ（２つの鏡面化セクタと２つの透光セクタ）に分割されたミラー装置が用いられる。このようにして付加的に地中放射の補償を行うことができる。




【国際調査報告】
2004506190.tif 000018
2004506190.tif 000019
2004506190.tif 000020
2004506190.tif 000021