プロテオーム解析装置
【課題】
短時間でプロテオームの解析を行なえるようにする。
【解決手段】
サンプル又は試薬を滴下する分注素子１０を備えた分注機構と、下方の画像を読みとる画像読み取り装置６と、対象物５２を上面に支持し、水平面内で移動して対象物５２を少なくとも分注素子の下方の分注位置及び画像読取り装置６の下方の画像読取り位置に位置決めする可動テーブル２と、画像読取り装置６が読み取った画像を表示するモニター部６０と、モニター部６０に表示された対象物５２の画像に基づいて対象物５２上の分注位置を指定する分注位置指定部６２と、分注位置指定部６２が指定した対象物５２上の分注位置が分注機構の分注素子１０の下方にくるように対象物５２と分注素子１０との相対的位置決めを行ない分注機構による分注動作を制御する分注制御部７と、可動テーブル２上に支持された対象物５２に光を照射しその蛍光を検出する蛍光検出部１２とを備えている。
短時間でプロテオームの解析を行なえるようにする。
【解決手段】
サンプル又は試薬を滴下する分注素子１０を備えた分注機構と、下方の画像を読みとる画像読み取り装置６と、対象物５２を上面に支持し、水平面内で移動して対象物５２を少なくとも分注素子の下方の分注位置及び画像読取り装置６の下方の画像読取り位置に位置決めする可動テーブル２と、画像読取り装置６が読み取った画像を表示するモニター部６０と、モニター部６０に表示された対象物５２の画像に基づいて対象物５２上の分注位置を指定する分注位置指定部６２と、分注位置指定部６２が指定した対象物５２上の分注位置が分注機構の分注素子１０の下方にくるように対象物５２と分注素子１０との相対的位置決めを行ない分注機構による分注動作を制御する分注制御部７と、可動テーブル２上に支持された対象物５２に光を照射しその蛍光を検出する蛍光検出部１２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学、工業、臨床、バイオ分野などの分野で使用される分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象分子の質量を分析する目的で、質量分析装置に装着されたサンプルプレート上に配置されたサンプルにレーザー光を照射することによりサンプルをイオン化して分析するレーザー脱離イオン化質量分析方法が行なわれている。サンプルをサンプルプレート上に配置して作成する際、マトリックスを使用する方法と、使用しない方法がある。
【０００３】
マトリックスを使用する方法を飛行時間型質量分析装置と組み合わせた方法は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ（マトリックス支援型レーザー脱離イオン化−飛行時間）質量分析方法と呼ばれている。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦでは、測定サンプルはマトリックス溶液とともにサンプルプレート上に滴下し、乾燥後測定を行なっている。
【０００４】
一方、対象サンプルとしては、生体分子を電気泳動等により分離した後、メンブレンに転写して固相化し、そのメンブレンに固相化されたサンプルに対しピエゾ素子による微量分注技術を利用してメンブレン上で各種反応を行ない生成する反応産物を利用して質量分析する方法が提唱されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
メンブレン上に展開して固相化された物質を検出する方法として、免疫ブロット法がある。免疫ブロット法は一般にはウェスタンブロット法とも呼ばれ、タンパク質サンプル等を電気泳動により展開し、その後メンブレンに固相化した後に、対象物質に対する特異抗体をプローブとして反応させてその存在を検出する方法である。
【０００６】
サンプルプレート、又はサンプルプレート上にメンブレンを固定した対象物にピエゾ素子などによる分注機構により試薬やサンプルを分注した後、そのサンプルプレートなどを別の装置、例えば質量分析系やその他の分析装置、又は前処理装置に移し変えて分析や次の処理を行なう。
【０００７】
サンプルプレートやメンブレンに展開したスポットのみに正確に試薬やサンプルを分注する装置が提案されている（特許文献２参照。）。
スライドガラス、ゲル又は膜上に保持され、蛍光物質にて標識化されたタンパク質などの対象物を含む微小領域（数μｍ〜数十μｍ）の蛍光を検出するには、測定しようとする領域に励起光を照射し、その励起光により励起されて対象物から発生する蛍光を検出する。そのような測定では、励起光として主にレーザー光が用いられている。
【０００８】
一例として、レーザ光源から発したレーザ光をサンプルに照射し、そのレーザ光の照射により励起されたサンプルから発した蛍光を、共焦点光学系を通して結像させ、分光して検出するようにしたレーザ顕微鏡がある。そこでは励起光学系は光束を小さくするためのピンホールや、集光してサンプル上に照射するための集光レンズを用いて構成されている。
【０００９】
そのようなレーザ顕微鏡として、異なる波長を有する複数のレーザ光を発するレーザ光源と、このレーザ光源から発せられる各波長のレーザ光から特定波長のレーザ光を選択するレーザ光選択手段と、このレーザ光選択手段により選択されたレーザ光を走査してサンプルに照射する手段と、この照射手段により照射されたレーザ光により励起されたサンプルが発した蛍光を通過させる如くサンプルの面と共役な位置に設置され蛍光の波長に対応した開口径に切換え可能な共焦点ピンホールと、この共焦点ピンホールの開口径を蛍光の波長にあわせて切換え制御する制御装置とを備えた走査型レーザ顕微鏡が提案されている（特許文献３参照。）。
【００１０】
そのような蛍光測定装置では、必要な波長ごとにレーザー光源が設置され、それらは共通した光学系によりサンプルに集光されて照射されるように構成されている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９８／４７００６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００４／０３６２２８号パンフレット
【特許文献３】特開平１１−２７１６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
プロテオームの解析及びタンパク質の相互作用解析（これらを含めてプロテオーム解析という。）の要請が高まっているが、これまでは解析に膨大な時間がかかっていた。また、これらの作業は煩雑で膨大な時間がかかる。
本発明は、短時間で、自動的にプロテオーム解析を行なうことのできる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、サンプル又は試薬を滴下する分注素子を備えた分注機構と、下方の画像を読みとる画像読み取り装置と、サンプル又は試薬が分注される対象物を上面に支持し、水平面内で移動して前記対象物を少なくとも前記分注素子の下方の分注位置及び前記画像読取り装置の下方の画像読取り位置に位置決めする可動テーブルと、前記画像読取り装置が読み取った画像を表示するモニター部と、前記モニター部に表示された前記対象物の画像に基づいて対象物上の分注位置を指定する分注位置指定部と、前記分注位置指定部が指定した対象物上の分注位置が前記分注機構の分注素子の下方にくるように前記対象物と分注素子との相対的位置決めを行ない前記分注機構による分注動作を制御する分注制御部と、前記可動テーブル上に支持された前記対象物に光を照射しその蛍光を検出する蛍光検出部と、を備えたプロテオーム解析装置である。
なお、プロテオームはタンパク質全体を意味するが、本発明のプロテオーム解析装置はタンパク質以外のゲノムやトランスクリプトームなどのバイオ物質も対象とする。
【００１３】
本発明で採用する蛍光検出部の第１の態様は、蛍光画像を得るためのものであり、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置情報と前記蛍光検出器による検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する蛍光画像作成部とを備えている。
【００１４】
本発明で採用する蛍光検出部の第２の態様は、蛍光スペクトルを得るためのものであり、第１の態様におけるのと同じ蛍光検出器と移動機構の他に、励起側分光手段及び蛍光側分光手段の少なくとも一方の波長を走査することにより、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定するスペクトル作成部を備えている。
【００１５】
本発明で採用する蛍光検出部の第３の態様は、蛍光画像と蛍光スペクトルをともに得るためのものであり、上記の蛍光検出器と移動機構の他に、第１の態様における蛍光画像作成部と、第２の態様におけるスペクトル作成部とを備えている。
【００１６】
これらの蛍光検出部では、白色光を分光するので、どの波長でも選択できるようになる。
励起光学系も蛍光光学系もレンズを使用しないので色収差をなくすことができ、解像度が劣ることがない。
またそれにより波長ごとに焦点を調整するような機構が不用なので、光学系が小型で簡単なものになる。
【００１７】
蛍光画像を作成する場合でも、蛍光スペクトルを測定する場合でも、蛍光を検出する位置を割り出すことが必要になる。その際、サンプル位置の基準点を決定するために、蛍光側分光手段の設定波長を励起側分光手段の設定波長と同一波長に設定し、移動機構によりサンプルを移動させてサンプル上の特定のマークを検出することによりサンプル位置の基準点を検出する基準位置検出部を備えていることが好ましい。
【００１８】
本発明の蛍光測定装置に含まれる蛍光検出器における励起光学系と蛍光光学系は共通の結像光学系を備えたものとすることができる。
その際、励起光学系と蛍光光学系とは一部の光路を共通にしており、その共通の光路とそれぞれの光路との分岐位置に励起光と蛍光を分離するハーフミラー又はダイクロイックミラーを備えて励起光と蛍光を分離する光学系とすることができる。
【００１９】
励起光学系はサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成しているものとすることができる。その際、その励起光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置してもよい。そのピンホールにより、サンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されて蛍光物質の褪色が生じるのを防ぐことができるので、正確な蛍光測定を行なうのに好都合である。
【００２０】
蛍光光学系もサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成しているものとすることができる。その際、蛍光光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置してもよい。そのピンホールにより、サンプルの所定領域のみの蛍光を検出するようにすることができるので、蛍光測定の解像度を向上させるのに好都合である。
【００２１】
また、励起光学系と蛍光光学系はサンプル面上に一方の焦点を共通にもつ共焦点光学系を構成しており、かつサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点を共通の焦点としているものとすることができる。その際、共通の焦点の位置にピンホールを配置してもよい。このピンホールにより、サンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されて蛍光物質の褪色が生じて正確な蛍光測定ができなくなるのを避けるとともに、サンプルの所定領域のみの蛍光を検出するようにしてその解像度を向上させることができる。
【００２２】
励起光学系は光源からの白色光又分光された励起光を、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に結像する第２の光学系を備えることができ、その光学系もレンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系とすることができる。これにより、励起光密度を高めることができる。
その第２の光学系は分光に影響のない小さい角度で光を射出するように配置して、結像光学系の数を少なくすることができる。
【００２３】
本発明において、「焦点」の語は、結像光学系に光軸に平行な光線が入射したとき光線が収斂あるいはそこから光線が発散していくように見える点であると定義される狭義の焦点に限らず、光軸に対し傾斜した角度で結像光学系に光線が入射し結像している場合には、その結像点も含めて焦点と呼ぶ。
結像光学系として、シュワルツシルト鏡のほか、ウォルタ鏡や楕円面鏡、放物面鏡なども用いることができる。
【００２４】
シュワルツシルト鏡は、図１３（Ａ）に示されるように、大きな凹面主鏡４２６と小さな凸面副鏡４２８を対向させたものであり、凹面主鏡４２６の中央には凸面副鏡４２８で反射された光束が通る孔が開けられている。これは双曲面と楕円鏡との組合わせからなり、それぞれの焦点の一方ａ（又はｂ）を光源、他方ｂ（又はａ）を集光点とするものである。シュワルツ鏡は像を縮小したり拡大したりすることができ、また平行光（完全な平行光のみならず、平行光に近い擬似平行光も含む。以下の記述においても同じ。）も出すことができる。
【００２５】
ウォルタ鏡は双曲面鏡と楕円面鏡とを組み合わせたミラーである。双曲面鏡の右側焦点から出た発散光は双曲面鏡を反射後、左側焦点から出た発散光のように振る舞う。一方、楕円面鏡では左側焦点から出た発散光は楕円面鏡を反射した後、右側焦点に集光する。したがって、双曲面鏡の左側焦点と楕円面鏡の左側焦点を一致させることにより、双曲面鏡の右側焦点から出た発散光は双曲面鏡、楕円面鏡と反射した後、楕円面鏡の右側焦点に集光する。（なお、ここで、右側、左側というのは説明の便宜上定めているだけで、左右を入れ替えても同じである。）
【００２６】
楕円面鏡は楕円面の一方の焦点から出た発散光を他方の焦点に集光させるように作用する。
放物面鏡は平行光を一点に集光したり、逆に一点から出た発散光を平行光に変換したりするように作用する。
【００２７】
白色光源は紫外から赤外に及ぶ波長範囲内の光を発生ものである。白色光源としては、キセノンランプのほか、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプなどを用いることができる。
励起側分光手段はグレーティング、プリズム及び分光フィルターのうちのいずれかである。
【００２８】
蛍光側分光手段もグレーティング、プリズム及び分光フィルターのうちのいずれかである。
励起光学系は励起側分光手段により分光された光を集光して光束密度をあげるために鏡を組み合わせてなる結像光学系をさらに備えることができる。
【００２９】
従来、タンパク質などのサンプルを解析する際には、サンプルをメンブレンに固定し、蛍光標識された試薬を分注して反応させた後、メンブレンを洗浄して反応に使われなかった余分や試薬を除去した上で蛍光を検出するという操作が必要であった。そのため、操作に時間がかかっていた。
【００３０】
そこで、本発明の好ましい局面では、可動テーブル上に支持された対象物を洗浄する洗浄ユニットをさらに備えることができる。
洗浄ユニットを備えた場合、その洗浄ユニットは、可動テーブル上に支持された対象物上の指定されたサンプル位置にバイオ分子が分注され、そのバイオ分子が反応した後に対象物を洗浄するものとすることができる。
【００３１】
また、その洗浄ユニットは、対象物上の指定された位置にサンプルが分注され、さらにバイオ分子が分注され、そのバイオ分子が反応した後に対象物を洗浄するものとすることもできる。
洗浄工程の後に、蛍光検出部で、指定したスポット位置のサンプルの判定又は分析を行なうことができる。
【００３２】
続いて、そのサンプルを質量分析するために、分注機構は、サンプルの判定又は分析の後に、サンプルと結合していたバイオ分子をサンプルから外す試薬を分注し、さらにその後、マトリックスを分注するものとすることができる。サンプルが分子量の大きいタンパク質の場合、マトリックスの分注に先立ち、タンパク質をペプチドに分解するための消化酵素を分注するようにしてもよい。その際、このプロテオーム解析装置から判定又は分析を行なったスポット位置の位置情報が質量分析装置へ送り出される。
【００３３】
サンプルに結合されるバイオ分子としては、抗体、蛍光標識抗体、相互作用させるタンパク又はペプチドを用いることができる。
対象物としては、サンプルを支持していない支持体、クロマトグラフィーで分離されたサンプルを支持している支持体、又は電気泳動後に転写されたサンプルを支持している支持体とすることができる。そのような好ましい支持体の一例はメンブレンである。メンブレンにはタンパク質などの生体分子を吸着しやすくする官能基を予め有するものが多いが、さらに所定の官能基を付与することもできる。
そのような支持体を自動供給する支持体自動供給ユニットをさらに備えていることが好ましい。
【００３４】
また、サンプルが変わるたびに新しい支持体を使用する必要があるが、そのたびに支持体を交換していると解析に多くの時間を必要とする。
そこで、本発明の他の好ましい局面では、そのような支持体を自動供給する支持体自動供給ユニットを備えることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のプロテオーム解析装置によれば、サンプル又は試薬の分注装置内に蛍光検出器を備えたので、プロテオームの解析を迅速に、自動的に行なうことができる。
また、分注するサンプル量や試薬量を減らすことができるために、ランニングコストを減少させることができ、さらに微量の反応系にすることができるため反応時間が短く、稼動効率を上げることもできる。
【００３６】
蛍光検出部が、光源として白色光源を使用し、励起光をサンプルに照射する励起光学系にもサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系にも、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を備えた蛍光検出器を用いるようにすれば、白色光を分光することによりどの波長でも選択できるようになり、レンズを使用しないので色収差をなくすことができ、解像度が劣ることがなく、また色収差がなくなることにより波長ごとに焦点を調整するような機構が不用で光学系が小型で簡単なものになる。
【００３７】
励起光学系と蛍光光学系が共通の結像光学系を備えたものとすれば、光学系が簡単になる。
励起光学系と蛍光光学系の一方又は両方がサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成しているものとすれば、光学系が簡単になる。
励起光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置すれば、そのピンホールにより、サンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されて蛍光物質の褪色が生じるのを防ぐことができるので、正確な蛍光測定を行なうのに好都合である。
蛍光光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置すれば、そのピンホールにより、サンプルの所定領域のみの蛍光を検出するようにすることができるので、蛍光測定の解像度を向上させるのに好都合である。
【００３８】
励起光学系が光源からの光をサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に結像する第２の光学系を備えた場合には、励起光密度を高めることができる。
その第２の光学系が分光に影響のない小さい角度で光を射出するように配置すれば、結像光学系の数を少なくすることができる。
【００３９】
本発明のプロテーム解析装置は、さらに洗浄ユニットを備えれば、サンプルと反応した試薬と遊離の試薬とを分離する、いわゆるＢ／Ｆ分離のための洗浄を、このプロテオーム解析装置内で行なうことができ、操作性が向上する。
本発明のプロテーム解析装置は、さらに支持体自動供給ユニットを備えれば、連続作業が可能になる。
支持体としてサンプルの固定に寄与する官能基を付与したメンブレンを使用すれば、サンプルの特別な固定化が不要になり、操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は本発明の液体分注装置の一実施例を概略的に表したものである。
４は分注機構であるプリントヘッドであり、試薬などを分注するピエゾ素子を備えた４個の分注素子１０−１〜１０−４が一列に並べられて装着されている。分注素子１０−１〜１０−４の位置は固定されている。分注素子１０−１〜１０−４からの分注量を制御するために、分注素子１０−１〜１０−４にかかる圧力を調整するための圧力制御部７が装置本体の前面に取り付けられており、分注素子１０−１〜１０−４内の圧力を調整する摘み８が各分注素子１０−１〜１０−４に対応して４個配列されている。
プリントヘッド４はＺ軸駆動が可能であり、シリンジ空気圧力制御によってピエゾ分注を行なうことができる。シリンジについては、後で記載する。
【００４１】
分注しようとする対象物であるサンプルプレート５０をテーブル２とともに画像として取り込むために画像読取り装置としてスキャナー６が配置されている。スキャナー６の位置は固定されている。スキャナー６はラインセンサのみ搭載し、装置をコンパクト化している。
【００４２】
テーブル２は水平面内で移動できる可動テーブルであり、そのテーブル２上には、後で図２を参照して示すように、サンプルプレート５０が所定の位置に載置されている。テーブル２は平面内で移動し、分注時にはサンプルプレート５０の指定された位置を分注素子１０−１〜１０−４の下方に位置決めし、画像の取込み時にはテーブル２上の撮像すべき部分をスキャナー６の下方に位置決めする。
【００４３】
分注素子１０−１〜１０−４から分注をするときに、先端部の画像を取り込み、分注の様子をモニタするために撮像装置としてＣＣＤカメラ５が配置されている。ＣＣＤカメラ５は、設置スペースを抑えるために、斜め上方から分注素子１０−１〜１０−４の先端部の画像を取り込むように取りつけられている。分注素子１０−１〜１０−４は互いに異なる液を分注するものであり、サンプルプレート５０などの所定の分注位置が下方に位置決めされた分注素子１０−１〜１０−４が分注動作を行なう。分注動作を行なう分注素子１０−１〜１０−４が変わったときに、その動作を行なう分注素子１０−１〜１０−４の画像を取り込むように、カメラ５は分注素子１０−１〜１０−４の配列に平行に移動できるように取り付けられている。
【００４４】
蛍光検出器１２はサンプルの蛍光を測定するための検出器であり、テーブル２の上部で、スキャナ６の隣に設置されている。蛍光検出器１２の検出部はテーブル２に面する側に設置され、テーブル２が水平面で動くことによって、サンプルの目的箇所からの蛍光画像を取得することができる。
【００４５】
蛍光検出器１２によって、サンプルプレート５０上のメンブレン５２，５３の蛍光画像を取得し、指定した目的スポットに対し１次抗体、蛍光標識抗体や、相互作用させるバイオ分子を分注素子１０−１〜１０−４から分注し、その目的スポットの定量解析や相互作用したスポットを判定することができる。
プリントヘッド４、スキャナー６、テーブル２、カメラ５及び蛍光検出器１２は本体９ａと蓋９ｂとからなるケース内に収納され、ケースの蓋９ｂはサンプルプレート５０の交換の際など、随時に開けることができるようになっている。
【００４６】
図２はテーブル２上に配置されたサンプルプレート５０などを表したものである。
２枚のサンプルプレート５０がそれぞれ所定の位置に固定して載置できるようになっている。５２は支持体としてのメンブレンで、サンプルプレート５０上に貼り付けられ、この分注装置で試薬やサンプルが分注されるものである。メンブレン５２に固相化されたサンプルは、例えば、ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）ポリアクリルアミドゲル電気泳動やその他のクロマトグラフィーによって一次元方向に分離されて展開したタンパク質、ペプチド、糖、脂質、核酸等の分子又はそれらの混合物である。
【００４７】
メンブレン５２へのサンプルの固相化は、ゲルその他の泳動媒体にサンプルを展開させた後、メンブレン５２に転写することにより行なうことができる。
このような固相化に使用されるメンブレン５２の材質としては、ＰＶＤＦ（polyvinylidene difluoride）、ニトロセルロース、ナイロン（登録商標）又はその派生物等を挙げることができる。
メンブレン５２上に展開して固相化されたスポット内の物質を検出するために、メンブレン５２に固相化されたサンプル成分に分注素子１０−１〜１０−４から消化液や抽出液を分注することができる。
【００４８】
また、対象分子に結合するプローブとなる物質を分注することもできる。そのようなプローブとしては、対象分子が抗原である場合には抗体を使用する。一般的には、対象分子と特異的に反応する生体物質を使用することができる。また、幾つかの抗体や生体物質を組み合わせて使用することもできる。
試薬の分注は、メンブレン５２上のスポットの存在する領域のみに行なうようにするのが好ましい。それにより、試薬の無駄を省くことができる。
【００４９】
対象物質を光学的に検出できるようにするためには、分注する試薬として対象物質と特異的に反応するプローブを含む一次試薬と、プローブと反応した後の対象物質を発色させる二次試薬を用いることができる。その場合、分注素子１０−１〜１０−４のいずれかからまず一次試薬を分注し、その後一次試薬を分注した領域上に分注素子１０−１〜１０−４の他のものから二次試薬を分注する。そのような二次試薬としては、発色試薬や蛍光試薬を用いることができる。
【００５０】
また、対象分子にプローブを反応させた後、それを適当な手段により検出する方法として、発色試薬や蛍光試薬を分注することのほかに、金属イオンを反応させたり、又はこれらの方法を組み合わせることができる。そのような方法としては、金コロイド標識抗体を用いる方法や、金属イオンに親和性をもつタンパク質等をＮｉ2+キレート酵素などを用いて蛍光反応に導入する方法がある。
【００５１】
複数の分注素子１０−１〜１０−４が設けられているので、テーブル２によりサンプルプレート５０上の分注位置を移動させることにより、分注素子１０−１〜１０−４を替えて複数の試薬を分注することができる。
【００５２】
各サンプルプレート５０には複数のマークｂが設けられている。それらのマークｂはサンプルプレート５０上に貼り付けられたメンブレン５２上の分注位置を情報として作成するときの基準となるリファレンスポイントである。この例ではほぼ矩形の４つの隅にリファレンスポイントｂが設けられており、メンブレン５２の画像とともにそれらのリファレンスポイントｂもスキャナー６によって取り込まれる。サンプルプレート５０の１つの角は、サンプルプレート５０の方位を示すために切り落とされている。
【００５３】
テーブル２上に設けられた領域５４は、分注素子１０−１〜１０−４による分注テストを行なうためのテストプリント部として設けられた領域である。そこにもろ紙が取りつけられており、テストプリント時の分注状態をＣＣＤカメラ５で確認できるようになっている。
【００５４】
テーブル２上に設けられた領域５６は、分注素子１０−１〜１０−４のメンテナンス部であり、スポンジ５７が設けられている。分注素子１０−１〜１０−４の先端に液や汚れが付着した場合に、このメンテナンス部が分注素子１０−１〜１０−４の下に移動させられ、そのスポンジ５７によって分注素子１０−１〜１０−４の先端についた液や汚れが拭き取られるようになっている。
【００５５】
また、テーブル２の表面にはテーブル２上に配置されるサンプルプレート５０の位置の基準となるベースポイントとしてマークａが設けられている。マークａは、分注位置を情報として取り出す場合の基準となるものであり、またスキャナー６で取得した画像上の位置とテーブル２の動きとを合わせる基準となるものである。
ヘッド４におけるそれぞれの分注素子１０−１〜１０−４は同じ構造である。
【００５６】
微量分注方式に用いる液体分注装置の一例は、上に述べたピエゾ素子による分注方式のものである。
そのような液体分注装置では、先端の吐出部につながる空間に充填された試薬を、ピエゾ素子を備えた駆動部により押圧することによりその吐出部から液滴を吐出する。その場合、制御信号のパラメータは、ピエゾ素子への印加電圧の大きさ、印加電圧の立上がり時間、印加時間、印加電圧の立下がり時間のうちの少なくとも１つを含んだものとすることができる。
これに類似の液体分注装置として、インクジェット方式の液体吐出装置で用いられている液体吐出素子を備えたものも用いることができる。
【００５７】
微量分注方式に用いる液体分注装置の他の例として、シリンジポンプによる分注方式の装置も用いることができる。その場合、制御信号のパラメータは、シリンジポンプのプランジャのストローク、速さ、加速のうちの少なくとも１つを含んだものとすることができる。
【００５８】
分注素子として、ピエゾ素子を内蔵した分注素子１０を備えた分注機構の一例を図３を用いて詳細に説明する。
下端に吐出口１１をもち上端に中空針１６をもった液体吐出部としての分注素子１０が、ネジ２９により、液体分注装置のチップ保持部３１に着脱可能に取りつけられている。分注素子１０はネジ２９を緩めることにより取り外すことができ、ネジ２９を締付けることにより固定することができる。分注素子１０を着脱すると、分注位置のずれが生じる。そのために、後述するように、この実施例ではテーブル２上のベースポイントａを基準として分注位置を校正する。
【００５９】
分注液容器２０は使い捨て可能なものであり、下端と上端に開口をもち、下端開口が蓋１５により閉じられて内部に分注液を収容する容器である。下端開口の蓋１５は弾性体セプタムであり、分注素子１０の中空針１６により貫通でき、かつその貫通した中空針１６を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されている。蓋１５を構成する弾性部材は、例えばゴムである。
【００６０】
容器２０をチップ１０上に装着し、中空針１６により下端開口の蓋１５を貫通して装着した状態で、容器２０の上部からエアー導入ヘッド３０を取り付けることができるようになっている。エアー導入ヘッド３０は、容器２０内の圧力を調整し、チップ１０からの液の吐出量を調整するものである。
【００６１】
エアー導入ヘッド３０の先端部にはシール部材３２が設けられている。シール部材３２は例えばＯリングである。エアー導入ヘッド３０を容器２０に対して押し付けることにより、シール部材３２は容器２０の開口部の内側面と接触して容器２０の開口部を、気密を保って封止し、エアー導入ヘッド３０に圧力制御機構から送られるエアーにより容器２０内の圧力を制御できるようになる。
【００６２】
エアー導入ヘッド３０を着脱可能に装着するためにアーム機構を備えている。アーム機構はアーム３３とロック３６を備え、エアー導入ヘッド３０はアーム３３の一端部で保持されている。アーム３３はその基端部がピン３４によって液体分注装置本体に回動可能に支持されている。ロック３６はピン３８によってアーム３３に回動可能に支持されており、基端部には鉤４０が設けられている。鉤４０は液体分注装置本体に固定された凸部３５と係合して、容器２０をチップ１０上に装着した状態でロックできるようになっている。
【００６３】
エアー導入ヘッド３０はアーム３３に開けられた穴にスライド可能に挿入され、バネ４１によってエアー導入ヘッド３０を容器２０の方向に押し出すように付勢される。エアー導入ヘッド３０の基端部はアーム３３から突出し、その部分に鍔４５が設けられていることによってエアー導入ヘッド３０がアーム３３から抜け出るのが防止されている。エアー導入ヘッド３０の基端部は配管４４を介して圧力制御機構に接続されている。
【００６４】
ロック３６を、ピン３８を中心に鉤４０が凸部３５と係合する方向に付勢するためにアーム３３とロック３６の間には圧縮状態のコイルバネ４２が挿入されている。
アーム３３と液体分注装置本体の間にはバネ４３がかけられており、バネ４３はアーム３３を開く方向（図では時計周りの方向）に引っ張るように付勢している。
【００６５】
図３の機構において、容器２０を装着する場合は、容器２０をチップ１０上に置き、下方向に押して中空針１６でセプタム１５を貫通し、容器２０内の溶液に中空針１６を浸す。エアー導入ヘッド３０はアーム３３に保持されているため、アーム３３を図で反時計方向に回動させることにより、エアー導入ヘッド３０が容器２０の開口部に装着され、容器２０とエアー導入ヘッド３０がシール部材３２によって気密を保って接続される。またこのとき、鉤４０は凸部３５と係合してアーム３３がロックされ、アーム３３が開くように時計方向に回動するのが防止される。エアー導入ヘッド３０はバネ４１によって容器２０の方向に押し付けるように付勢されているので、アーム３３をロックした状態で容器２０とヘッド３０の気密接続が維持される。
この状態でチップ１０から液の吐出を行なうことができるようになる。
【００６６】
容器２０を取り外す場合は、ロック３６をアーム３３の方向に押す。ロック３６はピン３８を中心に図で時計方向に回動し、鉤４０と凸部３５の係合が解除され、アーム３３はバネ４３の力によって図で時計方向に回動し、エアー導入ヘッド３０が容器２０から離れる。
【００６７】
この状態ではエアー導入ヘッド３０はアーム機構とともにピン３４を中心に回動するため、エアー導入ヘッド３０と容器２０の間が大きく開き、エアー導入ヘッド３０のシール材３２や、容器２０の周辺の掃除などのメンテナンスがしやすくなる。
【００６８】
また、このようにアーム機構を用いてエアー導入ヘッド３０を容器２０に対して着脱できるようにすれば、容器２０の着脱、及び容器２０へのエアー導入ヘッド３０の着脱を容易に行なうことができるようになる。
【００６９】
図１に戻ってＣＣＤカメラ５について説明する。
サンプル、試薬にかかわらず、液相を用いることの多い分析装置の分野では、分析の際に使用する溶液の量を減らす試みが行なわれている。これは、貴重なサンプルの無駄を省くためや高価な試薬の使用量を減らすためのみならず、溶液間の生化学的な反応においては、溶液の量が少ないほど反応にかかる時間が短くてすむため、実験の処理効率をあげるために有効な方法だからである。
【００７０】
微量溶液で反応を実行するためには、サンプル又は試薬を微量に分注する分注装置が必要である。微量の液を分注するための方法として、実施例のピエゾ素子などの圧電素子を用いた方法のほか、バルブの開閉による方法、溶液を局所的に加熱してできる気泡を用いる方法など、様々なものが実用化されている。
【００７１】
微量な液体を目的の位置に分注する際には、圧電素子であれば素子への電圧の与え方、バルブを用いるのであれば開閉時間など、種々のパラメータの微妙な制御が要求される。これらのパラメータを最適化するため、また、数多くの位置に分注する際には分注時間も長くなるため、分注する液滴の形状をモニタして分注機のおかれている環境の変化や圧電素子の経時変化に対応するために、分注素子先端部に形成される液滴の画像を撮像装置で取り込んでモニタすることが好ましい。ＣＣＤカメラ５はそのような撮像装置の一例である。
分注状態をモニタするためのＣＣＤカメラ５を水平方向から角度をもたせて斜め上方に配置するようにしたことにより、可動テーブル２と干渉することなく可動テーブル２の移動範囲内に設置することができ、分注装置が小型になる。
【００７２】
分注素子先端部を挟んでＣＣＤカメラ５とは反対側の位置に光源を配置してもよく、その場合、その光源はその発する光がサンプルプレート５０の表面で反射し分注素子先端部を経由してＣＣＤカメラ５に入射する方向に向けられる。このような光源を設けることにより、分注素子先端部に形成されるサンプル又は試薬の滴をモニタする場合には、その滴の画像を透過光で撮像することができるようになり、より鮮明な画像を得て正確なモニタを行なうことができるようになる。さらに、この光源を分注のタイミングと同期させて点灯することにより、液滴を静止画像のように取り込むことができる。
【００７３】
ＣＣＤカメラ５は分注素子先端部の画像とともに分注素子の下方にあるサンプルプレート表面の画像も撮像するように設定しておくこともできる。その場合には、分注素子先端部のモニタとともに、サンプルプレート表面の状態もモニタできるようになり、より多くの情報を得ることができる。例えば、目的とする位置に的確にサンプルや試薬が分注できているかどうかを確認できるようになったり、また例えば、サンプルや試薬が分注される対象物が膜の場合、分注前後の膜の状態を観察したり、反応中の膜状態の経時変化の観察をしたりすることも可能になる。
【００７４】
この分注装置の用途として、例えばＰＶＤＦ膜のような固相に試薬を分注するものがあげられる。ＰＶＤＦ膜には、クロマトグラフィーにより展開したスポットが転写させられており、そのスポットを発色させるために、試薬が分注される。そのような固相として使用できるものとしては、ＰＶＤＦ膜の他に、ニトロセルロースやナイロン（登録商標）なども用いることができる。
【００７５】
図４は図１の装置の機能をブロック図として示したものである。
６０はスキャナーなどの画像読取り装置６が読み取った画像を表示するモニター部である。分注位置指定部６２はモニター部６０に表示されたメンブレン５２などの対象物の画像に基づいて対象物上の分注位置を指定するためのものである。分注制御部６４は分注位置指定部６２が指定した対象物上の分注位置が分注素子１０の分注素子の下方にくるように対象物と分注素子との相対的位置決めを行ない、分注素子１０による分注動作を制御するものである。分注素子１０がピエゾ素子を備えたものである場合には、分注制御部６４は圧力制御部７により分注素子１０内の圧力を調整し、分注制御ユニット６６によりピエゾ素子への電圧印加を制御してピエゾ素子から液を吐出する。
蛍光検出部１２はサンプルからの蛍光を検出する。
【００７６】
分注位置情報作成部６８は、分注位置指定部６２が指定し分注動作がなされた対象物５２上の分注位置に関する分注位置情報を作成するものである。分注位置情報作成部６８は作成した分注位置情報を外部に出力することができる。
【００７７】
サンプルプレート５０には図２に示されるように対象物内の位置の基準となるリファレンスポイントｂを複数個設けておき、画像読取り装置６がサンプルプレート５０の画像とともにリファレンスポイントｂの画像も読み取るようにする。これにより、分析位置情報作成部６８は分析位置指定部６２が指定したサンプルプレート５０上の位置を複数のリファレンスポイントｂを基にして作成するものとすることができ、対象物をいったん取り外し、再びテーブル２に取りつけた場合にもスキャナー６で画像を取得すれば、リファレンスポイントｂを基に正確に位置決めすることができるようになる。また、サンプルプレート５０を分析装置などに移動させた場合にも、そのリファレンスポイントｂを基にしてその分注位置情報からサンプルプレート５０内での分注位置に正確に位置決めすることができるようになる。
【００７８】
対象物を支持するテーブル２はテーブル駆動機構６５により駆動されて平面内で移動し、分注制御部６４により指示された所定の位置に位置決めされる。テーブル２上には、基準となるベースポイントａを複数個設けておき、画像読取り装置６がサンプルプレート５０の画像とともにベースポイントａの画像も読み取るようにし、分析位置情報作成部６８はサンプルプレート５０上の位置を複数のベースポイントａを基にして作成することもできるものとすることができる。これにより、サンプルプレート５０内での分注位置情報をベースポイントａを基にして正確に定めることができるようになる。
【００７９】
サンプル又は試薬を滴下する分注素子１０は着脱可能になっており、分注素子１０の分注位置を校正するための校正部７２を備えている。校正部７２は、分注素子１０によりテーブル２上の所定の位置に分注を行なったときの画像読取り装置６による読取り画像に基づいて分注位置を検出し、同時に読み取ったテーブル２上の基準となるベースポイントを基にして分注位置の校正を行なう。校正のための分注は、例えば図２に示すテーブル２上の試薬などを分注すると発色するようなメンブレン５３による３つの点で示すような、予め定められた複数の位置で行なう。この校正は、分注素子を装着するたびに行なう。
【００８０】
上記の実施例は分注装置に本発明を適用した場合を例にして説明しているが、求めようとする位置情報は分注位置の情報に限らず、メンブレン５３や泳動媒体などの画像を画像読取り装置６で読み取り、その画像中のスポットなど検出された位置の情報を作成する場合にも本発明を同様に適用することができる。
【００８１】
図１の装置構成に追加して、メンブレン用の洗浄ユニット１３を設置したものを図５に示す。洗浄ユニット１３はテーブル２の上部で、スキャナー６の隣にＺ軸方向に移動可能に設置されている。洗浄ユニット１３の洗浄部はテーブル２と面する側に設けられている。ＣＣＤカメラ５により洗浄すべき目的部位が定められると、テーブル２が水平面内で移動してその目的部位が洗浄ユニット１３の洗浄部の下部に位置決めされる。洗浄ユニット１３はＺ軸駆動が可能であるので、メンブレン５２を洗浄するときにテーブル２側に下降して洗浄動作を行ない、それ以外のときは装置内の上部に待機している。
【００８２】
図１の装置構成では、メンブレン５２を洗浄する場合、メンブレン５２を取り出すために装置の蓋９ｂを開けることが必要であったが、図５のように洗浄ユニット１３を装置内に組み入れることで、分注した試薬などでサンプルと結合しなかった余分なものを除去する、いわゆるＢ／Ｆ分離のための洗浄を、蓋９ｂを開けることなく装置内で行なうことができる。
【００８３】
洗浄ユニット１３としての一実施例を図６（Ａ）に示す。この洗浄ユニットは、洗浄液を貯蔵することのできるタンク８０、洗浄液の吸い上げと吐き出しを行なうシリンジ８１、洗浄液の吸い上げと吐き出しを行なうノズル８２、及び流路を切り替えてシリンジ８１をノズル８２又はタンク８０に接続するバルブ８３を備えている。タンク８０を複数個設けた場合は、メンブレン５２の洗浄液貯蔵用と洗浄後のドレイン用に分けることができ、流路を切り換えてバルブ８３に接続するようにすることができる。
【００８４】
次に、この洗浄ユニットでメンブレン５２を洗浄する動作を同図（Ｂ）を参照して説明する。バルブ８３をタンク８０とシリンジ８１が接続されるように切り替えて、タンク８０内の洗浄液をシリンジ８１に吸い込む。その後、バルブ８３をシリンジ８１とノズル８２が接続されるように切り替えて、シリンジ８１内の洗浄液をノズル８１からメンブレン５２上に供給する。
【００８５】
次に、バルブ８３をノズル８２とシリンジ８１が接続されるように切り替えて、メンブレン５２上の洗浄液をシリンジ８１に吸い込む。その後、バルブ８３をシリンジ８１とタンク８０が接続されるように切り替えて、シリンジ８１内の洗浄後の液体をタンク８０に排出する。このとき、タンク８０が複数個設けられている場合は、洗浄後の洗浄液は流路を切り換えてドレイン用のタンクに排出する。
メンブレン５２が疎水性材料である場合は、洗浄液の吸入が容易であるために、より好ましい。
【００８６】
洗浄ユニット１３の他の実施例を図７（Ａ）に示す。この洗浄ユニットは、メンブレン５２上に洗浄液を供給する供給プローブ８５とメンブレン５２上の洗浄液を吸引して排出する排出プローブ８７を１組として隣接して備えている。さらに、供給プローブ８５を介してメンブレン５２上に洗浄液を供給するためのシリンジ８１と、メンブレン５２上の洗浄液を排出プローブ８７で吸引して排出するためにドレインタンク８６を介して吸引する真空ポンプ８４を備えている。
【００８７】
この洗浄ユニットでメンブレンを洗浄する動作を説明する。シリンジ８１から供給プローブ８５を介して洗浄液をメンブレン５２上に供給しながら、真空ポンプ８４によってドレインタンク８６を吸引する。ドレインタンク８６内が減圧になることによって、メンブレン５２上の洗浄液は排出プローブ８７を介してドレインタンク８６に吸入され、溜められる。
この場合も、メンブレン５２が疎水性材料である場合は液の吸入が容易であるために好ましい。
【００８８】
図７（Ａ）の洗浄ユニットの供給プローブ８５と排出プローブ８７の組を複数組並べたマニーホールド式洗浄ユニットの一実施例を図７（Ｂ）と（Ｃ）に示す。（Ｃ）は供給プローブ８５と排出プローブ８７の１組の部分を示す断面図である。この洗浄ユニットは、供給プローブ８５と排出プローブ８７の組をＸ方向に並列に配置し、シリンジ８１からは各組の供給プローブ８５に同時に洗浄液を供給し、各組の排出プローブ８７をドレインタンク８６を介して真空ポンプ８４により同時に吸引する。そして全体をＹ方向に移動させることで、メンブレン５２上の広い面積を洗浄することができる。
【００８９】
図１の装置構成に洗浄ユニット１３を組み込んだ図５の装置構成にすることによって、Ｂ／Ｆ分離やその他の洗浄を装置内部で自動で行なうことができる。
メンブレンの供給を自動化するため、メンブレン自動供給ユニット１７をさらに組み込んだ装置構成を図８に示す。メンブレン自動供給ユニット１７はテーブル２の上にメンブレンを自動的に供給できるものである。
【００９０】
メンブレン自動供給ユニット１７の一実施例を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。（Ａ）は連続供給されるメンブレン５２ａとその駆動機構を概略的に示したものであり、（Ｂ）はこのメンブレン自動供給ユニット１７をテーブル２に組み込んだ状態を示すものである。
【００９１】
このメンブレン自動供給ユニット１７は、メンブレン供給部９０とメンブレン巻取り部９１の間に帯状のメンブレン５２ａが巻かれており、メンブレン供給部９０とメンブレン巻取り部９１はテーブル２の下部に配置され、使用される部分のメンブレン５２ａがテーブル２上に配置される。メンブレン５２ａの供給を駆動するために、メンブレン巻取り部９１はギア９２を介して駆動モータ９３に接続されている。９４はモータ９３の駆動を制御するメンブレン自動供給ユニット制御部である。
【００９２】
モータ９３によりメンブレン巻取り部９１を回転させることにより、新たなメンブレン５２ａがメンブレン供給部９０がテーブル２上に供給されて配置され、次の分析に供せられる。
このメンブレン自動供給ユニットの動作について説明する。テーブル２上にあったメンブレン５２ａの部分での分析が終了すると、制御部９４によってモータ９３が駆動され、メンブレン巻取り部９１を回転する。その回転により新たなメンブレン５２ａがメンブレン供給部９０からテーブル２上に引き出されて配置され、次の分析に供せられる。
【００９３】
図１０は蛍光検出器１２の一実施例である。
４０２は白色光源としてのキセノンランプである。光源４０２からの光を励起側分光器４０４に集めるために、光源４０２に関し分光器４０４とは反対側に凹面ミラー４０６が配置されている。
【００９４】
分光器４０４で分光されて所定の波長とされた励起光の光量を多く利用するために、レンズを用いず鏡を組み合わせてなる結像光学系としてのシュワルツシルト鏡４０８が配置され、励起光はそのシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像する。
【００９５】
位置４２４の励起光の像を一方の焦点とし、サンプル面上に他方の焦点を結ぶ励起光学系としての共焦点光学系を構成するために、レンズを用いず鏡を組み合わせてなる結像光学系としてのシュワルツシルト鏡４１０，４１４が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０，４１４の間の光路上には光路を９０°折り曲げるハーフミラー４１２が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０はシュワルツシルト鏡４０８で集光された励起光の像からの光を受光し、分光に影響のない小さい角度で射出し、ハーフミラー４１２の手前の位置４２４ａに像を結ぶように配置されている。また、シュワルツシルト鏡４１４はシュワルツシルト鏡４１０から射出された励起光をハーフミラー４１２での反射を介して集光し、サンプル面４１６に像を結ぶように配置されている。シュワルツシルト鏡４１４はサンプル面４１６から発生する蛍光を集光して分光に影響のない小さい角度で射出し、ハーフミラー４１２を透過して分光器４２０の入口付近の位置４１９に像を結ぶ。分光器４２０に入射した蛍光は、分光器４２０で分光され、検出器４２２で検出される。検出器４２２はＰＭＴ（光電子増倍管）又はシリコンフォトダイオードなどである。
【００９６】
この実施例では、位置４２４ａ，サンプル面４１６上の点及び位置４１９は結像点であり、狭義の焦点ではないが、これらの点も焦点と呼ぶ。
この実施例ではシュワルツシルト鏡４１４は励起光学系と蛍光光学系に共通の共焦点光学系を構成している。焦点４２４ａは励起光学系におけるサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点であり、焦点４１９は蛍光光学系におけるサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点である。
【００９７】
この実施例の蛍光検出器１２では、分光に影響のない小さい角度でハーフミラー４１２に入射させるようにシュワルツシルト鏡４１０，４１４を配置したことにより、サンプルへの照射面積、光量、蛍光検出の解像度などを減少させることなく、シュワルツシルト鏡の数を少なくしている。シュワルツシルト鏡の数が少なくなると、光学系を小さくすることができ、光軸調整も容易になり、コスト低下につながる。
【００９８】
さらに、この実施例の蛍光検出器１２では、励起光学系の焦点４２４ａの位置に励起光スポットの大きさを制限するピンホール４３４を配置し、蛍光光学系の焦点４１９の位置に蛍光検出の解像度を向上させるピンホール４３６を配置している。
【００９９】
共焦点光学系をなす励起光学系において、焦点４２４ａはサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にあるので、その焦点４２４ａの位置にピンホール４３４を配置することにより、サンプル面４１６に照射される励起光スポットの大きさを制限することができ、サンプル面４１６において検出しようとする微小領域以外の部分が励起光で照射されるのを防ぐことができる。
【０１００】
一方、共焦点光学系をなす蛍光光学系においても、焦点４１９はサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にあるので、その焦点４１９の位置にピンホール４３６を配置することにより、サンプル面４１６上の所定の微小領域以外からの蛍光が分光器４２０に入射するのを排除して所定領域のみの蛍光を検出することができ、その結果として蛍光検出の解像度を向上させることができる。
【０１０１】
この実施例では、光源４０２からの白色光は凹面ミラー４０６により励起側分光器４０４に集められ、分光器４０４で分光されて所定の波長の励起光となる。その励起光はシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像される。結像された励起光はシュワルツシルト鏡４１０によってハーフミラー４１２に射出される。励起光はハーフミラー４１２で反射されてシュワルツシルト鏡４１４に入射し、シュワルツシルト鏡４１４によってサンプル面４１６の所定の領域に集光されて照射される。励起光により励起されてサンプル面４１６から発生した蛍光は、同じシュワルツシルト鏡４１４により集光され、シュワルツシルト鏡４１４から射出されてハーフミラー４１２を透過し、蛍光側分光器４２０に入射する。蛍光は分光器４２０で分光され、検出器４２２で検出される。
【０１０２】
後の実施例においても同様であるが、ハーフミラー４１２に替えてダイクロイックミラーを使用していてもよい。ダイクロイックミラーを使用する場合は、励起光波長成分を反射し、それよりも長波長の蛍光を透過させる特性をもったものを使用する。シュワルツシルト鏡４１０，４１４が分光に影響のない小さい角度で光を射出させるように配置されているのは、ハーフミラー４１２に替えてダイクロイックミラーを使用した場合に、ダイクロイックミラーでの反射と透過に関する波長特性に影響を与えないようにすることである。
【０１０３】
次に、この実施例で蛍光画像を作成するための構成について説明する。
５２は蛍光画像を作成しようとするメンブレンである。メンブレン５２はテーブル２に固定されている。ここではメンブレン５２がテーブル２に直接固定されているが、図１の実施例のようにサンプルプレート５０を介してテーブル２に固定されていてもよい。
テーブル２はＸ−Ｙステージであり、水平面内のＸ，Ｙ方向に移動することができ、検出位置を平面内の任意の位置に移動させることができるものである。このようなテーブル２にメンブレン５２を固定することにより、蛍光検出器１２とメンブレン５２を相対的にＸ軸上とＹ軸上に移動させながら蛍光を取得し、蛍光画像を構成することができる。
【０１０４】
テーブル２にはテーブル２をＸ，Ｙ方向に移動させるための駆動機構が設けられている。その駆動機構を介してテーブル２の駆動を制御するために、サンプルステージ駆動制御部４７０が設けられている。テーブル２、その駆動機構及びサンプルステージ駆動制御部４７０は、サンプルであるメンブレン５２と蛍光検出器１２を相対的に移動させ、蛍光検出器１２をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構を構成している。また、移動機構は、蛍光検出器１２をサンプル面に対して相対的に垂直方向に移動させて焦点をあわせる自動焦点（オートフォーカス）機構を含むことができる。
【０１０５】
メンブレン５２は各工程のためにテーブル２から外され、再度サンプルステージに固定されることがある。メンブレン５２の着脱を繰り返すと、装着位置が数μｍから数十μｍの範囲でずれることがある。そのため、図１１に示されるように、メンブレン５２には幾つかの基準マーク４６４を設けておくのが好ましい。基準マーク４６４は蛍光を発するものではなく、励起光を照射し、その反射光の強弱によって認識することができるものであるとする。
ただし、図１の実施例の装置において、メンブレン５２がテーブル２に固定されたままで一連の操作を完了することができる場合は、基準マーク４６４は位置決め用には必要ではないが、蛍光測定後を行なったスポット位置情報として使用することができるので、基準マーク４６４は設けておく方がよい。
【０１０６】
図１０に戻って、その基準マーク４６４を検出するために、基準位置検出部４７２が設けられている。基準位置検出部４７２は、蛍光側分光器４２０が励起波長と同じ波長を選択するように蛍光側分光器４２０を設定し、蛍光検出器１２を基準マーク４６４と相対的にＸ軸、Ｙ軸上を移動させながら強度を検出することにより、基準マーク４６４を検出する。基準位置検出部４７２は検出した基準マーク４６４を画像処理して基準点を決定し、目的サンプル位置を補正する情報として供する。
【０１０７】
蛍光画像を作成するために蛍光画像作成部４７４が設けられている。蛍光画像作成部４７４は、サンプルステージ駆動制御部４７０から、位置決めされた蛍光検出位置情報を取り込んで基準位置検出部４７２が検出した基準位置に基づいて蛍光検出位置情報を補正し、蛍光検出器１２の検出器４２２から検出蛍光情報を取り込み、蛍光検出位置情報と検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する。
【０１０８】
４７６は表示部であり、蛍光画像作成部４７４により作成された蛍光画像を表示する。
サンプルステージ駆動制御部４７０、基準位置検出部４７２及び蛍光画像作成部４７４は専用のコンピュータ４７８により、又はパーソナルコンピュータにより実現される。
【０１０９】
図１２は蛍光スペクトルを測定する態様の蛍光検出器の一実施例である。
蛍光検出器の光学系、テーブル２、サンプルステージ駆動制御部４７０及び基準位置検出部４７２の構成は、図１０に示された実施例のものと同じである。
【０１１０】
この実施例では、蛍光スペクトルを測定するために、スペクトル作成部４８０を備えている。スペクトル作成部４８０は、サンプルステージ駆動制御部４７０から、位置決めされた蛍光検出位置情報を取り込んで基準位置検出部４７２が検出した基準位置に基づいて蛍光検出位置情報を補正し、励起側分光器４０４及び蛍光側分光器４２０の少なくとも一方の波長を走査することにより、蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定する。
【０１１１】
表示部４７６は、スペクトル作成部４８０により測定された蛍光スペクトルを表示する。
スペクトル作成部４８０もサンプルステージ駆動制御部４７０、基準位置検出部４７２とともに専用のコンピュータ４７８により、又はパーソナルコンピュータにより実現される。
【０１１２】
本発明のさらに他の態様は、蛍光画像と蛍光スペクトルを１台の装置でともに測定できるようにするものである。そのような測定装置は、図１０と図１２の実施例におけるサンプルステージ駆動制御部４７０、基準位置検出部４７２、蛍光画像作成部４７４及びスペクトル作成部４８０を全て備えることにより実現することができる。
【０１１３】
蛍光による画像化としては、目的サンプル位置での蛍光強度の他に、蛍光スペクトルなどの蛍光情報を検出して画像化してもよい。
サンプル表面には数μｍ〜数十μｍの幅で凹凸があるので、正確な蛍光検出ができないことがある。そのため、サンプル表面から蛍光検出部までの高さを可変にしておき、目的サンプルの各位置でオートフォーカスするようにすればよい。
【０１１４】
蛍光検出器１２は図１０及び図１２に示されたものの他に種々の構成をとることができる。次に、蛍光検出器１２の幾つかの構成を示す。図１０又は図１２の実施例の光学系をこれらの光学系に置き換えたものも本発明の実施例である。
【０１１５】
図１３（Ａ）はシュワルツシルト鏡を表わしたものであるが、図１３（Ｂ）は図１０及び図１２の実施例に含まれる光学系におけるシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。４０９，４１３及び４１７はウォルタ鏡又は楕円面鏡であり、シュワルツシルト鏡４０８，４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図１０の実施例及び図１２の実施例で光学系を図１３（Ｂ）の光学系に置き換えても動作はそれぞれ図１０の実施例及び図１２の実施例の動作と同じである。
【０１１６】
図１４（Ａ）は他の蛍光検出器１２の例である。光源２からの光は凹面ミラー４０６により励起側分光器４０４に集められ、分光器４０４で分光されて所定の波長とされた励起光はシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像する。ここまでの光学系は図１０のものと同じである。
【０１１７】
位置４２４の励起光の像を一方の焦点とし、サンプル面上に他方の焦点を結ぶ励起光学系としての共焦点光学系を構成するために、シュワルツシルト鏡４１０，４１４が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０，４１４の間の光路上には光路を９０°折り曲げるハーフミラー４１２が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０は焦点４２４からの励起光を平行光として射出し、シュワルツシルト鏡４１４はシュワルツシルト鏡４１０からの平行光とされた射出光をハーフミラー４１２を介して受光し、サンプル面４１６の所定の領域の焦点に集光して照射する。
【０１１８】
シュワルツシルト鏡４１４はサンプル面４１６が励起光の照射により励起されて発生する蛍光を集光し平行光にして射出する。シュワルツシルト鏡４１４とともに蛍光光学系としての共焦点光学系を構成するために、ハーフミラー４１２を挟んでシュワルツシルト鏡４１８が配置されている。ハーフミラー４１２は励起光を反射するとともに、シュワルツシルト鏡４１４から射出した蛍光を透過させる。シュワルツシルト鏡４１８は蛍光側分光器４２０の入口に焦点４１９をもち、分光器４２０の入口に蛍光を集光して入射させる。分光器４２０で分光された蛍光は検出器４２２で検出される。
【０１１９】
この実施例では、光源４０２からの白色光は凹面ミラー４０６により励起側分光器４０４に集められ、分光器４０４で分光されて所定の波長の励起光となる。その励起光はシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像される。結像された励起光はシュワルツシルト鏡４１０に集光され平行光としてハーフミラー４１２に射出される。励起光はハーフミラー４１２で反射されてシュワルツシルト鏡４１４に入射し、シュワルツシルト鏡４１４によってサンプル面４１６の所定の領域に集光されて照射される。励起光により励起されてサンプル面４１６から発生した蛍光は、同じシュワルツシルト鏡４１４により集光され、平行光とされてハーフミラー４１２を透過し、シュワルツシルト鏡４１８により集光されて蛍光側分光器４２０に入射する。蛍光は分光器４２０で分光され、検出器４２２で検出される。
【０１２０】
図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。４０９はウォルタ鏡又は楕円面鏡で、シュワルツシルト鏡４０８に替わるもの、４１１，４１５及び４１８ａは放物面鏡で、シュワルツシルト鏡４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１４（Ｂ）の光学系の動作は図１４（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２１】
図１５（Ａ）はさらに他の蛍光検出器を表わしたものであり、図１４（Ａ）の蛍光検出器において、励起光学系の焦点４２４の位置にピンホール４３４を配置し、蛍光光学系の焦点４１９の位置にピンホール４３６を配置したものである。
【０１２２】
図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９はシュワルツシルト鏡４０８に替わるもの、放物面鏡４１１，４１５及び４１８ａはシュワルツシルト鏡４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１５（Ｂ）の光学系の動作は図１５（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２３】
図１６（Ａ）はさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器は、図１０に示されたピンポール４３４，４３６が設けられていない点で相違している。ピンポール４３４，４３６を設けないことによって光軸調整が容易になる。
【０１２４】
図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。４０９，４１３及び４１７はウォルタ鏡又は楕円面鏡であり、シュワルツシルト鏡４０８，４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図１６（Ｂ）の光学系の動作は図１６（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２５】
図１７（Ａ）はさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器でも、シュワルツシルト鏡４１０，４１４は分光に影響のない小さい角度でハーフミラー４１２に光を入射させるように配置されているが、図１６（Ａ）の蛍光検出器と比較すると、シュワルツシルト鏡４１０，４１４による結像の位置が異なっている。図１７（Ａ）の蛍光検出器では、シュワルツシルト鏡４１０から射出された励起光がハーフミラー４１２で反射された後に位置４４０に結像するようにシュワルツシルト鏡４１０が配置されている。また、シュワルツシルト鏡４１４は、像４４０からの励起光を集光してサンプル面４１６上に結像するとともに、サンプル面４１６から発生した蛍光を励起光の像と同じ位置４４０に結像するように配置されている。蛍光はその結像点４４０からハーフミラー４１２を透過して分光器４２０へ入射する。
【０１２６】
この蛍光検出器でもシュワルツシルト鏡４１４は励起光学系と蛍光光学系に共通の共焦点光学系を構成しているが、サンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点４４０は励起光学系の焦点であるとともに蛍光光学系の焦点を兼ねている。
【０１２７】
この蛍光検出器においても、焦点４４０の位置にピンホール４２を配置することができる。このピンホール４４２は励起光スポットの大きさを制限するとともに、蛍光検出の解像度を上げる作用をし、共通の焦点４４０の位置に１つ配置するだけですむ利点がある。
ピンホールの数が少なくなると、光学系が小さくなり、光軸調整も容易になり、コスト低下にもなる。
【０１２８】
図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９，４１３及び４１７はシュワルツシルト鏡４０８，４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図１７（Ｂ）の光学系の動作は図１７（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２９】
以上の蛍光検出器は分光手段としてグレーティングを用いた分光器を使用している。それに対し、図１８以降の実施例においては分光手段として分光フィルタを使用する。グレーティングは波長精度が高い利点があり、分光フィルタは検出感度を高める上で利点がある。
【０１３０】
グレーティングを用いた蛍光検出器は蛍光画像作成と蛍光スペクトル測定の両方を行なうことができる。分光フィルタを用いた蛍光検出器は、蛍光画像作成はできるが、蛍光スペクトル測定は行なうことができない。
【０１３１】
図１８（Ａ）は分光フィルタを用いた蛍光検出器の一例を表わす。光源４０２から発生する白色光はシュワルツシルト鏡４１０により集光され、平行光として射出される。その射出された光は励起光を選択する分光フィルタ４４４を透過して波長が選択されて励起光となる。励起光はハーフミラー４１２で反射され、シュワルツシルト鏡４１４でサンプル面４１６に集光されて照射される。サンプル面４１６から発生した蛍光はシュワルツシルト鏡４１４で集光され、平行光となってハーフミラー４１２を透過し、蛍光を選択するための分光フィルタ４４６を透過してシュワルツシルト鏡４１８に入射し、集光されて検出器４２２に入射する。
【０１３２】
この実施例では、シュワルツシルト鏡４１０とシュワルツシルト鏡４１４により励起光学系の共焦点光学系を構成しており、光源４１２の像がサンプル面４１６上に結ばれる。蛍光光学系においてはシュワルツシルト鏡４１４とシュワルツシルト鏡４１８により共焦点光学系を構成しており、サンプル面４１６上の蛍光像が検出器４２２の入口に結ばれる。検出器４２２の入口付近の蛍光の焦点位置には蛍光検出の解像度を上げるためのピンホール４３６が配置されている。
【０１３３】
図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。放物面鏡４１１，４１５及び４１８ａはシュワルツシルト鏡４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１８（Ｂ）の光学系の動作は図１８（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１３４】
図１９（Ａ）は分光フィルタを用いた他の蛍光検出器を表わす。図１８の蛍光検出器と比較すると、励起光学系においてサンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されるのを防ぐために、励起光学系の共役な焦点位置に光源の像を形成し、その位置にピンホール４３４を設けることができる構成になっている点で異なる。この蛍光検出器では、光源４０２からの白色光がシュワルツシルト鏡４０８ｂにより集光され、平行光として射出されてシュワルツシルト鏡４０８ｃ入射し、シュワルツシルト鏡４０８ｃにより焦点４２４の位置に結像する。その焦点４２４を経た白色光はシュワルツシルト鏡４１０に入射し、シュワルツシルト鏡４１０で平行光とされた後は、図１８の蛍光検出器と同じ光学系によって光学フィルタ４４４で波長が選択されて励起光となり、ハーフミラー４１２からシュワルツシルト鏡４１４をへてサンプル面４１６に集光して照射される。サンプル面４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡１４、ハーフミラー４１２を経て、分光フィルタ４４６で波長選択され、シュワルツシルト鏡４１８により集光され、ピンホール４３６を経て検出器４２２に入射する。
【０１３５】
励起光学系においてはシュワルツシルト鏡４１０とシュワルツシルト鏡４１４により共焦点光学系を構成しており、サンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点４２４の位置に励起光スポットの大きさを制限するためのピンホール４３４が配置されている。
【０１３６】
図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）の光学系におけるシュワルツシルト鏡を放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。放物面鏡４０９ｂ，４０９ｃ，４１１，４１５及び４１８ａはシュワルツシルト鏡４０８ｂ，４０８ｃ，４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１９（Ｂ）の光学系の動作は図１９（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１３７】
図２０（Ａ）は分光フィルタを用いたさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器では、光源４０２からの白色光がシュワルツシルト鏡４１０で集光され、平行光となって光学フィルタ４４４を透過し、励起波長が選択される。その励起光はハーフミラー４１２で反射され、シュワルツシルト鏡４５０によって焦点４４０に結像する。結像した励起光は、シュワルツシルト鏡４５２とシュワルツシルト鏡４１４によってサンプル面４１６に集光されてサンプルを照射する。サンプル４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡４１４,４５２により焦点４４０に蛍光像を結ぶ。蛍光はシュワルツシルト鏡により集光され、平行光となってハーフミラー４１２を透過し、蛍光を選択する光学フィルタ４４６を経て検出器４２２に入射して検出される。
【０１３８】
この蛍光検出器ではシュワルツシルト鏡４１４とシュワルツシルト鏡４５２により励起光学系と蛍光光学系の共通の共焦点光学系を構成しており、サンプル面４１６上の焦点と共役な位置に両光学系に共通の焦点４４０をもっている。
この蛍光検出器では励起光スポットの大きさを制限するとともに、蛍光検出の解像度を上げるために、共通の焦点４４０にピンホール４４２を１つ配置するだけですむ。
【０１３９】
図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）の光学系におけるシュワルツシルト鏡を放物面鏡に置き換えた実施例を表わす。放物面鏡４１１，４１５，４５１及び４５３はシュワルツシルト鏡４１０，４１４，４５０及び４５２にそれぞれ替わるものである。
図２０（Ｂ）の光学系の動作は図２０（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４０】
図２１（Ａ）は分光フィルタを用いたさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器では、光源４０２からの白色光がシュワルツシルト鏡４１０により集光され、分光に影響のない小さい角度で射出されてハーフミラー４１２の手前の位置４２４に光源の像を結ぶようにシュワルツシルト鏡４１０が配置されている。光源からの光が、その後、光学フィルタ４４４を経て励起光が選択され、ハーフミラー４１２で反射されてシュワルツシルト鏡４１４に入射し、集光されてサンプル面４１６に照射されるようにシュワルツシルト鏡４１４が配置されている。サンプル面４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡４１４で集光され、小さい角度で射出され、ハーフミラー４１２を透過して光学フィルタ４４６で蛍光が選択された後、検出器４２２の入口の近くの位置４１９に結像する。その後検出器４２２に入射して検出される。
【０１４１】
シュワルツシルト鏡４１４は励起光学系と蛍光光学系で共通の共焦点光学系を構成している。励起光学系においてサンプル面４１６上の焦点に共役な焦点４２４には励起光スポットの大きさを制限するピンホール３４が配置され、蛍光光学系の共役な焦点４１９には蛍光検出の解像度を向上させるピンホール４３６が配置されている。
【０１４２】
図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）の光学系におけるシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡又は楕円面鏡に置き換えた光学系を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４１３及び４１７はシュワルツシルト鏡４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図２１（Ｂ）の光学系の動作は図１９（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４３】
図２２（Ａ）は分光フィルタを用いたさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器では、シュワルツシルト鏡４１０から小さい角度で射出した光源４０２からの光が、ハーフミラー４１２で反射された後に位置４４０に結像するようにシュワルツシルト鏡４１０が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０とハーフミラー４１２の間の光路上に励起光を選択する光学フィルタ４４が配置されている。位置４４０に結像した励起光が、シュワルツシルト鏡４１４を経てサンプル面４１６上に集光して照射されるようにシュワルツシルト鏡４１４が配置されている。サンプル面４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡４１４で集光され、励起光の像と同じ位置４４０に結像した後、ハーフミラー４１２を透過して光学フィルタ４４６で蛍光波長が選択された後、検出器４２２に入射して検出される。
【０１４４】
この蛍光検出器では励起光学系と蛍光光学系で共焦点光学系の共役な焦点４４０が共通した位置にあり、その位置にピンホール４４２を配置することにより、１つのピンホール４４２が励起光スポットの大きさの制限と蛍光検出の解像度向上の両方の機能を果たすことができる。
【０１４５】
図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）の光学系におけるシュワルツ鏡をウォルタ鏡又は楕円面鏡に置き換えた実施例を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９及び４１７はシュワルツシルト鏡４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図２２（Ｂ）の光学系の動作は図２２（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４６】
図２１（Ａ），（Ｂ）、図２２（Ａ），（Ｂ）の蛍光検出器では、ハーフミラー４１２への入射角を分光に影響のない小さい角度にすることにより、シュワルツシルト鏡、ウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡の数を減らしている。
【０１４７】
図２３（Ａ）は光源からの白色光の受光光量を増加させるための励起光学系の一部を示したものである。光源２に関しシュワルツシルト鏡４０８ｆとは反対側に凹面ミラー４０６を配置して光源４０２からの白色光を集光してシュワルツシルト鏡４０８ｆに入射させ、シュワルツシルト鏡４０８ｆでさらに小さい像に結像した後、シュワルツシルト鏡４１０に入射させる。その後、図２２と同様に、シュワルツシルト鏡１０により分光に影響のない小さい角度で射出される。その後の光学系は図２２と同じである。
この蛍光検出器１２では、シュワルツシルト鏡４０８ｆと４１０の間の共焦点４２４の位置にも励起光スポットの大きさを制限するピンホール４３４を配置することができる。
【０１４８】
図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）の光学系におけるシュワルツ鏡をウォルタ鏡又は楕円面鏡に置き換えた実施例を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９ｆ及び４１３はシュワルツシルト鏡４０８ｆ及び４１０にそれぞれ替わるものである。
図２３（Ｂ）の光学系の動作は図２３（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４９】
図２４は分注装置の他の実施例を示したものである。試薬（又はサンプル）を分注する分注機構１０２は、その下端にノズルを有し、微量の液を滴下できるようになっている。分注機構１０２の下部には可動テーブルとしてのＸ−Ｙテーブル１０４が配置されており、Ｘ−Ｙテーブル１０４上には試薬の分注される対象物が載置される。Ｘ−Ｙテーブル１０４は、対象物を支持する面を図で紙面垂直方向（Ｙ方向）に駆動するＹ駆動機構１０４Ｙと、Ｙ駆動機構１０４Ｙに取りつけられ、対象物を支持する面を図で横方向（Ｘ方向）に駆動するＸ駆動機構１０４Ｘとを備えている。Ｘ−Ｙテーブル１０４の対象物支持面はそのＹ駆動機構１０４ＹとＸ駆動機構１０４Ｘにより水平面内でＹ方向とＸ方向に移動し、支持面上に載置された対象物を分注機構１０２のノズルの下方に位置決めする。
【０１５０】
撮像装置５は例えばＣＣＤカメラであり、撮像装置５の受光軸１１０が水平方向から角度θをもつように、撮像装置５は分注機構１０２のノズル先端部の斜め上方に取り付けられている。撮像装置５は分注機構１０２のノズル先端部に形成される液滴の画像を取り込むように設定されている。
【０１５１】
撮像装置５が取り付けられている位置の平面上の位置は、Ｘ−Ｙテーブル１０４の移動範囲内にあるが、Ｘ−Ｙテーブル１０４がその移動範囲内で移動しても撮像装置５と接触しないように、撮像装置５の取付け位置はＸ−Ｙテーブル１０４の上方に設定されている。
【０１５２】
撮像装置５の受光軸１１０と水平面のなす角θには適当な範囲が存在する。θは少なくとも撮像装置５がＸ−Ｙテーブル１０４と干渉しないだけの大きさをもち、分注機構１０２のノズル先端に形成されるサンプル又は試薬の液滴の画像を取り込むのに支障のない範囲に設定される。そのような角度θとしては、１５〜４５度程度が適当である。
【０１５３】
ノズル先端を挟んで撮像装置５と反対側の位置で、Ｘ−Ｙテーブル１０４の上方には、光源１０８が取り付けられており、撮像装置５が透過光で撮像できるようになっている。
【０１５４】
図２５に示されるように、光源８から発した光１１２がＸ−Ｙテーブル１０４上のサンプルプレート５０の表面で反射し、分注機構１０２の分注素子１０の先端部に形成された液滴１２２を経由し、撮像装置５の受光軸１１０に沿って撮像装置５に入射するように、光源１０８、撮像装置５、分注素子１０及びサンプルプレート５０の相対的な位置関係が設定されている。
【０１５５】
撮像装置５の被写界深度は、ノズル先端部の液滴１２２及びその下にあるサンプルプレート５０の表面にも焦点が合うように設定されていることが好ましい。これにより、ノズル先端部の液滴１２２の状態と、サンプルプレート５０の表面の状態を同時に画像として取り込みモニタすることができる。
この分注装置の用途として、例えばＰＶＤＦ膜のような固相に試薬を分注するものがあげられる。ＰＶＤＦ膜には、薄層クロマトグラフィーにより展開したスポットが転写させられており、そのスポットを発色させるために、試薬が分注される。そのような固相として使用できるものとしては、ＰＶＤＦ膜の他に、ニトロセルロースやナイロン（登録商標）なども用いることができる。
【０１５６】
Ｘ−Ｙテーブル１０４を移動させて多数の分注位置でノズル先端から試薬やサンプルの分注を繰り返す。その際、ノズル先端から滴下する液滴の形状をモニタするときに、分注素子１０からの液滴１２２の滴下開始から撮像装置５が画像を取り込むタイミングを一定にすることにより、それらの液滴を同じタイミングの画像として処理することができるようになる。
【０１５７】
そのような画像の取込みを実現する１つの方法として、光源１０８としてストロボを使用し、撮像装置５は連続して撮像するようにし、分注素子１０からの滴下開始からストロボを点灯させるまでの時間を一定にする方法を挙げることができる。これにより、多数の液滴を同じタイミングで撮像して液滴の形状をモニタするのが容易になる。このような液滴形状のモニタは、多数繰り返される液滴の形状が一定になるように、サンプルや試薬を分注する分注機構のピエゾ素子への印加電圧やバルブの開閉などを制御するのに利用することができる。
【０１５８】
光源１０８はストロボに限らず、連続して発光するものであってもよく、その場合は撮像装置５の方で液滴１２２滴下開始から一定の時間に画像を取り込むような制御をすればよい。
【０１５９】
図２６は図２５の一実施例の分注装置を概略的に表したものである。２０１は分注素子１０による分注機構で、後で図２７に示されるような分注素子１０が設けられている。２０３はその分注素子１０から吐出された液滴であり、分注機構２０１の下部に保持された容器やプレートなどのターゲット２０５に分注される。分注機構２０１の先端にある吐出部の画像を取り込んでモニタするために撮像装置としてＣＣＤカメラ５が配置されている。ＣＣＤカメラ５は吐出部の状態とともに、吐出される液滴２０３も同時に撮像することができる。撮像装置としてはＣＣＤカメラに限らず、他のカメラを用いてもよい。
【０１６０】
ＣＣＤカメラ５は分注機構１の先端部を水平方向から撮像する。水平から傾斜をもって斜め上方向から撮像してもよいが、吐出部の先端の状態をより正確にモニタするためには、水平方向から撮像するのが好ましい。
【０１６１】
分注機構２０１の先端部の画像をより正確に取り込むために、この実施例では透過光で撮像できるように、ＣＣＤカメラ５の光軸上には、分注機構１の先端部を挟んでＣＣＤカメラ５と反対側に光源２が配置されている。光源１０８としては時間的に連続した光を発光するものでもよいが、この実施例としてはストロボを使用する。ストロボの場合、液滴２０３が分注機構２０１から吐出されるタイミングと同期して発光するように設定することができ、その場合にはカメラ５を連続して作動させている場合でも、ストロボ１０８が発光した場合にのみ鮮明な画像が取り込まれる。その鮮明な画像は、順次吐出される液滴２０３の画像が同じタイミングで取り込まれたものであるため、あたかも静止画像のような情報が得られる。そのため液滴２０３の状態をモニタするのに好都合である。
【０１６２】
２０６は分注制御ユニットで、分注機構２０１のピエゾ素子に電圧を印加することにより吐出を行なう。また、ストロボ１０８の発光するタイミングは、分注制御ユニット２０６により分注機構２０１のピエゾ素子への電圧印加のタイミングに同期させて分注機構２０１からの液滴吐出の一定時間後に発光するように制御される。
【０１６３】
２０８は圧力制御機構であり、分注機構２０１の液を充填する空間であるリザーバに充填されたサンプルや試薬などの吐出液が常に一定の圧力を保つように保持するものである。圧力制御機構２０８は、この発明において吐出動作開始前の吐出部先端の液面を調製するためにも使用される。
【０１６４】
２０７は制御コンピュータであり、分注制御ユニット２０６を制御して分注動作を制御するとともに、ＣＣＤカメラ５が撮像した画像を記憶する記憶装置を備え、分注機構２０１における分注素子１０のリザーバに液を充填する前の吐出部の画像で記憶装置に記憶された画像とリザーバに液を充填した後の画像とを比較し、液が吐出部から現れた後、液充填前の画像との差異がなくなるまで後退するように圧力制御機構２０８を制御する制御装置の機能も実現している。
【０１６５】
図２７は分注機構２０１における分注素子１０の一例を概略的に示したものである。
分注素子１０は、リザーバ２３２から先端の吐出部２３０の孔につながる流路を備えており、リザーバ２３２又は流路にある液を、ピエゾ素子を備えた駆動部２３４により押圧することにより吐出部２３０から液を吐出する。ピエゾ素子の駆動は、分注制御ユニット６により制御される。リザーバ２３２のサンプルや試薬が減少してきた場合でも一定の圧力状態を保つように、リザーバ２３２には圧力制御機構２０８が接続されている。
【０１６６】
分注制御ユニット２０６がピエゾ素子の駆動を制御するパラメータは、ピエゾ素子への印加電圧の大きさ、印加電圧立上がり時間、印加時間、印加電圧立下がり時間の全て、又はそのうちの少なくとも１つである。
【０１６７】
図２８により、この実施例で分注動作開始前の吐出部先端部の液面状態を調製する動作を説明する。この実施例は制御コンピュータ７により自動的に調整を行う場合を説明しているが、この動作を吐出部先端部の画像を見ながらマニュアルで行なうこともできる。
【０１６８】
分注を開始する前に、まず溶液充填を実行する。分注素子１０の先端はＣＣＤカメラ５の画像を取り込むことで確認できる。
制御コンピュータ７により分注素子１０への溶液充填を指示すると、制御コンピュータ２０７はまずＣＣＤカメラ５で充填前の分注素子１０の先端の画像を取得し保持する。この画像を画像（ａ）とする。
【０１６９】
次に、制御コンピュータ２０７は、圧力制御機構２０８を制御し溶液を加圧してピエゾチップ先端方向に押し出す。このとき制御コンピュータ７はＣＣＤカメラ５を用いてピエゾチップ先端の画像を定期的に取り込み、先に取った充填前の画像（ａ）との差分を取る。その差に変化があれば溶液がピエゾチップ先端から余分に出ていることになるので、その状態を検知すると、圧力制御にフイードバックをかけていく。この間も制御コンピュータ２０７はＣＣＤカメラ５を用いてピエゾチップ先端の画像を定期的に取り込んでおり、先に取った充填前の画像（ａ）との差分を取る動作を続けている。圧力制御に定期的にフイードバックをかけていって、余分液量がなくなったことを画像の差分から検知したところでフイードバックを止め、その状態を保持する。
【０１７０】
図２９は図２６の一実施例の方法が適用される装置を概略的に表したものであり、ピエゾ方式の分注装置を用い、液滴の大きさを自動的に求め、一定にする制御も自動的に行なう場合を示したものである。
【０１７１】
分注素子１０から吐出される液滴２０３の画像を取り込むために、撮像装置として、分注素子１０から吐出される液滴６に向けたＣＣＤカメラ５が設けられている。３２２はＣＣＤカメラ５が取り込んだ画像を記憶する画像記憶部である。ＣＣＤカメラ５による画像の取込みは、液滴６が吐出されるタイミングと同期させるか又は非同期で取り込む。
【０１７２】
３２４は画像処理部であり、画像処理部３２４は画像記憶部３２２に記憶されている画像を二値化や輪郭抽出などの画像処理を実施してその液滴の直径や半径などの大きさを求めて、分注量を計算する。画像処理部３２４が画像処理する液滴の画像は、ＣＣＤカメラ５で液滴の吐出と同期させて取り込んだ画像の場合は、それぞれの液滴について吐出から同じ時間での画像である。非同期で取り込んだ場合は、一つの画像についてＣＣＤカメラ５により時系列に複数の画像が取り込まれるが、その内で各液滴について同じ場所を通過する液滴の画像を採用して画像処理部３２４で画像処理する。
【０１７３】
３２６は画像処理された液滴の画像を表示する画像処理部である。また、画像処理部３２４で画像処理されて求められた分注量はピエゾ分注制御部３０４ａに送られる。ピエゾ分注制御部３０４ａでは次から吐出される分注量（液滴６の大きさ）が予め設定された設定値に等しくなるように分注素子１０の駆動を制御していく。
【０１７４】
分注素子１０としては、例えば図３０に示されるように、先端の吐出部３３０の孔につながる液溜め３３２を、ピエゾ素子を備えた駆動部３３４により押圧することにより吐出部３３０から液を吐出する。液貯め３３２のサンプルや試薬が減少してきた場合でも一定の圧力状態を保つように、液溜め３３２には加圧部（図示略）が接続されている。
【０１７５】
ピエゾ分注制御部３０４ａが分注素子１０の駆動を制御するパラメータは、図３１に示されるように、ピエゾ素子への印加電圧の大きさＶ0、印加電圧立上がり時間ｔ1、印加時間ｔ2、印加電圧立下がり時間ｔ3の全て、又はそのうちの少なくとも１つである。
【０１７６】
図３２にこの実施例の動作をまとめて示す。
予め設定されたピエゾチップ制御パラメータで分注素子１０の駆動を制御し、液滴６を吐出する。その液滴２０３の画像をＣＣＤカメラ５が液滴の吐出と同期して又は非同期で取り込み、画像記憶部３２２に記憶する。画像処理部３２４は画像記憶部３２２に記憶されている画像を二値化や輪郭抽出などの画像処理を実施してその液滴の直径や半径などの大きさを求めて、分注量を計算する。ピエゾ分注制御部３０４ａはその分注量が所定の値である場合は、ピエゾチップ制御パラメータを変更しないで、分注素子１０の駆動を繰り返していく。しかし、その分注量が所定の値でない場合は、ピエゾチップ制御パラメータを変更し、ピエゾ分注制御部３０４ａは次から吐出される分注量が所定の値に等しくなるように分注素子１０の駆動を制御する。
【０１７７】
図３３はさらに他の実施例の方法が適用される装置を概略的に表したものであり、シリンジポンプによる分注装置を用い、液滴の大きさを自動的に求め、一定にする制御も自動的に行なう場合を示したものである。
シリンジポンプ３１０につながるプローブ３１２からの液滴６の吐出を、シリンジポンプ３１０を作動させるモータ１４をシリンジ分注制御部３１８ａにより制御して駆動することにより行なう。プローブ３１２の先端にはディスポーザブルチップ３１６が設けられる。
液滴２０３の画像を取り込むＣＣＤカメラ５、画像記憶部３２２、画像処理部３２４、及び画像表示部３２６は図２９に示されたものと同じである。
【０１７８】
シリンジ分注制御部３１８ａは、画像処理部３２４から液滴２０３の直径や半径などの液滴の大きさに関するデータを取り込み、次から吐出される液滴２０３の大きさが予め設定された設定値に等しくなるようにモータ３１４の駆動を制御していく。
シリンジ分注制御部３１８ａがモータ３１４の駆動を制御するパラメータは、プランジャのストローク、速度、加速度の全て又はそのうちの少なくとも１つである。
【０１７９】
図３４に示されるように、シリンジ方式で数百ｎＬ〜数μＬの分注量の液滴２０３を容器３４０やプレート３４２に分注する場合は、ディスポーザブルチップ３１６の先端（ディスポーザブルチップ３１６を用いない場合はプローブ３１２の先端）に液滴２０３が玉状にぶら下がるので、その状態の液滴6をＣＣＤカメラ５により画像として捉え、画像処理部３２２にて、２値化や輪郭抽出などの画像処理を実施し、液滴の直径又は半径を求めて、分注量を計算する。シリンジ分注制御部３１８ａは、モータ１４の駆動を制御する際、求められた液滴２０３の大きさに該当する液量が目的の分注量より多ければプランジャを戻し、足らなければプランジャを押すことにより、分注量をリアルタイムで制御し、プローブ又はディスポーザブルチップの液滴２０３を容器３４０又はプレート３４２に分注する。
【０１８０】
本発明をシリンジポンプによる分注方式に適用する場合、チップ３１６としてディスポーザブルのチップでかつチップの中にフィルターや担体を保持しているチップを用いて分注する場合にも全く同様に適用することができる。
【０１８１】
図３５は、図８の装置の機能を、図４のブロック図に付け加えて示したものである。
メンブレン洗浄ユニット１３は分注素子１０で分注した後、Ｂ／Ｆ洗浄を行なうのに使用する。メンブレンを交換するときは、メンブレン供給ユニット１７によって新しいメンブレンに交換することができる。
蛍光検出部１２はサンプルの蛍光を検出することができ、解析結果を出力する。
洗浄ポイントや蛍光検出ポイントの位置決めは、テーブル駆動機構６５の制御によって行なわれる。
【０１８２】
図５に示された、洗浄ユニットつきの実施例の解析装置を用いて、２次元電気泳動によりタンパク質を分離し、分離した目的タンパク質の解析を行なった用途を図３６のフローチャートにより説明する。図で枠Ｓで囲まれた処理はこの解析装置内で実行されることを意味する。このことは、図３８及び図４０でも同様である。
目的タンパク質を含むサンプルを電気泳動し、メンブレン５２上へ電気的に写し取って固定（ブロッティング法）した後、染色する。染色されたメンブレン５２をサンプルプレート５０に固定し、テーブル２上に配置する。
【０１８３】
テーブル２を水平面内で移動させながらスキャナー６でメンブレン５２上のスポットの画像を取り込む。スキャナー６で取り込んだ画像をモニタし、解析しようとする目的スポットを指定する。指定されたスポット位置の位置情報は、テーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準としてこの解析装置の記憶装置に記憶される。
解析装置はＣＣＤカメラ５によってプリントヘッド４の位置を確認し、記憶装置に記憶しているメンブレン５２上の指定スポット位置に対して分注素子１０−１〜１０〜４によって、１次抗体を分注する。１次抗体は、図３７に示すように、目的タンパク質に対して選択的に作用する性質を有している。分注する際には、プリントヘッド４がＺ軸方向の調整を行ない、テーブル駆動機構６５がＸ軸、Ｙ軸方向の移動の調整を行なう。
【０１８４】
メンブレン５２上の目的スポットに分注された１次抗体は対応するタンパク質と結合してメンブレン５２上に固定される。一方、タンパク質と結合しなかった１次抗体はメンブレン５２上に固定されずに浮遊している。メンブレン５２上の余分な１次抗体を除去（Ｂ／Ｆ分離）するために洗浄ユニット１３でメンブレン５２を洗浄する。このとき、テーブル２をＸ軸及びＹ軸に移動させることで、メンブレン５２全体の洗浄を行なうことができる。
【０１８５】
蛍光検出器１２で検出するために、蛍光標識された２次抗体を分注する。２次抗体は対応する１次抗体に対してのみ作用する性質をもったものである。２次抗体の分注は、１次抗体を分注したときと同様に、この解析装置が記憶装置に記憶している指定スポット位置に対して行なう。
【０１８６】
分注された蛍光標識２次抗体は、図３７に示すように対応する１次抗体と作用してメンブレン５２上に固定される。ここでも、メンブレン５２上に固定されなかった余分な２次抗体を除去（Ｂ／Ｆ分離）するために、洗浄ユニット１３でメンブレン５２全体を洗浄する。
洗浄後のメンブレン５２には、目的タンパク質に１次抗体が結合し、その１次抗体に蛍光標識２次抗体が結合した状態で固定されているので、その標識蛍光体を蛍光検出部１２によって検出し、サンプルの定性分析又は定量分析を行なう。
【０１８７】
その蛍光測定したスポット部分をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析することができる。
そのために、この装置内において、メンブレン５２に対し、タンパク質から１次抗体及び２次抗体を外す試薬を分注する。そのような試薬としては、例えばグリシン−塩酸溶液（ｐＨ２.０）などを挙げることができる。その後、タンパク質を質量分析に適した分子量の大きさのペプチドにするために消化酵素を分注する。これらの試薬や消化酵素の分注も、解析装置が記憶装置に記憶しているメンブレン５２上の指定スポット位置に対して分注素子１０−１〜１０〜４によって行なう。
【０１８８】
消化酵素の分注後、メンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態でこの解析装置から取り出して外部の恒温装置に保持し、インキュベーションを行なう。
所定時間のインキュベーションの後、再びメンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態でこの解析装置に戻す。解析装置は記憶装置に記憶しているメンブレン５２上の目的スポット位置に対してマトリクス分注する。このとき、メンブレン５２はサンプルプレート５０とともにいったんテーブル２から外されているので、マトリクスを分注する目的スポット位置は、テーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準にして修正する。
【０１８９】
マトリクスが分注された後のメンブレン５２はサンプルプレート５０に固定した状態でこの解析装置から取り出され、乾燥された後、質量分析装置に装着される。このとき、この解析装置から質量分析装置に対し、質量分析すべき目的スポットの位置情報が供給される。質量分析装置では、その位置情報を基に、サンプルプレート５０上のマークｂを基準にして目的スポットの位置を求め、レーザ光を照射してＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析を行なう。
【０１９０】
本実施例では、分注するサンプルや抗体の量が１００ｐＬですむため、サンプル量や試薬量を減らすことができ、ランニングコストを低下させることができる。
従来の溶液系ではサンプル量も試薬量も多いために、抗原抗体反応に２０〜３０分が必要であったが、本実施例では微量の反応系であるため抗原抗体反応時間が数秒レベルですみ、稼動効率が向上する。
また、解析装置内に洗浄ユニットを備えているので、Ｂ／Ｆ分離や洗浄を自動化することができる。
【０１９１】
図５に示された、洗浄ユニットつきの実施例の解析装置を用いて、別途用意したタンパク質の解析を行なった用途を図３８のフローチャートにより説明する。
メンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態で、この解析装置のテーブル２上に配置する。
次に、サンプル数と分析依頼項目をこの解析装置に入力する。
【０１９２】
解析装置はテーブル２を水平面内で移動させながらサンプルを分注素子１０−１〜１０〜４によってメンブレン５２上に分注していく。このとき、分注位置は、スキャナー６で取り込んだテーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準としてこの解析装置の記憶装置に記憶される。
その後、メンブレン５２上のサンプルを分注したスポットに、分注素子１０−１〜１０〜４によって１次抗体を分注する。その分注位置は、サンプル分注の際に記憶した位置である。
【０１９３】
その後は、図３６の操作と同じく、洗浄を行なった後、蛍光標識２次抗体を分注して再び洗浄を行なう。その後、同じく、蛍光検出による定性分析又は定量分析を行なう。必要があればＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析を行なう。
【０１９４】
図５に示された、洗浄ユニットつきの実施例の解析装置を用いて、別途用意したタンパク質同士の相互作用の解析を行なった用途を図４０のフローチャートにより説明する。
メンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態で、この解析装置のテーブル２上に配置する。
【０１９５】
次に、サンプル数と分析依頼項目をこの解析装置に入力する。
解析装置はテーブル２を水平面内で移動させながらサンプルを分注素子１０−１〜１０〜４によってメンブレン５２上に分注していく。このとき、分注位置は、スキャナー６で取り込んだテーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準としてこの解析装置の記憶装置に記憶される。
【０１９６】
その後、メンブレン５２上のサンプルを分注したスポットに、分注素子１０−１〜１０〜４によって相互作用タンパク質を分注する。その分注位置は、サンプル分注の際に記憶した位置である。その後、洗浄を行なって結合していない相互作用タンパク質を除去する。
次に、１次抗体を分注する。１次抗体は相互作用タンパク質と結合する。その後は、図３６の操作と同じく、洗浄を行なった後、蛍光標識２次抗体を分注して再び洗浄を行なう。
【０１９７】
図３９は、メンブレン５２上のサンプルタンパク質に相互作用タンパク質が結合し、その相互作用タンパク質に１次抗体が結合し、その１次抗体に蛍光標識２次抗体が結合してメンブレン５２に固定された状態を示したものであり、結合しなかった相互作用タンパク質、１次抗体及び蛍光標識２次抗体は洗浄によって除去され、メンブレン５２上には存在しない。
その後、同じく、蛍光検出による定性分析又は定量分析を行なう。必要があればＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析を行なう。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は化学、工業、臨床、バイオ分野などの分野において、タンパク質などのサンプルに試薬やバイオ分子を作用させた後、その作用した状態のものから発生した蛍光を測定することによりプロテオーム解析を行なうのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】一実施例を概略的に示す斜視図である。
【図２】同実施例においてサンプルプレートなどが配置されたテーブルの上面を示す平面図である。
【図３】同実施例における分注機構を示す断面図である。
【図４】同実施例を機能として示すブロック図である。
【図５】他の実施例を概略的に示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は同実施例における洗浄ユニットの一例を示す概略構成図、（Ｂ）はその動作を示す概略図である。
【図７】同実施例における洗浄ユニットの他の例を示す図であり、（Ａ）は概略構成図、（Ｂ）は供給プローブと排出プローブの組を複数組並べたマニーホールド式洗浄ユニットの一例を示す斜視図、（Ｃ）は供給プローブと排出プローブの１組の部分を示す断面図である。
【図８】さらに他の実施例を概略的に示す斜視図である。
【図９】メンブレン自動供給ユニットの一例を示す図で、（Ａ）は連続供給されるメンブレンとその駆動機構を概略的に示した斜視図、（Ｂ）はこのメンブレン自動供給ユニットをテーブルに組み込んだ状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の使用される蛍光検出器の一例を示す概略構成図である。
【図１１】同蛍光検出器で使用されるメンブレンの一例を示す平面図である。
【図１２】本発明の使用される蛍光検出器の他の例を示す概略構成図である。
【図１３】（Ａ）は蛍光検出器で使用するシュワルツシルト鏡を示す概略正面図、（Ｂ）はさらに他の蛍光検出器の光学系を示す概略構成図である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１９】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２２】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２３】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２４】さらに他の実施例における分注装置のテーブル駆動機構の一例を示す正面図である。
【図２５】さらに他の実施例における分注装置のノズル先端部付近を示す概略正面図である。
【図２６】同分注装置図を概略的に示すブロック図である。
【図２７】同分注装置における分注素子の一例を概略的に示す断面図である。
【図２８】同分注装置の動作を示すフローチャート図である。
【図２９】さらに他の実施例における分注装置を概略的に示すブロック図である。
【図３０】同分注装置における分注素子の一例を概略的に示す断面図である。
【図３１】同分注装置における制御パラメータを示す波形図である。
【図３２】同分注装置の動作を示すフローチャート図である。
【図３３】さらに他の実施例における分注装置を概略的に示すブロック図である。
【図３４】同分注装置における分注様式を示すプローブ先端部の正面図である。
【図３５】図８の実施例を示すブロック図である。
【図３６】図５の実施例の一用途を示すフローチャート図である。
【図３７】同用途における反応の概略図である。
【図３８】図５の実施例の他の用途を示すフローチャート図である。
【図３９】さらに他の用途における反応の概略図である。
【図４０】図５の実施例のさらに他の用途を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【０２００】
２ テーブル
４ プリントヘッド
５ ＣＣＤカメラ
６ スキャナー（画像読取り装置）
７ 圧力制御部
１０，１０−１〜１０−４ 分注素子
１２ 蛍光検出器
１３ 洗浄ユニット
１７ メンブレン供給ユニット
５０ サンプルプレート
５２ メンブレン（対象物）
６０ モニター部
６２ 分注位置指定部
６４ 分注制御部
６５ テーブル駆動機構
６６ 分注制御ユニット
６８ 分注位置情報作成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学、工業、臨床、バイオ分野などの分野で使用される分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象分子の質量を分析する目的で、質量分析装置に装着されたサンプルプレート上に配置されたサンプルにレーザー光を照射することによりサンプルをイオン化して分析するレーザー脱離イオン化質量分析方法が行なわれている。サンプルをサンプルプレート上に配置して作成する際、マトリックスを使用する方法と、使用しない方法がある。
【０００３】
マトリックスを使用する方法を飛行時間型質量分析装置と組み合わせた方法は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ（マトリックス支援型レーザー脱離イオン化−飛行時間）質量分析方法と呼ばれている。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦでは、測定サンプルはマトリックス溶液とともにサンプルプレート上に滴下し、乾燥後測定を行なっている。
【０００４】
一方、対象サンプルとしては、生体分子を電気泳動等により分離した後、メンブレンに転写して固相化し、そのメンブレンに固相化されたサンプルに対しピエゾ素子による微量分注技術を利用してメンブレン上で各種反応を行ない生成する反応産物を利用して質量分析する方法が提唱されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
メンブレン上に展開して固相化された物質を検出する方法として、免疫ブロット法がある。免疫ブロット法は一般にはウェスタンブロット法とも呼ばれ、タンパク質サンプル等を電気泳動により展開し、その後メンブレンに固相化した後に、対象物質に対する特異抗体をプローブとして反応させてその存在を検出する方法である。
【０００６】
サンプルプレート、又はサンプルプレート上にメンブレンを固定した対象物にピエゾ素子などによる分注機構により試薬やサンプルを分注した後、そのサンプルプレートなどを別の装置、例えば質量分析系やその他の分析装置、又は前処理装置に移し変えて分析や次の処理を行なう。
【０００７】
サンプルプレートやメンブレンに展開したスポットのみに正確に試薬やサンプルを分注する装置が提案されている（特許文献２参照。）。
スライドガラス、ゲル又は膜上に保持され、蛍光物質にて標識化されたタンパク質などの対象物を含む微小領域（数μｍ〜数十μｍ）の蛍光を検出するには、測定しようとする領域に励起光を照射し、その励起光により励起されて対象物から発生する蛍光を検出する。そのような測定では、励起光として主にレーザー光が用いられている。
【０００８】
一例として、レーザ光源から発したレーザ光をサンプルに照射し、そのレーザ光の照射により励起されたサンプルから発した蛍光を、共焦点光学系を通して結像させ、分光して検出するようにしたレーザ顕微鏡がある。そこでは励起光学系は光束を小さくするためのピンホールや、集光してサンプル上に照射するための集光レンズを用いて構成されている。
【０００９】
そのようなレーザ顕微鏡として、異なる波長を有する複数のレーザ光を発するレーザ光源と、このレーザ光源から発せられる各波長のレーザ光から特定波長のレーザ光を選択するレーザ光選択手段と、このレーザ光選択手段により選択されたレーザ光を走査してサンプルに照射する手段と、この照射手段により照射されたレーザ光により励起されたサンプルが発した蛍光を通過させる如くサンプルの面と共役な位置に設置され蛍光の波長に対応した開口径に切換え可能な共焦点ピンホールと、この共焦点ピンホールの開口径を蛍光の波長にあわせて切換え制御する制御装置とを備えた走査型レーザ顕微鏡が提案されている（特許文献３参照。）。
【００１０】
そのような蛍光測定装置では、必要な波長ごとにレーザー光源が設置され、それらは共通した光学系によりサンプルに集光されて照射されるように構成されている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９８／４７００６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００４／０３６２２８号パンフレット
【特許文献３】特開平１１−２７１６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
プロテオームの解析及びタンパク質の相互作用解析（これらを含めてプロテオーム解析という。）の要請が高まっているが、これまでは解析に膨大な時間がかかっていた。また、これらの作業は煩雑で膨大な時間がかかる。
本発明は、短時間で、自動的にプロテオーム解析を行なうことのできる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、サンプル又は試薬を滴下する分注素子を備えた分注機構と、下方の画像を読みとる画像読み取り装置と、サンプル又は試薬が分注される対象物を上面に支持し、水平面内で移動して前記対象物を少なくとも前記分注素子の下方の分注位置及び前記画像読取り装置の下方の画像読取り位置に位置決めする可動テーブルと、前記画像読取り装置が読み取った画像を表示するモニター部と、前記モニター部に表示された前記対象物の画像に基づいて対象物上の分注位置を指定する分注位置指定部と、前記分注位置指定部が指定した対象物上の分注位置が前記分注機構の分注素子の下方にくるように前記対象物と分注素子との相対的位置決めを行ない前記分注機構による分注動作を制御する分注制御部と、前記可動テーブル上に支持された前記対象物に光を照射しその蛍光を検出する蛍光検出部と、を備えたプロテオーム解析装置である。
なお、プロテオームはタンパク質全体を意味するが、本発明のプロテオーム解析装置はタンパク質以外のゲノムやトランスクリプトームなどのバイオ物質も対象とする。
【００１３】
本発明で採用する蛍光検出部の第１の態様は、蛍光画像を得るためのものであり、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置情報と前記蛍光検出器による検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する蛍光画像作成部とを備えている。
【００１４】
本発明で採用する蛍光検出部の第２の態様は、蛍光スペクトルを得るためのものであり、第１の態様におけるのと同じ蛍光検出器と移動機構の他に、励起側分光手段及び蛍光側分光手段の少なくとも一方の波長を走査することにより、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定するスペクトル作成部を備えている。
【００１５】
本発明で採用する蛍光検出部の第３の態様は、蛍光画像と蛍光スペクトルをともに得るためのものであり、上記の蛍光検出器と移動機構の他に、第１の態様における蛍光画像作成部と、第２の態様におけるスペクトル作成部とを備えている。
【００１６】
これらの蛍光検出部では、白色光を分光するので、どの波長でも選択できるようになる。
励起光学系も蛍光光学系もレンズを使用しないので色収差をなくすことができ、解像度が劣ることがない。
またそれにより波長ごとに焦点を調整するような機構が不用なので、光学系が小型で簡単なものになる。
【００１７】
蛍光画像を作成する場合でも、蛍光スペクトルを測定する場合でも、蛍光を検出する位置を割り出すことが必要になる。その際、サンプル位置の基準点を決定するために、蛍光側分光手段の設定波長を励起側分光手段の設定波長と同一波長に設定し、移動機構によりサンプルを移動させてサンプル上の特定のマークを検出することによりサンプル位置の基準点を検出する基準位置検出部を備えていることが好ましい。
【００１８】
本発明の蛍光測定装置に含まれる蛍光検出器における励起光学系と蛍光光学系は共通の結像光学系を備えたものとすることができる。
その際、励起光学系と蛍光光学系とは一部の光路を共通にしており、その共通の光路とそれぞれの光路との分岐位置に励起光と蛍光を分離するハーフミラー又はダイクロイックミラーを備えて励起光と蛍光を分離する光学系とすることができる。
【００１９】
励起光学系はサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成しているものとすることができる。その際、その励起光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置してもよい。そのピンホールにより、サンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されて蛍光物質の褪色が生じるのを防ぐことができるので、正確な蛍光測定を行なうのに好都合である。
【００２０】
蛍光光学系もサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成しているものとすることができる。その際、蛍光光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置してもよい。そのピンホールにより、サンプルの所定領域のみの蛍光を検出するようにすることができるので、蛍光測定の解像度を向上させるのに好都合である。
【００２１】
また、励起光学系と蛍光光学系はサンプル面上に一方の焦点を共通にもつ共焦点光学系を構成しており、かつサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点を共通の焦点としているものとすることができる。その際、共通の焦点の位置にピンホールを配置してもよい。このピンホールにより、サンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されて蛍光物質の褪色が生じて正確な蛍光測定ができなくなるのを避けるとともに、サンプルの所定領域のみの蛍光を検出するようにしてその解像度を向上させることができる。
【００２２】
励起光学系は光源からの白色光又分光された励起光を、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に結像する第２の光学系を備えることができ、その光学系もレンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系とすることができる。これにより、励起光密度を高めることができる。
その第２の光学系は分光に影響のない小さい角度で光を射出するように配置して、結像光学系の数を少なくすることができる。
【００２３】
本発明において、「焦点」の語は、結像光学系に光軸に平行な光線が入射したとき光線が収斂あるいはそこから光線が発散していくように見える点であると定義される狭義の焦点に限らず、光軸に対し傾斜した角度で結像光学系に光線が入射し結像している場合には、その結像点も含めて焦点と呼ぶ。
結像光学系として、シュワルツシルト鏡のほか、ウォルタ鏡や楕円面鏡、放物面鏡なども用いることができる。
【００２４】
シュワルツシルト鏡は、図１３（Ａ）に示されるように、大きな凹面主鏡４２６と小さな凸面副鏡４２８を対向させたものであり、凹面主鏡４２６の中央には凸面副鏡４２８で反射された光束が通る孔が開けられている。これは双曲面と楕円鏡との組合わせからなり、それぞれの焦点の一方ａ（又はｂ）を光源、他方ｂ（又はａ）を集光点とするものである。シュワルツ鏡は像を縮小したり拡大したりすることができ、また平行光（完全な平行光のみならず、平行光に近い擬似平行光も含む。以下の記述においても同じ。）も出すことができる。
【００２５】
ウォルタ鏡は双曲面鏡と楕円面鏡とを組み合わせたミラーである。双曲面鏡の右側焦点から出た発散光は双曲面鏡を反射後、左側焦点から出た発散光のように振る舞う。一方、楕円面鏡では左側焦点から出た発散光は楕円面鏡を反射した後、右側焦点に集光する。したがって、双曲面鏡の左側焦点と楕円面鏡の左側焦点を一致させることにより、双曲面鏡の右側焦点から出た発散光は双曲面鏡、楕円面鏡と反射した後、楕円面鏡の右側焦点に集光する。（なお、ここで、右側、左側というのは説明の便宜上定めているだけで、左右を入れ替えても同じである。）
【００２６】
楕円面鏡は楕円面の一方の焦点から出た発散光を他方の焦点に集光させるように作用する。
放物面鏡は平行光を一点に集光したり、逆に一点から出た発散光を平行光に変換したりするように作用する。
【００２７】
白色光源は紫外から赤外に及ぶ波長範囲内の光を発生ものである。白色光源としては、キセノンランプのほか、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプなどを用いることができる。
励起側分光手段はグレーティング、プリズム及び分光フィルターのうちのいずれかである。
【００２８】
蛍光側分光手段もグレーティング、プリズム及び分光フィルターのうちのいずれかである。
励起光学系は励起側分光手段により分光された光を集光して光束密度をあげるために鏡を組み合わせてなる結像光学系をさらに備えることができる。
【００２９】
従来、タンパク質などのサンプルを解析する際には、サンプルをメンブレンに固定し、蛍光標識された試薬を分注して反応させた後、メンブレンを洗浄して反応に使われなかった余分や試薬を除去した上で蛍光を検出するという操作が必要であった。そのため、操作に時間がかかっていた。
【００３０】
そこで、本発明の好ましい局面では、可動テーブル上に支持された対象物を洗浄する洗浄ユニットをさらに備えることができる。
洗浄ユニットを備えた場合、その洗浄ユニットは、可動テーブル上に支持された対象物上の指定されたサンプル位置にバイオ分子が分注され、そのバイオ分子が反応した後に対象物を洗浄するものとすることができる。
【００３１】
また、その洗浄ユニットは、対象物上の指定された位置にサンプルが分注され、さらにバイオ分子が分注され、そのバイオ分子が反応した後に対象物を洗浄するものとすることもできる。
洗浄工程の後に、蛍光検出部で、指定したスポット位置のサンプルの判定又は分析を行なうことができる。
【００３２】
続いて、そのサンプルを質量分析するために、分注機構は、サンプルの判定又は分析の後に、サンプルと結合していたバイオ分子をサンプルから外す試薬を分注し、さらにその後、マトリックスを分注するものとすることができる。サンプルが分子量の大きいタンパク質の場合、マトリックスの分注に先立ち、タンパク質をペプチドに分解するための消化酵素を分注するようにしてもよい。その際、このプロテオーム解析装置から判定又は分析を行なったスポット位置の位置情報が質量分析装置へ送り出される。
【００３３】
サンプルに結合されるバイオ分子としては、抗体、蛍光標識抗体、相互作用させるタンパク又はペプチドを用いることができる。
対象物としては、サンプルを支持していない支持体、クロマトグラフィーで分離されたサンプルを支持している支持体、又は電気泳動後に転写されたサンプルを支持している支持体とすることができる。そのような好ましい支持体の一例はメンブレンである。メンブレンにはタンパク質などの生体分子を吸着しやすくする官能基を予め有するものが多いが、さらに所定の官能基を付与することもできる。
そのような支持体を自動供給する支持体自動供給ユニットをさらに備えていることが好ましい。
【００３４】
また、サンプルが変わるたびに新しい支持体を使用する必要があるが、そのたびに支持体を交換していると解析に多くの時間を必要とする。
そこで、本発明の他の好ましい局面では、そのような支持体を自動供給する支持体自動供給ユニットを備えることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のプロテオーム解析装置によれば、サンプル又は試薬の分注装置内に蛍光検出器を備えたので、プロテオームの解析を迅速に、自動的に行なうことができる。
また、分注するサンプル量や試薬量を減らすことができるために、ランニングコストを減少させることができ、さらに微量の反応系にすることができるため反応時間が短く、稼動効率を上げることもできる。
【００３６】
蛍光検出部が、光源として白色光源を使用し、励起光をサンプルに照射する励起光学系にもサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系にも、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を備えた蛍光検出器を用いるようにすれば、白色光を分光することによりどの波長でも選択できるようになり、レンズを使用しないので色収差をなくすことができ、解像度が劣ることがなく、また色収差がなくなることにより波長ごとに焦点を調整するような機構が不用で光学系が小型で簡単なものになる。
【００３７】
励起光学系と蛍光光学系が共通の結像光学系を備えたものとすれば、光学系が簡単になる。
励起光学系と蛍光光学系の一方又は両方がサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成しているものとすれば、光学系が簡単になる。
励起光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置すれば、そのピンホールにより、サンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されて蛍光物質の褪色が生じるのを防ぐことができるので、正確な蛍光測定を行なうのに好都合である。
蛍光光学系でサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にピンホールを配置すれば、そのピンホールにより、サンプルの所定領域のみの蛍光を検出するようにすることができるので、蛍光測定の解像度を向上させるのに好都合である。
【００３８】
励起光学系が光源からの光をサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に結像する第２の光学系を備えた場合には、励起光密度を高めることができる。
その第２の光学系が分光に影響のない小さい角度で光を射出するように配置すれば、結像光学系の数を少なくすることができる。
【００３９】
本発明のプロテーム解析装置は、さらに洗浄ユニットを備えれば、サンプルと反応した試薬と遊離の試薬とを分離する、いわゆるＢ／Ｆ分離のための洗浄を、このプロテオーム解析装置内で行なうことができ、操作性が向上する。
本発明のプロテーム解析装置は、さらに支持体自動供給ユニットを備えれば、連続作業が可能になる。
支持体としてサンプルの固定に寄与する官能基を付与したメンブレンを使用すれば、サンプルの特別な固定化が不要になり、操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は本発明の液体分注装置の一実施例を概略的に表したものである。
４は分注機構であるプリントヘッドであり、試薬などを分注するピエゾ素子を備えた４個の分注素子１０−１〜１０−４が一列に並べられて装着されている。分注素子１０−１〜１０−４の位置は固定されている。分注素子１０−１〜１０−４からの分注量を制御するために、分注素子１０−１〜１０−４にかかる圧力を調整するための圧力制御部７が装置本体の前面に取り付けられており、分注素子１０−１〜１０−４内の圧力を調整する摘み８が各分注素子１０−１〜１０−４に対応して４個配列されている。
プリントヘッド４はＺ軸駆動が可能であり、シリンジ空気圧力制御によってピエゾ分注を行なうことができる。シリンジについては、後で記載する。
【００４１】
分注しようとする対象物であるサンプルプレート５０をテーブル２とともに画像として取り込むために画像読取り装置としてスキャナー６が配置されている。スキャナー６の位置は固定されている。スキャナー６はラインセンサのみ搭載し、装置をコンパクト化している。
【００４２】
テーブル２は水平面内で移動できる可動テーブルであり、そのテーブル２上には、後で図２を参照して示すように、サンプルプレート５０が所定の位置に載置されている。テーブル２は平面内で移動し、分注時にはサンプルプレート５０の指定された位置を分注素子１０−１〜１０−４の下方に位置決めし、画像の取込み時にはテーブル２上の撮像すべき部分をスキャナー６の下方に位置決めする。
【００４３】
分注素子１０−１〜１０−４から分注をするときに、先端部の画像を取り込み、分注の様子をモニタするために撮像装置としてＣＣＤカメラ５が配置されている。ＣＣＤカメラ５は、設置スペースを抑えるために、斜め上方から分注素子１０−１〜１０−４の先端部の画像を取り込むように取りつけられている。分注素子１０−１〜１０−４は互いに異なる液を分注するものであり、サンプルプレート５０などの所定の分注位置が下方に位置決めされた分注素子１０−１〜１０−４が分注動作を行なう。分注動作を行なう分注素子１０−１〜１０−４が変わったときに、その動作を行なう分注素子１０−１〜１０−４の画像を取り込むように、カメラ５は分注素子１０−１〜１０−４の配列に平行に移動できるように取り付けられている。
【００４４】
蛍光検出器１２はサンプルの蛍光を測定するための検出器であり、テーブル２の上部で、スキャナ６の隣に設置されている。蛍光検出器１２の検出部はテーブル２に面する側に設置され、テーブル２が水平面で動くことによって、サンプルの目的箇所からの蛍光画像を取得することができる。
【００４５】
蛍光検出器１２によって、サンプルプレート５０上のメンブレン５２，５３の蛍光画像を取得し、指定した目的スポットに対し１次抗体、蛍光標識抗体や、相互作用させるバイオ分子を分注素子１０−１〜１０−４から分注し、その目的スポットの定量解析や相互作用したスポットを判定することができる。
プリントヘッド４、スキャナー６、テーブル２、カメラ５及び蛍光検出器１２は本体９ａと蓋９ｂとからなるケース内に収納され、ケースの蓋９ｂはサンプルプレート５０の交換の際など、随時に開けることができるようになっている。
【００４６】
図２はテーブル２上に配置されたサンプルプレート５０などを表したものである。
２枚のサンプルプレート５０がそれぞれ所定の位置に固定して載置できるようになっている。５２は支持体としてのメンブレンで、サンプルプレート５０上に貼り付けられ、この分注装置で試薬やサンプルが分注されるものである。メンブレン５２に固相化されたサンプルは、例えば、ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）ポリアクリルアミドゲル電気泳動やその他のクロマトグラフィーによって一次元方向に分離されて展開したタンパク質、ペプチド、糖、脂質、核酸等の分子又はそれらの混合物である。
【００４７】
メンブレン５２へのサンプルの固相化は、ゲルその他の泳動媒体にサンプルを展開させた後、メンブレン５２に転写することにより行なうことができる。
このような固相化に使用されるメンブレン５２の材質としては、ＰＶＤＦ（polyvinylidene difluoride）、ニトロセルロース、ナイロン（登録商標）又はその派生物等を挙げることができる。
メンブレン５２上に展開して固相化されたスポット内の物質を検出するために、メンブレン５２に固相化されたサンプル成分に分注素子１０−１〜１０−４から消化液や抽出液を分注することができる。
【００４８】
また、対象分子に結合するプローブとなる物質を分注することもできる。そのようなプローブとしては、対象分子が抗原である場合には抗体を使用する。一般的には、対象分子と特異的に反応する生体物質を使用することができる。また、幾つかの抗体や生体物質を組み合わせて使用することもできる。
試薬の分注は、メンブレン５２上のスポットの存在する領域のみに行なうようにするのが好ましい。それにより、試薬の無駄を省くことができる。
【００４９】
対象物質を光学的に検出できるようにするためには、分注する試薬として対象物質と特異的に反応するプローブを含む一次試薬と、プローブと反応した後の対象物質を発色させる二次試薬を用いることができる。その場合、分注素子１０−１〜１０−４のいずれかからまず一次試薬を分注し、その後一次試薬を分注した領域上に分注素子１０−１〜１０−４の他のものから二次試薬を分注する。そのような二次試薬としては、発色試薬や蛍光試薬を用いることができる。
【００５０】
また、対象分子にプローブを反応させた後、それを適当な手段により検出する方法として、発色試薬や蛍光試薬を分注することのほかに、金属イオンを反応させたり、又はこれらの方法を組み合わせることができる。そのような方法としては、金コロイド標識抗体を用いる方法や、金属イオンに親和性をもつタンパク質等をＮｉ2+キレート酵素などを用いて蛍光反応に導入する方法がある。
【００５１】
複数の分注素子１０−１〜１０−４が設けられているので、テーブル２によりサンプルプレート５０上の分注位置を移動させることにより、分注素子１０−１〜１０−４を替えて複数の試薬を分注することができる。
【００５２】
各サンプルプレート５０には複数のマークｂが設けられている。それらのマークｂはサンプルプレート５０上に貼り付けられたメンブレン５２上の分注位置を情報として作成するときの基準となるリファレンスポイントである。この例ではほぼ矩形の４つの隅にリファレンスポイントｂが設けられており、メンブレン５２の画像とともにそれらのリファレンスポイントｂもスキャナー６によって取り込まれる。サンプルプレート５０の１つの角は、サンプルプレート５０の方位を示すために切り落とされている。
【００５３】
テーブル２上に設けられた領域５４は、分注素子１０−１〜１０−４による分注テストを行なうためのテストプリント部として設けられた領域である。そこにもろ紙が取りつけられており、テストプリント時の分注状態をＣＣＤカメラ５で確認できるようになっている。
【００５４】
テーブル２上に設けられた領域５６は、分注素子１０−１〜１０−４のメンテナンス部であり、スポンジ５７が設けられている。分注素子１０−１〜１０−４の先端に液や汚れが付着した場合に、このメンテナンス部が分注素子１０−１〜１０−４の下に移動させられ、そのスポンジ５７によって分注素子１０−１〜１０−４の先端についた液や汚れが拭き取られるようになっている。
【００５５】
また、テーブル２の表面にはテーブル２上に配置されるサンプルプレート５０の位置の基準となるベースポイントとしてマークａが設けられている。マークａは、分注位置を情報として取り出す場合の基準となるものであり、またスキャナー６で取得した画像上の位置とテーブル２の動きとを合わせる基準となるものである。
ヘッド４におけるそれぞれの分注素子１０−１〜１０−４は同じ構造である。
【００５６】
微量分注方式に用いる液体分注装置の一例は、上に述べたピエゾ素子による分注方式のものである。
そのような液体分注装置では、先端の吐出部につながる空間に充填された試薬を、ピエゾ素子を備えた駆動部により押圧することによりその吐出部から液滴を吐出する。その場合、制御信号のパラメータは、ピエゾ素子への印加電圧の大きさ、印加電圧の立上がり時間、印加時間、印加電圧の立下がり時間のうちの少なくとも１つを含んだものとすることができる。
これに類似の液体分注装置として、インクジェット方式の液体吐出装置で用いられている液体吐出素子を備えたものも用いることができる。
【００５７】
微量分注方式に用いる液体分注装置の他の例として、シリンジポンプによる分注方式の装置も用いることができる。その場合、制御信号のパラメータは、シリンジポンプのプランジャのストローク、速さ、加速のうちの少なくとも１つを含んだものとすることができる。
【００５８】
分注素子として、ピエゾ素子を内蔵した分注素子１０を備えた分注機構の一例を図３を用いて詳細に説明する。
下端に吐出口１１をもち上端に中空針１６をもった液体吐出部としての分注素子１０が、ネジ２９により、液体分注装置のチップ保持部３１に着脱可能に取りつけられている。分注素子１０はネジ２９を緩めることにより取り外すことができ、ネジ２９を締付けることにより固定することができる。分注素子１０を着脱すると、分注位置のずれが生じる。そのために、後述するように、この実施例ではテーブル２上のベースポイントａを基準として分注位置を校正する。
【００５９】
分注液容器２０は使い捨て可能なものであり、下端と上端に開口をもち、下端開口が蓋１５により閉じられて内部に分注液を収容する容器である。下端開口の蓋１５は弾性体セプタムであり、分注素子１０の中空針１６により貫通でき、かつその貫通した中空針１６を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されている。蓋１５を構成する弾性部材は、例えばゴムである。
【００６０】
容器２０をチップ１０上に装着し、中空針１６により下端開口の蓋１５を貫通して装着した状態で、容器２０の上部からエアー導入ヘッド３０を取り付けることができるようになっている。エアー導入ヘッド３０は、容器２０内の圧力を調整し、チップ１０からの液の吐出量を調整するものである。
【００６１】
エアー導入ヘッド３０の先端部にはシール部材３２が設けられている。シール部材３２は例えばＯリングである。エアー導入ヘッド３０を容器２０に対して押し付けることにより、シール部材３２は容器２０の開口部の内側面と接触して容器２０の開口部を、気密を保って封止し、エアー導入ヘッド３０に圧力制御機構から送られるエアーにより容器２０内の圧力を制御できるようになる。
【００６２】
エアー導入ヘッド３０を着脱可能に装着するためにアーム機構を備えている。アーム機構はアーム３３とロック３６を備え、エアー導入ヘッド３０はアーム３３の一端部で保持されている。アーム３３はその基端部がピン３４によって液体分注装置本体に回動可能に支持されている。ロック３６はピン３８によってアーム３３に回動可能に支持されており、基端部には鉤４０が設けられている。鉤４０は液体分注装置本体に固定された凸部３５と係合して、容器２０をチップ１０上に装着した状態でロックできるようになっている。
【００６３】
エアー導入ヘッド３０はアーム３３に開けられた穴にスライド可能に挿入され、バネ４１によってエアー導入ヘッド３０を容器２０の方向に押し出すように付勢される。エアー導入ヘッド３０の基端部はアーム３３から突出し、その部分に鍔４５が設けられていることによってエアー導入ヘッド３０がアーム３３から抜け出るのが防止されている。エアー導入ヘッド３０の基端部は配管４４を介して圧力制御機構に接続されている。
【００６４】
ロック３６を、ピン３８を中心に鉤４０が凸部３５と係合する方向に付勢するためにアーム３３とロック３６の間には圧縮状態のコイルバネ４２が挿入されている。
アーム３３と液体分注装置本体の間にはバネ４３がかけられており、バネ４３はアーム３３を開く方向（図では時計周りの方向）に引っ張るように付勢している。
【００６５】
図３の機構において、容器２０を装着する場合は、容器２０をチップ１０上に置き、下方向に押して中空針１６でセプタム１５を貫通し、容器２０内の溶液に中空針１６を浸す。エアー導入ヘッド３０はアーム３３に保持されているため、アーム３３を図で反時計方向に回動させることにより、エアー導入ヘッド３０が容器２０の開口部に装着され、容器２０とエアー導入ヘッド３０がシール部材３２によって気密を保って接続される。またこのとき、鉤４０は凸部３５と係合してアーム３３がロックされ、アーム３３が開くように時計方向に回動するのが防止される。エアー導入ヘッド３０はバネ４１によって容器２０の方向に押し付けるように付勢されているので、アーム３３をロックした状態で容器２０とヘッド３０の気密接続が維持される。
この状態でチップ１０から液の吐出を行なうことができるようになる。
【００６６】
容器２０を取り外す場合は、ロック３６をアーム３３の方向に押す。ロック３６はピン３８を中心に図で時計方向に回動し、鉤４０と凸部３５の係合が解除され、アーム３３はバネ４３の力によって図で時計方向に回動し、エアー導入ヘッド３０が容器２０から離れる。
【００６７】
この状態ではエアー導入ヘッド３０はアーム機構とともにピン３４を中心に回動するため、エアー導入ヘッド３０と容器２０の間が大きく開き、エアー導入ヘッド３０のシール材３２や、容器２０の周辺の掃除などのメンテナンスがしやすくなる。
【００６８】
また、このようにアーム機構を用いてエアー導入ヘッド３０を容器２０に対して着脱できるようにすれば、容器２０の着脱、及び容器２０へのエアー導入ヘッド３０の着脱を容易に行なうことができるようになる。
【００６９】
図１に戻ってＣＣＤカメラ５について説明する。
サンプル、試薬にかかわらず、液相を用いることの多い分析装置の分野では、分析の際に使用する溶液の量を減らす試みが行なわれている。これは、貴重なサンプルの無駄を省くためや高価な試薬の使用量を減らすためのみならず、溶液間の生化学的な反応においては、溶液の量が少ないほど反応にかかる時間が短くてすむため、実験の処理効率をあげるために有効な方法だからである。
【００７０】
微量溶液で反応を実行するためには、サンプル又は試薬を微量に分注する分注装置が必要である。微量の液を分注するための方法として、実施例のピエゾ素子などの圧電素子を用いた方法のほか、バルブの開閉による方法、溶液を局所的に加熱してできる気泡を用いる方法など、様々なものが実用化されている。
【００７１】
微量な液体を目的の位置に分注する際には、圧電素子であれば素子への電圧の与え方、バルブを用いるのであれば開閉時間など、種々のパラメータの微妙な制御が要求される。これらのパラメータを最適化するため、また、数多くの位置に分注する際には分注時間も長くなるため、分注する液滴の形状をモニタして分注機のおかれている環境の変化や圧電素子の経時変化に対応するために、分注素子先端部に形成される液滴の画像を撮像装置で取り込んでモニタすることが好ましい。ＣＣＤカメラ５はそのような撮像装置の一例である。
分注状態をモニタするためのＣＣＤカメラ５を水平方向から角度をもたせて斜め上方に配置するようにしたことにより、可動テーブル２と干渉することなく可動テーブル２の移動範囲内に設置することができ、分注装置が小型になる。
【００７２】
分注素子先端部を挟んでＣＣＤカメラ５とは反対側の位置に光源を配置してもよく、その場合、その光源はその発する光がサンプルプレート５０の表面で反射し分注素子先端部を経由してＣＣＤカメラ５に入射する方向に向けられる。このような光源を設けることにより、分注素子先端部に形成されるサンプル又は試薬の滴をモニタする場合には、その滴の画像を透過光で撮像することができるようになり、より鮮明な画像を得て正確なモニタを行なうことができるようになる。さらに、この光源を分注のタイミングと同期させて点灯することにより、液滴を静止画像のように取り込むことができる。
【００７３】
ＣＣＤカメラ５は分注素子先端部の画像とともに分注素子の下方にあるサンプルプレート表面の画像も撮像するように設定しておくこともできる。その場合には、分注素子先端部のモニタとともに、サンプルプレート表面の状態もモニタできるようになり、より多くの情報を得ることができる。例えば、目的とする位置に的確にサンプルや試薬が分注できているかどうかを確認できるようになったり、また例えば、サンプルや試薬が分注される対象物が膜の場合、分注前後の膜の状態を観察したり、反応中の膜状態の経時変化の観察をしたりすることも可能になる。
【００７４】
この分注装置の用途として、例えばＰＶＤＦ膜のような固相に試薬を分注するものがあげられる。ＰＶＤＦ膜には、クロマトグラフィーにより展開したスポットが転写させられており、そのスポットを発色させるために、試薬が分注される。そのような固相として使用できるものとしては、ＰＶＤＦ膜の他に、ニトロセルロースやナイロン（登録商標）なども用いることができる。
【００７５】
図４は図１の装置の機能をブロック図として示したものである。
６０はスキャナーなどの画像読取り装置６が読み取った画像を表示するモニター部である。分注位置指定部６２はモニター部６０に表示されたメンブレン５２などの対象物の画像に基づいて対象物上の分注位置を指定するためのものである。分注制御部６４は分注位置指定部６２が指定した対象物上の分注位置が分注素子１０の分注素子の下方にくるように対象物と分注素子との相対的位置決めを行ない、分注素子１０による分注動作を制御するものである。分注素子１０がピエゾ素子を備えたものである場合には、分注制御部６４は圧力制御部７により分注素子１０内の圧力を調整し、分注制御ユニット６６によりピエゾ素子への電圧印加を制御してピエゾ素子から液を吐出する。
蛍光検出部１２はサンプルからの蛍光を検出する。
【００７６】
分注位置情報作成部６８は、分注位置指定部６２が指定し分注動作がなされた対象物５２上の分注位置に関する分注位置情報を作成するものである。分注位置情報作成部６８は作成した分注位置情報を外部に出力することができる。
【００７７】
サンプルプレート５０には図２に示されるように対象物内の位置の基準となるリファレンスポイントｂを複数個設けておき、画像読取り装置６がサンプルプレート５０の画像とともにリファレンスポイントｂの画像も読み取るようにする。これにより、分析位置情報作成部６８は分析位置指定部６２が指定したサンプルプレート５０上の位置を複数のリファレンスポイントｂを基にして作成するものとすることができ、対象物をいったん取り外し、再びテーブル２に取りつけた場合にもスキャナー６で画像を取得すれば、リファレンスポイントｂを基に正確に位置決めすることができるようになる。また、サンプルプレート５０を分析装置などに移動させた場合にも、そのリファレンスポイントｂを基にしてその分注位置情報からサンプルプレート５０内での分注位置に正確に位置決めすることができるようになる。
【００７８】
対象物を支持するテーブル２はテーブル駆動機構６５により駆動されて平面内で移動し、分注制御部６４により指示された所定の位置に位置決めされる。テーブル２上には、基準となるベースポイントａを複数個設けておき、画像読取り装置６がサンプルプレート５０の画像とともにベースポイントａの画像も読み取るようにし、分析位置情報作成部６８はサンプルプレート５０上の位置を複数のベースポイントａを基にして作成することもできるものとすることができる。これにより、サンプルプレート５０内での分注位置情報をベースポイントａを基にして正確に定めることができるようになる。
【００７９】
サンプル又は試薬を滴下する分注素子１０は着脱可能になっており、分注素子１０の分注位置を校正するための校正部７２を備えている。校正部７２は、分注素子１０によりテーブル２上の所定の位置に分注を行なったときの画像読取り装置６による読取り画像に基づいて分注位置を検出し、同時に読み取ったテーブル２上の基準となるベースポイントを基にして分注位置の校正を行なう。校正のための分注は、例えば図２に示すテーブル２上の試薬などを分注すると発色するようなメンブレン５３による３つの点で示すような、予め定められた複数の位置で行なう。この校正は、分注素子を装着するたびに行なう。
【００８０】
上記の実施例は分注装置に本発明を適用した場合を例にして説明しているが、求めようとする位置情報は分注位置の情報に限らず、メンブレン５３や泳動媒体などの画像を画像読取り装置６で読み取り、その画像中のスポットなど検出された位置の情報を作成する場合にも本発明を同様に適用することができる。
【００８１】
図１の装置構成に追加して、メンブレン用の洗浄ユニット１３を設置したものを図５に示す。洗浄ユニット１３はテーブル２の上部で、スキャナー６の隣にＺ軸方向に移動可能に設置されている。洗浄ユニット１３の洗浄部はテーブル２と面する側に設けられている。ＣＣＤカメラ５により洗浄すべき目的部位が定められると、テーブル２が水平面内で移動してその目的部位が洗浄ユニット１３の洗浄部の下部に位置決めされる。洗浄ユニット１３はＺ軸駆動が可能であるので、メンブレン５２を洗浄するときにテーブル２側に下降して洗浄動作を行ない、それ以外のときは装置内の上部に待機している。
【００８２】
図１の装置構成では、メンブレン５２を洗浄する場合、メンブレン５２を取り出すために装置の蓋９ｂを開けることが必要であったが、図５のように洗浄ユニット１３を装置内に組み入れることで、分注した試薬などでサンプルと結合しなかった余分なものを除去する、いわゆるＢ／Ｆ分離のための洗浄を、蓋９ｂを開けることなく装置内で行なうことができる。
【００８３】
洗浄ユニット１３としての一実施例を図６（Ａ）に示す。この洗浄ユニットは、洗浄液を貯蔵することのできるタンク８０、洗浄液の吸い上げと吐き出しを行なうシリンジ８１、洗浄液の吸い上げと吐き出しを行なうノズル８２、及び流路を切り替えてシリンジ８１をノズル８２又はタンク８０に接続するバルブ８３を備えている。タンク８０を複数個設けた場合は、メンブレン５２の洗浄液貯蔵用と洗浄後のドレイン用に分けることができ、流路を切り換えてバルブ８３に接続するようにすることができる。
【００８４】
次に、この洗浄ユニットでメンブレン５２を洗浄する動作を同図（Ｂ）を参照して説明する。バルブ８３をタンク８０とシリンジ８１が接続されるように切り替えて、タンク８０内の洗浄液をシリンジ８１に吸い込む。その後、バルブ８３をシリンジ８１とノズル８２が接続されるように切り替えて、シリンジ８１内の洗浄液をノズル８１からメンブレン５２上に供給する。
【００８５】
次に、バルブ８３をノズル８２とシリンジ８１が接続されるように切り替えて、メンブレン５２上の洗浄液をシリンジ８１に吸い込む。その後、バルブ８３をシリンジ８１とタンク８０が接続されるように切り替えて、シリンジ８１内の洗浄後の液体をタンク８０に排出する。このとき、タンク８０が複数個設けられている場合は、洗浄後の洗浄液は流路を切り換えてドレイン用のタンクに排出する。
メンブレン５２が疎水性材料である場合は、洗浄液の吸入が容易であるために、より好ましい。
【００８６】
洗浄ユニット１３の他の実施例を図７（Ａ）に示す。この洗浄ユニットは、メンブレン５２上に洗浄液を供給する供給プローブ８５とメンブレン５２上の洗浄液を吸引して排出する排出プローブ８７を１組として隣接して備えている。さらに、供給プローブ８５を介してメンブレン５２上に洗浄液を供給するためのシリンジ８１と、メンブレン５２上の洗浄液を排出プローブ８７で吸引して排出するためにドレインタンク８６を介して吸引する真空ポンプ８４を備えている。
【００８７】
この洗浄ユニットでメンブレンを洗浄する動作を説明する。シリンジ８１から供給プローブ８５を介して洗浄液をメンブレン５２上に供給しながら、真空ポンプ８４によってドレインタンク８６を吸引する。ドレインタンク８６内が減圧になることによって、メンブレン５２上の洗浄液は排出プローブ８７を介してドレインタンク８６に吸入され、溜められる。
この場合も、メンブレン５２が疎水性材料である場合は液の吸入が容易であるために好ましい。
【００８８】
図７（Ａ）の洗浄ユニットの供給プローブ８５と排出プローブ８７の組を複数組並べたマニーホールド式洗浄ユニットの一実施例を図７（Ｂ）と（Ｃ）に示す。（Ｃ）は供給プローブ８５と排出プローブ８７の１組の部分を示す断面図である。この洗浄ユニットは、供給プローブ８５と排出プローブ８７の組をＸ方向に並列に配置し、シリンジ８１からは各組の供給プローブ８５に同時に洗浄液を供給し、各組の排出プローブ８７をドレインタンク８６を介して真空ポンプ８４により同時に吸引する。そして全体をＹ方向に移動させることで、メンブレン５２上の広い面積を洗浄することができる。
【００８９】
図１の装置構成に洗浄ユニット１３を組み込んだ図５の装置構成にすることによって、Ｂ／Ｆ分離やその他の洗浄を装置内部で自動で行なうことができる。
メンブレンの供給を自動化するため、メンブレン自動供給ユニット１７をさらに組み込んだ装置構成を図８に示す。メンブレン自動供給ユニット１７はテーブル２の上にメンブレンを自動的に供給できるものである。
【００９０】
メンブレン自動供給ユニット１７の一実施例を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。（Ａ）は連続供給されるメンブレン５２ａとその駆動機構を概略的に示したものであり、（Ｂ）はこのメンブレン自動供給ユニット１７をテーブル２に組み込んだ状態を示すものである。
【００９１】
このメンブレン自動供給ユニット１７は、メンブレン供給部９０とメンブレン巻取り部９１の間に帯状のメンブレン５２ａが巻かれており、メンブレン供給部９０とメンブレン巻取り部９１はテーブル２の下部に配置され、使用される部分のメンブレン５２ａがテーブル２上に配置される。メンブレン５２ａの供給を駆動するために、メンブレン巻取り部９１はギア９２を介して駆動モータ９３に接続されている。９４はモータ９３の駆動を制御するメンブレン自動供給ユニット制御部である。
【００９２】
モータ９３によりメンブレン巻取り部９１を回転させることにより、新たなメンブレン５２ａがメンブレン供給部９０がテーブル２上に供給されて配置され、次の分析に供せられる。
このメンブレン自動供給ユニットの動作について説明する。テーブル２上にあったメンブレン５２ａの部分での分析が終了すると、制御部９４によってモータ９３が駆動され、メンブレン巻取り部９１を回転する。その回転により新たなメンブレン５２ａがメンブレン供給部９０からテーブル２上に引き出されて配置され、次の分析に供せられる。
【００９３】
図１０は蛍光検出器１２の一実施例である。
４０２は白色光源としてのキセノンランプである。光源４０２からの光を励起側分光器４０４に集めるために、光源４０２に関し分光器４０４とは反対側に凹面ミラー４０６が配置されている。
【００９４】
分光器４０４で分光されて所定の波長とされた励起光の光量を多く利用するために、レンズを用いず鏡を組み合わせてなる結像光学系としてのシュワルツシルト鏡４０８が配置され、励起光はそのシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像する。
【００９５】
位置４２４の励起光の像を一方の焦点とし、サンプル面上に他方の焦点を結ぶ励起光学系としての共焦点光学系を構成するために、レンズを用いず鏡を組み合わせてなる結像光学系としてのシュワルツシルト鏡４１０，４１４が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０，４１４の間の光路上には光路を９０°折り曲げるハーフミラー４１２が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０はシュワルツシルト鏡４０８で集光された励起光の像からの光を受光し、分光に影響のない小さい角度で射出し、ハーフミラー４１２の手前の位置４２４ａに像を結ぶように配置されている。また、シュワルツシルト鏡４１４はシュワルツシルト鏡４１０から射出された励起光をハーフミラー４１２での反射を介して集光し、サンプル面４１６に像を結ぶように配置されている。シュワルツシルト鏡４１４はサンプル面４１６から発生する蛍光を集光して分光に影響のない小さい角度で射出し、ハーフミラー４１２を透過して分光器４２０の入口付近の位置４１９に像を結ぶ。分光器４２０に入射した蛍光は、分光器４２０で分光され、検出器４２２で検出される。検出器４２２はＰＭＴ（光電子増倍管）又はシリコンフォトダイオードなどである。
【００９６】
この実施例では、位置４２４ａ，サンプル面４１６上の点及び位置４１９は結像点であり、狭義の焦点ではないが、これらの点も焦点と呼ぶ。
この実施例ではシュワルツシルト鏡４１４は励起光学系と蛍光光学系に共通の共焦点光学系を構成している。焦点４２４ａは励起光学系におけるサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点であり、焦点４１９は蛍光光学系におけるサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点である。
【００９７】
この実施例の蛍光検出器１２では、分光に影響のない小さい角度でハーフミラー４１２に入射させるようにシュワルツシルト鏡４１０，４１４を配置したことにより、サンプルへの照射面積、光量、蛍光検出の解像度などを減少させることなく、シュワルツシルト鏡の数を少なくしている。シュワルツシルト鏡の数が少なくなると、光学系を小さくすることができ、光軸調整も容易になり、コスト低下につながる。
【００９８】
さらに、この実施例の蛍光検出器１２では、励起光学系の焦点４２４ａの位置に励起光スポットの大きさを制限するピンホール４３４を配置し、蛍光光学系の焦点４１９の位置に蛍光検出の解像度を向上させるピンホール４３６を配置している。
【００９９】
共焦点光学系をなす励起光学系において、焦点４２４ａはサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にあるので、その焦点４２４ａの位置にピンホール４３４を配置することにより、サンプル面４１６に照射される励起光スポットの大きさを制限することができ、サンプル面４１６において検出しようとする微小領域以外の部分が励起光で照射されるのを防ぐことができる。
【０１００】
一方、共焦点光学系をなす蛍光光学系においても、焦点４１９はサンプル面４１６上の焦点と共役な関係にあるので、その焦点４１９の位置にピンホール４３６を配置することにより、サンプル面４１６上の所定の微小領域以外からの蛍光が分光器４２０に入射するのを排除して所定領域のみの蛍光を検出することができ、その結果として蛍光検出の解像度を向上させることができる。
【０１０１】
この実施例では、光源４０２からの白色光は凹面ミラー４０６により励起側分光器４０４に集められ、分光器４０４で分光されて所定の波長の励起光となる。その励起光はシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像される。結像された励起光はシュワルツシルト鏡４１０によってハーフミラー４１２に射出される。励起光はハーフミラー４１２で反射されてシュワルツシルト鏡４１４に入射し、シュワルツシルト鏡４１４によってサンプル面４１６の所定の領域に集光されて照射される。励起光により励起されてサンプル面４１６から発生した蛍光は、同じシュワルツシルト鏡４１４により集光され、シュワルツシルト鏡４１４から射出されてハーフミラー４１２を透過し、蛍光側分光器４２０に入射する。蛍光は分光器４２０で分光され、検出器４２２で検出される。
【０１０２】
後の実施例においても同様であるが、ハーフミラー４１２に替えてダイクロイックミラーを使用していてもよい。ダイクロイックミラーを使用する場合は、励起光波長成分を反射し、それよりも長波長の蛍光を透過させる特性をもったものを使用する。シュワルツシルト鏡４１０，４１４が分光に影響のない小さい角度で光を射出させるように配置されているのは、ハーフミラー４１２に替えてダイクロイックミラーを使用した場合に、ダイクロイックミラーでの反射と透過に関する波長特性に影響を与えないようにすることである。
【０１０３】
次に、この実施例で蛍光画像を作成するための構成について説明する。
５２は蛍光画像を作成しようとするメンブレンである。メンブレン５２はテーブル２に固定されている。ここではメンブレン５２がテーブル２に直接固定されているが、図１の実施例のようにサンプルプレート５０を介してテーブル２に固定されていてもよい。
テーブル２はＸ−Ｙステージであり、水平面内のＸ，Ｙ方向に移動することができ、検出位置を平面内の任意の位置に移動させることができるものである。このようなテーブル２にメンブレン５２を固定することにより、蛍光検出器１２とメンブレン５２を相対的にＸ軸上とＹ軸上に移動させながら蛍光を取得し、蛍光画像を構成することができる。
【０１０４】
テーブル２にはテーブル２をＸ，Ｙ方向に移動させるための駆動機構が設けられている。その駆動機構を介してテーブル２の駆動を制御するために、サンプルステージ駆動制御部４７０が設けられている。テーブル２、その駆動機構及びサンプルステージ駆動制御部４７０は、サンプルであるメンブレン５２と蛍光検出器１２を相対的に移動させ、蛍光検出器１２をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構を構成している。また、移動機構は、蛍光検出器１２をサンプル面に対して相対的に垂直方向に移動させて焦点をあわせる自動焦点（オートフォーカス）機構を含むことができる。
【０１０５】
メンブレン５２は各工程のためにテーブル２から外され、再度サンプルステージに固定されることがある。メンブレン５２の着脱を繰り返すと、装着位置が数μｍから数十μｍの範囲でずれることがある。そのため、図１１に示されるように、メンブレン５２には幾つかの基準マーク４６４を設けておくのが好ましい。基準マーク４６４は蛍光を発するものではなく、励起光を照射し、その反射光の強弱によって認識することができるものであるとする。
ただし、図１の実施例の装置において、メンブレン５２がテーブル２に固定されたままで一連の操作を完了することができる場合は、基準マーク４６４は位置決め用には必要ではないが、蛍光測定後を行なったスポット位置情報として使用することができるので、基準マーク４６４は設けておく方がよい。
【０１０６】
図１０に戻って、その基準マーク４６４を検出するために、基準位置検出部４７２が設けられている。基準位置検出部４７２は、蛍光側分光器４２０が励起波長と同じ波長を選択するように蛍光側分光器４２０を設定し、蛍光検出器１２を基準マーク４６４と相対的にＸ軸、Ｙ軸上を移動させながら強度を検出することにより、基準マーク４６４を検出する。基準位置検出部４７２は検出した基準マーク４６４を画像処理して基準点を決定し、目的サンプル位置を補正する情報として供する。
【０１０７】
蛍光画像を作成するために蛍光画像作成部４７４が設けられている。蛍光画像作成部４７４は、サンプルステージ駆動制御部４７０から、位置決めされた蛍光検出位置情報を取り込んで基準位置検出部４７２が検出した基準位置に基づいて蛍光検出位置情報を補正し、蛍光検出器１２の検出器４２２から検出蛍光情報を取り込み、蛍光検出位置情報と検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する。
【０１０８】
４７６は表示部であり、蛍光画像作成部４７４により作成された蛍光画像を表示する。
サンプルステージ駆動制御部４７０、基準位置検出部４７２及び蛍光画像作成部４７４は専用のコンピュータ４７８により、又はパーソナルコンピュータにより実現される。
【０１０９】
図１２は蛍光スペクトルを測定する態様の蛍光検出器の一実施例である。
蛍光検出器の光学系、テーブル２、サンプルステージ駆動制御部４７０及び基準位置検出部４７２の構成は、図１０に示された実施例のものと同じである。
【０１１０】
この実施例では、蛍光スペクトルを測定するために、スペクトル作成部４８０を備えている。スペクトル作成部４８０は、サンプルステージ駆動制御部４７０から、位置決めされた蛍光検出位置情報を取り込んで基準位置検出部４７２が検出した基準位置に基づいて蛍光検出位置情報を補正し、励起側分光器４０４及び蛍光側分光器４２０の少なくとも一方の波長を走査することにより、蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定する。
【０１１１】
表示部４７６は、スペクトル作成部４８０により測定された蛍光スペクトルを表示する。
スペクトル作成部４８０もサンプルステージ駆動制御部４７０、基準位置検出部４７２とともに専用のコンピュータ４７８により、又はパーソナルコンピュータにより実現される。
【０１１２】
本発明のさらに他の態様は、蛍光画像と蛍光スペクトルを１台の装置でともに測定できるようにするものである。そのような測定装置は、図１０と図１２の実施例におけるサンプルステージ駆動制御部４７０、基準位置検出部４７２、蛍光画像作成部４７４及びスペクトル作成部４８０を全て備えることにより実現することができる。
【０１１３】
蛍光による画像化としては、目的サンプル位置での蛍光強度の他に、蛍光スペクトルなどの蛍光情報を検出して画像化してもよい。
サンプル表面には数μｍ〜数十μｍの幅で凹凸があるので、正確な蛍光検出ができないことがある。そのため、サンプル表面から蛍光検出部までの高さを可変にしておき、目的サンプルの各位置でオートフォーカスするようにすればよい。
【０１１４】
蛍光検出器１２は図１０及び図１２に示されたものの他に種々の構成をとることができる。次に、蛍光検出器１２の幾つかの構成を示す。図１０又は図１２の実施例の光学系をこれらの光学系に置き換えたものも本発明の実施例である。
【０１１５】
図１３（Ａ）はシュワルツシルト鏡を表わしたものであるが、図１３（Ｂ）は図１０及び図１２の実施例に含まれる光学系におけるシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。４０９，４１３及び４１７はウォルタ鏡又は楕円面鏡であり、シュワルツシルト鏡４０８，４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図１０の実施例及び図１２の実施例で光学系を図１３（Ｂ）の光学系に置き換えても動作はそれぞれ図１０の実施例及び図１２の実施例の動作と同じである。
【０１１６】
図１４（Ａ）は他の蛍光検出器１２の例である。光源２からの光は凹面ミラー４０６により励起側分光器４０４に集められ、分光器４０４で分光されて所定の波長とされた励起光はシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像する。ここまでの光学系は図１０のものと同じである。
【０１１７】
位置４２４の励起光の像を一方の焦点とし、サンプル面上に他方の焦点を結ぶ励起光学系としての共焦点光学系を構成するために、シュワルツシルト鏡４１０，４１４が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０，４１４の間の光路上には光路を９０°折り曲げるハーフミラー４１２が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０は焦点４２４からの励起光を平行光として射出し、シュワルツシルト鏡４１４はシュワルツシルト鏡４１０からの平行光とされた射出光をハーフミラー４１２を介して受光し、サンプル面４１６の所定の領域の焦点に集光して照射する。
【０１１８】
シュワルツシルト鏡４１４はサンプル面４１６が励起光の照射により励起されて発生する蛍光を集光し平行光にして射出する。シュワルツシルト鏡４１４とともに蛍光光学系としての共焦点光学系を構成するために、ハーフミラー４１２を挟んでシュワルツシルト鏡４１８が配置されている。ハーフミラー４１２は励起光を反射するとともに、シュワルツシルト鏡４１４から射出した蛍光を透過させる。シュワルツシルト鏡４１８は蛍光側分光器４２０の入口に焦点４１９をもち、分光器４２０の入口に蛍光を集光して入射させる。分光器４２０で分光された蛍光は検出器４２２で検出される。
【０１１９】
この実施例では、光源４０２からの白色光は凹面ミラー４０６により励起側分光器４０４に集められ、分光器４０４で分光されて所定の波長の励起光となる。その励起光はシュワルツシルト鏡４０８により集光され、位置４２４に結像される。結像された励起光はシュワルツシルト鏡４１０に集光され平行光としてハーフミラー４１２に射出される。励起光はハーフミラー４１２で反射されてシュワルツシルト鏡４１４に入射し、シュワルツシルト鏡４１４によってサンプル面４１６の所定の領域に集光されて照射される。励起光により励起されてサンプル面４１６から発生した蛍光は、同じシュワルツシルト鏡４１４により集光され、平行光とされてハーフミラー４１２を透過し、シュワルツシルト鏡４１８により集光されて蛍光側分光器４２０に入射する。蛍光は分光器４２０で分光され、検出器４２２で検出される。
【０１２０】
図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。４０９はウォルタ鏡又は楕円面鏡で、シュワルツシルト鏡４０８に替わるもの、４１１，４１５及び４１８ａは放物面鏡で、シュワルツシルト鏡４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１４（Ｂ）の光学系の動作は図１４（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２１】
図１５（Ａ）はさらに他の蛍光検出器を表わしたものであり、図１４（Ａ）の蛍光検出器において、励起光学系の焦点４２４の位置にピンホール４３４を配置し、蛍光光学系の焦点４１９の位置にピンホール４３６を配置したものである。
【０１２２】
図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９はシュワルツシルト鏡４０８に替わるもの、放物面鏡４１１，４１５及び４１８ａはシュワルツシルト鏡４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１５（Ｂ）の光学系の動作は図１５（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２３】
図１６（Ａ）はさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器は、図１０に示されたピンポール４３４，４３６が設けられていない点で相違している。ピンポール４３４，４３６を設けないことによって光軸調整が容易になる。
【０１２４】
図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。４０９，４１３及び４１７はウォルタ鏡又は楕円面鏡であり、シュワルツシルト鏡４０８，４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図１６（Ｂ）の光学系の動作は図１６（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２５】
図１７（Ａ）はさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器でも、シュワルツシルト鏡４１０，４１４は分光に影響のない小さい角度でハーフミラー４１２に光を入射させるように配置されているが、図１６（Ａ）の蛍光検出器と比較すると、シュワルツシルト鏡４１０，４１４による結像の位置が異なっている。図１７（Ａ）の蛍光検出器では、シュワルツシルト鏡４１０から射出された励起光がハーフミラー４１２で反射された後に位置４４０に結像するようにシュワルツシルト鏡４１０が配置されている。また、シュワルツシルト鏡４１４は、像４４０からの励起光を集光してサンプル面４１６上に結像するとともに、サンプル面４１６から発生した蛍光を励起光の像と同じ位置４４０に結像するように配置されている。蛍光はその結像点４４０からハーフミラー４１２を透過して分光器４２０へ入射する。
【０１２６】
この蛍光検出器でもシュワルツシルト鏡４１４は励起光学系と蛍光光学系に共通の共焦点光学系を構成しているが、サンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点４４０は励起光学系の焦点であるとともに蛍光光学系の焦点を兼ねている。
【０１２７】
この蛍光検出器においても、焦点４４０の位置にピンホール４２を配置することができる。このピンホール４４２は励起光スポットの大きさを制限するとともに、蛍光検出の解像度を上げる作用をし、共通の焦点４４０の位置に１つ配置するだけですむ利点がある。
ピンホールの数が少なくなると、光学系が小さくなり、光軸調整も容易になり、コスト低下にもなる。
【０１２８】
図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９，４１３及び４１７はシュワルツシルト鏡４０８，４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図１７（Ｂ）の光学系の動作は図１７（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１２９】
以上の蛍光検出器は分光手段としてグレーティングを用いた分光器を使用している。それに対し、図１８以降の実施例においては分光手段として分光フィルタを使用する。グレーティングは波長精度が高い利点があり、分光フィルタは検出感度を高める上で利点がある。
【０１３０】
グレーティングを用いた蛍光検出器は蛍光画像作成と蛍光スペクトル測定の両方を行なうことができる。分光フィルタを用いた蛍光検出器は、蛍光画像作成はできるが、蛍光スペクトル測定は行なうことができない。
【０１３１】
図１８（Ａ）は分光フィルタを用いた蛍光検出器の一例を表わす。光源４０２から発生する白色光はシュワルツシルト鏡４１０により集光され、平行光として射出される。その射出された光は励起光を選択する分光フィルタ４４４を透過して波長が選択されて励起光となる。励起光はハーフミラー４１２で反射され、シュワルツシルト鏡４１４でサンプル面４１６に集光されて照射される。サンプル面４１６から発生した蛍光はシュワルツシルト鏡４１４で集光され、平行光となってハーフミラー４１２を透過し、蛍光を選択するための分光フィルタ４４６を透過してシュワルツシルト鏡４１８に入射し、集光されて検出器４２２に入射する。
【０１３２】
この実施例では、シュワルツシルト鏡４１０とシュワルツシルト鏡４１４により励起光学系の共焦点光学系を構成しており、光源４１２の像がサンプル面４１６上に結ばれる。蛍光光学系においてはシュワルツシルト鏡４１４とシュワルツシルト鏡４１８により共焦点光学系を構成しており、サンプル面４１６上の蛍光像が検出器４２２の入口に結ばれる。検出器４２２の入口付近の蛍光の焦点位置には蛍光検出の解像度を上げるためのピンホール４３６が配置されている。
【０１３３】
図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の光学系のシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。放物面鏡４１１，４１５及び４１８ａはシュワルツシルト鏡４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１８（Ｂ）の光学系の動作は図１８（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１３４】
図１９（Ａ）は分光フィルタを用いた他の蛍光検出器を表わす。図１８の蛍光検出器と比較すると、励起光学系においてサンプルの検出領域以外のところに強い励起光が照射されるのを防ぐために、励起光学系の共役な焦点位置に光源の像を形成し、その位置にピンホール４３４を設けることができる構成になっている点で異なる。この蛍光検出器では、光源４０２からの白色光がシュワルツシルト鏡４０８ｂにより集光され、平行光として射出されてシュワルツシルト鏡４０８ｃ入射し、シュワルツシルト鏡４０８ｃにより焦点４２４の位置に結像する。その焦点４２４を経た白色光はシュワルツシルト鏡４１０に入射し、シュワルツシルト鏡４１０で平行光とされた後は、図１８の蛍光検出器と同じ光学系によって光学フィルタ４４４で波長が選択されて励起光となり、ハーフミラー４１２からシュワルツシルト鏡４１４をへてサンプル面４１６に集光して照射される。サンプル面４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡１４、ハーフミラー４１２を経て、分光フィルタ４４６で波長選択され、シュワルツシルト鏡４１８により集光され、ピンホール４３６を経て検出器４２２に入射する。
【０１３５】
励起光学系においてはシュワルツシルト鏡４１０とシュワルツシルト鏡４１４により共焦点光学系を構成しており、サンプル面４１６上の焦点と共役な関係にある焦点４２４の位置に励起光スポットの大きさを制限するためのピンホール４３４が配置されている。
【０１３６】
図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）の光学系におけるシュワルツシルト鏡を放物面鏡に置き換えた光学系を表わす。放物面鏡４０９ｂ，４０９ｃ，４１１，４１５及び４１８ａはシュワルツシルト鏡４０８ｂ，４０８ｃ，４１０，４１４及び４１８にそれぞれ替わるものである。
図１９（Ｂ）の光学系の動作は図１９（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１３７】
図２０（Ａ）は分光フィルタを用いたさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器では、光源４０２からの白色光がシュワルツシルト鏡４１０で集光され、平行光となって光学フィルタ４４４を透過し、励起波長が選択される。その励起光はハーフミラー４１２で反射され、シュワルツシルト鏡４５０によって焦点４４０に結像する。結像した励起光は、シュワルツシルト鏡４５２とシュワルツシルト鏡４１４によってサンプル面４１６に集光されてサンプルを照射する。サンプル４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡４１４,４５２により焦点４４０に蛍光像を結ぶ。蛍光はシュワルツシルト鏡により集光され、平行光となってハーフミラー４１２を透過し、蛍光を選択する光学フィルタ４４６を経て検出器４２２に入射して検出される。
【０１３８】
この蛍光検出器ではシュワルツシルト鏡４１４とシュワルツシルト鏡４５２により励起光学系と蛍光光学系の共通の共焦点光学系を構成しており、サンプル面４１６上の焦点と共役な位置に両光学系に共通の焦点４４０をもっている。
この蛍光検出器では励起光スポットの大きさを制限するとともに、蛍光検出の解像度を上げるために、共通の焦点４４０にピンホール４４２を１つ配置するだけですむ。
【０１３９】
図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）の光学系におけるシュワルツシルト鏡を放物面鏡に置き換えた実施例を表わす。放物面鏡４１１，４１５，４５１及び４５３はシュワルツシルト鏡４１０，４１４，４５０及び４５２にそれぞれ替わるものである。
図２０（Ｂ）の光学系の動作は図２０（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４０】
図２１（Ａ）は分光フィルタを用いたさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器では、光源４０２からの白色光がシュワルツシルト鏡４１０により集光され、分光に影響のない小さい角度で射出されてハーフミラー４１２の手前の位置４２４に光源の像を結ぶようにシュワルツシルト鏡４１０が配置されている。光源からの光が、その後、光学フィルタ４４４を経て励起光が選択され、ハーフミラー４１２で反射されてシュワルツシルト鏡４１４に入射し、集光されてサンプル面４１６に照射されるようにシュワルツシルト鏡４１４が配置されている。サンプル面４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡４１４で集光され、小さい角度で射出され、ハーフミラー４１２を透過して光学フィルタ４４６で蛍光が選択された後、検出器４２２の入口の近くの位置４１９に結像する。その後検出器４２２に入射して検出される。
【０１４１】
シュワルツシルト鏡４１４は励起光学系と蛍光光学系で共通の共焦点光学系を構成している。励起光学系においてサンプル面４１６上の焦点に共役な焦点４２４には励起光スポットの大きさを制限するピンホール３４が配置され、蛍光光学系の共役な焦点４１９には蛍光検出の解像度を向上させるピンホール４３６が配置されている。
【０１４２】
図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）の光学系におけるシュワルツシルト鏡をウォルタ鏡又は楕円面鏡に置き換えた光学系を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４１３及び４１７はシュワルツシルト鏡４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図２１（Ｂ）の光学系の動作は図１９（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４３】
図２２（Ａ）は分光フィルタを用いたさらに他の蛍光検出器を表わす。この蛍光検出器では、シュワルツシルト鏡４１０から小さい角度で射出した光源４０２からの光が、ハーフミラー４１２で反射された後に位置４４０に結像するようにシュワルツシルト鏡４１０が配置されている。シュワルツシルト鏡４１０とハーフミラー４１２の間の光路上に励起光を選択する光学フィルタ４４が配置されている。位置４４０に結像した励起光が、シュワルツシルト鏡４１４を経てサンプル面４１６上に集光して照射されるようにシュワルツシルト鏡４１４が配置されている。サンプル面４１６からの蛍光はシュワルツシルト鏡４１４で集光され、励起光の像と同じ位置４４０に結像した後、ハーフミラー４１２を透過して光学フィルタ４４６で蛍光波長が選択された後、検出器４２２に入射して検出される。
【０１４４】
この蛍光検出器では励起光学系と蛍光光学系で共焦点光学系の共役な焦点４４０が共通した位置にあり、その位置にピンホール４４２を配置することにより、１つのピンホール４４２が励起光スポットの大きさの制限と蛍光検出の解像度向上の両方の機能を果たすことができる。
【０１４５】
図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）の光学系におけるシュワルツ鏡をウォルタ鏡又は楕円面鏡に置き換えた実施例を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９及び４１７はシュワルツシルト鏡４１０及び４１４にそれぞれ替わるものである。
図２２（Ｂ）の光学系の動作は図２２（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４６】
図２１（Ａ），（Ｂ）、図２２（Ａ），（Ｂ）の蛍光検出器では、ハーフミラー４１２への入射角を分光に影響のない小さい角度にすることにより、シュワルツシルト鏡、ウォルタ鏡、楕円面鏡又は放物面鏡の数を減らしている。
【０１４７】
図２３（Ａ）は光源からの白色光の受光光量を増加させるための励起光学系の一部を示したものである。光源２に関しシュワルツシルト鏡４０８ｆとは反対側に凹面ミラー４０６を配置して光源４０２からの白色光を集光してシュワルツシルト鏡４０８ｆに入射させ、シュワルツシルト鏡４０８ｆでさらに小さい像に結像した後、シュワルツシルト鏡４１０に入射させる。その後、図２２と同様に、シュワルツシルト鏡１０により分光に影響のない小さい角度で射出される。その後の光学系は図２２と同じである。
この蛍光検出器１２では、シュワルツシルト鏡４０８ｆと４１０の間の共焦点４２４の位置にも励起光スポットの大きさを制限するピンホール４３４を配置することができる。
【０１４８】
図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）の光学系におけるシュワルツ鏡をウォルタ鏡又は楕円面鏡に置き換えた実施例を表わす。ウォルタ鏡又は楕円面鏡４０９ｆ及び４１３はシュワルツシルト鏡４０８ｆ及び４１０にそれぞれ替わるものである。
図２３（Ｂ）の光学系の動作は図２３（Ａ）の光学系の動作と同じである。
【０１４９】
図２４は分注装置の他の実施例を示したものである。試薬（又はサンプル）を分注する分注機構１０２は、その下端にノズルを有し、微量の液を滴下できるようになっている。分注機構１０２の下部には可動テーブルとしてのＸ−Ｙテーブル１０４が配置されており、Ｘ−Ｙテーブル１０４上には試薬の分注される対象物が載置される。Ｘ−Ｙテーブル１０４は、対象物を支持する面を図で紙面垂直方向（Ｙ方向）に駆動するＹ駆動機構１０４Ｙと、Ｙ駆動機構１０４Ｙに取りつけられ、対象物を支持する面を図で横方向（Ｘ方向）に駆動するＸ駆動機構１０４Ｘとを備えている。Ｘ−Ｙテーブル１０４の対象物支持面はそのＹ駆動機構１０４ＹとＸ駆動機構１０４Ｘにより水平面内でＹ方向とＸ方向に移動し、支持面上に載置された対象物を分注機構１０２のノズルの下方に位置決めする。
【０１５０】
撮像装置５は例えばＣＣＤカメラであり、撮像装置５の受光軸１１０が水平方向から角度θをもつように、撮像装置５は分注機構１０２のノズル先端部の斜め上方に取り付けられている。撮像装置５は分注機構１０２のノズル先端部に形成される液滴の画像を取り込むように設定されている。
【０１５１】
撮像装置５が取り付けられている位置の平面上の位置は、Ｘ−Ｙテーブル１０４の移動範囲内にあるが、Ｘ−Ｙテーブル１０４がその移動範囲内で移動しても撮像装置５と接触しないように、撮像装置５の取付け位置はＸ−Ｙテーブル１０４の上方に設定されている。
【０１５２】
撮像装置５の受光軸１１０と水平面のなす角θには適当な範囲が存在する。θは少なくとも撮像装置５がＸ−Ｙテーブル１０４と干渉しないだけの大きさをもち、分注機構１０２のノズル先端に形成されるサンプル又は試薬の液滴の画像を取り込むのに支障のない範囲に設定される。そのような角度θとしては、１５〜４５度程度が適当である。
【０１５３】
ノズル先端を挟んで撮像装置５と反対側の位置で、Ｘ−Ｙテーブル１０４の上方には、光源１０８が取り付けられており、撮像装置５が透過光で撮像できるようになっている。
【０１５４】
図２５に示されるように、光源８から発した光１１２がＸ−Ｙテーブル１０４上のサンプルプレート５０の表面で反射し、分注機構１０２の分注素子１０の先端部に形成された液滴１２２を経由し、撮像装置５の受光軸１１０に沿って撮像装置５に入射するように、光源１０８、撮像装置５、分注素子１０及びサンプルプレート５０の相対的な位置関係が設定されている。
【０１５５】
撮像装置５の被写界深度は、ノズル先端部の液滴１２２及びその下にあるサンプルプレート５０の表面にも焦点が合うように設定されていることが好ましい。これにより、ノズル先端部の液滴１２２の状態と、サンプルプレート５０の表面の状態を同時に画像として取り込みモニタすることができる。
この分注装置の用途として、例えばＰＶＤＦ膜のような固相に試薬を分注するものがあげられる。ＰＶＤＦ膜には、薄層クロマトグラフィーにより展開したスポットが転写させられており、そのスポットを発色させるために、試薬が分注される。そのような固相として使用できるものとしては、ＰＶＤＦ膜の他に、ニトロセルロースやナイロン（登録商標）なども用いることができる。
【０１５６】
Ｘ−Ｙテーブル１０４を移動させて多数の分注位置でノズル先端から試薬やサンプルの分注を繰り返す。その際、ノズル先端から滴下する液滴の形状をモニタするときに、分注素子１０からの液滴１２２の滴下開始から撮像装置５が画像を取り込むタイミングを一定にすることにより、それらの液滴を同じタイミングの画像として処理することができるようになる。
【０１５７】
そのような画像の取込みを実現する１つの方法として、光源１０８としてストロボを使用し、撮像装置５は連続して撮像するようにし、分注素子１０からの滴下開始からストロボを点灯させるまでの時間を一定にする方法を挙げることができる。これにより、多数の液滴を同じタイミングで撮像して液滴の形状をモニタするのが容易になる。このような液滴形状のモニタは、多数繰り返される液滴の形状が一定になるように、サンプルや試薬を分注する分注機構のピエゾ素子への印加電圧やバルブの開閉などを制御するのに利用することができる。
【０１５８】
光源１０８はストロボに限らず、連続して発光するものであってもよく、その場合は撮像装置５の方で液滴１２２滴下開始から一定の時間に画像を取り込むような制御をすればよい。
【０１５９】
図２６は図２５の一実施例の分注装置を概略的に表したものである。２０１は分注素子１０による分注機構で、後で図２７に示されるような分注素子１０が設けられている。２０３はその分注素子１０から吐出された液滴であり、分注機構２０１の下部に保持された容器やプレートなどのターゲット２０５に分注される。分注機構２０１の先端にある吐出部の画像を取り込んでモニタするために撮像装置としてＣＣＤカメラ５が配置されている。ＣＣＤカメラ５は吐出部の状態とともに、吐出される液滴２０３も同時に撮像することができる。撮像装置としてはＣＣＤカメラに限らず、他のカメラを用いてもよい。
【０１６０】
ＣＣＤカメラ５は分注機構１の先端部を水平方向から撮像する。水平から傾斜をもって斜め上方向から撮像してもよいが、吐出部の先端の状態をより正確にモニタするためには、水平方向から撮像するのが好ましい。
【０１６１】
分注機構２０１の先端部の画像をより正確に取り込むために、この実施例では透過光で撮像できるように、ＣＣＤカメラ５の光軸上には、分注機構１の先端部を挟んでＣＣＤカメラ５と反対側に光源２が配置されている。光源１０８としては時間的に連続した光を発光するものでもよいが、この実施例としてはストロボを使用する。ストロボの場合、液滴２０３が分注機構２０１から吐出されるタイミングと同期して発光するように設定することができ、その場合にはカメラ５を連続して作動させている場合でも、ストロボ１０８が発光した場合にのみ鮮明な画像が取り込まれる。その鮮明な画像は、順次吐出される液滴２０３の画像が同じタイミングで取り込まれたものであるため、あたかも静止画像のような情報が得られる。そのため液滴２０３の状態をモニタするのに好都合である。
【０１６２】
２０６は分注制御ユニットで、分注機構２０１のピエゾ素子に電圧を印加することにより吐出を行なう。また、ストロボ１０８の発光するタイミングは、分注制御ユニット２０６により分注機構２０１のピエゾ素子への電圧印加のタイミングに同期させて分注機構２０１からの液滴吐出の一定時間後に発光するように制御される。
【０１６３】
２０８は圧力制御機構であり、分注機構２０１の液を充填する空間であるリザーバに充填されたサンプルや試薬などの吐出液が常に一定の圧力を保つように保持するものである。圧力制御機構２０８は、この発明において吐出動作開始前の吐出部先端の液面を調製するためにも使用される。
【０１６４】
２０７は制御コンピュータであり、分注制御ユニット２０６を制御して分注動作を制御するとともに、ＣＣＤカメラ５が撮像した画像を記憶する記憶装置を備え、分注機構２０１における分注素子１０のリザーバに液を充填する前の吐出部の画像で記憶装置に記憶された画像とリザーバに液を充填した後の画像とを比較し、液が吐出部から現れた後、液充填前の画像との差異がなくなるまで後退するように圧力制御機構２０８を制御する制御装置の機能も実現している。
【０１６５】
図２７は分注機構２０１における分注素子１０の一例を概略的に示したものである。
分注素子１０は、リザーバ２３２から先端の吐出部２３０の孔につながる流路を備えており、リザーバ２３２又は流路にある液を、ピエゾ素子を備えた駆動部２３４により押圧することにより吐出部２３０から液を吐出する。ピエゾ素子の駆動は、分注制御ユニット６により制御される。リザーバ２３２のサンプルや試薬が減少してきた場合でも一定の圧力状態を保つように、リザーバ２３２には圧力制御機構２０８が接続されている。
【０１６６】
分注制御ユニット２０６がピエゾ素子の駆動を制御するパラメータは、ピエゾ素子への印加電圧の大きさ、印加電圧立上がり時間、印加時間、印加電圧立下がり時間の全て、又はそのうちの少なくとも１つである。
【０１６７】
図２８により、この実施例で分注動作開始前の吐出部先端部の液面状態を調製する動作を説明する。この実施例は制御コンピュータ７により自動的に調整を行う場合を説明しているが、この動作を吐出部先端部の画像を見ながらマニュアルで行なうこともできる。
【０１６８】
分注を開始する前に、まず溶液充填を実行する。分注素子１０の先端はＣＣＤカメラ５の画像を取り込むことで確認できる。
制御コンピュータ７により分注素子１０への溶液充填を指示すると、制御コンピュータ２０７はまずＣＣＤカメラ５で充填前の分注素子１０の先端の画像を取得し保持する。この画像を画像（ａ）とする。
【０１６９】
次に、制御コンピュータ２０７は、圧力制御機構２０８を制御し溶液を加圧してピエゾチップ先端方向に押し出す。このとき制御コンピュータ７はＣＣＤカメラ５を用いてピエゾチップ先端の画像を定期的に取り込み、先に取った充填前の画像（ａ）との差分を取る。その差に変化があれば溶液がピエゾチップ先端から余分に出ていることになるので、その状態を検知すると、圧力制御にフイードバックをかけていく。この間も制御コンピュータ２０７はＣＣＤカメラ５を用いてピエゾチップ先端の画像を定期的に取り込んでおり、先に取った充填前の画像（ａ）との差分を取る動作を続けている。圧力制御に定期的にフイードバックをかけていって、余分液量がなくなったことを画像の差分から検知したところでフイードバックを止め、その状態を保持する。
【０１７０】
図２９は図２６の一実施例の方法が適用される装置を概略的に表したものであり、ピエゾ方式の分注装置を用い、液滴の大きさを自動的に求め、一定にする制御も自動的に行なう場合を示したものである。
【０１７１】
分注素子１０から吐出される液滴２０３の画像を取り込むために、撮像装置として、分注素子１０から吐出される液滴６に向けたＣＣＤカメラ５が設けられている。３２２はＣＣＤカメラ５が取り込んだ画像を記憶する画像記憶部である。ＣＣＤカメラ５による画像の取込みは、液滴６が吐出されるタイミングと同期させるか又は非同期で取り込む。
【０１７２】
３２４は画像処理部であり、画像処理部３２４は画像記憶部３２２に記憶されている画像を二値化や輪郭抽出などの画像処理を実施してその液滴の直径や半径などの大きさを求めて、分注量を計算する。画像処理部３２４が画像処理する液滴の画像は、ＣＣＤカメラ５で液滴の吐出と同期させて取り込んだ画像の場合は、それぞれの液滴について吐出から同じ時間での画像である。非同期で取り込んだ場合は、一つの画像についてＣＣＤカメラ５により時系列に複数の画像が取り込まれるが、その内で各液滴について同じ場所を通過する液滴の画像を採用して画像処理部３２４で画像処理する。
【０１７３】
３２６は画像処理された液滴の画像を表示する画像処理部である。また、画像処理部３２４で画像処理されて求められた分注量はピエゾ分注制御部３０４ａに送られる。ピエゾ分注制御部３０４ａでは次から吐出される分注量（液滴６の大きさ）が予め設定された設定値に等しくなるように分注素子１０の駆動を制御していく。
【０１７４】
分注素子１０としては、例えば図３０に示されるように、先端の吐出部３３０の孔につながる液溜め３３２を、ピエゾ素子を備えた駆動部３３４により押圧することにより吐出部３３０から液を吐出する。液貯め３３２のサンプルや試薬が減少してきた場合でも一定の圧力状態を保つように、液溜め３３２には加圧部（図示略）が接続されている。
【０１７５】
ピエゾ分注制御部３０４ａが分注素子１０の駆動を制御するパラメータは、図３１に示されるように、ピエゾ素子への印加電圧の大きさＶ0、印加電圧立上がり時間ｔ1、印加時間ｔ2、印加電圧立下がり時間ｔ3の全て、又はそのうちの少なくとも１つである。
【０１７６】
図３２にこの実施例の動作をまとめて示す。
予め設定されたピエゾチップ制御パラメータで分注素子１０の駆動を制御し、液滴６を吐出する。その液滴２０３の画像をＣＣＤカメラ５が液滴の吐出と同期して又は非同期で取り込み、画像記憶部３２２に記憶する。画像処理部３２４は画像記憶部３２２に記憶されている画像を二値化や輪郭抽出などの画像処理を実施してその液滴の直径や半径などの大きさを求めて、分注量を計算する。ピエゾ分注制御部３０４ａはその分注量が所定の値である場合は、ピエゾチップ制御パラメータを変更しないで、分注素子１０の駆動を繰り返していく。しかし、その分注量が所定の値でない場合は、ピエゾチップ制御パラメータを変更し、ピエゾ分注制御部３０４ａは次から吐出される分注量が所定の値に等しくなるように分注素子１０の駆動を制御する。
【０１７７】
図３３はさらに他の実施例の方法が適用される装置を概略的に表したものであり、シリンジポンプによる分注装置を用い、液滴の大きさを自動的に求め、一定にする制御も自動的に行なう場合を示したものである。
シリンジポンプ３１０につながるプローブ３１２からの液滴６の吐出を、シリンジポンプ３１０を作動させるモータ１４をシリンジ分注制御部３１８ａにより制御して駆動することにより行なう。プローブ３１２の先端にはディスポーザブルチップ３１６が設けられる。
液滴２０３の画像を取り込むＣＣＤカメラ５、画像記憶部３２２、画像処理部３２４、及び画像表示部３２６は図２９に示されたものと同じである。
【０１７８】
シリンジ分注制御部３１８ａは、画像処理部３２４から液滴２０３の直径や半径などの液滴の大きさに関するデータを取り込み、次から吐出される液滴２０３の大きさが予め設定された設定値に等しくなるようにモータ３１４の駆動を制御していく。
シリンジ分注制御部３１８ａがモータ３１４の駆動を制御するパラメータは、プランジャのストローク、速度、加速度の全て又はそのうちの少なくとも１つである。
【０１７９】
図３４に示されるように、シリンジ方式で数百ｎＬ〜数μＬの分注量の液滴２０３を容器３４０やプレート３４２に分注する場合は、ディスポーザブルチップ３１６の先端（ディスポーザブルチップ３１６を用いない場合はプローブ３１２の先端）に液滴２０３が玉状にぶら下がるので、その状態の液滴6をＣＣＤカメラ５により画像として捉え、画像処理部３２２にて、２値化や輪郭抽出などの画像処理を実施し、液滴の直径又は半径を求めて、分注量を計算する。シリンジ分注制御部３１８ａは、モータ１４の駆動を制御する際、求められた液滴２０３の大きさに該当する液量が目的の分注量より多ければプランジャを戻し、足らなければプランジャを押すことにより、分注量をリアルタイムで制御し、プローブ又はディスポーザブルチップの液滴２０３を容器３４０又はプレート３４２に分注する。
【０１８０】
本発明をシリンジポンプによる分注方式に適用する場合、チップ３１６としてディスポーザブルのチップでかつチップの中にフィルターや担体を保持しているチップを用いて分注する場合にも全く同様に適用することができる。
【０１８１】
図３５は、図８の装置の機能を、図４のブロック図に付け加えて示したものである。
メンブレン洗浄ユニット１３は分注素子１０で分注した後、Ｂ／Ｆ洗浄を行なうのに使用する。メンブレンを交換するときは、メンブレン供給ユニット１７によって新しいメンブレンに交換することができる。
蛍光検出部１２はサンプルの蛍光を検出することができ、解析結果を出力する。
洗浄ポイントや蛍光検出ポイントの位置決めは、テーブル駆動機構６５の制御によって行なわれる。
【０１８２】
図５に示された、洗浄ユニットつきの実施例の解析装置を用いて、２次元電気泳動によりタンパク質を分離し、分離した目的タンパク質の解析を行なった用途を図３６のフローチャートにより説明する。図で枠Ｓで囲まれた処理はこの解析装置内で実行されることを意味する。このことは、図３８及び図４０でも同様である。
目的タンパク質を含むサンプルを電気泳動し、メンブレン５２上へ電気的に写し取って固定（ブロッティング法）した後、染色する。染色されたメンブレン５２をサンプルプレート５０に固定し、テーブル２上に配置する。
【０１８３】
テーブル２を水平面内で移動させながらスキャナー６でメンブレン５２上のスポットの画像を取り込む。スキャナー６で取り込んだ画像をモニタし、解析しようとする目的スポットを指定する。指定されたスポット位置の位置情報は、テーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準としてこの解析装置の記憶装置に記憶される。
解析装置はＣＣＤカメラ５によってプリントヘッド４の位置を確認し、記憶装置に記憶しているメンブレン５２上の指定スポット位置に対して分注素子１０−１〜１０〜４によって、１次抗体を分注する。１次抗体は、図３７に示すように、目的タンパク質に対して選択的に作用する性質を有している。分注する際には、プリントヘッド４がＺ軸方向の調整を行ない、テーブル駆動機構６５がＸ軸、Ｙ軸方向の移動の調整を行なう。
【０１８４】
メンブレン５２上の目的スポットに分注された１次抗体は対応するタンパク質と結合してメンブレン５２上に固定される。一方、タンパク質と結合しなかった１次抗体はメンブレン５２上に固定されずに浮遊している。メンブレン５２上の余分な１次抗体を除去（Ｂ／Ｆ分離）するために洗浄ユニット１３でメンブレン５２を洗浄する。このとき、テーブル２をＸ軸及びＹ軸に移動させることで、メンブレン５２全体の洗浄を行なうことができる。
【０１８５】
蛍光検出器１２で検出するために、蛍光標識された２次抗体を分注する。２次抗体は対応する１次抗体に対してのみ作用する性質をもったものである。２次抗体の分注は、１次抗体を分注したときと同様に、この解析装置が記憶装置に記憶している指定スポット位置に対して行なう。
【０１８６】
分注された蛍光標識２次抗体は、図３７に示すように対応する１次抗体と作用してメンブレン５２上に固定される。ここでも、メンブレン５２上に固定されなかった余分な２次抗体を除去（Ｂ／Ｆ分離）するために、洗浄ユニット１３でメンブレン５２全体を洗浄する。
洗浄後のメンブレン５２には、目的タンパク質に１次抗体が結合し、その１次抗体に蛍光標識２次抗体が結合した状態で固定されているので、その標識蛍光体を蛍光検出部１２によって検出し、サンプルの定性分析又は定量分析を行なう。
【０１８７】
その蛍光測定したスポット部分をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析することができる。
そのために、この装置内において、メンブレン５２に対し、タンパク質から１次抗体及び２次抗体を外す試薬を分注する。そのような試薬としては、例えばグリシン−塩酸溶液（ｐＨ２.０）などを挙げることができる。その後、タンパク質を質量分析に適した分子量の大きさのペプチドにするために消化酵素を分注する。これらの試薬や消化酵素の分注も、解析装置が記憶装置に記憶しているメンブレン５２上の指定スポット位置に対して分注素子１０−１〜１０〜４によって行なう。
【０１８８】
消化酵素の分注後、メンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態でこの解析装置から取り出して外部の恒温装置に保持し、インキュベーションを行なう。
所定時間のインキュベーションの後、再びメンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態でこの解析装置に戻す。解析装置は記憶装置に記憶しているメンブレン５２上の目的スポット位置に対してマトリクス分注する。このとき、メンブレン５２はサンプルプレート５０とともにいったんテーブル２から外されているので、マトリクスを分注する目的スポット位置は、テーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準にして修正する。
【０１８９】
マトリクスが分注された後のメンブレン５２はサンプルプレート５０に固定した状態でこの解析装置から取り出され、乾燥された後、質量分析装置に装着される。このとき、この解析装置から質量分析装置に対し、質量分析すべき目的スポットの位置情報が供給される。質量分析装置では、その位置情報を基に、サンプルプレート５０上のマークｂを基準にして目的スポットの位置を求め、レーザ光を照射してＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析を行なう。
【０１９０】
本実施例では、分注するサンプルや抗体の量が１００ｐＬですむため、サンプル量や試薬量を減らすことができ、ランニングコストを低下させることができる。
従来の溶液系ではサンプル量も試薬量も多いために、抗原抗体反応に２０〜３０分が必要であったが、本実施例では微量の反応系であるため抗原抗体反応時間が数秒レベルですみ、稼動効率が向上する。
また、解析装置内に洗浄ユニットを備えているので、Ｂ／Ｆ分離や洗浄を自動化することができる。
【０１９１】
図５に示された、洗浄ユニットつきの実施例の解析装置を用いて、別途用意したタンパク質の解析を行なった用途を図３８のフローチャートにより説明する。
メンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態で、この解析装置のテーブル２上に配置する。
次に、サンプル数と分析依頼項目をこの解析装置に入力する。
【０１９２】
解析装置はテーブル２を水平面内で移動させながらサンプルを分注素子１０−１〜１０〜４によってメンブレン５２上に分注していく。このとき、分注位置は、スキャナー６で取り込んだテーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準としてこの解析装置の記憶装置に記憶される。
その後、メンブレン５２上のサンプルを分注したスポットに、分注素子１０−１〜１０〜４によって１次抗体を分注する。その分注位置は、サンプル分注の際に記憶した位置である。
【０１９３】
その後は、図３６の操作と同じく、洗浄を行なった後、蛍光標識２次抗体を分注して再び洗浄を行なう。その後、同じく、蛍光検出による定性分析又は定量分析を行なう。必要があればＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析を行なう。
【０１９４】
図５に示された、洗浄ユニットつきの実施例の解析装置を用いて、別途用意したタンパク質同士の相互作用の解析を行なった用途を図４０のフローチャートにより説明する。
メンブレン５２をサンプルプレート５０に固定した状態で、この解析装置のテーブル２上に配置する。
【０１９５】
次に、サンプル数と分析依頼項目をこの解析装置に入力する。
解析装置はテーブル２を水平面内で移動させながらサンプルを分注素子１０−１〜１０〜４によってメンブレン５２上に分注していく。このとき、分注位置は、スキャナー６で取り込んだテーブル２上のマークａとサンプルプレート５０上のマークｂを基準としてこの解析装置の記憶装置に記憶される。
【０１９６】
その後、メンブレン５２上のサンプルを分注したスポットに、分注素子１０−１〜１０〜４によって相互作用タンパク質を分注する。その分注位置は、サンプル分注の際に記憶した位置である。その後、洗浄を行なって結合していない相互作用タンパク質を除去する。
次に、１次抗体を分注する。１次抗体は相互作用タンパク質と結合する。その後は、図３６の操作と同じく、洗浄を行なった後、蛍光標識２次抗体を分注して再び洗浄を行なう。
【０１９７】
図３９は、メンブレン５２上のサンプルタンパク質に相互作用タンパク質が結合し、その相互作用タンパク質に１次抗体が結合し、その１次抗体に蛍光標識２次抗体が結合してメンブレン５２に固定された状態を示したものであり、結合しなかった相互作用タンパク質、１次抗体及び蛍光標識２次抗体は洗浄によって除去され、メンブレン５２上には存在しない。
その後、同じく、蛍光検出による定性分析又は定量分析を行なう。必要があればＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量分析を行なう。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は化学、工業、臨床、バイオ分野などの分野において、タンパク質などのサンプルに試薬やバイオ分子を作用させた後、その作用した状態のものから発生した蛍光を測定することによりプロテオーム解析を行なうのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】一実施例を概略的に示す斜視図である。
【図２】同実施例においてサンプルプレートなどが配置されたテーブルの上面を示す平面図である。
【図３】同実施例における分注機構を示す断面図である。
【図４】同実施例を機能として示すブロック図である。
【図５】他の実施例を概略的に示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は同実施例における洗浄ユニットの一例を示す概略構成図、（Ｂ）はその動作を示す概略図である。
【図７】同実施例における洗浄ユニットの他の例を示す図であり、（Ａ）は概略構成図、（Ｂ）は供給プローブと排出プローブの組を複数組並べたマニーホールド式洗浄ユニットの一例を示す斜視図、（Ｃ）は供給プローブと排出プローブの１組の部分を示す断面図である。
【図８】さらに他の実施例を概略的に示す斜視図である。
【図９】メンブレン自動供給ユニットの一例を示す図で、（Ａ）は連続供給されるメンブレンとその駆動機構を概略的に示した斜視図、（Ｂ）はこのメンブレン自動供給ユニットをテーブルに組み込んだ状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の使用される蛍光検出器の一例を示す概略構成図である。
【図１１】同蛍光検出器で使用されるメンブレンの一例を示す平面図である。
【図１２】本発明の使用される蛍光検出器の他の例を示す概略構成図である。
【図１３】（Ａ）は蛍光検出器で使用するシュワルツシルト鏡を示す概略正面図、（Ｂ）はさらに他の蛍光検出器の光学系を示す概略構成図である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図１９】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２２】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２３】（Ａ），（Ｂ）は本発明の使用される蛍光検出器のさらに他の例を示す概略構成図である。
【図２４】さらに他の実施例における分注装置のテーブル駆動機構の一例を示す正面図である。
【図２５】さらに他の実施例における分注装置のノズル先端部付近を示す概略正面図である。
【図２６】同分注装置図を概略的に示すブロック図である。
【図２７】同分注装置における分注素子の一例を概略的に示す断面図である。
【図２８】同分注装置の動作を示すフローチャート図である。
【図２９】さらに他の実施例における分注装置を概略的に示すブロック図である。
【図３０】同分注装置における分注素子の一例を概略的に示す断面図である。
【図３１】同分注装置における制御パラメータを示す波形図である。
【図３２】同分注装置の動作を示すフローチャート図である。
【図３３】さらに他の実施例における分注装置を概略的に示すブロック図である。
【図３４】同分注装置における分注様式を示すプローブ先端部の正面図である。
【図３５】図８の実施例を示すブロック図である。
【図３６】図５の実施例の一用途を示すフローチャート図である。
【図３７】同用途における反応の概略図である。
【図３８】図５の実施例の他の用途を示すフローチャート図である。
【図３９】さらに他の用途における反応の概略図である。
【図４０】図５の実施例のさらに他の用途を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【０２００】
２ テーブル
４ プリントヘッド
５ ＣＣＤカメラ
６ スキャナー（画像読取り装置）
７ 圧力制御部
１０，１０−１〜１０−４ 分注素子
１２ 蛍光検出器
１３ 洗浄ユニット
１７ メンブレン供給ユニット
５０ サンプルプレート
５２ メンブレン（対象物）
６０ モニター部
６２ 分注位置指定部
６４ 分注制御部
６５ テーブル駆動機構
６６ 分注制御ユニット
６８ 分注位置情報作成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル又は試薬を滴下する分注素子を備えた分注機構と、
下方の画像を読みとる画像読み取り装置と、
サンプル又は試薬が分注される対象物を上面に支持し、水平面内で移動して前記対象物を少なくとも前記分注素子の下方の分注位置及び前記画像読取り装置の下方の画像読取り位置に位置決めする可動テーブルと、
前記画像読取り装置が読み取った画像を表示するモニター部と、
前記モニター部に表示された前記対象物の画像に基づいて対象物上の分注位置を指定する分注位置指定部と、
前記分注位置指定部が指定した対象物上の分注位置が前記分注機構の分注素子の下方にくるように前記対象物と分注素子との相対的位置決めを行ない前記分注機構による分注動作を制御する分注制御部と、
前記可動テーブル上に支持された前記対象物に光を照射しその蛍光を検出する蛍光検出部と、
を備えたプロテオーム解析装置。
【請求項２】
前記蛍光検出部は、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、
レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、
サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、
前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置情報と前記蛍光検出器による検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する蛍光画像作成部とを備えている請求項１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項３】
前記蛍光検出部は、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、
レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、
サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、
前記励起側分光手段及び前記蛍光側分光手段の少なくとも一方の波長を走査することにより、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定するスペクトル作成部とを備えている請求項１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項４】
前記蛍光検出部は、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、
レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、
サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、
前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置情報と前記蛍光検出器による検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する蛍光画像作成部と、
前記励起側分光手段及び前記蛍光側分光手段の少なくとも一方の波長を走査することにより、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定するスペクトル作成部とを備えている請求項１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項５】
前記蛍光側分光手段の設定波長を前記励起側分光手段の設定波長と同一波長に設定し、前記移動機構によりサンプルを移動させてサンプル上の特定のマークを検出することによりサンプル位置の基準点を検出する基準位置検出部を備えている請求項２から４のいずれか記載のプロテオーム解析装置。
【請求項６】
前記励起光学系と蛍光光学系は前記結像光学系を共通のものとして備えている請求項２１から５のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項７】
前記励起光学系はサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成している請求項２から６のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項８】
前記励起光学系で、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にサンプル面上での励起光スポットの大きさを制限するピンホールが配置されている請求項６に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項９】
前記蛍光光学系はサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成している請求項２から７のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１０】
前記蛍光光学系で、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に蛍光検出の解像度を向上させるピンホールが配置されている請求項８に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１１】
前記励起光学系と蛍光光学系はサンプル面上に一方の焦点を共通にもつ共焦点光学系を構成しており、かつサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点を共通の焦点としている請求項２から４のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１２】
前記共通の焦点の位置にサンプル面上での励起光スポットの大きさを制限するとともに、蛍光検出の解像度を向上させるピンホールが配置されている請求項１０に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１３】
前記励起光学系は光源からの白色光又分光された励起光を、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に結像する第２の光学系を備え、その光学系もレンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系である請求項２から１１のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１４】
前記第２の光学系は分光に影響のない小さい角度で光を射出するように配置されている請求項１３に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１５】
前記結像光学系はシュワルツシルト鏡、ウォルタ鏡、楕円面鏡及び放物線鏡のうちの少なくとも1つを含んでいる請求項２から１３のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１６】
前記励起光学系と蛍光光学系とは一部の光路を共通にしており、その共通の光路とそれぞれの光路との分岐位置に励起光と蛍光を分離するハーフミラー又はダイクロイックミラーを備えている請求項２から１４に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１７】
前記可動テーブル上に支持された対象物を洗浄する洗浄ユニットをさらに備えた請求項１から１５のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１８】
前記洗浄ユニットは、前記可動テーブル上に支持された対象物上の指定されたサンプル位置にバイオ分子が分注され、前記バイオ分子が反応した後に前記対象物を洗浄するものである請求項１７に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１９】
前記洗浄ユニットは、対象物上の指定された位置にサンプルが分注され、さらにバイオ分子が分注され、前記バイオ分子が反応した後に前記対象物を洗浄するものである請求項１７に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２０】
前記洗浄工程の後に、前記蛍光検出部で、指定したスポット位置のサンプルの判定又は分析を行なう請求項１８又は１９に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２１】
前記分注機構は、前記サンプルの判定又は分析の後に、前記バイオ分子を前記サンプルから外す試薬を分注し、さらにその後、マトリックスを分注するものであり、かつ、前記スポット位置の位置情報が質量分析装置へ送り出される請求項２０に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２２】
前記分注機構は、前記マトリックスの分注に先立ち、消化酵素を分注する請求項２１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２３】
前記バイオ分子は、抗体、蛍光標識抗体、相互作用させるタンパク又はペプチドである請求項１８から２０のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２４】
前記対象物はサンプルを支持していない支持体、クロマトグラフィーで分離されたサンプルを支持している支持体、又は電気泳動後に転写されたサンプルを支持している支持体である請求項１から２３のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２５】
前記支持体を自動供給する支持体自動供給ユニットをさらに備えた請求項２４に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１】
サンプル又は試薬を滴下する分注素子を備えた分注機構と、
下方の画像を読みとる画像読み取り装置と、
サンプル又は試薬が分注される対象物を上面に支持し、水平面内で移動して前記対象物を少なくとも前記分注素子の下方の分注位置及び前記画像読取り装置の下方の画像読取り位置に位置決めする可動テーブルと、
前記画像読取り装置が読み取った画像を表示するモニター部と、
前記モニター部に表示された前記対象物の画像に基づいて対象物上の分注位置を指定する分注位置指定部と、
前記分注位置指定部が指定した対象物上の分注位置が前記分注機構の分注素子の下方にくるように前記対象物と分注素子との相対的位置決めを行ない前記分注機構による分注動作を制御する分注制御部と、
前記可動テーブル上に支持された前記対象物に光を照射しその蛍光を検出する蛍光検出部と、
を備えたプロテオーム解析装置。
【請求項２】
前記蛍光検出部は、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、
レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、
サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、
前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置情報と前記蛍光検出器による検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する蛍光画像作成部とを備えている請求項１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項３】
前記蛍光検出部は、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、
レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、
サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、
前記励起側分光手段及び前記蛍光側分光手段の少なくとも一方の波長を走査することにより、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定するスペクトル作成部とを備えている請求項１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項４】
前記蛍光検出部は、白色光源、前記白色光源から出た光を分光する励起側分光手段、レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起側分光手段により分光された光を励起光としてサンプルに照射する励起光学系と、
レンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系を含み前記励起光により励起されたサンプルから発生した蛍光を集光する蛍光光学系と、前記蛍光光学系により集光された蛍光を分光する蛍光側分光手段と、前記蛍光側分光手段により分光された蛍光を検出する検出器とを備えた蛍光検出器と、
サンプルと前記蛍光検出器を相対的に移動させ、前記蛍光検出器をサンプル上の所定の位置に位置決めする移動機構と、
前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置情報と前記蛍光検出器による検出蛍光情報とから蛍光画像を作成する蛍光画像作成部と、
前記励起側分光手段及び前記蛍光側分光手段の少なくとも一方の波長を走査することにより、前記移動機構により位置決めされた蛍光検出位置における蛍光スペクトルを測定するスペクトル作成部とを備えている請求項１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項５】
前記蛍光側分光手段の設定波長を前記励起側分光手段の設定波長と同一波長に設定し、前記移動機構によりサンプルを移動させてサンプル上の特定のマークを検出することによりサンプル位置の基準点を検出する基準位置検出部を備えている請求項２から４のいずれか記載のプロテオーム解析装置。
【請求項６】
前記励起光学系と蛍光光学系は前記結像光学系を共通のものとして備えている請求項２１から５のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項７】
前記励起光学系はサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成している請求項２から６のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項８】
前記励起光学系で、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置にサンプル面上での励起光スポットの大きさを制限するピンホールが配置されている請求項６に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項９】
前記蛍光光学系はサンプル面上に一方の焦点をもつ共焦点光学系を構成している請求項２から７のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１０】
前記蛍光光学系で、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に蛍光検出の解像度を向上させるピンホールが配置されている請求項８に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１１】
前記励起光学系と蛍光光学系はサンプル面上に一方の焦点を共通にもつ共焦点光学系を構成しており、かつサンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点を共通の焦点としている請求項２から４のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１２】
前記共通の焦点の位置にサンプル面上での励起光スポットの大きさを制限するとともに、蛍光検出の解像度を向上させるピンホールが配置されている請求項１０に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１３】
前記励起光学系は光源からの白色光又分光された励起光を、サンプル面上の焦点と共役な関係にある他方の焦点の位置に結像する第２の光学系を備え、その光学系もレンズを含まず鏡を組み合わせてなる結像光学系である請求項２から１１のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１４】
前記第２の光学系は分光に影響のない小さい角度で光を射出するように配置されている請求項１３に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１５】
前記結像光学系はシュワルツシルト鏡、ウォルタ鏡、楕円面鏡及び放物線鏡のうちの少なくとも1つを含んでいる請求項２から１３のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１６】
前記励起光学系と蛍光光学系とは一部の光路を共通にしており、その共通の光路とそれぞれの光路との分岐位置に励起光と蛍光を分離するハーフミラー又はダイクロイックミラーを備えている請求項２から１４に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１７】
前記可動テーブル上に支持された対象物を洗浄する洗浄ユニットをさらに備えた請求項１から１５のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１８】
前記洗浄ユニットは、前記可動テーブル上に支持された対象物上の指定されたサンプル位置にバイオ分子が分注され、前記バイオ分子が反応した後に前記対象物を洗浄するものである請求項１７に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項１９】
前記洗浄ユニットは、対象物上の指定された位置にサンプルが分注され、さらにバイオ分子が分注され、前記バイオ分子が反応した後に前記対象物を洗浄するものである請求項１７に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２０】
前記洗浄工程の後に、前記蛍光検出部で、指定したスポット位置のサンプルの判定又は分析を行なう請求項１８又は１９に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２１】
前記分注機構は、前記サンプルの判定又は分析の後に、前記バイオ分子を前記サンプルから外す試薬を分注し、さらにその後、マトリックスを分注するものであり、かつ、前記スポット位置の位置情報が質量分析装置へ送り出される請求項２０に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２２】
前記分注機構は、前記マトリックスの分注に先立ち、消化酵素を分注する請求項２１に記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２３】
前記バイオ分子は、抗体、蛍光標識抗体、相互作用させるタンパク又はペプチドである請求項１８から２０のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２４】
前記対象物はサンプルを支持していない支持体、クロマトグラフィーで分離されたサンプルを支持している支持体、又は電気泳動後に転写されたサンプルを支持している支持体である請求項１から２３のいずれかに記載のプロテオーム解析装置。
【請求項２５】
前記支持体を自動供給する支持体自動供給ユニットをさらに備えた請求項２４に記載のプロテオーム解析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【公開番号】特開２００６−１２６０１３（Ｐ２００６−１２６０１３Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１４６９１（Ｐ２００４−３１４６９１）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]