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WO2008066054A1 - Detection system and its probe - Google Patents

Detection system and its probe Download PDF

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WO2008066054A1
WO2008066054A1 PCT/JP2007/072884 JP2007072884W WO2008066054A1 WO 2008066054 A1 WO2008066054 A1 WO 2008066054A1 JP 2007072884 W JP2007072884 W JP 2007072884W WO 2008066054 A1 WO2008066054 A1 WO 2008066054A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluorescence
lens
phosphorescence
optical fiber
excitation light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/072884
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takashi Fukuzawa
Jun Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to US12/438,536 priority Critical patent/US8063384B2/en
Publication of WO2008066054A1 publication Critical patent/WO2008066054A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6484—Optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to a detection system and a probe thereof, and more particularly, to a detection system and a probe thereof used when detecting small fluorescence or phosphorescence in a measurement region.
  • the laser irradiation position is adjusted by adjusting the angle of the mirror, etc., but since it is necessary to skip a certain distance, a subtle angle shift that occurs during the angle adjustment leads to a position shift. It is difficult to adjust and is vulnerable to vibration.
  • the system is such that two detection systems shown in FIG. 10 are arranged.
  • the focal position of each excitation light is shifted by the amount of the lens used to collect it.
  • the lens used is a small lens such as a mic mouth lens, the focal position is shifted by 2 to 3 mm.
  • the detection system as shown in Fig. 11 cannot be used to detect fluorescence (phosphorescence) by placing a solution containing the above substances in the same microwell.
  • An object of the present invention is to provide a detection system capable of simultaneously detecting a plurality of fluorescences or phosphorescences having different dominant wavelengths emitted from a minute region, and a probe thereof. Disclosure of the invention
  • a plurality of substances that generate fluorescence or phosphorescence in a solution or a solid are excited by irradiating excitation light having different dominant wavelengths
  • a detection system for measuring concentrations and states of the plurality of substances by detecting fluorescence or phosphorescence having different dominant wavelengths generated from the solution or solid in a relaxation process comprising a lens and one end thereof And a probe having at least one optical fiber disposed on the lens, the probe receiving the excitation light at one end of the lens and condensing it on the solution or solid, and the fluorescence or phosphorescence
  • a detection system in which the excitation light, which is received at the other end of the lens and causes the generation of the fluorescence or phospho
  • the at least one optical fiber is composed of a plurality of optical fibers that guide light having different main wavelengths from the phosphor or phosphorescence, and the plurality of optical fibers are Of the excitation light, it is preferable to guide light having different principal wavelengths to one end of the lens.
  • each of the plurality of optical fibers guides the excitation light guided by each of the plurality of optical fibers to different detection units via a multiplexer / demultiplexer that splits the fluorescence or phosphorescence. It is preferable.
  • a light emission control unit that controls each light emission timing of the excitation light is provided, and the fluorescence or phosphorescence is detected based on the light emission timing.
  • the at least one optical fiber comprises one optical fiber that guides all of the excitation light to one end of the lens.
  • the optical fiber is preferably connected to a plurality of detectors via a multiplexer / demultiplexer that demultiplexes the guided fluorescence or phosphorescence for each main wavelength.
  • the light emitting frequency control unit that controls each light emitting frequency of the excitation light is provided, and the fluorescence or fluorescence guided to the one detecting unit based on the light emitting frequency. Is preferably detected.
  • a plurality of kinds of substances that generate fluorescence or phosphorescence in a solution are excited and relaxed by irradiating with excitation light having different principal wavelengths.
  • a detection system for measuring the concentration and state of the plurality of types of substances by detecting fluorescence or phosphorescence having different dominant wavelengths generated from the solution in the process, and at least a lens and one end side thereof disposed on the lens
  • the fluorescence or phosphorescence generated by irradiating one of the electromotive lights is received by the other end of the lens, and the excitation light that has caused the fluorescence or phosphorescence to be generated is guided to the tip of the optical fiber. Detection focused on Stem is provided.
  • the lens is preferably composed of a single lens or a plurality of lenses arranged in parallel on the same optical axis.
  • a plurality of substances that generate fluorescence or phosphorescence in a solution or a solid are excited by irradiating excitation light having different dominant wavelengths, By measuring fluorescence or phosphorescence having different dominant wavelengths generated from the solution or solid during the relaxation process, the concentration and state of the plurality of substances are measured.
  • a probe used in a detection system having a lens and at least one optical fiber disposed at one end thereof, and receiving the excitation light at one end of the lens to receive the solution or solid
  • the lens is preferably composed of a single lens or a plurality of lenses arranged in parallel on the same optical axis.
  • the at least one optical fiber is composed of a plurality of optical fibers that guide the fluorescent light or phosphorescent light having different principal wavelengths, and the plurality of optical fibers are Of the excitation light, it is preferable to guide light having different principal wavelengths to one end of the lens.
  • the at least one optical fiber includes two optical fibers, and the two optical fibers have a first dominant wavelength generated from one of the plurality of materials.
  • the chromatic aberration of the excitation light condensed by the lens is less than 0.1 mm.
  • a tip of at least one optical fiber is provided with a non-reflective coating.
  • the tip of the at least one optical fiber is obliquely processed.
  • the ends of the optical fibers are fixed so as to contact each other.
  • the at least one optical fiber comprises one optical fiber that guides all of the excitation light to one end of the lens.
  • the optical fiber image formed by the lens is a reduction system smaller than 1: 1.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a fluorescence detection system as a detection system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the probe in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a first modification of the fluorescence detection system of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a second modification of the fluorescence detection system.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a third modification of the fluorescence detection system.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a fourth modification of the fluorescence detection system.
  • FIGS. 7A to 7E are diagrams used to explain the method of creating a microwell plate, respectively.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a modification of the probe of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of a conventional fluorescence detection system.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of another conventional fluorescence detection system.
  • FIG. 11 is a diagram used to explain a method of detecting a plurality of fluorescence using the fluorescence detection system of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the present inventors excited and relaxed a plurality of substances that generate fluorescence or phosphorescence in a solution or solid by irradiating excitation light with different dominant wavelengths.
  • a lens and one end side of the lens A probe having one optical fiber, and the probe receives excitation light at one end of the lens and collects it into a solution or solid, and receives fluorescence or phosphorescence at the other end of the lens and receives the fluorescence or phosphorescence.
  • the excitation light that has caused phosphorescence is condensed at the tip of the guided optical fiber, it is possible to simultaneously measure a plurality of fluorescence or phosphorescences having different main wavelengths emitted from a minute region. It found Rukoto.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a fluorescence detection system as a detection system according to an embodiment of the present invention.
  • a solution containing two types of fluorescent substances that generate fluorescence having different dominant wavelengths is caused to flow in the flow path of the microphone mouth chemical chip.
  • the present invention is not limited to the following embodiments as long as fluorescence or phosphorescence is detected by irradiating a solution or solid containing a substance that generates fluorescence or phosphorescence with laser light.
  • the sample is a solid containing a fluorescent substance, a microchemical chip is not used and the solid is placed at the focal position of the excitation light to detect fluorescence or phosphorescence.
  • the light source 1 0 4 consisting of the LD (Sanyo Electric Co., Ltd. DL— 5 0 3 8 — 0 2 1) and the excitation light from the light sources 1 0 3 and 1 0 4
  • a probe (detection tip) 10 7 that receives light at one end via 2 is provided.
  • the multiplexer / demultiplexer 1 0 1 is designed to reflect light with a wavelength of 5 40 nm or less and transmit light with a wavelength of 5 50 nm or more.
  • the multiplexer / demultiplexer 1 0 2 is 6 4 It is designed to reflect light with a wavelength of 0 nm or less and transmit light with a wavelength of 65 nm or more.
  • the probe 107 has an optical fiber 1009 that guides the excitation light oscillated from the LED light source 103 to the probe 107, and the excitation light oscillated from the laser light source 104.
  • One end is provided with an optical fiber 1 1 0 that guides light to 1 1 7.
  • a quartz-based step index fiber having a core diameter of 2 00 ⁇ and a clad diameter of 2500 ⁇ was used for the optical fines 1 0 9 and 1 1 0.
  • the probe 107 is adjusted so that the focal position of each excitation light is aligned with the flow path in the microchemical chip 108 by adopting the configuration shown in FIG. 2 described later.
  • Cy 3 manufactured by Amersham Biosciences
  • the probe 10 07 receives the fluorescence of the main wavelength 2 at the other end and condenses it at the tip of the optical fiber 10 9, and similarly receives the fluorescence of the main wavelength ⁇ 4 at the other end. At the same time, the light is condensed at the tip of the optical fiber 110. As a result, the optical fiber 10 0, 1 1 0 force that guides the excitation light also guides the fluorescence generated by the irradiation of each excitation light. As a result, the system can be downsized and two excitation lights can be used.
  • the fluorescence detection system 1 0 0 further receives the fluorescence of the main wavelength ⁇ 2 collected at the tip of the optical fiber 1 0 9 through the multiplexer / demultiplexer 1 0 1 and detects its fluorescence intensity.
  • the detectors 10 5 and 10 6 are both A PD (S 5 84 3 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.).
  • the multiplexer / demultiplexers 1 0 1 and 1 0 2 receive the excitation light from the excitation light sources 1 0.3 and 1 0 4 through the optical fiber, respectively, and the optical fibers are connected to the detectors 1 0 5 and 1 0 6, respectively. Fluorescence is guided through.
  • a quartz-based fiber optic fiber having a core diameter of 200 ⁇ m / cladding diameter of 2500 ⁇ m is used as in the case of the optical fibers 109 and 110.
  • the multiplexer / demultiplexer is designed to reflect the short wavelength and transmit the long wavelength. However, the reverse design may be used, or the other wavelengths may be reflected only through the specific wavelength.
  • a filter or the like may be inserted between the excitation light source and the multiplexer / demultiplexer or between the detector and the multiplexer / demultiplexer.
  • the optical fiber may be multi-component glass or plastic, or it may be a graded index fiber.
  • Optical fibers with a core diameter (m) value of noclad diameter ( ⁇ ⁇ ); 1 0 0/1 2 5, 6 2. 5/1 2 5, 5 0 1 2 5, etc. can be used.
  • a fiber having a large core diameter is preferable.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the probe 107 in FIG.
  • the probe 1 0 7 is composed of optical fibers 1 0 9, 1 1 0 and SEL FOC micro lens (S LW 1 8— 0.25 p, manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., simply referred to as “lens” hereinafter) 2 0 3 and optical fiber 1 0 9, 1 1 0 are bonded and fixed. It has a 0.1 mm rectangular hole micro-cabinet (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) 20 1, and a glass tube 20 2 with an inner diameter of 1.8 mm for fixing the micro-cavity 20 1 and the lens 203.
  • the micro-cabinet 20 1 has a rectangular hole with a long side of 0.5 10 mm and a short side of 0.2 60 mm, which can be aligned by aligning two optical fibers in a row. Adhesive and fixed with optical fibers 1 0 9 and 1 1 0 placed on the surface, the surface facing the lens 2 0 3 is polished, and then AR (Anti Reflection) coating is applied. As a result, the ends of the optical fibers 1 0 9 and 1 1 0 are fixed to one end side of the lens 2 0 3 so that they are in contact with each other.
  • the light emitted from the optical fibers 1 0 9 and 1 1 0 The focus shift can be within a range of about 0.2 mm in the direction perpendicular to the optical axis direction of the lens 20 3, and the flow of the microphone mouth chemical chip that is usually formed with a width of 0.5 mm or less. Each excitation light can be reliably collected in the path.
  • optical fibers 1 0 9 and 1 10 bonded and fixed by the micro-cabinet 2 0 1 form a two-core fiber big tail 2 0 4.
  • the two-core fiber big tail 20 4 and the lens 20 3 are inserted into the glass tube 20 2 and fixed so that the distance between the optical fibers of the lens is 3 mm. This creates a probe 1 0 7.
  • This probe 10 7 is configured to use the lens 20 3 as a reduction system.
  • the distance between the two focal points arranged in the direction perpendicular to the optical axis of the lens 20 3 should be smaller than the distance between the optical fins 1 0 9 and 1 10 (here, approximately 0.25 mm). Can do.
  • the focal point of the pump light with different main wavelengths emitted from the optical fibers 1 0 9 and 1 1 0 This can fall within the range of 0.1 mm in the optical axis direction of the lens 203.
  • the flow path of the microchemical chip 108 is usually formed by wet etching, it is difficult to form a flow path having a depth of 0.1 mm or more.
  • each excitation light can be reliably condensed in the flow path if the focal point deviation of each excitation light in the optical axis direction, that is, chromatic aberration is 0.1 mm or less.
  • chromatic aberration is defined as a difference when the distance from the lens end surface to the focal position changes depending on the wavelength of light.
  • the end surface of the two-core fiber big tail 20 4 is polished at an angle of about 8 degrees in order to prevent reflection of excitation light at the end surfaces of the optical fibers 1 0 9 and 1 1 0.
  • the excitation light from the light source 10 3 is blinked at about 1 kHz and the light from the light source 104 is blinked at about 1.2 kHz, and the output from the detectors 1 0 5 and 1 0 6 is locked.
  • Synchronous detection was performed using an in-amplifier, and fluorescence generated from the flow path of the microchemical chip 108 was detected. As a result, even if the concentrations of Cy3 and Cy5 contained in the solution in the flow path of the microchemical chip 108 are sequentially changed, fluorescence corresponding to the concentration change can be detected.
  • the detection limit was l / imo l ZL for C y 3 and 0.1 l / mol ZL or less for C y 5 with good sensitivity.
  • the probe 10 07 having the lens 20 3 and the optical fibers 1 0 9 and 1 1 0 arranged on one end side thereof is The main wavelength 1 excitation light and the main wavelength ⁇ 3 excitation light are received at one end and condensed into a solution containing C y 3 and C y 5 in the flow channel in the microphone chemical chip 10 8.
  • the fluorescence having the main wavelength ⁇ 2 and the fluorescence having the main wavelength 4 are received by the other end of the lens 20 3 and condensed on the tips of the optical fibers 1 0 9 and 1 10, respectively.
  • the fluorescence with the main wavelength ⁇ 2 and the fluorescence with the main wavelength ⁇ 4 emitted from the solution in the flow path in the microchemical chip 10 8 can be detected at once.
  • the fluorescence of the main wavelengths ⁇ 2 and ⁇ 4 from the two multiplexers 1 0 1 and 1 0 2 is converted into one detector 1 0 5
  • Each fluorescence may be detected simultaneously as the intensity of each frequency component by FFT (Fast Fourier Transform).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the detection limit was 1 ⁇ m o 1 Z L for C y 3 and 0.1 j m o 1 Z L or less for C y 5.
  • fluorescence detection was performed when there were two types of fluorescent substances in the flow path of the microchemical chip 108, but the fluorescence detection system 10 shown in FIG. If it is configured to irradiate the flow path in the mic chip chemical chip 10 8 with excitation light of three or more different main wavelengths as shown in 0d, there are three or more types of fluorescent substances in the flow path. Fluorescence detection can also be performed.
  • microchemical chip 1 when there are a plurality of channels in the microchemical chip 108, a plurality of probes are configured to be positioned on each channel as in the fluorescence detection system 100 e shown in FIG. You may do it. This makes the microchemical chip 1 0
  • the fluorescent substance flowing through each flow path in 8 can be measured simultaneously.
  • a microwell plate is used instead of the microchemical chip 108.
  • this microphone mouthwell plate is created by the following method. First, an adsorbent 80 3 is placed in one of the microwells 80 2 of the microwell array 80 1 (Fig. 7A) (Fig. 7B), and then a plurality of pipettes 80 4 are used. A liquid sample 80 5 containing a fluorescent substance is dropped onto the adsorbent 80 3 (FIG. 7C), and the liquid sample 8 05 is attached to the surface of the adsorbent 80 3 (FIG. 7D). Thereby, the fluorescent substance in the liquid sample 8 0 5 is adsorbed on the surface of the adsorbent 8 0 3.
  • the probe 10 07 has a single SELF OC micro lens 20 3 ′ inside thereof, but the micro lens having a spherical shape such as a ball lens or a drum lens.
  • the micro lens having a spherical shape such as a ball lens or a drum lens.
  • a probe 1 0 7 ′ in which the micro lens 2 0 3 a is arranged on the same optical axis as the micro lens 2 0 3 may be used.
  • the micro lens 20 3 a is a lens having an apex number different from that of the micro lens 20 3, and is guided by the fibers 1 0 9 and 1 1 0.
  • the chromatic aberration of the excitation light can be reduced.
  • the microlenses 20 3 and 20 3 a may be in contact or separated as long as they are on the same optical axis.
  • the detection described above also occurs when a plurality of kinds of substances that generate phosphorescence are contained in a solution. It can be measured with the system as well. Industrial applicability
  • a probe having a lens and at least one optical fiber disposed at one end thereof receives a plurality of excitation lights at one end of the lens and collects them into a solution or a solid, The fluorescence or phosphorescence is received at the other end of the lens, and the excitation light that causes the generation of the fluorescence or phosphorescence is collected at the tip of the guided optical fiber.
  • a plurality of fluorescence or phosphorescence having different wavelengths can be detected simultaneously.
  • a light emission control unit for controlling each emission timing of the excitation light is provided, and fluorescence or phosphorescence is detected based on the emission timing, so that the concentrations of a plurality of types of substances in the solution or the solid sequentially change.
  • fluorescence or phosphorescence corresponding to the change in concentration can be detected.
  • At least one optical fiber comprises an optical fiber that guides the fluorescent light or phosphorescent light having different main wavelengths, and the optical fiber has different main wavelengths of the pumping light.
  • the optical fiber that guides the excitation light also guides the fluorescence or phosphorescence generated by the irradiation of each excitation light, thereby reducing the size of the system. Can do.
  • At least one optical fiber consists of one optical fiber that guides all of the excitation light to one end of the lens, so that an optical fiber that guides all of the excitation light is generated by irradiation of each excitation light.
  • the system can be miniaturized.
  • an emission frequency control unit that controls each emission frequency of the excitation light is provided, and fluorescence or phosphorescence guided to one detection unit is detected based on the emission frequency, so that it is generated from two kinds of substances. Each fluorescence or phosphorescence can be detected simultaneously.
  • the tip of at least one optical fiber is subjected to a non-reflective coating or oblique processing, so that reflection of each excitation light at the tip can be prevented.
  • the chromatic aberration of the excitation light collected by the lens is less than 0.1 mm, the inside of the channel of the microphone mouth chemical chip formed with a depth of 0.1 mm or less by a normal wet etching method is preferable. Thus, each excitation light can be reliably collected.
  • the ends of the optical fibers that guide the excitation lights having different principal wavelengths are fixed so as to be in contact with each other, so that the defocus of light emitted from each optical fiber is different from the direction of the optical axis of the lens.
  • Each excitation light can be reliably condensed in the flow path of the microchemical chip which can be accommodated in the vertical range of 0.1 mm and is usually formed with a width of 0.5 mm or less.
  • the optical fiber image formed by the lens is a reduction system smaller than 1: 1, from the distance from one end of the lens to the tip of each optical fiber, from the other end of the lens to the condensing position of each excitation light. Can be shortened.

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Description

明 細 書 検出システム及びそのプローブ 技術分野
本発明は、 検出システム及びそのプローブに関し、 特に被測定領域の小 さい蛍光又は燐光の検出を行う場合に用いられる検出システム及びそのプロ ーブに関する。 背景技術
マイクロ化学システムでは、 マイクロウェル、 マイクロ化学チップ及び電気 泳動チップなどを用いて化学処理した後、 微量のサンプルを高感度に検出 ·分 析する必要がある。 従来より このマイク口化学システムでは蛍光又は燐光を用 いた検出方法が用いられる事が多い。
例えば、 従来技術と して、 第 9図に示すよ うに、 マイクロ化学チップを 流れる試料から生じる蛍光又は燐光を検出する場合に 空間に複数のレーザ 光を飛ばし測定域に照射する方法が知られている。
しかし、 この方法では、 レーザ光をある程度の距離を飛ばす必要があるため、 レーザ光が回折により広がり、 焦点の大きさを実質 0 . 5 m m以下に絞るのは できず、 微小領域の検出ができない。 さらに、 この方法では、 ミラ一等の角度 調整でレーザの照射位置を調整するが、 ある程度の距離を飛ばす必要があるた め、 その角度調整の際に生じる微妙な角度ずれが位置ずれにつながり位置調整 が難しく、 また振動に弱いという問題がある。
また、 この方法では、 複数のレーザ光を同一微小領域に照射することが可能 であるが、 前述のように元々位置調整が困難であるため、 非常に複雑な光学系 が必要となる。 さらには、 この方法では、 複数点で蛍光や燐光を発生する複数 種の物質を同時測定を行いたい場合、 レーザ光をスキャンして疑似同時に測定 する方法が通常採られるが、 この擬似同時測定を行う場合、 更に複雑な光学系 が必要となる。 また、 照射時間が短くなるため感度も大幅に落ちる。
このよ うな問題を解消するものと して、 第 1 0図に示すように、 レーザ光や 蛍光 （又は燐光） を光ファイバで導光し、 マイクロ レンズにより測定域にその レーザ光を集光して蛍光 （燐光） 検出を行う方法が知られている （例えば、 特 開 2 0 0 5— 3 0 8 3 0号公報参照） 。
しかしながら、 溶液内の蛍光又は燐光を発生する複数種の物質の濃度や状態 を測定する場合、 上記従来技術の方法では以下のような問題が生じる。
例えば、 異なる主波長の励起光,を照射することで上記各物質を励起し、 これ により溶液内から発生する異なる主波長の蛍光 （燐光） を検出する場合、 従来 技術の方法では、 第 1 1図に示すように、 第 1 0図に示す検出システムを 2つ 並べたよ うなシステムとなる。 このシステムでは、 各励起光の焦点位置が、 そ の集光に用いられたレンズの分だけずれてしまう。 使用されたレンズがマイク 口 レンズのよ うな小さなレンズであっても、 2〜 3 m mは焦点位置がずれる。 このため、 第 1 1図に示すような検出システムは同一のマイクロウェルに上記 各物質を含む溶液を入れて蛍光 （燐光） を検出するのには用いることはできな レ、。
本発明の目的は、 微小領域から発光される主波長の異なる複数の蛍光又は燐 光を同時に検出することができる検出システム及びそのプローブを提供するこ とにある。 発明の開示 上記目的を達成するために、 本発明の第 1の態様によれば、 異なる主波長の 励起光を照射することで溶液又は固体内の蛍光又は燐光を発生する複数種の物 質を励起し、 緩和過程で前記溶液又は固体内から発生する異なる主波長を有す る蛍光又は燐光を検出することにより前記複数種の物質の濃度や状態を測定す る検出システムであって、 レンズとその一端側に配置された少なく とも 1つの 光ファイバとを有するプローブを備え、 前記プローブは、 前記励起光を前記レ ンズの一端で受光して前記溶液又は固体に集光すると共に、 前記蛍光又は燐光 を前記レンズの他端で受光して該蛍光又は燐光が発生する起因となった前記励 起光が導光された前記光ファイバの先端に集光する検出システムが提供される。 本発明の第 1の態様において、 前記レンズは、 単一レンズ又は同一の光軸上 に並設された複数のレンズ'からなることが好ましレ、。 .
本発明の第 1の態様において、 前記少なく とも 1つの光ファイバは、 前記蛍 光又は燐光のうち、 互いに異なる主波長のものを導光する複数の光ファイバか らなり、 当該複数の光ファイバは、 前記励起光のうち、 互いに異なる主波長を 有するものを前記レンズの一端に導光することが好ましい。
本発明の第 1の態様において、 前記複数の光ファイバは、 夫々が導光した前 記励起光と前記蛍光又は燐光を分波する合分波器を介して、 互いに異なる検出 部へ導光することが好ましい。
本発明の第 1の態様において、 前記励起光の夫々の発光タイ ミングを制御す る発光制御部を備え、 前記発光タイ ミングに基づき、 前記蛍光又は燐光を夫々 検出することが好ましい。
本発明の第 1の態様において、 前記少なく とも 1つの光ファイバは前記励起 光を全て前記レンズの一端に導光する一つの光ファイバからなることが好まし レヽ 本発明の第 1の態様において、 前記光ファイバは、 導光した前記蛍光又は燐 光をその主波長毎に分波する合分波器を介して、 複数の検出部と接続すること が好ましい。
本発明の第 1の態様において、 前記蛍光又は燐光を全て 1つの検出部へ導光 することが好ましい。
本発明の第 1の態様において、 前記励起光の夫々の発光周波数を制御する発 光周波数制御部を備え、 前記発光周波数に基づき、 前記 1つの検出部へ導光さ れた前記蛍光又は憐光を夫々検出することが好ましい。
上記目的を達成するために、 本発明の第 2の態様によれば、 異なる主波長の 励起光を照射することで溶液内の蛍光又は燐光を発生す'る複数種の物質を励起 し、 緩和過程で前記溶液内から発生する異なる主波長を有する蛍光又は燐光を 検出することにより前記複数種の物質の濃度や状態を測定する検出システムで あって、 レンズとその一端側に配置された少なく とも 2つの光ファイバとを有 するプローブを備え、 前記プローブは、 前記励起光の 1つを前記光ファイバの 1つを介して前記レンズの一端で受光して前記溶液に集光すると共に、 前記励 起光の 1つを照射することで発生した前記蛍光又は燐光を前記レンズの他端で 受光して該蛍光又は燐光が発生する起因となった前記励起光が導光された前記 光ファイバの先端に集光する検出システムが提供される。
本発明の第 2の態様において、 前記レンズは、 単一レンズ又は同一の光軸上 に並設された複数のレンズからなることが好ましい。
上記目的を達成するために、 本発明の第 3の態様によれば、 異なる主波長の 励起光を照射することで溶液又は固体内の蛍光又は燐光を発生する複数種の物 質を励起し、 緩和過程で前記溶液又は固体内から発生する異なる主波長を有す る蛍光又は燐光を検出することにより前記複数種の物質の濃度や状態を測定す る検出システムに使甩されるプローブであって、 レンズとその一端側に配置さ れた少なく とも 1つの光ファィバとを有し、 前記励起光を前記レンズの一端で 受光して前記溶液又は固体に集光すると共に、 前記蛍光又は燐光を前記レンズ の他端で受光して該蛍光又は燐光が発生する起因となった前記励起光が導光さ れた前記光ファイバの先端に集光するプローブが提供される。
本発明の第 3の態様において、 前記レンズは、 単一レンズ又は同一の光軸上 に並設された複数のレンズからなることが好ましい。
本発明の第 3の態様において、 前記少なく とも 1つの光ファイバは、 前記蛍 光又は燐光のうち、 互いに異なる主波長のものを導光する複数の光ファイバか らなり、 当該複数の光ファイバは、 前記励起光のうち、 互いに異なる主波長を 有するものを前記レンズの一端に導光することが好ましい。
本発明の第 3の態様において、 前記少なく とも 1つの光ファイバは 2つの光 ファイバからなり、 前記 2つの光ファイバは、 前記複数種の物質の 1つから発 生された第 1の主波長の蛍光又は燐光を導光する第 1の光ファイバと、 前記複 数種の物質の他の 1つから発生された第 2の主波長の蛍光又は燐光を導光する 第 2の光ファイバとを備えることが好ましい。
本発明の第 3の態様において、 前記レンズにより集光された前記励起光の色 収差は 0 . 1 m m未満であることが好ましい。
本発明の第 3の態様において、 前記少なく とも一つの光ファイバの先端は、 無反射コートが施されることが好ましい。
本発明の第 3の態様において、 前記少なく とも一つの光ファイバの先端は、 斜め加工が施されることが好ましい。
本発明の第 3の態様において、 前記光ファイバの先端を互いに接するように 固定することが好ましい。 本発明の第 3の態様において、 前記少なく とも 1つの光ファイバは前記励起 光を全て前記レンズの一端に導光する一つの光ファイバからなることが好まし レ、。
本発明の第 3の態様において、.前記レンズで結像される前記光ファイバの像 は 1 ： 1 より小さい縮小系であることが好ましい。 図面の簡単な説明.
第 1図は、 本発明の実施の形態に係る検出システムと しての蛍光検出システ ムの構成を概略的に示す図である。
第 2図は、 第 1図におけるプローブの構成を概略的に示す図である。
第 3図は、 第 1図の蛍光検出システムの第 1の変形例の構成を概略的に示す 図である。
第 4図は、 蛍光検出システムの第 2の変形例の構成を概略的に示す図である。 第 5図は、 蛍光検出システムの第 3の変形例の構成を概略的に示す図である。 第 6図は、 蛍光検出システムの第 4の変形例の構成を概略的に示す図である。 第 7 A図〜第 7 E図は、 それぞれマイク ロ ウェルプレー トの作成方法を説明 するのに用いられる図である。
第 8図は、 第 2図のプローブの変形例の構成を概略的に示す図である。
第 9図は、 従来の蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。
第 1 0図は、 従来の他の蛍光検出システムの構成を概略的に示す図である。 第 1 1図は、 第 1 0図の蛍光検出システムを用いて、 複数の蛍光を検出する 方法を説明するのに用いられる図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明者は、 上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、 異なる主波長の 励起光を照射することで溶液又は固体内の蛍光又は燐光を発生する複数種の物 質を励起し、 緩和過程で溶液又は固体内から発生する異なる主波長を有する蛍 光又は燐光を検出することにより複数種の物質の濃度や状態を測定する検出シ ステムにおいて、 レンズとその一端側に配置された少なく とも 1つの光フアイ バとを有するプローブを備え、 プローブは、 励起光をレンズの一端で受光して 溶液又は固体に集光すると共に、 蛍光又は燐光をレンズの他端で受光して該蛍 光又は燐光が発生する起因となった前記励起光が導光された前記光ファイバの 先端に集光すると、 微小領域から発光される主波長の異なる複数の蛍光又は燐 光を同時に測定することができることを見出した。
本発明は、 上記知見に基づいてなされたものである。 〉 以下、 本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
第 1図は、 本発明の実施の形態に係る検出システムと しての蛍光検出システ ムの構成を概略的に示す図である。 以下の実施の形態においては、 夫々異なる 主波長の蛍光を発生する 2種の蛍光物質を含む溶液をマイク口化学チップの流 路内に流す場合について説明をする。 しかし、 蛍光又は燐光を発生する物質を 含む溶液又は固体にレーザ光を照射することにより蛍光又は燐光を検出するの であれば、 以下の実施の形態に限定されない。 例えば、 試料が蛍光物質を含む 固体の場合は、 マイクロ化学チップを使用せず、 励起光の焦点位置に固体を設 置して蛍光または燐光の検出を行う。
第 1図において、 蛍光検出システム 1 0 0は、 内部に流路 （深さ 1 0 0 μ m、 幅 2 0 0 z m ) が形成されたマイク口化学チップ 1 0 8 と、 主波長え 1 ( = 5 3 0 n m ) の励起光を発振する L E D (日亜化学工業株式会社製 N S P G 5 0 0 S ) からなる光源 1 0 3 と、 主波長 λ 3 ( = 6 3 0 n m ) の励起光を発振 する L D (三洋電機株式会社製 D L— 5 0 3 8 — 0 2 1 ) からなる光源 1 0 4 と、 光源 1 0 3， 1 0 4からの励起光を合分波器 1 0 1， 1 0 2を介して一 端で受光するプローブ （検出先端部） 1 0 7を備える。
合分波器 1 0 1は 5 4 0 n m以下の波長の光が反射し、 5 5 0 n m以上の波 長の光が透過するよう設計したもので、 合分波器 1 0 2は 6 4 0 n m以下の波 長の光が反射し、 6 5 0 n m以上の波長の光が透過するよう設計したものであ る。
また、 プローブ 1 0 7は、 L E D光源 1 0 3から発振された励起光をプロ一 ブ 1 0 7まで導光する光ファイバ 1 0 9 と、 レーザ光源 1 0 4から発振された 励起光をプロ一ブ 1 0 7まで導光する光ファイバ 1 1 0 とをその一端に備える。 光ファイノく 1 0 9 , 1 1 0には、 コア径 2 0 0 μ πιノクラッ ド径 2 5 0 μ πιの 石英系ステップインデックスファイバを用いた。
プローブ 1 0 7は、 後述する第 2図の構成をとることにより、 マイクロ化学 チップ 1 0 8内の流路に各励起光の焦点位置を合うように調整する。 また、 マ イ ク 口化学チ ップ 1 0 8 内の流路の溶液に含まれる C y 3 ( Amersham Biosciences社製） は、 主波長 1の励起光により励起されたときに主波長え 2 ( = 5 6 5 n m) の蛍光を発生し、 流路の溶液に含まれる C y 5 (Amersham Biosciences社製） は、 主波長え 3の励起光により励起されたときに主波長え 4 (= 6 6 5 n m) の蛍光を発生する。
また、 プローブ 1 0 7は、 その他端で主波長え 2の蛍光を受光すると共に、 光ファイバ 1 0 9の先端に集光し、 同様に、 主波長 λ 4の蛍光をその他端で受 光すると共に、 光ファイバ 1 1 0の先端に集光する。 これにより、 励起光の導 光を行う光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0力 各励起光の照射により発生した蛍光の 導光も行う結果、 システムを小型化することができるとともに、 二つの励起光 の夫々の焦点、 2つの蛍光の夫々の発光点の計 4点がほぼ同じ位置になるので、 微小領域にある二種類の物質を同時に測定できるだけでなく、 マイク口化学チ ップ 1 0 8の流路内に上記焦点等を位置合わせすることが容易となり、 位置調 整の簡易化、 位置精度の向上が実現できる。
蛍光検出システム 1 0 0は、 さらに、 光ファイバ 1 0 9の先端に集光された 主波長 λ 2の蛍光を合分波器 1 0 1を介して受光してその蛍光強度を検出する 検出器 1 0 5 と、 光ファイバ 1 1 0の先端に集光された主波長え 4の蛍光を合 分波器 1 0 2を介して受光してその蛍光強度を検出する検出器 1 0 6 とを備え る。 検出器 1 0 5 , 1 0 6はいずれも A P D (浜松ホ トニタス株式会社製 S 5 8 4 3 ) である。
合分波器 1 0 1， 1 0 2は、 夫々、 励起光源 1 0.3 , 1 0 4から光ファイバ を介して励起光を受光し、 また、 検出器 1 0 5 , 1 0 6に光ファイバを介して 蛍光を導光する。 これらの光ファイバも光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0 ど同様に、 コア径 2 0 0 μ m/クラッ ド径 2 5 0 μ mの石英系ステップィンデックスファ ィバが用いられる。 ここでは短波長を反射し、 長波長を透過するように合分波 器を設計したが、 逆の設計でもよいし、 特定波長だけを通し他の波長は反射す るものでもよい。 またノイズ低減の為、 励起光源と合分波器の間もしくは検出 器と合分波器の間にフィルタ等を挿入してもよい。 光ファイバは石英系以外に、 多成分ガラス系、 ブラスティ ック系でもよく、 グレーテッ ドインデックスファ ィバでもよレヽ。 光ファイバは、 そのコア径 （ m) ノクラッ ド径 （μ πι) の値 力；、 1 0 0 / 1 2 5 , 6 2. 5/ 1 2 5、 5 0 1 2 5等のものが使用できる 力；、 コア径の大きなファイバが好ましい。
第 2図は、 第 1図におけるプローブ 1 0 7の構成を概略的に示す図である。 第 2図において、 プローブ 1 0 7は、 光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0 と、 S E L F O Cマイクロ レンズ （日本板硝子社製 S LW 1 8— 0. 2 5 p、 以下単に 「レンズ」 という。 ） 2 0 3 と、 光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0を接着固定する外 径 1 . 8 mmの長方形穴マイクロキヤビラリ （日本電気硝子社製） 2 0 1 と、 マイク ロキヤビラ リ 2 0 1及びレンズ 2 0 3を固定する内径 1 . 8 mmのガラ スチューブ 2 0 2 とを備える。
マイクロキヤビラリ 2 0 1は、 2本の光フアイバを一列に並べて軸合わせが 可能な、 長辺 0. 5 1 0 mm、 短辺 0. 2 6 0 mmの長方形穴を有し、 その穴 に光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0を入れた状態で接着固定し、 レンズ 2 0 3に対向 する面を研磨した後 AR (Anti Reflection： 無反射） コートを施す。 これによ り、 光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0の先端が互いに接するよ うにレンズ 2 0 3の一 端側に固定され、 その結果、 光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0から出た光の焦点.のず れは、 レンズ 2 0 3の光軸方向と垂直方向に約 0. 2 mmの範囲に収めること ができ、通常 0. 5 mm以下の幅で形成されるマイク口化学チップの流路内で、 各励起光を確実に集光させることができる。
このように、 マイクロキヤビラリ 2 0 1で接着固定された光ファィバ 1 0 9 , 1 1 0は、 2芯ファイバビグテール 2 0 4を形成する。
その後、 2芯ファイバビグテール 2 0 4 と レンズ 2 0 3をガラスチューブ 2 0 2に挿入し、 レンズ一光ファイバ間隔が 3 mmとなるように固定する。 これ により、 プロ一ブ 1 0 7が作成される。
このプローブ 1 0 7は、 レンズ 2 0 3を縮小系と して使用する構成となって いる。 これにより、 レンズ 2 0 3の光軸と垂直方向に並ぶ二つの焦点の距離を、 光ファイノ 1 0 9， 1 1 0間の距離 （ここでは約 0. 2 5 mm) よ り も小さく することができる。
また、 光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0から出た主波長の異なる励起光の焦点のず れは、 レンズ 2 0 3の光軸方向に 0. 1 mmの範囲内に収めることができる。 ここで、 マイクロ化学チップ 1 0 8の流路は通常ゥエツ トエッチングにより 形成されているため、 0. 1 mm以上の深さの流路を形成することが困難であ る。 このため、 上述のように、 各励起光の上記光軸方向における焦点のずれ、 すなわち色収差を 0. 1 mm以下とすると、 流路内で各励起光を確実に集光さ せることができる。 本発明において、 色収差とは、 レンズ端面から焦点位置ま での距離が光の波長によって変化したときの差と定義される。
ここでは示していないが、 光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0の端面での励起光反射 を防ぐ為に、 2芯ファイバビグテール 2 0 4の端面は約 8度傾けて研磨してい る。
この蛍光検出システム.1 0 0において、 マイク ロ.化学チップ 1 0 8の流路の 溶液に含まれる C y 3 , C y 5の各濃度は順次変化させた。
また、光源 1 0 3からの励起光を約 1 k H zで、光源 1 04からの光を約 1. 2 k H zで点滅させ、 検出器 1 0 5 , 1 0 6からの出力をロックインアンプを 用いて同期検波し、 マイクロ化学チップ 1 0 8の流路内から発生する蛍光を検 出した。 これにより、 マイクロ化学チップ 1 0 8の流路内の溶液に含まれる C y 3 , C y 5の濃度を順次変化させていっても、 その濃度変化に応じた蛍光を 検出することができる。
検出限界は C y 3では l /imo l ZL、 C y 5では 0. l / mo l ZL以下 と良好な感度が得られた。
以上、 本実施の形態によれば、 蛍光検出システム 1 0 0においては、 レンズ 2 0 3 とその一端側に配置された光ファィバ 1 0 9， 1 1 0 とを有するプロ一 ブ 1 0 7は、 主波長え 1の励起光及び主波長 λ 3の励起光を一端で受光してマ イク口化学チップ 1 0 8内の流路にある C y 3 , C y 5を含む溶液に集光する と共に、 主波長 λ 2の蛍光及び主波長え 4の蛍光を夫々 レンズ 2 0 3の他端で 受光して光ファイバ 1 0 9 , 1 1 0の先端に集光する。 これにより、 マイクロ 化学チップ 1 0 8内の流路にある溶液から発光される主波長 λ 2の蛍光及び主 波長 λ 4の蛍光を岗時に検出することができる。
また、 第 3図に示す蛍光検出システム 1 0 0 a のよ うに、 二つの合分波器 1 0 1， 1 0 2からの主波長 λ 2 , λ 4の蛍光を一つの検出器 1 0 5 aで受け、 F F T ( Fast Fouri er Transform) により各周波数成分の強度と して各蛍光を 同時に検出するよ うにしてもよい。 この場合、 検出限界は C y 3では 1 μ m o 1 Z L、 C y 5では 0 . 1 j m o 1 Z L以下と良好な感度が得られた。
さらに、 第 4図に示す蛍光検出システム 1 0 0 bのように、 光源 1 0 3 , 1 0 4からの二つの励起光を一 の光ファィバ 1 0 9 aに合波して照射す.るよう にしてもよい。 これにより、 全ての励起光を導光する光ファイバ 1 0 9 a力 各励起光の照射により発生した全ての蛍光も導光する結果、 システムを小型化 することができる。
また、 上記各蛍光検出システムにおいては、 マイクロ化学チップ 1 0 8の流 路に 2種の蛍光物質がある場合の蛍光検出を行うものであつたが、 第 5図に示 す蛍光検出システム 1 0 0 dのように、 3つ以上の異なる主波長の励起光をマ イク口化学チップ 1 0 8内の流路に照射するよう構成すれば、 流路に 3種以上 の蛍光物質がある場合の蛍光検出を行うこともできる。
また、 マイクロ化学チップ 1 0 8に複数の流路が存在する場合、 第 6図に示 す蛍光検出システム 1 0 0 eのよ うに、 複数のプローブをその各流路上に位置 するように構成するよ うにしてもよい。 これにより、 マイクロ化学チップ 1 0
8内の各流路を流れる蛍光物質を同時に測定することができる。
ますこ、 マイク口化学チップ 1 0 8内の流路上の複数ボイン トにプローブを位 置するように構成するようにしてもよい。 これにより、 蛍光物質の状態を、 複 数ポイントにおいて測定することができる。
また、 上記各実施の形態においては、 複数種の蛍光物質が溶液内にある場合 について説明したが、 固体内にあってもよい。
また、 マイクロウェルプレー トがマイクロ化学チップ 1 0 8の代わりに用い られる。
このマイク口ゥエルプレートは、 具体的には以下のような方法で作成される。 まず、 マイクロウェルアレイ 8 0 1 (第 7 A図） のマイクロウェル 8 0 2の 一つに吸着剤 8 0 3を入れ （第 7 B図） 、 次にピぺッ ト 8 0 4で複数種の蛍光 物質を含む液体試料 8 0 5を吸着剤 8 0 3上に落と し （第 7 C図） 、 吸着剤 8 0 3表面に液体試料 8 0 5を付着させる （第 7 D図） 。 これにより、 吸着剤 8 0 3の表面に液体試料 8 0 5中の蛍光物質が吸着する。
次に、 吸着剤 8 0 3表面の液体のみを不図示のスポィ ト又は紙で吸い取るこ とにより除去し、 吸着剤 8 0 3の表面に複数種の蛍光物質 8 0 6のみを残して、 マイクロウェルプレート 8 0 7を作成する （第 7 E図） 。
また、 本実施の形態では、 プロ一ブ 1 0 7はその内側に単一の S E L F OC マイク ロ レンズ 2 0 3'を有していたが、 ボールレンズやドラムレンズ等球面形 状を持つマイク ロ レンズでもよいし、 第 8図に示すように、 マイク ロ レンズ 2 0 3 と同一の光軸上にマイク ロ レンズ 2 0 3 aを並べたプローブ 1 0 7 ' を用 いてもよい。
このマイク ロ レンズ 2 0 3 aは、 マイクロ レンズ 2 0 3のアッペ数とは異な るァッぺ数を有するレンズであり、 これにより、 ファイバ 1 0 9 , 1 1 0の夫々 で導光された励起光の色収差を小さくすることができる。 また、 マイク ロ レン ズ 2 0 3 , 2 0 3 aは、同一の光軸上にあれば接していても離れていてもよい。 また、 上記各実施の形態においては、 溶液中に含まれる複数種の蛍光物質を 測定する場合について説明したが、 燐光を発生する複数種の物質が溶液中に含 まれる場合も、 上記の検出システムで同様に測定することができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 レンズとその一端側に配置された少なく とも 1つの光ファ ィバとを有するプローブは、 複数の励起光をレンズの一端で受光して溶液又は 固体に集光すると共に、 蛍光又は燐光をレンズの他端で受光して該蛍光又は燐 光が発生する起因となった前記励起光が導光された前記光ファイバの先端に集 光するので、 微小領域から発光される主波長の異なる複数の蛍光又は燐光を同 時に検出することができる。
好ましくは、 励起光の夫々の発光タイ ミングを制御する発光制御部を備え、 その発光タイ ミングに基づき、 蛍光又は燐光を夫々検出するので、 溶液又は固 体内の複数種の物質の濃度が順次変化する場合にその濃度変化に応じた蛍光又 は燐光を検出することができる。
好ましくは、 少なく とも 1つの光ファィバは、 上記蛍光又は燐光のうち、 互 いに異なる主波長のものを導光する光ファイバからなり、 この光ファイバは、 上記励起光のうち、 互いに異なる主波長を有するものをレンズの一端に導光す るので、 励起光の導光を行う光ファイバが、 各励起光の照射により発生した蛍 光又は燐光の導光も行う結果、 システムを小型化することができる。
好ましくは、 少なく とも 1つの光ファイバは上記励起光を全てレンズの一端 に導光する一つの光ファィバからなるので、 全ての励起光を導光する光フアイ バが、 各励起光の照射により発生した全ての蛍光又は燐光も導光する結果、 シ ステムを小型化することができる。 好ましくは、 励起光の夫々の発光周波数を制御する発光周波数制御部を備え、 その発光周波数に基づき、 1つの検出部へ導光された蛍光又は燐光を夫々検出 するので、 2種の物質から発生した各蛍光又は燐光を同時に検出することがで きる。 '
好ましくは、 少なく とも一つの光ファイバの先端は、 無反射コート又は斜め 加工が施されるので、 上記先端での各励起光の反射を防止することができる。 好ましくは、 レンズにより集光された上記励起光の色収差は 0 . 1 m m未満 であるので、 通常ゥヱッ トエッチング法により 0 . 1 m m以下の深さで形成さ れるマイク口化学チップの流路内で、 各励起光を確実に集光させることができ る。
好ましくは、 互いに異なる主波長を有する励起光を導光する光ファイバの先 端が互いに接するように固定されるので、 各光ファイバから出た光の焦点のず れは、 レンズの光軸方向と垂直方向に 0 . 1 m mの範囲内に収めることができ、 通常 0 . 5 m m以下の幅で形成されるマイクロ化学チップの流路内で、 各励起 光を確実に集光させることができる。
好ましくは、 レンズで結像される光ファイバの像は 1 ： 1 より小さい縮小系 であるので、 レンズ一端から各光ファイバの先端までの距離より、 レンズ他端 から各励起光の集光位置までの距離を短くすることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 異なる主波長の励起光を照射することで溶液又は固体内の蛍光又は燐光 を発生する複数種の物質を励起し、 緩和過程で前記溶液又は固体内から発生す る異なる主波長を有する蛍光又は燐光を検出することにより前記複数種の物質 の濃度や状態を測定する検出システムであって、 レンズとその一端側に配置さ れた少なく とも 1つの光ファイバとを有するプローブを備え、 前記プローブは、 前記励起光を前記レンズの一端で受光して前記溶液又は固体に集光すると共に、 前記蛍光又は燐光を前記レンズの他端で受光して該蛍光又は燐光が発生する起 因となった前記励起光が導光された前記光ファイバの先端に集光する検出シス テム。
2 . 前記レンズは、 単一レン X又は同一の光軸上に並設された複数の ..ンズ からなる請求の範囲第 1項記載の検出システム。
3 . 前記少なく とも 1つの光ファイバは、 前記蛍光又は燐光のうち、 互いに 異なる主波長のものを導光する複数の光ファイバからなり、 当該複数の光ファ ィバは、 前記励起光のうち、 互いに異なる主波長を有するものを前記レンズの 一端に導光する請求の範囲第 2項記載の検出システム。
4 . 前記複数の光ファイバは、 夫々が導光した前記励起光と前記蛍光又は燐 光を分波する合分波器を介して、 互いに異なる検出部へ導光する請求の範囲第 3項記載の検出システム。
5 . 前記励起光の夫々の発光タイ ミングを制御する発光制御部を備え、 前記 発光タイ ミングに基づき、 前記蛍光又は燐光を夫々検出する請求の範囲第 2項 記載の検出システム。
6 . 前記少なく とも 1つの光ファイバは前記励起光を全て前記レンズの一端 に導光する一つの光ファィバからなる請求の範囲第 2項記載の検出システム。
7 . 前記光ファイバは、 導光した前記蛍光又は燐光をその主波長毎に分波す る合分波器を介して、 複数の検出部と接続する請求の範囲第 6項記載の検出シ ステム。
8 . 前記蛍光又は燐光を全て 1つの検出部へ導光する請求の範囲第 3項記載 の検出システム。
9 . 前記励起光の夫々の発光周波数を制御する発光周波数制御部を備え、 前 記発光周波数に基づき、 前記 1 つの検出部へ導光された前記蛍光又は燐光を 夫々検出する請求の範囲第 8項記載の検出システム。
1 0 . 異なる主波長の励起光を照射することで溶液内の蛍光又は燐光を発生 する複数種の物質を励起し、 緩和過程で前記溶 内から発生する異なる主波長 を有する蛍光又は燐光を検出することにより前記複数種の物質の濃度や状態を 測定する検出システムであって、 レンズとその一端側に配置された少なく とも
2つの光ファイバとを有するプローブを備え、 前記プローブは、 前記励起光の 1つを前記光ファイバの 1つを介して前記レンズの一端で受光して前記溶液に 集光すると共に、 前記励起光の 1つを照射することで発生した前記蛍光又は燐 光を前記レンズの他端で受光して該蛍光又は燐光が発生する起因となった前記 励起光が導光された前記光ファイバの先端に集光する検出システム。
1 1 . 前記レンズは、 単一レンズ又は同一の光軸上に並設された複数のレン ズからなる請求の範囲第 1 0項記載の検出システム。
1 2 . 異なる主波長の励起光を照射することで溶液又は固体内の蛍光又は燐 光を発生する複数種の物質を励起し、 緩和過程で前記溶液又は固体内から発生 する異なる主波長を有する蛍光又は燐光を検出することにより前記複数種の物 質の濃度や状態を測定する検出システムに使用されるプローブであって、 レン ズとその一端側に配置された少なく とも 1つの光ファイバとを有し、 前記励起 光を前記レンズの一端で受光して前記溶液又は固体に集光すると共に、 前記蛍 光又は燐光を前記レンズの他端で受光して該蛍光又は燐光が発生する起因とな , つた前記励起光が導光された前記光ファイバの先端に集光するプローブ。
1 3 . 前記レンズは、 単一レンズ又は同一の光軸上に並設された複数のレン ズからなる請求の範囲第 1 2項記載のプローブ。
1 4 . 前記少なく とも 1つの光ファイバは、 前記蛍光又は燐光のうち、 互い に異なる主波長のものを導光する複数の光ファイバからなり、 当該複数の光フ アイバは、 前記励起光のうち、 互いに異なる主波長を有するものを前記レンズ の一端に導光する請求の範囲第 1 3項記載のプローブ。
1 5 . 前記少なく とも 1つの光ファイバは 2つの光ファイバからなり、 前記 2つの光ファイバは、 前記複数種の物質の 1つから発生された第 1の主波長の 蛍光又は燐光を導光する第 1の光ファイバと、 前記複数種の物質の他の 1つか ら発生された第 2の主波長の蛍光又は燐光を導光する第 2の光ファイバとを備 える請求の範囲第 1 4項記載のプローブ。
1 6 . 前記レンズにより集光された前記励起光の色収差は 0 . 1 m m未満で ある請求の範囲第 1 3項記載のプローブ。
1 7 . 前記少なく とも一つの光ファイバの先端は、 無反射コ一トが施される 請求の範囲第 1 3項記載のプローブ。
1 8 . 前記少なく とも一つの光ファイバの先端は、 斜め加工が施される請求 の範囲第 1 3項記載のプローブ。
1 9 . 前記光ファイバの先端を互いに接するように固定する請求の範囲第 1 4項記載のプローブ。
2 0 . 前記少なく とも 1 つの光フアイバは前記励起光を全て前記レンズの一 端に導光する一つの光ファイバからなる請求の範囲第 1 3項記載のプローブ。
2 1 . 前記レンズで結像される前記光ファイバの像は 1 ： 1 より小さい縮小 系である請求の範囲第 1 3項記載のプローブ。
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