(57)【要約】【課題】光トラップにより観察対象を固定しながら多点の蛍光相関解析を行なう生体分子解析装置を提供すること。【解決手段】生体分子の動的挙動を解析する生体分子解析装置であって、前記生体分子を測定可能な状態に光学的に保持する保持手段（２０）と、この保持手段で保持された前記生体分子を含む生物学的試料（Ｓ）の少なくとも一つの観察領域に対応する画像を取得する画像取得手段（３５）と、この画像取得手段で取得した画像上の任意の点を指定する指定手段と、この指定手段で指定された点に対応する試料上の点位置に測定点を配置する配置手段（３２）と、この配置手段で配置された測定点から被測定物質の動的情報に由来する信号を測定する測定手段（１０）と、この測定手段で測定した結果を解析する解析手段（３７）と、を具備。【選択図】    図２
2004354345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体分子の動的挙動を解析する生体分子解析装置であって、
前記生体分子を測定可能な状態に光学的に保持する保持手段と、
この保持手段で保持された前記生体分子を含む生物学的試料の少なくとも一つの観察領域に対応する画像を取得する画像取得手段と、
この画像取得手段で取得した画像上の任意の点を指定する指定手段と、
この指定手段で指定された点に対応する試料上の点位置に測定点を配置する配置手段と、
この配置手段で配置された測定点から被測定物質の動的情報に由来する信号を測定する測定手段と、
この測定手段で測定した結果を解析する解析手段と、
を具備したことを特徴とする生体分子解析装置。
【請求項２】
前記画像取得手段で取得する画像は２次元または３次元領域を含む画像であり、
前記配置手段は、測定点を３次元上の任意の位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の生体分子解析装置。
【請求項３】
前記画像取得手段は、レーザー光を用いた共焦点走査型光学顕微鏡からなることを特徴とする請求項１に記載の生体分子解析装置。
【請求項４】
前記保持手段は、レーザー光により前記生体分子を保持する請求項１に記載の生体分子解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料内の複数の特定部位の統計的な性質や各部位間の相互作用などを求める生体分子解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点走査型光学顕微鏡に関しては、例えば文献”Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”  Ｔ．Ｗｉｌｓｏｎ（ｅｄ．）  Ａｃａｄｅｍｉｃ  ｐｒｅｓｓ  （Ｌｏｎｄｏｎ）に解説がある。また、主に生物試料を対象とした解説として、文献”Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”  Ｊ．Ｂ．Ｐａｗｌｅｙ（ｅｄ．）  Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ  （Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）などがある。蛍光相関分光法に関しては、例えば文献”Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ”  Ｒ．Ｒｉｇｌｅｒ，  Ｅ．Ｓ．Ｅｌｓｏｎ  （ｅｄｓ．）  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  （Ｂｅｒｌｉｎ）  などの解説がある。
【０００３】
１９９０年代に入り、蛍光を用いた単一分子の検出・イメージングに関する研究が急増している。例えば単一分子の検出法として、文献Ｐ．Ｍ．Ｇｏｏｄｗｉｎ  ｅｔｃ．  ＡＣＣ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．  （１９９６），  Ｖｏｌ．２９，  ｐ６０７−６１３、また蛍光相関分光法（ＦＣＳ）などが挙げられる。蛍光相関分光法では、共焦点レーザー顕微鏡の視野の中で蛍光標識したタンパク質や担体粒子を溶液中に浮遊させ、これらの微粒子のブラウン運動に基づく蛍光強度のゆらぎを解析して自己相関関数を求め、対象とする微粒子の数や大きさなどを推測する。この技術については、例えば、金城政孝「蛋白質核酸  酵素」（１９９９）  Ｖｏｌ．４４，  Ｎｏ．９，  ｐ１４３１−１４３７に論じられている。
【０００４】
一方、共焦点走査型光学顕微鏡ではレーザー光を光源とし、これをスキャニングミラーなどにより２次元走査し、試料中の蛍光色素から発する蛍光を受光して、２次元の蛍光顕微鏡画像を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記した技術に関して、いくつか特許出願がなされている。特開２００１−１９４３０３号公報では、蛍光相関分光法において、レーザー光をシリンドリカル・レンズに導き、これによりライン状の光ビームに変換する。さらに、ライン状の光ビームをガルバノ・ミラーにより垂直方向に走査し、２次元的な走査に切り替え、試料の撮像領域内全体に励起光が照射されるようにして試料全体を励起する。そして、試料からの蛍光信号を２次元光検出器で検出し、試料内の２次元的な位置と光強度との関係を求める。
【０００６】
この方法では、試料の撮像領域内全体を励起するため、複数箇所からの蛍光信号を同時に抽出することができる。しかしながら、この方法では試料の撮像領域内で３次元的に分布している所望の複数の微小な特定部位から発せられる蛍光信号を、それぞれ区別して取り出すことはできない。また、この方法では試料の撮像領域内全体を励起するため、試料からの蛍光信号を捉えることはできるが、レーザー光を照射している共焦点領域内に限られる。よって、細胞などの試料が運動を行なって移動し共焦点領域からはずれた場合には、試料ステージを最適な位置に移動させなくてはならない。
【０００７】
また、特開平０８−４３７３９号公報、特開２０００−９８２４５号公報では、走査型光学顕微鏡において、多重染色された試料からの蛍光をそれぞれグレーティング、プリズムにより分光し、複数の光検出器により成分波長毎に検出を行なう。この方法では、一度に励起された試料の撮像領域内全体から蛍光色素毎の信号を取り出すことはできるが、試料の撮像領域内の選択された複数の微小な特定部位から発せられる蛍光信号をそれぞれ区別して取り出すことはできない。
【０００８】
特開平０８−０６８６９４号公報では、複数の光ファイバー管を用い、マルチプレクス処理により試料内の空間的に離れた部位から、複数の光検出器で蛍光信号を同時に取り出して蛍光相関解析を行なう。この方法でも、やはり試料の撮像領域全体からの蛍光信号を取り出すことができるが、試料内の選択された複数の微小な特定部位から発せられる蛍光信号をそれぞれ分離して抽出することはできない。
【０００９】
特開平０９−１１３４４８号公報では、反応容器を複数個設置し、それぞれに対して同一のレーザー光を当てて、各反応容器内の試料からの蛍光信号を共焦点光学系で取り出し、蛍光相関解析を行なう。この場合、複数の試料に対してそれぞれ異なった部位からの蛍光信号を得ることができるとともに、同時に複数の部位からの蛍光信号を得ることもできる。しかしながら、同一の細胞内で複数の部位について、これらを同定しながら、蛍光信号を受光して相関解析を行なうことはできない。また、試料内の複数の部位からの蛍光強度ゆらぎ信号を得ることはできるが、決められた共焦点領域内からの信号に限られ、細胞などの移動に対してリアルタイムに対応することはできない。
【００１０】
特開平１０−２０６７４２号公報では、レーザー走査型共焦点光学顕微鏡において、標本画像を観察しながら、標本の所望の位置にレーザー光を照射し、標本の動的特性を求める方法について記述している。この場合、パルスレーザーを照射し、その影響によって引き起こされる標本の動的特性の取得について開示されており、試料からの蛍光信号の強度のゆらぎを測定することはできない。
【００１１】
生きた細胞は絶えず運動しているが、観察視野となる共焦点顕微鏡の共焦点領域は非常に小さく、運動している細胞が、観察の途中で観察視野の周辺にずれたり、場合によっては共焦点領域からはずれてしまうこともある。この場合、共焦点領域からはずれてしまった細胞を再び共焦点領域に戻して観察するためには、試料ステージを最適な位置に移動させなくてはならず、手間がかかる。あるいは、運動している細胞を観察しながら細胞に追随して試料ステージを移動していく必要がある。この場合、動いている細胞などを捕捉しておく方法として、例えばレーザー光による光トラップが通常行なわれている。
【００１２】
細胞などをレーザー光で光トラップする試みについて、例えば特開平０８−２８０３７５号公報では、レーザー光を対物レンズを通して大腸菌のような動きの速い試料に当てて試料の動きを止め、マイクロピペットで所望の微生物を吸引、捕捉している。また、特開平０７−１０４１９１号公報では、ＹＡＧレーザー光を対物レンズを通して細胞、ウイルス、染色体などの微粒子に当てて微粒子を光トラップし、さらに微粒子に電界を印加して、光トラップされた微粒子の姿勢制御を行なっている。また、Ｓｔｅｖｅｎ  Ｂ．Ｓｍｉｔｈらにより、ＤＮＡが付着したラテックス粒子を流路内で光トラップにより捕捉し、付着したＤＮＡを伸長して、その振る舞いや力を測定する試みが行なわれている。（Ｓｔｅｖｅｎ  Ｂ．Ｓｍｉｔｈ  ｅｔｃ．，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  （１９９６）  Ｖｏｌ．２７１，７９５‐）
さらにＲｉｇｌｅｒらは、各塩基に蛍光色素がラベルされたＤＮＡを微粒子に付着させ、これを微小流路中でレーザー光により光トラップし、この微小流路中に制限酵素を流して、ＤＮＡの各塩基を１つずつ切断し、この微小流路中のわずか下流にフォーカスされた共焦点領域内で切断され、微小流路内を流されてきた各塩基に付けられた蛍光色素を励起し、これより発する蛍光を順次検出することにより、ＤＮＡの塩基配列を決定する試みを実施している。（Ｂｉｏｉｍａｇｉｎｇ  Ｖｏｌ．５（１９９７）ｐ．１３９−１５２）
本発明の目的は、光トラップにより観察対象を固定しながら多点の蛍光相関解析を行なう生体分子解析装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
課題を解決し目的を達成するために、本発明の生体分子解析装置は以下の如く構成されている。
【００１４】
（１）本発明の生体分子解析装置は、生体分子の動的挙動を解析する生体分子解析装置であって、前記生体分子を測定可能な状態に光学的に保持する保持手段と、この保持手段で保持された前記生体分子を含む生物学的試料の少なくとも一つの観察領域に対応する画像を取得する画像取得手段と、この画像取得手段で取得した画像上の任意の点を指定する指定手段と、この指定手段で指定された点に対応する試料上の点位置に測定点を配置する配置手段と、この配置手段で配置された測定点から被測定物質の動的情報に由来する信号を測定する測定手段と、この測定手段で測定した結果を解析する解析手段と、を具備している。
【００１５】
（２）本発明の生体分子解析装置は上記（１）に記載の装置であり、かつ前記画像取得手段で取得する画像は２次元または３次元領域を含む画像であり、前記配置手段は、測定点を３次元上の任意の位置に配置する。
【００１６】
（３）本発明の生体分子解析装置は上記（１）に記載の装置であり、かつ前記画像取得手段は、レーザー光を用いた共焦点走査型光学顕微鏡からなる。
【００１７】
（４）本発明の生体分子解析装置は上記（１）に記載の装置であり、かつ前記保持手段は、レーザー光により前記生体分子を保持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体分子解析装置の基本構成を示す図である。図２は、本発明による光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図である。
【００１９】
本発明では、共焦点走査型光学顕微鏡をベースに、視野内の特定の部位に蛍光標識された生物細胞などの試料（あるいは担体に試料を付着させて）にレーザー光を照射し、試料画像を観察、記録しながら、試料内の複数の特定部位からの蛍光の強度ゆらぎを相関解析し、該部位の統計的な性質や各部位間の相互作用などを求める。また、生物細胞などの試料（あるいは担体）をレーザー光により光トラップし、共焦点観察領域内からはずれていかないように保持する機構を備えている。試料として、例えば、標識とするタンパク質の一部に蛍光色素を付けて、対象とするタンパク質と結合するときの相互作用や結合後の動態を解析する。また、ＤＮＡに蛍光色素を標識し、これとタンパク質の相互作用、さらにはＤＮＡハイブリダイゼーションの解析などを行なう。
【００２０】
図１では、回動方向が互いに直交する一対のＸＹスキャナー（Ｘ軸走査スキャナとＹ軸走査スキャナ）を用いてレーザー光を２次元走査（ＸＹ軸走査）し、試料からの蛍光、および蛍光の強度ゆらぎを光検出器（受光器）で受光する。ここではＸＹスキャナーとしてガルバノスキャナーを用いる。レーザー光は一対のレンズとピンホールの組み合わせにより、ビーム直径を拡大すると共にコリメート光とし、一対のガルバノスキャナーに導くように構成されている。
【００２１】
レーザー光として、例えば波長４８８ｎｍのアルゴンレーザー、あるいは波長６３３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーを用いる。細胞内の所望の箇所を標識する蛍光色素は、波長４８８ｎｍのアルゴンレーザーを励起光とした場合はローダミン・グリーン（ＲｈＧ）、波長６３３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーを励起光とした場合はサイファイヴ（Ｃｙ５）などを用いれば良い。
【００２２】
コリメートされたレーザー光は、対物レンズ５により試料Ｓ内の所望の細胞の部位などにフォーカスされる。試料Ｓ内の所望の部位にフォーカスされたレーザー光はガルバノスキャナーにより２次元走査され、試料Ｓ内の蛍光色素による蛍光信号を捉えることで画像形成が行なわれる。ここで必要な位置でガルバノスキャナーを停止し、蛍光色素分子からの蛍光の強度ゆらぎを時系列信号として光検出器１０で受光し、コンピューターで相関解析演算を行ない、蛍光強度ゆらぎの自己相関関数が得られる。
【００２３】
試料Ｓの２次元顕微鏡画像を得るためには、レーザー光源１の２次元走査が必要となる。例えばガルバノミラー２個を互いに回動方向が直交するように配設してＸ軸走査スキャナ６１及びＹ軸走査スキャナ６２とし、レーザー光をＸＹ軸走査する。細胞内にレーザー光をＸＹ軸走査して照射し、反射光、蛍光を光検出器１０で受光し、図２に示す信号処理装置３４を介して画像処理装置３５で画像信号を生成し、ＴＶモニター３６上に試料Ｓの２次元画像を生成する。
【００２４】
ＸＹスキャナーの走査角度はＸＹスキャナー角度検出装置３３によって検出され、検出信号はコンピューター３７に導かれて、画像処理装置３５から出力される画像信号と組み合わされ、ＴＶモニター３６画面上の試料Ｓの顕微鏡画像の位置と一致される。一方、同じ光学系を用いてレーザー光による蛍光色素分子を励起する。これによりレーザー光を試料Ｓに照射し、蛍光分子からの蛍光信号を光検出器１０で受光し、コンピュータ３７で蛍光相関解析を行なう。
【００２５】
２次元の顕微鏡画像上でのスキャンニングポイントの指定は、以下のように行なう。観察者は、ＴＶモニター３６上の観察画像を見ながら所望のポイントの蛍光分子からの発光を見出し、この点でＸＹスキャナー３１のスキャンを停止するように、図示しない操作部（指定手段）でＸＹスキャナー駆動装置３２を調整する。これにより、試料Ｓの３次元上の任意の位置に測定点が配置される。このときのＸＹスキャナー３１の走査角度は、ＸＹスキャナ角度検出装置３３によって精度よく検出される。
【００２６】
走査光学系、励起光学系と検出光学系とは波長が異なるため、ダイクロイックミラー７により互いの光学系を分離する。なお、レーザー光をＸＹ走査するために、ガルバノスキャナーに限らず、音響光学変調素子（ＡＯＭ）やポリゴン鏡などを用いても良い。
【００２７】
また対物レンズ５の光軸方向への移動などの方法により、レーザー光のフォーカス移動を行うことができる。これにより、試料Ｓの３次元画像をＴＶモニター３６上に生成させることができる。また、画像取得と同時にレーザー光の照射位置も細胞内外の所望の位置に３次元的に移動させることができる。
【００２８】
一方、レーザー光による光トラップ光学系は波長１，０６４ｎｍのＹＡＧレーザーを光トラップ用レーザー光源２０として用い、複数のレンズ、ピンホールより構成される光学系によりビーム径を拡げた後に平行光とし、ダイクロイックミラー７１に導き、測定光学系に合流させた後、対物レンズ５に導いて共焦点領域内にフォーカスされ、試料Ｓ内の所望の微粒子などを捕捉する。この際、細胞、染色体、微粒子などはトラップ光により共焦点領域内に固定され、ブラウン運動などのために共焦点領域内から逸脱することなく、測定を行なうことができる。
【００２９】
図２において、対物レンズ５を通して得られた試料Ｓからの蛍光信号は光検出器１０で受光された後、画像処理装置３５にて画像形成と共にコントラスト向上、輪郭強調などの画像処理が行なわれ、コンピューター３７に導かれ、ＴＶモニター３６上に２次元画像が得られる。また、レーザー光源１からのレーザー光は試料Ｓに照射され、蛍光分子からの蛍光の強度ゆらぎが時系列信号として光検出器１０で受光され、コンピュータ３７に導かれ、ここで自己相関関数が得られる。
【００３０】
蛍光分子からの蛍光の強度ゆらぎの強度が比較的大きい場合は、アナログの時系列信号となる。蛍光分子からの蛍光の強度ゆらぎの強度が非常に小さい場合は、蛍光分子からの蛍光の強度ゆらぎは光電流パルスとなる。ここで得られた自己相関関数から蛍光分子の並進拡散運動の速度などの統計的な性質が求められる。また、光トラップ用のレーザー光源２０を別光路に設けて、測定用光学系に合流させ、対物レンズ５に導入する。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る生体分子解析装置の基本構成を示す図である。図３において図１と同一な部分には同符号を付してある。図３では、基本的な光学系の構成は第１の実施の形態と同様であり、２つの光検出器１０ａ，１０ｂが互いに向き合う形で配置される。すなわち、１つの光学系の共焦点領域に対して２つの受光器を、共焦点領域を中心に任意の角度で受光部分を向かい合わせて配置することにより、蛍光強度ゆらぎの相互相関解析を行なうことができる。なお、２つの光検出器１０ａ，１０ｂの配置はこれに限ることなく、例えば、互いに光路が略直角をなす方向に配置しても良い。
【００３２】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る生体分子解析装置の基本構成を示す図である。図４において図１と同一な部分には同符号を付してある。図４では、試料Ｓ内の２箇所の細胞などの画像取得と蛍光相関解析を行なう光学系を備えている。本第３の実施の形態では、２つの励起光学系により、試料Ｓ内の空間的に異なる２箇所に励起用レーザー光がフォーカスされる。これにより、試料Ｓ内の異なる２箇所の蛍光画像を取得できると共に、蛍光相関解析を行なうことができる。
【００３３】
蛍光色素分子の励起光としてのレーザー光には、例えば波長４８８ｎｍのアルゴンレーザーと波長６３３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーを用いる。細胞内の所望の箇所を標識する蛍光色素は、ローダミン・グリーン（ＲｈＧ）、サイファイヴ（Ｃｙ５）を用いる。ローダミン・グリーン（ＲｈＧ）は波長４８８ｎｍのアルゴンレーザーで励起する。サイファイヴ（Ｃｙ５）は６３３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーで励起する。
【００３４】
所望の箇所の蛍光色素分子からの蛍光は、励起光と同じ光路を通り、それぞれの蛍光色素の発光波長に合わせて調整されたダイクロイックミラー７，７ｂにより、入射光路から分離されて光検出器１０ａ，１０ｂで受光される。光検出器１０ａ，１０ｂとして、光電子増培管、あるいはアバランシェフォトダイオードなどを用いる。光電子増培管で受光した蛍光の光強度の光電流の時系列信号は、図２に示した信号処理装置３４に導かれて電圧信号に変換され、波形整形され、ｏｎ−ｏｆｆの２値化パルスに変換されて、デジタル信号としてコンピューター３７に導かれる。コンピューター３７に入力された２値化パルス信号は相関演算が行なわれ、自己相関関数が求められる。さらに、得られた自己相関関数から、蛍光分子の並進拡散速度や測定領域中に存在する蛍光色素分子の数密度の変化などが求められる。
【００３５】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図である。図５において図４と同一な部分には同符号を付してある。図５では、試料Ｓ内の２箇所の細胞などの画像取得と蛍光相関解析を行なう光学系を備えている。測定用光学系が２光路あり、試料Ｓ内の空間的に離散した２点からの自己相関関数が得られ、試料Ｓ内の２箇所の細胞などの画像取得と蛍光相関解析を行なうことができる。
【００３６】
本第３の実施の形態では、２つの走査光学系により２次元方向の走査を行ない、細胞など試料の２次元画像を取得すると共に試料内の細胞などに存在する蛍光色素による蛍光の強度ゆらぎから蛍光相関解析を行なう。２つの走査光学系に焦点距離調節用のレンズを加えて光軸上のフォーカス位置を移動させることにより、試料の３次元画像を得ることもできる。あるいは、それぞれの走査光学系にレンズを追加して、これの焦点距離を動かすことにより、同様に試料の３次元画像を得ることができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図である。図６において図２と同一な部分には同符号を付してある。図６では、測定用光学系を３光路互いに独立に設け、波長の異なる３台のレーザー光源を用いている。
【００３８】
レーザー光として、例えば波長４８８ｎｍのアルゴンレーザー、波長５４３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザー、６３３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーを用いる。蛍光色素としては、例えば波長４８８ｎｍのアルゴンレーザーで励起するローダミン・グリーン（ＲｈＧ）、波長５４３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーで励起するテトラメチルローダミン（ＴＭＲ）、波長６３３ｎｍのＨｅ・Ｎｅレーザーで励起するサイファイヴなどを用いる。これにより、試料内の異なる３箇所の顕微鏡画像を取得すると共に、細胞や分子の蛍光相関解析を行なうことができる。
【００３９】
（第５の実施の形態）
図７，図８は、本発明の第５の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図である。図７において図５と同一な部分には同符号を付してある。図８において図６と同一な部分には同符号を付してある。
【００４０】
第５の実施の形態では、光トラップの光学系が測定用光学系と異なる光路を形成し、光トラップ用レーザー光源２０からのレーザー光が試料Ｓの反対面から測定用光学系に対向して導入される。これにより、試料内の２箇所の細胞などの画像取得と蛍光相関解析を行なうことができる。
【００４１】
（第６の実施の形態）
図９は、本発明の第６の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図である。図９では、試料内の離散した４箇所の細胞などの画像取得と蛍光相関解析を行なう光学系を備えている。
【００４２】
本第６の実施の形態では、４つの独立した走査光学系によりそれぞれ２次元方向の走査を行ない、細胞など試料の２次元画像を取得すると共に、試料内の異なる４箇所の細胞などに存在する蛍光色素による蛍光の強度ゆらぎから、蛍光相関解析をそれぞれ行なう。また、４つの走査光学系に焦点距離調節用のレンズを加えて光軸上のフォーカス位置を移動させることにより、試料の異なる４箇所の３次元画像を得ることもできる。
【００４３】
（第７の実施の形態）
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図である。図１０において図９と同一な部分には同符号を付してある。
【００４４】
本第７の実施の形態では、光トラップの光学系が測定用光学系と異なる光路を形成し、光トラップ用レーザー光源２０からのレーザー光が試料Ｓの反対面から測定用光学系に対向して導入される。これにより、試料内の４箇所の細胞などの画像取得と蛍光相関解析を行なう光学系とは異なる光路を形成し、試料の反対面から光トラップを行なうことができる。
【００４５】
上述した実施の形態の生体分子解析装置では、共焦点走査型光学顕微鏡をベースとし、生体細胞、ウイルス、染色体などの微粒子を捉えながら所望の細胞や分子の蛍光顕微鏡画像を取得し、これを観察、記録すると共にこれらの蛍光相関解析を行なう。また、光トラップにより細胞、または細胞の一部、染色体、微粒子、または細胞全部を捕捉し、観察試料が観察視野内から離れていくのを防ぐ。さらに、細胞などの試料の観察したい領域が観察視野内の所望の位置に滞留するように固定する。あるいは細胞などの試料の観察したい領域を観察視野内の所望の位置に移動し、固定する。
【００４６】
これにより、観察途中で細胞がブラウン運動などのために共焦点観察領域から消失することを防ぐことができると共に、ステージの移動などを行なう必要がなくなる。また、試料を保持しながら試料内の離散的に存在する複数の部位の蛍光顕微鏡画像を取得すると共に、離散して存在する複数の所望の細胞や分子の蛍光相関解析を行なうことができる。
【００４７】
このように、レーザー光による光トラップを行なって試料を共焦点観察領域内に保持しながら、同時に３次元的に異なる部位に存在する複数箇所にレーザー光をフォーカスすることができ、離散して存在する複数の所望の細胞や分子の蛍光相関解析を行なうことができる。
【００４８】
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。例えば、測定光学系をさらに並列に増やして、所望の細胞や分子の蛍光相関解析を行なうと同時に、離散的に存在する複数の部位の蛍光顕微画像を取得して表示、記録しても良い。また、上述した実施の形態では、蛍光相関分光法を用いた測定を例に説明したが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち本発明は、測定対象としての試料の特定部位または特定領域に限定して種々の光学特性（偏光、散乱、電気化学発光、共鳴エネルギー転移、プラズモン共鳴等）を測定する任意の微小光学測定に適用可能である。また、取得する画像は、一時的な２次元乃至３次元画像に限らず、複数時間における静止画像乃至ビデオ画像であってもよい。また、試料の保持手段も、細胞その他の適宜の光学的保持が可能な構成要素（容器、溶液成分、温度制御部、光学素子材料等）であることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、光トラップにより観察対象を固定しながら多点の蛍光相関解析を行なう生体分子解析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る生体分子解析装置の基本構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る生体分子解析装置の基本構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る生体分子解析装置の基本構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【図１０】本発明の第７の実施の形態に係る光トラップ機構を備えた生体分子の蛍光画像取得及び相関解析装置のブロック図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…レーザー光源  ２…第１レンズ  ３…照明光用ピンホール  ４…第２レンズ、５…対物レンズ  ６１，６１ａ，６１ｂ…Ｘ軸走査スキャナ  ６２，６２ａ，６２ｂ…Ｙ軸走査スキャナ  ７…ダイクロイックミラー  ８，８ａ，８ｂ…受光用ピンホール  ９，９ａ，９ｂ…受光用レンズ  １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…光検出器  １１…ダイクロイックミラー  ２０…光トラップ用レーザー光源  ２１，２２…レンズ  ２３…ピンホール  ３２…ＸＹスキャナー駆動装置  ３３…ＸＹスキャナー角度検出装置  ３４…信号処理装置  ３５…画像処理装置  ３６…ＴＶモニター  ３７…コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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