CN100472192C - 光源组件、受光组件以及使用了它们的多通道光检测装置 - Google Patents

光源组件、受光组件以及使用了它们的多通道光检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光源组件、受光组件以及使用了它们的多通道光检测装置，涉及例如用于基因诊断的多通道光检测装置。使用由反应容器(1)、出射的光的波长不同的发光元件(21a～21d)和能够反射的光的波长范围不同的出射用分色镜(22a～22d构成的光源组件(2)，以及由受光元件(31a～31d)和能够反射的光的波长范围不同的受光用分色镜(32a～32d)构成的受光组件(3)。发光元件配置成使出射方向平行，出射用分色镜配置成使反射光沿同一个方向通过同一光路。受光元件配置成使受光面平行，受光用分色镜配置成从反应容器(1)出射的光根据波长应被反射并入射到受光元件。

Description

光源组件、受光组件以及使用了它们的多通道光检测装置
技术领域
本发明涉及光源组件、受光组件以及使用了它们的多通道光检测装置，涉及例如用于基因诊断的多通道光检测装置。
背景技术
近年，随着基因分析技术的进步，目前活跃地进行着通过基因诊断查明疾病的原因或发病预测。基因诊断中利用以PCR(Polymerase ChainReaction，聚合酶链式反应)法为代表的各种基因增殖法进行作为目标的基因的检测。
基因的检测中使用例如日本特表2002-515602号公报(参照第23～40页，第1～第9图)所公开的多通道光检测装置。图5为概略地表示以往的多通道光检测装置的结构的图。图5所示的多通道光检测装置为这样的装置，其对与荧光色素混合的试样加以温度控制而使基因增殖，然后将光照射到试样上并接受如上所述地激励的荧光进行分析。
如图5所示，多通道光检测装置主要由反应装置41、光源组件42和受光组件43构成。图5省略了除此以外的构成部件。
在反应装置41的内部添加有与反应试验药剂或荧光色素等混合的试样。并且，反应装置41中还安装有用于实施上述基因增殖的方法的温度控制***(未图示)。
光源组件42具备出射的波长互不相同的LED44a～44d。因此，光源组件42可以根据与试样混合的荧光色素的不同改变出射的光的波长。并且，光源组件42还具备仅透射特定波长的光的滤光器组47a～47d和聚光用的透镜46a～46d。
并且，为了使从各LED(44a～44d)出射的光透过透镜49和外壳45上设置的出射窗50而射入反应装置41中，光源组件42还具备分色镜48a～48e。而且，LED44a～44d、滤光器组47a～47d、聚光用的透镜46a～46d以及分色镜48a～48e以使从各LED(44a～44d)出射的光的能量成为一定的方式配置在外壳45内。
由于荧光色素的种类不同而所激励起的荧光的波长不同，受光组件43具备4个受光元件51a～51d。并且，受光组件43还具备使每个受光元件(51a～51d)仅透过特定波长的光的滤光器组52a～52d以及透镜53a～53d。
而且，受光组件43具备分色镜54a～54e。因此，从反应装置41出射并通过外壳55上设置的入射窗57和透镜56的光根据波长的不同而透射或反射几个分色镜并入射到对应的受光元件(51a～51d)。
由此，由于图5所示的多通道光检测装置中，能够出射波长不同的光或能够接受波长不同的光，因此能够选择与所使用的荧光色素相对应的波长来进行基因的检测。
但是，在基因的诊断中，随着今后基因分析技术的发展，有可能再增加诊断项目，因此存在追加混合到试样中的荧光色素情况。而且，随着今后新的荧光色素的开发，也有增加基因诊断中可使用的荧光色素的情况。在这样的情况下，要求在多通道光检测装置中能够照射与新使用的荧光色素相对应的波长的光。
并且，图5所示的多通道光检测装置用于使用了基因检测以外的荧光色素的荧光测定，但在这种情况下也要求能够照射与新使用的荧光色素相对应的波长的光。
但是，上述图5所示的多通道光检测装置中，虽然具有能够使光源组件42出射的光的能量一定的优点，但LED44a～44d、滤光器组47a～57d、光汇聚用的透镜46a～46d以及分色镜48a～48e的配置复杂。
因此，可以在结构上很难追加LED，存在不能与所使用的荧光色素为新追加的情况相对应的问题。而且，这种情况还涉及受光组件43。
并且，在结构上，图5所示的多通道光检测装置中，为了使光源组件42出射光而必需的分色镜的数量比波长的数量多。同样，为了将入射到受光组件43中的光导向各受光元件而需要的分色镜的数量也比波长数多。因此，上述图5所示的多通道光检测装置中存在不易降低成本困难的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题，目的是要提供一种容易追加或取出发光元件的光源组件、容易追加或取出受光元件的受光组件以及使用了这些装置的多通道光检测装置。
并且，为了达到上述目的，本发明的多通道光检测装置的特征在于，至少具有反应容器、用同一光路出射波长不同的多个光并使其入射到上述反应容器中的光源组件、接受从上述反应容器的内部发出的光的受光组件；上述光源组件至少具有多个发光元件和能够反射的光的波长范围互不相同的多个出射用分色镜；上述多个出射用分色镜的数量与上述多个发光元件的数量相同；上述多个发光元件配置成使各发光元件的出射方向平行；上述多个出射用分色镜配置成使各出射用分色镜能够反射从上述多个发光元件出射的出射光中的一个，使各出射用分色镜的反射光沿同一方向通过同一光路；上述受光组件至少具有多个受光元件和能够反射的光的波长范围互不相同的受光用多个分色镜；上述多个受光用分色镜的数量与上述多个受光元件的数量相同；上述多个受光元件配置成使各受光元件的受光面互相平行；上述多个受光用分色镜配置成使从上述反应容器内部发出的光根据其波长被某一个分色镜反射，并入射到上述多个受光元件中的一个。
在上述本发明的多通道光检测装置中，上述多个发光元件出射的光的波长互不相同，上述多个发光元件按照上述出射的光的波长的顺序配置。
而且，在上述多通道光检测装置中，上述反应容器的内部添加有混合物，该混合物至少包含成为测定对象的试样和荧光色素；从上述反应容器的内部发出的光是被从光源组件出射的光激励的上述荧光色素的荧光。
附图说明
图1是概略地表示本发明的光源组件、受光组件以及多通道光检测装置的一例的外观的斜视图。
图2是概略地表示图1所示的光源组件、受光组件及多通道光检测装置的内部结构的斜视图。
图3是表示图2所示的光源组件的内部结构的侧视图。
图4是表示图2所示的受光组件的内部结构的侧视图。
图5是概略地表示以往的多通道光检测装置的结构的图。
具体实施方式
(实施方式1)
下面根据图1～图4说明本发明的光源组件、受光组件以及多通道光检测装置的一例。图1为概略地表示本发明的光源组件、受光组件以及多通道光检测装置的一例的外观的斜视图。
如图1的例所示，多通道光检测装置至少具有反应容器1、光源组件2和受光组件3。图1的例所示的多通道光检测装置为用于基因诊断的装置，如后述那样，可以将光照射到使用了基因增殖方法的试样中，能够接受由该照射光激励起的荧光。另外，图1省略了构成多通道光检测装置的这些要素以外的构成要素。并且，图1的例所示的多通道光检测装置也可以用于使用基因诊断以外的荧光色素的荧光测定。
下面，就构成图1所示的多通道光检测装置的反应容器1、光源组件2及受光组件3的结构进行说明。图2为概略地表示图1所示的光源组件、受光组件及多通道光检测装置的内部结构的斜视图。图3为表示图2所示的光源组件的内部结构的侧视图。图4为表示图2所示的受光组件的内部结构的侧视图。
首先，说明反应容器1。如图2的例所示，反应容器1由透明容器12和收容透明容器12的收容壳体11构成。在图2的例中，透明容器12形成为圆柱状，具有截面形状为圆形的部分。透明容器12中添加有混合物13，该混合物包含成为基因诊断对象的试样、试验药剂和荧光色素等。
并且，虽然图中没有表示，但收容壳体11内设置有用来实施以例如PCR法为代表的基因增殖方法的加热器等加热装置。因此，在实施基因增殖方法增殖基因的情况下，通过从光源组件2向反应容器1出射光，激励荧光色素，从反应容器1的内部发出光。由受光组件3接受该发出的光。
而且，收容壳体11(反应容器1)上设置有使从光源组件2出射的光射入透明容器12内部的入射窗14、和使从透明容器12内部发出的光射到外面的出射窗15。另外，入射窗14及出射窗15的位置没有特别的限制，可以是收容壳体11的上面、下面及侧面中的任何一个位置。
但是，当透明容器12具有截面形状为圆形部分的情况下，如图2所示，入射窗14及出射窗15优选设置在与截面形状为圆形的部分相对的位置(侧面)。这是因为截面形状为圆形的部分的内周面反复发射光，通过这种方式，能够将能量大的光导向受光组件3。
并且，透明容器12的形状虽然没有特别的限制，但如果像图2所示那样使光从侧面入射、从侧面取出光，则如上所述优选具有截面形状为圆形的部分的形状，例如圆柱状。而且，在本发明中，反应容器1的结构没有特别的限制。例如，可以采取在透明容器12的表面除成为入射窗14及出射窗15的区域以外的区域设置遮光膜的方式。
下面说明光源组件2。如图2及图3的例所示，光源组件2至少由发光元件21a～21d以及数量与之相同的出射用分色镜22a～22d构成。
在图2及图3的例子中，发光元件21a～21d出射的光的波长此各不相同，按照出射的光的波长的顺序配置成使各发光元件的出射方向平行。具体为，使所出射的光的波长按照发光元件21a、21b、21c、21d的顺序变长。
并且，在图2及图3的例子中，出射用分色镜22a～22d具有仅反射波长小于等于特定波长的光(高通)的特性，能够反射的光的波长互不相同。能够反射的最大的波长按照出射用分色镜22a、22b、22c、22d的顺序变长。
而且，出射用分色镜22a～22d配置成：使各出射用分色镜能够反射多个反光元件出射的光中的一束，使各出射用分色镜的反射光沿同一个方向通过同一光路26。在图2及图3的例子中，出射用分色镜22a～22d沿并列配置的发光元件21a～21d排列成反射面互相平行的状态。
在图2及图3中，23a～23d为用来对发光元件21a～21d出射的光进行聚光的透镜。24为用于对出射用分色镜22a～22d反射的光进行聚光的透镜。25为将出射用分色镜22a～22d反射的光导入到反应容器1的出射窗15的全反射镜。
通过采用这样的结构，光源组件2可以使多束波长不同的光以同一光路出射，入射到反应容器1内。并且，根据光源组件2，与以往的多通道光检测装置中使用的光源组件相比，能够使发光元件或分色镜的配置简单。因此，如图3所示，能够容易地根据所使用的荧光色素追加或取出发光元件。而且，由于能够使发光元件的数量与出射用的分色镜的数量相同，因此能够使成本与以往相比降低。
而且，在图2及图3所示的例中，出射的光的波长越短的发光元件配置在越靠近反应容器1的位置，波长越短的出射光的光路长度越短。因此，如果使用光源组件2，不管波长的长短如何，都能够使入射到反应容器1中的光的能量大致一定。
在本发明的光源组件中，发光元件的数量并不局限于上述例。发光元件的数量只要根据基因诊断所使用的荧光色素决定就可以。例如，在基因诊断所使用的荧光色素为5种，各荧光色素的激励峰值波长不同的情况下，发光元件的数量为5个。并且，在即使基因诊断所使用的荧光色素为5种，但它们不同时使用，或者具有相同的激励峰值波长的情况下，发光元件的数量在少于等于5个也可以。另外，出射用分色镜的数量与发光元件的数量相同。
并且，在本发明的光源组件中，根据荧光测定中所使用的一般的荧光色素的激励峰值波长，决定发光元件出射的光的波长。因此，根据必要的波长选择发光元件。例如，在将下表1所记载的荧光色素用于基因诊断的情况下，可以使用出射下表2所记载的波长的光的发光二极管或半导体激光器作为发光元件21a～21d。
另外，在本发明中，发光元件并不局限于上述发光二极管或半导体激光器。也可以使用除此以外的发光元件，例如氙气灯或卤素灯等。并且，各发光元件出射的光的波长也可以彼此相同。
(表1)
 
荧光色素名称 FAM JOE TAMRA ROX
激励峰值波长(nm) 470 500 530 560
荧光峰值波长(nm) 520 550 580 610
(表2)
 
发光元件 21a 21b 21c 21d
波长(nm) 470 500 530 560
当使用出射上述表2所示的波长的光的发光元件时，使用反射下表3所示范围内的波长的光的分色镜作为图2及图3所示的出射用分色镜22a～22d。
(表3)
 
出射用分色镜     22a 22b 22c 22d
反射范围 485nm以下反射 515nm以下反射 545nm以下反射 575nm以下反射
并且，本发明的光源组件也可以采取具备监控出射光的光量的光量监视器的方式。此时，由于能够根据光量监视器的监控结果监视发光元件的恶化或周围温度的变化对发光元件的影响，因此能够提高基因诊断的精度。另外，在图2及图3的例子中，光量监视器的安装位置只要是在出射用分色镜22a与反应容器1之间的光路中就可以，没有特别的限制。
下面说明本发明的受光组件3。如图2至图4的例所示，本发明的受光组件3至少具有受光元件31a～31d和数量与之相等的受光用分色镜32a～32d。受光元件31a～31d配置成各受光元件的受光面平行。
受光用分色镜32a～32d与出射用分色镜22a～22d不同，具备仅波长大于等于反射特定波长的光(低通)的特性，能够反射的光的波长范围不同。在图2至图4的例子中，能够反射的光的最小波长按照受光用分色镜32a、32b、32c、32d的顺序变小。
并且，受光用分色镜32a～32d配置成：使从反应容器1的内部发出的光根据其波长被某一面受光用分色镜反射，并入射到受光元件31a～31d中的一个。在图2至图4的例子中，受光用分色镜32a～32d沿并列配置的受光元件31a～31d排列，使反射面处于互相平行的状态。
在图2至图4中，33a～33d为用来对受光用分色镜32a～32d反射的光进行聚光的透镜。34为用来对从反应容器1的内部经出射窗15发出的光进行聚光的透镜。35为用来将从反应容器的内部发出的光导向受光组件的全反射镜。
通过采用这样的结构，本发明的受光组件3能够接受多束以相同的光路反射来的波长不同的入射光。并且，如果采用本发明的受光组件3，与以往的多通道光检测装置中使用的光源组件相比，能够使受光元件或分色镜的配置简单。因此，如图4所示，能够容易地根据使用的荧光色素追加或取出受光元件。而且，由于能够使受光元件的数量与受光用分色镜的数量相同，因此能够使成本与以往相比降低。
而且，在图2至图4所示的例中，能够反射的光的最小波长越长的受光用分色镜配置在越靠近反应容器1的位置，波长越短的入射光的光路长度越长。
在本发明的受光组件中，受光元件及受光用分色镜的数量并不局限于上述例。受光元件及受光用分色镜的数量也与发光元件的数量一样，只要根据荧光测定中所使用的一般的荧光色素决定就可以。
并且，在本发明的受光组件中，根据基因诊断所使用的荧光色素，设定受光用分色镜能够反射的光的波长范围。例如，在将上述表1所记载的荧光色素用于基因诊断的情况下，可以使用反射下表4所示范围内的波长的光的分色镜作为图2及图4所示的受光用分色镜32a～32d。
(表4)
 
受光用分色镜     32a 32b 32c 32d
反射范围 605nm以上反射 575nm以上反射 545nm以上反射 515nm以上反射
并且，本发明的受光组件也可以与光源组件一样采取具备监控入射的光的光量的光量监视器的方式。此时，由于能够根据光量监视器的监控结果监视反应容器中的异常(例如异物混入反应容器的内部等)，因此能够提高基因诊断的精度。另外，在图2至图4的例子中，光量监视器的安装位置只要是在受光用分色镜32a与反应容器1之间的光路中就可以，没有特别的限制。
这样，根据本发明的多通道光检测装置，则不仅能够确保与以往的多通道光检测装置相同的性能，而且由此能够使光源组件及受光组件的内部结构简单。因此，能够简单地适应增加所使用的荧光色素的情况。
另外，虽然在上述例中，对在基因诊断中使用本发明的光源组件、受光组件及多通道光检测装置时的情况进行了说明，但本发明并不局限于这个例子。例如，本发明的光源组件、受光组件及多通道光检测装置也可以用于免疫测定或以往的吸光度测定。
产业上的可利用性
如上所述，根据本发明的光源组件，能够容易地追加或取出发光元件，根据本发明的受光组件，能够容易地追加或取出受光元件。因此，如果采用本发明的多通道光检测装置，能够适应因基因分析技术的进步而增加诊断项目时的情况或开发了新的荧光色素时的情况。并且，由于能够使部件的数量比以往少，因此能够达到降低成本的目的。

Claims (3)

1.一种多通道光检测装置，至少具有反应容器、用同一光路射出波长不同的多个光并使其入射到上述反应容器中的光源组件、接受从上述反应容器的内部发出的光的受光组件；
上述光源组件至少具有多个发光元件、能够反射的光的波长范围互不相同的多个出射用分色镜以及监视出射光的光量的光量监视器；上述多个出射用分色镜的数量与上述多个发光元件的数量相同；上述多个发光元件配置成使各发光元件的出射方向平行；上述多个出射用分色镜配置成使各出射用分色镜能够反射从上述多个发光元件出射的出射光中的一个，使各出射用分色镜的反射光沿同一方向通过同一光路；上述光量监视器配置在离反应容器最近的出射用分色镜与反应容器之间，
上述受光组件至少具有多个受光元件和能够反射的光的波长范围互不相同的多个受光用分色镜；上述多个受光用分色镜的数量与上述多个受光元件的数量相同；上述多个受光元件配置成使各受光元件的受光面互相平行；上述多个受光用分色镜配置成使从上述反应容器内部发出的光根据其波长被某一个受光用分色镜反射，并入射到上述多个受光元件中的一个。
2.如权利要求1所述的多通道光检测装置，其特征在于，上述多个发光元件射出的光的波长互不相同，上述多个发光元件按照上述射出的光的波长的顺序配置。
3.如权利要求1所述的多通道光检测装置，其特征在于，上述反应容器的内部添加有混合物，该混合物至少包含成为测定对象的试样和荧光色素；从上述反应容器的内部发出的光是被从光源组件射出的光激励的上述荧光色素的荧光。
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