生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置
【課題】寸法のばらつきが大きい生体物質検出用基板を使用しても、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置のばらつきを防ぐことのできる生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置を提供する。
【解決手段】生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、前記同一円周上の前記離間部に貫通孔を設け、前記貫通孔を透過する光量が最大となる位置を前記測定流路の中心と定めることで、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置のばらつきを防ぐ。
【解決手段】生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、前記同一円周上の前記離間部に貫通孔を設け、前記貫通孔を透過する光量が最大となる位置を前記測定流路の中心と定めることで、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置のばらつきを防ぐ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡやタンパク質などの生体物質を検出する生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置に関し、より詳細には、脱着可能であり且つ測定精度の高い生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡやタンパク質などの生体物質を検出する手法として、蛍光標識を利用する蛍光検出法が採用されている。励起光源や光学フィルタや受光素子等からなる光学ユニットにより、ラジオアイソトープを使わず、安全、安価に生体物質の測定が可能であることから、蛍光検出法は酵素免疫測定、電気泳動、共焦点走査型蛍光顕微鏡法など、様々な生体物質の検出に応用されている。
【０００３】
蛍光検出法は、励起光を照射することで生体物質に標識した蛍光標識からの蛍光信号を検出することで生体物質の有無や量を測定する方法である。例えばＣｙ５は波長６３５ｎｍの励起光に対して、波長６７０ｎｍの蛍光を発する蛍光標識である。Ｃｙ５を標識した生体物質を検出するためには、試料へ６３５ｎｍの励起光を照射し、試料からの光を６７０ｎｍ付近の光のみ透過する光学フィルタを介して受光素子で検出する。蛍光標識には様々なものがあり、それぞれ蛍光標識の励起波長と蛍光波長に対応した励起光源と光学フィルタを選定することで、様々な蛍光標識を標識した生体物質を検出できる。
【０００４】
蛍光検出を行う場合、試料を支持する基板やセルが必要であるが、試料が微量な場合でも測定できるように、基板に微細な流路を形成したものを用いて検出を行う装置が出てきている。この装置では、流路内に蛍光標識を標識した試料と緩衝剤を充填した後、緩衝液に所定の電位勾配をかけて試料を電気泳動させ、泳動中の試料に励起光を照射して蛍光の強度分布を検出することにより、試料の泳動状態を観察することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、従来の生体物質検出用基板は、基板上の流路部分以外を光学的に不透明とし、検出部から一定距離の位置に光学的に透明な位置検出孔を形成している。図１８に従来の生体物質検出用基板を示す。ガラス製の生体物質検出用基板２００上に試料流路２０６と泳動流路２０７とがクロス部２０８で交差するように配置されている。試料流路２０６の両端には、それぞれ試料注入部２０２及び試料排出部２０３の液溜が設けられており、泳動流路２０７の両端には、それぞれ負電極部２０４と正電極部２０５との液溜が設けられている。
【０００６】
まず、負電極部２０４に緩衝剤を注入し外部ポンプで圧力をかけることで、負電極部２０４から泳動流路２０７を通って正電極部２０５までと、泳動流路２０７と試料流路２０６のクロス部２０８より試料流路２０６を通って試料注入部２０２と試料排出部２０３とへの全ての流路に緩衝剤を充填する。
【０００７】
次に、試料注入部２０２に蛍光標識で修飾された試料を注入した後、試料注入部２０２と試料排出部２０３に電圧を印加することによって、試料流路２０６を通って試料排出部２０３までの試料流路２０６に試料を充填する。このとき、泳動流路２０７上では試料流路２０６のクロス部のみに試料があるので、このクロス部により試料が定量される。その後、この定量された試料は、負電極部２０４と正電極部２０５とに電圧を印加することにより電気泳動を開始する。泳動中の試料に励起光を照射して試料から発せられる蛍光の強度分布を検出することにより、試料の分析を行うことができる。このとき、位置検出孔２０１を検出して位置検出孔２０１の位置を求め、そこより一定距離の位置の検出部２０９にて蛍光信号を検出することで測定精度の向上を図っている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特表２００５−０６４３３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の生体物質検出用基板の材料はガラスであり、熱による収縮が少ないため、位置検出孔と泳動流路の位置を一定に保つことが出来る。ところが、生体物質検出用基板の材料をガラスに代えて樹脂にすると、成型前後の熱ストレスのため基板が収縮するため位置検出孔と泳動流路との絶対位置がばらついてしまう。このようなばらつきを持つ生体物質検出用基板を検出用光学ユニットに装着すると、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置がばらつくので、検出信号が低下するという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、寸法のばらつきが大きい生体物質検出用基板を使用しても、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置のばらつきを防ぐことのできる生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体物質検出用基板は、生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、前記同一円周上の前記離間部に貫通孔を設けたことを特徴としたものである。
【００１１】
さらに、本発明の生体物質検出用基板を用いた生体物質検出装置は、前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光源と、前記光源の出射光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けたことを特徴としたものである。
【００１２】
さらに、本発明の生体物質検出用基板を用いた生体物質検出装置は、前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光検知器と、前記光検知器の光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置によれば、生体物質検出用基板の検査流路の近傍に位置合わせ用の貫通孔を設けることで、基板の収縮などによって流路位置がばらついた場合にでも検出用光学ユニットを検査流路に容易に一致させることができるので、検出信号の低下を招かず高感度で高精度な生体物質検出性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における生体物質検出用基板を流路形成面から見た図である。
【００１５】
本実施の形態１における生体物質検出用基板１の外形は８０ｍｍ四方の正方形で、独立した流路パターン２が８つ形成されているので同時に８個の検体のＤＮＡ判別ができる。各々の流路パターン２と流路位置検出孔４２の場所とを特定するために、生体物質検出用基板１の外形の４つの角のうち１つの角の形状を他の３つの角と異ならせるとともに、回転部固定用孔３の傍に位置決め孔４を設けている。
【００１６】
本実施の形態１では、生体物質検出用基板の材料はアクリル系で黒色の樹脂を使用し、厚みは２ｍｍとした。また、流路形成面に溝を形成した後、厚さ５０μｍのアクリル製フィルムをこの流路形成面の上に溶着することで密閉流路を形成した。また、流路位置検出孔４２は流路１４と同心円上に配置されている。
【００１７】
図２は、図１に示す生体物質検出用基板１に形成された流路パターン２の拡大図である。流路パターン２は、複数の貫通孔とこれらを深さ５０μｍ、幅１００〜３００μｍで形成された流路と幾つかの非貫通穴とからなる。試料注入部９、緩衝剤注入部７、試料チャンバー部１６、試料保持部２０、およびバッファ部２１は深さ１．５ｍｍの非貫通穴であり、各試料が注入できるように緩衝剤注入部７と試料注入部９とには、それぞれ緩衝剤注入口６と試料注入口８とが設けられている。また、負電極部１３と正電極部１２とは、試料注入面から電圧が印加できるように開口している。また、流路１４と同心円上に配置されている流路位置検出孔４２は、基板を貫通してアクリル製フィルムに達している。
【００１８】
図３は、流路位置検出孔４２付近の断面図であり、下方が流路形成面である。４２は流路位置検出孔で基板４０を貫通する孔で、本実施例では孔の直径を０．５ｍｍとした。基板４０は黒色などの不透明の材料を用い、流路にふたをするためのフィルム３７は透明の材料を用いているため、流路位置検出孔４２は光を透過することが出来る。
【００１９】
次に、この生体物質検出用基板１を用いて生体物質としてＤＮＡ試料のＳＮＰｓ（一塩基多型）の有無を判別するまでの具体的操作および動作の一例について図２を用いて説明する。緩衝剤としてＤＮＡコンジュゲートをピペッター等により定量を緩衝剤注入口６から緩衝剤注入部７へ分注する。ＤＮＡコンジュゲートとは、６〜１２塩基長１本鎖ＤＮＡの５末端に高分子のリニアポリマーが共有結合したものである。このリニアポリマーを付けたＤＮＡの配列は、正常型のＤＮＡ試料に対しては相補であるが変異型のＤＮＡ試料に対しては相補ではない配列とすることにより、正常型のＤＮＡ試料に対しての結合力が強く、変異型のＤＮＡ試料に対しての結合力が弱い特性を持たせてある。また、電気泳動した場合、５末端に結合したリニアポリマーがおもりとなり泳動速度がかなり遅いという特性もある。以下の「ＤＮＡコンジュゲート」は電気泳動時の電解質の役目もするｐＨ緩衝剤、およびＭｇＣｌなどのＤＮＡ結合力制御剤を含んだものとしている。
【００２０】
検体となるＤＮＡ試料をピペッター等により定量を試料注入口８より試料注入部９へ分注する。本来ＤＮＡは２本鎖の螺旋構造をしたものであるが、本実施の形態１においては、判別したいＳＮＰｓ部位を含む約６０塩基長の１本鎖ＤＮＡとする。抽出方法、ＤＮＡの切断、１本鎖化については本発明とは直接関係がないので詳細な説明は省略する。
【００２１】
次に、重心５を軸に高速で回転させ、分注されたＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料は、遠心力により外周方向へと移動する。本実施の形態１では回転数４０００ｒｐｍで回転させている。
【００２２】
まず、緩衝剤注入部７内のＤＮＡコンジュゲートは流路１０と流路１１を通り正電極部１２と負電極部１３へ等分され正電極部１２へ移動したＤＮＡコンジュゲートはさらに流路１４を通り試料定量部２３まで移動する。負電極部１３へ移動したＤＮＡコンジュゲートも同様に流路１４を通り試料定量部２３まで移動する。正電極部１２と負電極部１３内に存在するＤＮＡコンジュゲートの液面高さと試料定量部の液面高さは、重心５を中心とする同一円周上となる。
【００２３】
次に、試料注入部９内のＤＮＡ試料は流路１５を通りチャンバー部１６さらには流路１７、流路１８を通り外周側に位置する試料保持部２０まで達する。しかしながら、流路１８は試料保持部２０の外周側に接続され、かつ試料保持部２０には空気抜き用の孔が存在しない。そのため試料保持部２０内に残った空気は抜けることはなく加圧された状態となり、回転中のみこのような遠心力と加圧力とが平衡となった状態を維持する。
【００２４】
このように、生体物質検出用基板１を一定時間回転させてＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料の移動が停止した状態とした後、回転を急停止させる。本実施の形態１では、４０００ｒｐｍより停止までの時間は２秒とした。このとき、試料保持部２０内に存在していたＤＮＡ試料は遠心力が無くなり、空気の圧力により試料保持部２０から流路１８へ逆流しようとする。さらに、ＤＮＡ試料は試料保持部２０内の空気が大気圧となるまで流路１７、流路１９へと移動しようとするが、この時、流路１７は流路１９にくらべ細く形成されているためＤＮＡ試料３２は流路１７よりも流路１９へ多く流れる。つまり、試料保持部２０内のＤＮＡ試料は空気の膨張により流路１８、流路１９を通り試料定量部２３およびバッファ部２１まで達する。特に、試料定量部２３では、充填されたＤＮＡコンジュゲート３１と接することになる。
【００２５】
次に、生体物質検出用基板１を中速にて数秒間もう一度回転させ、緩やかに減速して停止する。流路１９に充填されていたＤＮＡ試料はチャンバー部１６へと流れるが、試料定量部２３にはＤＮＡ試料３２が一定量残存する。
【００２６】
次に、電気泳動を行なう。電気泳動は、正電極部１２に正電極、負電極部１３に負電極を接触させ、数百Ｖの電圧を印加する。すると、試料定量部２３を含む流路１４において電界が発生し、試料定量部２３に一定量残存したＤＮＡ試料は、流路１４中を正電極側へ泳動する。
【００２７】
流路１４中にはＤＮＡコンジュゲートが充填されており、ＤＮＡ試料はＤＮＡコンジュゲートとの結合を繰り返しながら電気泳動する。この時、上述したようにＤＮＡ試料中の正常型ＤＮＡはＤＮＡコンジュゲートとの結合力が強いため泳動速度が遅くなり、変異型ＤＮＡは結合力が弱いため正常型に比べ泳動速度は速くなる。つまりＤＮＡ試料中に正常型、変異型両方が存在した場合は、正常型のＤＮＡと変異型のＤＮＡが分離していくこととなり、ＳＮＰｓの判別が行なえる。ここで、ＤＮＡ試料には蛍光物質が標識されており、励起光を照射するとＤＮＡ試料の濃度に応じた蛍光を発する。電気泳動流路１４中の蛍光の強度分布を測定することで、ＤＮＡ試料の濃度分布を測定することが出来る。
【００２８】
次に、この生体物質検出用基板を用いた生体物質検出装置について説明する。まず、この電気泳動流路１４の蛍光検出を行う光学ユニットについて説明する。図４に、生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図を示す。図４において、光学ユニット６０は複数の光学部品より構成され、生体物質検出用基板１へ励起光を照射し、蛍光標識された生体物質からの蛍光の検出を行う。この光学ユニット６０の構成について励起光照射側、蛍光検出側の順に説明する。
【００２９】
励起光発光素子７２として生体物質に標識した蛍光標識Ｃｙ５の励起波長域である発振波長６３５ｎｍの半導体レーザを採用した。励起光発光素子７２からの光を励起光集光用レンズ７１で略平行光にし、励起フィルタ７０を透過させる。励起フィルタ７０では励起光発光素子７２に含まれる波長成分のうち生体物質に標識した蛍光標識の蛍光波長に相当する波長成分をカットし、励起波長成分のみを透過させる。モニタ用ビームスプリッタ６９で、励起光のうち一定の割合で分離して励起光発光素子７２制御用のモニタ光を分岐させる。モニタ光集光用レンズ７３でモニタ光を集光させ、モニタ光用受光素子７４で集光したモニタ光を受光して電気信号に変換する。発光量制御回路７５で、検出したモニタ光の電気信号が所定値になるように励起光発光素子７２の電流値を制御する。光パワーの設定は、発光量制御回路７５に対してコントローラ８０より行う。
【００３０】
リレーレンズ６８で略平行光の励起光を集光状態とし、４５度の傾きで配置されたダイクロイックミラー６３で反射されて９０度方向を変えられる。なお、ダイクロイックミラー６３では、励起波長成分を反射し、蛍光波長成分を透過させる波長特性をもつ。対物レンズ６２で、集光状態となった励起光を略平行光にして生体物質検出用基板１へ励起光を照射する。このとき、リレーレンズ６８による集光点を対物レンズ６２の焦点位置とすることにより、対物レンズ出射光は平行光となる。
【００３１】
次にＤＮＡ試料へ照射された励起光により発生した蛍光を受光素子で検出する動作を説明する。生体物質検出用基板１上のＤＮＡ試料より発生した蛍光は、対物レンズ６２によって平行光にされ、ダイクロイックミラー６３を透過する。蛍光フィルタ６４で、蛍光波長成分のみを透過させ、励起光波長成分を遮断する。蛍光集光用レンズ６５で蛍光を集光させ、スリット６６で生体物質検出用基板１において発生した蛍光以外の迷光成分を遮光する。蛍光用受光素子６７で受光した蛍光を電気信号に変換し、光量検出回路７６で変換された蛍光の微弱な電気信号を増幅する。このように、生体物質検出用基板１上の生体物質より発生した蛍光は電気信号として検出する。コントローラ８０は光量検出回路７６の蛍光の電気信号の信号処理を行い、図示していないホストコンピュータへ測定データを転送する。
【００３２】
次に、ＤＮＡコンジュゲートやＤＮＡ試料を充填するために遠心力を発生させる生体物質検出用基板１を回転させる構成について説明する。クランパ５０で生体物質検出用基板１を保持し、モータ５１でクランパ５０を回転させ、保持している生体物質検出用基板１を回転させる。モータ５１の回転数は、コントローラ８０よりモータ制御回路８３に対して設定し、モータ５１の回転数の制御を行う。ＤＮＡコンジュゲートを充填するときに一定回転数で回転させたり、ＤＮＡ試料を定量化するために急ブレーキをかけたり、蛍光検出時にゆっくり回転させたり、などの回転制御は全てコントローラ８０からモータ制御回路８８への設定によって行う。生体物質検出用基板１上の流路のパターン２の位置の特定にはインデックスセンサ８４からの信号を用いる。インデックスセンサ８４からの信号はクランパ５０が１回転すると１個のパルスを発生し、インデックス検出回路８５で２値化されコントローラ８０へ信号が送られる。ここでは、流路位置検出孔４２がちょうど光学ユニット６０の真上に来ている状態の時に検出するようにインデックスセンサ８４を配置した。
【００３３】
次に、電気泳動を行う流路と蛍光検出を行う光学ユニットの位置合わせについて説明する。図６に、生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図を示す。図６は図５に示す流路位置検出孔４２がちょうど光学ユニット６０の真上に来ている状態を示している。
【００３４】
位置検出用発光素子６１は、ここでは蛍光波長成分を含む光を発光するＬＥＤを用い、その光量は位置検出用発光素子ドライブ回路７９で電流制御によって設定する。流路位置検出孔４２を通った位置検出用発光素子６１の光は、対物レンズ６２によって平行光にされ、ダイクロイックミラー６３と蛍光フィルタ６４を透過し、蛍光集光用レンズ６５で集光され、スリット６６を通り、蛍光用受光素子６７で電気信号に変換され、光量検出回路７６で増幅されて位置検出信号８７となりコントローラ８０で信号処理される。ここまでの一連の信号の流れは生体物質の蛍光信号の検出と同様である。この蛍光信号の検出と同様とするために位置検出用発光素子ドライブ回路７９で流路位置検出孔４２を通った位置検出用発光素子６１の光が、ほぼ生体物質の蛍光と同等な光量となるように設定している。
【００３５】
光学ユニット６０の移動は、コントローラ８０からの送り制御信号９０により生体物質検出用基板１の中心あるいは外周方向へ、送りモータ７８と送りモータドライブ回路７７とを用いて行う。まず、生体物質検出用基板１が装着されたことを図示していない基板装着検出手段からの基板装着検知信号８６によってコントローラ８０は認識する。基板装着検出手段には、例えば、生体物質検出用基板１に反射ラベルを貼りその反射光を反射型フォトセンサ検出する方法、生体物質検出用基板１は不透明なのでフォトインタラプタで検出する方法、或いは、モータ５１を一定トルクで回転させて生体物質検出用基板１の有無による回転加速度の違いを検出する方法等、既存の方法を用いればよいので詳細な説明は省略する。
【００３６】
本実施例では、基板装着検知信号８６を認識するとコントローラ８０は光学ユニット６０を初期位置である最内周に移動させる。次に、モータ５１により生体物質検出用基板１を１回転させて位置検出信号８７を得る。その後、コントローラ８０は光学ユニット６０を本実施例での終了位置である最外周方向に向けて一定距離だけ移動させ、モータ５１により生体物質検出用基板１を１回転させて位置検出信号８７を得る。この一定距離は、光学ユニット６０の位置調整精度で決めれば良い。例えば、±０．１ｍｍの精度で調整するならば０．１ｍｍステップで送ればよい。以上の様に、光学ユニット６０を初期位置より終了位置の最外周まで順次移動させながら位置検出信号８７を得ていく。なお、この間、光学ユニット６０の移動には関係なくモータ５１は連続回転したままとし位置検出信号８７を生体物質検出用基板１の１回転分だけ取得してもよい。また、光学ユニット６０の初期位置と終了位置は、本実施例の通りにする必要は無く、必要に応じて適宜、選択すれば良い。
【００３７】
図５に示すような流路位置検出孔４２とした場合に、生体物質検出用基板１を回転スキャンさせて流路位置検出孔４２を通過した際に位置検出信号８７として図８に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。１０１の波形は流路位置検出孔４２の中心と光学ユニット６０の光軸との位置ズレが無い場合の位置検出信号波形で、１０２の波形は位置ズレが有る場合の位置検出信号波形である。位置ズレが有る位置検出信号波形１０２はピーク値が低く、位置ズレの無い位置検出信号波形１０１が最もピーク値が高くなる。つまり、位置検出信号波形のピークが最も大きくなるようにコントローラ８０で送りモータドライブ回路７７を制御して流路位置検出孔４２の中心と光学ユニット６０の光軸中心を合わせる。流路位置検出孔４２が電気泳動を行う流路１４の中心位置の同心円周上になるように生体物質検出用基板１を形成しているため、生体物質検出用基板１が全体として熱収縮したとしても、同心円周上のまま相対位置関係は変化しない。このように流路位置検出孔４２の中心と光学ユニット６０の光軸との位置を一致させることにより、電気泳動を行う流路１４の中心位置に光学ユニット６０を位置合わせすることが出来る。
【００３８】
図７にコントローラ８０内部の光学ユニット位置制御部のブロック図を示す。図７を用いてコントローラ８０の位置合わせ機能について説明する。基板装着検知信号８６が入力されると、送り位置設定部９１に初期位置が設定され、送り信号生成部９２によって送り制御信号９０が生成されて図７では図示していない光学ユニット６０を初期位置の最内周へ移動させる。位置ずれ量演算部９３より回転制御部９４へ一回転させる回転指令が出され、回転制御部９４は一回転検出信号８８をモニタしながら回転制御信号８９を生成して図７では図示していないモータ５１を回転させて生体物質検出用基板１を回転させる。その間、位置ずれ量演算部９３では位置検出信号８７をモニタしてその最大値を求める。送り位置と位置ずれ量記憶部９５では、位置ずれ量演算部９３からの最大値と位置設定部９１からの送り位置とを関連付けて記憶する。一回転検出信号８８により生体物質検出用基板１の一回転毎に位置設定部９１の値を順次外周位置へ向けて更新し、送り信号生成部９２によって送り制御信号９０が生成されて光学ユニット６０を順次外周方向へ移動させる。送り位置と位置ずれ量記憶部９５は位置設定部９１からの送り位置が最外周に至ると記憶した位置ずれ信号のうち最も大きい値となる送り位置を位置設定部９１へ設定し、位置合わせ動作を完了する。
【００３９】
ここで、流路位置検出孔４２の位置精度と孔径とについて、さらに詳しく説明する。光学ユニット６０が位置ズレを生じると生体物質からの信号レベルが低下する。本実施の形態１において、この信号レベルの低下許容値を２０％低下となる信号レベル８０％とし、このとき、位置ズレ許容値は±０．３ｍｍであった。位置ズレ要因として、流路位置検出孔４２の流路中心に対する位置精度、位置制御残差、流路１４の偏芯量があり、それぞれを±０．１ｍｍ以内に抑えることで最悪でも位置ズレ許容値±０．３ｍｍ以内に収めることが出来る。そこで流路位置検出孔４２の流路中心に対する位置精度は±０．１ｍｍ以内とした。流路位置検出孔４２も流路１４も金型で成型するので金型精度に依存し、位置精度は±０．１ｍｍ以内は十分実現可能な値である。また、流路１４の偏芯も金型精度に依存し、±０．１ｍｍ以内は十分実現可能である。次に孔径については、孔径が小さいほど位置ズレに対する位置検出信号波形ピークの低下量が大きいので、孔径が小さいほうが望ましい。しかし、基板４０の厚みが２ｍｍもあるため、孔径０．２ｍｍ以下の小さい孔とするのは成型上難しい。逆に孔径を大きくすると位置検出信号波形ピークの低下量が小さくなるため位置ズレ検出感度が悪くなり、位置制御残差が大きくなる問題がある。孔径が０．５ｍｍの場合に位置ズレ量±０．１ｍｍの時の位置検出信号波形ピークの低下量が４％であった。４％の低下があれば十分制御可能であり、位置制御残差±０．１ｍｍ以内を実現することが出来る。位置制御残差±０．１ｍｍ以内を実現するためには位置検出信号波形ピークの低下量を少なくとも１％は確保する必要があり、孔径は４倍の２ｍｍまでが限界である。
【００４０】
次に本実施例での位置合わせを行うシーケンスを説明する。位置合わせ動作は試料の充填動作に先立って行い、コントローラ８０からの回転数設定値を６０ｒｐｍとし、モータ５１と生体物質検出用基板１を６０ｒｐｍで回転させながら位置検出信号波形をコントローラ８０にて取得する。流路１４の半径は３５ｍｍとなるように設計されているが、基板成型条件や熱を加えてフィルムを貼る時の熱収縮によって、±１ｍｍばらつく。そこで、光学ユニット６０の可動範囲は余裕を見て±２ｍｍとし３３〜３７ｍｍの範囲で移動させることができるようになっている。
【００４１】
図９に、図５に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャートを示す。まず、最初に光学ユニット６０を最内周へ移動させる。次に、光量検出回路７６の信号をモニタしてその最大値を計測する。その間、生体物質検出用基板１の一回転を、時間計測、もしくはインデックス検出回路８５の信号を用いて検出し、一回転経過すると、その時の光学ユニット６０の位置と光量検出回路７６の信号のピーク値をコントローラ８０内のメモリに保存する。その後、光学ユニット６０移動の最小ステップである０．１ｍｍだけ外周に移動させ、光量検出回路７６の信号をモニタしてそのピーク値の計測を繰り返す。光学ユニット６０が最外周まで移動してピーク値の計測が完了すると、保存したメモリ中のピーク値データより、最大となる光学ユニット６０の位置を求めて光学ユニット６０をその位置まで移動させて調整完了となる。ここで、光学ユニット６０の初期位置を最内周としたが、最外周から内周へ向けて調整を行っても良い。
【００４２】
また、この位置合わせシーケンスの応用として粗調整と精調整との２段階で行うこともできる。まず粗調整として、３３ｍｍの位置から０．５ｍｍステップで９箇所の位置検出信号波形を取得し、それぞれのピーク値を求める。次に精調整は、粗調整でのピーク値の高い順に３ポイントを抽出し、その３点の間を０．１ｍｍステップで９ポイント位置検出信号波形を取得し、それぞれのピーク値を求める。最もピーク値の高い位置を最終調整位置とし、その位置に光学ユニット６０を移動させる。例えば、粗調整でピーク値の高い順に３４．５ｍｍ、３５．０ｍｍ、３４．０ｍｍの３箇所が抽出されたとすると、精調整では３４．１ｍｍ、３４．２ｍｍ、と０．１ｍｍステップ毎に３４．９ｍｍの位置の位置検出信号波形を取得し、最もピーク値の高い位置が３４．７ｍｍとすると、３４．７ｍｍの位置へ光学ユニット６０を位置合わせする。このように粗調整、精調整とも位置検出信号波形の取得数が固定であるため、どんな生体物質検出用基板１であっても調整完了までの時間を一定とすることが出来る。
【００４３】
図１０は図５に示す流路１４の円弧部分４０を電気泳動中にＤＮＡ試料をスキャンしたグラフである。ＤＮＡの検出は、蛍光標識Ｃｙ５を修飾したＤＮＡを６３５ｎｍの光で励起し、６７０ｎｍ付近の光検出により行なった。横軸が円弧部分４１の位置を表しＤＮＡは左から右へ泳動する。つまり左側が試料定量部２３で右側が正電極部１２側である。縦軸は蛍光強度で、上からｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と経時変化した波形１０３、１０４、１０５、１０６を表す。徐々に２つの山が分離していく様子がわかる。グラフ右側の山の方が、より泳動速度が速いので変異型のＤＮＡ試料の分布１０７、左側が遅く泳動しているので正常型のＤＮＡ試料の分布１０８を示している。
【００４４】
以上のように、本実施の形態１によれば、生体物質検出用基板１において電気泳動を行う流路１４の中心位置の同心円周上に流路位置検出孔４２を形成し、生体物質検出用基板１に対して光学ユニット６０と相対する位置に位置検出用発光素子６１を設置することによって、光学ユニット６０を流路１４の中心位置に位置合わせすることが出来る。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したＤＮＡ試料を本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で極めて精度の良い検出結果を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、ここでは流路位置検出孔４２は断面形状が円としているが、三角形でも四角形でも多角形でもかまわない。孔の形状は色々なバリエーションが考えられる。また、孔の数は１個で記載しているが、各流路毎に配置してもかまわないし、２流路に１つや、４流路に２つなど、複数でもかまわない。流路位置検出孔４２が複数ある場合には、位置検出信号波形は複数得られるが、それぞれの流路位置検出孔に対する位置検出信号波形のピークレベルの平均値を位置検出信号とし、その値が最も高くなるように調整すればよい。蛍光信号の測定を行うパターン２の位置が特定されている場合は測定を行うパターン２に最も近い流路位置検出孔からの信号を選択して採用しても良い。
【００４６】
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態として、図１１に示すような流路位置検出孔４３の例を示す。流路位置検出孔の構成以外は、実施の形態１と同一であるが、流路位置検出孔が異なるので、位置検出信号波形が異なる。
【００４７】
例えば、図１１に示すような流路位置検出孔４３とした場合には、図１２に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。１０９の波形は位置ズレが無い場合の位置検出信号波形で、１１０の波形は位置ズレが有る場合の位置検出信号波形である。位置ズレが有る位置検出信号波形１１０はフラットな領域のレベルが低く、フラットの部分以外の領域でピークが有る。位置ズレの無い位置検出信号波形１０９ではフラットな領域で最もレベルが高くなる。つまり、位置検出信号波形のフラットな領域のレベルが高く、広くなるようにコントローラ８０でモータドライブ回路７７を制御することによって、流路位置検出孔４３の中心と光学ユニット６０の光軸との位置ズレが無い状態にする。前述の流路位置検出孔４２の場合は一つの位置検出信号波形だけでは位置ズレ量がわからないのに対して、この流路位置検出孔４３とした場合、位置検出信号波形のフラットな領域のレベルとフラットの部分以外の領域でピークのレベルとピークの位置より、フラットとピークのレベル差が大きく、ピークがフラットに対して離れているほど位置ズレが大きいことがわかる。
【００４８】
図７に示すコントローラ８０の位置合わせ機能のうち、位置ずれ量演算部９３の演算動作が異なり、他は実施の形態１と同様である。ここでの位置ずれ量演算部９３は、生体物質検出用基板１が一回転している間、位置検出信号８７をモニタし、連続してほぼ同じ値となる部分を検出し、そのうちの最大値を求める。他のブロックは実施の形態１と同様であり、最終的に送り位置と位置ずれ量記憶部９５に記憶した位置ずれ信号のうち最も大きい値となる送り位置を位置設定部９１へ設定し、位置合わせ動作を完了する。
【００４９】
図１３に、図１１に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャートを示す。これらの演算処理はコントローラ８０にて行う。流路位置検出孔４３のうち、先に検出する前側の流路位置検出孔をインデックス検出回路８５の信号を用いて検出し、光量検出回路７６の信号レベルを信号ｓとして取得する。生体物質検出用基板１は一定回転で回転しているため、先に検出する前側の流路位置検出孔からあとに検出する後側の流路位置検出孔までの経過時間も一定である。そこで、流路位置検出孔４３の中央部に来るまで待ってから光量検出回路７６の信号レベルを信号ｔとして取得する。さらに、後側の流路位置検出孔に来るまで待ってから光量検出回路７６の信号レベルを信号ｕとして取得する。前述したフラットな領域の信号レベルが信号ｔであり、信号ｔが低い場合には粗調整として光学ユニット６０の送り量を０．５ｍｍとし、信号ｔが高い場合には精調整として光学ユニット６０の送り量を０．１ｍｍとする。信号ｓと信号ｔとの差ｘを求め、その符号により光学ユニット６０がずれている方向がわかるので、光学ユニット６０の送り方向を内周方向か外周方向か決定する。これら送り量と送り方向とを用いて送りモータドライブ回路７７により送りモータ７８を動かして光学ユニット６０の位置調整を行う。このとき、信号ｓと信号ｔが略同レベルとなり、差ｘが小さくなった時点で調整完了とする。このようにして、位置ズレが大きい場合は送りモータ７８の送り量を大きくして迅速に位置ズレを修正し、位置ズレが小さい場合は送りモータ７８の送り量を小さくして精密に位置ズレを修正することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
本発明の他の実施の形態として、２つの流路位置検出孔を用いて図１４に示すような流路位置検出孔４４とする例を示す。流路位置検出孔の構成以外は、実施の形態１と同一であるが、流路位置検出孔が異なるので、位置検出信号波形が異なる。
【００５１】
図１４に示すような流路位置検出孔４４とした場合には、図１５に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。１１１の波形は位置ズレが無い場合の位置検出信号波形で、１１２の波形は位置ズレが有る場合の位置検出信号波形である。位置ズレが有る位置検出信号波形１１２は２本のピーク値がアンバランスになっており、位置ズレの無い位置検出信号波形１１１では２本のピーク値が揃っている。つまり、位置検出信号波形の２本のピーク値を比較して等しくなるようにコントローラ８０でモータドライブ回路７７を制御することによって、流路位置検出孔４４の中心と光学ユニット６０の光軸との位置ズレが無い状態にする。この流路位置検出孔４４とした場合、位置検出信号波形の２本のピーク値より、ピーク値の差が大きいほど位置ズレが大きいことがわかる。
【００５２】
図７に示すコントローラ８０の位置合わせ機能のうち、位置ずれ量演算部９３の演算動作と送り位置と位置ずれ量記憶部９５からの抽出する送り位置が異なり、他は実施の形態１と同様である。ここでの位置ずれ量演算部９３は、生体物質検出用基板１が一回転している間、位置検出信号８７をモニタし、増加して減少するピークとなる部分を検出し、そのうちの最大値と次に大きい値とを求め、その差を演算する。他のブロックは実施の形態１と同様であり、最終的に送り位置と位置ずれ量記憶部９５に記憶した位置ずれ信号のうち最も小さい値となる送り位置を位置設定部９１へ設定し、位置合わせ動作を完了する。
【００５３】
図１６に、図１４に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャートを示す。これらの演算処理はコントローラ８０にて行う。
【００５４】
流路位置検出孔４４のうち、先に検出する前側の流路位置検出孔をインデックス検出回路８５の信号を用いて検出し、光量検出回路７６の信号レベルを信号ｖとして取得する。生体物質検出用基板１は一定回転で回転しているため、先に検出する前側の流路位置検出孔からあとに検出する後側の流路位置検出孔までの経過時間も一定である。そこで、後側の流路位置検出孔に来るまで待ってから光量検出回路７６の信号レベルを信号ｗとして取得する。信号ｖと信号ｗとの差ｙを求め、その差ｙの絶対値が大きい場合は粗調整として光学ユニット６０の送り量を０．５ｍｍとし、その差ｙの絶対値が小さい場合には精調整として光学ユニット６０の送り量を０．１ｍｍとする。また、その符号により光学ユニット６０がずれている方向がわかるので、光学ユニット６０の送り方向を内周方向か外周方向か決定する。これら送り量と送り方向とを用いて送りモータドライブ回路７７により送りモータ７８を動かして光学ユニット６０の位置調整を行う。このとき、信号ｖと信号ｗが略同レベルとなり、差ｙが小さくなった時点で調整完了とする。このようにして、位置ズレが大きい場合は送りモータ７８の送り量を大きくして迅速に位置ズレを修正し、位置ズレが小さい場合は送りモータ７８の送り量を小さくして精密に位置ズレを修正することができる。
【００５５】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４の生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図を示す。図１７では図５に示す流路位置検出孔４２がちょうど光学ユニット６０の真上に来ている状態を示している。図１７において、実施の形態１の構成と異なるところは、位置検出用発光素子６１の代わりに位置検出用受光素子８１、位置検出用発光素子ドライブ回路７９の代わりに位置検出回路８２を設けた点である。実施の形態１と同様な所は説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００５６】
対物レンズ６２より照射された励起光の一部は流路位置検出孔４２を通過して位置検出用受光素子８１し、受光した励起光量を電気信号に変換する。位置検出用受光素子８１からの電気信号を位置検出回路８２で増幅されて位置検出信号８７となりコントローラ８０で位置情報の信号処理を行う。
【００５７】
ここで、実施の形態１と同様に、図５に示すような流路位置検出孔４２とした場合に、生体物質検出用基板１を回転スキャンさせて流路位置検出孔４２を通過した際には図８に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。位置検出信号波形、流路位置検出孔４２の位置精度、孔径、コントローラ８０の位置合わせ機能、調整のシーケンス、生体物質のスキャンについても実施の形態１と同様である。
【００５８】
ただし、蛍光は数十ｐＷ〜数百ｎＷ程度の微弱光であるのに対して励起光は５００μＷ程度と桁違いに大きいため位置検出回路８２のゲインを低くでき、それに伴って帯域を広くすることが出来る。このため、生体物質検出用基板１を高速に回転させて高速な位置検出信号波形を取得することが出来るので、光学ユニット６０の位置合わせを高速に行い、早く完了させることが出来る。例えば、実施の形態１での位置合わせ動作時にはモータ５１を６０ｒｐｍにて回転させていたが、その１０倍の６００ｒｐｍで回転させても十分に位置検出信号波形を取得することができ、１／１０の時間で位置合わせを完了させることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態４によれば、生体物質検出用基板１において電気泳動を行う流路１４の中心位置の同心円周上に流路位置検出孔４２を形成し、生体物質検出用基板１に対して光学ユニット６０と相対する位置に位置検出用受光素子８１を設置することによって、光学ユニット６０を流路１４の中心位置に位置合わせすることが出来る。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したＤＮＡ試料を本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で極めて精度の良い検出結果を得ることが可能となる。
【００６０】
なお、ここでは流路位置検出孔４２は断面形状が円としているが、三角形でも四角形でも多角形でもかまわない。実施の形態１と同様に孔の形状は色々なバリエーションが考えられる。また、孔の数は１個で記載しているが、各流路毎に配置してもかまわないし、２流路に１つや、４流路に２つなど、複数でもかまわない。また、実施の形態２、３に記載した流路位置検出孔４３、４４のような場合にでも同様な制御方法にて位置合わせができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明にかかる生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置は、基板上に位置検出孔を形成し光学ユニットと対向して発光素子または受光素子を設けて位置合わせを行うことによって高感度で高精度な生体物質検出性能を有し、光学的に信号検出を行う装置において検出する部位に位置ばらつきがあるために、その補正が必要な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板のパターン形成面を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板に形成されるパターンを示す図
【図３】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板の流路位置検出孔部の断面図
【図４】本発明の実施の形態１における生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板の流路位置検出孔とＤＮＡスキャンを行なう部分を示した図
【図６】本発明の実施の形態１における生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際、流路位置検出孔がちょうど光学ユニットの真上に来ている状態を示した断面図
【図７】本発明の実施の形態１におけるコントローラ８０内部の光学ユニット位置制御部の構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態１における図５に示すような流路位置検出孔形状の場合の位置検出信号波形を示すグラフ
【図９】本発明の実施の形態１における図５に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板に形成された試料定量部にＤＮＡ試料が充填されて、該ＤＮＡ試料が第１の流路に充填された分離用ＤＮＡコンジュゲート中を移動していく様子を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２における生体物質検出用基板の流路位置検出孔が流路中心線に対して点対称な場合を示した図
【図１２】本発明の実施の形態２における図１１に示すような流路位置検出孔形状の場合の位置検出信号波形を示すグラフ
【図１３】本発明の実施の形態２における図１１に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態３における生体物質検出用基板の流路位置検出孔が流路中心線に対して点対称な位置に２つある場合を示した図
【図１５】本発明の実施の形態３における図１４に示すような流路位置検出孔形状の場合の位置検出信号波形を示すグラフ
【図１６】本発明の実施の形態３における図１４に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態４における生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際、流路位置検出孔がちょうど光学ユニットの真上に来ている状態を示した断面図
【図１８】従来の生体物質検出用基板の図
【符号の説明】
【００６３】
１ 生体物質検出用基板
２ 流路パターン
３ 回転部固定用孔
４ 位置決め孔
５ プレート重心
６ 緩衝剤注入口
７ 緩衝剤注入部
８ 試料注入口
９ 試料注入部
１０ 第１の流路
１１ 第２の流路
１２ 正電極部
１３ 負電極部
１４ 第３の流路
１５ 流路
１６ チャンバー部
１７ 流路
１８ 流路
１９ 流路
２０ 試料保持部
２１ バッファ部
２２ 流路
２３ 試料定量部
３７ フィルム
４０ 基板
４１ 円弧部分
４２ 流路位置検出孔
４３ 流路位置検出孔
４４ 流路位置検出孔
５０ クランパ
５１ モータ
６０ 光学ユニット
６１ 位置検出用発光素子
６２ 対物レンズ
６３ ダイクロイックミラー
６４ 蛍光フィルタ
６５ 蛍光集光用レンズ
６６ スリット
６７ 蛍光用受光素子
６８ リレーレンズ
６９ モニタ用ビームスプリッタ
７０ 励起フィルタ
７１ 励起光集光用レンズ
７２ 励起光発光素子
７３ モニタ光集光用レンズ
７４ モニタ光用受光素子
７５ 発光量制御回路
７６ 光量検出回路
７７ 送りモータドライブ回路
７８ 送りモータ
７９ 位置検出用発光素子ドライブ回路
８０ コントローラ
８１ 位置検出用受光素子
８２ 位置検出回路
８３ モータ制御回路
８４ インデックスセンサ
８５ インデックス検出回路
８６ 基板装着検知信号
８７ 位置検出信号
８８ 一回転検出信号
８９ 回転制御信号
９０ 送り制御信号
９１ 送り位置設定部
９２ 送り信号生成部
９３ 位置ずれ量演算部
９４ 回転制御部
９５ 送り位置と位置ずれ量記憶部
１０１ 位置ズレが無い場合の位置検出信号波形
１０２ 位置ズレが有る場合の位置検出信号波形
１０３ ｔ１経過後の蛍光信号波形
１０４ ｔ２経過後の蛍光信号波形
１０５ ｔ３経過後の蛍光信号波形
１０６ ｔ４経過後の蛍光信号波形
１０７ 変異型ＤＮＡの分布
１０８ 正常型ＤＮＡの分布
１０９ 位置ズレが無い場合の位置検出信号波形
１１０ 位置ズレが有る場合の位置検出信号波形
１１１ 位置ズレが無い場合の位置検出信号波形
１１２ 位置ズレが有る場合の位置検出信号波形
２００ 生体物質検出用基板
２０１ 位置検出孔
２０２ 試料注入部
２０３ 試料排出部
２０４ 負電極部
２０５ 正電極部
２０６ 試料流路
２０７ 泳動流路
２０８ クロス部
２０９ 検出部
Ａ 泳動方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡやタンパク質などの生体物質を検出する生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置に関し、より詳細には、脱着可能であり且つ測定精度の高い生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡやタンパク質などの生体物質を検出する手法として、蛍光標識を利用する蛍光検出法が採用されている。励起光源や光学フィルタや受光素子等からなる光学ユニットにより、ラジオアイソトープを使わず、安全、安価に生体物質の測定が可能であることから、蛍光検出法は酵素免疫測定、電気泳動、共焦点走査型蛍光顕微鏡法など、様々な生体物質の検出に応用されている。
【０００３】
蛍光検出法は、励起光を照射することで生体物質に標識した蛍光標識からの蛍光信号を検出することで生体物質の有無や量を測定する方法である。例えばＣｙ５は波長６３５ｎｍの励起光に対して、波長６７０ｎｍの蛍光を発する蛍光標識である。Ｃｙ５を標識した生体物質を検出するためには、試料へ６３５ｎｍの励起光を照射し、試料からの光を６７０ｎｍ付近の光のみ透過する光学フィルタを介して受光素子で検出する。蛍光標識には様々なものがあり、それぞれ蛍光標識の励起波長と蛍光波長に対応した励起光源と光学フィルタを選定することで、様々な蛍光標識を標識した生体物質を検出できる。
【０００４】
蛍光検出を行う場合、試料を支持する基板やセルが必要であるが、試料が微量な場合でも測定できるように、基板に微細な流路を形成したものを用いて検出を行う装置が出てきている。この装置では、流路内に蛍光標識を標識した試料と緩衝剤を充填した後、緩衝液に所定の電位勾配をかけて試料を電気泳動させ、泳動中の試料に励起光を照射して蛍光の強度分布を検出することにより、試料の泳動状態を観察することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、従来の生体物質検出用基板は、基板上の流路部分以外を光学的に不透明とし、検出部から一定距離の位置に光学的に透明な位置検出孔を形成している。図１８に従来の生体物質検出用基板を示す。ガラス製の生体物質検出用基板２００上に試料流路２０６と泳動流路２０７とがクロス部２０８で交差するように配置されている。試料流路２０６の両端には、それぞれ試料注入部２０２及び試料排出部２０３の液溜が設けられており、泳動流路２０７の両端には、それぞれ負電極部２０４と正電極部２０５との液溜が設けられている。
【０００６】
まず、負電極部２０４に緩衝剤を注入し外部ポンプで圧力をかけることで、負電極部２０４から泳動流路２０７を通って正電極部２０５までと、泳動流路２０７と試料流路２０６のクロス部２０８より試料流路２０６を通って試料注入部２０２と試料排出部２０３とへの全ての流路に緩衝剤を充填する。
【０００７】
次に、試料注入部２０２に蛍光標識で修飾された試料を注入した後、試料注入部２０２と試料排出部２０３に電圧を印加することによって、試料流路２０６を通って試料排出部２０３までの試料流路２０６に試料を充填する。このとき、泳動流路２０７上では試料流路２０６のクロス部のみに試料があるので、このクロス部により試料が定量される。その後、この定量された試料は、負電極部２０４と正電極部２０５とに電圧を印加することにより電気泳動を開始する。泳動中の試料に励起光を照射して試料から発せられる蛍光の強度分布を検出することにより、試料の分析を行うことができる。このとき、位置検出孔２０１を検出して位置検出孔２０１の位置を求め、そこより一定距離の位置の検出部２０９にて蛍光信号を検出することで測定精度の向上を図っている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特表２００５−０６４３３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の生体物質検出用基板の材料はガラスであり、熱による収縮が少ないため、位置検出孔と泳動流路の位置を一定に保つことが出来る。ところが、生体物質検出用基板の材料をガラスに代えて樹脂にすると、成型前後の熱ストレスのため基板が収縮するため位置検出孔と泳動流路との絶対位置がばらついてしまう。このようなばらつきを持つ生体物質検出用基板を検出用光学ユニットに装着すると、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置がばらつくので、検出信号が低下するという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、寸法のばらつきが大きい生体物質検出用基板を使用しても、生体物質検出用基板と検出用光学ユニットとの相対位置のばらつきを防ぐことのできる生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体物質検出用基板は、生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、前記同一円周上の前記離間部に貫通孔を設けたことを特徴としたものである。
【００１１】
さらに、本発明の生体物質検出用基板を用いた生体物質検出装置は、前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光源と、前記光源の出射光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けたことを特徴としたものである。
【００１２】
さらに、本発明の生体物質検出用基板を用いた生体物質検出装置は、前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光検知器と、前記光検知器の光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置によれば、生体物質検出用基板の検査流路の近傍に位置合わせ用の貫通孔を設けることで、基板の収縮などによって流路位置がばらついた場合にでも検出用光学ユニットを検査流路に容易に一致させることができるので、検出信号の低下を招かず高感度で高精度な生体物質検出性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における生体物質検出用基板を流路形成面から見た図である。
【００１５】
本実施の形態１における生体物質検出用基板１の外形は８０ｍｍ四方の正方形で、独立した流路パターン２が８つ形成されているので同時に８個の検体のＤＮＡ判別ができる。各々の流路パターン２と流路位置検出孔４２の場所とを特定するために、生体物質検出用基板１の外形の４つの角のうち１つの角の形状を他の３つの角と異ならせるとともに、回転部固定用孔３の傍に位置決め孔４を設けている。
【００１６】
本実施の形態１では、生体物質検出用基板の材料はアクリル系で黒色の樹脂を使用し、厚みは２ｍｍとした。また、流路形成面に溝を形成した後、厚さ５０μｍのアクリル製フィルムをこの流路形成面の上に溶着することで密閉流路を形成した。また、流路位置検出孔４２は流路１４と同心円上に配置されている。
【００１７】
図２は、図１に示す生体物質検出用基板１に形成された流路パターン２の拡大図である。流路パターン２は、複数の貫通孔とこれらを深さ５０μｍ、幅１００〜３００μｍで形成された流路と幾つかの非貫通穴とからなる。試料注入部９、緩衝剤注入部７、試料チャンバー部１６、試料保持部２０、およびバッファ部２１は深さ１．５ｍｍの非貫通穴であり、各試料が注入できるように緩衝剤注入部７と試料注入部９とには、それぞれ緩衝剤注入口６と試料注入口８とが設けられている。また、負電極部１３と正電極部１２とは、試料注入面から電圧が印加できるように開口している。また、流路１４と同心円上に配置されている流路位置検出孔４２は、基板を貫通してアクリル製フィルムに達している。
【００１８】
図３は、流路位置検出孔４２付近の断面図であり、下方が流路形成面である。４２は流路位置検出孔で基板４０を貫通する孔で、本実施例では孔の直径を０．５ｍｍとした。基板４０は黒色などの不透明の材料を用い、流路にふたをするためのフィルム３７は透明の材料を用いているため、流路位置検出孔４２は光を透過することが出来る。
【００１９】
次に、この生体物質検出用基板１を用いて生体物質としてＤＮＡ試料のＳＮＰｓ（一塩基多型）の有無を判別するまでの具体的操作および動作の一例について図２を用いて説明する。緩衝剤としてＤＮＡコンジュゲートをピペッター等により定量を緩衝剤注入口６から緩衝剤注入部７へ分注する。ＤＮＡコンジュゲートとは、６〜１２塩基長１本鎖ＤＮＡの５末端に高分子のリニアポリマーが共有結合したものである。このリニアポリマーを付けたＤＮＡの配列は、正常型のＤＮＡ試料に対しては相補であるが変異型のＤＮＡ試料に対しては相補ではない配列とすることにより、正常型のＤＮＡ試料に対しての結合力が強く、変異型のＤＮＡ試料に対しての結合力が弱い特性を持たせてある。また、電気泳動した場合、５末端に結合したリニアポリマーがおもりとなり泳動速度がかなり遅いという特性もある。以下の「ＤＮＡコンジュゲート」は電気泳動時の電解質の役目もするｐＨ緩衝剤、およびＭｇＣｌなどのＤＮＡ結合力制御剤を含んだものとしている。
【００２０】
検体となるＤＮＡ試料をピペッター等により定量を試料注入口８より試料注入部９へ分注する。本来ＤＮＡは２本鎖の螺旋構造をしたものであるが、本実施の形態１においては、判別したいＳＮＰｓ部位を含む約６０塩基長の１本鎖ＤＮＡとする。抽出方法、ＤＮＡの切断、１本鎖化については本発明とは直接関係がないので詳細な説明は省略する。
【００２１】
次に、重心５を軸に高速で回転させ、分注されたＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料は、遠心力により外周方向へと移動する。本実施の形態１では回転数４０００ｒｐｍで回転させている。
【００２２】
まず、緩衝剤注入部７内のＤＮＡコンジュゲートは流路１０と流路１１を通り正電極部１２と負電極部１３へ等分され正電極部１２へ移動したＤＮＡコンジュゲートはさらに流路１４を通り試料定量部２３まで移動する。負電極部１３へ移動したＤＮＡコンジュゲートも同様に流路１４を通り試料定量部２３まで移動する。正電極部１２と負電極部１３内に存在するＤＮＡコンジュゲートの液面高さと試料定量部の液面高さは、重心５を中心とする同一円周上となる。
【００２３】
次に、試料注入部９内のＤＮＡ試料は流路１５を通りチャンバー部１６さらには流路１７、流路１８を通り外周側に位置する試料保持部２０まで達する。しかしながら、流路１８は試料保持部２０の外周側に接続され、かつ試料保持部２０には空気抜き用の孔が存在しない。そのため試料保持部２０内に残った空気は抜けることはなく加圧された状態となり、回転中のみこのような遠心力と加圧力とが平衡となった状態を維持する。
【００２４】
このように、生体物質検出用基板１を一定時間回転させてＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料の移動が停止した状態とした後、回転を急停止させる。本実施の形態１では、４０００ｒｐｍより停止までの時間は２秒とした。このとき、試料保持部２０内に存在していたＤＮＡ試料は遠心力が無くなり、空気の圧力により試料保持部２０から流路１８へ逆流しようとする。さらに、ＤＮＡ試料は試料保持部２０内の空気が大気圧となるまで流路１７、流路１９へと移動しようとするが、この時、流路１７は流路１９にくらべ細く形成されているためＤＮＡ試料３２は流路１７よりも流路１９へ多く流れる。つまり、試料保持部２０内のＤＮＡ試料は空気の膨張により流路１８、流路１９を通り試料定量部２３およびバッファ部２１まで達する。特に、試料定量部２３では、充填されたＤＮＡコンジュゲート３１と接することになる。
【００２５】
次に、生体物質検出用基板１を中速にて数秒間もう一度回転させ、緩やかに減速して停止する。流路１９に充填されていたＤＮＡ試料はチャンバー部１６へと流れるが、試料定量部２３にはＤＮＡ試料３２が一定量残存する。
【００２６】
次に、電気泳動を行なう。電気泳動は、正電極部１２に正電極、負電極部１３に負電極を接触させ、数百Ｖの電圧を印加する。すると、試料定量部２３を含む流路１４において電界が発生し、試料定量部２３に一定量残存したＤＮＡ試料は、流路１４中を正電極側へ泳動する。
【００２７】
流路１４中にはＤＮＡコンジュゲートが充填されており、ＤＮＡ試料はＤＮＡコンジュゲートとの結合を繰り返しながら電気泳動する。この時、上述したようにＤＮＡ試料中の正常型ＤＮＡはＤＮＡコンジュゲートとの結合力が強いため泳動速度が遅くなり、変異型ＤＮＡは結合力が弱いため正常型に比べ泳動速度は速くなる。つまりＤＮＡ試料中に正常型、変異型両方が存在した場合は、正常型のＤＮＡと変異型のＤＮＡが分離していくこととなり、ＳＮＰｓの判別が行なえる。ここで、ＤＮＡ試料には蛍光物質が標識されており、励起光を照射するとＤＮＡ試料の濃度に応じた蛍光を発する。電気泳動流路１４中の蛍光の強度分布を測定することで、ＤＮＡ試料の濃度分布を測定することが出来る。
【００２８】
次に、この生体物質検出用基板を用いた生体物質検出装置について説明する。まず、この電気泳動流路１４の蛍光検出を行う光学ユニットについて説明する。図４に、生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図を示す。図４において、光学ユニット６０は複数の光学部品より構成され、生体物質検出用基板１へ励起光を照射し、蛍光標識された生体物質からの蛍光の検出を行う。この光学ユニット６０の構成について励起光照射側、蛍光検出側の順に説明する。
【００２９】
励起光発光素子７２として生体物質に標識した蛍光標識Ｃｙ５の励起波長域である発振波長６３５ｎｍの半導体レーザを採用した。励起光発光素子７２からの光を励起光集光用レンズ７１で略平行光にし、励起フィルタ７０を透過させる。励起フィルタ７０では励起光発光素子７２に含まれる波長成分のうち生体物質に標識した蛍光標識の蛍光波長に相当する波長成分をカットし、励起波長成分のみを透過させる。モニタ用ビームスプリッタ６９で、励起光のうち一定の割合で分離して励起光発光素子７２制御用のモニタ光を分岐させる。モニタ光集光用レンズ７３でモニタ光を集光させ、モニタ光用受光素子７４で集光したモニタ光を受光して電気信号に変換する。発光量制御回路７５で、検出したモニタ光の電気信号が所定値になるように励起光発光素子７２の電流値を制御する。光パワーの設定は、発光量制御回路７５に対してコントローラ８０より行う。
【００３０】
リレーレンズ６８で略平行光の励起光を集光状態とし、４５度の傾きで配置されたダイクロイックミラー６３で反射されて９０度方向を変えられる。なお、ダイクロイックミラー６３では、励起波長成分を反射し、蛍光波長成分を透過させる波長特性をもつ。対物レンズ６２で、集光状態となった励起光を略平行光にして生体物質検出用基板１へ励起光を照射する。このとき、リレーレンズ６８による集光点を対物レンズ６２の焦点位置とすることにより、対物レンズ出射光は平行光となる。
【００３１】
次にＤＮＡ試料へ照射された励起光により発生した蛍光を受光素子で検出する動作を説明する。生体物質検出用基板１上のＤＮＡ試料より発生した蛍光は、対物レンズ６２によって平行光にされ、ダイクロイックミラー６３を透過する。蛍光フィルタ６４で、蛍光波長成分のみを透過させ、励起光波長成分を遮断する。蛍光集光用レンズ６５で蛍光を集光させ、スリット６６で生体物質検出用基板１において発生した蛍光以外の迷光成分を遮光する。蛍光用受光素子６７で受光した蛍光を電気信号に変換し、光量検出回路７６で変換された蛍光の微弱な電気信号を増幅する。このように、生体物質検出用基板１上の生体物質より発生した蛍光は電気信号として検出する。コントローラ８０は光量検出回路７６の蛍光の電気信号の信号処理を行い、図示していないホストコンピュータへ測定データを転送する。
【００３２】
次に、ＤＮＡコンジュゲートやＤＮＡ試料を充填するために遠心力を発生させる生体物質検出用基板１を回転させる構成について説明する。クランパ５０で生体物質検出用基板１を保持し、モータ５１でクランパ５０を回転させ、保持している生体物質検出用基板１を回転させる。モータ５１の回転数は、コントローラ８０よりモータ制御回路８３に対して設定し、モータ５１の回転数の制御を行う。ＤＮＡコンジュゲートを充填するときに一定回転数で回転させたり、ＤＮＡ試料を定量化するために急ブレーキをかけたり、蛍光検出時にゆっくり回転させたり、などの回転制御は全てコントローラ８０からモータ制御回路８８への設定によって行う。生体物質検出用基板１上の流路のパターン２の位置の特定にはインデックスセンサ８４からの信号を用いる。インデックスセンサ８４からの信号はクランパ５０が１回転すると１個のパルスを発生し、インデックス検出回路８５で２値化されコントローラ８０へ信号が送られる。ここでは、流路位置検出孔４２がちょうど光学ユニット６０の真上に来ている状態の時に検出するようにインデックスセンサ８４を配置した。
【００３３】
次に、電気泳動を行う流路と蛍光検出を行う光学ユニットの位置合わせについて説明する。図６に、生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図を示す。図６は図５に示す流路位置検出孔４２がちょうど光学ユニット６０の真上に来ている状態を示している。
【００３４】
位置検出用発光素子６１は、ここでは蛍光波長成分を含む光を発光するＬＥＤを用い、その光量は位置検出用発光素子ドライブ回路７９で電流制御によって設定する。流路位置検出孔４２を通った位置検出用発光素子６１の光は、対物レンズ６２によって平行光にされ、ダイクロイックミラー６３と蛍光フィルタ６４を透過し、蛍光集光用レンズ６５で集光され、スリット６６を通り、蛍光用受光素子６７で電気信号に変換され、光量検出回路７６で増幅されて位置検出信号８７となりコントローラ８０で信号処理される。ここまでの一連の信号の流れは生体物質の蛍光信号の検出と同様である。この蛍光信号の検出と同様とするために位置検出用発光素子ドライブ回路７９で流路位置検出孔４２を通った位置検出用発光素子６１の光が、ほぼ生体物質の蛍光と同等な光量となるように設定している。
【００３５】
光学ユニット６０の移動は、コントローラ８０からの送り制御信号９０により生体物質検出用基板１の中心あるいは外周方向へ、送りモータ７８と送りモータドライブ回路７７とを用いて行う。まず、生体物質検出用基板１が装着されたことを図示していない基板装着検出手段からの基板装着検知信号８６によってコントローラ８０は認識する。基板装着検出手段には、例えば、生体物質検出用基板１に反射ラベルを貼りその反射光を反射型フォトセンサ検出する方法、生体物質検出用基板１は不透明なのでフォトインタラプタで検出する方法、或いは、モータ５１を一定トルクで回転させて生体物質検出用基板１の有無による回転加速度の違いを検出する方法等、既存の方法を用いればよいので詳細な説明は省略する。
【００３６】
本実施例では、基板装着検知信号８６を認識するとコントローラ８０は光学ユニット６０を初期位置である最内周に移動させる。次に、モータ５１により生体物質検出用基板１を１回転させて位置検出信号８７を得る。その後、コントローラ８０は光学ユニット６０を本実施例での終了位置である最外周方向に向けて一定距離だけ移動させ、モータ５１により生体物質検出用基板１を１回転させて位置検出信号８７を得る。この一定距離は、光学ユニット６０の位置調整精度で決めれば良い。例えば、±０．１ｍｍの精度で調整するならば０．１ｍｍステップで送ればよい。以上の様に、光学ユニット６０を初期位置より終了位置の最外周まで順次移動させながら位置検出信号８７を得ていく。なお、この間、光学ユニット６０の移動には関係なくモータ５１は連続回転したままとし位置検出信号８７を生体物質検出用基板１の１回転分だけ取得してもよい。また、光学ユニット６０の初期位置と終了位置は、本実施例の通りにする必要は無く、必要に応じて適宜、選択すれば良い。
【００３７】
図５に示すような流路位置検出孔４２とした場合に、生体物質検出用基板１を回転スキャンさせて流路位置検出孔４２を通過した際に位置検出信号８７として図８に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。１０１の波形は流路位置検出孔４２の中心と光学ユニット６０の光軸との位置ズレが無い場合の位置検出信号波形で、１０２の波形は位置ズレが有る場合の位置検出信号波形である。位置ズレが有る位置検出信号波形１０２はピーク値が低く、位置ズレの無い位置検出信号波形１０１が最もピーク値が高くなる。つまり、位置検出信号波形のピークが最も大きくなるようにコントローラ８０で送りモータドライブ回路７７を制御して流路位置検出孔４２の中心と光学ユニット６０の光軸中心を合わせる。流路位置検出孔４２が電気泳動を行う流路１４の中心位置の同心円周上になるように生体物質検出用基板１を形成しているため、生体物質検出用基板１が全体として熱収縮したとしても、同心円周上のまま相対位置関係は変化しない。このように流路位置検出孔４２の中心と光学ユニット６０の光軸との位置を一致させることにより、電気泳動を行う流路１４の中心位置に光学ユニット６０を位置合わせすることが出来る。
【００３８】
図７にコントローラ８０内部の光学ユニット位置制御部のブロック図を示す。図７を用いてコントローラ８０の位置合わせ機能について説明する。基板装着検知信号８６が入力されると、送り位置設定部９１に初期位置が設定され、送り信号生成部９２によって送り制御信号９０が生成されて図７では図示していない光学ユニット６０を初期位置の最内周へ移動させる。位置ずれ量演算部９３より回転制御部９４へ一回転させる回転指令が出され、回転制御部９４は一回転検出信号８８をモニタしながら回転制御信号８９を生成して図７では図示していないモータ５１を回転させて生体物質検出用基板１を回転させる。その間、位置ずれ量演算部９３では位置検出信号８７をモニタしてその最大値を求める。送り位置と位置ずれ量記憶部９５では、位置ずれ量演算部９３からの最大値と位置設定部９１からの送り位置とを関連付けて記憶する。一回転検出信号８８により生体物質検出用基板１の一回転毎に位置設定部９１の値を順次外周位置へ向けて更新し、送り信号生成部９２によって送り制御信号９０が生成されて光学ユニット６０を順次外周方向へ移動させる。送り位置と位置ずれ量記憶部９５は位置設定部９１からの送り位置が最外周に至ると記憶した位置ずれ信号のうち最も大きい値となる送り位置を位置設定部９１へ設定し、位置合わせ動作を完了する。
【００３９】
ここで、流路位置検出孔４２の位置精度と孔径とについて、さらに詳しく説明する。光学ユニット６０が位置ズレを生じると生体物質からの信号レベルが低下する。本実施の形態１において、この信号レベルの低下許容値を２０％低下となる信号レベル８０％とし、このとき、位置ズレ許容値は±０．３ｍｍであった。位置ズレ要因として、流路位置検出孔４２の流路中心に対する位置精度、位置制御残差、流路１４の偏芯量があり、それぞれを±０．１ｍｍ以内に抑えることで最悪でも位置ズレ許容値±０．３ｍｍ以内に収めることが出来る。そこで流路位置検出孔４２の流路中心に対する位置精度は±０．１ｍｍ以内とした。流路位置検出孔４２も流路１４も金型で成型するので金型精度に依存し、位置精度は±０．１ｍｍ以内は十分実現可能な値である。また、流路１４の偏芯も金型精度に依存し、±０．１ｍｍ以内は十分実現可能である。次に孔径については、孔径が小さいほど位置ズレに対する位置検出信号波形ピークの低下量が大きいので、孔径が小さいほうが望ましい。しかし、基板４０の厚みが２ｍｍもあるため、孔径０．２ｍｍ以下の小さい孔とするのは成型上難しい。逆に孔径を大きくすると位置検出信号波形ピークの低下量が小さくなるため位置ズレ検出感度が悪くなり、位置制御残差が大きくなる問題がある。孔径が０．５ｍｍの場合に位置ズレ量±０．１ｍｍの時の位置検出信号波形ピークの低下量が４％であった。４％の低下があれば十分制御可能であり、位置制御残差±０．１ｍｍ以内を実現することが出来る。位置制御残差±０．１ｍｍ以内を実現するためには位置検出信号波形ピークの低下量を少なくとも１％は確保する必要があり、孔径は４倍の２ｍｍまでが限界である。
【００４０】
次に本実施例での位置合わせを行うシーケンスを説明する。位置合わせ動作は試料の充填動作に先立って行い、コントローラ８０からの回転数設定値を６０ｒｐｍとし、モータ５１と生体物質検出用基板１を６０ｒｐｍで回転させながら位置検出信号波形をコントローラ８０にて取得する。流路１４の半径は３５ｍｍとなるように設計されているが、基板成型条件や熱を加えてフィルムを貼る時の熱収縮によって、±１ｍｍばらつく。そこで、光学ユニット６０の可動範囲は余裕を見て±２ｍｍとし３３〜３７ｍｍの範囲で移動させることができるようになっている。
【００４１】
図９に、図５に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャートを示す。まず、最初に光学ユニット６０を最内周へ移動させる。次に、光量検出回路７６の信号をモニタしてその最大値を計測する。その間、生体物質検出用基板１の一回転を、時間計測、もしくはインデックス検出回路８５の信号を用いて検出し、一回転経過すると、その時の光学ユニット６０の位置と光量検出回路７６の信号のピーク値をコントローラ８０内のメモリに保存する。その後、光学ユニット６０移動の最小ステップである０．１ｍｍだけ外周に移動させ、光量検出回路７６の信号をモニタしてそのピーク値の計測を繰り返す。光学ユニット６０が最外周まで移動してピーク値の計測が完了すると、保存したメモリ中のピーク値データより、最大となる光学ユニット６０の位置を求めて光学ユニット６０をその位置まで移動させて調整完了となる。ここで、光学ユニット６０の初期位置を最内周としたが、最外周から内周へ向けて調整を行っても良い。
【００４２】
また、この位置合わせシーケンスの応用として粗調整と精調整との２段階で行うこともできる。まず粗調整として、３３ｍｍの位置から０．５ｍｍステップで９箇所の位置検出信号波形を取得し、それぞれのピーク値を求める。次に精調整は、粗調整でのピーク値の高い順に３ポイントを抽出し、その３点の間を０．１ｍｍステップで９ポイント位置検出信号波形を取得し、それぞれのピーク値を求める。最もピーク値の高い位置を最終調整位置とし、その位置に光学ユニット６０を移動させる。例えば、粗調整でピーク値の高い順に３４．５ｍｍ、３５．０ｍｍ、３４．０ｍｍの３箇所が抽出されたとすると、精調整では３４．１ｍｍ、３４．２ｍｍ、と０．１ｍｍステップ毎に３４．９ｍｍの位置の位置検出信号波形を取得し、最もピーク値の高い位置が３４．７ｍｍとすると、３４．７ｍｍの位置へ光学ユニット６０を位置合わせする。このように粗調整、精調整とも位置検出信号波形の取得数が固定であるため、どんな生体物質検出用基板１であっても調整完了までの時間を一定とすることが出来る。
【００４３】
図１０は図５に示す流路１４の円弧部分４０を電気泳動中にＤＮＡ試料をスキャンしたグラフである。ＤＮＡの検出は、蛍光標識Ｃｙ５を修飾したＤＮＡを６３５ｎｍの光で励起し、６７０ｎｍ付近の光検出により行なった。横軸が円弧部分４１の位置を表しＤＮＡは左から右へ泳動する。つまり左側が試料定量部２３で右側が正電極部１２側である。縦軸は蛍光強度で、上からｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と経時変化した波形１０３、１０４、１０５、１０６を表す。徐々に２つの山が分離していく様子がわかる。グラフ右側の山の方が、より泳動速度が速いので変異型のＤＮＡ試料の分布１０７、左側が遅く泳動しているので正常型のＤＮＡ試料の分布１０８を示している。
【００４４】
以上のように、本実施の形態１によれば、生体物質検出用基板１において電気泳動を行う流路１４の中心位置の同心円周上に流路位置検出孔４２を形成し、生体物質検出用基板１に対して光学ユニット６０と相対する位置に位置検出用発光素子６１を設置することによって、光学ユニット６０を流路１４の中心位置に位置合わせすることが出来る。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したＤＮＡ試料を本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で極めて精度の良い検出結果を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、ここでは流路位置検出孔４２は断面形状が円としているが、三角形でも四角形でも多角形でもかまわない。孔の形状は色々なバリエーションが考えられる。また、孔の数は１個で記載しているが、各流路毎に配置してもかまわないし、２流路に１つや、４流路に２つなど、複数でもかまわない。流路位置検出孔４２が複数ある場合には、位置検出信号波形は複数得られるが、それぞれの流路位置検出孔に対する位置検出信号波形のピークレベルの平均値を位置検出信号とし、その値が最も高くなるように調整すればよい。蛍光信号の測定を行うパターン２の位置が特定されている場合は測定を行うパターン２に最も近い流路位置検出孔からの信号を選択して採用しても良い。
【００４６】
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態として、図１１に示すような流路位置検出孔４３の例を示す。流路位置検出孔の構成以外は、実施の形態１と同一であるが、流路位置検出孔が異なるので、位置検出信号波形が異なる。
【００４７】
例えば、図１１に示すような流路位置検出孔４３とした場合には、図１２に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。１０９の波形は位置ズレが無い場合の位置検出信号波形で、１１０の波形は位置ズレが有る場合の位置検出信号波形である。位置ズレが有る位置検出信号波形１１０はフラットな領域のレベルが低く、フラットの部分以外の領域でピークが有る。位置ズレの無い位置検出信号波形１０９ではフラットな領域で最もレベルが高くなる。つまり、位置検出信号波形のフラットな領域のレベルが高く、広くなるようにコントローラ８０でモータドライブ回路７７を制御することによって、流路位置検出孔４３の中心と光学ユニット６０の光軸との位置ズレが無い状態にする。前述の流路位置検出孔４２の場合は一つの位置検出信号波形だけでは位置ズレ量がわからないのに対して、この流路位置検出孔４３とした場合、位置検出信号波形のフラットな領域のレベルとフラットの部分以外の領域でピークのレベルとピークの位置より、フラットとピークのレベル差が大きく、ピークがフラットに対して離れているほど位置ズレが大きいことがわかる。
【００４８】
図７に示すコントローラ８０の位置合わせ機能のうち、位置ずれ量演算部９３の演算動作が異なり、他は実施の形態１と同様である。ここでの位置ずれ量演算部９３は、生体物質検出用基板１が一回転している間、位置検出信号８７をモニタし、連続してほぼ同じ値となる部分を検出し、そのうちの最大値を求める。他のブロックは実施の形態１と同様であり、最終的に送り位置と位置ずれ量記憶部９５に記憶した位置ずれ信号のうち最も大きい値となる送り位置を位置設定部９１へ設定し、位置合わせ動作を完了する。
【００４９】
図１３に、図１１に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャートを示す。これらの演算処理はコントローラ８０にて行う。流路位置検出孔４３のうち、先に検出する前側の流路位置検出孔をインデックス検出回路８５の信号を用いて検出し、光量検出回路７６の信号レベルを信号ｓとして取得する。生体物質検出用基板１は一定回転で回転しているため、先に検出する前側の流路位置検出孔からあとに検出する後側の流路位置検出孔までの経過時間も一定である。そこで、流路位置検出孔４３の中央部に来るまで待ってから光量検出回路７６の信号レベルを信号ｔとして取得する。さらに、後側の流路位置検出孔に来るまで待ってから光量検出回路７６の信号レベルを信号ｕとして取得する。前述したフラットな領域の信号レベルが信号ｔであり、信号ｔが低い場合には粗調整として光学ユニット６０の送り量を０．５ｍｍとし、信号ｔが高い場合には精調整として光学ユニット６０の送り量を０．１ｍｍとする。信号ｓと信号ｔとの差ｘを求め、その符号により光学ユニット６０がずれている方向がわかるので、光学ユニット６０の送り方向を内周方向か外周方向か決定する。これら送り量と送り方向とを用いて送りモータドライブ回路７７により送りモータ７８を動かして光学ユニット６０の位置調整を行う。このとき、信号ｓと信号ｔが略同レベルとなり、差ｘが小さくなった時点で調整完了とする。このようにして、位置ズレが大きい場合は送りモータ７８の送り量を大きくして迅速に位置ズレを修正し、位置ズレが小さい場合は送りモータ７８の送り量を小さくして精密に位置ズレを修正することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
本発明の他の実施の形態として、２つの流路位置検出孔を用いて図１４に示すような流路位置検出孔４４とする例を示す。流路位置検出孔の構成以外は、実施の形態１と同一であるが、流路位置検出孔が異なるので、位置検出信号波形が異なる。
【００５１】
図１４に示すような流路位置検出孔４４とした場合には、図１５に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。１１１の波形は位置ズレが無い場合の位置検出信号波形で、１１２の波形は位置ズレが有る場合の位置検出信号波形である。位置ズレが有る位置検出信号波形１１２は２本のピーク値がアンバランスになっており、位置ズレの無い位置検出信号波形１１１では２本のピーク値が揃っている。つまり、位置検出信号波形の２本のピーク値を比較して等しくなるようにコントローラ８０でモータドライブ回路７７を制御することによって、流路位置検出孔４４の中心と光学ユニット６０の光軸との位置ズレが無い状態にする。この流路位置検出孔４４とした場合、位置検出信号波形の２本のピーク値より、ピーク値の差が大きいほど位置ズレが大きいことがわかる。
【００５２】
図７に示すコントローラ８０の位置合わせ機能のうち、位置ずれ量演算部９３の演算動作と送り位置と位置ずれ量記憶部９５からの抽出する送り位置が異なり、他は実施の形態１と同様である。ここでの位置ずれ量演算部９３は、生体物質検出用基板１が一回転している間、位置検出信号８７をモニタし、増加して減少するピークとなる部分を検出し、そのうちの最大値と次に大きい値とを求め、その差を演算する。他のブロックは実施の形態１と同様であり、最終的に送り位置と位置ずれ量記憶部９５に記憶した位置ずれ信号のうち最も小さい値となる送り位置を位置設定部９１へ設定し、位置合わせ動作を完了する。
【００５３】
図１６に、図１４に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャートを示す。これらの演算処理はコントローラ８０にて行う。
【００５４】
流路位置検出孔４４のうち、先に検出する前側の流路位置検出孔をインデックス検出回路８５の信号を用いて検出し、光量検出回路７６の信号レベルを信号ｖとして取得する。生体物質検出用基板１は一定回転で回転しているため、先に検出する前側の流路位置検出孔からあとに検出する後側の流路位置検出孔までの経過時間も一定である。そこで、後側の流路位置検出孔に来るまで待ってから光量検出回路７６の信号レベルを信号ｗとして取得する。信号ｖと信号ｗとの差ｙを求め、その差ｙの絶対値が大きい場合は粗調整として光学ユニット６０の送り量を０．５ｍｍとし、その差ｙの絶対値が小さい場合には精調整として光学ユニット６０の送り量を０．１ｍｍとする。また、その符号により光学ユニット６０がずれている方向がわかるので、光学ユニット６０の送り方向を内周方向か外周方向か決定する。これら送り量と送り方向とを用いて送りモータドライブ回路７７により送りモータ７８を動かして光学ユニット６０の位置調整を行う。このとき、信号ｖと信号ｗが略同レベルとなり、差ｙが小さくなった時点で調整完了とする。このようにして、位置ズレが大きい場合は送りモータ７８の送り量を大きくして迅速に位置ズレを修正し、位置ズレが小さい場合は送りモータ７８の送り量を小さくして精密に位置ズレを修正することができる。
【００５５】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４の生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図を示す。図１７では図５に示す流路位置検出孔４２がちょうど光学ユニット６０の真上に来ている状態を示している。図１７において、実施の形態１の構成と異なるところは、位置検出用発光素子６１の代わりに位置検出用受光素子８１、位置検出用発光素子ドライブ回路７９の代わりに位置検出回路８２を設けた点である。実施の形態１と同様な所は説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００５６】
対物レンズ６２より照射された励起光の一部は流路位置検出孔４２を通過して位置検出用受光素子８１し、受光した励起光量を電気信号に変換する。位置検出用受光素子８１からの電気信号を位置検出回路８２で増幅されて位置検出信号８７となりコントローラ８０で位置情報の信号処理を行う。
【００５７】
ここで、実施の形態１と同様に、図５に示すような流路位置検出孔４２とした場合に、生体物質検出用基板１を回転スキャンさせて流路位置検出孔４２を通過した際には図８に示すような位置検出信号波形を得ることが出来る。位置検出信号波形、流路位置検出孔４２の位置精度、孔径、コントローラ８０の位置合わせ機能、調整のシーケンス、生体物質のスキャンについても実施の形態１と同様である。
【００５８】
ただし、蛍光は数十ｐＷ〜数百ｎＷ程度の微弱光であるのに対して励起光は５００μＷ程度と桁違いに大きいため位置検出回路８２のゲインを低くでき、それに伴って帯域を広くすることが出来る。このため、生体物質検出用基板１を高速に回転させて高速な位置検出信号波形を取得することが出来るので、光学ユニット６０の位置合わせを高速に行い、早く完了させることが出来る。例えば、実施の形態１での位置合わせ動作時にはモータ５１を６０ｒｐｍにて回転させていたが、その１０倍の６００ｒｐｍで回転させても十分に位置検出信号波形を取得することができ、１／１０の時間で位置合わせを完了させることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態４によれば、生体物質検出用基板１において電気泳動を行う流路１４の中心位置の同心円周上に流路位置検出孔４２を形成し、生体物質検出用基板１に対して光学ユニット６０と相対する位置に位置検出用受光素子８１を設置することによって、光学ユニット６０を流路１４の中心位置に位置合わせすることが出来る。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したＤＮＡ試料を本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で極めて精度の良い検出結果を得ることが可能となる。
【００６０】
なお、ここでは流路位置検出孔４２は断面形状が円としているが、三角形でも四角形でも多角形でもかまわない。実施の形態１と同様に孔の形状は色々なバリエーションが考えられる。また、孔の数は１個で記載しているが、各流路毎に配置してもかまわないし、２流路に１つや、４流路に２つなど、複数でもかまわない。また、実施の形態２、３に記載した流路位置検出孔４３、４４のような場合にでも同様な制御方法にて位置合わせができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明にかかる生体物質検出用基板およびそれを用いた生体物質検出装置は、基板上に位置検出孔を形成し光学ユニットと対向して発光素子または受光素子を設けて位置合わせを行うことによって高感度で高精度な生体物質検出性能を有し、光学的に信号検出を行う装置において検出する部位に位置ばらつきがあるために、その補正が必要な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板のパターン形成面を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板に形成されるパターンを示す図
【図３】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板の流路位置検出孔部の断面図
【図４】本発明の実施の形態１における生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板の流路位置検出孔とＤＮＡスキャンを行なう部分を示した図
【図６】本発明の実施の形態１における生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際、流路位置検出孔がちょうど光学ユニットの真上に来ている状態を示した断面図
【図７】本発明の実施の形態１におけるコントローラ８０内部の光学ユニット位置制御部の構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態１における図５に示すような流路位置検出孔形状の場合の位置検出信号波形を示すグラフ
【図９】本発明の実施の形態１における図５に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１における生体物質検出用基板に形成された試料定量部にＤＮＡ試料が充填されて、該ＤＮＡ試料が第１の流路に充填された分離用ＤＮＡコンジュゲート中を移動していく様子を示す図
【図１１】本発明の実施の形態２における生体物質検出用基板の流路位置検出孔が流路中心線に対して点対称な場合を示した図
【図１２】本発明の実施の形態２における図１１に示すような流路位置検出孔形状の場合の位置検出信号波形を示すグラフ
【図１３】本発明の実施の形態２における図１１に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態３における生体物質検出用基板の流路位置検出孔が流路中心線に対して点対称な位置に２つある場合を示した図
【図１５】本発明の実施の形態３における図１４に示すような流路位置検出孔形状の場合の位置検出信号波形を示すグラフ
【図１６】本発明の実施の形態３における図１４に示すような流路位置検出孔形状の場合の光学ユニット位置合わせフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態４における生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した際、流路位置検出孔がちょうど光学ユニットの真上に来ている状態を示した断面図
【図１８】従来の生体物質検出用基板の図
【符号の説明】
【００６３】
１ 生体物質検出用基板
２ 流路パターン
３ 回転部固定用孔
４ 位置決め孔
５ プレート重心
６ 緩衝剤注入口
７ 緩衝剤注入部
８ 試料注入口
９ 試料注入部
１０ 第１の流路
１１ 第２の流路
１２ 正電極部
１３ 負電極部
１４ 第３の流路
１５ 流路
１６ チャンバー部
１７ 流路
１８ 流路
１９ 流路
２０ 試料保持部
２１ バッファ部
２２ 流路
２３ 試料定量部
３７ フィルム
４０ 基板
４１ 円弧部分
４２ 流路位置検出孔
４３ 流路位置検出孔
４４ 流路位置検出孔
５０ クランパ
５１ モータ
６０ 光学ユニット
６１ 位置検出用発光素子
６２ 対物レンズ
６３ ダイクロイックミラー
６４ 蛍光フィルタ
６５ 蛍光集光用レンズ
６６ スリット
６７ 蛍光用受光素子
６８ リレーレンズ
６９ モニタ用ビームスプリッタ
７０ 励起フィルタ
７１ 励起光集光用レンズ
７２ 励起光発光素子
７３ モニタ光集光用レンズ
７４ モニタ光用受光素子
７５ 発光量制御回路
７６ 光量検出回路
７７ 送りモータドライブ回路
７８ 送りモータ
７９ 位置検出用発光素子ドライブ回路
８０ コントローラ
８１ 位置検出用受光素子
８２ 位置検出回路
８３ モータ制御回路
８４ インデックスセンサ
８５ インデックス検出回路
８６ 基板装着検知信号
８７ 位置検出信号
８８ 一回転検出信号
８９ 回転制御信号
９０ 送り制御信号
９１ 送り位置設定部
９２ 送り信号生成部
９３ 位置ずれ量演算部
９４ 回転制御部
９５ 送り位置と位置ずれ量記憶部
１０１ 位置ズレが無い場合の位置検出信号波形
１０２ 位置ズレが有る場合の位置検出信号波形
１０３ ｔ１経過後の蛍光信号波形
１０４ ｔ２経過後の蛍光信号波形
１０５ ｔ３経過後の蛍光信号波形
１０６ ｔ４経過後の蛍光信号波形
１０７ 変異型ＤＮＡの分布
１０８ 正常型ＤＮＡの分布
１０９ 位置ズレが無い場合の位置検出信号波形
１１０ 位置ズレが有る場合の位置検出信号波形
１１１ 位置ズレが無い場合の位置検出信号波形
１１２ 位置ズレが有る場合の位置検出信号波形
２００ 生体物質検出用基板
２０１ 位置検出孔
２０２ 試料注入部
２０３ 試料排出部
２０４ 負電極部
２０５ 正電極部
２０６ 試料流路
２０７ 泳動流路
２０８ クロス部
２０９ 検出部
Ａ 泳動方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、
前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、
前記同一円周上の前記離間部に貫通孔を設けたことを特徴とする生体物質検出用基板。
【請求項２】
前記貫通孔が互いに略平行な第１の孔と第２の孔と前記第１と第２の孔の端部を接続する第３の孔から成り、前記第３の孔の略中心を前記同一円周上に配置した請求項１に記載の生体物質検出用基板。
【請求項３】
生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、
前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、
前記同一円周上の前記離間部に互いに略平行な第１の貫通孔と第２の貫通孔とを互いに重なるように設け、前記重なる部分の略中心を前記同一円周上に配置した生体物質検出用基板。
【請求項４】
請求項１から３に記載の生体物質検出用基板と、
生体物質検出装置に前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と
前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、
前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、
前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、
前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光源と、
前記光源の出射光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、
前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けた生体物質検出装置。
【請求項５】
請求項１から３に記載の生体物質検出用基板と、
生体物質検出装置に前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と
前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、
前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、
前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、
前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光検知器と、
前記光検知器の光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、
前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けた生体物質検出装置。
【請求項６】
前記演算手段は、
前記装着検知手段からの検知信号が入力されると前記光学ユニットを初期位置に移動する移動指令を前記光学ユニット移動手段に出力した後に順次前記初期位置から前記終了位置まで予め定めた移動位置に移動させる移動指令を出力する光学ユニット移動指示手段と、
その移動距離に応じた貫通孔光量検出手段からの出力信号の最大値を第１の情報とする貫通光最大値検出手段と、
前記第１の情報と前記光学ユニットの移動位置である第２の情報とを一組にして格納する補正位置記憶手段と、
前記補正位置記憶手段に格納された組における第１の情報が最大となる組の第２の情報を前記光学ユニットの移動位置とする光学ユニット補正指示部を持ち、
前記第２の情報を前記光学ユニット移動手段に出力する請求項４及び５に記載の生体物質検出装置。
【請求項７】
前記貫通光最大値検出手段は、前記回転手段に一回転させる回転指令を行い、回転時に所定の時間間隔で前記貫通孔光量検出手段からの出力信号を複数回計測し、その複数個の出力信号のうちの最大の値を第１の情報とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項８】
請求項２に記載の生体物質検出用基板を用いる場合には、
前記貫通光最大値検出手段は、前記回転手段に一回転させる回転指令を行い、回転時に所定の時間間隔で前記貫通孔光量検出手段からの出力信号を複数回計測し、その複数個の出力信号のうちの連続して同じ値があれば、その値の内の最大値を第１の情報とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項９】
請求項３に記載の生体物質検出用基板を用いる場合には、
前記貫通光最大値検出手段は、前記回転手段に一回転させる回転指令を行い、回転時に所定の時間間隔で前記貫通孔光量検出手段からの出力信号を複数回計測し、その複数個の出力信号のうちの最大の値である第１の値と前記最大の値の次に大きい第２の値を抽出し、第１の値と第２の値との差分値を第１の情報とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の生体物質検出用基板を用いる場合には、
前記光学ユニット補正指示部は、前記補正位置記憶手段に格納された組における第１の情報が最小となる組の第２の情報を前記光学ユニットの移動位置とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項１】
生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、
前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、
前記同一円周上の前記離間部に貫通孔を設けたことを特徴とする生体物質検出用基板。
【請求項２】
前記貫通孔が互いに略平行な第１の孔と第２の孔と前記第１と第２の孔の端部を接続する第３の孔から成り、前記第３の孔の略中心を前記同一円周上に配置した請求項１に記載の生体物質検出用基板。
【請求項３】
生体物質を測定流路に移動させて前記生体物質の判別を行う生体物質検出用基板において、
前記測定流路は離間部を介して同一円周上に複数個配置されており、
前記同一円周上の前記離間部に互いに略平行な第１の貫通孔と第２の貫通孔とを互いに重なるように設け、前記重なる部分の略中心を前記同一円周上に配置した生体物質検出用基板。
【請求項４】
請求項１から３に記載の生体物質検出用基板と、
生体物質検出装置に前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と
前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、
前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、
前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、
前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光源と、
前記光源の出射光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、
前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けた生体物質検出装置。
【請求項５】
請求項１から３に記載の生体物質検出用基板と、
生体物質検出装置に前記生体物質検出用基板が装着されると装着検知信号を演算手段に出力する基板装着検知手段と
前記演算手段からの回転指令で前記生体物質検出用基板を回転させる回転手段と、
前記生体物質検出用基板の測定流路に励起光を照射し蛍光を検出する光学ユニットと、
前記演算手段からの移動指令で前記光学ユニットを初期位置から終了位置まで移動させる光学ユニット移動手段と、
前記生体物質検出用基板を介して前記光学ユニットと対向する位置に設けられた光検知器と、
前記光検知器の光量を検出して前記演算手段に出力する貫通孔光量検出手段と、
前記貫通孔光量検出手段の検出値をもとに前記光学ユニットの移動位置を決定して前記光学ユニット移動手段に移動指令を出力する演算手段とを設けた生体物質検出装置。
【請求項６】
前記演算手段は、
前記装着検知手段からの検知信号が入力されると前記光学ユニットを初期位置に移動する移動指令を前記光学ユニット移動手段に出力した後に順次前記初期位置から前記終了位置まで予め定めた移動位置に移動させる移動指令を出力する光学ユニット移動指示手段と、
その移動距離に応じた貫通孔光量検出手段からの出力信号の最大値を第１の情報とする貫通光最大値検出手段と、
前記第１の情報と前記光学ユニットの移動位置である第２の情報とを一組にして格納する補正位置記憶手段と、
前記補正位置記憶手段に格納された組における第１の情報が最大となる組の第２の情報を前記光学ユニットの移動位置とする光学ユニット補正指示部を持ち、
前記第２の情報を前記光学ユニット移動手段に出力する請求項４及び５に記載の生体物質検出装置。
【請求項７】
前記貫通光最大値検出手段は、前記回転手段に一回転させる回転指令を行い、回転時に所定の時間間隔で前記貫通孔光量検出手段からの出力信号を複数回計測し、その複数個の出力信号のうちの最大の値を第１の情報とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項８】
請求項２に記載の生体物質検出用基板を用いる場合には、
前記貫通光最大値検出手段は、前記回転手段に一回転させる回転指令を行い、回転時に所定の時間間隔で前記貫通孔光量検出手段からの出力信号を複数回計測し、その複数個の出力信号のうちの連続して同じ値があれば、その値の内の最大値を第１の情報とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項９】
請求項３に記載の生体物質検出用基板を用いる場合には、
前記貫通光最大値検出手段は、前記回転手段に一回転させる回転指令を行い、回転時に所定の時間間隔で前記貫通孔光量検出手段からの出力信号を複数回計測し、その複数個の出力信号のうちの最大の値である第１の値と前記最大の値の次に大きい第２の値を抽出し、第１の値と第２の値との差分値を第１の情報とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の生体物質検出用基板を用いる場合には、
前記光学ユニット補正指示部は、前記補正位置記憶手段に格納された組における第１の情報が最小となる組の第２の情報を前記光学ユニットの移動位置とする請求項６に記載の生体物質検出装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−２５２７２（Ｐ２００９−２５２７２Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１７１９（Ｐ２００７−１９１７１９）
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]