(57)【要約】【課題】従来よりも少ない試料で高速に精度良く測定することのできる試料分析用ディスクおよび試料分析装置を提供する。【解決手段】試料を注入する試料注入口６と、ディスク内部に設けられた前記試料が流れる流路７と、余剰な前記試料が流れ込むオーバーフロー領域９と、前記流路内に導かれた前記試料に含まれるビーズ１１を前記ディスクに固定するくぼみ１２を前記流路７の側面に備え、前記試料を試料分析用ディスク１の回転による遠心力で前記流路７へ展開し、前記ビーズ１１を前記くぼみ１２へ固定し、前記試料に含まれる前記ビーズ１１の発光から試料を高速に分析することが出来る。【選択図】図２
2006349594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク内周側に設けられ、試料が注入される注入口と、
前記ディスクの内周側から外周側へ形成され、一端が前記注入口と連結し前記試料が流れる流路とを備え、
前記流路は、前記ディスクを回転させることにより前記ディスク半径方向の内周から外周に向かって働く遠心力を利用して前記試料に混入された固体の検査対象物を固定する複数のくぼみを側面に有し、
前記くぼみは前記対象物が１つずつ収まるように前記流路側面から前記流路の外側へ突出して形成される、
ことを特徴とする試料分析用ディスク。
【請求項２】
ディスク内周側に設けられ、試料が注入される注入口と、
前記ディスクの内周側から外周側へ形成され、一端が前記注入口と連結し前記試料が流れる流路とを備え、
前記流路は、前記試料に混入された固体の検査対象物の径よりも大きく、且つ前記検査対象物の径の２倍よりも小さい幅の入り口と前記検査対象物の径より小さい幅の出口を持った、前記流路の流路長よりも十分に短い流路長の副路を複数個有し、
前記検査対象物は前記ディスクを回転させることにより前記ディスク半径方向の内周から外周に向かって働く遠心力を利用して前記副路の入り口に固定される、
ことを特徴とする試料分析用ディスク。
【請求項３】
ディスク内周側に設けられ、試料が注入される注入口と、
前記ディスクの内周側から外周側へ形成され、一端が前記注入口と連結し前記試料が流れる流路とを備え、
前記流路は、前記試料に混入された検査対象物を固定する複数のくぼみを底面に有し、
前記くぼみは前記対象物が１つずつ収まるように前記流路底面から下側へ突出して形成される、
ことを特徴とする試料分析用ディスク。
【請求項４】
前記ディスクの外周側に設けられ、前記流路の他端と連結し余剰な前記試料が流れ込むオーバーフロー領域をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１ないし３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項５】
前記副路が、前記流路側面に接して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の試料分析用ディスク。
【請求項６】
前記流路が、半径方向または半径方向に対して所定の角度をもった直線流路であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項７】
ＣＤまたはＤＶＤと同じ直径で形成される円盤状の形状であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項８】
少なくとも１つ以上の試料が測定可能であり、１つの前記試料当り少なくとも１本以上、前記流路が構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項９】
固定されている前記検査対象物に対してトラッキングやフォーカシングを行う為のトラックパターン層を前記流路の上部または下部に備え、前記トラックパターン層は、螺旋または同心円状に配置された溝またはピットであるトラックパターンを備えることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１０】
前記トラックパターン層にデータまたはプログラムがディスク製造時に記録可能または測定時に追記記録可能であることを特徴とする請求項９に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１１】
前記トラックパターン層のトラックに前記追記記録が可能な場合はランドまたはグルーブを備え、前記ディスク製造時に記録可能な場合は、前記トラックパターンのトラックはピットのみを備えることを特徴とする請求項１０に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１２】
前記検査対象物がビーズまたは磁気を帯びたビーズであることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１３】
前記くぼみが直方体の形状であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１４】
前記くぼみは前記検査対象物が収容され易いように、前記流路上流側の前記くぼみ壁面と前記流路壁面または、前記くぼみ両壁面と前記流路壁面が所定の角度をもっていることを特徴とする請求項１３に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１５】
前記くぼみが前記検査対象物を安定して固定するために、前記くぼみ底部に磁石を設置していることを特徴とする請求項１２に記載の試料分析用ディスク。
【請求項１６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の前記試料分析用ディスクを保持するディスク保持手段と、前記試料分析用ディスクを回転させるディスク回転手段と、前記試料分析用ディスクに光を照射する光出射手段と、前記試料分析用ディスクに固定された前記検査対象物を検出する検出手段と、前記ディスク回転手段と前記検出手段を制御するサーボコントロール手段と、前記光出射手段と前記サーボコントロール手段を制御するディスクコントロール手段を備え、前記試料分析用ディスクに注入された検査対象物を測定することを特徴とする試料分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の分析を行うための試料分析用ディスク、及び試料分析用ディスクを用いた試料分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子の発現は遺伝子機能を明らかにするため、種々の遺伝的関連性を有する疾患の新しい治療方法を発見するために研究されている。
【０００３】
近年、半導体ナノクリスタルを用いた遺伝子発現解析手法が提案されている。この半導体ナノクリスタルは、ある特定の短波長の励起光を照射すると、半導体ナノクリスタルの組成とサイズに応じて異なる波長の光を発光する性質を持つ（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この性質を利用して、プラスチックのビーズに発光波長の異なる複数の半導体ナノクリスタルを任意の比率で付着させ固有のスペクトル分布を持たせてコード化し、更に各コードのビーズに特定のｍＲＮＡと結合するためのプローブを付着させ、コードとｍＲＮＡを一対一で対応させる。このようにして、励起光を照射して発光したビーズのスペクトル分布を観察しデコードすることで発現したｍＲＮＡの種類を解析出来る（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
このような発光波長の異なる蛍光物質を測定する方法として、通過帯域の異なる複数のバンドパスフィルタを用いて測定を行う蛍光顕微鏡装置がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
図１５に、上記従来の蛍光顕微鏡装置を用いて観察されたスペクトル分布からコード化されたビーズをデコードする従来のスペクトルデコード装置を示す。図１５において従来のスペクトルデコード装置は、ＬＥＤ光源４０と、複数のウェルが配置されたウェルプレート４１と、ウェルプレート駆動手段４２と、対物レンズ４３と、励起光源４４と、バンドパスフィルタ４５ａ〜バンドパスフィルタ４５ｈと、回転フィルタ４６と、回転フィルタ駆動手段４７と、ＣＣＤカメラ４８と、ダイクロイックミラー４９と、画像処理手段５０と、デコード手段５１からなる。
【０００７】
一つのウェルに複数のビーズを含んだ試料が注入されたウェルプレート４１は、ウェルプレート駆動手段４２により、試料が注入されたウェルが測定位置になるように移動される。そして、ウェルプレート４１の上部よりＬＥＤ光源４０を点灯しビーズのシルエットをＣＣＤカメラ４８により撮影し、対物レンズ４３を移動させてビーズに対してフォーカスを合わせる。その後、フォーカスの合ったビーズのシルエット画像よりビーズの位置を把握する。これはウェルに注入された複数のビーズは、整えられてあるわけではなく、ビーズ同士がくっついてあったり単独であったりといろいろな状態でウェルの底に存在しているため、測定が可能なビーズの位置を特定するために行われる。次に、励起光源４４より励起光をダイクロイックミラー４９を用いてビーズに照射する。励起光により発光した各ビーズの光は、回転フィルタ駆動手段４７により回転フィルタ４６を回してバンドパスフィルタ４５ａ〜バンドパスフィルタ４５ｈを１枚ずつ通してＣＣＤカメラ４８により撮影され、画像処理手段５０において撮影画像から各ビーズの輝度スペクトルデータが求められる。そして、デコード手段５１において各ビーズのスペクトルデータより各ビーズのコードが特定される。
【０００８】
かたや、血液や尿などの液体試料をディスク内部に有する流路に展開させて光学的に走査し分析する試料分析用ディスクおよび試料分析装置がある（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
図１６に、従来の試料分析用ディスクの断面図を示す。図１６に示すように、分析用ディスクは軸心寄りに形成された円柱状の空洞である注入部６０と、この注入部６０に連通して外周側へ延びた流路６１と、この流路６１途中に設置された分析領域６２と、この流路６１に連通して外周端部に配置された吸収部材６３とを内部に有している。そして、ディスクの上面に開口した開口部６４より注入される試料を注入部６０に溜めておき、装置に装着して軸心廻りに回転させる際の遠心力によって、流路６１を通じて分析領域６２に案内して、分析領域６２に設置された試料中の分析対象成分と反応する試薬と試料とを反応させ、その反応状態を装置に備わる検出手段によって光学的に検出するように構成されている。
【特許文献１】特表２００２−５４４４８８号公報
【特許文献２】特表２００４−５００１０９号公報
【特許文献３】特開平１０−３０９２８１号公報
【特許文献４】特開２００３−２１５１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記蛍光顕微鏡装置の従来の構成では、励起光源やＣＣＤカメラが高価なので、コストが高いという課題を有していた。
【００１１】
そして、前記蛍光顕微鏡装置の従来の構成では、ビーズ同士の距離が近すぎたりあるいは接触している場合、それぞれの発光がお互いに影響を及ぼす為、それらのビーズは検出対象から除かなければならないので、撮影範囲内の全てのビーズを検出することは出来ないという課題を有していた。
【００１２】
よって、前記蛍光顕微鏡装置の従来の構成では、撮影範囲内の全てのビーズを検出することが出来ないので、少量の試料で高速にビーズを検出できないという課題も有していた。
【００１３】
他にも、前記蛍光顕微鏡装置の従来の構成では、光学系の各部品が小さくないので、構成上装置自体を小型化できないという課題を有していた。
【００１４】
また、前記試料分析用ディスクの従来の構成では、流路内にビーズを固定することができないので、ビーズを検出することが出来ないという課題を有していた。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ビーズ１つ１つの検出、測定の高速化、コストダウン、小型化を可能とした試料分析用ディスクおよび試料分析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】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の試料分析用ディスクは、ディスク内周側に設けられ、試料が注入される注入口と、前記ディスクの内周側から外周側へ形成され、一端が前記注入口と連結し前記試料が流れる流路とを備え、前記流路は、前記ディスクを回転させることにより前記ディスク半径方向の内周から外周に向かって働く遠心力を利用して前記試料に混入された固体の検査対象物を固定する複数のくぼみを側面に有し、前記くぼみは前記対象物が１つずつ収まるように前記流路側面から前記流路の外側へ突出して形成されることを特徴としたものである。
【００１７】
さらに試料分析用ディスクにおいて、ディスク内周側に設けられ、試料が注入される注入口と、前記ディスクの内周側から外周側へ形成され、一端が前記注入口と連結し前記試料が流れる流路とを備え、前記流路は、前記試料に混入された固体の検査対象物の径よりも大きく、且つ前記検査対象物の径の２倍よりも小さい幅の入り口と前記検査対象物の径より小さい幅の出口を持った、前記流路の流路長よりも十分に短い流路長の副路を複数個有し、前記検査対象物は前記ディスクを回転させることにより前記ディスク半径方向の内周から外周に向かって働く遠心力を利用して前記副路の入り口に固定されることを特徴としたものである。
【００１８】
さらに試料分析用ディスクにおいて、ディスク内周側に設けられ、試料が注入される注入口と、前記ディスクの内周側から外周側へ形成され、一端が前記注入口と連結し前記試料が流れる流路とを備え、前記流路は、前記試料に混入された検査対象物を固定する複数のくぼみを底面に有し、前記くぼみは前記対象物が１つずつ収まるように前記流路底面から下側へ突出して形成されることを特徴としたものである。
【００１９】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記ディスクの外周側に設けられ、前記流路の他端と連結し余剰な前記試料が流れ込むオーバーフロー領域をさらに備えることを特徴としたものである。
【００２０】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記副路が、前記流路側面に接して配置されていることを特徴としたものである。
【００２１】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記流路が、半径方向または半径方向に対して所定の角度をもった直線流路であることを特徴としたものである。
【００２２】
さらに試料分析用ディスクにおいて、ＣＤまたはＤＶＤと同じ直径で形成される円盤状の形状であることを特徴としたものである。
【００２３】
さらに試料分析用ディスクにおいて、少なくとも１つ以上の試料が測定可能であり、１つの前記試料当り少なくとも１本以上、前記流路が構成されていることを特徴としたものである。
【００２４】
さらに試料分析用ディスクにおいて、固定されている前記検査対象物に対してトラッキングやフォーカシングを行う為のトラックパターン層を前記流路の上部または下部に備え、前記トラックパターン層は、螺旋または同心円状に配置された溝またはピットであるトラックパターンを備えることを特徴としたものである。
【００２５】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記トラックパターン層にデータまたはプログラムがディスク製造時に記録可能または測定時に追記記録可能であることを特徴としたものである。
【００２６】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記トラックパターン層のトラックに前記追記記録が可能な場合はランドまたはグルーブを備え、前記ディスク製造時に記録可能な場合は、前記トラックパターンのトラックはピットのみを備えることを特徴としたものである。
【００２７】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記検査対象物がビーズまたは磁気を帯びたビーズであることを特徴としたものである。
【００２８】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記くぼみが直方体の形状であることを特徴としたものである。
【００２９】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記くぼみは前記検査対象物が収容され易いように、前記流路上流側の前記くぼみ壁面と前記流路壁面または、前記くぼみ両壁面と前記流路壁面が所定の角度をもっていることを特徴としたものである。
【００３０】
さらに試料分析用ディスクにおいて、前記くぼみが前記検査対象物を安定して固定するために、前記くぼみ底部に磁石を設置していることを特徴としたものである。
【００３１】
さらに試料分析装置において、前記試料分析用ディスクを保持するディスク保持手段と、前記試料分析用ディスクを回転させるディスク回転手段と、前記試料分析用ディスクに光を照射する光出射手段と、前記試料分析用ディスクに固定された前記検査対象物を検出する検出手段と、前記ディスク回転手段と前記検出手段を制御するサーボコントロール手段と、前記光出射手段と前記サーボコントロール手段を制御するディスクコントロール手段を備え、前記試料分析用ディスクに注入された検査対象物を測定することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の試料分析用ディスクおよび試料分析装置によれば、装置を安くそして小さくすることが可能で、ビーズを１つ１つ検出することが可能になり測定効率が向上し、従来よりも少ない試料で高速に測定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明の試料分析用ディスクおよび試料分析装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明の実施例１における試料分析用ディスクの断面図を示す。図１において、試料分析用ディスク１は、ポリカーボネイトなどの円盤状の基板２と基板３とが紫外線硬化性接着剤や両面テープなどの接合手段（図示せず）にて接合されたものであり、軸穴４を中央に有している。下側に配置されている基板２において基板３と接合される表面は、射出形成などの加工手段（図示せず）によりピットもしくはグルーブなどのトラックが形成されており、その上に金、銀あるいはアルミニウムなどの材料からなる反射膜が蒸着されており、その上に反射膜を保護し基板３との接合面をフラットにする為に透過率の良い保護膜が塗布されたトラックパターン層５を形成している。また、上側に配置されている基板３には、厚み方向の試料注入口６が軸穴４の近傍に円周方向に沿って間隔をおいて貫設されるとともに、基板２側に溝部が各試料注入口６から外周縁の近傍にわたって形成されていて、基板３とトラックパターン層５の間に流路７を形成している。試料注入口６と流路７の間には、注入された試料を溜めるために流路７よりも溝が深い試料注入領域８が基板３に設けられている。また、各流路７の外周端部にも余剰な試料を溜めるために流路７よりも溝が深いオーバーフロー領域９が基板３に設けられている。
【００３５】
図２は、試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を示す。図２において、各流路７は試料分析用ディスク１の回転方向（図２の場合、回転方向は時計まわり）に対して反対方向（図２の場合、反時計まわり）に、また試料分析用ディスク１の半径方向に対して所定の角度（９０°よりも小さい角度であれば何°でも良い。ここでは例えば３５°の角度とする）をもって設けられており、１試料当り１本の流路で構成されている。複数個のビーズを含んだ試料は、試料注入口６より注入され試料注入領域８に溜まる。試料注入領域８の近傍の各流路７には、試料注入時に毛細管現象による試料の移動を阻止するために、流路７よりも大きな空間を持ったキャピラリーバルブ１０が設けられている。キャピラリーバルブ１０は、流路７に対して空間を大きくとることにより毛細管現象による試料の移動を止めるものである。試料は試料分析用ディスク１の回転による試料分析用ディスク１の外周方向に働く遠心力により流路７を移動する。
【００３６】
各流路７には試料中に含まれる検出対象のビーズ１１を固定するためのくぼみ１２が流路７側面に設けられている。くぼみの基本形状は直方体であるが、くぼみ１２のようにビーズ１１が固定されやすいように直方体の底の部分を円形にする等、部分的に形状を変化させてもよい。ビーズ１１をくぼみに誘導・固定する際にも試料分析用ディスク１の回転による試料分析用ディスク１の外周方向に働く遠心力を利用する。そして、くぼみ１２はビーズ１１が容易に落ち込むよう、くぼみ１２の深さ方向の距離はビーズ１１の径よりも長く（例えば、ビーズ１１の径の１．２倍）、くぼみ１２壁面と流路７壁面とが、ビーズ１１がくぼみ１２に落ち込むのに所定の角度（９０°よりも小さい角度であれば何°でも良い。ここでは例えば３５°の角度とする）をもって流路７の外周側壁面に設けられており、ビーズ１１は遠心力により流路７の外周側壁面付近に沿って移動し、くぼみ１２に１個１個落ち込み固定される。あるいは、流路のディスクの回転方向と逆方向にくぼみを設けても良い。なお、実施例で用いられるビーズ１１は磁気ビーズも含まれる。よって、検出対象のビーズ１１が磁気ビーズである場合、各くぼみ１２の底に磁石を設置することによって、より確実にビーズ１１を固定することが可能となる。
【００３７】
くぼみ１２は、くぼみ１２に固定されたビーズ１１がトラックパターン７０上に在るように配置されているが、流路７とくぼみ１２を通過する部分のトラックパターン７０はディスクには配置されていない構成をしている。
【００３８】
図３は、上記した試料分析用ディスクを使用する試料分析装置の概略構成のブロック図を示す。図３において、試料分析装置はディスク保持手段２０と、ディスクモータ２１と、ディスク回転手段２２と、ピックアップ２３と、ビップアップが移動するレール２４と、光出射手段２５と、ピックアップモータ２６と、検出手段２７と、サーボコントロール手段２８と、ディスクコントロール手段２９で構成されている。サーボコントロール手段２８は、ディスク回転手段２２と、ピックアップモータ２６と、検出手段２７を制御している。また、ディスクコントロール手段２９は、光出射手段２５と、サーボコントロール手段２８を制御している。
【００３９】
図４は、試料分析用ディスクのトラックの情報領域を示す。図４において、トラックパターン７０は螺旋または同心円状にディスクに配置されており、トラックはピットで形成されている。情報領域はデータ領域７１とビーズ検出領域７２から構成される。データ領域７１にアドレスやデータが記録されており、ビーズ検出領域７２にはアドレスやサーボ制御用等の情報は記録されているがデータは記録されていない。なお上記した実施の形態での試料分析用ディスク１のトラックの情報はビーズ検出領域７２のみで構成されている。
【００４０】
図５は、試料分析用ディスクのトラックにおける各情報領域での各セクタのフォーマットを示す。図５において、データ領域７１とビーズ検出領域７２におけるフォーマットには違いがあり、データ領域７１内にはアドレス情報とデータを格納してある一定の同じ長さのセクタ７３が複数個連続で配置されている。一方で、ビーズ検出領域７２内にはアドレス情報とこのセクタの後がビーズ検出部分であることを知らせるビーズ検出告知情報が記録されている一定の同じ長さのセクタ７４が回転方向に対して流路７の手前に一つずつ配置されている。そして上記以外のトラックの部分にはクロック抽出用とサーボ制御用のプリアンブルと符号化されたランダムデータが記録されている可変長のセクタ７５が配置されている。セクタ７５のプリアンブルは流路７によってトラックパターン７０は途切れ途切れになるためクロックを再引き込みし易いようにするためである。
【００４１】
ここで、ピットの深さは使用するレーザー光の波長の１／４とする。そしてフォーカスエラーの検出は、例えばＳＳＤ（Ｓｐｏｔ  Ｓｉｚｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式を用いてサーボエラー信号を検出手段２７より検出する。また、トラッキングエラーの検出は、例えば３ビーム方式を用いてサーボエラー信号を検出手段２７より検出する。
【００４２】
この試料分析装置における試料分析のプロセスを説明する。試料分析用ディスク１には予め試料注入口６から試料注入領域８に複数個のビーズを含んだ試料が注入されており、試料分析用ディスク１はマグネットなどのディスク保持手段２０によってディスクモータ２１に固定されている。試料注入領域８中の試料は、キャピラリーバルブ１０によって分析開始前に試料が流路７に移動するのを阻止されている。
【００４３】
この状態で、分析を開始すると試料注入領域８内の試料を流路７に展開するために、ディスクコントロール手段２９はサーボコントロール手段２８を介してディスク回転手段２２に指令を送り、ディスク回転手段２２は試料分析用ディスク１がディスクモータ２１により所定時間・所定の回転数（例えば、数分間、６千回転／分）で回転するようにディスクモータ２１を制御する。試料は試料分析用ディスク１の回転による試料分析用ディスク１の外周方向に働く遠心力により流路７へ移動を開始する。試料中に含まれる検出対象のビーズ１１は流路７内を移動中、遠心力によってディスク外周側の流路７の側面に設けられた１つのくぼみ１２につき１つのビーズ１１が落ち込み固定される。
【００４４】
流路７への試料の展開中、ピックアップ２３はオーバーフロー領域９の部分のトラックパターン７０をトレースする。その際、トレース部分の線速度が一定になるようにディスク回転手段２２によってディスクモータ２１は制御される。試料を展開する前のオーバーフロー領域９の空間は空気で満たされているが、試料の展開が完了した際には、オーバーフロー領域９の空間には余剰な試料が溜まっている。この試料が展開される前後の違いを検出手段２７により検出し、流路７への試料の展開が完了したことを検知する。あるいは、オーバーフロー領域９の底面に液体と反応する試薬を塗布し、液体と試薬の反応を検知する方法を用いてもよい。
【００４５】
流路７への試料の展開が完了すると、次にくぼみ１２に固定されたビーズ１１を検出するためにディスクモータ２１は、ピックアップ２３より試料分析用ディスク１に照射されるレーザー光の照射ポイントでの線速度が一定になるようディスク回転手段２２によって制御される。ここで、ピックアップ２３から射出されるレーザー光はビーズ１１を励起することができる波長の短い光である。この波長の短いレーザ光を用いてサーボ検出とビーズの励起を行う。ピックアップ２３はピックアップモータ２６によりレール２４を移動し、試料分析用ディスク１のトラックパターン層５にあるトラックパターン７０をトレースし、試料分析用ディスク１にビーズ１１を励起することができる波長の短い光のレーザー光を照射する。照射されたレーザー光の一部はトラックパターン層５に反射し、その反射光はサーボ制御用の情報として検出手段２７により検出される。この検出情報はディスクコントロール手段２９へ送られ、ディスクコントロール手段２９は検出情報より、トラックに沿って固定されているビーズ１１に対してベストフォーカス（例えば、ビーズ１１の径以下のスポット径）になるトラックパターン層５から所定の距離の位置にフォーカスが合うよう、トラックパターン層５ではデフォーカス状態を維持するように光出射手段２５を制御する。そして、ディスクコントロール手段２９は検出情報より、ピックアップ２３より試料分析用ディスク１に照射されるレーザー光がトラックパターン７０をトレースするよう、またトラックより検出された情報より線速度が一定になるように、サーボコントロール手段２８に指示を送る。サーボコントロール手段２８はディスクコントロール手段２９からの指示に従いディスク回転手段２２と、ピックアップモータ２６と、検出手段２７を制御する。
【００４６】
また、検出手段２７は励起光が照射されたビーズ１１からの発光を光学的に検出し、得られた情報をディスクコントロール手段２９へ送る。各ビーズ１１は発光に特定のスペクトル分布をもたせコード化されているので、検出手段２７はビーズ１１からの発光を所定のスペクトルごとの輝度情報として検出し、スペクトル分布データとしてディスクコントロール手段２９へ送る。検出手段２７よりディスクコントロール手段２９に送られた各ビーズ１１のスペクトル分布データは、装置の比較演算部（図示せず）または外部の比較演算部（図示せず）により各ビーズ１１のコードが特定される。
【００４７】
上記した実施の形態では、１試料当り１本の流路７であったが、１試料当り複数の流路で構成されていてもよい。これにより、試料に紛れ込んだゴミなどが流路７に詰まり分析に失敗するのを防ぐことが出来る。
【００４８】
また、試料分析用ディスク１の外形形状が既存の光ディスク媒体、たとえばＣＤやＤＶＤと同等としておけば、既存の光ディスク製造用のスタンパ、ディスク回転手段、送り機構部分を共有することができ、分析装置を低価格での構成が可能である。
【００４９】
図６は、トラックパターン層５が流路７の上部ある場合の試料分析用ディスクの断面図を示す。図６のように、トラックパターン層５を流路７の上部に設ける構造の試料分析用ディスク１を用いてもよい。これにより、図１と図６それぞれのディスク構造のディスクに同じ出力のレーザー光をくぼみ１２に固定されているビーズ１１に照射した場合、図６のディスク構造ではトラックパターン層５によってレーザー光の光量が減衰することがないので、ビーズ１１から強い発光強度が得られ、より精度の高い検出が可能となる。
【００５０】
ディスク製造時に、上記に示したフォーマットでトラックパターン層５のデータ領域７１にプログラムあるいはデータを記録しておけば、分析開始時に分析時に必要なパラメータやプログラムをディスクより読み出すことによって、試料分析装置内に収められていた試料分析の一連のプロセスを記したプログラムパターンの一部が不要となり、装置の簡略化が可能となる。
【００５１】
しかし、ＲＯＭディスクとしてだと使い方が限られてしまう為、ユーザーにとっては使い勝手が悪い。また、製造側も検査の種類ごとにディスクを製造しなければならないため、効率が悪い。そこで、ポリカーボネイトの基板と反射層の間に有機色素等を塗布した追記記録可能なトラックパターン層をもったディスクの構造にすれば、測定対象の試料にとって最適な測定シーケンスのプログラムやパラメータを、ユーザー自身が測定前にデータ領域７１へ書き込むことができるため、汎用性の高いディスクとして大きな効果を得ることが出来る。
【００５２】
ここで、追記記録可能なディスクのトラックパターン７０はランドまたはグルーブで構成されている。情報領域や各情報領域での各セクタのフォーマットは上記で述べたＲＯＭディスクと同じ構成である。しかし、アドレス情報やビーズ検出告知情報、サーボ制御用の信号は、グルーブのエッジを周期的に変調し、そこから信号を得る構成をとる。そして、トラッキングエラーの検出は、例えばプッシュプル方式を用いてサーボエラー信号を検出手段２７より検出する。なお、追記記録可能なディスクのトラックは全てランドまたはグルーブで構成しなくても良い。例えば、データ領域７１の部分のトラックパターン７０をランドまたはグルーブで構成し、ビーズ検出領域７２の部分のトラックパターン７０はピットで構成してもよい。
【実施例２】
【００５３】
図７は、本発明の実施例２における試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を示す。図７において、各流路７は試料分析用ディスク１３の半径方向に沿って設けられており、１試料当り１本の流路で構成されている。複数個のビーズを含んだ試料は、試料注入口６より注入され試料注入領域８に溜まる。試料注入領域８の近傍の各流路７には、試料注入時に毛細管現象による試料の移動を阻止するために、流路７よりも大きな空間を持ったキャピラリーバルブ１０が設けられている。試料は試料分析用ディスク１３の回転による試料分析用ディスク１３の外周方向に働く遠心力により流路７を移動する。実施例１の構成と異なるところは、流路７内にビーズ１１径よりも十分に広い幅（例えば、ビーズ１１径の２倍以上）の主路１４と、入り口がビーズ１１の径よりも広い幅（例えば、ビーズ１１径の１．２倍）で、出口がビーズ１１を固定することが可能なビーズ１１の径よりも狭い幅（例えば、ビーズ１１径の０．７倍）である副路１５をそれぞれ流路７の流路長よりも十分に短い所定の長さの流路長（例えば、ビーズ１１径の１倍以上２倍以下）で、流路７の幅方向に対して並列に設けた点である。
【００５４】
実施例１と同様に、トラックパターン層５のトラックパターン７０は螺旋または同心円状にディスクに配置されており、トラックはピットで形成されている。また、トラックの構成やフォーマットも実施例１と同様である。副路１５は、副路１５に固定されたビーズ１１がトラックパターン７０上に在るように配置されているが、流路７を通過する部分のトラックパターン７０はディスクには書き込まれていない構成をしている。
【００５５】
この試料分析装置における試料分析のプロセスを説明する。この試料分析装置における試料分析のプロセスで、実施例１の試料分析のプロセスと異なるところは、流路７を移動する試料の中に含まれるビーズ１１を試料分析用ディスク１３に固定する方法である。
【００５６】
実施例１の試料分析のプロセスと同じように、予め試料分析用ディスク１３に複数個のビーズを含んだ試料が注入され、マグネットなどのディスク保持手段２０によってディスクモータ２１に固定されている状態で、分析を開始すると、試料注入領域８内の試料を流路７に展開するために、ディスクコントロール手段２９はサーボコントロール手段２８を介してディスク回転手段２２に指令を送り、ディスク回転手段２２は試料分析用ディスク１３がディスクモータ２１により所定時間・所定の回転数（例えば、数分間、６千回転／分）で回転するようにディスクモータ２１を制御する。試料は試料分析用ディスク１３の回転による試料分析用ディスク１３の外周方向に働く遠心力により流路７へ移動を開始する。試料中に含まれる検出対象のビーズ１１は流路７内を移動中、流路７内に流路７の幅方向に対して並列に設けられた主路１４と副路１５のどちらかを通過しようとする。ここで、副路１５ではビーズ１１は通過できず固定されるが、主路１４はビーズ１１径よりも十分に広い幅をもっているので、ビーズ１１は主路１４を通過することが出来る。副路１５は、副路１５に固定されたビーズ１１が試料分析用ディスク１３のトラック上にあるよう設けられており、トラックとトラックの間隔はビーズ径よりも十分に広い間隔（例えば、ビーズ１１径の４倍）で設けられている。
【００５７】
流路７への試料の展開完了の検出や、それ以降のプロセスは実施例１と同じであるので説明は省略する。
【００５８】
図８は、試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を示す。図８において、各流路７は試料分析用ディスク１３の回転方向（図８の場合、回転方向は時計まわり）に対して反対方向（図８の場合、反時計まわり）に、また試料分析用ディスク１３の半径方向に対して所定の角度（９０°よりも小さい角度であれば何°でも良い。ここでは例えば３５°の角度とする）をもって設けられており、１試料当り１本の流路で構成されている。このように流路７が、試料分析用ディスク１３の半径方向に対して所定の角度（９０°よりも小さい角度であれば何°でも良い。ここでは例えば３５°の角度とする）をもった直線流路あるいは、円弧または螺旋などの曲線流路である場合、試料分析用ディスク１３の回転による試料分析用ディスク１３の外周方向に働く遠心力をビーズ１１の固定に効率的に利用するために、副路１５をディスク外周方向の流路側面領域に設ける。副路１５を上記のような配置にすることにより、容易にビーズ１１を副路１５に誘導・固定することが可能となる。
【００５９】
実施例２では、実施例１と同様に１試料当り複数の流路で構成されていてもよい。これにより、試料に紛れ込んだゴミなどが流路７に詰まり分析に失敗するのを防ぐことが出来る。また、実施例１と同様に試料分析用ディスク１３の外形形状が既存の光ディスク媒体、たとえばＣＤやＤＶＤと同等としておけば、既存の光ディスク製造用のスタンパ、ディスク回転手段、送り機構部分を共有することができ、分析装置を低価格での構成が可能である。
【００６０】
図９は、トラックパターン層５が流路７の上部ある場合の試料分析用ディスクの断面図を示す。実施例１と同様に、図９のようなトラックパターン層５を流路７の上部に設ける構造の試料分析用ディスク１３を用いてもよい。これにより、図９のディスク構造ではトラックパターン層５によってレーザー光の光量が減衰することがないので、ビーズ１１から強い発光強度が得られ、より精度の高い検出が可能となる。
【００６１】
実施例１と同様にディスク製造時に、実施例１で記述した同様のフォーマットでトラックパターン層５のデータ領域７１にプログラムあるいはデータを記録しておけば、分析開始時に分析時に必要なパラメータやプログラムをディスクより読み出すことによって、試料分析装置内に収められていた試料分析の一連のプロセスを記したプログラムパターンの一部が不要となり、装置の簡略化が可能となる。
【００６２】
また、ポリカーボネイトの基板と反射層の間に有機色素等を塗布した追記記録可能なトラックパターン層をもったディスクの構成にすれば、測定対象の試料にとって最適な測定シーケンスのプログラムやパラメータを、ユーザー自身が測定前にデータ領域７１へ書き込むことができるため、汎用性の高いディスクとして大きな効果を得ることが出来る。
【００６３】
ここで、追記記録可能なディスクのトラックはランドまたはグルーブで構成されており、その詳細は実施例１と同じである。
【実施例３】
【００６４】
図１０は、本発明の実施例３における試料分析用ディスクの断面図を示す。図１０において、実施例１の構成と異なるところは、試料分析用ディスク１６において、試料中に含まれる検出対象のビーズ１１を固定するためのくぼみ１７が設けられた基板７６を流路７が形成される基板２と基板３の間に設けた点である。
【００６５】
図１１は、試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を示す。図１１において、各流路７は試料分析用ディスク１６の半径方向に沿って設けられており、１試料当り１本の流路で構成されている。複数個のビーズを含んだ試料は、試料注入口６より注入され試料注入領域８に溜まる。試料注入領域８の近傍の各流路７には、試料注入時に毛細管現象による試料の移動を阻止するために、流路７よりも大きな空間を持ったキャピラリーバルブ１０が設けられている。試料は試料分析用ディスク１６の回転による試料分析用ディスク１６の外周方向に働く遠心力と毛細管現象により流路７を移動する。くぼみ１７の形状は直方体であり、くぼみ１７の寸法は、１個のビーズが入る大きさ（例えば、縦横はビーズ１１の径の１．１倍、深さはビーズ１１の径の１．２倍）である。
【００６６】
実施例１と同様に、トラックパターン層５のトラックパターン７０は螺旋または同心円状にディスクに配置されており、トラックはピットで形成されている。また、トラックの構成やフォーマットも実施例１と同様である。
【００６７】
くぼみ１７はトラックパターン７０上に在るように配置されているが、流路７を通過する部分のトラックパターン７０はディスクには書き込まれていない構成をしている。
【００６８】
図１２は、上記した試料分析用ディスクを使用する試料分析装置の概略構成のブロック図を示す。図１２において、試料分析装置はディスク保持手段２０と、ディスクモータ２１と、ディスク回転手段３２と、ピックアップ２３と、ビップアップが移動するレール２４と、光出射手段２５と、ピックアップモータ２６と、検出手段２７と、サーボコントロール手段３０と、ディスクコントロール手段３１で構成されている。サーボコントロール手段３０は、ディスク回転手段３２と、ピックアップモータ２６と、検出手段２７を制御している。また、ディスクコントロール手段３１は、光出射手段２５と、サーボコントロール手段３０を制御している。
【００６９】
この試料分析装置における試料分析のプロセスを説明する。試料分析用ディスク１６には予め試料注入口６から試料注入領域８に試料が注入されており、試料分析用ディスク１６はマグネットなどのディスク保持手段２０によってディスクモータ２１に固定されている。試料注入領域８中の試料は、キャピラリーバルブ１０によって分析開始前に試料が流路７に移動するのを阻止されている。
【００７０】
この状態で分析を開始すると、ディスクコントロール手段３１は試料注入領域８内の試料を流路７に展開するために、サーボコントロール手段３０を介してディスク回転手段３２に指令を送る。ディスク回転手段３２は、試料分析用ディスク１６がディスクモータ２１によって所定時間・所定の回転数（例えば、数十秒間、６千回転／分）で回転するようにディスクモータ２１を制御し、試料は試料分析用ディスク１６の回転による試料分析用ディスク１６の外周方向に働く遠心力によりキャピラリーバルブ１０を通過する。その後、ディスク回転手段３２はサーボコントロール手段３０を介したディスクコントロール手段３１からの指令により、試料分析用ディスク１６をディスクモータ２１によってビーズ１１が重力によりくぼみ１７に落ち込むことが可能な回転数（例えば、６０回転／分）で所定時間（例えば、数十分間）回転するようにディスクモータ２１を制御する。試料は毛細管現象と試料分析用ディスク１６の外周方向に働く遠心力により、流路７へ展開される。試料中に含まれる検出対象のビーズ１１は流路７内を移動中、試料分析用ディスク１６の底面に向かって働く重力により、流路７の底面に設けられた１つのくぼみ１７につき１つのビーズ１１が落ち込み固定される。また、くぼみ１７はトラックパターン層５のトラック上にビーズ１１が固定されているように配置されている。なお、実施例で用いられるビーズは磁気ビーズも含まれる。よって、検出対象のビーズ１１が磁気ビーズである場合、各くぼみ１７の底に磁石を設置することによって、より確実にビーズ１１を固定することが可能となる。または試料を流路７に展開中に、磁化された強磁性体３３を試料分析用ディスク１６の下部に設けてもよい。これにより、ビーズ１１は重力と磁力によりディスク底面方向に引き寄せられて、くぼみ１７へ容易に落とし込むことが可能になる。
【００７１】
流路７への試料の展開完了の検出や、それ以降のプロセスは実施例１と同じであるので説明は省略する。
【００７２】
実施例３では、実施例１と同様に１試料当り複数の流路で構成されていてもよい。これにより、試料に紛れ込んだゴミなどが流路７に詰まり分析に失敗するのを防ぐことが出来る。
【００７３】
また、実施例１と同様に試料分析用ディスク１６の外形形状が既存の光ディスク媒体、たとえばＣＤやＤＶＤと同等としておけば、既存の光ディスク製造用のスタンパ、ディスク回転手段、送り機構部分を共有することができ、分析装置を低価格での構成が可能である。
【００７４】
図１３は、試料分析用ディスクの流路の拡大図と断面図を示す。図１３において、（ａ）は流路７の底面が平らなこれまで述べた実施例３での流路７であり、（ｂ）は流路７の底面がくぼみ１７に向かって傾斜がついている。ここで（ｂ）のように流路７の底面が、くぼみ１７に向かって傾斜がついている流路でもよい。これにより、（ａ）の流路７よりもくぼみ１７にビーズ１１が落ち込みやすくなる。
【００７５】
図１４は、トラックパターン層５が流路７の上部ある場合の試料分析用ディスクの断面図を示す。実施例１と同様に、図１４のようなトラックパターン層５を流路７の上部に設ける構造の試料分析用ディスク１６を用いてもよい。これにより、図１４のディスク構造ではトラックパターン層５によってレーザー光の光量が減衰することがないので、ビーズ１１から強い発光強度が得られ、より精度の高い検出が可能となる。
【００７６】
実施例１と同様にディスク製造時に、実施例１で記述した同様のフォーマットでトラックパターン層５のデータ領域７１へプログラムあるいはデータを記録しておけば、分析開始時に分析時に必要なパラメータやプログラムをディスクより読み出すことによって、試料分析装置内に収められていた試料分析の一連のプロセスを記したプログラムパターンの一部が不要となり、装置の簡略化が可能となる。
【００７７】
また、ポリカーボネイトの基板と反射層の間に有機色素等を塗布した追記記録可能なトラックパターン層をもったディスクの構成にすれば、測定対象の試料にとって最適な測定シーケンスのプログラムやパラメータを、ユーザー自身が測定前にデータ領域７１へ書き込むことができるため、汎用性の高いディスクとして大きな効果を得ることが出来る。
【００７８】
ここで、追記記録可能なディスクのトラックはランドまたはグルーブで構成されており、その詳細は実施例１と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかる試料分析用ディスクおよび試料分析装置は、バイオ解析装置等に有用であり、特に遺伝子発現解析装置の用途に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１における試料分析用ディスクの断面図
【図２】本発明の実施例１における試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を表わす図
【図３】本発明の実施例１における試料分析装置のブロック図
【図４】本発明の実施例１における試料分析用ディスクのトラックの情報領域を表わす図
【図５】本発明の実施例１における試料分析用ディスクのトラックにおける各情報領域での各セクタのフォーマットを表わす図
【図６】本発明の実施例１における試料分析用ディスクの断面図
【図７】本発明の実施例２における試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を表わす図
【図８】本発明の実施例２における試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を表わす図
【図９】本発明の実施例２における試料分析用ディスクの断面図
【図１０】本発明の実施例３における試料分析用ディスクの断面図
【図１１】本発明の実施例３における試料分析用ディスクの正面図と流路の拡大図、及びトラックのパターンと流路の位置関係を表わす図
【図１２】本発明の実施例３における試料分析装置のブロック図
【図１３】本発明の実施例３における試料分析用ディスクの流路の拡大図と流路の断面図
【図１４】本発明の実施例３における試料分析用ディスクの断面図
【図１５】従来のスペクトルでコード装置のブロック図
【図１６】従来の試料分析用ディスクの断面図
【符号の説明】
【００８１】
１  試料分析用ディスク
２  基板
３  基板
４  軸穴
５  トラックパターン層
６  試料注入口
７  流路
８  試料注入領域
９  オーバーフロー領域
１０  キャピラリーバルブ
１１  検出対象ビーズ
１２  くぼみ
１３  試料分析用ディスク
１４  主路
１５  副路
１６  試料分析用ディスク
１７  くぼみ
２０  ディスク保持手段
２１  ディスクモータ
２２  ディスク回転手段
２３  ピックアップ
２４  レール
２５  光出射手段
２６  ピックアップ移動用モータ
２７  検出手段
２８  サーボコントロール手段
２９  ディスクコントロール手段
３０  サーボコントロール手段
３１  ディスクコントロール手段
３２  ディスク回転手段  
３３  強磁性体
４０  ＬＥＤ光源
４１  ウェルプレート
４２  ウェルプレート駆動手段
４３  対物レンズ
４４  励起光源
４５ａ〜４５ｈ  バンドパスフィルタ
４６  回転フィルタ
４７  回転フィルタ駆動手段
４８  ＣＣＤカメラ
４９  ダイクロイックミラー
５０  画像処理手段
５１  デコード手段
６０  注入部
６１  流路
６２  分析領域
６３  吸収部材
６４  開口部
７０  トラックパターン
７１  データ領域
７２  ビーズ検出領域
７３  セクタ
７４  セクタ
７５  セクタ
７６  基板
【図１】
2006349594.tif 000003
【図２】
2006349594.tif 000004
【図３】
2006349594.tif 000005
【図４】
2006349594.tif 000006
【図５】
2006349594.tif 000007
【図６】
2006349594.tif 000008
【図７】
2006349594.tif 000009
【図８】
2006349594.tif 000010
【図９】
2006349594.tif 000011
【図１０】
2006349594.tif 000012
【図１１】
2006349594.tif 000013
【図１２】
2006349594.tif 000014
【図１３】
2006349594.tif 000015
【図１４】
2006349594.tif 000016
【図１５】
2006349594.tif 000017
【図１６】
2006349594.tif 000018