(57)【要約】【課題】キャピラリー・アレイ・シートの貫通孔のゲルの欠陥を確実かつ高速に検出することができるキャピラリー・アレイ・シートの検査装置及び検査方法を提供すること。【解決手段】本発明のキャピラリー・アレイ・シート検査装置は、光源１２を備えた照明装置１４と、光源から光を照射される格子パターン２２と、格子パターンを通過した光がゲルが充填された貫通孔に入射するようにキャピラリー・アレイ・シート１を保持するキャピラリー・アレイ・シート保持手段２４と、キャピラリー・アレイ・シートの複数の貫通孔に充填されたゲルによって結ばれた格子パターンの像を撮像する撮像手段１６とを備え、撮像手段がキャピラリー・アレイ・シートの隣接する貫通孔による格子パターンの像が重ならない開口角を有する光学系１８を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルが充填された複数の貫通孔を備えたキャピラリー・アレイ・シートのゲル欠陥を検査するためのキャピラリー・アレイ・シート検査装置であって、
光源を備えた照明装置と、
前記光源からの照明光を照射される格子パターンと、
前記格子パターンを通過した光が前記ゲルが充填された貫通孔に入射するように、キャピラリー・アレイ・シートを保持するキャピラリー・アレイ・シート保持手段と、
前記キャピラリー・アレイ・シートの複数の貫通孔に充填されたゲルによって結ばれた前記格子パターンの像を撮像する撮像手段と、を備え、
前記撮像手段が、前記キャピラリー・アレイ・シートの隣接する貫通孔による前記格子パターンの像が重ならない開口角を有する光学系を備えている、
ことを特徴とするキャピラリー・アレイ・シート検査装置。
【請求項２】
前記光学系の開口角が、0.1乃至0.08である、
請求項１に記載のキャピラリー・アレイ・シート検査装置。
【請求項３】
前記光学系の開口角が、0.08である、
請求項２に記載のキャピラリー・アレイ・シート検査装置。
【請求項４】
前記格子パターンが、ＭＴＦ測定用格子である、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のキャピラリー・アレイ・シート検査装置。
【請求項５】
前記キャピラリー・アレイ・シート保持手段が内部に液体を収容可能であり、前記キャピラリー・アレイ・シートは前記キャピラリー・アレイ・シート保持手段内に保持されるとき、前記照明装置と撮像装置を結ぶ線に直交する向きで前記液体内に浸漬される、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のキャピラリー・アレイ・シート検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載されたキャピラリー・アレイ・シート検査装置の撮像装置で撮像されたＭＴＦ測定用格子の像に基づいて算出されたＭＴＦにより、検査対象のキャピラリー・アレイ・シートの各貫通孔におけるゲル欠陥を検出するステップを備えている、
ことを特徴とするキャピラリー・アレイ・シート検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリー・アレイ・シート検査装置及び方法に関し、より詳細には、核酸、蛋白質、ポリペプチド、多糖類などの生体高分子等を検出するために用いられるキャピラリー・アレイ・シート検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリー・アレイ・シートは、核酸等の生体高分子プローブが固定化されているバイオチップ（ＤＮＡチップ等）の一種である。このキャピラリー・アレイ・シートは、複数の貫通孔を有し、これらの貫通孔の中に核酸等の生体高分子プローブが固定化されたゲルが充填されている。
【０００３】
このような構成を有するキャピラリー・アレイ・シートは、製造時に、レーザ光線等によって形成された多数の孔に、核酸等の生体高分子プローブとゲル前駆体溶液が注入されるが、充填時の気泡巻き込みにより、孔内にゲル前駆体溶液等が完全に充填されず、ゲルが不足あるいは欠落した貫通孔が発生する可能性がある。
【０００４】
このようなゲルが不足あるいは欠落した貫通孔を発見するためのキャピラリー・アレイ・シート検査装置として、貫通孔に充填されたゲルがレンズとして作用することを利用して、貫通孔に充填されたゲルが結ぶ像の状態に基づいてゲルが適切に充填されているか否かを判定するキャピラリー・アレイ・シート検査装置および方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法は、キャピラリー・アレイ・シートにピンホールを通過した光を照射し、貫通孔に充填されたゲルにより結ばれるピンホール像を読み取り、読み取ったピンホール像の状態の違いに基づいて、ゲルが適切に充填されているか否か（すなわちゲルの欠陥）を検出しているが、読み取ったピンホール像の状態の違い見出すための画像処理に時間がかかり、高速性を要求される全数検査等には適していない。
また、読み取ったピンホール像の状態の違いから、良品、不良品の判定基準を定めることが難しい。
【０００７】
本発明は、キャピラリー・アレイ・シートの貫通孔のゲルの欠陥を確実かつ高速に検出することができるキャピラリー・アレイ・シートの検査装置及び検査方法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】
【０００８】
本発明によれば、
ゲルが充填された複数の貫通孔を備えたキャピラリー・アレイ・シートのゲル欠陥を検査するためのキャピラリー・アレイ・シート検査装置であって、
光源を備えた照明装置と、
前記光源からの照明光を照射される格子パターンと、
前記格子パターンを通過した光が前記ゲルが充填された貫通孔に入射するように、キャピラリー・アレイ・シートを保持するキャピラリー・アレイ・シート保持手段と、
前記キャピラリー・アレイ・シートの複数の貫通孔に充填されたゲルによって結ばれた前記格子パターンの像を撮像する撮像手段と、を備え、
前記撮像手段が、前記キャピラリー・アレイ・シートの隣接する貫通孔による前記格子パターンの像が重ならない開口角を有する光学系を備えている、
ことを特徴とするキャピラリー・アレイ・シート検査装置が提供される。
【０００９】
このような構成によれば、撮像手段の光学系が隣接する貫通孔によって生成された格子パターン像が重ならないような開口角を有するので、各貫通孔毎に、独立した格子パターン像を得ることができる。この結果、特定の貫通孔とその貫通孔のゲルによって結ばれた格子パターン像を対応付けることが可能となり、撮像手段で得られた画像に基づいて、キャピラリー・アレイ・シートの貫通孔に充填されたゲルの状態を貫通孔毎に判定することできる。したがって、短時間で確実なキャピラリー・アレイ・シートの検査を完了することができる。
【００１０】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記光学系の開口角が0.1乃至0.08である。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記光学系の開口角が0.08である。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記格子パターンがＭＴＦ測定用格子である。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記キャピラリー・アレイ・シート保持手段が内部に液体を収容可能であり、前記キャピラリー・アレイ・シートは前記キャピラリー・アレイ・シート保持手段内に保持されるとき、前記照明装置と撮像装置を結ぶ軸線に直交する向きで前記液体内に浸漬される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、上記キャピラリー・アレイ・シート検査装置の撮像装置で撮像されたＭＴＦ測定用格子の像に基づいて算出されたＭＴＦにより、検査対象のキャピラリー・アレイ・シートの各貫通孔におけるゲル欠陥を検出するステップを備えている、ことを特徴とするキャピラリー・アレイ・シート検査方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に沿って本発明の好ましい形態のキャピラリー・アレイ・シート検査装置および検査方法を詳細に説明する。まず、本発明の好ましい形態のキャピラリー・アレイ・シート検査装置および検査方法によってゲルの欠落が検査されるキャピラリー・アレイ・シートについて説明する。
【００１４】
図１は、キャピラリー・アレイ・シート１の構成を示す模式的な平面図である。キャピラリー・アレイ・シート１は、シート状の基材部２を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔４を備え、核酸等の生体高分子プローブが固定化されたゲル６が各貫通孔４内に充填されている。
【００１５】
キャピラリー・アレイ・シート１は、例えば積層された複数のシート状部材やブロック状部材にレーザ光線等で多数の孔を形成し、これら孔の中に異なる核酸等の生体高分子プローブとゲル前駆体溶液を注入し、ゲル前駆体溶液を重合させ、その後、シート化する方法で製造されている。
【００１６】
尚、本実施形態のキャピラリー・アレイ・シート検査装置及び検査方法は、上述した方法で製造されたキャピラリー・アレイ・シートのみならず、他の方法、例えば、異なる核酸等の生体高分子が固定化された多数の生体高分子固定化ゲル保持中空繊維を規則的に配列することによって形成された繊維集合体（３次元配列体）を、繊維軸と直交する方向にスライスして製造されたキャピラリー・アレイ・シート等にも適用可能である。
【００１７】
図２は、本発明の好ましい実施形態のキャピラリー・アレイ・シート検査装置１０の構成を示す模式的な図面である。図２に示されているように、キャピラリー・アレイ・シート検査装置１０は、光量調整が可能なハロゲンランプ、ＬＥＤ素子等の光源１２を備えた照明装置１４と、照明装置からの照明光を受光する撮像装置１６とを備えている。撮像装置１６は、照明装置１４に向けられた対物レンズ１８と、撮像手段であるＣＣＤセンサ２０を備えている。ＣＣＤセンサ２０で得られた画像は、図示しない画像処理装置に送られ、所定の画像解析等の処理が施されるように構成されている。
【００１８】
キャピラリー・アレイ・シート検査装置１０では、さらに、照明装置１４と撮像装置１６の間に、照明装置１４側から順に、ＭＴＦ（モデュレーション  トランスファー  ファンクション）測定用格子２２、および浸漬装置２４が配置されている。
【００１９】
図３は、本実施形態のキャピラリー・アレイ・シート検査装置１で用いられるＭＴＦ測定用格子２２の一例を示す模式的な平面図である。ＭＴＦ測定用格子２２は、公知のＭＴＦ測定用格子であり、黒く示されている光の透過率が低い部分（黒部分）と、白く示されている光の透過率が高い部分（白部分）が交互に配置されている格子部材である。ＭＴＦ測定用格子２２では、各白部分および各黒部分の幅は同一であり、格子パターンの一対の白部分と黒部分の幅がラインピッチ（mm）であり、ラインピッチの逆数が空間周波数（lp/mm）である。
【００２０】
ＭＴＦ測定用格子２２の格子パターンは、ガラス板などの基板に金属を蒸着させる等の公知の方法によって形成される。格子パターンの空間周波数は、検査対象となるキャピラリー・アレイ・シートの貫通孔の大きさ、検査対象となるキャピラリー・アレイ・シートの厚さ、撮像装置１６の対物レンズ１８の倍率等の種々の条件に応じて、適当な値が選定される。
【００２１】
浸漬装置２４は、ガラス、石英等の光透過性材料で構成された水槽状の部材であり、水などの液体２６を収容し、キャピラリー・アレイ・シート１を液体２６に浸漬した状態で保持する保持装置として機能するように構成されている。キャピラリー・アレイ・シート１は、その表面が、撮像装置１６の対物レンズ１８の光軸と直交する向き（即ち照明装置と撮像装置を結ぶ線に直交する向き）に向けられ、浸漬装置２４内の液体２６に浸漬されて、浸漬装置２４内に保持される。
【００２２】
キャピラリー・アレイ・シート１を液体２６に浸漬するのはキャピラリー・アレイ・シート１の貫通孔４に保持されたゲル６の乾燥を防ぐためである。液体は、ゲルの乾燥を防ぎ、ゲルを汚染または劣化させないものであれば良く、透明性が高いものが望ましい。
水以外の液体としては、例えば、塩溶液、グリセロール溶液等があげられる。またこれらの溶液に、防腐剤等を添加しても良い。
また、ゲルが乾燥しない測定条件であれば、上記浸漬装置３４を設ける必要は無い。キャピラリー・アレイ・シート１は、その表面が、撮像装置１６の対物レンズ１８の光軸と直交する向きで保持されれば良い。
【００２３】
このような構成によって、照明装置１４からの照明光で照らされたＭＴＦ測定用格子２２の像が、キャピラリー・アレイ・シート１の各貫通孔４内のゲル６のレンズ作用によって結像位置に結ばれ、結像位置に配置された撮像装置１６のＣＣＤセンサ２０によって撮像される。
【００２４】
本実施形態では、撮像装置１６の対物レンズ１８の開口角が、キャピラリー・アレイ・シート１の隣接する貫通孔４によるＭＴＦ測定用格子２２の像が撮像装置１６のＣＣＤセンサ２０上で重ならない、すなわち、ＣＣＤセンサ２０によって、各貫通孔毎の独立した格子パターン像を得ることができるように設定されている。
【００２５】
本実施形態では、ＭＴＦ測定用格子２２を照明装置１４から２０ｍｍ離して配置し、検査対象のキャピラリー・アレイ・シート１をＭＴＦ測定用格子２２から１２０ｍｍ離して配置して、キャピラリー・アレイ・シート１の貫通孔４によるＭＴＦ測定用格子２２の像が、キャピラリー・アレイ・シート１から後方（撮像手段）側２ｍｍの結像位置に結ばれるように設定し、結像位置に焦点が合うように、焦点距離１８ｍｍ、倍率２倍、開口角（ＮＡ）０．０８の対物レンズ１８を結像位置から１８ｍｍ後方側に離れた位置に配置している。
【００２６】
このような構成によれば、撮像装置１６の対物レンズ１８が、キャピラリー・アレイ・シート１の隣接する貫通孔４によって生成されたＭＴＦ測定用格子２２が重ならないような小さい開口角を有するので、各貫通孔４毎に、独立したＭＴＦ測定用格子２２の像を得ることができる。この結果、特定の貫通孔４とその貫通孔４のゲルによって結ばれたＭＴＦ測定用格子２２の像を対応付けることが可能となり、撮像装置１６で得られた画像に基づいて、キャピラリー・アレイ・シート１の貫通孔４に充填されたゲルの状態を貫通孔毎に判定することできる。したがって、短時間で確実なキャピラリー・アレイ・シート１の検査を完了することができる。
【００２７】
次に、キャピラリー・アレイ・シート検査装置１０を用いたキャピラリー・アレイ・シート検査方法を説明する。
まず、検査対象のキャピラリー・アレイ・シート１を、浸漬装置２４に収容されている液体２６内に浸漬されるように浸漬装置２４の所定位置で保持する。次いで、照明装置１４からの照明光を、ＭＴＦ測定用格子２２、およびキャピラリー・アレイ・シート１に照射し、撮像装置１６でＭＴＦ測定用格子２２の像を生成する。
【００２８】
ＣＣＤセンサ２０で得られた各貫通孔に対応したＭＴＦ測定用格子の像は、処理装置において処理され、貫通孔毎の光量ラインプロファイルから次式１により貫通孔毎のＭＴＦが算出され、算出されたＭＴＦとゲル充填状態の判定基準（しきい値）を比較し、貫通孔毎にゲルの充填状態の適否を判定する。
【００２９】
ＭＴＦ={(Imax-Imin)/(Imax+Imin)}×100(%)    式１
【００３０】
ここでImax、Iminとは、ＭＴＦを算出するための値であり、結像されたＭＴＦ測定用格子の像の光量ラインプロファイルの最大光量値（Imax）と最小光量値（Imin）のことである。
【００３１】
上述したように、本実施形態では、対物レンズ１８の開口数が小さいので、図４に示されているように、対物レンズ１８に入射する、結像位置における１つの貫通孔４による格子像の範囲が、点線で示す大きな開口角を有する対物レンズに入射する範囲に比べ、実線で示されているように狭く制限される。この結果、各貫通孔４毎に、独立したＭＴＦ測定用格子２２の像を得ることができる。
【００３２】
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
上記実施形態では、対物レンズの開口角が0.08であったが、撮像手段が、キャピラリー・アレイ・シートの隣接する貫通孔による格子パターンの像が重ならない開口角であれば、上記数値に限定されるものではなく、レンズの倍率、各部材の寸法、相互距離等によって変更可能であり、例えば、0.01乃至0.08の範囲内でもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
キャピラリー・アレイ・シートの作製
板の中央部に直径０．３２ｍｍの孔が０．４２ｍｍ間隔で、格子状に１９×１２、２２８個配列された、厚さ０．１ｍｍの多孔板２枚を用い、その多孔板の全ての孔に、カーボンブラックで着色したポリカーボネート製中空繊維（外径０．２８ｍｍ、内径０．１８ｍｍ、長さ５００ｍｍ）を通過させ、この２枚の繊維を通過させた多孔板を５０ｍｍ離間させ、離間した多孔板間に、カーボンブラックで着色したポリウレタン樹脂を充填し、長さ５０ｍｍ、７×１２ｍｍ角の角柱状の、両端に樹脂で固定化されない部分を有する中空繊維配列体を得た。
【００３５】
得られた中空繊維配列体中の中空糸にゲル前駆体溶液とそれぞれ異なる種類の４０ベースの核酸プローブとを気泡を巻き込ませながら充填し、ゲル前駆体溶液を重合させ、その後、ミクロトームにて、繊維軸と直角方向に、厚さ０．２５ｍｍの薄片を切り出すことによりキャピラリー・アレイ・シートを得た。
【００３６】
（検査装置）
得られたキャピラリー・アレイ・シートを滅菌水を入れたガラス製シャーレの中に浸漬し、顕微鏡（オリンパス製ＢＸ６０）のステージ上にセットした。顕微鏡は、コンデンサを取り外し、対物レンズには倍率２倍、開口角（Ｎ．Ａ．）０．０８を、照明装置には顕微鏡に取り付けられた透過照明（ハロゲンランプ）を用いた。
図５に模式的に示すように、キャピラリー・アレイ・シートから120mm下方に、ガラス板に金属を蒸着させて製作したＭＴＦ測定用格子（2lp/mm，厚さ1mm）を取り付け、さらにＭＴＦ測定用格子から20mm下方に光源を配置させた。
【００３７】
（検査）
手動でフォーカスハンドルを操作したところ、キャピラリー・アレイ・シート表面から2mm上方で格子像が結像した。このキャピラリー・アレイ・シートの1つ1つの貫通孔を通過して結像されたＭＴＦ測定用格子の格子像をＣＣＤセンサ（Photometrics製COOLSNAP）によって画像を撮像した。この画像を図６、および図６の一部分を拡大した図７に示す。本実施例によれば、図６および図７に示されているように、キャピラリー・アレイ・シート１の貫通孔４毎の格子像が、独立して得られる。この結果、格子像に基づいて、貫通孔毎にゲル充填状態を容易且つ確実に判定することができる。
【００３８】
（比較例）
倍率４倍、開口角（Ｎ．Ａ．）０．１３の対物レンズを使用した点以外は、上記実施例と同一条件で撮像した画像を図８および図８の一部を拡大した図９に示す。図８および図９に示されているように、キャピラリー・アレイ・シート１の貫通孔４による格子像が、周辺部で隣接する貫通孔による格子像と重なっている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】キャピラリー・アレイ・シートの一例の構成を示す模式的な平面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態のキャピラリー・アレイ・シート検査装置の構成を示す模式的な図面である。
【図３】図２のキャピラリー・アレイ・シート検査装置で用いられるＭＴＦ測定用格子の一例を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の実施形態による像の範囲を説明する図面である。
【図５】本発明の実施例の検査方法を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施例で得られた画像の写真である。
【図７】図６の一部分の拡大図である。
【図８】本発明の比較例で得られた画像の写真である。
【図９】図８の一部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：キャピラリー・アレイ・シート
２：基材部
４：貫通孔
６：ゲル
１０：キャピラリー・アレイ・シート検査装置
１４：照明装置
１６：撮像装置
２０：ＣＣＤセンサ
２２：ＭＴＦ（モデュレーション  トランスファー  ファンクション）測定用格子
２４：浸漬装置
【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】
2009229378.tif 000009
【図８】
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【図９】
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