JP2002502495A - 改良された蛍光検出デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体又は気体媒体中の被分析物の存在又は濃度を検知する蛍光センサであり、比較的小さな開口数を有するファイバを備えた光ファイバプレート（１２）によって構成されている。光ファイバプレートは、光検出器の上に設置され、被分析物を浸透する蛍光マトリックスの層（２２）又はこれらが被覆された導波路材料をその上面に有する。蛍光マトリックス又は導波路被覆材料は、被分析物の存在によってその蛍光発光が変調される蛍光表示分子を備えている。光源が蛍光マトリックス中に発した光は光ファイバプレートの上面に大略平行な方向に進行する。光源からの光を吸収すると、蛍光マトリックス中の蛍光表示分子は蛍光を発光し、その蛍光は光ファイバプレートを介して光検出器に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】 改良された蛍光検出デバイス技術分野 本発明は、液体又は気体媒体中に存在する被分析物の検知又はその濃度の検出 のための電気光学検出デバイスに関する。さらに詳細には、本発明は、小型、高 感度、高ＳＮ比である蛍光検出デバイスに関する。背景技術 米国特許第５，５１７，３１３号公報を本明細書に引用する。そこには、蛍光 表示分子を含有したマトリックスの層（以後、「蛍光マトリックス」と称す）と、 高域フィルタと、光検出器とを備えた蛍光検出デバイスが説明されている。この デバイスにおいて、光源、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）が蛍光マトリッ クスの少なくとも一部に配置され、その光源から入射した光によって蛍光表示分 子が蛍光を発するようになっている。高域フィルタは、光源から散乱して入射す る光を遮断し、蛍光を光検出器に到達させる。 米国特許第５，５１７，３１３号公報のデバイスで採用した蛍光表示分子の蛍 光発光は、被分析物の局在によって変調、例えば、減衰又は増幅される。例えば 、錯体であるトリス（４，７ジフェニル１，１０フェナントロリン）ルテニウム （II）過塩素酸塩による橙赤色の蛍光発光は、局在した酸素によって消光される 。この錯体は、従って、酸素センサの蛍光表示分子として用いるのに適している 。同様に、蛍光発光が特定の被分析物によって影響されるような蛍光表示分子が 他にも知られている。 米国特許第５，５１７，３１３号公報のセンサにおいては、蛍光マトリックス は、被分析物に対して浸透性を示す。そのため被分析物は、周囲の分析対象であ る媒体から蛍光マトリックスに拡散することができ、蛍光表示分子の発する蛍光 に影響を与える。光源と、蛍光マトリックスと、高域フィルタと、光検出器とは 、蛍光表示分子の発する蛍光の少なくとも一部が光検出器に当たって周辺媒体中 の 被分析物濃度の指標となる電気信号を発生させるように配置されている。 米国特許第５，５１７，３１３号公報の検出デバイスは従来のデバイスに対し て顕著に改善されているが、より小型でより優れたセンサ特性を有するセンサが 要望されている。そこで、本発明は、前述の特許における検出デバイスを改良す ることを目的とする。図面の簡単な説明 以下、本発明について図面を参照しながら説明する。 図１は、本発明に係る検出デバイスの一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す検出デバイスを現す分解断面図である。 図３は、図１に示す検出デバイスの光源とその周囲の構造を示す拡大断面図で ある。 図４は、本発明に係る検出デバイスの別の一例を示す断面図である。 図５は、光ファイバの受光の円錐を示す概略図である。 図６は、本発明に係る検出デバイスの別の一例を示す断面図である。 図７は、光導波路を用いた本発明の別の一例を示す断面図である。 図８は、本発明に係る検出デバイスの複数チャンネルを持つ例を示す斜視図で ある。 図９は、本発明に係る検出デバイスの複数チャンネルを持つ例に用いる光検出 器を現す上面図である。発明の概要 本発明は、液体又は気体媒体中の被分析物の存在又は濃度を検知する蛍光検出 デバイスであって、 （ａ）上面及び底面を有する光ファイバプレートであって、比較的小さな開口数 を有するファイバを備えた光ファイバプレートと、 （ｂ）前記光ファイバプレートの上面に配置された、被分析物を浸透する蛍光マ トリックスの層であって、該蛍光マトリックス中の被分析物の存在によってその 蛍光発光が変調される蛍光表示分子を備えた蛍光マトリックスの層と、 （ｃ）前記蛍光表示分子の蛍光発光を励起する波長の光を発光する光源であって 、該光源の発した光の少なくとも一部が前記蛍光マトリックス中で前記光ファイ バプレートの上面に大略平行な方向に進行する光源と、 （ｄ）前記光ファイバプレートの底面にあり、前記蛍光表示分子の発する蛍光に 応じて電気信号を発生する光検出器と を備えたことを特徴とする。発明の詳細な説明 図１は、本発明に係る蛍光検出デバイスを示す斜視図である。センサ１０は、 上面２４と下面２５とを有する光ファイバプレート１２を備える。光ファイバプ レートは、比較的小さな開口数を有するファイバからなる光ファイバ束を横向き に切断した板である。光ファイバ束は、コヒーレントなもの、即ち光ファイバプ レートの両面でファイバ端部同士の相対位置が維持されているものであっても良 い。しかし、本発明のデバイスの多くの用途において正しい像の伝達は重要でな いから、通常はコヒーレントな光ファイバ束を用いる必要はない。光ファイバプ レート１２内のファイバは、光ファイバプレート１２の上面２４で、その面に実 質的に直交するように終端している。ファイバは、下面２５に対しても実質的に 直交していることが好ましい。 各々のファイバは、第１の屈折率を有するコアガラスと、第２の屈折率を有す るクラッドガラスからなる。各々のファイバを不透明な材料で被覆して、本来の 方向から外れたファイバ間の光伝達を最小限に抑制しても良い。 光ファイバプレート１２は、効果的に、厚みがゼロの窓の役割を果たす。ファ イバに進入した光は、内部反射の結果、ロスが非常に少ない状態でファイバ中を 伝達する。 光ファイバプレート１２の中のファイバは一般的なもので良く、約５．５から ７５ミクロンの間の直径であることが好ましい。光ファイバプレート１２の表面 を成形するのにレーザ溶断を行った場合、コアとクラッドの寸法が比較的小さな ことが好ましい。そうした小さなファイバは、コア材料とクラッド材料の間の溶 断速度の差に基づく表面欠陥が微小となる。従って、レーザ溶断を行う場合には 、 ファイバは直径４０ミクロン未満であることが好ましく、さらに好ましくは直径 ２５ミクロン未満であることが望ましい。 光ファイバプレート１２の直径と厚みは、センサの用途に応じて変化させても 良い。典型例においては、光ファイバプレート１２の直径は約．０２５ｍｍから １５ｍｍ、好ましくは約２．５ｍｍから１３ｍｍであり、厚みは約１から２５ｍ ｍである。 以下に詳細に述べるように、光ファイバプレート１２の機能の１つは、センサ に用いられている光源から入射する透過を最小にすることである。この機能は、 比較的小さな開口を持つファイバを利用することによって達成することができる 。即ち、受光円錐を狭くすることにより、ファイバの軸に対して小さな角度でフ ァイバの端部に当たる光だけをファイバに透過させる。光ファイバ５０の持つ縦 軸４１および受光円錐４３を図５に示す。受光の半角θは、軸４１と最大受光方 向との間の角度である。コアガラスとクラッドガラスの材料を適切に選べば、光 ファイバの製造業者はファイバの受光円錐を制御することができる。開口の小さ な光ファイバ束は、良く知られたものである。例えば、米国特許第５，５４３， ８７０号公報を参照されたい。 光ファイバの開口は、「開口数」として表現することができる。開口数は、受光 円錐の半角のサイン関数として、即ちｓｉｎθとして定義される。光ファイバプ レート１２は、比較的小さな開口数を有する光ファイバからなり、その開口数は 、好ましくは０から０．７、さらに好ましくは０．１から０．５である。本発明 に適した光ファイバプレートは、例えば米国マサチューセッツ州サウスブリッジ にあるスコット光ファイバから入手可能である。 蛍光マトリックスの層２２は、光ファイバプレート１２の上に設けられている 。蛍光マトリックスは、蛍光表示分子２７を有しており、蛍光表示分子２７の蛍 光は被分析物の局在によって変調される。蛍光マトリックス２２は、被分析物に 対して浸透性を示し、周囲の液体又は気体媒体中の濃度に応じた速度で被分析物 分子がマトリックス中に拡散して入ったり出たりすることができる。このマトリ ックスは、光ファイバプレート１２の上面２４を直接覆う蛍光表示分子２７によ って構成しても良い。蛍光表示分子の直接被覆は、シラン結合剤（silane linker）を用いて行うことが好ましい。好ましくは、蛍光マトリックス２２を高 分子マトリックスによって構成し、シート又はフィルム状にキャスティングする か、蒸発させてフィルム状に析出させるか、又はモノマ又はオリゴマからその場 で高分子化させる。マトリックスに用いられる高分子は、蛍光表示分子の励起・ 発光波長において光学的に透明でなければならない。 蛍光マトリックス２２の作製には、種々の高分子を用いることができる。酸素 センサの作製に有用な高分子システムは、シリコンポリマＲＴＶ１１８を用いた ものであった。この高分子は、米国ＭＡ、ピッツフィールドのゼネラルエレクト リック社から入手可能である。この高分子は、１：１から１：６石油エーテル／ クロロホルム混合物に溶かすことができる。その高分子溶液に、上述の蛍光イン ジケータであるルテニウム錯体を約０．１から１ｍＭの濃度で溶かしても良い。 得られた混合物は、光ファイバプレート１２の上面２４に塗布することができる 。溶媒を揮発させることにより、上面２４に蛍光マトリックスフィルム２２を析 出させることができる。 ある実施形態においては、例えばレーザ溶断や機械研磨又はグラインディング によって、凹み領域を光ファイバプレート１２の上面２４に作っても良い。凹み 領域１８には、蛍光マトリックス２２を充填する。この凹み領域は、蛍光マトリ ックス２２が均一な厚みに析出するのを助ける。 別の実施形態においては、図６に示すように、光ファイバプレート１２の上面 ２４に濠５３を形成しても良い。この濠は、蛍光マトリックス２２を液体状態で 塗布した時に、蛍光マトリックスが広がるのを止めるのに役立つ。マイクロピペ ットやシリンジ等を用いて塗布する液体の体積を制御することにより、均一な厚 みのフィルムを形成することができる。 図７に示す他の実施形態においては、蛍光マトリックス２２の代わりに導波路 材料７１を用いても良い。この実施形態においては、蛍光表示分子７３を導波路 材料７１の表面に配置して液体又は気体媒体に接触させることができる。ＬＥＤ ２０から発した光は、内部反射によって大部分が導波路７１内に保持される。導 波路材料と周囲の媒体の界面において反射する光は、材料の表面に形成された蛍 光表示分子７３に当たるのに十分な程度に、材料の表面よりも遠くまで届く。こ れにより、被分析物の濃度に依存した蛍光が蛍光表示分子に励起される。 導波路材料は、接触する液体又は気体媒体よりも実質的に高い屈折率を持つ透 明材料によって構成することができる。例えば、透明なアクリル樹脂が適してい る。導波路材料を蛍光マトリックスの代わりに用いた場合には、被分析物に対す る浸透性は必要ない。なぜなら、蛍光表示分子は導波路材料の表面に配置されて いるからである。蛍光マトリックス材料に関して説明した物理的な実施形態はい ずれも、導波路の実施形態にも適用することができる。 適切な励起波長で光を発し、少なくともその光の一部を光ファイバプレート１ ２の上面２４に大略平行な方向に向けることができるような種々の光源を、本発 明に用いることができる。 本発明のセンサに用いることができる光源は、好ましくは発光Ｐ−Ｎ接合であ る。こうしたデバイスは良く知られている。Ｐ−Ｎ接合を横切って電圧を印加す ると、その接合面と大略同じ方向に光を発する。Ｐ−Ｎ接合は種々の形態で準備 することができる。以下、簡便のために、一般的な発光ダイオード（ＬＥＤ）２ ０を例にして説明する。 ＬＥＤ２０は、蛍光マトリックスの層２２内に光を発するように設置される。 図１及び図２に最も良く示されるように、ＬＥＤ２０は光ファイバプレート１２ の上側表面に形成された窪み１５の中に設置することが好ましい。ＬＥＤは、そ のＰ−Ｎ接合が蛍光マトリックス２２の厚みのほぼ中央に位置するように設置す ることが好ましい。 電気的なリード１４及び１７がＬＥＤ２０の上面及び底面に取り付けられ、こ れらは適当な電源（図示していない）に接続される。下側のリード１７を収容す るための溝２８を光ファイバプレート１２に形成しても良い。ＬＥＤは非常に小 さいもので良く、典型的には端部における大きさが約２００〜３００ミクロンで ある。 図３に示すように、ＬＥＤはその端部から光を発するので、少なくとも光の一 部は、光ファイバプレート１２の上面２４に大略平行な方向にＬＥＤから外向き に放射される。従って、ＬＥＤ２０から発する励起光は蛍光マトリックス２２を 通過して蛍光表示分子２７に吸収され、蛍光表示分子に蛍光を発光させる。 当業者であれば、蛍光マトリックスの層２２を形成するのに他の多くの手法を 用いることができることが分かるであろう。例えば、蛍光マトリックスをシート 状に成形し、適切な大きさを光ファイバプレート１２の上面２４に設置して、光 学的に透明な接着剤で固めても良い。これに代えて、米国特許第５，５１７，３ １３号公報に例示された構成を採用して、そのデバイスに用いられている高域フ ィルタを光ファイバプレート１２に代えても良い。 蛍光表示分子から発した光の一部は、光ファイバプレート１２を透過して、光 検出器１１によって検出される。開口の小さな光ファイバ３５は、そのファイバ の受光円錐内にある蛍光表示分子２７から発した光を受光する。一方、ＬＥＤ２ ０から発して、受光角の半角以上の角度でファイバに当たる光線３８は、光ファ イバプレート１２を透過しない。従って光ファイバプレート１２は、蛍光表示分 子２７から発せられた光を高い効率で通過させる一方、ＬＥＤ２０から光検出器 に到達する光の量を減少させる。 光検出器１１には、２つの半導体の界面を利用した一般的な固体光電デバイス を用いることができる。 光検出器１１は、好ましくは、光ファイバプレート１２の底面２５の形と大き さに対応する光感知エリア２８を有する。この光感知エリアは、フォトマスク及 び注入ドーピングを用いた周知の手法によって形成することができる。電気接続 ２３は、光感知エリアの外側に配置しても良い。 光検出器は、そこに当たる蛍光の総量に応じて電気信号を発生する。この電気 信号は、電気リード１６及び底面１９を介して、適当な増幅器及び計測回路（図 示せず）に伝達される。 光ファイバプレート１２及び光検出器１１は、適当な光学接着剤を用いて機械 的に接合しても良い。そうした接着剤は、その２つの部材を結合させるが、光フ ァイバプレートを通過する蛍光を殆ど吸収しない。光学接着剤の屈折率は、光フ ァイバから接着剤を通して光が良く透過してくるように、光ファイバのコアと同 じか大きなことが好ましい。適切な接着剤は、米国ＭＡ、Ｂｉｌｅｒｉｃａ、エ ポテックテクノロジ社からエポテックＮｏ．３７７として入手することができる 。 図４に示す実施形態においては、光ファイバプレートは信号増幅器として機能 する。この実施形態においては、テーパをつけた光ファイバ束４２を図１〜３の 光ファイバプレートとして用いる。テーパをつけた光ファイバ束は、良く知られ たものである。たとえば、米国特許第５，６００，７５１号公報を参照されたい 。これにより、上面４４に当たった光は、底面４６に集められる。従って、蛍光 マトリックス２２において発生した蛍光の強度が、光検出器１１の位置において 増幅される。この方法によって、２倍以上、好ましくは５倍以上、さらに好まし くは１０倍以上の増幅が得られる。 テーパをつけた光ファイバ束４２の寸法は用途に応じて変えることができる。 この構成を採用した典型的なセンサにおいては、上面４４は約１０〜５０ｍｍの 直径を有し、底面４６は約．２５〜２０ｍｍの直径を有する。前述の米国特許公 報第５，６００，７５１号公報に記載されている通り、テーパをつけた光ファイ バ束は種々の形状を取り得る。ファイバは、センサの特定の物理的形状に適合す るように、曲がったり斜めになっていても良い。 本発明のセンサは、複数チャンネル用に構成することが好ましい。そうしたデ バイスの例を図８に示す。センサ８０は、テーパのついた光ファイバ束８２を有 する。複数の凹み領域８１を光ファイバ束８２の上面７８に形成しても良い。各 々の凹み領域８１は、蛍光マトリックス又は蛍光表示分子をコートした導波路材 料７９と発光Ｐ−Ｎ接合８３とを前述の位置に有している。Ｐ−Ｎ接合８３に、 リード８６及び８７を介して電圧が印加される。 光検出器８８は、光ファイバ束８２の底面７７に配置されている。光検出器８ ８は、光ファイバ束８２を介して透過してきた蛍光強度に応じて電気信号を発生 する。 各々の凹み領域８１は、異なる被分析物に対応する異なる蛍光表示分子を有し ていても良い。これにより、センサ８０は複数の被分析物の存在又は濃度を同時 に検知することができる。光検出器８８は、単一の感光領域を有していても良く 、その場合には各々のＰ−Ｎ接合８３を順次発光させ、各発光に同期して光検出 器８８の電気信号を測定する。これに代えて、図９に示すような光検出器を用い ても良い。この実施形態においては、分離した感光領域９６、９７、９８及び９ ９が、フォトマスク又はレーザエッチング手法によって形成される。これらの感 光 領域は、各々の凹み領域８１から別々に蛍光を受光し、電気信号が電気接続９２ 、９３、９４及び９５と光検出器９０の底面９１とを介して伝達される。図９に 示すような独立したチャンネルの光検出器を用いる場合には、光ファイバ束８２ はコヒーレントな光ファイバ束であることが好ましい。 これらのデバイスの構造は、蛍光マトリックスの薄膜の使用を可能にする。そ の薄膜の厚みは、約５００Å〜約２００ミクロンであることが好ましく、さらに 好ましくは約１０〜１００ミクロン、最も好ましくは約１０〜２０ミクロンであ る。 蛍光マトリックスフィルム２２又は導波路７１の表面被膜の厚みを薄くし、端 部発光Ｐ−Ｎ接合をそのフィルム２２又は導波路７１に埋め込んで用いることに よって、本発明のデバイスに独特の有利な特性を付与することができる。デバイ スの応答速度は、第１に、被分析物が蛍光表示分子含有フィルムへ拡散によって 出入りする速度に影響される。本発明のデバイスに用いるフィルムは表面積が広 く、深さが浅い。従って、被分析物は蛍光表示分子の位置に非常に速く拡散する ことができる。 一方、蛍光表示分子から得られる光信号は、励起光の経路に配置され得る蛍光 表示分子の濃度に影響される。ＬＥＤ２０から出た励起光は、フィルム２２又は 導波路７１を横向きに進むため、光学的な効率が最大となる。 従って、光吸収とそれに続く蛍光発光に関する寸法は、対象である被分析物が 蛍光表示分子含有材料中を拡散しなければならない寸法から分離されることとな る。光吸収は、ベール（Ｂｅｅｒ）の法則によって決まる一方、拡散速度はフィ ック（Ｆｉｃｋ）の法則によって決まる（Ｃｈａｎｇ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈ ｅｍｉｓｔｒｙ，ｐｐ．６４及び１４７、ＭｃＭｉｌｌａｎ、ＮｅｗＹｏｒｋ（ １９７７））。これら２つの現象の分離により、高いＳＮ比を持ちながら応答速 度の非常に速いデバイスを得ることができる。 光ファイバプレート又はテーパをつけた光ファイバ束を本発明のセンサに用い ることにより、光検出器に到達する励起光の量を最小限に抑制して、ノイズを最 小にすることができる。テーパを付けた光ファイバ束を用いた実施形態によれば 、蛍光信号を集中して光束密度を高め、分析物の濃縮の必要性を最小限にするこ と ができる利点がある。必要であれば、光ファイバプレート又はテーパをつけた光 ファイバ束の上面又は底面のいずれかにカットオフフィルタを設置することによ って、ノイズをさらに減少することができる。カットオフフィルタには、薄膜の 二色性ＳｉＯ₂/ＴｉＯ₂電子ビーム析出フィルタが好ましく、これは例えば米国 カリフォルニア州、サンタローザのオプティカル・コーティング・ラボラトリ社 から入手することができ、例えば米国特許第５，２００，８５５公報に開示され ている。この公報の内容を本明細書に引用する。フィルタは、蛍光表示分子から 発した光を透過する一方、光源から発した光と外光の大部分とを遮断する。 本発明の蛍光センサは、液体又は気体媒体中の被分析物の存在又は濃度を測定 するのに用いることができる。液体又は有害な環境で用いる場合は、センサ及び 関連の電気部品を、反応性のない樹脂材料例えばエポキシ樹脂中に包み、蛍光表 示分子含有フィルム２２又は被覆した導波路７１だけを被分析媒体に曝す。本発 明のセンサは、工業、医療、環境工学の分野に幅広く応用することができる。こ うした応用の例は、米国特許第５，５１７，３１３号公報に述べられている。酸 素の検出に適した蛍光センサは、Ｃｏｌｖｉｎ等によってジョン・ホプキンスＡ ＰＬテクニカル・ダイジェスト、１７（４）、３７７−３８５（１９９６）に開 示されており、その内容を本明細書に引用する。 本発明の蛍光検出センサについて、好ましい実施形態を例に説明した。当業者 であれば、請求の範囲で規定される本発明の精神と技術範囲を逸脱することなく 、変更と改良を行うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液体又は気体媒体中の被分析物の存在又は濃度を検知する蛍光検出デバイス であって、 （ａ）上面及び底面を有し、比較的小さな開口数を有するファイバを備えた光フ ァイバプレートと、 （ｂ）前記光ファイバプレートの上面に配置された、被分析物を浸透する蛍光マ トリックスの層であって、該蛍光マトリックス中の被分析物の存在によってその 蛍光発光が変調される蛍光表示分子を備えた蛍光マトリックスの層と、 （ｃ）前記蛍光表示分子の蛍光発光を励起する波長の光を発光する光源であって 、該光源の発した光の少なくとも一部が前記蛍光マトリックス中で前記光ファイ バプレートの上面に大略平行な方向に進行する光源と、 （ｄ）前記光ファイバプレートの底面にあり、前記蛍光表示分子の発する蛍光に 応じて電気信号を発生する光検出器と を備えた蛍光検出デバイス。 ２．前記光ファイバプレート中の光ファイバの開口数が、約０から０．７の範囲 にあることを特徴とする請求項１記載の蛍光検出デバイス。 ３．前記光ファイバプレート中の光ファイバの開口数が、約０．１から０．５の 範囲にあることを特徴とする請求項１記載の蛍光検出デバイス。 ４．前記光源が、発光するＰ−Ｎ接合であることを特徴とする請求項１記載の蛍 光検出デバイス。 ５．前記光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする請求項４記 載の蛍光検出デバイス。 ６．前記発光するＰ−Ｎ接合が、少なくとも部分的に前記蛍光マトリックスの中 に位置していることを特徴とする請求項４記載の蛍光検出デバイス。 ７．前記蛍光マトリックスが高分子に分散された蛍光表示分子を備え、該高分子 が蛍光表示分子の励起及び発光波長の光を透過することを特徴とする請求項１記 載の蛍光検出デバイス。 ８．前記光ファイバプレートがテーパのついた光ファイバ束であることを特徴と する請求項１記載の蛍光検出デバイス。 ９．前記テーパのついた光ファイバ束が、前記蛍光マトリックスの発した蛍光を 、少なくとも前記光検出器の位置において２倍に集光することを特徴とする請求 項８記載の蛍光検出デバイス。 １０．前記蛍光マトリックスが、約５００Åから約２００ミクロンの範囲の深さ を有することを特徴とする請求項１又は８に記載の蛍光検出デバイス。 １１．前記蛍光マトリックスが、約１０ミクロンから約１００ミクロンの範囲の 深さを有することを特徴とする請求項１０に記載の蛍光検出デバイス。 １２．前記光ファイバプレートの上面が、前記蛍光マトリックスの層を保持する のに十分な深さと直径の凹み領域を有することを特徴とする請求項１又は８に記 載の蛍光検出デバイス。 １３．前記光源が、そのＰ−Ｎ接合が前記蛍光マトリックスの厚みのほぼ中央に 位置するように、前記光ファイバプレートの上面にある窪みに配設されているこ とを特徴とする請求項１又は８に記載の蛍光検出デバイス。 １４．前記光ファイバプレートの上面に前記光源を囲む濠が形成され、該濠が、 前記蛍光マトリックスが液体状態で塗布された場合の広がりを止める作用を行う ことを特徴とする請求項１又は８に記載の蛍光検出デバイス。 １５．前記蛍光表示分子が、トリス（４，７ジフェニル１，１０フェナントロリ ン）ルテニウム（II）過塩素酸塩錯体であり、前記蛍光検出デバイスが、酸素を 検知するデバイスであることを特徴とする請求項１又は８に記載の蛍光検出デバ イス。 １６．前記光ファイバプレートの上面又は下面に光学的カットオフフィルタを備 え、該光学的カットオフフィルタが、前記蛍光表示分子の発する蛍光に対して比 較的小さな吸光度を有し、前記光源の発する光に対して比較的高い吸光度を有す ることを特徴とする請求項１又は８に記載の蛍光検出デバイス。 １７．前記光ファイバプレートの上面に配設された蛍光マトリックスが複数の分 離した領域に分かれ、該領域の各々が、異なる被分析物に対応する蛍光表示分子 を有することを特徴とする請求項１又は８に記載の蛍光検出デバイス。 １８．前記光検出器が、前記蛍光マトリックスの分離した領域の各々に対応して 、分離した感光領域を有することを特徴とする請求項１７記載の蛍光検出デバイ ス。 １９．液体又は気体媒体中の被分析物の存在又は濃度を検知する蛍光検出デバイ スであって、 （ａ）上面及び底面を有する光ファイバプレートであって、比較的小さな開口数 を有するファイバを備えた光ファイバプレートと、 （ｂ）前記光ファイバプレートの上面に配置された導波路材料の層であって、該 導波路材料の表面に、被分析物の存在によってその蛍光発光が変調される蛍光表 示分子を備えた導波路材料の層と、 （ｃ）前記蛍光表示分子の蛍光発光を励起する波長の光を発光する光源であって 、該光源の発した光の少なくとも一部が前記導波路材料中を進行し、該進行する 光の大部分が導波路中に保持されて導波路表面の蛍光表示分子の蛍光発光を励起 す る光源と、 （ｄ）前記光ファイバプレートの底面にあり、前記蛍光表示分子の発する蛍光に 応じて電気信号を発生する光検出器と を備えた蛍光検出デバイス。