(57)【要約】【課題】精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供する。【解決手段】バイオセンサ基板は、ベース基板（１１）と、ベース基板（１１）の一方の面側に配置される複数のウエル（１３）と、ベース基板（１１）の一方の面側にウエル（１３）とは別に配置され、励起光が照射されると蛍光を生じる溝（１５）と、を備える。蛍光検出装置側において溝（１５）に励起光を照射すると、バイオセンサ基板において検出されるべき蛍光のレベルを把握することができる。これにより、蛍光検出装置側においてウエル（１３）に励起光を照射したときの蛍光の検出信号を、適正なレベルに増幅することができるため、試料から生じた蛍光を精度よく検出することができる。【選択図】図２
2013161543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面側に配置される複数の試料収容部と、
前記基板の前記一方の面側に前記試料収容部とは別に配置され、照射光が照射されると蛍光を生じる蛍光部と、を備える、試料保持担体。
【請求項２】
前記基板の前記一方の面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜を備え、
前記蛍光部は、前記照射光が照射されると前記蛍光を発する材料が付された底面を有し、
前記蛍光部の前記底面と、前記試料収容部の底面が、前記反射膜から同じ距離だけ離れている、請求項１に記載の試料保持担体。
【請求項３】
前記基板の前記一方の面側に前記試料収容部と前記蛍光部とは別に配置され、前記蛍光を発する材料が付されていない底面を有する無蛍光部をさらに備える、請求項１または２に記載の試料保持担体。
【請求項４】
蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
前記試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に配置される複数の試料収容部と、前記基板の前記一方の面側に前記試料収容部とは別に配置され、前記照射光が照射されると蛍光を生じる蛍光部と、を備え、
前記照射光を出射する光源と、
前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、
前記照射光が照射されることにより前記試料または前記蛍光部から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、
前記照射光を前記蛍光部に照射したときに前記蛍光検出器から出力される信号に基づいて、前記蛍光検出器から出力される信号の増幅率を設定する増幅率設定部と、を備える、蛍光検出装置。
【請求項５】
前記試料保持担体は、前記基板の前記一方の面側に前記試料収容部と前記蛍光部とは別に配置され、前記蛍光を発する材料が付されていない底面を有する無蛍光部をさらに備え、
前記照射光を前記無蛍光部に照射したときに前記蛍光検出器から出力される信号に基づいて、前記蛍光検出器から出力される信号に対して設定される、前記試料から生じる蛍光を検出するための閾値を設定する閾値設定部をさらに備える、請求項４に記載の蛍光検出装置。
【請求項６】
前記蛍光を前記蛍光検出器に集光する集光レンズと、
前記集光レンズの光軸方向に前記集光レンズを駆動するレンズアクチュエータと、
前記照射光を前記蛍光部に照射したときに前記蛍光検出器から出力される信号が増大するよう、前記レンズアクチュエータを駆動するレンズ制御部と、をさらに備える、請求項４または５に記載の蛍光検出装置。
【請求項７】
基板と、
前記基板の一方の面側に形成されたトラックと、
前記基板の前記一方の面側に配置される複数の試料収容部と、を備え、
前記基板の前記一方の面側には、前記試料収容部が配置されない第１の領域と前記試料収容部が配置される第２の領域が設けられ、
前記第１の領域に対応する位置にある前記トラックの部分に、システム情報が保持されている、試料保持担体。
【請求項８】
前記基板の前記トラック上に配置され、照射光の一部を反射する反射膜を備え、
前記第１の領域は、前記第２の領域に対して凹んだ凹部となっており、
前記試料収容部の底面と、前記凹部の底面が、前記反射膜から略同じ距離だけ離れている、請求項７に記載の試料保持担体。
【請求項９】
前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記試料収容部が配置されない第３の領域が設けられ、前記第３の領域に対応する位置における前記トラックの部分には、システム情報が保持されていない、請求項７または８に記載の試料保持担体。
【請求項１０】
前記第２の領域とは別に設けられ試料を収容しない構造部が複数形成された第４の領域がさらに設けられている、請求項７ないし９の何れか一項に記載の試料保持担体。
【請求項１１】
蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
前記試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に形成されたトラックと、前記基板の前記一方の面側に配置される複数の試料収容部と、を備え、前記基板の前記一方の面側には、前記試料収容部が配置されない第１の領域と前記試料収容部が配置される第２の領域が設けられ、前記第１の領域に対応する位置にある前記トラックの部分に、システム情報が保持されており、
前記照射光を出射する光源と、
前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、
前記試料保持担体によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、
前記照射光が照射されることにより前記試料から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、
前記照射光を前記第１の領域に照射したときに前記光検出器から出力される信号に基づいて、前記システム情報を取得する情報取得部と、を備える、蛍光検出装置。
【請求項１２】
前記試料保持担体には、前記第２の領域とは別に設けられ試料を収容しない構造部が複数形成された構造部領域がさらに設けられ、
前記照射光を前記構造部領域に照射したときに前記光検出器から出力される信号に基づいて、前記試料収容部を走査するときに用いられる所定のパラメータの値を設定するパラメータ設定部をさらに備える、請求項１１に記載の蛍光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞等の被検体を蛍光標識することにより調製された試料を保持する試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の細胞中から、病原菌に感染した細胞や所定の態様を有する細胞を検出することは、特に、臨床現場等の医療の分野において重要である。このような細胞の検出を迅速、簡便かつ高精度に検出するための手法として、たとえば、ＷＯ２０１０／０２７００３号公報に記載の手法が紹介されている。この手法では、マイクロアレイチップ上に複数のマイクロチャンバー（ウエル）が形成され、各ウエルの中に、蛍光標識が施された細胞が充填される。そして、レーザ光を照射しながら、各ウエルを蛍光顕微鏡で観測することにより、蛍光を発する特定の細胞が検出される。【０００３】
さらに、特開２００６−３２２８１９号公報には、細胞が充填された一連のウエルをレーザ光で走査することにより、細胞から生じる蛍光を検出するための構成が記載されている。この構成では、ディスクの周方向に一連のウエルが形成され、ウエルが形成された層から光入射側に隔離した層に、一連の情報ピットが、ウエルの配列に沿って並ぶように、トラック状に形成されている。情報ピットには、アドレス情報が保持されている。【０００４】
この構成において、蛍光を検出するための光学系には、ウエルに励起光を照射するための光源と、情報ピットにレーザ光を照射するための光源が個別に準備され、各光源から出射された光が共通の対物レンズによって収束される。情報ピット用のレーザ光が情報ピットに合焦し且つ一連の情報ピット列（トラック）を追従するよう対物レンズが制御されることにより、励起光が、ウエルに充填された細胞に合焦され、一連のウエルがレーザ光により順次走査される。また、光学系は、細胞から発せられた蛍光を検出するための光検出器と、情報ピットによって変調されたレーザ光を受光するための光検出器を備えている。レーザ光を受光する光検出器からの出力によって、対物レンズを制御するための信号と、情報ピットに保持された情報を再生するための信号が生成される。【０００５】
励起光が照射されることによって細胞から蛍光が発せられると、この蛍光が、蛍光検出用の光検出器により検出される。また、蛍光が検出されたときに情報ピットから取得される位置情報によって、蛍光を発した細胞を収容するウエルの位置が特定される。こうして、ディスク上に配された一連のウエルに収容された多数の細胞から、検出対象の細胞の有無と、当該細胞を収容するウエルの位置が、蛍光顕微鏡による観察なしに、自動で検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／０２７００３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特開２００６−３２２８１９号公報によれば、装置のバラつき（たとえば、検出に使用する光源等）や使用環境等により、検出時に取得できる蛍光の強度がバラついてしまうという問題が生じる。この場合、たとえば、試料から生じる蛍光の強度が小さいと、検出すべき蛍光が検出されずに埋もれてしまい、蛍光の検出精度が低下するとの問題が生じる。【０００８】
また、上記情報ピットには、位置情報とともに、被検体である細胞から生じる蛍光を検出する際に利用される情報（システム情報）を、含めることができる。この場合、このシステム情報は、情報ピットから精度良く取得される必要がある。しかしながら、システム情報が保持される情報ピットの上にウエルが形成されていると、ウエルによって反射された光がノイズ成分となって情報ピットの再生信号が劣化し、システム情報を精度良く取得できない惧れがある。
また、位置情報を確実に取得できるように情報ピットの再生に最適な状態に光学系を調整することが望ましく、蛍光検出装置にてピット情報の再生信号を取得しながら光学系を調整することでより正確な再生が可能となる。このときにも調整中にウェルから反射された光がノイズ成分となって調整が正確に行えない惧れがある。【０００９】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。【００１０】
また、本発明は、被検体から生じる蛍光を検出する際に利用される情報を精度良く取得することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、試料保持担体に関する。この態様に係る試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に配置される複数の試料収容部と、前記基板の前記一方の面側に前記試料収容部とは別に配置され、照射光が照射されると蛍光を生じる蛍光部と、を備える。【００１２】
本態様に係る試料保持担体によれば、予め、必ず蛍光が生じる蛍光部が試料保持担体に設けられているため、蛍光検出装置側において、この蛍光部に照射光を照射することにより、当該試料保持担体において検出されるべき蛍光のレベルを把握することができる。これにより、蛍光検出装置側において、試料収容部に照射光を照射したときの蛍光の検出信号を、適正なレベルに増幅するとの措置をとることができ、また、試料から生じた蛍光を適正かつ精度よく検出することができる。【００１３】
本発明の第２の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。この態様において、前記試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に配置される複数の試料収容部と、前記基板の前記一方の面側に前記試料収容部とは別に配置され、前記照射光が照射されると蛍光を生じる蛍光部と、を備える。この態様に係る蛍光検出装置は、前記照射光を出射する光源と、前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、前記照射光が照射されることにより前記試料または前記蛍光部から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、前記照射光を前記蛍光部に照射したときに前記蛍光検出器から出力される信号に基づいて、前記蛍光検出器から出力される信号の増幅率を設定する増幅率設定部と、を備える。【００１４】
本態様に係る蛍光検出装置によれば、上述のとおり、蛍光部に照射光を照射することにより、当該試料保持担体において検出されるべき蛍光のレベルを把握することができる。これにより、蛍光検出装置側において、試料収容部に照射光を照射したときの蛍光の検出信号の増幅率を、適正なレベルに設定することができ、また、試料から生じた蛍光を適正かつ精度よく検出することができる。【００１５】
本発明の第３の態様は、試料保持担体に関する。この態様に係る試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に形成されたトラックと、前記基板の前記一方の面側に配置される複数の試料収容部と、を備える。ここで、前記基板の前記一方の面側には、前記試料収容部が配置されない第１の領域と前記試料収容部が配置される第２の領域が設けられ、前記第１の領域に対応する位置にある前記トラックの部分に、システム情報が保持されている。【００１６】
本態様に係る試料保持担体によれば、試料収容部が配置されない第１の領域に対応する位置のトラックの部分にシステム情報が保持されているため、システム情報を読み取る際に、試料収容部を照射光が走査することによるノイズが、システム情報の再生信号に重畳することが抑制される。よって、システム情報を精度良く取得することができる。【００１７】
本発明の第４の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。ここで、前記試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に形成されたトラックと、前記基板の前記一方の面側に配置される複数の試料収容部と、を備え、前記基板の前記一方の面側には、前記試料収容部が配置されない第１の領域と前記試料収容部が配置される第２の領域が設けられ、前記第１の領域に対応する位置にある前記トラックの部分に、システム情報が保持されている。この態様に係る蛍光検出装置は、前記照射光を出射する光源と、前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、前記試料保持担体によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、前記照射光が照射されることにより前記試料から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、前記照射光を前記第１の領域に照射したときに前記光検出器から出力される信号に基づいて、前記システム情報を取得する情報取得部と、を備える。【００１８】
本態様に係る蛍光検出装置によれば、試料収容部が配置されない第１の領域に対応する位置のトラックの部分にシステム情報が保持されているため、システム情報を読み取る際に、試料収容部を照射光が走査することによるノイズが、システム情報の再生信号に重畳することが抑制される。よって、システム情報を精度良く取得することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のとおり、本発明によれば、精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することができる。
また、本発明によれば、被検体から生じる蛍光を検出する際に利用される情報を精度良く取得することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することができる。【００２０】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係るバイオセンサ基板の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例１に係るバイオセンサ基板の一部を示す斜視図およびバイオセンサ基板の断面の一部拡大図である。
【図３】実施例１に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。
【図４】実施例１に係るベース基板に対するウエルスタンパの位置調整方法を説明する図である。
【図５】実施例１に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。
【図６】実施例１に係る信号演算回路の回路構成を示す図である。
【図７】実施例１に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。
【図８】実施例１に係るコントローラによる蛍光信号ゲイン倍率と閾値の設定を示すフローチャート、蛍光検出器の検出信号を示す図、および増幅された蛍光検出器の検出信号を示す図である。
【図９】実施例２に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例２に係るコントローラによるレンズアクチュエータの駆動処理を示すフローチャートである。
【図１１】変更例に係るバイオセンサ基板の構成を示す図および蛍光底面部に塗布される蛍光材料の濃度を模式的に示す図である。
【図１２】変更例に係るバイオセンサ基板の構成を示す図である。
【図１３】実施例３に係るバイオセンサ基板の構成を模式的に示す図である。
【図１４】実施例３に係るバイオセンサ基板の一部を示す斜視図、バイオセンサ基板の断面の一部拡大図、およびトラックに保持される情報を概念的に示す図である。
【図１５】実施例３に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。
【図１６】実施例３に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。
【図１７】実施例３に係る信号演算回路の回路構成を示す図である。
【図１８】実施例３に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。
【図１９】実施例４に係るバイオセンサ基板の構成を示す断面図およびバイオセンサ基板の一部を示す斜視図である。
【図２０】実施例４に係るコントローラによるフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に対するサーボ信号ゲインとオフセットの設定処理を示すフローチャートである。
【図２１】実施例１、２、３、４に係るウエルの他の構成を示す図である。
【図２２】実施例１、２に係るバイオセンサ基板の輪郭が方形形状であるときの構成を模式的に示す図である。
【図２３】実施例３、４に係るバイオセンサ基板の輪郭が方形形状であるときの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２３】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係るバイオセンサ基板１０の構成を模式的に示す図である。バイオセンサ基板１０は、たとえば、人の血液中においてマラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。
【００２４】
図１の上側の斜視図に示すように、バイオセンサ基板１０は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の孔１０ａが形成されている。また、バイオセンサ基板１０は、ベース基板１１の上面にウエル層１２が積層された構造となっている。
【００２５】
図１の上側の斜視図および下側の断面図に示すように、ウエル層１２は、径方向に内周側から順に、蛍光領域Ａ１と、無蛍光領域Ａ２と、ウエル領域Ａ３に区分されている。各領域は使用前にあらかじめ設定されており、蛍光領域Ａ１にはあらかじめ蛍光材料が塗布され（後述）、無蛍光領域Ａ２には蛍光材料は塗布されていない。また、バイオセンサ基板１０を使用する際に、蛍光領域Ａ１と無蛍光領域Ａ２には試料を滴下せず、ウエル領域Ａ３に試料を滴下することにより、使用時にウエル１３内に試料が保持され、試料から生じる蛍光が検出される。
【００２６】
ウエル領域Ａ３には、図１の右端の拡大図に示すように、円柱形状の窪みからなる微小なウエル１３が複数形成されている。ウエル１３は、バイオセンサ基板１０の内周から外周に向かって略同心円状に並んでいる。ウエル１３は、ウエル層１２の上面よりも一段低い底面部１３ａを有しており、試料が滴下されたときにその試料を収容することができるよう直径と高さが設定されている。なお、蛍光領域Ａ１と無蛍光領域Ａ２には、ウエル１３は形成されておらず、溝１５が螺旋状に形成されている。溝１５については、追って図２（ａ）を参照して説明する。
【００２７】
図２（ａ）は、図１の斜視図の破線部分の拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の破線部分の拡大図である。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面（ウエル層１２側の面）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラックが形成されている。トラックは、蛇行した溝であるグルーブから形成されており、バイオセンサ基板１０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を、グルーブの蛇行形状によって保持している。ＣＤやＤＶＤと同様、線速度一定でトラックが励起光（後述）により走査されることにより、アドレス情報が再生される。トラックは、バイオセンサ基板１０の最内周から最外周まで、螺旋状に延びている。ベース基板１１とウエル層１２との間には、反射膜１４が配されている。ベース基板１１の上面のトラック上に反射膜１４が形成されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１４とベース基板１１との界面である反射面１１ａが形成される。
【００２９】
ウエル１３は、ウエル領域Ａ３の上面側において、所定の間隔を開けて形成されている。ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、反射膜１４の上面に対して離間している。蛍光領域Ａ１と無蛍光領域Ａ２の上面側には、径方向に所定の間隔を開け、且つ、螺旋状に溝１５が形成されている。径方向に隣り合う溝１５の間には、平面部１６が形成されている。蛍光領域Ａ１に含まれる溝１５の蛍光底面部１５ａには、蛍光材料が塗布されており、無蛍光領域Ａ２に含まれる溝１５の無蛍光底面部１５ｂには、蛍光材料は塗布されていない。蛍光底面部１５ａと無蛍光底面部１５ｂは、何れも、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、反射膜１４の上面に対して離間している。このとき、蛍光底面部１５ａ、無蛍光底面部１５ｂ、ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４の上面と同じ距離だけ離れて形成されるようにする。それにより、それぞれの領域での蛍光検出位置を揃えることができ、領域同士の相関関係を高めることができる。
【００３０】
なお、蛍光領域Ａ１は、マラリア原虫に感染した赤血球から生じる蛍光を適正なレベルに増幅させるための蛍光信号ゲイン倍率Ｇを設定する際に用いられる。無蛍光領域Ａ２は、マラリア原虫に感染した赤血球から生じる蛍光を適正に検出するための閾値Ｖｓｈを設定する際に用いられる。蛍光信号ゲイン倍率Ｇと閾値Ｖｓｈの設定については、追って図８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。なお、バイオセンサ基板１０の内周部に蛍光領域Ａ１を配置することにより、バイオセンサ基板１０の面ぶれやチルトなど形状変化の小さい箇所において安定して蛍光検出を行うことができ、蛍光領域Ａ１に基づく蛍光検出誤差を小さくすることができる。
【００３１】
ここで、ウエル１３の直径と高さを、それぞれｄ１、ｄ２とし、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３とし、ウエル１３の間隔をｄ４とする。同様に、溝１５の幅と高さを、それぞれｄ１’、ｄ２’とし、蛍光底面部１５ａと反射面１１ａとの間隔および無蛍光底面部１５ｂと反射面１１ａとの間隔をｄ３’とし、溝１５の間隔をｄ４’とする。ベース基板１１の厚みをｄ５とし、反射面１１ａのトラックピッチをｄ６とする。本実施例では、ｄ１〜ｄ６は、それぞれ、１００μｍ、５０μｍ、２μｍ、３００μｍ、０．６ｍｍ、１μｍに設定されている。また、ｄ１’〜ｄ４’は、それぞれｄ１〜ｄ４と同じく、１００μｍ、５０μｍ、２μｍ、３００μｍに設定される。なお、平面部１６と反射面１１ａとの間隔は（ｄ２’＋ｄ３’）である。また、反射膜１４の励起光（後述）に対する反射率は、３〜４％に設定されている。
【００３２】
また、本実施例では、ベース基板１１はポリカーボネートから構成されており、ウエル層１２は紫外線硬化樹脂から構成されており、反射膜１４はアルミニウム、銀合金等の金属、あるいは、酸化ニオブ等の誘電体、波長選択膜等から構成されている。なお、ベース基板１１は、ポリカーボネートの他、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。ウエル層１２は、シリコーン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン、生分解性材料等の透光性材料から構成されても良い。反射膜１４の膜厚は、励起光に対し所望の反射率になるよう、たとえば５ｎｍ〜２０ｎｍに設定される。また、反射膜１４の材料と膜厚は、励起光の波長に対し反射率が高く、蛍光の波長に対し反射率が低くなるように設定されることが好ましい。
【００３３】
また、本実施例では、被検体である赤血球がマラリア原虫に感染しているかを調べるために、赤血球に施す蛍光標識として、“Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｂｌｕｅ”、“ＳＹＴＯ４０”、“Ｃａｓｃａｄｅ  Ｙｅｌｌｏｗ”、“Ｆｌｕｏｌｉｄ−Ｗ  Ｙｅｌｌｏｗ”等の蛍光材料が用いられる。蛍光標識として用いられる蛍光材料は、マラリア原虫の核に蛍光材料が接触した状態で励起光（後述）が照射されると、蛍光を生じるように構成されている。また、蛍光底面部１５ａには、“ＢａＭｇＡｌ１Ｏ１７：Ｅｕ”、“Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ”、“ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ”等の無機の蛍光材料が用いることが望ましい。これは、生体に反応する蛍光材料“Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｂｌｕｅ”、“ＳＹＴＯ４０”、“Ｃａｓｃａｄｅ  Ｙｅｌｌｏｗ”、“Ｆｌｕｏｌｉｄ−Ｗ  Ｙｅｌｌｏｗ”等をあらかじめ塗布した場合は経時変化や感光による劣化が生じてしまう可能性があるためである。無機の蛍光材料は、劣化が生じにくく、劣化速度も非常に遅いため、保存期間や保存方法が管理しやすい。生体に反応する蛍光材料に劣化がない場合や劣化速度が管理できる場合は蛍光底面部１５ａに無機材料だけでなく、被検体に用いるものと同様の蛍光材料を用いてもよい。蛍光底面部１５ａに塗布される蛍光材料は、励起光（後述）が照射されると、マラリア原虫の核から生じる蛍光と同様の波長の蛍光を生じるように構成されている。また、蛍光底面部１５ａから生じる蛍光の強度が、マラリア原虫の核から生じる蛍光の強度と同程度となるように、蛍光底面部１５ａに塗布される蛍光材料が選択される。なお、蛍光底面部１５ａに上記の蛍光材料を塗布することにより、ウエル１３の底面部１３ａと同じ高さ位置から蛍光を検出することが可能となり、各領域間での蛍光強度の相関性を保ちやすくなる。
【００３４】
図３（ａ）〜（ｄ）は、バイオセンサ基板１０の作成方法を示す図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により形成される。これにより、ベース基板１１の厚みはｄ５となり、ベース基板１１の上面に、一連のトラックが形成される。続いて、図３（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面に、反射膜１４が形成され、これにより、ベース基板１１の上面のトラックに反射面１１ａが形成される。続いて、図３（ｃ）に示すように、反射膜１４の上面に、スピンコートにより底面層１２ａが積層される。続いて、図３（ｄ）に示すように、底面層１２ａの上面に、２Ｐ成型により厚さｄ２の上面層１２ｂが形成される。これにより、ウエル１３と溝１５が複数形成され、ウエル層１２は、底面層１２ａと上面層１２ｂが合わせられて形成されることになる。そして、蛍光領域Ａ１に対応する溝１５の底面に蛍光材料が塗布され、蛍光材料を塗布された底面が蛍光底面部１５ａとなる。
【００３６】
なお、底面層１２ａの上面に上面層１２ｂを２Ｐ成型により形成する場合、ウエル１３と溝１５に対してトラックのアドレス情報が対応するように、２Ｐ成型のためのスタンパ（ウエルスタンパ）をベース基板１１に対して適正に配置する必要がある。
【００３７】
図４（ａ）、（ｂ）は、ベース基板１１に対するウエルスタンパＷＳの位置調整方法を説明する図である。
【００３８】
この位置調整方法では、ベース基板１１に、位置調整時にマーカーとなる２つの微小な回折エリアＭ１が、ベース基板１１の中心に対して互いに対称な位置に形成されている。これらの回折エリアＭ１は、射出成型時にベース基板１１上面のグルーブが形成されていない外周領域に回折パターンを形成することにより設けられる。また、ウエルスタンパＷＳには、回折エリアＭ１にそれぞれ対応する位置に、マーカーとなる２つの微小な回折エリアＭ２が形成されている。そして、ベース基板１１が適正な位置に位置付けられたときに２つの回折エリアＭ１にレーザ光が入射する位置に２つのレーザ光源が配置され、これらレーザ光源からレーザ光を上向きに出射させる。また、回折エリアＭ１、Ｍ２によって回折されたレーザ光（回折光）を受光する位置に光センサＬＳが配置される。
【００３９】
２Ｐ成型時には、まず、図４（ａ）に示すように、２つの回折エリアＭ１によって生じた回折光がそれぞれ光センサＬＳによって受光されるよう、ベース基板１１の周方向の位置が調整される。このとき、レーザ光の一部（０次回折光：非回折光）は、回折エリアＭ１によって回折されずにそのまま回折エリアＭ１を透過する。次に、ウエルスタンパＷＳをベース基板１１の上面に接近させ、同時に、回折エリアＭ１を透過した非回折光が、それぞれ、回折エリアＭ２に入射するよう、ウエルスタンパＷＳの周方向の位置が調整される。すなわち、非回折光が入射することにより２つの回折エリアＭ２によって生じた回折光がそれぞれ光センサＬＳによって受光されるよう、ウエルスタンパＷＳの周方向の位置が調整される。こうして、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳが位置調整された状態で、ウエルスタンパＷＳがベース基板１１の上面に押し付けられる。この状態で、紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂が硬化することにより、上面層１２ｂが形成される。
【００４０】
なお、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳとの間の位置決めは、上記以外の方法によって行われても良い。たとえば、ウエルスタンパＷＳとベース基板１１に、それぞれ、凸部と凹部を設けておき、両者を嵌合させることによって、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳとの間の位置決めが行われても良い。
【００４１】
図５は、本実施例に係る蛍光検出装置１の構成を示す図である。蛍光検出装置１は、たとえば、上記バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容された赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために用いられる。
【００４２】
なお、蛍光検出装置１を使用する際、予め、被検体を蛍光標識することにより作成した試料を、バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容させておく。本実施例では、被検体である直径約１０μｍ、厚さ約２μｍの赤血球がマラリア原虫に感染していた場合にその内部が蛍光標識され、感染している赤血球と感染していない赤血球とが共に直径１００μｍのウエル１３の底面部１３ａに並列的に複数配される。このように試料が収容されたバイオセンサ基板１０の孔１０ａ（図１参照）が、蛍光検出装置１の回転装置１２３（ターンテーブル）にセットされ、測定が開始される。
【００４３】
蛍光検出装置１の光学系は、半導体レーザ１０１と、アパーチャ１０２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３と、コリメータレンズ１０４と、１／４波長板１０５と、ダイクロイックプリズム１０６と、対物レンズ１０７と、アナモレンズ１０８と、光検出器１０９と、集光レンズ１１０と、蛍光検出器１１１を備えている。また、蛍光検出装置１は、上記光学系の他、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、回転装置１２３と、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３と、信号増幅回路２０４と、コントローラ２０５を備えている。
【００４４】
なお、蛍光検出装置１の光学系と、ホルダ１２１および対物レンズアクチュエータ１２２は、ＣＤやＤＶＤの記録／再生に用いる既存の光ピックアップ装置と同様、ハウジングに設置される。また、このハウジングは、所定のガイド機構によって、バイオセンサ基板１０の径方向に移動可能となっている。サーボ回路２０２は、かかるハウジングの移動制御をも行う。この制御は、既存のＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤにおける制御と同様のアクセス制御であり、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（以下、「励起光」という）を出射する。なお、本実施例における励起光は、特許請求の範囲に記載の照射光の一例である。図５には、半導体レーザ１０１から出射される励起光のうち、バイオセンサ基板１０に導かれる励起光、すなわち、アパーチャ１０２を通過する励起光が、破線で示されている。アパーチャ１０２には、所定の口径を有する円形の開口が形成されており、このアパーチャ１０２により励起光の口径が制限される。また、半導体レーザ１０１の位置は、半導体レーザ１０１から出射される励起光がＰＢＳ１０３に対してＳ偏光となるよう調整されている。これにより、半導体レーザ１０１から出射された励起光は、アパーチャ１０２により口径を制限された後、ＰＢＳ１０３によって反射され、コリメータレンズ１０４に入射する。
【００４６】
コリメータレンズ１０４は、ＰＢＳ１０３側から入射する励起光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０４を通過した励起光は、所定径の平行光となる。１／４波長板１０５は、コリメータレンズ１０４側から入射する励起光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックプリズム１０６側から入射する励起光を、コリメータレンズ１０４側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０４側からＰＢＳ１０３に入射する励起光は、ＰＢＳ１０３を透過する。
【００４７】
ダイクロイックプリズム１０６は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を反射し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度のレーザ光を透過するよう構成されている。これにより、１／４波長板１０５側から入射する励起光は、ダイクロイックプリズム１０６によって反射され、対物レンズ１０７に入射する。
【００４８】
対物レンズ１０７は、励起光をバイオセンサ基板１０に対して適正に収束させるよう構成されている。具体的には、対物レンズ１０７は、ダイクロイックプリズム１０６側から入射する励起光が所定のＮＡ（開口数、ここでは、０．３４）で収束するよう構成されている。対物レンズ１０７に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１０２の口径によって決められる。対物レンズ１０７により収束される励起光の焦点深度は、励起光のＮＡによって決まる。励起光の焦点深度については、追って図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００４９】
対物レンズ１０７は、ホルダ１２１に保持された状態で、対物レンズアクチュエータ１２２により、フォーカス方向（バイオセンサ基板１０に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１０の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０７は、励起光が、バイオセンサ基板１０の反射面１１ａに合焦された状態で、グルーブからなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面１１ａに合焦された励起光は、一部が反射面１１ａによって反射され、大部分が反射面１１ａを透過する。
【００５０】
反射面１１ａによって反射された励起光（以下、「反射励起光」という）は、ダイクロイックプリズム１０６によって反射され、１／４波長板１０５により直線偏光に変換され、コリメータレンズ１０４により収束光となる。そして、コリメータレンズ１０４側からＰＢＳ１０３に入射する反射励起光は、上述したようにＰＢＳ１０３を透過する。
【００５１】
アナモレンズ１０８は、ＰＢＳ１０３側から入射する反射励起光に非点収差を導入する。アナモレンズ１０８を透過した反射励起光は、光検出器１０９に入射する。光検出器１０９は、受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有している。光検出器１０９の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
【００５２】
対物レンズ１０７によって収束された励起光がウエル１３に対応する位置を走査するとき、バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。底面部１３ａに並列的に配されている蛍光標識されたマラリア原虫に感染している赤血球に励起光が照射されると、マラリア原虫から蛍光が発生する。かかる蛍光は、図５において一点鎖線で示されるように、ＮＡ（開口数）が励起光のＮＡよりも大きい。このため、対物レンズ１０７とダイクロイックプリズム１０６との間において、蛍光のビーム径は励起光のビーム径よりも大きくなっている。蛍光のＮＡは、たとえば、０．６５である。また、蛍光の波長は励起光の波長と異なっており、本実施例では４５０〜５４０ｎｍとなっている。
一方でマラリア原虫に感染していない赤血球は蛍光標識されていないので蛍光を発生しない。このようにして、マラリア原虫に感染している赤血球と感染していない赤血球とを区別することができる。
【００５３】
また、対物レンズ１０７によって収束された励起光が蛍光領域Ａ１または無蛍光領域Ａ２の溝１５に対応する位置を走査するとき、バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、蛍光底面部１５ａまたは無蛍光底面部１５ｂに到達する。蛍光底面部１５ａに励起光が照射されると、蛍光底面部１５ａに塗布されている蛍光材料から蛍光が発生する。かかる蛍光の波長は、上述のマラリア原虫から発生する蛍光と同様、４５０〜５４０ｎｍである。蛍光材料から発生する蛍光も、マラリア原虫から発生した蛍光と同様、図５において一点鎖線で示されている。
【００５４】
対物レンズ１０７側からダイクロイックプリズム１０６に入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム１０６を透過する。集光レンズ１１０は、ダイクロイックプリズム１０６側から入射する蛍光を集光して、蛍光検出器１１１に導く。蛍光検出器１１１は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１１の検出信号は、信号増幅回路２０４に入力される。
【００５５】
信号演算回路２０１は、光検出器１０９の検出信号から、後述するフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成し、光検出器１０９の検出信号から、トラック（グルーブ）の蛇行形状に応じたウォブル信号を生成する。サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、対物レンズアクチュエータ１２２の駆動を制御する。また、サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたウォブル信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１０が回転されるよう、回転装置１２３を制御する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力されたウォブル信号を復調して再生データを生成する。
【００５６】
信号増幅回路２０４は、蛍光検出器１１１からの検出信号を蛍光信号ゲイン倍率Ｇに従って増幅し、増幅された信号をコントローラ２０５に出力する。信号増幅回路２０４の蛍光信号ゲイン倍率Ｇは、後述のように、コントローラ２０５によって設定される。
【００５７】
コントローラ２０５は、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３の他、蛍光検出装置１の各部を制御する。コントローラ２０５は、信号増幅回路２０４の出力信号に基づいて、ウエル領域Ａ３と蛍光領域Ａ１から生じる蛍光を検出すると共に、検出した蛍光と、再生回路２０３から出力される再生データ（アドレス情報）に基づいて、蛍光の生じた位置を判定する。また、コントローラ２０５は、ウエル領域Ａ３から蛍光の生じた位置に対応するアドレス情報を内部メモリに保持する。
【００５８】
さらに、コントローラ２０５は、信号増幅回路２０４の出力信号に基づいて、信号増幅回路２０４の蛍光信号ゲイン倍率Ｇを設定し、また、信号増幅回路２０４から入力された信号から、マラリア原虫から生じた蛍光に対応する信号を抽出するための閾値Ｖｓｈを設定する。
【００５９】
図６は、信号演算回路２０１の回路構成を示す図である。
【００６０】
光検出器１０９は、上述したように受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有しており、４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光した反射励起光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。なお、図６の光検出器１０９の受光面上において、ディスクの径方向に対応する方向は、左右方向である。また、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。
【００６１】
信号演算回路２０１は、加算器３０１〜３０４と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６に出力する。
【００６２】
減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥは、それぞれ以下の式（１）、（２）の演算により取得することができる。
【００６３】
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）  …（１）
ＴＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）  …（２）
ここで、対物レンズ１０７の焦点位置が反射面１１ａに位置付けられているとき、光検出器１０９の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、上記式（１）のフォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ１０７の焦点位置が反射面１１ａのトラック（グルーブ）の真上に位置付けられているとき、光検出器１０９の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、上記式（２）のトラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。
【００６４】
なお、トラック（グルーブ）の蛇行形状に応じた波形信号（ウォブル信号）は、トラッキングエラー信号ＴＥに基づいて取得される。具体的には、トラッキングエラー信号ＴＥから、ウォブル信号に応じた周波数成分を抽出することにより、ウォブル信号が取得される。ウォブル信号の生成方法は、既存のＤＶＤプレーヤ等において用いられる技術と同様である。
【００６５】
図７（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。
【００６６】
上述したように、励起光の波長は４０５ｎｍであり、励起光のＮＡ（開口数）は０．３４である。また、一般に焦点深度は、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、本実施例の励起光の焦点深度は、約３．５μｍとなる。図２（ａ）、（ｂ）に示す底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は、励起光の焦点深度よりも小さくなるよう設定され、ここでは、２．０μｍに設定されている。
【００６７】
上記のように、励起光のＮＡが設定されると、焦点位置におけるスポット径は約１μｍとなる。図２（ｂ）に示すトラックピッチの間隔ｄ６は、かかるスポット径と略同じとなるよう、１μｍに設定されている。これに対し、マラリア原虫の核は励起光により１μｍ程度の大きさの蛍光輝点を発する。したがって、励起光のスポットをマラリア原虫の核のサイズに収束させながら、隙間無く、試料が励起光のスポットで走査されるため、マラリア原虫の核を確実に検出することができる。
【００６８】
図７（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射膜１４と一致している状態を示し、図７（ｂ）は、励起光の焦点深度の範囲の最上点が底面部１３ａと一致している状態を示している。なお、サーボ回路２０２から対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点深度を、図７（ａ）よりも奥方向（図中の上方向）にシフトさせることもでき、図７（ａ）、（ｂ）の間にシフトさせることもできる。
【００６９】
図７（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は２μｍであり、励起光の焦点深度は３．５μｍであるため、励起光の焦点深度に対応する範囲に、底面部１３ａと反射面１１ａの両方が含まれるようになる。したがって、フォーカスサーボにより、励起光の焦点位置を反射面１１ａに位置付けると、底面部１３ａに配されている試料にも焦点が合わせられることとなる。また、底面部１３ａと同様、蛍光底面部１５ａの位置の反射面１１ａに励起光が合焦されると、蛍光底面部１５ａが励起光の焦点深度の範囲に含まれ、また、無蛍光底面部１５ｂの位置の反射面１１ａに励起光が合焦されると、無蛍光底面部１５ｂが焦点深度の範囲に含まれるようになる。
【００７０】
図８（ａ）は、コントローラ２０５による蛍光信号ゲイン倍率Ｇと閾値Ｖｓｈの設定を示すフローチャートである。なお、図８（ａ）のフローチャートを実行する前に、コントローラ２０５は、図５の信号増幅回路２０４に蛍光信号ゲイン倍率Ｇのデフォルト値を設定する。
【００７１】
まず、コントローラ２０５は、対物レンズ１０７の焦点位置を蛍光領域Ａ１へと送り、さらに、対物レンズアクチュエータ１２２を駆動して、励起光を蛍光領域Ａ１の反射面１１ａに合焦させる（Ｓ１１）。焦点位置の蛍光領域Ａ１への移動は、たとえば、既存のＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤにおけるアドレスサーチの技術を用いて行われる。こうして励起光を蛍光領域Ａ１の反射面１１ａに合焦させると、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、励起光は、蛍光領域Ａ１の蛍光底面部１５ａにも合焦するようになる。また、蛍光底面部１５ａに励起光が照射されることにより、蛍光底面部１５ａから生じた蛍光が蛍光検出器１１１に入射する。
【００７２】
続いて、コントローラ２０５は、蛍光底面部１５ａから生じる蛍光に基づく蛍光検出器１１１の検出信号の最大値Ｖ１を取得する（Ｓ１２）。具体的には、コントローラ２０５は、図８（ｂ）に示すような蛍光底面部１５ａに基づく検出信号を、信号増幅回路２０４を介して取得し、取得した検出信号の最大値をＶ１として取得する。
【００７３】
なお、この状態で、対物レンズ１０７の焦点位置が、蛍光領域Ａ１中の平面部１６または無蛍光領域Ａ２中の平面部１６に対応する位置に送られると、蛍光検出器１１１の検出信号の最大値は、図８（ｂ）に示すようにＶ２となる。また、対物レンズ１０７の焦点位置が、無蛍光領域Ａ２の無蛍光底面部１５ｂに対応する位置に送られると、蛍光検出器１１１の検出信号の最大値は、図８（ｂ）に示すように、Ｖ３となる。このように、焦点位置が平面部１６と無蛍光底面部１５ｂに対応する位置に送られた場合も、暗電流等のノイズ成分により、蛍光検出器１１１の検出信号が出力されるが、その信号レベルはかなり小さい。
【００７４】
続いて、コントローラ２０５は、取得した最大値Ｖ１を予め設定した目標値Ｖｔまで増幅させるための蛍光信号ゲイン倍率Ｇ（＝Ｖｔ／Ｖ１）を算出する（Ｓ１３）。そして、コントローラ２０５は、算出した蛍光信号ゲイン倍率Ｇを信号増幅回路２０４に設定する（Ｓ１４）。これにより、図８（ｃ）に示すように、蛍光底面部１５ａの検出信号の最大値が目標値Ｖｔに合わせられる。
【００７５】
次に、コントローラ２０５は、対物レンズ１０７の焦点位置を無蛍光領域Ａ２へと送り、励起光を無蛍光領域Ａ２の反射面１１ａに合焦させる（Ｓ１５）。これにより、Ｓ１１と同様、励起光が無蛍光底面部１５ｂにも合焦される。このとき、信号増幅回路２０４の出力信号の最大値は、図８（ｃ）に示すように、Ｖ２に蛍光信号ゲイン倍率Ｇを掛けたＶ２’となっている。コントローラ２０５は、最大値Ｖ２’を取得する（Ｓ１６）。なお、この状態で、対物レンズ１０７の焦点位置が、平面部１６に対応する位置に送られると、信号増幅回路２０４の出力信号の最大値は、図８（ｃ）に示すように、Ｖ３に蛍光信号ゲイン倍率Ｇを掛けたＶ３’となる。
【００７６】
ここで、上述したように、蛍光底面部１５ａから生じる蛍光の強度は、マラリア原虫から生じる蛍光と同程度となるように、蛍光底面部１５ａが設定されている。このため、上記のように蛍光信号ゲイン倍率Ｇが設定されると、対物レンズ１０７の焦点位置がウエル１３内のマラリア原虫の核に位置付けられた場合の信号増幅回路２０４の出力信号も、目標値Ｖｔ付近に合わせられる。また、対物レンズ１０７の焦点位置がウエル１３内のマラリア原虫を含まない試料に位置付けられた場合の信号増幅回路２０４の出力信号は、最大値Ｖ２’付近に合わせられる。また、対物レンズ１０７の焦点位置がウエル領域Ａ３のウエル１３のない部分に位置付けられた場合の信号増幅回路２０４の出力信号は、最大値Ｖ３’付近に合わせられる。
【００７７】
続いて、コントローラ２０５は、目標値Ｖｔと最大値Ｖ２’とに基づいて、閾値Ｖｓｈを決定する（Ｓ１７）。具体的には、最大値Ｖ２’よりも所定の割合だけ大きく、且つ、目標値Ｖｔよりも小さい値を閾値Ｖｓｈとする（Ｓ１８）。これにより、図８（ｃ）に示すような、増幅された蛍光検出器１１１の検出信号のうち、閾値Ｖｓｈ以上の値のみ、すなわち、蛍光底面部１５ａに基づく増幅された検出信号のみが、コントローラ２０５によって検出される。
【００７８】
なお、平面部１６と無蛍光底面部１５ｂにおいて蛍光検出器１１１から出力される検出信号が、上記のように、暗電流等の回路的なノイズ信号である場合、かかる検出信号の大きさは、ある程度固定される。これに対し、蛍光底面部１５ａにおいて蛍光検出器１１１から出力される検出信号は、蛍光材料の劣化具合やバイオセンサ基板１０の反り等、バイオセンサ基板１０側の要因によって大きく変わり得る。このため、図８（ｂ）においては、平面部１６と無蛍光底面部１５ｂにおいて蛍光検出器１１１から出力される検出信号のレベルと、蛍光底面部１５ａにおいて蛍光検出器１１１から出力される検出信号のレベルとが接近することも想定され得る。この場合、Ｓ１３において最大値Ｖ１をもとに蛍光信号ゲイン倍率Ｇが設定されると、平面部１６と無蛍光底面部１５ｂにおいて蛍光検出器１１１から出力される検出信号（ノイズ）も大きく増幅される。しかし、この場合も、Ｓ１７において、目標値Ｖｔと、増幅後の最大値Ｖ２’との間に、閾値Ｖｓｈが設定されるため、閾値Ｖｓｈが最大値Ｖ２’を下回ることがない。よって、この場合も、マラリア原虫から生じる蛍光を適正に検出することができる。すなわち、図８（ａ）のフローチャートでは、閾値Ｖｓｈが、固定ではなく、増幅後の最大値Ｖ２’に基づいて動的に設定されるため、閾値Ｖｓｈをバイオセンサ基板１０の状況に応じて適正なものとすることができ、マラリア原虫から生じる蛍光を適正に検出することができる。
【００７９】
また、Ｓ１７では、無蛍光底面部１５ｂに基づく検出信号の最大値Ｖ２’に従って、閾値Ｖｓｈが設定されたが、無蛍光底面部１５ｂに基づく検出信号の最大値Ｖ２’と平面部１６に基づく検出信号の最大値Ｖ３’のうち、大きい方の最大値よりも所定の割合だけ大きく、且つ、目標値Ｖｔよりも小さい値を閾値Ｖｓｈとしても良い。
【００８０】
以上、本実施例によれば、バイオセンサ基板１０には、試料を収容するためのウエル１３と共に、マラリア原虫に感染した赤血球と同様に蛍光を生じる蛍光底面部１５ａが設けられる。これにより、図８（ａ）に示すように、蛍光検出装置１において蛍光信号ゲイン倍率Ｇが設定されると、マラリア原虫に感染した赤血球に基づく蛍光検出器１１１の検出信号の最大値を、目標値Ｖｔ付近まで増幅させることができる。これにより、マラリア原虫から生じた蛍光を、漏れなく、適正に、検出できるとの効果が奏され得る。
【００８１】
たとえば、蛍光検出装置１ごとに光学系の設定にバラつきが生じている場合、マラリア原虫に感染した赤血球に基づく蛍光検出器１１１の検出信号の大きさにも、各装置によってバラつきが生じてしまう。この場合、マラリア原虫から生じる蛍光の検出信号が小さいと、検出すべき蛍光が検出されずに埋もれてしまうことが起こり得る。
【００８２】
しかしながら、本実施例によれば、予め、必ず蛍光が生じる蛍光底面部１５ａがバイオセンサ基板１０に設けられているため、蛍光検出装置１側において、この蛍光底面部１５ａに励起光を照射することにより、当該バイオセンサ基板１０において検出されるべき蛍光の信号レベルを把握することができる。すなわち、蛍光底面部１５ａに励起光を照射したときの蛍光の検出信号が小さい場合には、マラリア原虫から生じる蛍光の蛍光信号も同様に小さいということを予め把握することができる。そして、蛍光検出装置１側において、検出信号の大きさが適正なレベルになるように、信号増幅回路２０４の蛍光信号ゲイン倍率Ｇを設定することにより、マラリア原虫に基づく蛍光検出器１１１の検出信号の最大値を、検出に最適な目標値Ｖｔまで増幅させることができる。本実施の形態は蛍光検出後の増幅率の調整によりキャリブレーションを行う方法について記載したが、励起光の強度調整を行うことでも同様のキャリブレーションを実施することができる。つまり、励起光の出射強度を大きくすることで、蛍光信号量を大きくし、検出に最適な目標値Ｖｔになるようにしてもよい。但し、この場合は、蛍光材料や試料が励起光により劣化しないように充分に配慮しなければならない。このため、光学系の設定やバイオセンサ基板１０の状態等に起因してマラリア原虫から生じる蛍光の検出信号が小さいような場合にも、蛍光の検出漏れを抑制することができ、赤血球がマラリア原虫に感染しているか否かの判定の精度を高めることができる。
また本実施例によれば、バイオセンサ基板１０には、試料を収容するためのウエル１３と共に、マラリア原虫に感染した赤血球と同様に蛍光を生じる蛍光底面部１５ａが設けられる。これに限らず、蛍光底面部１５ａの蛍光強度が一定程度大きくても良い。強度が大きいと蛍光検出器で検出が容易になる。その場合、蛍光底面部１５ａで検出した信号強度がマラリアからの強度に対して一定の大きさになるよう設定するようにし、マラリア原虫に基づく蛍光検出器１１１の検出信号強度を想定する。つまり蛍光底面部１５ａで一定強度になるように蛍光信号ゲインＧを設定することで、マラリア原虫からの蛍光強度が所定強度以上になるように設定することもできる。
【００８３】
また、本実施例によれば、溝１５の蛍光底面部１５ａとウエル１３の底面部１３ａが、反射面１１ａから略同じ距離だけ離れているため、蛍光底面部１５ａと底面部１３ａに対する励起光の照射条件を一致させることができる。このため、蛍光底面部１５ａに励起光を照射したときの蛍光の発生強度をもとに、ウエル１３に励起光を照射したときの蛍光の発生強度を適正に把握することができ、蛍光検出装置１側において、ウエル１３に励起光を照射したときの蛍光の検出信号を、適正なレベルに調整し易くなる。
【００８４】
また、本実施例によれば、蛍光底面部１５ａに付される材料は、励起光が照射されると試料から生じる蛍光と略同じ強度の蛍光が生じるものが用いられる。これにより、蛍光底面部１５ａに励起光を照射したときの蛍光の発生強度が、ウエル１３に収容された試料から生じる蛍光の発生強度と略同じとなるため、蛍光検出装置１において、ウエル１３に励起光を照射したときの蛍光の検出信号を、適正なレベルに容易に調整できるようになる。蛍光底面部１５ａに付される材料において、試料から生じる蛍光と略同じ強度の蛍光を生じるものが得られない場合は、試料からの蛍光よりも強い強度の材料を使用し、濃度や不純物を調整することで、略同じ強度の蛍光が得られるように調整することもできる。
【００８５】
また、本実施例によれば、溝１５の無蛍光底面部１５ｂとウエル１３の底面部１３ａが、反射面１１ａから略同じ距離だけ離れているため、無蛍光底面部１５ｂと底面部１３ａに対する励起光の照射条件を一致させることができる。このため、無蛍光底面部１５ｂに励起光を照射したときに蛍光検出器１１１から出力される検出信号をノイズ成分として取得することができ、この検出信号を超えるレベルに、試料からの蛍光を検出するための閾値を設定することにより、試料からの蛍光を精度よく検出することができる。よって、図８（ｃ）に示すように、蛍光検出装置１において閾値Ｖｓｈが動的に設定されることにより、マラリア原虫に感染した赤血球に基づく蛍光検出器１１１の検出信号のみを、適正に検出することができる。これにより、マラリア原虫に感染した赤血球から生じた蛍光の検出精度を高めることができる。
【００８６】
＜実施例２＞
図９は、本実施例に係る蛍光検出装置２の構成を示す図である。
【００８７】
蛍光検出装置２は、図５に示す蛍光検出装置１において、コリメータレンズ１０４を励起光の光軸方向に移動させるレンズアクチュエータ１２４と、集光レンズ１１０を蛍光の光軸方向に移動させるレンズアクチュエータ１２５と、レンズアクチュエータ１２４、１２５を駆動させるレンズ駆動回路２０６が追加された構成となっている。レンズアクチュエータ１２４、１２５は、それぞれ、レンズ駆動回路２０６を介してコントローラ２０５により駆動される。
【００８８】
なお、本実施例においても、コリメータレンズ１０４によって励起光が平行光とされたときに、励起光が対物レンズ１０７によって所定の位置に合焦し、この焦点位置から反射された励起光が、光検出器１０９の受光面上で円形（最小錯乱円）のビームスポットとなるよう光学系が構成されている。この光学系では、フォーカスサーボを行いながらコリメータレンズ１０４を光軸方向に移動させることにより、対物レンズ１０７を透過した光線の焦点位置を光軸方向にずらすことができる。これにより、バイオセンサ基板１０上における励起光の焦点位置を、深さ方向に変化させることができる。また、集光レンズ１１０を光軸方向に移動させることにより、蛍光検出器１１１に集光される蛍光の、バイオセンサ基板１０上における発生位置を深さ方向に変化させることができる。
【００８９】
図１０は、コントローラ２０５によるレンズアクチュエータ１２４、１２５の駆動処理を示すフローチャートである。この駆動処理は、図８（ａ）に示す蛍光信号ゲイン倍率Ｇと閾値Ｖｓｈの設定処理の前に実行される。
【００９０】
まず、コントローラ２０５は、レンズ駆動回路２０６を介して、コリメータレンズ１０４と集光レンズ１１０を初期位置に移動させる（Ｓ２１）。なお、コリメータレンズ１０４の初期位置は、コリメータレンズ１０４の移動範囲のうち最も左端の位置（１／４波長板１０５に近い位置）であり、集光レンズ１１０の初期位置は、集光レンズ１１０の移動範囲のうち最も奥側の位置（ダイクロイックプリズム１０６に近い位置）である。なお、コリメータレンズ１０４が初期位置に位置付けられると、ＰＢＳ１０３側から入射する励起光が、コリメータレンズ１０４により平行光に変換される。
【００９１】
続いて、コントローラ２０５は、対物レンズ１０７の焦点位置を蛍光領域Ａ１へと送り、さらに、対物レンズアクチュエータ１２２を駆動して、励起光を蛍光領域Ａ１の反射面１１ａに合焦させる（Ｓ２２）。
【００９２】
次に、コントローラ２０５は、コリメータレンズ１０４を１段階右に（ＰＢＳ１０３に近づく方向に）移動させ（Ｓ２３）、蛍光検出器１１１の検出信号が増加したかを判定する（Ｓ２４）。蛍光検出器１１１の検出信号が増加していると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、処理がＳ２３に戻される。蛍光検出器１１１の検出信号が増加していないと（Ｓ２４：ＮＯ）、コントローラ２０５は、コリメータレンズ１０４を１段階左に（１／４波長板１０５に近づく方向に）移動させる（Ｓ２５）。これにより、蛍光が最も検出される位置に、コリメータレンズ１０４が移動される。すなわち、励起光の焦点位置が、蛍光底面部１５ａに合わせられる。
【００９３】
バイオセンサ基板１０の製造時に、図７（ａ）、（ｂ）に示す幅ｄ３にバラつきが生じると、上記実施例１のように、励起光を反射面１１ａに合焦させても、焦点深度の範囲にウエル１３の底面部１３ａが含まれないことが起こり得る。このような場合でも、上記のようにコリメータレンズ１０４を移動させることにより、励起光の焦点位置を底面部１３ａに位置付けることができる。これにより、蛍光検出装置２によるマラリア原虫の検出精度を向上させることができる。
【００９４】
次に、コントローラ２０５は、集光レンズ１１０を１段階手前に（蛍光検出器１１１に近づく方向に）移動させ（Ｓ２６）、蛍光検出器１１１の検出信号が増加したかを判定する（Ｓ２７）。蛍光検出器１１１の検出信号が増加していると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、処理がＳ２６に戻される。蛍光検出器１１１の検出信号が増加していないと（Ｓ２７：ＮＯ）、コントローラ２０５は、集光レンズ１１０を１段階奥側（ダイクロイックプリズム１０６に近づく方向に）移動させる（Ｓ２８）。これにより、蛍光が最も検出される位置に、集光レンズ１１０が移動される。すなわち、蛍光検出器１１１に集光される蛍光の、バイオセンサ基板１０上における発生位置を、蛍光底面部１５ａに設定することができる。
【００９５】
このように、集光レンズ１１０の位置が調整されると、マラリア原虫に感染した赤血球から生じる蛍光に基づく蛍光検出器１１１の検出信号を高めることができるため、蛍光検出装置２によるマラリア原虫の検出精度を向上させることができる。
【００９６】
以上のようにしてコリメータレンズ１０４の位置と集光レンズ１１０の位置を設定した後、図８（ａ）に示す蛍光信号ゲイン倍率Ｇと閾値Ｖｓｈの設定処理が行われ、さらに、ウエル領域Ａ３に対する蛍光検出動作が実行される。図１０における設定処理は、蛍光材料が塗布された蛍光底面部１５ａについて行われるが、蛍光底面部１５ａの深さ位置は、ウエル１３の底面部１３ａの深さ位置と略同じであるため、図１０の処理により設定されたコリメータレンズ１０４の位置と集光レンズ１１０の位置は、ウエル１３の底面部１３ａの深さ位置にも適合するものとなる。
【００９７】
すなわち、バイオセンサ基板１０毎に、反射面１１ａとウエル１３の底面部１３ａとの距離が変化しても、適宜、励起光の焦点位置を変化させることにより（Ｓ２３〜Ｓ２５）、励起光を試料に適正に照射することができ、蛍光検出器１１１から出力される信号を増大させることができる。また、バイオセンサ基板１０毎に、反射面１１ａとウエル１３の底面部１３ａとの距離が変化しても、適宜、集光レンズ１１０の位置を変化させることにより（Ｓ２６〜Ｓ２８）、適正な深さからの蛍光を蛍光検出器１１１に集めることができ、蛍光検出器１１１から出力される信号を増大させることができる。よって、図１０の処理により設定された位置にコリメータレンズ１０４と集光レンズ１１０を位置付けてウエル領域Ａ３に対する蛍光検出動作を実行することにより、マラリア原虫に感染した赤血球から生じる蛍光を、上記実施例１に比べてさらに精度良く検出することができる。
また、コリメータレンズ１０４と集光レンズ１１０を位置付けてウエル領域Ａ３に対する蛍光検出動作を実行した後で、蛍光信号ゲインＧの大きさでバイオセンサ基板の状態を管理することもできる。バイオセンサ基板にあらかじめ塗布された蛍光指標が劣化して信号強度が低下していく場合、蛍光底面部１５aで検出する信号強度は劣化によって低下していく。その信号強度が小さくなっていくと、蛍光信号ゲインＧは劣化によって大きくなっていく。そこで、蛍光信号ゲインＧの大きさの上限値を設定し、上限を超えたバイオセンサ基板は使用に制限を与えるよう装置にあらかじめ設定しておいてもよい。蛍光信号ゲインＧの値が設定値を超えた場合、バイオセンサ基板に異常がある旨表示してユーザに表示して装置から基板を排出するようにしてもよい。
あるいは、あらかじめ塗布された蛍光指標からの信号強度が一定以上小さくなった場合にバイオセンサ基板に異常がある旨表示してユーザに表示して装置から基板を排出するようにしてもよい。
＜変更例＞
上記実施例１、２では、蛍光底面部１５ａと無蛍光底面部１５ｂは、溝１５の底面に形成されたが、図１１（ａ）に示すように、ウエル１３と同様の円柱形状のウエル１７の底面に形成されても良い。この場合も、蛍光領域Ａ１に含まれるウエル１７の底面が、上記蛍光底面部１５ａと同様に蛍光底面部１７ａとされ、無蛍光領域Ａ２に含まれるウエル１７の底面が、上記無蛍光底面部１５ｂと同様に無蛍光底面部１７ｂとされる。無蛍光領域Ａ２のウエル１７の直径はｄ’’である。なお、図１１（ａ）中のｄ１〜ｄ５、ｄ１’〜ｄ４’は実施例１と同じであり、ｄ１＝ｄ１’＝ｄ１’’である。
【００９８】
また、図１１（ａ）に示すように、蛍光領域Ａ１と無蛍光領域Ａ２にウエル１７が形成される場合、ウエル１７の蛍光底面部１７ａに塗布される蛍光材料の濃度が、図１１（ｂ）に示すように、マラリア原虫による感染の進行度合いに応じて段階的に異なるように設定されても良い。赤血球がマラリア原虫に感染すると、感染の進行度合いに応じて赤血球中の原虫の量が増え、赤血球から生じる蛍光の大きさが変化する。そこで、図１１（ｂ）に示すように、蛍光底面部１７ａに塗布される蛍光材料の濃度を、たとえば３段階に設定する。この場合、最も低い濃度が、上記実施の形態の蛍光底面部１５ａと同様の濃度に設定される。
【００９９】
たとえば、複数のウエル１７が形成された同心円状の領域を、バイオセンサ基板１０の蛍光領域Ａ１に、径方向に３つ配置し、それぞれの同心円状の領域に、互いに異なる濃度の蛍光材料を適用する。同じ同心円の領域のウエル１７には、同じ濃度の蛍光材料が塗布され、径方向に隣り合う同心円の領域のウエル１７には、異なる濃度の蛍光材料が塗布される。
【０１００】
この場合、コントローラ２０５は、３つの同心円の領域のうち最も濃度が低い領域のウエル１７を走査して上記図８（ａ）の処理を実行し、蛍光信号ゲイン倍率Ｇと閾値Ｖｓｈを設定する。次に、コントローラ２０５は、最も高濃度の蛍光材料が適用された同心円の領域のウエル１７と、中間濃度の蛍光材料が適用された同心円の領域のウエル１７を順次走査し、各領域について、蛍光の検出信号の最大値Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを取得し、取得した最大値Ｖ１ａ、Ｖ１ｂに蛍光信号ゲイン倍率Ｇを乗じた値Ｖ１ａ’、Ｖ１ｂ’を取得する。そして、コントローラ２０５は、目標値Ｖｔと値Ｖ１ｂ’との間に閾値Ｖｓｈｂを設定し、値Ｖ１ｂ’と値Ｖ１ａ’との間に閾値Ｖｓｈａを設定する。コントローラ２０５は、励起光でウエル領域Ａ３を走査したときの蛍光の検出信号に蛍光信号ゲイン倍率Ｇを乗じた乗算値が、閾値Ｖｓｈを超えていると、この蛍光がマラリア原虫から生じたものであると判定する。さらに、コントローラ２０５は、取得した乗算値が、閾値Ｖｓｈと閾値Ｖｓｈｂとの間にあれば、マラリア原虫による感染の進行度合いを初期レベルと判定し、乗算値が、閾値Ｖｓｈｂと閾値Ｖｓｈａとの間にあれば、マラリア原虫による感染の進行度合いを中期レベルと判定し、乗算値が、閾値Ｖｓｈａを超えていると、マラリア原虫による感染の進行度合いを後期レベルと判定する。
【０１０１】
このように、本変更例によれば、試料から生じた蛍光の大きさに応じて、マラリア原虫の感染の進行度合いを把握することができる。また、検出対象がマラリア原虫以外であっても、検出強度の違いによる状態把握が可能となる。
【０１０２】
また、上記実施例１、２では、蛍光領域Ａ１と無蛍光領域Ａ２は、図１に示すように、バイオセンサ基板１０の内周側に形成されたが、これに限らず、バイオセンサ基板１０の外周側に形成されても良く、内周側と外周側の間に形成されても良い。また、蛍光領域Ａ１と無蛍光領域Ａ２からなる領域と、ウエル領域Ａ３とが、図１２（ａ）に示すように、径方向に所定の間隔を開けて形成されても良い。また、蛍光領域Ａ１と、無蛍光領域Ａ２と、ウエル領域Ａ３とが、図１２（ｂ）に示すように、バイオセンサ基板１０の中心に対して所定の角度だけ分布するように形成されても良い。
この際、蛍光領域Ａ１をウェルの場所特定領域として使用することもできる。蛍光検出装置はシステム情報等を読み出して蛍光領域Ａ１の位置を特定する。そして蛍光領域Ａ１を検出して所定の距離はなれた位置にあるウェルを特定できるようにしてもよい。この蛍光材が埋め込まれた蛍光領域Ａ１は、ウエル底面とは反射面から略同じ距離で形成されていることで、励起光の焦点位置を底面部１３ａに位置付けることができ、より確実にウエル位置を特定できる。
さらには、蛍光領域Ａ１に対し1個のウェルを配置することもできる。このようにすれば、蛍光領域Ａ１とウェルが1対1で出現するためウェルの位置を検出しやすくなる効果も有する。
【０１０３】
なお、バイオセンサ基板１０に反りが生じている場合、径方向の位置に応じて試料から生じる蛍光の大きさが異なるものとなる。しかしながら、図１２（ａ）のようにバイオセンサ基板１０が構成されると、試料から生じる蛍光の大きさを、近傍の蛍光領域Ａ１から生じる蛍光と同レベルに増幅することができるため、径方向に異なる位置の試料から生じた蛍光の大きさを揃えることが可能となる。
【０１０４】
また、図１２（ａ）のようにバイオセンサ基板１０が構成されると、内周から外周へのバイオセンサ基板１０の反りを検出できるため、対物レンズ１０７または対物レンズ１０７を含む光学系を傾ける等、光学的補正も可能となる。たとえば、図１２（ａ）の３つの蛍光領域Ａ１から生じる蛍光が、内周から外周の方向に小さくなる場合、中央と外周の蛍光領域Ａ１から生じる蛍光が大きくなるように、対物レンズ１０７を傾ける。このとき、中央と外周の蛍光領域Ａ１における対物レンズ１０７の傾き角に基づいて、バイオセンサ基板１０の各位置における対物レンズ１０７の傾き角を取得する。そして、取得した傾き角に応じてウエル領域Ａ３における対物レンズ１０７の傾き角を設定する。これにより、バイオセンサ基板１０に反りが生じていても、ウエル領域Ａ３から生じる蛍光を精度良く検出することができる。
【０１０５】
＜実施例３＞
図１３は、本実施例に係るバイオセンサ基板１０の構成を模式的に示す図である。バイオセンサ基板１０は、たとえば、人の血液中においてマラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。
【０１０６】
図１３の上側の斜視図に示すように、バイオセンサ基板１０は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の孔１０ａが形成されている。また、バイオセンサ基板１０は、ベース基板１１の上面にウエル層１２が積層された構造となっている。
【０１０７】
図１３の上側の斜視図および下側の断面図に示すように、ウエル層１２は、径方向に内周側から順に、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とウエル領域Ａ１２に区分されている。各領域は使用前にあらかじめ設定されている。また、バイオセンサ基板１０を使用する際に、システム・キャリブレーション領域Ａ１１には試料を滴下せず、ウエル領域Ａ１２に試料を滴下することにより、使用時にウエル１３内に試料が保持され、試料から生じる蛍光が検出される。
【０１０８】
ウエル領域Ａ１２には、図１３の右端の拡大図に示すように、円柱形状の窪みからなる微小なウエル１３が複数形成されている。ウエル１３は、バイオセンサ基板１０の内周から外周に向かって略同心円状に並んでいる。ウエル１３は、ウエル層１２の上面よりも一段低い底面部１３ａを有しており、試料が滴下されたときにその試料を収容することができるよう直径と高さが設定されている。なお、システム・キャリブレーション領域Ａ１１には、ウエル１３は形成されておらず、凹部１５が円環状に形成されている。凹部１５については、追って図１４（ａ）を参照して説明する。
【０１０９】
図１４（ａ）は、図１３の斜視図の破線部分の拡大図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の破線部分の拡大図である。
【０１１０】
図１４（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面（ウエル層１２側の面）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラックが形成されている。トラックは、蛇行した溝であるグルーブから形成されており、バイオセンサ基板１０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を、グルーブの蛇行形状（ウォブル）によって保持している。また、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラック部分には、アドレス情報とともに、バイオセンサ基板１０に固有の情報であって、被検体である細胞から生じる蛍光を検出する際に適宜利用される情報（以下、「システム情報」という）が、グルーブの蛇行形状によって保持されている。
【０１１１】
システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラック部分に保持される情報のデータフォーマットは、図１４（ｃ）のように構成される。図１４（ｃ）に示すように、１フレーム中には、同期信号と、アドレス情報と、システム情報と、誤り訂正符号（ＥＣＣ：Error Correction Code）のデータエリアが設定される。システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラック部分には、全領域にわたって、図１４（ｃ）に示すフレームが、連続的に繰り返し保持されている。ここで、同期信号はアドレスの始まりを識別できるように付与され、たとえば、４Ｔ信号の連続等によって構成される。
【０１１２】
システム情報は、たとえば、あらかじめ蛍光塗料が塗布されているエリアの情報とバイオセンサ基板１０上で最初にトラックがウエル１３に入る位置と最後にウエル１３から抜ける位置とに関する情報と、バイオセンサ基板１０上に配置されたウエル１３の個数と、バイオセンサ基板１０の製造日と、バイオセンサ基板１０の使用期限と、バイオセンサ基板１０を製造したメーカーを識別するための情報などと、このバイオセンサ基板１０が対象とする被検体を示す情報を含んでいる。あらかじめ蛍光塗料が塗布されているエリアの情報はアドレス情報により特定される。蛍光塗料が塗布されているエリアにアクセスし、再生信号レベルを設定したり、バイオセンサ基板の状態を検出できる。ウエル１３の開始位置と終了位置は、これらの位置に対応するアドレス情報によって特定されている。ウエル１３の開始位置は、たとえば、ウエル１３に対する走査の際に、励起光の走査位置を当該開始位置にアクセスさせるために用いられ、システム・キャリブレーション領域Ａ１１と未使用領域Ａ１３からなる領域を特定するためにも用いられる。また、ウエル１３の終了位置は、たとえば、全てのウエル１３に対する走査が終了したか否かを判別する際に用いられる。ウエル１３の個数に関する情報は、たとえば、走査すべきウエル１３の残りの数を取得する際に用いられる。アドレスの開始位置と終了位置から検出所要時間を計算し、計測の進捗をユーザに知らせることに使ってもよい。バイオセンサ基板１０の製造日と、バイオセンサ基板１０の使用期限は、当該バイオセンサ基板１０が蛍光検出の対象とされるべきかを判定する際に用いられる。たとえば、ウエル１３の底面部１３ａに予め被検体を蛍光標識させるための蛍光試薬が塗布されている場合、使用期限を超えると蛍光試薬の感度が劣化し、適正な検出ができなくなる可能性がある。製造メーカーを識別するための情報は、たとえば、当該バイオセンサ基板１０の信頼性を確認したり、製造メーカー毎のパラメータを設定したりする際に用いられる。対象被検体を示す情報は、装置側において、当該バイオセンサ基板１０に対する蛍光検出が実行可能か、実行できない場合には排出したりユーザに警告するかなどの制御を行う、または、対象被検体に応じて、たとえば後述する励起光の波長を変えるなど、検出手段を切りかえるか否かを判定する際に用いられる。かかるシステム情報は、１フレーム中のシステム情報エリアに纏めて保持される。
【０１１３】
ＣＤやＤＶＤと同様、線速度一定でトラックが励起光（後述）により走査されることにより、アドレス情報とシステム情報が再生される。トラックは、バイオセンサ基板１０の最内周から最外周まで、螺旋状に延びている。トラックにはアドレス情報が連続的に記録されており、アドレス情報によって位置が特定できるようになっている。図１４（ａ）に示すように、ベース基板１１とウエル層１２との間には、反射膜１４が配されている。ベース基板１１の上面のトラック上に反射膜１４が形成されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１４とベース基板１１との界面である反射面１１ａが形成される。
【０１１４】
ウエル１３は、ウエル領域Ａ１２の上面側において、所定の間隔を開けて形成されている。ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、反射膜１４の上面に対して離間している。システム・キャリブレーション領域Ａ１１の上面側には、径方向に所定の幅を有する凹部１５が形成されている。凹部１５の底面部１５ａは、ウエル１３の底面部１３ａと同様、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、反射膜１４の上面に対して離間している。
【０１１５】
また、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とウエル領域Ａ１２の間（凹部１５の外周側）には、未使用領域Ａ１３が設けられている。未使用領域Ａ１３に対応するトラック部分には、アドレス情報とともに、ダミー情報が、グルーブの蛇行形状によって保持されている。図１４（ｄ）は、未使用領域Ａ１３に対応するトラック部分のデータフォーマットである。未使用領域Ａ１３のデータフォーマットは、図１４（ｃ）に示すシステム・キャリブレーション領域Ａ１１のデータフォーマットのシステム情報領域がダミー情報領域に置き換えられた構成となっており、ダミー情報領域に、所定のダミー情報が保持される。ここで、具体的には、ダミー情報として“０”を用いる。
【０１１６】
未使用領域Ａ１３は、バイオセンサ基板１０の製造バラつきや偏心を考慮して、システム情報がウエル領域Ａ１２に重ならないよう設定されるものであり、特に情報を取得するために、アクセスが必要な領域ではない。また、ウエル領域Ａ１２の端部は、基板形状の精度が低く、ノイズ成分が生じ易いため、緩衝領域として未使用領域Ａ１３が機能する。具体的には、製造バラつきや偏心を考慮して、未使用領域Ａ１３の径方向の幅は、５０μｍ〜５００μｍ幅で設定される。
【０１１７】
図１４（ａ）を参照して、ウエル１３の直径と高さを、それぞれｄ１、ｄ２とし、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３とし、ウエル１３の間隔をｄ４とする。同様に、凹部１５の高さをｄ２’とし、底面部１５ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３’とする。ベース基板１１の厚みをｄ５とし、反射面１１ａのトラックピッチをｄ６とする。また、未使用領域Ａ１３の径方向の幅をｄ７とする。本実施例では、ｄ１〜ｄ７は、それぞれ、１００μｍ、５０μｍ、２μｍ、３００μｍ、０．６ｍｍ、１μｍ、１００μｍに設定されている。また、ｄ２’、ｄ３’は、それぞれｄ２、ｄ３と同じく、５０μｍ、２μｍに設定される。また、反射膜１４の励起光（後述）に対する反射率は、３〜４％に設定されている。
【０１１８】
また、本実施例では、ベース基板１１はポリカーボネートから構成されており、ウエル層１２は紫外線硬化樹脂から構成されており、反射膜１４はアルミニウム、銀合金等の金属、あるいは、酸化ニオブ等の誘電体、波長選択膜等から構成されている。なお、ベース基板１１は、ポリカーボネートの他、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン、生分解性材料等の透光性材料から構成されても良い。ウエル層１２は、シリコーン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。反射膜１４の膜厚は、励起光の波長に対し所望の反射率になるよう、たとえば５ｎｍ〜２０ｎｍに設定される。また、反射膜１４の材料と膜厚は、励起光の波長に対し反射率が高く、蛍光の波長に対し反射率が低くなるように設定されることが好ましい。
【０１１９】
図１５（ａ）〜（ｄ）は、バイオセンサ基板１０の作成方法を示す図である。
【０１２０】
まず、図１５（ａ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により形成される。これにより、ベース基板１１の厚みはｄ５となり、ベース基板１１の上面に、一連のトラックが形成される。続いて、図１５（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面に、反射膜１４が形成され、これにより、ベース基板１１の上面のトラックに反射面１１ａが形成される。続いて、図１５（ｃ）に示すように、反射膜１４の上面に、スピンコートにより底面層１２ａが積層される。続いて、図１５（ｄ）に示すように、底面層１２ａの上面に、２Ｐ成型により厚さｄ２の上面層１２ｂが形成される。これにより、ウエル１３が複数形成されると共に凹部１５が形成され、ウエル層１２は、底面層１２ａと上面層１２ｂが合わせられて形成されることになる。
【０１２１】
ここで、図１５（ｄ）に示すように上面層１２ｂが形成される際に、２Ｐ成型の誤差により上面層１２ｂが径方向にずれると、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックがウエル領域Ａ１２のウエル１３と重なる惧れがある。しかしながら、本実施例では、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とウエル領域Ａ１２との間に未使用領域Ａ１３が設定されているため、上面層１２ｂが径方向にずれたとしても、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックの部分がウエル１３と重なることが回避され得る。
【０１２２】
図１６は、本実施例に係る蛍光検出装置１の構成を示す図である。蛍光検出装置１は、たとえば、上記バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容された赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために用いられる。
【０１２３】
なお、蛍光検出装置１を使用する際、予め、被検体を蛍光標識することにより作成した試料を、バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容させておく。本実施例では、被検体である直径約１０μｍ、厚さ約２μｍの赤血球がマラリア原虫に感染していた場合にその内部が蛍光標識され、感染している赤血球と感染していない赤血球とが共に直径１００μｍのウエル１３の底面部１３ａに並列的に複数配される。このように試料が収容されたバイオセンサ基板１０の孔１０ａ（図１３参照）が、蛍光検出装置１の回転装置１２３（ターンテーブル）にセットされ、測定が開始される。
【０１２４】
蛍光検出装置１の光学系は、半導体レーザ１０１と、アパーチャ１０２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３と、コリメータレンズ１０４と、１／４波長板１０５と、ダイクロイックプリズム１０６と、対物レンズ１０７と、アナモレンズ１０８と、光検出器１０９と、集光レンズ１１０と、蛍光検出器１１１を備えている。また、蛍光検出装置１は、上記光学系の他、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、回転装置１２３と、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３と、信号増幅回路２０４と、コントローラ２０５を備えている。
【０１２５】
なお、蛍光検出装置１の光学系と、ホルダ１２１および対物レンズアクチュエータ１２２は、ＣＤやＤＶＤの記録／再生に用いる既存の光ピックアップ装置と同様、ハウジングに設置される。また、このハウジングは、所定のガイド機構によって、バイオセンサ基板１０の径方向に移動可能となっている。サーボ回路２０２は、かかるハウジングの移動制御をも行う。
【０１２６】
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（以下、「励起光」という）を出射する。なお、本実施例における励起光は、特許請求の範囲に記載の照射光の一例である。図１６には、半導体レーザ１０１から出射される励起光のうち、バイオセンサ基板１０に導かれる励起光、すなわち、アパーチャ１０２を通過する励起光が、破線で示されている。アパーチャ１０２には、所定の口径を有する円形の開口が形成されており、このアパーチャ１０２により励起光の口径が制限される。また、半導体レーザ１０１の位置は、半導体レーザ１０１から出射される励起光がＰＢＳ１０３に対してＳ偏光となるよう調整されている。これにより、半導体レーザ１０１から出射された励起光は、アパーチャ１０２により口径を制限された後、ＰＢＳ１０３によって反射され、コリメータレンズ１０４に入射する。
【０１２７】
コリメータレンズ１０４は、ＰＢＳ１０３側から入射する励起光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０４を通過した励起光は、所定径の平行光となる。１／４波長板１０５は、コリメータレンズ１０４側から入射する励起光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックプリズム１０６側から入射する励起光を、コリメータレンズ１０４側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０４側からＰＢＳ１０３に入射する励起光は、ＰＢＳ１０３を透過する。
【０１２８】
ダイクロイックプリズム１０６は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を反射し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度のレーザ光を透過するよう構成されている。これにより、１／４波長板１０５側から入射する励起光は、ダイクロイックプリズム１０６によって反射され、対物レンズ１０７に入射する。
【０１２９】
対物レンズ１０７は、励起光をバイオセンサ基板１０に対して適正に収束させるよう構成されている。具体的には、対物レンズ１０７は、ダイクロイックプリズム１０６側から入射する励起光が所定のＮＡ（開口数、ここでは、０．３４）で収束するよう構成されている。対物レンズ１０７に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１０２の口径によって決められる。対物レンズ１０７により収束される励起光の焦点深度は、励起光のＮＡによって決まる。励起光の焦点深度については、追って図１８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【０１３０】
対物レンズ１０７は、ホルダ１２１に保持された状態で、対物レンズアクチュエータ１２２により、フォーカス方向（バイオセンサ基板１０に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１０の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０７は、励起光が、バイオセンサ基板１０の反射面１１ａに合焦された状態で、グルーブからなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面１１ａに合焦された励起光は、一部が反射面１１ａによって反射され、大部分が反射面１１ａを透過する。
【０１３１】
ここで、対物レンズ１０７によって収束された励起光がウエル領域Ａ１２に対応する位置を走査するとき、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル領域Ａ１２に対応するウエル層１２に照射される。ウエル領域Ａ１２に対応するウエル層１２には、図１４（ａ）に示すように、ウエル１３が形成されている部分と、ウエル１３が形成されていない部分が含まれる。ウエル層１２のウエル１３に励起光が照射されると、バイオセンサ基板１０が周方向に回転することにより、励起光は、ウエル１３の底面部１３ａとウエル１３の形成されていないウエル層１２の上面とで反射されることになる。また、底面部１３ａとウエル層１２の上面との境界の段差部分を励起光が走査する際に、散乱や反射光の指向の変化等が起こり得る。
【０１３２】
他方、対物レンズ１０７によって収束された励起光がシステム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応する位置を走査するとき、反射面１１ａを透過した励起光は、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するウエル層１２に照射される。システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するウエル層１２には、図１４（ａ）に示すように、凹部１５のみが含まれる。この場合、励起光の照射位置に拘わらず、ウエル層１２によって反射される励起光の強度は略一定となる。また、凹部１５には、励起光の走査方向に段差がないため、散乱や反射光の指向の変化等が略起こらず、光学的に安定した反射光が生じる。
【０１３３】
反射面１１ａによって反射された励起光とウエル層１２によって反射された励起光（以下、併せて「反射励起光」という）は、ダイクロイックプリズム１０６によって反射され、１／４波長板１０５により直線偏光に変換され、コリメータレンズ１０４により収束光となる。そして、コリメータレンズ１０４側からＰＢＳ１０３に入射する反射励起光は、上述したようにＰＢＳ１０３を透過する。
【０１３４】
アナモレンズ１０８は、ＰＢＳ１０３側から入射する反射励起光に非点収差を導入する。アナモレンズ１０８を透過した反射励起光は、光検出器１０９に入射する。光検出器１０９は、受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有している。光検出器１０９の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
【０１３５】
対物レンズ１０７によって収束された励起光がウエル１３に対応する位置を走査するとき、バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。底面部１３ａに並列的に配されている蛍光標識されたマラリア原虫に感染している赤血球に励起光が照射されると、マラリア原虫から蛍光が発生する。かかる蛍光は、図１６において一点鎖線で示されるように、ＮＡ（開口数）が励起光のＮＡよりも大きい。このため、対物レンズ１０７とダイクロイックプリズム１０６との間において、蛍光のビーム径は励起光のビーム径よりも大きくなっている。蛍光のＮＡは、たとえば、０．６５である。また、蛍光の波長は励起光の波長と異なっており、本実施例では４５０〜５４０ｎｍとなっている。
一方でマラリア原虫に感染していない赤血球は蛍光標識されていないので蛍光を発生しない。このようにして、マラリア原虫に感染している赤血球と感染していない赤血球とを区別することができる。
【０１３６】
対物レンズ１０７側からダイクロイックプリズム１０６に入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム１０６を透過する。集光レンズ１１０は、ダイクロイックプリズム１０６側から入射する蛍光を集光して、蛍光検出器１１１に導く。蛍光検出器１１１は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１１の検出信号は、信号増幅回路２０４に入力される。
【０１３７】
信号演算回路２０１は、光検出器１０９の検出信号から、後述するフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成し、光検出器１０９の検出信号から、トラックの蛇行形状に応じたウォブル信号を生成する。サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、対物レンズアクチュエータ１２２の駆動を制御する。また、サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたウォブル信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１０が回転されるよう、回転装置１２３を制御する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力されたウォブル信号を復調して再生データを生成する。信号増幅回路２０４は、蛍光検出器１１１の検出信号を増幅する。
【０１３８】
コントローラ２０５は、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３の他、蛍光検出装置１の各部を制御する。コントローラ２０５は、信号増幅回路２０４の出力信号に基づいて、ウエル領域Ａ１２から生じる蛍光を検出すると共に、検出した蛍光と、再生回路２０３から出力されるトラックの再生データ（アドレス情報）に基づいて、蛍光の生じた位置を判定する。また、コントローラ２０５は、ウエル領域Ａ１２から蛍光の生じた位置に対応するアドレス情報を内部メモリに保持する。また、コントローラ２０５は、再生回路２０３から出力される再生データ（システム情報）を取得して内部メモリに保持する。
【０１３９】
図１７（ａ）は、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成する回路の構成を示す図である。この回路は、信号演算回路２０１に含まれる。
【０１４０】
光検出器１０９は、上述したように受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有しており、４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光した反射励起光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。なお、図１７（ａ）の光検出器１０９の受光面上において、ディスクの径方向に対応する方向は、左右方向である。また、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。
【０１４１】
信号演算回路２０１は、加算器３０１〜３０４と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６に出力する。
【０１４２】
減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥは、それぞれ以下の式（１）、（２）の演算により取得することができる。
【０１４３】
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）  …（１）
ＴＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）  …（２）
ここで、対物レンズ１０７の焦点位置が反射面１１ａに位置付けられているとき、光検出器１０９の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、上記式（１）のフォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ１０７の焦点位置が反射面１１ａのトラックの真上に位置付けられているとき、光検出器１０９の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、上記式（２）のトラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。
【０１４４】
こうして生成されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、コントローラ２０５に出力される。コントローラ２０５は、入力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、これら信号の振幅と、ゼロレベルに対するシフト量を取得する。そして、コントローラ２０５は、取得した振幅に基づいて、これら信号に適用されるフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに対するサーボ信号ゲイン（増幅率）を決定し、また、取得したシフト量に基づいて、これら信号に適用されるオフセットを決定する。決定されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに対するサーボ信号ゲインとオフセットは、それぞれ、図１７（ｂ）のサーボ信号ゲイン調整回路３１１、３１２とオフセット調整回路３１３、３１４に設定される。
【０１４５】
図１７（ｂ）は、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインおよびオフセットを調整する回路の構成を示す図である。この回路は、信号演算回路２０１に含まれる。
【０１４６】
信号演算回路２０１は、図１７（ａ）に示す回路に加えて、サーボ信号ゲイン調整回路３１１、３１２とオフセット調整回路３１３、３１４を備えている。サーボ信号ゲイン調整回路３１１、３１２は、それぞれ、コントローラ２０５からの制御に応じて、減算器３０５の出力信号（フォーカスエラー信号ＦＥ）と、減算器３０６の出力信号（トラッキングエラー信号ＴＥ）とに対するサーボ信号ゲイン（増幅率）を調整する。フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、それぞれ、調整されたサーボ信号ゲインに応じて増幅され、オフセット調整回路３１３、３１４に出力される。オフセット調整回路３１３、３１４は、それぞれ、コントローラ２０５からの制御に応じて、サーボ信号ゲイン調整回路３１１、３１２によって増幅されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのオフセットを調整する。これにより、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥの、ゼロレベルに対するシフトが除去される。こうしてオフセットが除去されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥが生成される。
【０１４７】
オフセットが調整されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、サーボ回路２０２に出力される。サーボ回路２０２は、入力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、対物レンズアクチュエータ１２２を制御する。
【０１４８】
また、信号演算回路２０１は、オフセット調整回路３１４から出力されるトラッキングエラー信号ＴＥに基づいてトラックの蛇行形状に応じた波形信号（ウォブル信号）を生成する回路部（図示せず）を備えている。ウォブル信号の生成方法は、既存のＤＶＤプレーヤ等において用いられる技術と同様である。生成されたウォブル信号は、図１６に示すサーボ回路２０２と再生回路２０３に出力され、バイオセンサ基板１０の回転制御とシステム情報およびアドレス情報の再生に供される。
【０１４９】
本実施例では、励起光がシステム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックを走査する間に、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインとオフセットが調整される。サーボ信号ゲインとオフセットは、各信号の波形と振幅が所望の状態となるよう、コントローラ２０５により設定される。こうしてサーボ信号ゲインとオフセットが調整されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックが走査され、システム・キャリブレーション領域Ａ１１のトラックからシステム情報が取得される。ここで、設定されたサーボ信号ゲインとオフセットは、励起光がウエル領域Ａ１２に対応するトラックを走査する間にも用いられる。
【０１５０】
図１８（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。
【０１５１】
上述したように、励起光の波長は４０５ｎｍであり、励起光のＮＡ（開口数）は０．３４である。また、一般に焦点深度は、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、本実施例の励起光の焦点深度は、約３．５μｍとなる。図１４（ａ）、（ｂ）に示す底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は、励起光の焦点深度よりも小さくなるよう設定され、ここでは、２．０μｍに設定されている。
【０１５２】
上記のように、励起光のＮＡが設定されると、焦点位置におけるスポット径は約１μｍとなる。図１４（ｂ）に示すトラックピッチの間隔ｄ６は、かかるスポット径と略同じとなるよう、１μｍに設定されている。これに対し、マラリア原虫の核は励起光により１μｍ程度の大きさの蛍光輝点を発する。したがって、励起光のスポットをマラリア原虫の核のサイズに収束させながら、隙間無く、試料が励起光のスポットで走査されるため、マラリア原虫の核を確実に検出することができる。
【０１５３】
図１８（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射膜１４と一致している状態を示し、図１８（ｂ）は、励起光の焦点深度の範囲の最上点が底面部１３ａと一致している状態を示している。なお、サーボ回路２０２から対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点深度を、図１８（ａ）よりも奥方向（図中の上方向）にシフトさせることもでき、図１８（ａ）、（ｂ）の間にシフトさせることもできる。
【０１５４】
図１８（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は２μｍであり、励起光の焦点深度は３．５μｍであるため、励起光の焦点深度に対応する範囲に、底面部１３ａと反射面１１ａの両方が含まれるようになる。したがって、フォーカスサーボにより、励起光の焦点位置を反射面１１ａに位置付けると、底面部１３ａに配されている試料にも焦点が合わせられることとなる。また、底面部１３ａと同様、底面部１５ａの位置の反射面１１ａに励起光が合焦されると、底面部１５ａが励起光の焦点深度の範囲に含まれるようになる。
【０１５５】
＜実施例３の効果＞
本実施例によれば、以下の効果が奏され得る。
【０１５６】
図１４（ａ）に示すように、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するウエル層１２には、ウエル１３のない平面状の凹部１５が形成されており、この領域では、ウエル層１２において励起光の走査方向に段差や反射率の変化が生じることがない。このため、励起光がシステム・キャリブレーション領域Ａ１１を走査する際には、ウエル層１２で散乱や反射光の指向の変化等が生じることがなく、底面部１５ａから、光学的に安定した反射光が生じることとなる。このような反射光が迷光として光検出器１０９に入射しても、この迷光は、所定の広がりをもって光検出器１０９の受光面に略均一に照射されるため、光検出器１０９の出力信号に大きな影響を与えない。また、この迷光による各センサからの信号成分は、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥの演算過程（減算処理）で相殺される。したがって、この迷光は、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに殆ど影響を与えず、また、トラッキングエラー信号ＴＥから生成されるウォブル信号にも略影響を与えない。よって、高品質のウォブル信号を取得することができ、結果、システム情報の再生精度を高めることができる。
【０１５７】
これに対し、ウエル領域Ａ１２には、ウエル１３の境界部分に段差が存在する。このため、励起光がウエル領域Ａ１２を走査する場合には、この段差部分に励起光が入射することにより、散乱や指向の変化等が起こり得る。また、段差部分において、励起光は、一部がウエル１３に入射し、他の部分がウエル１３のない領域に入射するため、励起光が段差部分に入射する間は、アンバランスな反射光が生じることとなる。このように、段差部分で散乱された散乱光や、指向が変化する光、および、アンバランスな反射光が光検出器１０９に迷光として入射すると、光検出器１０９の各センサからの、迷光による信号成分が、不安定かつ大きく乱れることとなる。すなわち、かかる迷光は、光検出器１０９の出力信号に大きなノイズとして現れ、また、このノイズは、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥの演算過程においても相殺されない。したがって、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥにも、迷光によるノイズが生じ、サーボが不安定となり得る。また、トラッキングエラー信号ＴＥにノイズが重畳するため、この信号から生成されるウォブル信号も劣化し、システム情報の再生精度が低下する惧れがある。
【０１５８】
上記のように、本実施例によれば、このような問題が生じることがない。よって、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックに保持されているシステム情報を、精度良く安定に取得することが可能となる。
【０１５９】
また、凹部１５の底面部１５ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３’は、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３と同じとなっている。このため、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に励起光が照射されたときに、底面部１５ａによって反射された反射励起光の強度と、ウエル領域Ａ１２に励起光が照射されたときに、底面部１３ａによって反射された反射励起光の強度とを、略同じにすることができる。よって、光検出器１０９の検出信号に対する上記２つの反射励起光の影響を略同じとすることができるため、励起光をシステム・キャリブレーション領域Ａ１１に照射することによって、光検出器１０９の検出信号の調整を、円滑に行うことができる。
【０１６０】
また、本実施例によれば、図１５（ｄ）に示すように未使用領域Ａ１３が設定されているため、上面層１２ｂが径方向にずれたとしても、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックがウエル１３と重なることが回避され得る。これにより、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックに保持されているシステム情報を、全て精度良く取得することが可能となる。
【０１６１】
＜実施例４＞
図１９（ａ）は、本実施例に係るバイオセンサ基板２０の構成を示す断面図である。バイオセンサ基板２０は、上記実施例３のバイオセンサ基板１０において、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に替えて、システム領域Ａ２１と、キャリブレーション領域Ａ２２と、空ウエル領域Ａ２３が追加された構成となっている。
【０１６２】
バイオセンサ基板２０は、径方向に内周側から順に、システム領域Ａ２１と、キャリブレーション領域Ａ２２と、空ウエル領域Ａ２３と、未使用領域Ａ２５と、ウエル領域Ａ２４に区分されている。システム領域Ａ２１とキャリブレーション領域Ａ２２に含まれるウエル層１２には、上記システム・キャリブレーション領域Ａ１１と同様、ウエル１３は形成されておらず、これら２つの領域に跨って形成された凹部１５が円環状に形成されている。空ウエル領域Ａ２３とウエル領域Ａ２４に含まれるウエル層１２には、上記バイオセンサ基板１０と同様のウエル１３が複数形成されている。
【０１６３】
キャリブレーション領域Ａ２２は、上記実施例３においてシステム・キャリブレーション領域Ａ１１で行われた、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインとオフセットの調整を行うための領域である。空ウエル領域Ａ２３は、フォーカスサーボとトラッキングサーボが適正に行われるかを判定すると共に、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインを調整するための領域である。かかる判定と調整については、追って図２０を参照して説明する。
【０１６４】
図１９（ｂ）は、バイオセンサ基板２０の一部を示す斜視図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の断面図の破線部分の拡大図である。
【０１６５】
ベース基板１１の上側（ウエル層１２側）に形成されたトラックは、上記実施例３と同様、バイオセンサ基板２０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を保持している。また、システム領域Ａ２１に対応するトラック部分には、上記実施例３のシステム・キャリブレーション領域Ａ１１と同様、図１４（ｃ）に示すデータフォーマットで、システム情報が保持されている。キャリブレーション領域Ａ２２と空ウエル領域Ａ２３に対応するトラック部分には、上記実施例３の未使用領域Ａ２５と同様、図１４（ｄ）に示すデータフォーマットで、ダミー情報が保持されている。ここでのダミー情報は、具体的には“０”など特別な意味を有さない情報とする。システム領域Ａ２１に対応するトラック部分には、全領域に亘って、図１４（ｃ）のフレームが繰り返し保持されている。また、キャリブレーション領域Ａ２２と空ウエル領域Ａ２３のトラック部分には、全領域に亘って、図１４（ｄ）のフレームが繰り返し保持されている。
【０１６６】
なお、本実施例のシステム領域Ａ２１は、空ウエル領域Ａ２３内のウエル１３の開始位置と終了位置に関する情報と、ウエル領域Ａ２４内のウエル１３の開始位置と終了位置に関する情報をさらに保持している。
【０１６７】
図２０は、コントローラ２０５によるフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに対するサーボ信号ゲインとオフセットの設定処理を示すフローチャートである。
【０１６８】
まず、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０を回転させた後、対物レンズ１０７をキャリブレーション領域Ａ２２へと送り、さらに、対物レンズアクチュエータ１２２を駆動して、励起光をキャリブレーション領域Ａ２２に対応する反射面１１ａ上のトラックに合焦させる（Ｓ１１）。
【０１６９】
このとき、コントローラ２０５は、対物レンズ１０７に対してフォーカスサーチ動作を行い、フォーカスサーチ動作が終了すると、フォーカスサーボをＯＮし、さらに、トラッキングサーボをＯＮする。そして、コントローラ２０５は、フォーカスサーチ動作時に得られたフォーカスエラー信号ＦＥと、フォーカスサーボをＯＮした後、トラッキングサーボをＯＮするまでの間に得られたトラッキングエラー信号ＴＥとに基づいて、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインとオフセットを設定する（Ｓ１２）。具体的には、フォーカスエラー信号ＦＥのＳ字カーブの振幅およびゼロレベルに対するシフト量に基づいて、フォーカスエラー信号ＦＥのサーボ信号ゲインとオフセットを決定し、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅およびゼロレベルに対するシフト量に基づいて、トラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインとオフセットを決定する。コントローラ２０５は、決定したサーボ信号ゲインとオフセットを、図１７（ｂ）に示すサーボ信号ゲイン調整回路３１１、３１２およびオフセット調整回路３１３に設定する。
【０１７０】
こうしてサーボ信号ゲインとオフセットが設定された後、システム領域Ａ２１のトラックからウォブル信号が再生され、再生されたウォブル信号から、システム情報が取得される。
【０１７１】
次に、コントローラ２０５は、対物レンズ１０７を外周方向へと送り、Ｓ１２で設定したサーボ信号ゲインとオフセットでもって、空ウエル領域Ａ２３上の、ウエル１３を含む所定の径方向範囲を励起光で走査する（Ｓ１３）。そして、コントローラ２０５は、この走査の間に、フォーカスサーボまたはトラッキングサーボが外れたか否かを判定する（Ｓ１４）。フォーカスサーボが外れたか否かは、たとえば、所定時間、フォーカスサーボが不能となったか否かによって判定される。また、トラッキングサーボが外れたか否かは、たとえば、所定時間、所望のアドレス情報（サーボが外れる前に取得されたアドレス情報に連続するアドレス情報）が得られなかったか否かによって判定される。
【０１７２】
フォーカスサーボまたはトラッキングサーボが外れた場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、再び、キャリブレーション領域Ａ２２上の、ウエル１３を含む所定の径方向範囲を励起光で走査し、その間に、フォーカスサーボとトラッキングサーボが外れないように、Ｓ１２で設定したサーボ信号ゲインを調整する（Ｓ１５）。具体的には、コントローラ２０５は、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに設定するサーボ信号ゲイン（サーボ信号ゲイン調整回路３１１、３１２によるゲイン）を、Ｓ１２で設定した値よりも所定の割合だけ小さく再設定する。そして、処理がＳ１４に戻され、再度フォーカスサーボとトラッキングサーボが外れたかが判定される。Ｓ１４の判定は、十分に長いトラックを走査することによって行われる。たとえば、走査開始からのアドレス情報の変化が所定の値になるまで実行され、その間にサーボが外れなければ、Ｓ１４の判定はＮＯとされる。
【０１７３】
Ｓ１４においてＮＯと判定すると、コントローラ２０５は、Ｓ１２で設定されたサーボ信号ゲインと、Ｓ１２またはＳ１５で設定されたサーボ信号ゲインでもって、ウエル領域Ａ２４を励起光で走査し（Ｓ１６）、ウエル１３に収容されている試料の測定を開始する。これにより、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに対するサーボ信号ゲインとオフセットの設定処理が終了する。
【０１７４】
＜実施例４の効果＞
本実施例によれば、上記実施例３と同様、システム領域Ａ２１に対応するトラックに保持されているシステム情報を精度良く取得することができる。これにより、蛍光検出装置１にセットされたバイオセンサ基板１０の状態、検出すべきウエル１３やアクセスする場所等、システム上必要な情報を正しく取得することができる。特にシステム領域に記録された内容を適正に読み出すことができることから、使用期限の切れたバイオセンサ基板を装置において排除したり、ユーザに警告することが可能となる。また、システム情報を正しく認識できれば装置に対応したバイオセンサ基板であるが否かを判定することが容易となり不適正なバイオセンサ基板の使用を制限することも可能となる。
【０１７５】
また、キャリブレーション領域Ａ２２においてサーボ信号ゲインとオフセットが設定された後、実際に試料の測定が開始される前に、ウエル領域Ａ２４と同様に構成された空ウエル領域Ａ２３において、キャリブレーション領域Ａ２２において設定されたサーボ信号ゲインとオフセットによってサーボが外れないかがテストされ、サーボが外れる場合には、空ウエル領域Ａ２３における走査において、サーボが外れないように、サーボ信号ゲインが再調整される。これにより、実際に試料を測定する間にサーボが外れることが抑制されるため、試料の測定が円滑に行われ得る。また、試料の測定中にサーボが外れることが抑制されるため、試料の測定をやり直すことにより必要以上に強い光が試料に照射されたり、試料に励起光が長時間照射されたりすることがない。これにより、励起光による試料の劣化を避けることができる。
【０１７６】
また、上記実施例３、４のように円盤状のバイオセンサ基板１０、２０では、相対的に内周側の方が面ブレ等が少なく、信号の取得が容易である。このため、上記実施例３のシステム・キャリブレーション領域Ａ１１と、上記実施例４のシステム領域Ａ２１とキャリブレーション領域Ａ２２は、図１３と図１９（ａ）に示すように、バイオセンサ基板１０、２０の内周側に形成された。しかしながら、これに限らず、これらの領域は、バイオセンサ基板１０、２０の外周側に形成されても良く、内周側と外周側の間に形成されても良い。また、上記実施例４のシステム領域Ａ２１とキャリブレーション領域Ａ２２からなる領域と、空ウエル領域Ａ２３とは、必ずしも隣り合わなくても良く、たとえば、システム領域Ａ２１とキャリブレーション領域Ａ２２からなる領域と、ウエル領域Ａ２４と、空ウエル領域Ａ２３が、この順に内周側から外周側に形成されても良い。
【０１７７】
なお、励起光がシステム・キャリブレーション領域Ａ１１またはキャリブレーション領域Ａ２２を走査する間は、光検出器１０９から出力される検出信号にノイズが重畳しにくいため、この検出信号を用いて、上述のサーボ信号ゲインおよびオフセットの設定以外の調整が行われても良い。たとえば、この検出信号を用いて、バイオセンサ基板１０、２０の反りを検出し、対物レンズ１０７または対物レンズ１０７を含む光学系を、反りに応じて傾ける調整が行われても良い。この場合、外周に向かうほど反りが大きくなるため、たとえば、キャリブレーション領域Ａ２２を内周、中周、外周にそれぞれ設け、それぞれのキャリブレーション領域Ａ２２において検出された反りに応じて、適応的に、全領域における傾き調整を行うようにすると良い。
【０１７８】
また、上記実施例３、４では、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とシステム領域Ａ２１をバイオセンサ基板１０、２０の内周側に設けたが、この理由は、バイオセンサ基板１０、２０の形状により、内周の方がバイオセンサ基板１０、２０の反りと面ブレを小さくできるためである。しかしながら、これら領域は、内周側に限らず任意の場所であっても良い。その際、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とシステム領域Ａ２１のウエル層１２には、ウエルからの影響を抑えるため、ウエルを作らない、または凹部を設けることが好ましい。
【０１７９】
また、上記実施例３、４では、トラックがグルーブによって形成されたが、既存のＣＤのようなピット列によって形成されても良く、ピット列とグルーブの組合せによって形成されても良い。たとえば、上記実施例３のシステム・キャリブレーション領域Ａ１１と、上記実施例４のシステム領域Ａ２１とキャリブレーション領域Ａ２２からなる領域に対応するトラックがピット列とされ、ウエル領域Ａ１２、Ａ２４に対応するトラックがグルーブとされても良い。また、上記実施例３のシステム・キャリブレーション領域Ａ１１と、上記実施例４のシステム領域Ａ２１とキャリブレーション領域Ａ２２からなる領域に対応するトラックがグルーブとされ、ウエル領域Ａ１２、Ａ２４に対応するトラックがピット列とされても良い。
【０１８０】
なお、図１９（ｂ）の空ウエル領域Ａ２３に対応するトラックは、ウエル領域Ａ２４と同様の方式で形成されるのが望ましい。たとえば、システム領域Ａ２１に対応するトラックとウエル領域Ａ２４に対応するトラックが、それぞれ、ピット列とグルーブで形成される場合、空ウエル領域Ａ２３のトラックはグルーブで形成されるのが望ましい。このように空ウエル領域Ａ２３とウエル領域Ａ２４のトラックの方式を揃えることで、空ウエル領域Ａ２３において調整されたサーボ信号ゲインとオフセットがウエル領域Ａ２４においても適正なものとなり易くなる。
【０１８１】
また、上記実施例３、４では、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とシステム領域Ａ２１のウエル層１２に凹部１５が形成されたが、このウエル層１２に凹部１５が形成されずに、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とシステム領域Ａ２１のウエル層１２の上面が、他の領域のウエル層１２の上面と同一平面であっても良い。ただし、上記実施例３のように、システム・キャリブレーション領域Ａ１１においてシステム情報の取得と、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥの調整が行われる場合、システム・キャリブレーション領域Ａ１１のウエル層１２には、図１４（ａ）に示すように、反射面１１ａとの間隔がｄ３である底面部１５ａを設け、この底面部１５ａを、ウエル１３の底面部１３ａと同じ高さに設定する方が、ウエル１３を検出する際のノイズ分を加味することができ、最適な調整が可能となる。
【０１８２】
また、上記実施例３では、図１４（ａ）に示すように、未使用領域Ａ１３のウエル層１２には底面部１５ａが形成されたが、これに限らず、ウエル領域Ａ１２の上面と同様の平面が形成されても良い。
【０１８３】
また、上記実施例３では、図１９（ｂ）に示すように、未使用領域Ａ２５のウエル層１２にはウエル領域Ａ２４の上面と同様の平面が形成されたが、これに限らず、底面部１５ａと同様の底面部が形成されても良い。
【０１８４】
また、上記実施例３、４では、システム・キャリブレーション領域Ａ１１とシステム領域Ａ２１のウエル層１２に、一周に亘って円環状に凹部１５が形成されたが、これに限らず、円環状の凹部１５の一部にのみ凹部が形成されても良い。たとえば、所定の径方向の位置に、同心円状に配置されるウエル１３群の一部が省略され、このウエル１３が省略された領域に底面部１５ａを有する凹部１５が形成されるようにしても良い。
【０１８５】
また、上記実施例４では、ウエル層１２の空ウエル領域Ａ２３には、ウエル領域Ａ２４に形成されたウエル１３と同様のウエルが形成されたが、これに限らず、ウエル領域Ａ２４のウエル１３と異なるウエルが形成されても良い。たとえば、空ウエル領域Ａ２３のウエルの径が、ウエル領域Ａ２４のウエル１３の径と異なっていても良い。ただし、空ウエル領域Ａ２３に対して励起光を走査する場合に生じるノイズ成分が、ウエル領域Ａ２４に対して励起光を走査する場合に生じるノイズ成分と略同様となるのが望ましい。このため、空ウエル領域Ａ２３のウエルの境界部分の形状はウエル領域Ａ２４のウエルと同様であるのが望ましく、たとえば、空ウエル領域Ａ２３のウエルの底面部の高さ（反射面１１ａとの間隔）は、ウエル領域Ａ２４のウエル１３の底面部１３ａの高さ（反射面１１ａとの間隔）と同じであるのが望ましい。
【０１８６】
空ウエル領域Ａ２３とウエル領域Ａ２４で異なるウエルを形成する場合、空ウエル領域Ａ２３を走査した場合に生じるノイズ成分がウエル領域Ａ２４より大きくなるように、空ウエル領域Ａ２３のウエルを形成しても良い。これにより、ノイズ成分の大きい空ウエル領域Ａ２３で調整したサーボ信号ゲイン等のパラメータでウエル領域Ａ２４を走査することができるため、確実にウエル領域Ａ２４のウエルからの信号を検出することができる。
【０１８７】
また、上記実施例４では、図２０に示すように、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインとオフセットが、キャリブレーション領域Ａ２２において設定され（Ｓ１２）、空ウエル領域Ａ２３においてサーボ信号ゲインが再度設定された（Ｓ１５）。しかしながら、これに限らず、コントローラ２０５は、Ｓ１２において、予め記憶しているサーボ信号ゲインとオフセットに基づいてフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥのサーボ信号ゲインとオフセットを設定し、Ｓ１５において、設定されたサーボ信号ゲインを空ウエル領域Ａ２３において設定し直すようにしても良い。
【０１８８】
また、上記実施例４では、図２０のＳ１４、Ｓ１５に示すように、空ウエル領域Ａ２３における走査において、サーボが外れないようにフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥに設定するサーボ信号ゲインが再設定された。しかしながら、これに限らず、空ウエル領域Ａ２３における走査において、サーボが外れない場合でも、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥの波形と振幅が所望の状態となるよう、コントローラ２０５により、これら信号に設定されるサーボ信号ゲインが微調整されても良い。
【０１８９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
【０１９０】
たとえば、上記実施の形態では、ウエル１３に赤血球を収容させて、赤血球がマラリア原虫に感染しているか否かが判定されたが、ウエル１３に収容させる試料および判定対象となる事象は、これに限らない。
【０１９１】
たとえば、特定の遺伝子を発現している細胞や、核酸、タンパク質、脂質、糖等の生体物質が通常より過剰である、または不足している細胞を、特定の細胞として種々の細胞群から検出しても良い。このような特定の細胞は自然界に存在する細胞であってもよいし、人為的処理が施された細胞であってもよい。自然界に存在する細胞としては、特に限定されないが、たとえば病原細胞、病変細胞、病原菌または病原生物に感染された細胞、突然変異した細胞、特定の性質を有する未知の細胞等が挙げられる。また、人為的処理は、特に限定されないが、たとえば物理的処理（例：電磁波照射）、化学的処理（例：薬剤処理）、遺伝子工学的処理（例：遺伝子組み換え処理）等が挙げられる。
【０１９２】
また、このような人為的処理のうち、細胞に与える影響が既知である処理を細胞群に施し、当該影響が表れない細胞または当該影響がより強く表れる細胞を特定の細胞として検出することもできる。たとえば、薬剤処理へ耐性または高感受性を示す細胞を特定の細胞として検出することができる。
【０１９３】
また、細胞群の種類も特に限定されるものではない。単細胞生物の群の他、多細胞生物由来の細胞の群であってもよい。多細胞生物由来の細胞としては、たとえば生物の正常組織または病態組織から得られた細胞や、これらの細胞に由来する培養細胞等が挙げられる。また、これらの細胞を得る生物も、特に限定されない。たとえば、動物から採取した細胞または植物から採取した細胞であってよい。より具体的には、たとえば脊椎動物（特に哺乳類および鳥類）から採取した細胞、昆虫から採取した細胞、植物培養細胞等を検出対象の細胞として挙げることができるが、検出対象の細胞はこれらに限定されるものではない。また、同一の細胞の群であっても、複数種の細胞が混在する群であってもよい。
【０１９４】
また、上記実施の形態では、反射膜１４は金属から構成されているが、これに限らず、透光性の誘電体材料であってもよい。この場合、ベース基板１１の屈折率と誘電体材料の屈折率とを異なるものとすることにより、反射を生じさせることが可能となる。具体的には、ベース基板１１の材料としてポリカーボネート（屈折率：１．５９）を用い、反射膜１４の材料としてＴｉＯ２（屈折率：２．６５）、ＺｎＯ（屈折率：２．２）等を用いることができる。これら誘電体材料を使用する場合は、十分な反射率を得るために１０nm〜１５０nmとするほうが好ましく製造コストや反射膜とウェル底面との位置関係から１０〜４５nmとするのが好適である。また、反射膜１４の材料として、二酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いることにより、波長４００ｎｍ近傍の反射率を高くする一方、波長５００ｎｍ近傍の反射率を低くすることができ、励起光に対する反射率Ｒ１を高く、蛍光に対する反射率Ｒ２を抑える反射膜１４とすることができる。このように、反射率Ｒ１＞Ｒ２とすることにより、サーボ特性をより高くでき、蛍光検出を精度良く行うことができる。また、反射膜１４として、誘電体膜と金属膜の積層膜としてもよい。
【０１９５】
また、上記実施の形態では、図１、図１３に示すように、ウエル１３の形状は円柱形状に設定されたが、これに限らず、試料を収容できる形状であれば円柱形状以外に、四角柱、楕円柱、錐形等に設定されても良い。また、ｄ１〜ｄ７は、上記実施の形態の値に限られず、適宜設定されても良い。また、反射面１１ａのアドレス長は、ウエル１３の位置が特定できれば良く、種々の設定方法を用いることができる。
【０１９６】
また、上記実施の形態では、半導体レーザ１０１から出射される励起光の波長は４０５ｎｍに設定されたが、これに限らず、測定対象となる試料で用いられる蛍光標識の種類に応じて適宜設定されれば良い。励起光および蛍光の波長の変更に伴い、ダイクロイックプリズム１０６の透過波長帯域等、光学系の種々のパラメータが適宜変更される。また、上記実施の形態では、励起光のＮＡは０．３４に設定されたが、これに限らず、測定対象となる試料の大きさに応じて適宜設定されても良い。なお、対物レンズ１０７のＮＡを大きくすることで検出光量を増加させることができるため、対物レンズ１０７のＮＡは大きい方が望ましい。また、蛍光標識の種類を変更する際は、励起光に対して蛍光の波長が３０ｎｍ以上はなれているほうがよい。これは蛍光波長と励起波長が近すぎると、励起光をダイクロイックプリズムなどで完全に分離できなくなり、蛍光検出の際に励起光がノイズとなってしまうからである。
【０１９７】
また、上記実施の形態では、トラックがグルーブによって形成されたが、ピット列によって形成されても良く、ピット列とグルーブの組合せによって形成されても良い。
【０１９８】
また、上記実施の形態では、ベース基板１１が射出成型により成型され、反射面１１ａの上面に反射膜１４が蒸着され、底面層１２ａがスピンコートにより積層され、上面層１２ｂが２Ｐ成型に形成されて、バイオセンサ基板１０が作成された。しかしながら、バイオセンサ基板１０の作成方法は、これに限らず、適宜別の方法により作成されても良い。
【０１９９】
また、上記実施の形態において、バイオセンサ基板１０を回転装置１２３により回転させる際に、ウエル１３の上部にふたを設けても良い。これにより、ウエル１３からの試料の不所望な流出（意図しない流出）、蒸発または移動を防ぐことができる。
【０２００】
また、上記実施の形態では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２の構成を記載したが、反射膜１４自体をウエル層１２としても良い。すなわち、図２１（ａ）に示すように、ベース基板１１の上面に形成された反射膜１４に微小なウエル１３と溝１５を複数形成しても良い。この場合、反射膜１４としては、ベース基板１１と異なる屈折率を有する材料であればよく、屈折率の異なる樹脂材料を用いることができる。また、図２１（ａ）に示す反射膜１４を、図２１（ｂ）に示すように、底面層１４ａと上面層１４ｂとで構成しても良い。この場合、底面層１４ａと上面層１４ｂとで材料を変えて形成しても良い。
また、試料はウエルに直接滴下しても良いが、別途注入孔を設けて滴下するようにしてもよい。その際はウエル層もしくはその上方に形成されたマイクロ流路などの試料導入部に沿って試料がウエルに流れ込む構造とし、蛍光領域や空ウエルなどには試料は流入しないよう構成する。
【０２０１】
また、上記実施の形態では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２に、底面部１３ａを有するウエル１３と、蛍光底面部１５ａを有する溝１５と、無蛍光底面部１５ｂを有する溝１５とを備えた構成を記載したが、底面部１３ａと、蛍光底面部１５ａと、無蛍光底面部１５ｂとが反射膜１４の上面となる構成としても良い。すなわち、図２１（ｃ）に示すように、ウエル１３はウエル層１２の貫通穴で構成され、反射膜１４上に形成されても良い。このような場合、ウエル層は紫外線硬化樹脂のみに限らず、ＰＭＭＡの樹脂シートなどに穴を開けたものを接着してもよい。
【０２０２】
また、上記実施例２では、コリメータレンズ１０４を励起光の光軸方向に移動させることにより、励起光の焦点位置を蛍光底面部１５ａに合わせたが、これに限らず、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点位置を蛍光底面部１５ａに合わせるようにしても良い。
【０２０３】
また、上記実施例１、２では、バイオセンサ基板１０の形状は円盤形状とされたが、これに限らず、方形形状の輪郭であっても良い。
【０２０４】
図２２は、バイオセンサ基板２０の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。図２２は、バイオセンサ基板２０を上面側から見た図である。この構成例では、図２２に示すように、バイオセンサ基板２０に、複数本の直線状のトラック（グルーブ）が、一定のピッチで形成されている。また、ウエル１３と溝１５が、トラックに平行な方向に並ぶように配置されている。バイオセンサ基板２０のその他の構成は、上記実施の形態と同じである。Ａ―Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板２０の断面構造は、図２（ａ）と同じである。上記実施の形態と同様、グルーブには、アドレス情報が保持されている。
【０２０５】
この構成例では、バイオセンサ基板２０と対物レンズ１０７がトラックに平行な方向に相対的に移動される。このとき、たとえば、バイオセンサ基板２０は固定され、半導体レーザ１０１〜蛍光検出器１１１からなる光学系と、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、レンズアクチュエータ１２４、１２５とを保持するハウジングが、ガイドシャフトに沿って、トラックに平行な方向に移動される。その間、対物レンズ１０７に対し、上記実施の形態と同様、フォーカス制御とトラッキング制御が行われ、励起光のビームスポットが一本のトラックに沿って移動される。ビームスポットが１本のトラックの終端まで移動すると、対物レンズ１０７がトラックに垂直な方向にトラックピッチ分だけ移動され、隣のトラックに対するトラックジャンプが行われる。その後、ハウジングがトラックに平行な方向に移動されて、隣のトラックに対する走査が行われる。こうして、所定本数のトラックに対する走査が行われると、その走査位置において対物レンズ１０７が中立位置に戻るように、バイオセンサ基板２０がトラックに垂直な方向に移動される。以後、上記と同様の動作が繰り返され、全てのトラックに対する走査が行われる。
【０２０６】
この構成例においても、上記実施の形態と同様、蛍光信号ゲイン倍率Ｇと閾値Ｖｓｈが設定される。これにより、赤血球がマラリア原虫に感染しているか否かの判定の精度を高めることができ、マラリア原虫に感染した赤血球から生じた蛍光のみを精度良く取得することができる。
【０２０７】
また、上記実施例３、４では、バイオセンサ基板１０の形状は円盤形状とされたが、これに限らず、方形形状の輪郭であっても良い。
【０２０８】
図２３は、バイオセンサ基板２０の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。図２３は、バイオセンサ基板３０を上面側から見た図である。
【０２０９】
この構成例では、図２３に示すように、バイオセンサ基板３０に、複数本の直線状のトラックが、一定のピッチで形成されている。また、ウエル１３と凹部１５が、トラックに平行な方向に並ぶように配置されている。バイオセンサ基板３０のその他の構成は、上記実施例３と同じである。Ａ―Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板３０の断面構造は、図１４（ａ）と同じである。上記実施例３と同様、トラックには、アドレス情報が保持されており、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックには、システム情報が保持されている。
【０２１０】
この構成例では、バイオセンサ基板３０と対物レンズ１０７がトラックに平行な方向に相対的に移動される。このとき、たとえば、バイオセンサ基板３０は固定され、半導体レーザ１０１〜蛍光検出器１１１からなる光学系と、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２とを保持するハウジングが、ガイドシャフトに沿って、トラックに平行な方向に移動される。その間、対物レンズ１０７に対し、上記実施の形態と同様、フォーカス制御とトラッキング制御が行われ、励起光のビームスポットが一本のトラックに沿って移動される。ビームスポットが１本のトラックの終端まで移動すると、対物レンズ１０７がトラックに垂直な方向にトラックピッチ分だけ移動され、隣のトラックに対するトラックジャンプが行われる。その後、ハウジングがトラックに平行な方向に移動されて、隣のトラックに対する走査が行われる。こうして、所定本数のトラックに対する走査が行われると、その走査位置において対物レンズ１０７が中立位置に戻るように、バイオセンサ基板３０がトラックに垂直な方向に移動される。以後、上記と同様の動作が繰り返され、全てのトラックに対する走査が行われる。
【０２１１】
この構成例においても、上記実施例３と同様、システム・キャリブレーション領域Ａ１１に対応するトラックに保持されているシステム情報を精度良く取得することができる。また、Ａ−Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板３０の断面構造が、図１９（ｂ）と同じとなるよう、バイオセンサ基板３０が構成されても良い。この場合も、上記実施例４と同様、システム領域Ａ２１に対応するトラックに保持されているシステム情報を精度良く取得することができると共に、キャリブレーション領域Ａ２２においてサーボが外れないかがテストされるため、試料に余分な励起光が照射されることなく、また、安定したサーボを実現することができるため、試料の測定が円滑に行われ得る。
【０２１２】
上記実施の形態では、励起光をベース基板１１の下面側から照射する構成としたが、これに限らず、励起光をベース基板１１の上面側から照射する構成としてもよい。すなわち、励起光は、ベース基板１１を透過して試料に照射されるのではなく、ウエル１３内の試料に直接照射される。この場合、ウエル１３に照射された励起光が、ウエル１３内に収容された試料によって減衰されても反射膜１４に届く程度に、ウエル１３の高さｄ２を小さく設定することが好ましい。また、蛍光領域Ａ１において、蛍光材料は、被検体の種類とウエル１３の高さに応じて、底面部１３ａの高さと平面部１６の高さの間に適宜形成された面に塗布されることが好ましい。
また本実施例１、２においては蛍光信号ゲインＧの上限値は装置にあらかじめ設定されていることとした。しかしながら、バイオセンサ基板の作製ばらつきも考慮する場合、基板のシステム領域に蛍光信号ゲインＧの上限値もしくは所定の値をあらかじめ記録しておいてもよい。
【０２１３】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【０２１４】
なお、図１９（ａ）、（ｂ）に示す構成からは、システム領域Ａ２１（特許請求の範囲に記載の第１の領域に相当）に関する限定を除いた以下の発明を抽出することもできる。
（１）  基板と、
前記基板の一方の面側に形成されたトラックと、
前記基板の前記一方の面側に配置される複数の試料収容部と、を備え、
前記試料収容部が形成された領域とは別に設けられ試料を収容しない構造部が複数形成された構造部領域が設けられている、試料保持担体。
（２）  蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
前記試料保持担体は、基板と、前記基板の一方の面側に形成されたトラックと、前記基板の前記一方の面側に配置される複数の試料収容部と、を備え、前記試料収容部が形成された領域とは別に設けられ試料を収容しない構造部が複数形成された構造部領域が設けられており、
前記照射光を出射する光源と、
前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、
前記試料保持担体によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、
前記照射光が照射されることにより前記試料から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、
前記照射光を前記構造部領域に照射したときに前記光検出器から出力される信号に基づいて、前記試料収容部を走査するときに用いられる所定のパラメータの値を設定するパラメータ設定部をさらに備える、蛍光検出装置。
【０２１５】
上記（１）、（２）の発明によれば、構造部領域に照射光を照射することにより、試料収容部を走査するときに用いられるパラメータの値を適正に設定することができる。
【符号の説明】
【０２１６】
１、２  …  蛍光検出装置
１０、２０  …  バイオセンサ基板（試料保持担体）
１１  …  ベース基板（基板）
１３  …  ウエル（試料収容部、構造部）
１３ａ  …  底面部（底面）
１４  …  反射膜
１５  …  溝（蛍光部、無蛍光部）、凹部（第１の領域）
１５ａ  …  蛍光底面部（底面）、底面部（底面）
１５ｂ  …  無蛍光底面部（底面）
１７  …  ウエル（蛍光部、無蛍光部）
１７ａ  …  蛍光底面部（底面）
１７ｂ  …  無蛍光底面部（底面）
１０１  …  半導体レーザ（光源）
１０４  …  コリメータレンズ（焦点移動手段）
１０７  …  対物レンズ
１０９  …  光検出器
１１０  …  集光レンズ
１１１  …  蛍光検出器
１２５  …  レンズアクチュエータ
２０５  …  コントローラ（増幅率設定部、閾値設定部、レンズ制御部、情報取得部、パラメータ設定部）
Ａ１  …  蛍光領域
Ａ２  …  無蛍光領域
Ａ３  …  ウエル領域
Ａ１１  …  システム・キャリブレーション領域（第１の領域）
Ａ１２  …  ウエル領域（第２の領域）
Ａ１３  …  未使用領域（第３の領域）
Ａ２１  …  システム領域（第１の領域）
Ａ２３  …  空ウエル領域（第４の領域、構造部領域）
Ａ２４  …  ウエル領域（第２の領域）
Ａ２５  …  未使用領域（第３の領域）
【図１】
2013161543.tif 000003
【図２】
2013161543.tif 000004
【図３】
2013161543.tif 000005
【図４】
2013161543.tif 000006
【図５】
2013161543.tif 000007
【図６】
2013161543.tif 000008
【図７】
2013161543.tif 000009
【図８】
2013161543.tif 000010
【図９】
2013161543.tif 000011
【図１０】
2013161543.tif 000012
【図１１】
2013161543.tif 000013
【図１２】
2013161543.tif 000014
【図１３】
2013161543.tif 000015
【図１４】
2013161543.tif 000016
【図１５】
2013161543.tif 000017
【図１６】
2013161543.tif 000018
【図１７】
2013161543.tif 000019
【図１８】
2013161543.tif 000020
【図１９】
2013161543.tif 000021
【図２０】
2013161543.tif 000022
【図２１】
2013161543.tif 000023
【図２２】
2013161543.tif 000024
【図２３】
2013161543.tif 000025
【国際調査報告】
2013161543.tif 000026
2013161543.tif 000027
2013161543.tif 000028
2013161543.tif 000029
2013161543.tif 000030
2013161543.tif 000031
2013161543.tif 000032