(57)【要約】【課題】  バイオチップ上のサイトの位置を正確に検出できるバイオチップ読み取り装置およびバイオチップ読み取り方法を提供する。【解決手段】  バイオチップ６０の構成に応じて励起波長を含まない反射光あるいは透過光を用いてサイト位置を検出することができる。反射光を用いる場合には光源２１を作動させる。光源２１からの光はバリアフィルタ２２を通ってダイクロイックミラー２３で折り曲げられ、ダイクロイックミラー３を通過してバイオチップ６０を照明する。バイオチップ６０における反射光はＣＣＤカメラ１３に入射する。ＣＣＤカメラ１３の出力信号は演算部５１に送られ、演算部５１ではバイオチップ６０上のサイトの位置を検出する。本発明によれば、励起波長を含まない照明光をバイオチップ６０に照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ６０上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り装置において、
励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射する照明手段と、
前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするバイオチップ読み取り装置。
【請求項２】
バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り装置において、
励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射する照明手段と、
前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするバイオチップ読み取り装置。
【請求項３】
前記照明手段は、
光源と、
前記光源から照射される光の波長を制限するフィルタと、
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のバイオチップ読み取り装置。
【請求項４】
前記照明手段は、発光ダイオードにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオチップ読み取り装置。
【請求項５】
前記照明手段は、エレクトロ・ルミネッセンスにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオチップ読み取り装置。
【請求項６】
バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り方法において、
励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射するステップと、
前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するステップと、
を備えることを特徴とするバイオチップ読み取り方法。
【請求項７】
バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り方法において、
励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射するステップと、
前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するステップと、
を備えることを特徴とするバイオチップ読み取り方法。
【請求項８】
前記照明するステップでは、光源と、前記光源から照射される光の波長を制限するフィルタと、を用いることを特徴とする請求項６または７に記載のバイオチップ読み取り方法。
【請求項９】
前記照明するステップでは、発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項６または７に記載のバイオチップ読み取り方法。
【請求項１０】
前記照明するステップでは、エレクトロ・ルミネッセンスを用いることを特徴とする請求項６または７に記載のバイオチップ読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り装置およびバイオチップ読み取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡ等の生体高分子を同定する方法として、バイオチップを用いた方法が知られている。例えばＤＮＡを同定する場合、既知の塩基配列を有するＤＮＡプローブをバイオチップの各サイトに固定し、ハイブリダイゼーションによって相補的な塩基配列をもつＤＮＡを各サイトに結合させるものである。結合したＤＮＡを蛍光分子で標識しておくことで、結合量を蛍光の光量として認識できる。
【０００３】
【非特許文献１】牧野徹・狩野恭一、会誌「光学」  ライフサイエンスにおける光技術  「ＤＮＡ解析と光技術」、第２８巻１０号（１９９９）、（社）応用物理学会分科会  日本光学会、１９９９年、ｐ５４９〜５５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光量は専用の読み取り装置を用いて計測する。各サイトの光量を計測するためにはサイトの位置を検出する必要がある。サイトの位置を検出する方法として、励起光を照射し各サイトの蛍光を利用する方法と、白色照明によりバイオチップを照明し、サイトの位置を確認する方法とがある。
【０００５】
しかし、前者の方法では蛍光の暗いサイトは検出しにくく、また蛍光分子の数に依存してサイトの明るさが変わるため、サイトごとに光量が異なり正確な位置検出ができない。また、励起光を照射することにより、蛍光に退色が生じるという問題がある。
【０００６】
また後者の方法でも、白色光に励起光の波長が含まれているため、サイトの蛍光分子が励起され蛍光の退色が避けられない。また、各サイトの蛍光分子が励起されるため、各サイトの明るさが蛍光分子の数に依存して変わり、正確な位置検出が困難である。
【０００７】
本発明の目的は、バイオチップ上のサイトの位置を正確に検出できるバイオチップ読み取り装置およびバイオチップ読み取り方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のバイオチップ読み取り装置は、バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り装置において、励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射する照明手段と、前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
このバイオチップ読み取り装置によれば、励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【０００９】
本発明のバイオチップ読み取り装置は、バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り装置において、励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射する照明手段と、前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
このバイオチップ読み取り装置によれば、励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【００１０】
前記照明手段は、光源と、前記光源から照射される光の波長を制限するフィルタと、を具備してもよい。
【００１１】
前記照明手段は、発光ダイオードにより構成されてもよい。
【００１２】
前記照明手段は、エレクトロ・ルミネッセンスにより構成されてもよい。
【００１３】
本発明のバイオチップ読み取り方法は、バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り方法において、励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射するステップと、前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するステップと、を備えることを特徴とする。
このバイオチップ読み取り方法によれば、励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【００１４】
本発明のバイオチップ読み取り方法は、バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り方法において、励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射するステップと、前記照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するステップと、を備えることを特徴とする。
このバイオチップ読み取り方法によれば、励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【００１５】
前記照明するステップでは、光源と、前記光源から照射される光の波長を制限するフィルタと、を用いてもよい。
【００１６】
前記照明するステップでは、発光ダイオードを用いてもよい。
【００１７】
前記照明するステップでは、エレクトロ・ルミネッセンスを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のバイオチップ読み取り装置によれば、励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【００１９】
本発明のバイオチップ読み取り装置によれば、励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【００２０】
本発明のバイオチップ読み取り方法によれば、励起波長を含まない照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【００２１】
本発明のバイオチップ読み取り方法によれば、励起波長よりも長い波長の照明光をバイオチップに照射し、照明光の反射光または透過光に基づいてバイオチップ上のサイトの位置を検出するので、蛍光の退色を招くことなく均一な明るさでサイトを照明でき、サイトの位置を正確に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１〜図３を参照して、本発明によるバイオチップ読み取り装置の一実施形態について説明する。
【００２３】
図１は本実施形態のバイオチップ読み取り装置の光学系の構成を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のバイオチップ読み取り装置は、バイオチップ６０に励起光を照射するための光学系として、励起光を発生するレーザ光源１と、光学系２と、レーザ光を折り曲げるダイクロイックミラー３と、を備える。
【００２５】
レーザ光源１の波長は、例えば、ｃｙ３やｃｙ５の蛍光分子の励起光に合致するものである。
【００２６】
また、本実施形態のバイオチップ読み取り装置は、バイオチップ６０からの光を受けるための光学系として、光路に配置されたバリアフィルタ１１および光学系１２と、光学系１２を通過した光を受けるＣＣＤカメラ１３と、を備える。
【００２７】
さらに、本実施形態のバイオチップ読み取り装置は、バイオチップ６０の反射照明を行うための光学系として、白色光を出力する光源２１と、バリアフィルタ２１と、光源２１からの光を折り曲げるダイクロイックミラー２３と、を備える。バリアフィルタ２２は光源２１から出力される光のうち、蛍光分子の励起光の波長成分を除去し、あるいは励起光よりも長い波長の光のみを通過させる機能を有する。
【００２８】
さらにまた、本実施形態のバイオチップ読み取り装置は、バイオチップ６０の透過照明を行うための光学系として、白色光を出力する光源３１と、バリアフィルタ３２と、を備える。バリアフィルタ３２は光源３１から出力される光のうち、蛍光分子の励起光の波長成分を除去し、あるいは励起光よりも長い波長の光のみを通過させる機能を有する。
【００２９】
図１に示すように、バイオチップ６０はテーブル４１に載置される。
【００３０】
図２は本実施形態のバイオチップ読み取り装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態のバイオチップ読み取り装置は、種々の演算を行う演算部５１と、レーザ光源１、光源２１、光源３１、ＣＣＤカメラ１３および演算部５１を制御する制御部６１と、を備える。
【００３２】
次に、バイオチップ６０上のサイトの位置を検出する手順について説明する。
【００３３】
本実施形態では、バイオチップの構成に応じて反射光あるいは透過光を用いてサイト位置を検出することができる。
【００３４】
反射光を用いる場合には光源２１を作動させる。光源２１からの光はバリアフィルタ２２を通ってダイクロイックミラー２３で折り曲げられ、ダイクロイックミラー３を通過してバイオチップ６０を照明する。バイオチップ６０における反射光は図１において上方に進み、ＣＣＤカメラ１３に入射する。ＣＣＤカメラ１３の出力信号は演算部５１に送られ、演算部５１ではバイオチップ６０上のサイトの位置を検出する。サイトの位置の検出は、例えばＣＣＤカメラ１３の座標系（対応する画素の位置）に基づいて検出される。
【００３５】
上記のように、本実施形態では、バリアフィルタ２２は光源２１から出力される光のうち、蛍光分子の励起光の波長成分を除去し、あるいは励起光よりも長い波長の光のみを通過させる。したがって、バイオチップ６０に照射される照明光によって蛍光退色のダメージを与えることがない。また、蛍光を利用せずバイオチップ６０の照明光によりサイトの位置を検出しているので、すべてのサイトが均一の明るさで捉えられる。したがって、サイトの位置を高精度に検出できる。
【００３６】
サイトの位置検出に透過光を用いる場合には、光源３１を作動させる。光源３１からの光はバリアフィルタ３２を通ってバイオチップ６０をテーブル４１の側から照明する。透過光は上記の反射光と同様、図１において上方に進み、ＣＣＤカメラ１３に入射する。ＣＣＤカメラ１３の出力信号は演算部５１に送られ、演算部５１ではバイオチップ６０上のサイトの位置を検出する。
【００３７】
上記のように、本実施形態では、バリアフィルタ３２は光源３１から出力される光のうち、蛍光分子の励起光の波長成分を除去し、あるいは励起光よりも長い波長の光のみを通過させる。したがって、バイオチップ６０に照射される照明光によって蛍光退色のダメージを与えることがない。また、蛍光を利用せずバイオチップ６０の照明光によりサイトの位置を検出しているので、すべてのサイトが均一の明るさで捉えられる。したがって、サイトの位置を高精度に検出できる。
【００３８】
次に、バイオチップ６０の測定時の動作について説明する。
【００３９】
測定時には、レーザ光源１から出力されたレーザ光は光学系２を通り、ダイクロイックミラー３で折り曲げられてバイオチップ６０に照射される。
【００４０】
レーザ光による励起により発生したバイオチップ６０からの蛍光は、ダイクロイックミラー３、ダイクロイックミラー２３、バリアフィルタ１１および光学系１２を介してＣＣＤカメラ１３に入射する。ＣＣＤカメラ１３の出力信号は演算部５１に送られ、演算部５１ではバイオチップ６０上の各サイトの蛍光の光量を測定する。
【００４１】
各サイトの蛍光の光量を算出するためには、各サイトの位置を特定する必要がある。ここでは、上記手順による検出結果に従って、画像処理によりＣＣＤカメラ１３による画像からサイトの位置を切り出したうえで、その領域の光量を計測している。上記のように本実施形態では、蛍光の影響のない均一な照明光でサイトの位置が正確に検出されるので、各サイトの光量が精度良く測定できる。
【００４２】
なお、バイオチップ６０からの蛍光をＣＣＤカメラで取り込んだ後、サイトの位置を検出してもよい。取り込んだ画像をサイト位置の検出結果に基づいて後から切り出し、蛍光の光量を測定することができる。
【００４３】
上記のように、本実施形態では、バイオチップの構造に応じて照明方法を適宜選択できる。例えば、貫通型チップでは透過光を用いることによりサイトの輪郭が認識でき、サイトの位置を検出できる。また、ガラス上にＤＮＡを配置したチップでもＤＮＡやＤＮＡにバインディングした粒子により、測定する波長で透過率や反射率が変化すれば、同様にサイトを検出できる。あるいはサイトを凸形状に形成した場合も、透過や反射が変化するので検出できる。
【００４４】
図３は貫通型チップ６０Ａの構造を示す図であり、図３（a）は斜視図、図３（ｂ）は図３（a）のＢ−Ｂ線における断面図である。図３（a）および図３（ｂ）に示すように、貫通型チップ６０Ａでは、樹脂で形成された容器に個々の標的分子に対応するプローブが固定された検出部位６１が２次元的に配置され、各検出部位６１が隔壁６２により区画されている。各検出部位６１は貫通型チップ６０Ａの厚み方向（図３（ｂ）において上下方向）に貫通する溶液中の標的分子をハイブリダイゼーションにより検出する。隔壁６２は透過光に対して不透明のため、検出部位６１（サイト）の位置を検出できる。また、隔壁６２が反射率を持つ場合は、反射光により位置を検出することができる。
【００４５】
上記実施形態では、白色光源とバリアフィルタを組み合わせて照明光を得ているが、これに代えて、本発明における照明手段の条件を満たす所定波長の光を出力するＬＥＤ、エレクトロ・ルミネセンス、あるいはレーザ光源等を用いることもできる。
【００４６】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、バイオチップ上のサイトで発生する蛍光の光量分布に基づいて分析を行うバイオチップ読み取り装置およびバイオチップ読み取り方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態のバイオチップ読み取り装置の光学系の構成を示す図。
【図２】本実施形態のバイオチップ読み取り装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図３】貫通型チップの構造を示す図であり、（a）は斜視図、（ｂ）は（a）のＢ−Ｂ線における断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１３    ＣＣＤカメラ（検出手段）
５１    演算部（検出手段）
２１    光源（照明手段）
２２    バリアフィルタ（照明手段）
３１    光源（照明手段）
２２    バリアフィルタ（照明手段）
【図１】
2007093250.tif 000003
【図２】
2007093250.tif 000004
【図３】
2007093250.tif 000005