(57)【要約】 【課題】  分析対象物が発する発光を高感度に検出する。【解決手段】  光学ピックアップ６２は、第１照射光強度、および第１照射光強度よりも強度が強い第２照射光強度に強度変調されている光ビームｉを、泳動路８に照射する。泳動路８において発生する発光は、バンドパスフィルタ７３を通過し、第１フィルタ出力光および第２フィルタ出力光を含んでいるフィルタ出力光として出力される。光量検出回路６５は、第２フィルタ出力光の強度を表す第２フィルタ光信号から、第１フィルタ出力光の強度を表す第１フィルタ光信号を減算する。これにより、バンドパスフィルタ７３によって除去しきれなかったバックグラウンド光成分を除去できるため、分析対象物が発する発光を高感度に検出できる。【選択図】  図１
2006250908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析用基板に形成されているセルに光ビームを照射する光ビーム照射手段と、
前記セルが透過、反射、散乱、または回折する前記光ビームの誘導放出光成分を減ずる通過帯域を有するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段を通過したフィルタ出力光に基づき、このフィルタ出力光の強度を表す信号を生成する信号生成手段とを備え、
前記光ビーム照射手段は、第１照射光強度、およびこの第１照射光強度よりも強度が強い第２照射光強度に強度変調されている変調光を前記光ビームとして照射するものであり、
前記信号生成手段は、前記第１照射光強度の光ビームを照射したときのフィルタ光強度を表す第１フィルタ光信号を生成し、かつ、前記第２照射光強度の光ビームを照射したときのフィルタ光強度を表す第２フィルタ光信号を生成するものであり、
前記第２フィルタ光信号から前記第１フィルタ光信号を減算する減算手段をさらに備えていることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記光ビーム照射手段において、前記光ビームの光源は半導体レーザであることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記半導体レーザは、前記第１照射光強度がレーザ発振の閾値以上にて発するように強度変調されている光ビームを出力することを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記フィルタ手段の通過帯域は、前記セルからの発光の波長帯域の中心波長を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
前記光ビームを前記セルに対して相対的に移動させる移動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項６】
前記減算手段が前記第２フィルタ光信号から前記第１フィルタ光信号を減算することによって求めた信号を平均化する平均化手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的および物理的検出を行うための検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体試料を分析する技術が著しく発展している。たとえば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などを分析する装置が、次々と開発されている。その一方で、ＤＮＡ等のアッセイ（分析）を迅速に、効率良く、正確に、かつ、低価格で実施できる装置が求められている。
【０００３】
特許文献１には、光ディスク基板上に試料展開部とトラック溝とを設け、光ディスク装置の技術によって、光ビームを試料に照射しながら、試料を分析する分析装置が開示されている。図１４は、この分析装置に装填される光ディスクの断面を示す図である。
【０００４】
図１４に示すように、光ディスク９０のディスク基板９７には、ＣＤ（コンパクトディスク）またはＤＶＤ（デジタルビデオディスク）と同様に、トラック溝９９が成型されている。また、反射膜９８も成膜されている。
【０００５】
この光ディスク９０には、トラック溝９９および反射膜９８に加え、試料展開用空間部（試料展開部）９１が、トラックディスクカバー９２によって形成されている。試料展開用空間部９１には、試薬９３が塗布されている。この試薬９３は、試料９６と反応させるためのものである。試料９６として、生体試料（血液や尿）などの液状試料を用いている。
【０００６】
特許文献１の分析装置では、光ディスク９０を回転させることによって、試料９６を分析する。光ディスク９０の回転により遠心力が加わり、試料９６は、光ディスク９０の回転に伴って矢印１０３の方向へ輸送される。この輸送により、試料９６は、試薬９３が塗布されている試料展開用空間部９１に展開される。
【０００７】
試料展開用空間部９１において、試薬９３と、試料９６に含まれる検査対象物（試料）とが、反応する。ここでいう「反応」は、酵素反応および免疫反応などの、各種の化学反応を含む意味である。
【０００８】
試料９６は、試薬９３と反応することによって、反応状態に応じて、化学発光や蛍光などの何らかの反応光を発する。これにより、試料９６に、反射光量が変化するなどの、何らかの光学的変化が生じる。
【０００９】
特許文献１の分析装置では、この試料９６が発する反応光を、対物レンズ１０２によって集光させて検出する。具体的には、レーザビーム１００を対物レンズ１０２によってトラック溝９９へ集光させ、そのとき生じる反射光を、対物レンズ１０２によって集光させて検出する。さらに、試料展開用空間部９１における所望の位置（たとえば試薬９６の位置）へ対物レンズ１０２をアクセスさせ、試料９６と試薬９３とが反応する位置において、反応光を適切に検出する。
【特許文献１】特開２００３−２４８００６（２００３年（平成１５年）９月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１の分析装置では、試料９６が発する反応光を高感度で検出できない。
【００１１】
この問題について、一例として、試薬９６が蛍光分子を含む場合を説明する。レーザビーム１００が試料９６および試薬９３に照射されると、照射された部分において、試料９６に含まれる蛍光分子が蛍光を発する。特許文献１の分析装置は、この蛍光を、光ピックアップ内の対物レンズ１０２を通じて検出する。ここで、照射されたレーザビーム１００の一部は、試料９６に到達する前に、反射膜９８によって反射される。特許文献１の分析装置は、この反射光も、対物レンズ１０２を通じて検出する。反射光を蛍光と同時に検出するため、検出される蛍光に、励起光の一部（レーザビームの反射光）が混入する。この反射光は、検出光におけるバックグラウンド光（背景光）となり、検出光をサンプリングした反応光量信号におけるノイズ成分となる。このノイズ成分は、反応光量信号のＳ／Ｎ比（シグナル／ノイズ比率）を低下させる。
【００１２】
このように、特許文献１の分析装置では、試料９６が発する反応光を高感度で検出できない。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、照射した光ビームの反射光などのバックグラウンド光の混入を低減することによって、分析対象物が発する発光を高感度で検出できる分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る検出装置は、分析用基板に形成されているセルに光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記セルが透過、反射、散乱、または回折する前記光ビームの誘導放出光成分を減ずる通過帯域を有するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過したフィルタ出力光に基づき、このフィルタ出力光の強度を表す信号を生成する信号生成手段とを備え、前記光ビーム照射手段は、第１照射光強度、およびこの第１照射光強度よりも強度が強い第２照射光強度に強度変調されている変調光を前記光ビームとして照射するものであり、前記信号生成手段は、前記第１照射光強度の光ビームを照射したときのフィルタ光強度を表す第１フィルタ光信号を生成し、かつ、前記第２照射光強度の光ビームを照射したときのフィルタ光強度を表す第２フィルタ光信号を生成するものであり、前記第２フィルタ光信号から前記第１フィルタ光信号を減算する減算手段をさらに備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、本装置では、セルにおいて発生した発光に含まれるバックグラウンド光は、フィルタ手段によって除去される。しかし、発光をフィルタ手段に通過させたとしても、必ずしも、フィルタ手段によって除去されないバックグラウンド光成分もある。この除去されないバックグラウンド光成分には、照射する光ビームの強度にあまり関わらず、ほぼ一定となるものがある。
【００１６】
そこで、本装置では、光ビーム照射手段が、第１照射光強度および第２照射光強度に強度変調されている光ビームを、セルに照射する。ここで、第２照射光強度は、第１照射光強度よりも強度が強い。セルにおいては、このような変調光が照射されることによって、第１照射光強度に対応した第１検出光と、第２照射光強度に対応した第２検出光とが発生する。これらの第１検出光および第２検出光は、いずれも、フィルタ手段を通過することによって、フィルタ手段から、第１フィルタ出力光および第２フィルタ出力光として出力される。
【００１７】
本装置では、信号生成手段が、第１フィルタ出力光の強度を表す第１フィルタ光信号と、第２フィルタ出力光の強度を表す第２フィルタ光信号とを生成する。さらに、減算手段が、第２フィルタ光信号から、第１フィルタ光信号を減算する。これにより、第１フィルタ出力光および第２フィルタ出力光に同様に含まれている、フィルタ手段によって除去しきれないバックグラウンド光成分が低減される。したがって、本装置は、セルにおいて分析対象物が発した発光を、高感度で検出することができる効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る検出装置では、前記光ビーム照射手段において、前記光ビームの光源は半導体レーザであることが好ましい。
【００１９】
上記の構成によると、本装置では、ＣＤやＤＶＤなどで実現されている、光ビームをパルス化する技術を用いることができる。したがって、光ビームを照射する際の周波数を、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚにできる。従来にも、入射光を強度変調し、蛍光を同期検出する装置があるが、この装置では、光ビームを照射する際の周波数は、１Ｈｚ〜１００ｋＨｚである。すなわち、本検出装置では、光ディスク装置における光ピックアップ内に搭載された半導体レーザを用いることにより、従来の装置に比べて、光ビームをより高速に安価で照射できる。
【００２０】
ここで、光ビームを照射する際の周波数を高くするほど、発光を高速に検出できる。このため、本装置では、発光の寿命が短く従来の装置では検出の対象とすることができない物質も、問題なく分析できる。すなわち、本装置は、従来装置に比べてより広い範囲の物質を検出対象とする効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る検出装置では、前記半導体レーザは、前記第１照射光強度がレーザ発振の閾値以上にて発するように強度変調されている光ビームを出力することが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、半導体レーザから出力される光ビームに含まれる自然光成分が、第１照射光強度においても、第２照射光強度においても、ほぼ同一となる。したがって、減算手段が、第２フィルタ光信号から第１フィルタ光信号を減算することによって、自然光成分をほぼ完全に除去できる。これにより、本装置では、分析対象物が発する発光を検出する際の感度をさらに向上できる効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係る検出装置では、前記フィルタ手段の通過帯域は、前記セルからの発光の波長帯域の中心波長を含んでいることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、検出光において、照射した光ビームの波長帯域と、セルに含まれる蛍光分子等の分子や、量子ドットの原子が発する発光の波長帯域とを、十分に分離できる。これにより、本装置では、セルにおいて分子が発する発光の多くは、フィルタ手段をそのまま通過する。したがって、検出光をフィルタ手段に通過させたとき、発光が低減されずに出力されるため、発光をより高感度に検出できる効果を奏する。
【００２５】
また、本発明に係る検出装置では、前記光ビームを前記セルに対して相対的に移動させる移動手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、光ビームをセルに対して相対的に移動させながら照射するため、１回の照射ごとに、セル内の異なる位置に光ビームを照射できる。これにより、光ビームを複数の箇所に分散して照射するため、光ビームの照射位置における熱の発生を、最小限に抑えることができる。例えばセル内の試料が蛍光分子を含んでいる場合、温度が上昇すると、量子収率の低下によって蛍光強度が低下し、また、蛍光の寿命が短くなる。しかし、このようにして、発熱を抑えれば、蛍光の強度を上げ、かつ、その寿命を長くできる。したがって、蛍光検出時における感度の向上を維持できる効果を奏する。
【００２７】
また、本発明に係る検出装置では、前記減算手段が前記第２フィルタ光信号から前記第１フィルタ光信号を減算することによって求めた信号を平均化する平均化手段をさらに備えていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によると、たとえばセルの中央付近において光ビームを照射した場合と、セルの端部付近において光ビームを照射した場合とでは、セル内における光ビームが照射可能な体積が異なってくる。このとき、検出される発光の強度が、光ビームの照射位置によって異なるおそれが生ずる。そこで、本装置では、平均化手段によって、発光の強度を表す信号を平均化することにより、このような、照射位置の違いによる検出強度のばらつきを平準化する。これにより、本装置では、検出感度の高さを安定に保つことができる効果を奏する。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明に係る検出装置は、第２フィルタ光信号から第１フィルタ光信号を減算する減算手段を備えているため、フィルタ手段によって除去できなかったバックグラウンド光成分を除去でき、分析対象物が発する発光を高感度に検出できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の一実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。なお、以下では、電気泳動を用いて試料の状態を光学的に検出する検出装置６０を説明する。この検出装置６０では、電気泳動用の泳動路５７が、試料を展開させるセルに相当する。
【００３１】
まず、本実施形態に係る検出装置６０について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る検出装置６０の構成を詳細に示すブロック図である。この図に示すように、検出装置６０は、光学ピックアップ６２を備えている。この光学ピックアップ６２は、対物レンズ１０、この対物レンズ１０を駆動するアクチュエータ６１（移動手段）、および、光学系部６２ａを含んでいる。この光学系部６２ａは、対物レンズ１０およびアクチュエータ６１以外の、たとえば光源（半導体レーザ８０）、フォトディテクタ、ビームスプリッタ、およびその他の、光学ピックアップ６２を構成するために必要な手段を備えている。光学ピックアップ６２の詳細については、後述する。
【００３２】
検出装置６０は、光学ピックアップ６２に加えて、さらに、番地再生回路６４、光量検出回路６５（信号生成手段、減算手段、平均化手段）、サーボ回路（トラッキング手段）６３、メモリ６６、変調回路（変調手段）６８、およびコントローラ６９を備えている。
【００３３】
光量検出回路６５は、光学ピックアップ６２によって検出された光学情報に基づき、試料や試薬において生ずる光学的変化（化学発光や蛍光など）の強度を検出する。検出光には光ビームｉの反射光および迷光が混入するが、この光量検出回路６５は、Ａ／Ｄ変換器を含んでおり、混入した検出光から分析対象物の反応光を高感度で検出する。なお、後述するように、光量検出回路６５は、バンドパスフィルタ７３を通過したフィルタ出力光に基づき、このフィルタ出力光の強度を表す信号を生成する。すなわち、光量検出回路６５は、第１照射光強度の光ビームｉを照射したときのフィルタ光強度を表す第１フィルタ光信号を生成し、かつ、第２照射光強度の光ビームｉを照射したときのフィルタ光強度を表す第２フィルタ光信号を生成する。
【００３４】
番地再生回路６４は、光ビームｉが分析ディスク５０を走査することによって、光学ピックアップ６２を通じて検出される信号から、分析ディスク５０に設けられている番地情報記録部５２の位置を読み取る。これにより、光ビームｉが、いずれの分析チップ５５（電気泳動チップ）を横切って、分析ディスク５０を走査したかを読み取る。さらに、泳動路５７に沿ったいずれの位置を光ビームｉが走査したのかを示す、トラックの番地情報を取得する。
【００３５】
検出装置６０は、泳動路８へ、後述するように、パルス化された光ビームｉを照射する。検出装置６０において、光学ピックアップ６２から出射した光ビームｉは、対物レンズ１０によって集光され、分析ディスク５０の案内溝５、または番地情報記録部５２に集光される。案内溝５または番地情報記録部５２からの反射光は、再び、光学ピックアップ６２に戻ってくる。光学ピックアップ６２は、反射光から、フォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｊ、および光量検出信号ｃを求める。
【００３６】
光学ピックアップ６２から出力されたフォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｊは、サーボ回路６３を介して、アクチュエータ６１にフィードバックされる。これにより、アクチュエータ６１は、フォーカスサーボおよびトラックサーボ処理を行う。
【００３７】
光学ピックアップ６２から出力された光量検出信号ｃは、番地再生回路６４および光量検出回路６５に入力される。番地再生回路６４は、入力された光量検出信号ｃから番地情報ｇを検出し、検出した番地情報ｇを、コントローラ６７および光量検出回路６５に出力する。
【００３８】
コントローラ６７は、番地情報ｇに基づき算出した制御信号ｆを、サーボ回路６３に出力する。入力された制御信号ｆに基づき、サーボ回路は、コントロール信号ｅをアクチュエータに出力する。コントロール信号ｅを入力されたアクチュエータ６１は、光学ピックアップ６２を所望の位置にトラックジャンプを行ないながら移動させることによって、分析ディスク５０における所望の位置に光ビームｉが照射されるようにする。すなわち、アクチュエータ６１（移動手段）は、光ビームｉをセルに対して相対的に移動させる。なお、コントローラ６７は、サーボ回路６３をオンまたはホールド（保持）にする処理も行う。
【００３９】
光量検出回路６５は、番地情報ｇのトラック位置における泳動路５７からの光量検出データｈを出力する。すなわち、光量検出回路６５は、いずれの分析チップ５５の流路８であるかを示す流路識別情報（流路記号など）、トラック識別情報（流路上の位置を示すトラック番号）などの番地情報とともに、光量検出データｈを出力する。なお、光量検出信号ｃのレベルは、検出に用いる試料（試薬）の光学特性に応じて決定される。このため、光量検出回路６５は、たとえば、８ビットの分解能を有するＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）を備え、検出光量をデジタルにサンプリングすることが好ましい。光量検出回路６５が出力した光量検出データｈは、メモリ６６に格納される。メモリ６６に格納された光量検出データｈは、必要に応じて取り出される。
【００４０】
変調回路６８は、コントローラ６７からの指令に基づき、半導体レーザ８０から照射される光ビームｉの振幅を変調させる。具体的には、変調回路６８は、半導体レーザ８０に、第１駆動電流値および第２駆動電流値に振幅変調されている振幅変調電流ｍを出力する。これにより、半導体レーザ８０は、第１駆動電流値に対応した第１照射光強度Ｐｅｘｌと、第２駆動電流値に対応した第２照射光強度Ｐｅｘｈとに強度変調されている変調光を出力する。この詳細については、後述する。
【００４１】
光学ピックアップ６２の詳細について、図１を参照して説明する。図１は、検出装置６０に備えられる光学ピックアップ６２の構成を詳細に示す図である。この図に示すように、光学ピックアップ６２は、対物レンズ１０に加えて、ビームスプリッタ７１、ビームスプリッタ７２、バンドパスフィルタ７３、集光レンズ７４、フォトディテクタ７５、集光レンズ７６、サーボ光学ユニット７７、集光レンズ７８、フォトディテクタ７９、および半導体レーザ８０を備えている。この構成により、光学ピックアップ６２は、分析用基板に形成されている泳動路８（セル）に光ビームｉを照射する。また、図１に示すように、半導体レーザ８０は、変調回路６８に接続されている。
【００４２】
図１に示すように、変調回路６８は、振幅変調電流ｍを半導体レーザ８０に出力する。この振幅変調電流ｍは、第１駆動電流値と第２駆動電流値とからなる。第１駆動電流値は、低い光強度である第１照射光強度Ｐｅｘｌの光ビームｉを半導体レーザ８０に出力させるための電流値である。第２駆動電流値は、高い光強度である第２照射光強度Ｐｅｘｈの光ビームｉを半導体レーザ８０に出力させるための電流値である。振幅変調電流ｍが入力されることによって、半導体レーザ８０は、高低２つの光強度に変調されている光ビームｉを出力する。すなわち、半導体レーザ８０は、第１照射光強度Ｐｅｘｌおよび第２照射光強度Ｐｅｘｈに強度変調されている変調光（光ビームｉ）を出力する。
【００４３】
図１に示すように、半導体レーザ８０から出力された変調光は、第１ビームスプリッタ７１を通って、対物レンズ１０（光照射手段）によって光ビームｉとして集光される。これにより、光ビームｉは、泳動路８（セル）に集光される。泳動路８内には、蛍光分子を結合させた分析対象物（ＤＮＡ等）を含んでいる溶液が満たされている。なお、蛍光分子に代えて半導体量子ドットを用いてもよい。したがって、照射された光ビームｉは蛍光分子を励起する。これにより、蛍光分子は、照射した光ビームｉの強度に応じた蛍光を発する。また、このとき、泳動路８において、光ビームｉの反射光および散乱光からなるバックグラウンド光も、同時に発生する。これらの光は、いずれも、対物レンズ１０によって集光され、検出光として光学ピックアップ６２内に導かれる。
【００４４】
検出光は、光学ピックアップ６２内において、第１ビームスプリッタ７１を通過して、第２ビームスプリッタ７２によって２つに分けられる。検出光の一方は、サーボ光学ユニット７７を通過して、集光レンズ７８によって集光される。集光レンズ７８によって集光された光に基づき、フォトディテクタ７９は、フォーカス誤差信号・トラック誤差信号・番地情報読み出し信号ｊを算出し出力する。なお、フォトディテク７９は、分割フォトダイオード、電流電圧変換回路、誤差生成回路および加算回路を含むものとする。
【００４５】
このように、サーボ光学ユニット７７、集光レンズ７８、およびフォトディテクタ７９によって、サーボ・情報読み出し光学系が構成される。このサーボ・情報読み出し光学系は、光ディスクのピックアップの構成要素としてよく知られているため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００４６】
検出光の他方は、バンドパスフィルタ７３（フィルタ手段）を通過して、集光レンズ７４によって集光される。このバンドパスフィルタ７３は、泳動路８が透過、反射、散乱、または回折する光ビームｉの誘導放出光成分を減ずる通過帯域を有している。集光レンズ７４によって集光された検出光に基づき、フォトディテクタ７５（光検出手段の一部）は、光量検出信号ｃを算出し、出力する。なお、フォトディテク７５は、フォトダイオード、および電流電圧変換回路を含むものとする。光量検出回路６５は、この光量検出信号ｃを、Ａ／Ｄ変換器によってサンプリングする。
【００４７】
図３（ａ）は、検出装置６０において照射される変調光の波形の詳細の一例を示す図である。図３（ｂ）は、変調光が照射されることによって泳動路８において発生する各種検出光の波形の詳細の一例を示す図である。
【００４８】
図３（ａ）に示すように、検出装置６０では、光学ピックアップ６２が、第１照射光強度Ｐｅｘｌおよび第２照射光強度Ｐｅｘｈに強度変調されている変調光を、光ビームｉとして、泳動路８に照射する。泳動路８に照射された光ビームｉは、泳動路８内に満たされている溶液に含まれている蛍光分子を励起する。これにより、蛍光分子は、照射された光ビームｉの強度に応じた蛍光を発する。また、このとき、光ビームｉの反射光および散乱光からなるバックグラウンド光も、同時に発生する。すなわち、強度が第１照射光強度Ｐｅｘｌに変調されている光ビームｉが照射されているとき、図３（ｂ）に示すように、泳動路８では、第１検出光強度Ｐｄｔｌを有している検出光が発生する。一方、強度が第２照射光強度Ｐｅｘｈに変調されている光ビームｉが照射されているとき、泳動路８では、第２検出光強度Ｐｄｔｈを有している検出光を発する。
【００４９】
検出装置６０では、光学ピックアップ６２が、変調光の照射タイミングに同期させて、泳動路８において発生した検出光を検出する。このとき、光学ピックアップ６２は、対物レンズ１０を通じて、検出光（蛍光およびバックグラウンド光）を検出する。光学ピックアップ６２は、検出した光を、光量検出信号ｃに変換し、光量検出回路６５に出力する。光量検出回路６５は、この光量検出信号ｃを、Ａ／Ｄ変換器によってサンプリングする。検出装置６０では、蛍光分子が発した蛍光のみを検出することが好ましく、バックグラウンド光を検出しないことが望ましい。
【００５０】
検出光には、バックグラウンド光と、泳動路８において生じた光学的変化（蛍光など）が含まれる。このバックグラウンド光には、検出装置６０外から入る外来光と、検出装置６０内の半導体レーザ８０に起因する光とがある。バックグラウンド光の大部分は、バンドパスフィルタ７３によって除去される。特に、後述するように、検出装置６０では、検出光をバンドパスフィルタ７３に通過させるため、泳動路８において生じた光学的変化の光の帯域のみを選択して検出し、それ以外の帯域のバックグラウンド光を大幅に除去できる。
【００５１】
しかし、バンドパスフィルタ７３の帯域内には依然として、わずかなバックグラウンド光が残る。ここで、図３（ｂ）に示すように、第１検出光強度Ｐｄｔｌを有する検出光を、バンドパスフィルタ７３に通過させたときの出力光の強度を、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌとする。また、第２検出光強度Ｐｄｔｈを有する検出光を、バンドパスフィルタ７３に通過させたときの出力光の強度を、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈとする。
【００５２】
ここで、第１照射光強度Ｐｅｘｌがレーザ発振の閾値に等しい場合は、蛍光分子を励起するための誘導放出光がゼロとなる。このとき、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌは、バンドパスフィルタ７３を通過した、バックグラウンド光の強度に等しい。また、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈは、バンドパスフィルタ７３を通過した、蛍光強度およびバックグラウンド光強度の和に等しい。そこで、検出装置６０では、光量検出回路６５が、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを減算する。より正確に言えば、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈを有している検出光をサンプリングした信号から、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを有している検出光をサンプリングした信号を減算することによって、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを減算する。これにより、泳動路８において発生した蛍光強度のみを表す信号を生成する。
【００５３】
なお、第１照射光強度Ｐｅｘｌがレーザ発振の閾値よりも大きい場合は、蛍光分子を励起するための誘導放出光がゼロではない。したがって、このときは第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌは蛍光の強度成分も含むため、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを減算すると、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌに含まれる蛍光の強度成分が差し引かれることになる。これにより、蛍光の検出強度が低下する。
【００５４】
したがって、蛍光の検出強度を高めるためには、第１照射光強度Ｐｅｘｌは、レーザ発振の閾値に等しい方がよい。しかし、この閾値は、温度や半導体レーザの個体差によって変動するため、第１照射光強度Ｐｅｘｌは閾値にマージンを付加して少々高めに設定すればよい。また、オートパワーコントロールを行えば、このマージンを減らすことができる。
【００５５】
すなわち、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌおよび第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈの両者には、バンドパスフィルタ７３によってカットされなかった、互いに同程度のバックグラウンド光強度成分が残存している。そこで、検出装置６０では、これらの差を取ることによって、バックグラウンド光強度成分を大きく低減させる。これにより、泳動路８において発生した蛍光を、高感度で検出できる。
【００５６】
検出装置６０では、図１に示すように、検出光をバンドパスフィルタ７３に通過させる。これにより、バンドパスフィルタ７３は、蛍光分子が発する蛍光の波長帯域を通過させる。バンドパスフィルタ７３は、それ以外の帯域（照射した変調光における誘導放出光の波長帯域を含む）を、通過させず、減ずる。これにより、蛍光の波長帯域と誘導放出光の波長帯域とが分離される。したがって、バックグラウンド光に含まれる誘導放出光を低減できる。これにより、バンドパスフィルタ７３は蛍光成分のみを出力するため、検出装置６０では、蛍光を感度よく検出できる。なお、このような、光学フィルタを用いて蛍光のみを検出する方法は、良く知られている。たとえば、特開平１０−１９８０４号公報（平成１０年１月２３日公開）に開示されている。
【００５７】
しかし、バンドパスフィルタ７３の通過波長帯域には、外来光の成分および誘導放出光の成分が、わずかに残存する。したがって、検出光をバンドパスフィルタ７３に通過させても、必ずしも、バックグラウンド光を完全にカットできるわけではない。そこで、検出装置６０では、光量検出回路６５が、図３（ｂ）に示すように、検出光における第２検出光強度Ｐｄｔｈから、第１検出光強度Ｐｄｔｌを減算する。これにより、検出光に残存する外来光成分および誘導放出光成分を、さらに低減する。したがって、蛍光検出感度を、よりいっそう向上できる。
【００５８】
検出装置６０では、誘導放出光のスペクトルと、分析対象物が発する発光のスペクトルとが、重なり合うことがある。このとき、検出光をバンドパスフィルタ７３に通すと、分析対象物が発する発光のスペクトルの裾野の一部が削られる。そこで、後述するように、分析対象物には、発光のスペクトルと誘導放出光のスペクトルとの重なりがなるべく少ない試薬を結合させることが好ましい。たとえば、分析対象物に、試薬として蛍光分子を結合させることが好ましい。これにより、分析対象物が発する発光の波長帯域を容易にシフトでき、誘導放出光のスペクトルとなるべく重ならないようにすることができる。
【００５９】
バンドパスフィルタ７３の通過帯域において、発光のスペクトルと誘導放出光のスペクトルとが重なる場合は、誘導放出光のスペクトルの裾野の一部も、バンドパスフィルタ７３を通過する。したがって、光学ピックアップ６２において、検出光に混入し、同時に検出される。しかし、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを減算することによって、誘導放出光を低減できる。
【００６０】
ただし、この場合、誘導放出光成分を完全に除去することはできない。なぜなら、誘導放出光の強度は、照射した変調光の強度に比例しているからである。つまり、第１検出光強度Ｐｄｔｌにおける誘導放出光成分の強度と、第２検出光強度Ｐｄｔｈにおける誘導放出光成分の強度とは、完全に同一にならないからである。すなわち、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを減じても、誘導放出光成分は完全には零にならない。そこで、検出装置６０では、半導体レーザ８０から出力される誘導放出光を完全にカットできる通過帯域を有するバンドパスフィルタ７３を用いることが好ましい。
【００６１】
図４（ａ）は、泳動路８に照射する光ビームｉのスペクトルの一例を示す図である。図４（ｂ）は、分析対象物に結合されている蛍光分子が発する蛍光のスペクトルの一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、泳動路８に、たとえば４０５ｎｍの中心波長を有する光ビームｉを照射する。このとき、光ビームｉのスペクトルは、最大でも４２０ｎｍ程度にしか広がっていない。また、泳動路８に、蛍光分子を結合させたＤＮＡを含んでいる溶液を満たす。このとき、蛍光分子として、たとえばＦＩＴＣ−Ｉ（同仁化学製）を用いる。図４（ｂ）に示すように、ＦＩＴＣ−Ｉは、光ビームｉによって励起されると、５２０ｎｍの中心波長を有する蛍光を発する。このとき、蛍光のスペクトルは、最小でも４５０ｎｍ程度にしか広がっていない。したがって、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、光ビームｉの波長帯域と、蛍光分子が発する蛍光の波長帯域とを十分に分離できる。
【００６２】
しかし、上述したバックグラウンド光は、誘導放出光の成分に加え、さらに、自然光の成分も含んでいる。この自然光のスペクトルは、通常、誘導放出光の成分のスペクトルよりも広がっており、蛍光のスペクトルと重なっている。そのため、バックグラウンド光をバンドパスフィルタ７３に通過させたとしても、この自然光成分を除去できない。つまり、バックグラウンド光として自然光が残ってしまう。このことを、図５を参照して説明する。
【００６３】
図５は、光ビームｉのスペクトルが、中心波長付近の誘導放出光成分に加えて、自然光成分をも有していることを示す図である。この図に示すように、光ビームｉのスペクトルには、中心波長付近の誘導放出光成分以外に、自然光成分も含まれている。この自然光スペクトルは、誘導放出光スペクトルに比べて横に大きく広がっており、蛍光スペクトルの波長帯域と重なっている。ここで、バンドパスフィルタ７３の通過帯域を、中心を５２０ｎｍとして、帯域幅を±３０ｎｍとする。バンドパスフィルタ７３の通過帯域には、蛍光の帯域の中心波長（あるいは強度がピークとなる波長）が含まれるようになっている。このとき、バンドパスフィルタ７３を通過する自然光および蛍光の範囲を、図５において斜線で示す。この斜線で示すように、誘導放出光は、バンドパスフィルタ７３によってほぼカットされる。しかし、自然光は、バンドパスフィルタ７３を通過し、検出光に残存する。また、自然光は、蛍光と同程度の強度を有している。なお、わかりやすく説明するために、この図では、バンドパスフィルタ７３の通過帯域に、自然光および蛍光のみを示したが、誘導放出光がわずかに残存することもある。また、文献特開平１０−１９８０４号公報は、上述のバンドパスフィルタ７３による蛍光の分離検出を開示しているが、自然光については開示していない。
【００６４】
この自然光を除去するための手法を、図６および図７を用いて説明する。図６は、光学ピックアップ６２において、半導体レーザ８０由来の自然光が、検出光に含まれるバックグラウンド光となることを示す図である。この図に示すように、レーザ発振の閾値以下の駆動電流が入力されているとき、半導体レーザ８０は、自然光のみを出力する。駆動電流を増加させるにつれて、自然光の強度が上昇する。入力駆動電流が閾値電流を超えると、それ以上に増加させても、自然光の強度は増加せず、一定値を保つ。そのかわりに、誘導放出光が、駆動電流の増加に応じて増大していく。
【００６５】
そこで、検出装置６０では、閾値以上の第１駆動電流値を有する振幅変調電流ｍを半導体レーザ８０に入力することが好ましい。これにより、第１駆動電流値よりも高い第２駆動電流値も、閾値以上となる。したがって、半導体レーザ８０は、第１照射光強度Ｐｅｘｌがレーザ発振の閾値以上にて発するように強度変調されている光ビームｉを出力する。すなわち、第１照射光強度Ｐｅｘｌおよび第２照射光強度Ｐｅｘｈは、同じ強度の自然光成分を含むことになる。したがって、バンドパスフィルタ７３を通過させた検出光に含まれる自然光成分は、一定となる。一方、蛍光成分のみが、第１照射光強度Ｐｅｘｌおよび第２照射光強度Ｐｅｘｈに比例して変化する。
【００６６】
なお、図に示すように第１照射光強度Ｐｅｘｌがレーザ発振の閾値よりもわずかに大きい場合は、第１照射光強度Ｐｅｘｌにも誘導放出光の成分が含まれる。上述の通り、誘導放出光成分はバンドパスフィルタ７３によって低減されるが、誘導放出光成分のスペクトルの広がりによってわずかに通過帯域内に残存する。また、逆に第１照射光強度Ｐｅｘｌが閾値未満であると、第１照射光強度Ｐｅｘｌに含まれる自然光強度成分と、第２照射光強度Ｐｅｘｈに含まれる自然光強度成分とに差が生じる。つまり、減算によって自然光を完全に除去できなくなる。したがって、第１照射光強度Ｐｅｘｌは、上述のようにマージン分だけ付加して、なるべく閾値を越えるように設定することが好ましい。
【００６７】
図７は、この様子をわかりやすく図にしたものである。図７に示すように、バンドパスフィルタ７３を通過させた検出光の強度は、光ビームｉの変調に伴って、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌと第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈとの間を往復する。第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌおよび第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈのどちらにも、一定の自然光強度Ｐｎが、バックグラウンド光として含まれている。なお、第１駆動電流値が閾値を超えていれば、超えた分の誘導放出光によって蛍光分子が励起されて発した蛍光の強度Ｐｆｏが、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを減じて検出されるべき検出光ΔＰｆに付加される。また、第１駆動電流値が閾値と同じであれば、Ｐｆｏ＝０である。
【００６８】
２つの検出光強度の差は、次の式で表される。Ｐｆｌｈ−Ｐｆｌｌ＝（ΔＰｆ＋ΔＰｆｏ＋Ｐｎ）−（ΔＰｆｏ＋Ｐｎ）＝ΔＰｆ。したがって、この式によれば、検出光から自然光の成分を除去できる。すなわち、蛍光の強度に比例したΔＰのみを検出できる。このように、第１駆動電流値および第２駆動電流値を、いずれも閾値以上とすれば、蛍光を高感度に検出できる。
【００６９】
光ビームｉに含まれる自然光の強度は、誘導放出光に比べて非常に小さい。しかし、そのスペクトルの幅は、誘導放出光のスペクトルに比べて広い。すなわち、自然光のスペクトルは、蛍光のスペクトルと重なりやすい。仮に、バンドパスフィルタ７３によって誘導放出光の波長成分を完全にカットしても、自然光の成分が残る。自然光の裾野の部分が、蛍光の波長帯域と重なるためである。
【００７０】
なお、泳動路８を横切らせながら光ビームｉを照射する場合、検出光は、図６に示したような一定の振幅にはならない。このことを、図８を参照して説明する。図８（ａ）は、泳動路８内に照射する光ビームｉの変調タイミングを示す図である。図８（ｂ）は、泳動路８内において検出する検出光の検出タイミングを示す図である。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、泳動路８の一方の端から他方の端へ、光ビームｉを移動させながら照射する。このとき、泳動路８の端の付近では、光ビームｉの広がりの端部が泳動路８の外を照射する。一方、光ビームｉの残りの部分が、蛍光分子を照射する。これにより、泳動路８に照射された光ビームｉは、完全に蛍光分子に照射されない。すなわち、光ビームｉは、十分に蛍光分子を励起できない。
【００７２】
したがって、泳動路８の端の付近において検出した検出光の振幅は、図８（ｂ）に示すように、泳動路８の中央部分において検出した検出光の振幅に比べて小さくなる。そこで、バンドパスフィルタ７３を通過させた光を、泳動路８の中心のみにおいてサンプリングすることが好ましい。これにより、蛍光を感度よく検出できる。あるいは、泳動路８の端部において検出した検出光を含め、泳動路８の全ての領域において検出した検出光の、全ての振幅を平均化してもよい。すなわち、光量検出回路６５は、第２フィルタ光信号から第１フィルタ光信号を減算することによって求めた信号を、平均化してもよい。これにより、個々のサンプリングによって得た振幅のばらつきを無くし、蛍光を安定に検出できる。したがって、泳動路８内での蛍光検出をより安定化することができる。
【００７３】
図９は、本発明の一実施形態に係る検出装置６０において使用する分析用基板１の要部、および、この分析用基板１に光ビームｉ（レーザビーム）を入射させた状態を示す縦断面図である。図９に示す断面は、流路８において試料などを含んでいる溶液を流す方向に垂直な面に相当し、かつ、案内溝５に沿った方向に分析用基板１を切断する面に相当する。
【００７４】
図９に示すように、分析用基板１は、基板１３と、この基板１３の上に順次形成されている反射層３および絶縁層４と、カバー層７と、基板１３とカバー層７とを接着している接着層６とを備えている。
【００７５】
基板１３は、透明材料（プラスチック、ガラス等）によって、形成されており、厚みは１．２ｍｍである。この基板１３は、ディスク形状に形成されていることが好ましい。これにより、光ディスクにおいて確立されている技術を活用できるため、高速に使用でき、かつ安価に構成できる分析用基板１を実現できる。
【００７６】
カバー層７は、基板１３と同じく、プラスチックやガラス等の透明材料を用いて、ディスク形状に形成されている。このカバー層７は、少なくとも下記に示す流路８を密閉する形状であればよい。カバー層７は、０．１ｍｍの厚みに形成されていることが好ましい。分析用基板１においてカバー層７が形成されている側は、図９に示すように、光ビームｉが入射する面に相当する。
【００７７】
基板１３において反射層３等が形成されている側の面には、溝形状の流路溝１４が成型されている。この流路溝１４の両側には、隔離部１２および案内溝１１が成型されている。これにより、流路溝１４は、試料や試薬、バッファなどを流す流路８を形成する。流路溝１４の幅および深さは、数μｍ〜数百μｍとすることが好ましい。
【００７８】
基板１３において流路溝１４が形成されている側の面には、光ビームｉを案内する案内溝１１が設けられている。この案内溝１１は、基板１３の表面において、反射層３および絶縁層４の積層後に、案内溝５を形成する。案内溝１１は、流路溝１４と重ならない位置に成型されている。換言すると、流路溝１４の形成位置に、案内溝１１は形成されていない。そのため、反射層３および絶縁層４も形成されていない。なお、案内溝１１の深さは数十ｎｍ、幅は１００ｎｍ〜数百ｎｍ、ピッチは数μｍ〜数十μｍとすることが好ましい。
【００７９】
隔離部１２は、基板１３において流路溝１４を形成する側の面において、流路溝１４の側縁部に沿って凸状に形成されている。この隔離部１２は、流路溝１４と案内溝５とを隔離している。この隔離状態は、流路８（流路溝１４）を満たしている溶液が、案内溝５へ漏れることを防止する。
【００８０】
図１４に示す従来例の問題を説明する。図１４に示す従来例では、光ビームｉを照射することによって、試料９６および試薬９３は、励起され、化学的または物理的変化を起こす。しかし、このとき生じる発光（化学発光、蛍光等）は、反射膜９８によって遮られる。したがって、発光を、対物レンズ１０２を通じて検出できない。
【００８１】
仮に、発光が、反射膜９８をわずかに透過したとしても、このとき、照射したレーザビーム１００の一部が、手前の反射膜９８によって反射されている。この反射光は、発光に付加される、バックグラウンド光となる。すなわち、図１４に示す従来例では、検出した光に、バックグラウンド光が混入している。これにより、発光を、高感度で検出できない。
【００８２】
一方、図９に示す分析用基板１では、図１４に示す従来例において発生する問題は発生しない。すなわち、以下に説明するように、光ビームｉの反射光を低減できる。
【００８３】
図９に示すように、分析用基板１では、照射した光ビームｉ（パルス化されたレーザビーム）は、光路ａ１，ａ２を通り、対物レンズ１０を介して、分析用基板１に入射する。すなわち、光ビームｉは、案内溝１１や反射層３によって遮られること無く、流路８へ入射する。ここでいう「遮られる」とは、「光ビームｉが、案内溝１１において回折せずに散乱しないこと」を意味する。また、「光ビームｉが、反射層３によって反射されて、試料や試薬に到達し難くなること」も意味する。
【００８４】
照射した光ビームｉが遮られることがないため、分析用基板１では、流路８内の試料および試薬を、十分な光量の光ビームｉによって照射できる。したがって、試料または試薬が光ビームｉによって励起されることによって生ずる発光を、高感度で検出できる。
【００８５】
分析用基板１を作成する手順を以下に説明する。
【００８６】
分析用基板１を作成するためには、まず、反射層３を、流路溝１４を除いて案内溝１１の領域に成膜する。反射層３を、隔離部１２の領域の一部に成膜してもよい。しかし、流路溝１４の領域には成膜しないようにする。反射層３を、少なくとも光ビームｉの波長（たとえば４００ｎｍ、６３０ｎｍや７８０ｎｍ）の光を反射する膜として成膜する。この条件を満たすため、反射層３を、アルミニウムや銀などの金属薄膜を用いて成膜すればよい。また、反射層３を、１０〜５０ｎｍの厚みに成膜することが好ましい。なお、反射層３の成膜には、たとえばスパッタ蒸着法を用いればよい。
【００８７】
検出装置６０では、トラッキングサーボにより、光ビームｉを案内溝５へ追従させる。このとき、案内溝５において、光ビームｉは、反射される必要がある。反射層３は、この反射を行わせるためのものである。そこで、反射層３を、光ディスクの既知の反射層として使われている金属薄膜とすればよい。
【００８８】
反射層３の上に、さらに、絶縁層４を、反射層３を覆うように成膜する。これにより、金属製の反射層３に、流路８内の溶液が直接的に触れることを防止できる。なお、絶縁層４の成膜には、ＳｉＮ（窒化ケイ素）やＳｉＯ２（二酸化ケイ素）などの誘電体を使用すればよい。
【００８９】
もし、絶縁層４を反射層３上に設けないと、流路８を流れる溶液が、反射層３に接触する。反射層３が金属薄膜である場合は、この接触により、流路８内に偽電極が形成されたり、流路８内の電場が乱されたりする。このことは、流路８内における良好な電気泳動を阻害する等の問題を引き起こす。
【００９０】
反射層３の上に設けた絶縁層４を、カバー層７に、接着層６を介して接着させる。接着層６は、たとえばＵＶ硬化樹脂を使用して、数μｍ〜数十μｍの厚みに形成する。絶縁層４の表面には、最終的に、案内溝５および隔離部９を形成する。
【００９１】
隔離部９は、接着層６に直接的に接着される。この隔離部９は、流路溝１４を密閉し、かつ、流路溝１４と案内溝５とを隔離する。これにより、隔離部９は、流路８（流路溝１４）を満たしている溶液が案内溝５に漏れること、を防止する。
【００９２】
検出装置６０では、上述した分析用基板１を用いて、泳動路５７に流す溶液に含まれる分析対象物（試料、試薬等）を分析する。そこで、以下に、検出装置６０において、分析用基板１を用いて溶液中の分析対象物を分析する際の、基本原理について説明する。なお、検出装置６０では、ディスク形状の分析用基板１に限らず、他の形状の分析用基板を用いてもよい。
【００９３】
検出装置６０では、光学ピックアップ６２が、分析用基板１に対して、光ビームｉを入射させる。このとき、光学ピックアップ６２は、光ビームｉを、図９においてａ１およびａ２によって示される光路を通り、対物レンズ１０によって集光され、案内溝５と同一平面上において焦点を結ぶように、制御する。
【００９４】
図９に示す検出装置６０では、光ビームｉの波長は４００ｎｍであり、対物レンズ１０の開口数は０．８５である。流路８に照射された光ビームｉは、流路８における接着層６の近傍位置に焦点を結ぶが、この理由は、後述するように、案内溝５に焦点を結ぶようにフォーカスサーボおよびトラックサーボを行うため、流路８においてはその延長上に焦点が結ばれるからである。焦点を結んだあと、光ビームｉは、発散し、流路８を流れる溶液に照射される。
【００９５】
光ビームは、焦点近傍において１μｍ程度に集光される。したがって、流路８内の中央付近では広がって、励起光のエネルギー密度が十分に下がる。仮に、流路８内の中央において光ビームｉの焦点を結ぶと、溶液内の分析対象物を励起する励起光のエネルギー密度が、高くなりすぎるおそれがある。特に、溶液に蛍光分子が含まれる場合、蛍光分子の濃度が高いと、励起光が蛍光分子に次々と吸収される。そのため、光路上において、励起光が次第に減衰する。このことは、光ビームｉの量子収率（蛍光分子の発光効率）を見かけ上低下させる原因となる。
【００９６】
また、溶液内の蛍光分子の濃度が高いと、蛍光分子が発する蛍光が、励起光と同様に、周囲の蛍光分子によって吸収される。これにより、蛍光が流路８外に出る前に、蛍光の強度が減衰する。このことも、光ビームｉの量子収率を見かけ上低下させる原因となる。そこで、これを防止するため、光ビームｉを、ある程度発散させて広げ、流路内８に広く一様に照射することが好ましい。これによって、蛍光分子を効率よく発光させることができる。
【００９７】
しかし、上述したように、案内溝５と同一の平面状に、光ビームｉを集光させると、焦点近傍（流路８におけるカバー層７の近傍）において、光ビームｉは、１μｍに集光される。すなわち、焦点近傍では、光ビームｉのエネルギー密度が高くなっており、分析対象物を加熱する原因となる。上述したように、分析対象物が加熱されると、量子収率の低下するこれにより、反応光の強度が低下し、さらに、反応光の寿命も短くなる。これを防止するため、後述するように、光ビームｉを移動させながら照射し、光ビームｉを一箇所に集光させないようにすることが好ましい。これによって、分析対象物の加熱を最小限に抑えることができる。
【００９８】
以下に、検出装置６０において流路８を電気泳動に使用する例を説明する。流路８を電気泳動に使用する場合、流路８に、試料や試薬を溶かした溶液を流す。この溶液に溶かす試料には、事前に何らかの蛍光分子を化学結合させておく。蛍光分子として、ＡＮＳ（１−アニリノナフタレンー８−スルホン酸）、ピレン、またはＤＮＳ-ＣＩ（ダンシルクロリド）を用いることが好ましい。ＡＮＳを用いると、光ビームｉを照射されることによって蛍光分子が発する蛍光の波長は、５１５ｎｍとなる。ピレンを用いると、蛍光の波長は４８０ｎｍとなる。また、ＤＮＳ-ＣＩ（ダンシルクロリド）を用いると、蛍光の波長は５１０ｎｍとなる。
【００９９】
まず、試料や試薬などの分析対象物を溶かした分析溶液を、流路８に満たす。溶液が流路８に完全に満たされてから、流路８に、波長４００ｎｍの光ビームｉを照射する。
【０１００】
以下では、波長５２０ｎｍの蛍光を発するＦＴＩＣ−Ｉを蛍光分子として使用する例を説明する。
【０１０１】
まず、試料や試薬などの分析対象物を溶かした分析溶液を、流路８に満たす。溶液が流路８に完全に満たされてから、流路８に、波長４００ｎｍの光ビームｉを照射する。これにより、流路８を満たしている溶液に含まれる、試料に化学結合されているＡＮＳが、光ビームｉによって励起される。その結果、図９に示すように、波長５２０ｎｍの蛍光ａ５が発生する。この蛍光ａ５の一部は、光路ａ６，ａ７を通り、対物レンズ１０へ直接的に向かう。蛍光ａ５の他の一部は、光路ａ８，ａ９を通り、流路溝１４における基板１３の面によって一部が反射され、対物レンズ１０へ向かう。蛍光ａ５のその他の一部は、基板１３の面によって反射されずに、基板１を透過する。
【０１０２】
このように、ＡＮＳが発する蛍光ａ５は、光路ａ６〜ａ９を通って、対物レンズ１０へ向かう。これにより、蛍光ａ５は、対物レンズ１０を通じて光学ピックアップ６２に導かれる。
【０１０３】
流路８に照射した光ビームｉのうち、一部（波長４００ｎｍ）は、カバー層７の表面において反射され、対物レンズ１０へ進む。ＡＮＳを励起しなかった光ビームｉ（波長４００ｎｍのうち変化が生じなかった光）の一部は、基板１３の表面において反射される。光ビームｉの残りは、基板１３を透過し、光路ａ３およびａ４を通って、流路８から出て行く。
【０１０４】
光ビームｉの残りが流路８から出て行くのは、上述したように、流路８内に、金属薄膜による反射層３が設けられていないからである。すなわち、不要な光ビームｉの大部分は、流路溝１４を透過し、光学ピックアップ６２側へほとんど戻らない。これにより、反射した光ビームｉ（励起光）が、蛍光ａ５へ混入することを大幅に防ぐことができる。
【０１０５】
ただし、実際には、光ビームｉ（励起光）の反射を無くすことは困難である。すなわち、流路８から対物レンズ１０へは、波長変化を伴った蛍光（波長５２０ｎｍ）と、蛍光を引き起こさなかったわずかな光ビームｉの反射光（４００ｎｍ）とが混ざった光が進入する。すなわち、光学ピックアップ６２が検出する光には、蛍光、および光ビームｉの反射光の両方が含まれている。以後、これら２つの光を合わせた光を、検出光と呼ぶ。
【０１０６】
分析用基板１を使用すれば、蛍光へ混入する光ビームｉの反射光の割合を減少できる。しかし、場合によっては、蛍光に混入する光ビームｉの反射光の強度が、蛍光の強度と同程度になることがある。このとき、蛍光に混入する反射光は、検出光におけるバックグラウンド光となる。このバックグランド光は、蛍光検出時における感度低下の原因となる。
【０１０７】
ここで、一般に、照射した光ビームｉの一部は、対物レンズから出射されずに、光学ピックアップ内において反射および散乱を繰り返し、光学ピックアップ内に閉じ込められる。これにより、集積化された光ディスクの光学ピックアップにおいて、いわゆる迷光が発生する。迷光は、上述した光ビームｉの反射光と同様に、蛍光に混入する。したがって、光学ピックアップ内のフォトディテクタによって、蛍光と同時に検出されてしまう。
【０１０８】
すなわち、仮に、光ビームｉ（励起光）分析用基板１による反射光の混入を完全に防いだとしても、迷光が、蛍光に混入する。蛍光に混入した、バックグラウンド光としての迷光は、光ビームｉの反射光と同様に、蛍光検出時における感度低下の原因となる。光ディスクの光学ピックアップを使用する場合、光学ピックアップ内に光源を備えるため、このような、蛍光検出時において迷光が原因となって感度が低下するという、特有の問題が発生する。なお、検出装置６０ではなく、通常の光ディスク記録再生装置における再生時は、記録されたビットからの反射光量が迷光の量よりも十分に多く、また容量結合によって交流成分のみを再生するため、迷光の影響は無い。つまり、光ディスクのピックアップを蛍光検出を行うための検出装置６０に用いる場合のみ、迷光が感度を低下を招くという問題が発生する。
【０１０９】
これらの反射光および迷光には、上述した誘導放出光、および自然光が含まれる。
【０１１０】
図１０は、分析用基板１に設けられている流路８および液溜・注入口４１の構造を、断面において示す斜視図である。同図は、図９の断面と同一の断面を含んでいる。また、説明の便宜上、成膜された各層を省略し、一例として電気泳動を行う分析用基板１を示している。
【０１１１】
基板１３には、上述した流路溝１４および案内溝５に加えて、液溜・注入口４１が成型されている。この液溜・注入口４１には、電極５１が接続されている。電極５１は、白金やアルミニウムの薄膜などの金属を使用し、スパッタ法などの任意の成膜手法により成膜する。
【０１１２】
図１０には、基板１３に設けられている、一対の液溜・注入口４１および電極５１を示す。しかし、後述するように、実際には、基板１３に、複数対の液溜・注入口４１および電極５１が設けられている。
【０１１３】
液溜・注入口４１に、試料および試薬を含んでいる溶液を注入する。上述したように、流路８内には、金属薄膜による反射層３が設けられていない。そのため、流路８内に偽電極が形成されたり、または、流路８内の電場が弱くなったりすることがない。
【０１１４】
金属薄膜である反射膜３を、流路８および液溜・注入口４１には成膜せず、案内溝５の領域に成膜する。これは、電気泳動などにおいて発生する電界を乱さないようにするためである。これにより、流路８への光ビームｉの入射側の面には、案内溝５および反射膜３が設けられない。そのため、光ビームｉは、流路８において遮られたり散乱されたりすることが無い。換言すれば、光ビームｉは、流路８内の溶液に、最大限に照射される。この結果、光ビームｉによって励起された試料が発する発光（化学発光や蛍光）も、遮られること無く、光学ピックアップ６２へ導かれる。
【０１１５】
なお、照射する光ビームｉの波長や、対物レンズ１０の開口数に応じて、案内溝５の幅を適切な値に設定すればよい。たとえば、分析用基板１を使用する検出装置６０では、上述したように、光源から照射される光ビームｉの波長は、４００ｎｍである。また、光学ピックアップ６２内の対物レンズ１０の開口数は、０．８５である。この場合、集光された光スポットの径は、約５００ｎｍとなる。そのため、案内溝５の幅を、１００〜４００ｎｍに設計することが好ましい。
【０１１６】
一般に、通常の光ディスクにおける案内溝のピッチは、３００ｎｍ〜１μｍである。これは、ピッチをできるだけ短くして、高密度記録を行うためである。しかし、分析ディスク５０では、電気泳動などの分析を行うため、このような精細なピッチは必要ない。すなわち、分析ディスク５０における案内溝５のピッチは、数μｍ〜数百μｍとすることが好ましい。これは、分析対象物の分解能（電気泳動の場合はバンドの分解能）に依存するため、案内溝５のピッチを、通常の光ディスクに設けられる案内溝５のピッチに比べて、より大きくすることが好ましいからである。この値は、通常の光ディスクにおける案内溝のピッチの値の、約１０倍〜１０００倍となる。
【０１１７】
案内溝５は、通常のＣＤおよびＤＶＤと同様に、基板１３上において、スパイラル状態に形成されている。そのため、分析ディスク５０は、１回転すると、案内溝５のピッチに相当する量だけ離れた、流路８に沿った位置に戻ってくる。これによって、１回転毎に、光ビームｉが、流路８に沿って順次、移動する。そのため、光ビームｉは、流路８の全体を走査できる。
【０１１８】
分析対象物の検出分解能は、分析対象物を走査する案内溝５のピッチに等しくなる。そのため、案内溝５のピッチを大きくするほど、分解能が低下する。しかし、電気泳動などの分離されたバンド幅（１０μｍ〜１００μｍ）と同等のピッチであれば、実用上、分解能は低下しない。それどころか、分析ディスク５０の１回転当たりの光ビームｉの移動量が大きくなるため、分析対象物を流路８に沿ってより高速で走査できる。そのため、案内溝５のピッチを、５μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。このとき、光ビームｉの流路８に沿った走査速度は、１０倍〜１００倍に向上する。
【０１１９】
図１１は、分析用基板１を用いてディスク形状に形成されている分析ディスク５０の構成を示す平面図である。この分析ディスク５０を用いれば、電気泳動による試料分析を行うことができる。
【０１２０】
分析ディスク５０には、図１１に示すように、中心穴５３および切欠き部５４が設けられている。中心穴５３を通じて、分析ディスク５０を、検出装置６０のターンテーブルの中心に固定する。切欠き部５４によって、分析ディスク５０の回転角度を固定する。
【０１２１】
分析ディスク５０には、電気泳動を行うために必要な分析チップ５５が４つ、搭載されている。各分析チップ５５は、泳動路５７、４個の液溜・注入口４１ａ〜４１ｄ、および４個の電極（電源接続配線）５１ａ〜５１ｄを備えている。泳動路５７は、十文字に形成されており、流路８に相当する。液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、泳動路５７の端部に設けられ、液溜・注入口４１に相当する。電極（電源接続配線）５１ａ〜５１ｄは、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに接続され、電極５１に相当する。
【０１２２】
分析チップ５５の構造は、電極５１ａ〜５１ｄを除けば、一般に使われている分析チップの構造と同等である。この構造は、たとえば、特開２００３−６６００３公報（平成１５年３月５日公開）において、試料の分析例と共に開示されている。
【０１２３】
泳動路５７は、第１泳動路５７ａおよび第２泳動路５７ｂからなる。具体的には、第１泳動路５７ａは、分析ディスク５０の径方向に延長する。第２泳動路５７ｂは、第１泳動路５７ａに直交する方向に延長する。このように、第１泳動路５７ａおよび第２泳動路５７ｂは、分析ディスク５０において、十字形をなすように配置されている。
【０１２４】
各液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、４個の泳動路５７の各端部において、連続して接続されるように、各１個が配置されている。照射時間が、具体的には、第１泳動路５７ａの一端部には液溜４１ｂが、他端部には４１ｄが配置されている。また、第２泳動路５７ｂの一端部には液溜４１ａが、他端部には４１ｃが配置されている。
【０１２５】
泳動路５７の幅および深さは、数μｍ〜数百μｍである。液溜・注入口４１ａ〜４１ｄの直径は、数百μｍ〜数ｍｍである。このような、幅が非常に細い泳動路５７は、一般に、マイクロキャピラリと呼ばれている。泳動路５７は、上述したように、カバー層７によって密閉されている。液溜・注入口４１ａ〜４１ｄには、試料や試薬などを含む溶液が注入される。そのため、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄは、分析ディスク５０の表面に露出している。
【０１２６】
本実施形態では、電極５１ａ〜５１ｄは、分析ディスク５０の最内周部に引き出されて形成されている。これらの電極端部には、検出装置６０から、コネクタを介して、電気泳動用の電源が供給される。
【０１２７】
具体的には、液溜・注入口４１ａには電極５１ａが、液溜・注入口４１ｂには電極５１ｂが、液溜・注入口４１ｃには電極５１ｃが、液溜・注入口４１ｄには電極５１ｄが、それぞれ、接続されている。電極５１ａ〜５１ｄは、白金やアルミニウムなどの金属薄膜を、スパッタによって成膜して形成する。なお、本実施形態では、分析チップ５５を、電気泳動用のものとして説明している。これに加えて、分析チップ５５では、インキュベーションやカラムクロマトグラフィーなどを行ってもよい。
【０１２８】
分析ディスク５０を用いた分析プロセス（電気泳動プロセス）では、液溜・注入口４１ａ〜４１ｄに、バッファ溶液を注入する。次に、サンプル溶液（たとえばＤＮＡ断片溶液）を、液溜・注入口４１ａに注入する。その後、電極５１ｃを、プラス電圧電源（数十〜数百ボルト）に接続する。また、電極５１ａを、グラウンド（アース）に接続する。
【０１２９】
このとき、電極５１ｂおよび電極５１ｄを開放しておく。これにより、液溜・注入口４１ｃに、プラス電圧（数十〜数百ボルト）が印加される。一方、液溜・注入口４１ａには、ゼロ電圧が印加される。ここで、注入したサンプル（ＤＮＡ断片）は、マイナスに帯電されている。したがって、注入したサンプルは、泳動路５７（マイクロキャピラリ）の中を、液溜・注入口４１ａ（マイナス電極）から液溜・注入口４１ｃ（プラス電極）へ向かって、泳動する。
【０１３０】
サンプル溶液に含まれるサンプルが、泳動路５７における十文字の交点に到達したときに、液溜・注入口４１ａ，４１ｃを、電気的に開放する。その一方で、電極５１ｄをプラス電圧電源（数十〜数キロボルト）に接続する。また、電極５１ｂを、グラウンドに接続する。これにより、電気泳動用の電極は、電極５１ａ，５１ｃから、電極５１ｂ，５１ｄへと切り替わる。
【０１３１】
この結果、液溜・注入口４１ｄに、プラス電圧（数十〜数キロボルト）が印加される。また、液溜・注入口４１ｂには、ゼロ電圧が印加される。これにより、注入したサンプルは、泳動路５７の中を、液溜・注入口４１ｂから、液溜・注入口４１ｄへ向かって泳動する。
【０１３２】
なお、このような、マイクロキャピラリを用いた電気泳動分析の原理は、一般に良く知られている。そのため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【０１３３】
図９に示すように、電極５１ａ〜５１ｄは、分析ディスク５０において、光ビームｉの入射面に反対する面に形成されている。この構成により、照射した光ビームｉは、電極５１ａ〜５１ｄによって遮られることがない。したがって、蛍光検出時における感度を、高く保つことができる。また、案内溝５におけるトラッキングを乱すことも無い。さらに、電極５１ａ〜５１ｄの配線の自由度が増すため、分析ディスク５０をより容易に製造できる。また、電極５１ａ〜５１ｄを配線するために必要な面積を、十分に広く取ることができる。これにより、配線の抵抗値を低く押さえ、電源電圧を効率的に供給できる。
【０１３４】
分析ディスク５０には、他に、案内溝５と、番地情報を記録した番地情報記録部５２とが設けられている。案内溝５および番地情報記録部５２があるため、複数の泳動路５７のうちの所望の泳動路５７に、光ビームｉを選択的に照射できる。すなわち、泳動路５７における第２泳動路５７ａに沿った所望の位置を、光ビームｉによってアクセスし、かつトラッキングしながら、検出対象を検出（分析）できる。
【０１３５】
具体的に説明すると、分析ディスク５０には、４個の分析チップ５５が、それぞれ、互いに９０度の角度をおいて設けられている。これらの隣り合う分析チップ５５における、隣り合う泳動路５７の間には、分析ディスク５０の径方向に並ぶ、多数の案内溝５が形成されている。これらの案内溝５における中途位置には、番地情報記録部５２が設けられている。したがって、照射された光ビームｉは、１つのトラック（案内溝５）内を、案内溝５のトラッキング領域、番地情報記録部５２、案内溝５のトラッキング領域、泳動路５７の順に、繰り返し走査する。
【０１３６】
また、分析ディスク５０は、上述したように、ディスク形状である。この分析ディスク５０は、スピンドルモータによって回転する。分析ディスク５０の回転によって、光ビームｉを案内溝５に沿って走査し、目標の泳動路５７へ高速にアクセスする。また、泳動路５７内を移動させながら、光ビームｉを照射する。さらに、光ビームｉを、泳動路５７に沿った異なる位置に移動させながら、照射できる。
【０１３７】
分析用基板１は、ＣＤまたはＤＶＤと同様のディスク形状であることが好ましい。このようにすれば、検出装置６０を構成する部品（光学ピックアップ６２、スピンドルモータ等）の大半を、広く流通している既成品を使用し、低価格で構成することができる。したがって、検出装置６０を、一般家庭に普及できる。
【０１３８】
図１２（ａ）は、案内溝５に沿った延長領域において光ビームｉが走査する領域の種類を時系列で示す図である。図１２（ｂ）は、照射される光ビームｉの光量を概略的に示す波形図である。図１２（ｃ）は、検出装置６０において処理される制御信号ｆの波形を概略的に示す波形図である。図１２（ｄ）は、同じく光量検出信号ｃの波形を概略的に示す波形図である。図１２（ｅ）は、同じく光量検出データｈの波形を概略的に示す波形図である。
【０１３９】
分析ディスク５０が、図１１に示す矢印Ｙ方向に回転している状態において、図９に示す光ビームｉは、案内溝５のいずれかを走査する際、図１２（ａ）に示すように、まず、案内溝５のトラッキング領域を通過する。その後、光ビームｉは、順次、番地情報領域、トラッキング領域、泳動路領域、トラッキング領域へと移動していく。
【０１４０】
光ビームｉは、最初のトラッキング領域においては、案内溝５をトラッキングするのみである。そのため、図１２（ｂ）に示すように、光ビームｉの強度を、弱い一定レベルとする。具体的には、照射パワーを０．２〜１ｍＷとする。また、図１２（ｃ）に示すように、制御信号ｆをハイレベルとし、サーボをオンにする。このとき、光量検出信号ｃは、図１２（ｄ）に示すように、一定レベルとなる。すなわち、光量検出信号ｃは、反射膜３からの反射強度レベルを示す。この反射強度レベルは、反射率に基づき予知できる。
【０１４１】
続いて、光ビームｉが番地情報領域に移動したとき、上記のトラッキング領域と同じように、光ビームｉの強度を、弱い一定レベルに保つ（図１２（ｂ））。同時に、制御信号ｆもハイレベルのままとし、サーボもオンにしておく（図１２（ｃ））。この場合、番地情報記録部（凹凸のピットの断続）５２によって光ビームｉが回折するため、光量検出信号ｃには、番地情報が現れる（図１２（ｄ））。ピットにおける回折の有無によって、信号の振幅が低下したり、元に回復したりする。このような回折による信号振幅の低下量も、容易に予知できる。
【０１４２】
次に、光ビームｉがトラッキング領域に再び移動したとき、光ビームｉの強度を、弱い一定レベルに保つ（図１２（ｂ））。同時に、制御信号ｆもハイレベルに維持し、サーボもオンにしておく（図１２（ｃ））。この場合、光量検出信号ｃは一定レベル、すなわち、反射膜３からの反射強度レベルとなる（図１２（ｄ））。
【０１４３】
次に、光ビームｉが流路領域（泳動路５７、流路８）に移動すると、光ビームｉの強度を変調する（図１２（ｂ））。具体的には、光ビームｉのピーク値（第２照射光強度Ｐｅｘｈ）を１〜３ｍＷ、ボトム値（第１照射光強度Ｐｅｘｌ）を、０．２〜０．５ｍＷとする。また、制御信号ｆをローレベルとし、サーボをホールド（保持）する（図１２（ｃ））。この場合、パルス化された光ビームｉが流路８に集光される。そのため、光量検出信号ｃには、試料や試薬における光学的変化（蛍光）に応じて、図７に示したバンドパスフィルタ７３を通過させたフィルタ出力光の強度に応じた電圧波形が生じる（図１２（ｄ））。
【０１４４】
このとき、上述した光量検出回路６５が有するＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）が、実線で示す光量検出データｈをサンプリングする（図１２（ｅ））。また、光量検出回路６５は、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈを有する検出光をサンプリングした信号から、第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを有する検出光サンプリングした信号を除算することによって、光量検出データｈを生成する。したがって、第２フィルタ出力光強度Ｐｆｌｈから第１フィルタ出力光強度Ｐｆｌｌを除去した、蛍光の強度を表すデータを生成することになる。なお、分析溶液が流路８上の光ビームｉの走査位置に存在しないとき、図１２（ｅ）の破線で示すように、検出データｈはサンプリングされない。
【０１４５】
以下に、泳動路５７において照射する光ビームｉのパルス数について説明する。上述したように、泳動路５７の幅ｗは数μｍ〜数百μｍであるが、以下では、１００μｍの例を説明する。ディスク形状の分析用基板１のサイズを、ＣＤまたはＤＶＤと同一のサイズ（半径６０ｍｍ）とする。また、放射状に伸びる泳動路５７における光ビームｉの照射領域ｒを、３０〜５０ｍｍとする。さらに、ディスクの回転周波数ｆを３０Ｈｚ（１８００ｒｐｍ）とする。
【０１４６】
ここで、泳動路５７を光ビームｉが通過する時間ｔは、ｔ＝ｗ／（２πｒｆ）となるから、上述した条件では、ｔ＝１１μｓ〜１８μｓである。したがって、パルスの周波数が１ＭＨｚであれば、通過時間内に、約１０〜１８発の光ビームｉのパルスを移動しながら照射できる。照射する光ビームｉ（変調光）における高低の照射時間を、それぞれ５００ｎｓずつとする。この照射時間は、蛍光分子の励起時間（数ｆｓ：フェムト秒）や寿命時間（数ｎｓ）に比べて十分長いため、検出光はほぼ矩形に近い波形となり、励起光に対する蛍光分子の応答を無視できる。なお、光量検出回路６５は、高低の検出光強度を、１周期でそれぞれ１回、サンプリングする。また、周波数が１００ＭＨｚであれば、約１０００〜１８００発の光ビームｉのパルスを照射できる。光ビームｉのパルスの照射回数を多くするほど、蛍光の検出回数を多くできる。したがって、蛍光をより高感度で検出できる。
【０１４７】
続いて、レーザビームｉは再びトラッキング領域に移動し、以後はこの動作を繰り返す。
【０１４８】
なお、光ビームｉが泳動路５７を横切る時間が、サーボ制御を乱さないほど十分に短ければ、光ビームｉは、サーボ帯域よりも高い周波数で横切る。したがって、安定してトラッキングサーボを行うことができる。この場合、上記のようにサーボのオンまたはホールドの切り替えは必要ない。しかし、光量検出データｈのサンプリングのみは必要となる。
【０１４９】
このように、検出装置６０では、案内溝５が泳動路５７（流路８）によって途切れると、光ビームｉの追従を保持するトラッキング制御が行われる。これにより、泳動路５７（流路８）を通過する前におけるトラッキング状態を、泳動路５７（流路８）の通過後に維持できる。このため、泳動路５７（流路８）によってトラッキングサーボが乱されることがない。そのため、光ビームｉを、泳動路５７（流路８）における所望の位置に、安定してアクセスできる。
【０１５０】
また、泳動路５７（セル内）を相対的に移動させながら光ビームｉを照射するため、１パルスごとに、泳動路５７内の異なる位置に光ビームｉを照射する。これにより、光ビームｉを複数の箇所に分散して照射するため、光ビームｉの照射位置における熱の発生を、最小限に抑えることができる。もし、温度が上昇すると、量子収率の低下によって蛍光強度が低下し、また、蛍光の寿命が短くなる。しかし、このようにして、発熱を抑えれば、蛍光の強度を上げ、かつ、その寿命を長くできる。したがって、蛍光検出時における感度の向上を維持できる。
【０１５１】
また、本実施形態では、光ビームｉを、セルとしての泳動路５７に照射している。しかし、光ビームｉを、泳動路５７ではなく、他の形状のセルに照射してもよい。この例を、図１４を参照して説明する。
【０１５２】
図１３は、アッセイ用の微小なセル８１が形成されている分析用基板１ａの構造を示す図である。図１３に示す分析用基板１ａは、分析用基板１と同様に、ディスク形状である。この分析用基板１ａには、上述した泳動路５７の代わりに、アッセイ用のセル８１が、多数、形成されている。各セル８１のサイズは、いずれも、１０μｍ〜１ｍｍである。セル８１間には、案内溝８２が設けられている。ここで、分析用基板１ａには、図示しない番地情報も設けられている。
【０１５３】
このように、分析用基板１ａには、セル８１に加え、案内溝８２および番地情報が設けられている。したがって、分析用基板１ａにおいても、所望の番地のセル８１にアクセスして、光ビームｉを照射できる。
【０１５４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる新たな実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。また、本発明は、電気泳動に限らず、ハイブリダイゼーション、インキュベーション、およびカラムクロマトグラフィーなどの他のアッセイにおいても使用可能である。
【０１５５】
なお、バンドパスフィルタ７３の通過帯域には、泳動路８に含まれる分子が発する発光の波長帯域の中心波長を含んでいることが好ましい。また、この通過帯域にはなるべく誘導放出光のスペクトルの裾野が含まれないほうが良い。これにより、検出光において、照射した光ビームｉの波長帯域と、泳動路８に含まれる蛍光分子等の分子が発する発光の波長帯域とを、十分に分離できる。これにより、検出装置６０では、泳動路８において蛍光分子等の分子が発する発光は、バンドパスフィルタ７３をそのまま通過する。したがって、検出光をバンドパスフィルタ７３に通過させたとき、発光が低減されずに出力されるため、発光をより高感度に検出できる。
【０１５６】
また、以上の実施形態では、ディスク形状の分析用基板に対する検出装置について説明したが、高感度で検出する本願の特徴は、ディスク形状に限らず、カード型の分析用基板にも適用可能である。しかし、広く一般に普及させるためには、やはりディスク形状の分析用基板を使用して、光ディスクの光学ピックアップによって高速アクセスを行なう方がよい。
【０１５７】
また、本願の検出装置は、分析用基板からの反射光に含まれる発光を高感度で検出する例を示したが、これに限らず透過光や、あるいはそれ以外の方向で検出する場合も、装置全体の迷光を低減して高感度の検出が可能である。しかし、迷光が最も大きいのは、光源を備えている光学ピックアップ内であるため、反射光における高感度検出に最も効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、またはタンパク質などの生体試料を含む、広範囲の分析対象物を分析する分析装置として利用できる。また、本発明は、高精度の診断を容易に安価で行うために、光ディスクの技術と生体分析チップの技術を融合させたものである。したがって、患者の住居の近所にある治療拠点、あるいは患者の居住する家庭内において、身近なデジタル医療分析機器を普及させることに大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】光学ピックアップの構成を詳細に示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る検出装置の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、検出装置において照射される変調光の波形の詳細の一例を示す図であり、（ｂ）は、変調光が照射されることによって泳動路８において発生する各種検出光の波形の詳細の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は、泳動路８に照射する光ビームのスペクトルの一例を示す図であり、（ｂ）は、分析対象物に結合されている蛍光分子が発する蛍光のスペクトルの一例を示す図である。
【図５】光ビームのスペクトルが、中心波長付近の誘導放出光成分に加えて、自然光成分をも有していることを示す図である。
【図６】光学ピックアップにおいて、半導体レーザ由来の自然光が、検出光に含まれるバックグラウンド光となることを示す図である。
【図７】半導体レーザに入力した駆動電流の値と、半導体レーザから出力される照射光の強度との関係を示す図である。
【図８】（ａ）は、泳動路８内に照射する光ビームの変調タイミングを示す図であり、（ｂ）は、泳動路８内において検出する検出光の検出タイミングを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る検出装置において使用する分析用基板の要部、およびこの分析用基板に光ビームが入射している状態を示す縦断面図である。
【図１０】分析用基板を用いてディスク形状に形成されている分析ディスクの構成を示す平面図である。
【図１１】分析用基板に設けられている流路および液溜・注入口の構造を、断面において示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は、案内溝に沿った延長領域において光ビームが走査する領域の種類を時系列で示す図であり、（ｂ）は、照射される光ビームの光量を概略的に示す波形図であり、（ｃ）は、検出装置において処理される制御信号の波形を概略的に示す波形図であり、（ｄ）は、同じく光量検出信号の波形を概略的に示す波形図であり、（ｅ）は、同じく光量検出データの波形を概略的に示す波形図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る検出装置に用いられる他の分析ディスクの構造を示す図である。
【図１４】従来の分析用基板を示す概略の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１      分析用基板
３      反射層
４      絶縁層
５      案内溝
６      接着層
７      カバー層
８      流路
９      隔離部
１０      対物レンズ
１１      案内溝
１３      基板
１４      流路溝
５０      分析ディスク（分析用基板）
５１      電極（電源接続配線）
５２      番地情報記録部
５５      分析チップ
５７      泳動路
６０      分析装置
６１      アクチュエータ（移動手段）
６２      光学ピックアップ
６３      サーボ回路（トラッキング手段）
６４      番地再生回路
６５      光量検出回路（信号生成手段、減算手段、平均化手段）
６６      メモリ
６７      コントローラ
６８      変調回路（変調手段）
７１      第１ビームスプリッタ
７２      第２ビームスプリッタ
７３      バンドパスフィルタ
７４      集光レンズ
７５      フォトディテクタ
７６      集光レンズ
７７      サーボ光学ユニット
７８      集光レンズ
７９      フォトディテクタ
８０      半導体レーザ
ａ１，ａ２  光ビーム
ａ３，ａ４  透過した光ビーム
ａ５      蛍光
ａ６〜ａ８    対物レンズへ向かう蛍光
【図１】
2006250908.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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