(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で互いに所定の間隔だけ離れた位置に２次元状に配置された複数の試料に対してそれぞれに同時に測定光を照射し、１つの２次元の受光器で試料からの蛍光を同時に測定するバイオチップ読取装置であって、
前記試料に応じた画像における試料像間の空き領域に、対象となる試料の複数の分光情報を配置する手段を備えると共に、
分光対象領域を制限するための開口部が各試料の位置と一致するかまたは各試料の一部と一致するように構成された
ことを特徴とするバイオチップ読取装置。
【請求項２】
前記手段は、前記試料と受光器の間に、回折格子、または光学フィルタと光学的シフト手段の組合せ、またはフーリエ分光手段を配置した構成であることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ読取装置。
【請求項３】
前記手段は、前記試料がスポットの場合、前記受光器上に分光情報を２次元的に展開するように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ読取装置。
【請求項４】
前記手段は、走査型または非走査型の共焦点顕微鏡、あるいは２光子励起型顕微鏡を用いたことを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡや蛋白質の試料に蛍光物質を標識してこれをレーザ光等で励起して蛍光を発生させ、その蛍光の波長を読取る読取装置に関し、特に小型化、低価格化、高精度化のための改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＤＮＡや蛋白質に蛍光物質を標識しレーザ光を照射してその蛍光物質を励起し、これにより発生した蛍光を読取り、ＤＮＡや蛋白質を検出し解析する技術がある。また、この場合、バイオチップ上に蛍光物質が標識されたＤＮＡや蛋白質をアレイ状にスポットしたバイオチップが利用される。
【０００３】
バイオチップの読取りは次のようにして行われる。レーザ光を例えば横軸方向に振って照射しアレイ状の各スポットの蛍光物質を励起させ、発光した蛍光を例えば光ファイバーで集光し、これを光学フィルタを介して受光器で受光し、目的の波長を抽出する。このようにして１ライン（スポット列）の読取り動作が終わると、バイオチップを縦軸方向に駆動し、上記と同様の操作を行う。この操作を繰り返してバイオチップ全体を読取る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の読取装置には次のような課題があった。
１）バイオチップはスポットが多く、外形寸法が大きい。アレイ数も多い。
２）蛍光の波長を光学フィルタで分離するため、多色ではスペクトラムが各色素の濃度により混合して分離し難い。
３）自己蛍光や背景光等が混合するため定量性が悪化し、精度が悪い。
４）蛍光色に応じて光学フィルタ、受光器を切替える場合、その切替え操作に時間がかかる。
５）光学フィルタ、受光器を切替える代わりに、これらを複数個用意し同時に受光させると高速となるが、高価になるという欠点がある。
６）走査型共焦点顕微鏡を用いると、部品点数が多いため、高価で大型であり、また測定に時間がかかる。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、一挙に、小型化、低価格化、高精度化を図ることのできるバイオチップ読取装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、
基板上で互いに所定の間隔だけ離れた位置に２次元状に配置された複数の試料に対してそれぞれに同時に測定光を照射し、１つの２次元の受光器で試料からの蛍光を同時に測定するバイオチップ読取装置であって、
前記試料に応じた画像における試料像間の空き領域に、対象となる試料の複数の分光情報を配置する手段を備えると共に、
分光対象領域を制限するための開口部が各試料の位置と一致するかまたは各試料の一部と一致するように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、受光器の画像の試料間に試料の分光情報が出力でき、同時多波長測定が容易に実現できる。また、多波長情報をコンパクトに得ることもできる。
また、開口部を各試料の位置と一致または各試料の一部と一致させるため、ノイズの少ない情報を容易に得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明の読取装置の一実施例を示す構成図である。
図において、１はレーザ光を発生する光源、２は光源からの光を平行光にするレンズ、３はダイクロイックミラー、４は対物レンズ、５は試料、６は回折格子、７はレンズ、８は受光器である。
【００１５】
光源１から発生した光（励起光）はレンズ２により平行光となり、ダイクロイックミラー３で反射し、対物レンズ４を介して集光し試料５面を照射する。この照射光により試料は蛍光（励起光とは波長が異なる）を発し、その蛍光は再び対物レンズ４に逆戻りしダイクロイックミラー３に入射する。
【００１６】
ダイクロイックミラー３を透過した試料からの蛍光は回折格子６で回折する。その回折角は波長に対応する。回折格子６で回折した光はレンズ７を介して受光器８上に集光する。受光器８は例えばカメラ等が使用される。
【００１７】
バイオチップに、例えば図２に示すように４個の試料Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のスポットが配置されている場合、受光器８には図３のように各試料ごとに空間的にずれた位置に波長λ１〜λｎの分光画像（スペクトラム）が得られる。この分光画像は分光情報であるが、白黒カメラで十分その分光情報を測定することができる。この場合、図からも明らかなように各スポットの隙間が巧みに利用されている。
【００１８】
上記実施例ではスポットがアレイ状に点在するバイオチップを対象としているが、本発明はこれに限らずライン状に配置された電気泳動パターンの蛍光パターンも対象にすることができる。その場合は、図４に示すような像が得られる。すなわち、各レーンの泳動パターン（縦軸方向）について空間的に横軸方向にずれた位置にλ１〜λｎの分光画像が生じる。
【００１９】
図５は本発明の他の実施例を示す構成図である。図５は直角に２枚の回折光子を配置した例である。このような構成によれば、図６に示すように２次元のスペクトラムが得られる。例えば、横軸方向（Ｘ軸方向）を１００ｎｍ刻み、縦軸方向（Ｙ軸方向）を１０ｎｍ刻みとすれば、ダイナミックレンジが広く、かつ高精度の計測が可能となる。
【００２０】
図７は回折格子の代わりにダイクロイックミラーを使用した場合の実施例である。これは光学フィルタと光学的シフト手段の組み合わせである。図示のように、透過波長の異なるダイクロイックミラー３１，３２，３３（光学フィルタ）を光軸上に積み重ねる。この場合、ダイクロイックミラーを反射する光が、丁度回折格子で回折するのと同様な角度で反射するように、各ダイクロイックミラーの角度を設定しておく（光学的シフト手段に相当する）。
【００２１】
図８は回折格子やダイクロイックミラーに代えて、サバール方式やマイケルソン型の非可動型のフーリエ分光手段８１を用いた例である。この場合、受光器に得られる画像は、スペクトラムそのものではなく、干渉縞像である。したがって、この干渉縞像を計算手段（図示せず）によりフーリエ変換処理することによりスペクトラムが得られる。
【００２２】
なお、測定には通常の蛍光顕微鏡やカメラだけでなく、共焦点や２光子方式の顕微鏡を用いると、更に高分解能となる。また、共焦点のスライス効果により個々の試料の厚みがばらついている場合でも常に一定の体積の試料を測定出来るため、定量性も向上する。
なお、この場合、共焦点顕微鏡は非走査型でもよい。
【００２３】
また、図９に示すように本来の蛍光とわずかに波長が異なる自己蛍光等は、使用される試薬の特性が既知であるため、容易に除去することができる。必要なら信号スペクトルを回帰法により分離してもよい。このようにすれば、高精度、高感度化を容易に実現することができる。
【００２４】
また、分光では、スリット等の遮光手段で測定領域を制限する必要がある。そのため、例えば図１０に示すように、開口部Ａを試料Ｓ１のある領域と一致させるか、または試料の一部と一致させることにより、面積を最も有効に使うことができる。
【００２５】
これは、試料のふち部の乱れによるエラーを除去するためにも有効である。なお、開口部の形状は丸型だけでなく矩形などでもよい。
【００２６】
また、図１０に示すような開口部あるいは上記のような矩形型の開口部を非走査型共焦点顕微鏡のピンホールまたはスリットとして利用すると、安価かつ小型でありながら共焦点の高分解能とスライスによる定量性が得られる。
この場合、検出手段は図１に示すような分光方式に限らず、一般のフィルタ方式でもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
１）フィルタや受光器を切替えることなく多波長の蛍光を同時に測定でき、コンパクトな読取装置を実現することができる。かつまた、開口部を各試料の位置と一致または各試料の一部と一致させるため、ノイズの少ない情報を容易に得ることができる。
２）受光器上に表示されるスペクトラムの撮影は白黒カメラでよく、安価で済む。
３）受光器上に表示されるスペクトラムは、容易に２次元スペクトラムとすることもでき、高精度化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバイオチップ読取装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】バイオチップ上の試料の配列を説明するための図である。
【図３】受光器上に表示される分光情報を説明するための説明図である。
【図４】ラインアレイ状に配置された試料を測定した場合の分光情報を説明するための説明図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図６】分光情報が２次元的に展開された場合の分光画像についての説明図である。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図８】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図９】自己蛍光等の分布状態を示す説明図である。
【図１０】試料と開口部の関係に係る説明図である。
【符号の説明】
１  光源
２  レンズ
３，３１，３２，３３  ダイクロイックミラー
４  対物レンズ
５，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  試料
６，６１  回折格子
７  レンズ
８  受光器
８１  フーリエ分光手段
Ａ  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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