JPH09229862A

JPH09229862A - 蛍光測光装置

Info

Publication number: JPH09229862A
Application number: JP8040901A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Otaki; 達朗大瀧; Yoshitaka Ohashi; 祥高大橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間で複数のウエルを精度良く測光するこ
と。【解決手段】測定対象物が注入される複数のウエル(O1,
O2...O6...)中から発生する蛍光を測定する蛍光測定装
置は、複数のウエルからの蛍光を集光して縮小像を形成
する結像光学系(G2-G5)と、この結像光学系による像を
光電的に検出する光電検出器(5)とを有する。そして、
結像光学系は、ウエル側から順に、ウエル側にテレセン
トリックな第１対物レンズ系(G2-G4)と、この第１対物
レンズ系からの光束を集光して像を形成する第２対物レ
ンズ系(G5)とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、複数のウエル中に
投入されたサンプルから発生する蛍光を測光分析するた
めの蛍光測光装置に関し、特にＨＬＡのタイピングに適
する蛍光測光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光測光装置、特に人の白血球の方を分
析するためのＨＬＡタイピング装置では、複数のウエル
が設けられたウエルプレートに投入されたサンプルに試
薬を入れ、そのときに各サンプルから発生する蛍光を測
定している。この装置では、サンプルからの蛍光の強度
及び分光特性に基づいてＨＬＡの型の違いを判別してい
る。このような従来の蛍光測光装置は、バンドルファイ
バとこのバンドルファイバを介してウエルからの蛍光を
測光する光電検出器とから構成されており、ウエルプレ
ート上の複数のウエルのうちの一つに、上記バンドルフ
ァイバの端面を位置させてウエルからの蛍光を測光した
後に、バンドルファイバとウエルプレートとを相対的に
移動させてバンドルファイバの端面を別のウエルに位置
させる動作を繰り返すものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の蛍光
測光装置では、バンドルファイバの端面をウエルに位置
させてそのウエルを測光する動作を、ウエルプレートに
設けられているウエルの数だけ行う必要があり、１つの
ウエルプレートを測定する時間が非常にかかるという問
題点がある。

【０００４】そこで、本発明は、短時間で複数のウエル
を精度良く測光できる蛍光測光装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の一つの態様にかかる蛍光測光装置は、測
定対象物が注入される複数のウエル中から発生する蛍光
を測定する蛍光測定装置であって、複数のウエルからの
蛍光を集光して縮小像を形成する結像光学系と、この結
像光学系による像を光電的に検出する光電検出器とを有
する。そして、結像光学系は、ウエル側から順に、ウエ
ル側にテレセントリックな第１対物レンズ系と、この第
１対物レンズ系からの光束を集光して前記像を形成する
第２対物レンズ系とから構成される。

【０００６】また、本発明の好ましい態様にかかる蛍光
測光装置は、第１対物レンズ系と前記ウエルとの間に配
置される平面ガラスをさらに有するように構成され、第
１対物レンズ系は、正の焦点距離ｆを有するレンズ群を
含み、このレンズ群の有効径をＤ、結像光学系の物体面
から結像面までの距離をＬ、物体面からレンズ群までの
距離をＷとするとき、２Ｄ＜ｆ＜４Ｄ（１）０．４Ｌ＜ｆ＜０．８Ｌ（２）０．０５Ｌ＜Ｗ＜０．２Ｌ（３）の条件を満足するものである。

【０００７】また、本発明の好ましい態様においては、
第２対物レンズ系による結像面には、像の強度を光電的
に増幅するためのイメージインテンシファイヤが配置さ
れ、光電検出器は、このイメージインテンシファイヤを
介して前記蛍光を検出する構成である。また、第２対物
レンズ系は、像側テレセントリックであることが好まし
い。

【０００８】本発明の好ましい態様においては、第１対
物レンズ系と第２対物レンズ系との間の光束がアフォー
カルであるように構成される。

【０００９】

【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態にか
かる蛍光測光装置の構成を概略的に示す装置である。図
１において、複数のウエルＯ１，Ｏ２，・・・０６，・
・・が設けられたウエルプレート１は、例えばガラスな
どの透光性の部材に複数の凹部を設けてなる。このウエ
ルプレート１は、開口部を有する支持部材２によって支
持されている。この開口部の下方には、複数のレンズ群
Ｇ２〜Ｇ５で構成されて縮小倍率を有する結像光学系が
配置されており、これらのレンズ群は金物３によって保
持されている。また、結像光学系Ｇ２〜Ｇ５とウエルプ
レート１との間の光路中には、石英ガラス製の平行平面
板からなる防滴用の平面ガラスＧ１が設けられている。

【００１０】ここで、複数のウエルＯ１，Ｏ２，・・・
０６，・・・には、それぞれサンプルが投入されてお
り、このウエル中のサンプルに図示なき分注器から試薬
が投入されると、各々のサンプルからは、各々のサンプ
ルの特性に応じた蛍光が発せられる。ここで、上記結像
光学系Ｇ２〜Ｇ５の物体面は、ウエルプレート１の複数
のウエルの底面近傍に位置するように設定されており、
このサンプルからの蛍光は、結像光学系Ｇ２〜Ｇ５の像
面上に、蛍光の像Ｉとして結像される。この像面上に
は、イメージインテンシファイヤ４が配置されており、
このイメージインテンシファイヤ４は、上記蛍光の像Ｉ
を光電的に増幅する。イメージインテンシファイヤ４か
ら射出される光は、撮像素子５によって撮像される。こ
の撮像素子５からの撮像情報は、この撮像情報からサン
プルの特性を求めるための処理装置６へ伝達される。

【００１１】さて、上記結像光学系Ｇ２〜Ｇ５は、ウエ
ルプレート１側から順に、正の第１レンズ群Ｇ２、負の
第２レンズ群Ｇ３及び正の第３レンズ群Ｇ４から構成さ
れて全体として正屈折力の第１対物レンズ系Ｇ２〜Ｇ４
と、正の第４レンズ群Ｇ５から構成される第２対物レン
ズ系Ｇ５とからなる。ここで、第１対物レンズ系Ｇ２〜
Ｇ４と第２対物レンズ系Ｇ５との間の光路中において
は、物体面上の一点からの光束が平行光束（アフォーカ
ル）となっている。また、第１対物レンズ系Ｇ２〜Ｇ４
の後側（第２対物レンズ系側）焦点位置には、絞りＳが
配置されている。このため、第１対物レンズ系Ｇ２〜Ｇ
５は、ウエル側にテレセントリックな光学系となる。ま
た、上記の絞りＳは、第２対物レンズ系Ｇ５の前側（第
１対物レンズ系Ｇ２〜Ｇ５側）焦点位置に実質的に位置
するように配置されている。従って、第２対物レンズ系
Ｇ５は、像側テレセントリックである。

【００１２】このように、複数のウエルからの蛍光を縮
小倍率を有する結像光学系Ｇ２〜Ｇ５で光電検出器へ導
く構成としているため、各ウエルの底にたまったサンプ
ルから発する蛍光を一度に光電検出器へ導くことがで
き、測定時間の短縮を達成することができる。さらに、
第１対物レンズ系Ｇ２〜Ｇ５がウエル側にテレセントリ
ックなため、ウエルプレート１上のどの位置にあるウエ
ルであっても、同じ方向から蛍光を測光することができ
るため、測定精度にばらつきが生じない利点がある。

【００１３】さらに、上記の実施の態様においては、ウ
エル側の直下に防滴用の平面ガラスＧ１を配置する構成
としているため、サンプルや試薬などの液体が光学系部
分に混入することがない利点を奏している。さて、上述
の如き実施の態様においては、第１対物レンズ系Ｇ２〜
Ｇ４中の最もウエル側の正の第１レンズ群Ｇ２は、この
第１レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｇ２の
有効径をＤ、結像光学系の物体面から結像面までの距離
（物像間距離）をＬ、物体面からの第１レンズ群までの
距離をＷとするとき、２Ｄ＜ｆ＜４Ｄ（１）０．４Ｌ＜ｆ＜０．８Ｌ（２）０．０５Ｌ＜Ｗ＜０．２Ｌ（３）の条件を満足することが好ましい。

【００１４】上記条件式（１）〜（３）は、結像光学系
のコンパクト化を図りつつ、コストの上昇を押さえ、さ
らには良好な収差補正を実現するための条件である。こ
れらの条件式（１）〜（３）を満足するように結像光学
系を構成することで、第１レンズ群Ｇ２に続いて配置さ
れるレンズ群のコンパクト化が達成され、この第１レン
ズ群Ｇ２自体の構成も複雑にすることなしに良好な収差
補正を達成でき、さらには、第１レンズ群の大型化を招
かずに大きなウエルプレートを測光することが可能とな
る。

【００１５】ここで、条件式（１）において、ｆ＜２Ｄ
となる場合には、第１レンズ群Ｇ２で発生する収差が甚
大となるため、第１レンズ群Ｇ２のレンズ構成を簡単に
できず、この第１レンズ群Ｇ２としては大きな有効径の
レンズ素子を必要とするため、低コスト化を図ることが
できず好ましくない。一方、ｆ＞４Ｄとなる場合には、
第１レンズ群Ｇ２によって、物体面における周辺部（ウ
エルプレート１の周辺部のウエル）からの光束を十分に
曲げることができなくなるため、第２レンズ群Ｇ３以降
の大型化を招き好ましくない。

【００１６】また、条件式（２）において、ｆ＜０．４
Ｌとなる場合には、第１レンズ群Ｇ２で発生する収差が
甚大となるため、第１レンズ群Ｇ２のレンズ構成を簡単
にできず、コストの低減を図ることができなくなり好ま
しくない。逆に、ｆ＞０．８Ｌとなる場合には、結像光
学系Ｇ２〜Ｇ５の全長に対して第１レンズ群Ｇ２の焦点
距離が長くなり、物体面における周辺部からの光束を十
分に曲げることができず第２レンズ群Ｇ３以降の大型化
を招くため好ましくない。

【００１７】次に、条件式（３）において、Ｗ＜０．０
５Ｌとなる場合には、第１レンズ群とウエルプレート１
との距離が短くなり過ぎて、結像光学系を保護するため
の平面ガラスＧ１の配置に困難をきたすため好ましくな
い。一方、Ｗ＞０．２Ｌとなる場合には、ウエル内のサ
ンプルから発せられる光束が第１レンズ群Ｇ２に入射す
る際に発散し過ぎていることになるため、第１レンズ群
Ｇ２を非常に大きな有効径とする必要があり低コスト化
を図ることができず、さらには第１レンズ群Ｇ２によっ
て第２レンズ群Ｇ３以降に導くための空間を大きくとる
必要が生じるためコンパクト化を図ることができず好ま
しくない。

【００１８】さて、本実施の形態においては、結像光学
系による結像面に像の強度を光電的に増幅するためのイ
メージインテンシファイヤ４を配置する構成としている
ため、ウエル内のサンプルからの蛍光が微弱なものであ
っても検出することができる効果を奏する。また、第２
対物レンズ系Ｇ５が像側にテレセントリックであるた
め、このイメージインテンシファイヤ４へ導かれる光束
は、イメージインテンシファイヤ４上のどの位置におい
ても同じ状態である、すなわち視野の位置による差が生
じないため、イメージインテンシファイヤ４における方
向性によらずに、極めて一様に光量を捕らえられる。従
って、ウエルプレート１内のどの位置にあるウエルであ
っても精度良く検出することが可能となる。

【００１９】また、本実施の形態においては、レンズ群
Ｇ２〜Ｇ４で構成される第１対物レンズ系Ｇ２〜Ｇ４
と、レンズ群Ｇ５で構成される第２対物レンズ系Ｇ５と
の間が平行系（アフォーカル）になっているため、これ
ら第１及び第２対物レンズ系の間隔を調整することが容
易にでき、製造上において有利となる。この構成によ
り、例えばテレセントリック性の調整が簡単に行える。

【００２０】

【実施例】次に、数値実施例を説明する。下記の数値実
施例において、ウエルプレート１は、８０×１２０ｍｍ
の大きさを有し、防滴用の平面ガラスＧ１は１５０ｍｍ
の有効径を有している。そして、この平面ガラスＧ１に
続いて配置される第１レンズ群Ｇ２は、１５０ｍｍの有
効径と１６０ｍｍの外径とを有する。

【００２１】ここで、図１に示すように、第１レンズ群
Ｇ２は凸面をウエル側に向けた平凸レンズからなり、第
２レンズ群Ｇ３は両凹レンズと両凸レンズとからなる接
合レンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４は、平凹レン
ズと平凸レンズとからなる接合レンズと、その像側に配
置された両凸レンズとから構成される。そして、第４レ
ンズ群Ｇ５は、ウエル側から順に、両凸レンズとウエル
側に凹面を向けた負メニスカスレンズとからなる接合レ
ンズ、平凸レンズ、ウエル側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズとウエル側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
とからなる接合レンズ、両凹レンズと両凸レンズとから
なる接合レンズ、両凸レンズ及びウエル側に凸面を向け
た負メニスカスレンズとから構成される。

【００２２】以下の表１に数値実施例のレンズデータを
示す。各表において、Ｌは結像光学系の全長（物像間距
離）、ｒｉは第ｉ面の曲率半径、ｄ０は物体面から第１
面までの距離（作動距離）、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面
との間の面間隔、ｎｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の媒
質のＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率（空白
は媒質が空気であることを示す）である。また、各表に
おいては、数値実施例の条件対応値を併せて示してお
り、そこにおいて、ｆは第１レンズ群Ｇ２（第１対物レ
ンズ系中の正レンズ群）の焦点距離、Ｗは物体面と第１
レンズ群Ｇ２（第１対物レンズ系中の正レンズ群）との
間隔を示している。

【００２３】

【表１】Ｌ＝７５０ｍｍｄ０＝７０．０ｒ１＝２２０．０ｄ１＝２０．０ｎ１＝１．５２２４ｒ２＝ ∞ ｄ２＝３００．０ｒ３＝−８２．７７ｄ３＝６．０ｎ３＝１．５２２４ｒ４＝２２０．０ｄ４＝９．０ｎ４＝１．７５８７ｒ５＝６９２．５ｄ５＝１２５．０ｒ６＝−２３０．８ｄ６＝６．０ｎ６＝１．７６４５ｒ７＝ ∞ ｄ７＝１３．０ｎ７＝１．５０２０ｒ８＝−１３０．０ｄ８＝１．０ｒ９＝６６６．１ｄ９＝１０．０ｎ９＝１．６１００ｒ１０＝−３０９．６８ｄ１０＝６０．０ｒ１１＝１５６．１ｄ１１＝１４．０ｎ１１＝１．５０２０ｒ１２＝−７６．１６ｄ１２＝４．５ｎ１２＝１．７５５６ｒ１３＝−２２６．３ｄ１３＝０．５ｒ１４＝５９．９９ｄ１４＝１０．７ｎ１４＝１．６６７５ｒ１５＝ ∞ ｄ１５＝０．５ｒ１６＝３６．５０７ｄ１６＝２０．０ｎ１６＝１．５０２０ｒ１７＝１９０１ｄ１７＝３．４ｎ１７＝１．７５５６ｒ１８＝２０．７３ｄ１８＝１４．０ｒ１９＝−２９．１６ｄ１９＝５．８ｎ１９＝１．７６４５ｒ２０＝３３．５ｄ２０＝１５．３ｎ２０＝１．５０２０ｒ２１＝−３３．５ｄ２１＝０．５ｒ２２＝５０．１２ｄ２２＝９．４ｎ２２＝１．７５８１ｒ２３＝−６８．１ｄ２３＝０．６ｒ２４＝３１．３５７ｄ２４＝１９．８ｎ２４＝１．６３０４ｒ２５＝２２．７７ｄ２５＝６．５（数値実施例）の条件対応値（１）ｆ＝２．５Ｄ（２）ｆ＝０．５６Ｌ（３）Ｗ＝０．０９３Ｌ上記数値実施例の結像性能を示すために、図２に数値実
施例の諸収差図を示す。各諸収差図において、Ｈは入射
高、Ｙは像高、Ａは入射角を示している。非点収差図に
おいては、メリジオナル像面を破線で示し、サジタル像
面を実線で示している。また、横収差図においては、ス
キュー光線による収差を破線で併せて示している。

【００２４】図２に示す通り、数値実施例による結像光
学系は、各収差が良好に補正されており、良好な結像性
能のもとでウエル内のサンプルから発生する蛍光の縮小
像を捕らえることができる。

【００２５】

【発明の効果】上述の如き本発明においては、大きなウ
エルプレートからの光束をウエル側にテレセントリック
な結像光学系で取り込む構成としているため、ウエルが
ウエルプレート内の何れの位置にあっても、精度良く測
光を短時間で行うことができる。これにより、大量のサ
ンプルの解析を短時間に効率よく実施することが可能と
なる。

【００２６】また、結像光学系を像側にもテレセントリ
ックである光学系として、その像面にイメージインテン
シファイヤを配置する構成とすれば、イメージインテン
シファイヤにおける方向特性によらずに均一に像の光電
増幅が可能となるため、ウエルプレート全体の測光の均
一性をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様にかかる蛍光測光装置の全
体的な構成を示す図である。

【図２】数値実施例の結像光学系の諸収差図である。

【符号の説明】

１ウエルプレートＧ１平面ガラスＧ２，Ｇ３，Ｇ４第１対物レンズ系Ｇ５第２対物レンズ系４イメージインテンシファイヤ５撮像素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物が注入される複数のウエル中か
ら発生する蛍光を測定する蛍光測定装置において、前記複数のウエルからの蛍光を集光して縮小像を形成す
る結像光学系と、該結像光学系による像を光電的に検出
する光電検出器とを有し、前記結像光学系は、前記ウエル側から順に、前記ウエル
側にテレセントリックな第１対物レンズ系と、該第１対
物レンズ系からの光束を集光して前記像を形成する第２
対物レンズ系とから構成されることを特徴とする蛍光測
光装置。
【請求項２】前記第１対物レンズ系と前記ウエルとの間
に配置される平面ガラスをさらに有し、前記第１対物レ
ンズ系は、正の焦点距離ｆを有するレンズ群を含み、該
レンズ群の有効径をＤ、前記結像系の物体面から結像面
までの距離をＬ、前記物体面から前記レンズ群までの距
離をＷとするとき、２Ｄ＜ｆ＜４Ｄ０．４Ｌ＜ｆ＜０．８Ｌ０．０５Ｌ＜Ｗ＜０．２Ｌの条件を満足することを特徴とする請求項１記載の蛍光
測光装置。
【請求項３】前記第２対物レンズ系による結像面には、
前記像の強度を光電的に増幅するためのイメージインテ
ンシファイヤが配置され、前記光電検出器は、該イメー
ジインテンシファイヤを介して前記蛍光を検出すること
を特徴とする請求項１または２記載の蛍光測光装置。
【請求項４】前記第２対物レンズ系は、像側テレセント
リックであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか
一項記載の蛍光測光装置。
【請求項５】前記第１対物レンズ系と前記第２対物レン
ズ系との間の光束がアフォーカルであることを特徴とす
る請求項１乃至４の何れか一項記載の蛍光測光装置。