生体物質検出装置
【課題】泳動流路に対して励起光スポットを制御することにより、屈曲部を持つ泳動流路に対してサンプルＤＮＡバンドが傾斜した場合でも正確にサンプルＤＮＡの測定ができる生体物質検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】蛍光物質が修飾された生体サンプルを流路に移送させるための流路を持つ生体物質検出用基板と前記流路に励起光を照射することにより前記生体サンプルの検出を行う生体物質検出装置において、前記励起光を照射するための光学ユニットと、前記励起光を前記流路に対して前記励起光の光軸を中心に回転させる回転機構と、前記流路に照射された励起光による前記生体サンプルの蛍光を検出する検出器と、前記生体サンプルの蛍光が最大になるように前記回転機構を制御する回転機構制御手段を備えた生体物質検出装置。
【解決手段】蛍光物質が修飾された生体サンプルを流路に移送させるための流路を持つ生体物質検出用基板と前記流路に励起光を照射することにより前記生体サンプルの検出を行う生体物質検出装置において、前記励起光を照射するための光学ユニットと、前記励起光を前記流路に対して前記励起光の光軸を中心に回転させる回転機構と、前記流路に照射された励起光による前記生体サンプルの蛍光を検出する検出器と、前記生体サンプルの蛍光が最大になるように前記回転機構を制御する回転機構制御手段を備えた生体物質検出装置。
【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装置に関し、より詳細には、検出分離能、分解能を向上した生体物質検出装置に関する。
【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】
図１１に従来の生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着し蛍光を検出する時の主要部の構成を示す。図１１において、生体物質検出用基板２００上に微細な流路が形成されており、緩衝液が満たされた流路の一部に生体物質が導入され、その流路中を生体物質が電気泳動により輸送される。生体物質の種類や特性によって電気泳動の速度が異なるために流路の泳動方向に沿って分離され、生体物質の違いによる分布が生じる。例えば、生体物質をＤＮＡとし流路にアクリルアミドゲルを充填して電気泳動を行うと、ＤＮＡの長さによってアクリルアミドゲルを輸送する際の抵抗力が異なるため、長いＤＮＡは泳動速度が遅く、短いＤＮＡは泳動速度が速い。これにより、生体物質導入部の近い方より泳動方向に向けてＤＮＡ断片の長い順番に分布が生じる。この分布は粗密のバンド状に形成されるため以降サンプルＤＮＡバンドと呼ぶ。このサンプルＤＮＡバンドのパターンを読み取ることにより、植物や動物の品種判定などのＤＮＡの同定判別を行うことができる。
【０００６】
生体物質検出用基板２００上の複数の泳動流路は同心円周上に配置しており、生体物質検出用基板２００をモータ２０１で回転させると、順次、複数の泳動流路をトレースすることができる。生体物質に蛍光標識を標識しておけば、生体物質検出用基板２００を回転させて、順次、複数の泳動流路中の生体物質へ励起光を照射し、蛍光標識から発せられる蛍光を検出して生体物質の分布を得ることができる。
【０００７】
励起光を照射し、蛍光を検出する光学ユニットの構成について、図１１を用いて説明する。半導体レーザ２１０からの励起光を半導体レーザ用集光レンズ２１１によって略平行光とし、励起フィルタ２１２によって蛍光波長と同じ波長成分をカットして励起波長成分のみを透過させ、ダイクロイックミラー２１４で反射させて、対物レンズ２１５で集光して生体物質へ照射する。生体物質には蛍光標識が標識されており、励起光が照射されると励起光量に応じた蛍光を発する。蛍光標識からの蛍光は再び対物レンズ２１５によって集光され、ダイクロイックミラー２１４を透過する。蛍光フィルタ２１６、蛍光用集光レンズ２１７を通り、蛍光用光検出素子２１８によって蛍光の光量を検出して蛍光信号を出力する。この蛍光信号のレベルによって生体物質の有無、濃度、量などがわかる。
【特許文献１】特表２００５−０６４３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２に実際の生体物質検出用基板の電気泳動流路パターンの拡大図を示す。サンプル定量部２３で定量されたサンプルを泳動流路１４に送るように構成されている。１００から１０３は２種類の生体物質が含まれているサンプルＤＮＡバンドで、電気泳動する際にサンプルＤＮＡが泳動流路１４を移動する様子を示す。
【０００９】
サンプルＤＮＡが電気泳動するときは、図１２に示す流路の屈曲部では、流路の内周寄りと外周寄りとで泳動距離が異なるため、サンプルＤＮＡバンドが内周寄りでは早くなり、外周寄りでは遅れるので、サンプルＤＮＡバンド全体は泳動流路に対して傾斜する。
【００１０】
一方、励起光スポット１０４は楕円形をしており泳動流路に垂直な方向とその長軸とが一致するように構成されている。したがって１０２および１０３のように泳動流路に対して傾斜したサンプルＤＮＡバンドに対してこのような励起光スポットを照射してスキャンすると図１３の実線１２１に示すようなサンプルＤＮＡバンドの測定波形が得られる。ところが真実のサンプルＤＮＡバンドの分布は図１３の点線１２０である。これはサンプルＤＮＡバンドの傾斜と励起光スポットの長軸とが一致していないために生じる。したがって従来の構成ではサンプルＤＮＡバンドの傾斜方向と励起光スポットの長軸とが一致していないときにサンプルＤＮＡの正確な測定ができないという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、屈曲部を持つ泳動流路に対して励起光スポットを制御することにより、泳動流路に対してサンプルＤＮＡバンドが傾斜した場合でも正確にサンプルＤＮＡの測定ができる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】
【００１２】
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装置は、蛍光物質が修飾された生体サンプルを流路に移送させるための流路を持つ生体物質検出用基板と前記流路に励起光を照射することにより前記生体サンプルの検出を行う生体物質検出装置において、前記励起光を照射するための光学ユニットと、前記励起光を前記流路に対して前記励起光の光軸を中心に回転させる回転機構と、前記流路に照射された励起光による前記生体サンプルの蛍光を検出する検出器と、前記生体サンプルの蛍光が最大になるように前記回転機構を制御する回転機構制御手段を備え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装置によれば、励起光スポットの長軸方向をサンプルＤＮＡバンドの傾斜に合わせて回転させることにより、サンプルＤＮＡバンドが傾斜しても感度を低下させることなく高分解能、高分離能な生体物質検出装置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装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１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１において、光学ユニット６０は複数の光学部品により構成しており、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を検出している。回転機構７８はステッピングモータと送りねじによって回転する電動ステージであり、励起光の光軸９１が回転機構７８の回転中心に一致するように光学ユニット６０を搭載している。回転機構７８は、コントローラ８０の指令に基づいて回転機構ドライブ回路７７で回転させる。このように生体検出用基板１へ光学ユニット６０から照射する励起光スポットを自由に回転させ、その回転角度を調整できるように構成されている。
【００１６】
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。励起光発光素子７２として６３５ｎｍの半導体レーザを用いている。励起光発光素子７２からの発散光を励起光集光用レンズ７１で略平行光にする。図２に励起発光素子付近の励起光ビームの詳細な様子を斜視図にて示す。励起光ビーム９５は、励起光発光素子７２から照射光はその断面が楕円形状をしているので、励起光集光用レンズ７１を介して略平行光にされた励起光ビーム９５の断面形状も楕円となる。
【００１７】
図１において、励起フィルタ７０により、励起光発光素子７２の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６７０ｎｍ付近の波長成分をカットし、６３５ｎｍ付近の励起波長成分のみを透過させる。励起フィルタ７０を透過した励起光は、モニタ用ビームスプリッタ６９で一定のパワー比率でモニタ光を分岐させる。モニタ光はモニタ光集光用レンズ７３で集光し、モニタ光用受光素子７４で電気信号に変換する。検出したモニタ光レベルが所定値になるように発光量制御回路７５で励起光発光素子７２の電流値を制御し、その所定値はコントローラ８０より設定し、光パワーを所定の値、ここでは０．５ｍＷに制御している。
【００１８】
モニタ用ビームスプリッタ６９を透過した略平行光の励起光は、リレーレンズ６８で集光されダイクロイックミラー６３に入射される。ダイクロイックミラー６３は、励起光での波長成分を反射し蛍光の波長成分を透過させる波長特性を持つ。図中の右側から入射した励起光は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。ダイクロイックミラー６３で反射され集光状態の励起光を対物レンズ６２で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の前側焦点位置とすることにより、対物レンズ出射光を平行光としている。図３に対物レンズ付近の励起光ビームの様子を示す。ダイクロイックミラー６３で反射し、対物レンズ６２で平行な励起光ビーム９６とし、生体物質検出用基板１上の流路１４へ照射して励起光スポット９７を得ている。図中の下部、右側からのリレーレンズからの収束光が楕円形状なので、ダイクロイックミラー６３及び対物レンズ６２を介した後の励起光ビーム９６及び励起光スポット９７の断面形状は楕円となる。流路１４の中心と励起光ビーム９６の光軸９１は一致するように配置されており、流路１４へは楕円ビームの中央部分が照射されている。
【００１９】
以上が励起光発光素子７２から生体物質検出用基板１上の流路１４にあるサンプルＤＮＡへの励起光照射までの説明である。次にサンプルＤＮＡ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までについて説明する。
【００２０】
サンプルＤＮＡには蛍光標識としてＣｙ５を標識しており、Ｃｙ５は波長が６３５ｎｍの励起光を照射すると波長が６７０ｎｍ程度の蛍光を発生する。生体物質検出用基板１上のサンプルＤＮＡに標識されたＣｙ５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。次に蛍光フィルタ６４で、６７０ｎｍ付近の蛍光波長成分のみを透過させ、６３５ｎｍ付近の励起光波長成分を遮断する。次に蛍光集光用レンズ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。次に蛍光用受光素子６７で受光した蛍光を電気信号に変換し、蛍光検出回路７６で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を電気信号として検出する。コントローラ８０は蛍光検出回路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。
【００２１】
次に、生体物質検出用基板１へ緩衝剤であるＤＮＡコンジュゲートや生体物質としてサンプルＤＮＡを遠心力によって充填するための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。生体物質検出用基板１をクランパ５０で保持しモータ５１で回転中心軸９０を中心として回転させる。モータ制御回路８３でモータ５１の回転数の制御を行う。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へ対して設定する。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、サンプルＤＮＡ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８３への設定によって行う。また、一回転検出器８１で生体物質検出用基板１の基準回転位置を検出し、この情報に基づいてコントローラ８０で励起光の照射位置を求める。このときの充填、定量、測定などの具体的な動作については後ほど説明する。
【００２２】
続いて、生体物質の電気泳動を行う生体物質検出用基板について説明する。図５は、本実施の形態１における生体物質検出用基板の流路形成面からみた図である。
【００２３】
本実施の形態１における生体物質検出用基板１には、樹脂基板上に流路パターン２が８つ形成されており同時に最大８検体のＤＮＡ判別が可能である。生体物質検出用基板１の外形の４つの角のうち３つの角はＲが設けられ、残りの１つの角は他の３つの角と形状を異なるように形成し、更に穴３および４を設けて外形を非対称にしてパターン２の場所を特定できるようにしている。流路形成面には溝が形成され、さらに樹脂製フィルムを溶着により溝を覆うことで密閉流路が形成されている。５は生体物質検出用基板１の中心を示している。
【００２４】
図６は、図５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の詳細形状を示す図である。ここで、流路パターン２は、生体サンプルの判別に用いる微小な幅と深さを持つ溝によって形成された微細な流路と貫通穴と非貫通穴とからなっている。サンプル注入部９、緩衝剤注入部７、サンプルチャンバー部１６、サンプル保持部２０、およびバッファ部２１は非貫通穴であり、サンプル注入口８と緩衝剤注入口６は流路形成面の裏側である試料注入面から各試料が注入できるように一部貫通している。更に、負電極部１３と正電極部１２も試料注入面から電圧が印加できるように貫通穴になっている。
【００２５】
正電極部１２は電気泳動用正電圧の印加部であり、負電極部１３は電気泳動用負電圧の印加部である。これらは流路１４を介して接続されており、さらには、流路１０，流路１１により緩衝剤注入部ともそれぞれ接続されている。チャンバー部１６は、流路１５によりサンプル注入部９と接続されている。また、サンプル保持部２０は、流路１７と流路１８によりチャンバー部１６と接続されている。バッファ部２１は、流路１７、流路１８、流路１９によりチャンバー部１６、サンプル保持部２０とそれぞれ接続されており、さらに、流路２２によってバッファ部２１の空気抜きが可能となる。サンプル定量部２３は流路１４と流路１９との合流部分に設けられており、サンプルＤＮＡを定量する所である。
【００２６】
それでは、以下、前述したサンプルＤＮＡ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６を用いて説明する。
【００２７】
まず、検体となるサンプルＤＮＡを準備する。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を準備する。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。
【００２８】
次に、緩衝剤としてＤＮＡコンジュゲートを準備する。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、正常型のサンプルＤＮＡに対しては相補であるが変異型のサンプルＤＮＡに対しては相補ではない配列とすることにより、正常型のサンプルＤＮＡに対しての結合力が強く、変異型のサンプルＤＮＡ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。
【００２９】
試料の準備が終わったところで、ＤＮＡコンジュゲートおよびサンプルＤＮＡを生体物質検出用基板１へ注入する。ＤＮＡコンジュゲートは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。サンプルＤＮＡも同様に定量をサンプル注入口８よりサンプル注入部９へ分注する。次に、クランパ５０で生体物質検出用基板１を固定し、モータ５１で重心５を軸に回転させる。この時、分注されたＤＮＡコンジュゲートとサンプルＤＮＡは、遠心力により外周方向へと移動する。
【００３０】
まず、注入されたＤＮＡコンジュゲートの移動について、図６を用いて説明する。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を通りサンプル定量部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を通りサンプル定量部２３まで移動する。ＤＮＡコンジュゲートは、正電極部１２および負電極部１３の７割程度まで充填されており、流路１４を満たし、サンプル定量部２３まで達している。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サンプル定量部の液面高さは、図５の重心５を中心とする同一円周上となる。
【００３１】
次に、注入されたサンプルＤＮＡの移動について、同じく図６を用いて説明する。サンプル注入部９内のサンプルＤＮＡ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サンプル保持部２０まで達する。しかしながら、図６に示すように流路１８はサンプル保持部２０の外周側に接続され、かつサンプル保持部２０には空気抜き用の穴が存在しない。そのためサンプル保持部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。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コンジュゲートとサンプルＤＮＡの移動が停止した状態とした後、回転を急停止させる。サンプル保持部２０内に存在していたサンプルＤＮＡは遠心力が無くなり、空気の圧力によりサンプル保持部２０から流路１８へ逆流しようとする。さらに、サンプルＤＮＡはサンプル保持部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サンプルＤＮＡは流路１７よりも流路１９へ多く流れる。つまり、サンプル保持部２０内のサンプルＤＮＡは空気の膨張により流路１８、流路１９を通りサンプル定量部２３およびバッファ部２１まで達する。これにより、サンプル定量部２３でサンプルＤＮＡは、充填されたＤＮＡコンジュゲートと接することになる。
【００３２】
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て緩やかに停止する。流路１９に充填されていたサンプルＤＮＡはチャンバー部１６へと流れるが、サンプル定量部２３にはサンプルＤＮＡが一定量残存する。このように一回目の回転時と異なる動作をする理由は、回転速度が遅く減速度が緩やかであるためサンプル保持部２０内の空気が強く圧縮されることがないからである。よって逆流して流路１９へサンプルが再度充填されることもない。以上の動作で、サンプル定量部２３に残存したサンプルＤＮＡがＳＮＰｓの判別を行なう最終試料となる。
【００３３】
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、サンプル定量部２３を含む流路１４において電界が発生し、サンプル定量部２３に一定量残存したサンプルＤＮＡは、流路１４中を正電極側へ泳動する。
【００３４】
流路１４中にはＤＮＡコンジュゲートが充填されており、サンプルＤＮＡ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、上述したようにサンプルＤＮＡ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。つまりサンプルＤＮＡ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、サンプルＤＮＡには蛍光物質が標識されており、励起光を照射するとサンプルＤＮＡの濃度に応じた蛍光を発する。電気流路１４中の蛍光の強度分布を測定することで、サンプルＤＮＡの濃度分布を測定することが出来る。
【００３５】
ここで、サンプルＤＮＡバンドとは、電気泳動の際に泳動流路で見られるサンプルＤＮＡの濃度による縞模様を言う。泳動流路に屈曲部があると、サンプルＤＮＡバンドが傾斜するので、この傾斜に合わせて励起光スポットを回転させねばならない。
【００３６】
この詳細について以下に説明する。図７は、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の拡大図である。泳動を行う流路１４中の１００、１０１、１０２、１０３は時系列でのサンプルＤＮＡバンドの移動の様子を示している。ここで、流路１４の幅は約３００μｍとした。図７の他の符号は図６と同一である。さて、流路に屈曲部があると、屈曲部の内周と外周とで泳動距離が異なる。そのため、サンプルＤＮＡバンドは、内周では早く、外周では遅く流れるため、屈曲部を通過したサンプルＤＮＡバンドは傾斜する。すなわち、サンプルＤＮＡバンド１００のように流路１４の泳動方向に対して垂直に分布していたバンドが、屈曲部を通過するとサンプルＤＮＡバンド１０３のように正常型のＤＮＡと変異型のＤＮＡに応じて前方と後方との２つに分離すると共に、内周寄りが前に外周寄りが後ろにずれる形で斜めになってしまう。これは、緩衝液の粘度、塩濃度、分子量などの組成やサンプルの種類、電気泳動の電界強度などによって泳動速度が異なるので、サンプルＤＮＡバンドの傾きは一定にならない。
【００３７】
一方、励起光源である励起光発光素子７２に半導体レーザを用いており、半導体レーザのビーム形状は楕円であるため、励起光スポット１０５も楕円となる。本実施の形態１においては、励起光のスポット径を単軸方向が約３００μｍ、長軸方向が約１０００μｍとなるように光学ユニットを設計、調整してある。基本的には楕円の方向はトレースする方向が短軸方向へ、トレースする流路と垂直方向が長軸方向となるようにしている。これは流路１４をトレースする際にサンプルＤＮＡバンド検出の分解能を高くするためと、生体物質検出用基板１を回転させた際の偏芯によるトレースずれによる信号低下を防止するためである。また、流路幅全体に渡って励起光を照射することができるため、流路の全てのサンプルＤＮＡに照射することになり、小さな励起光スポットでトレースする場合に比べてより褪色が少なく、より大きな蛍光信号量を得ることもできる。励起光スポットは、当初、１０５のように流路に対して垂直にされているが、サンプルＤＮＡバンドの傾きに合わせて１０６のように励起光スポットを回転機構７８により回転させる。
【００３８】
図８は図７に示す流路１４を電気泳動するサンプルＤＮＡを励起光スポット１０６でトレースした蛍光信号強度を表したグラフである。横軸が励起光スポット１０６の位置を表し、ＤＮＡはグラフ中の左から右へ泳動する。つまりグラフの左側がサンプル定量部２３寄りで右側が正電極部１２寄りである。縦軸は蛍光強度で、上からｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と計時変化した波形１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を表す。徐々に２つの山が分離していく様子がわかる。ここではｔ２時に回転角度の調整を行った。１１１が回転角度調整前の波形で１１２が回転角度調整後の波形であり、回転角度調整によって波形がシャープになった。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サンプルＤＮＡの分布１１５、左側が遅く泳動しているので正常型のサンプルＤＮＡの分布１１６を示している。
【００３９】
励起光スポット角度の決定はコントローラ８０より回転機構ドライブ回路７７を介して行うが、その角度の決定方法は次の通りである。まず、角度の決定方法の概要を説明し、続いてより具体的に詳細を説明する。
【００４０】
角度の決定方法の概要は、励起光スポット角度を変えながらサンプルＤＮＡバンドによる蛍光信号の波形を取得し、その波形が最もシャープになる角度を設定値とするものである。最もシャープとなる角度の判定方法には、（１）蛍光信号波形の最大値が最も高くなるときと判定する方法、（２）蛍光信号波形の面積を求めてその面積が最小になるときと判定する方法、（３）蛍光信号のピークの幅を求めてその幅が最小になるときと判定する方法がある。
【００４１】
電気泳動中のサンプルＤＮＡバンドの傾きは屈曲部通過後にはほぼ一定で変化しないので、屈曲部を通過した後に回転角度を決定し、その角度を保持する。例えば、最初に励起光スポットの楕円の長径の方向を流路１４に垂直とし、この位置を角度＝０度とする。まず、０度にて流路１４をトレースし蛍光信号波形を取得し、角度調整可能な位置までサンプルＤＮＡバンドの泳動が進んだかどうかを確認する。この確認は具体的には、生体物質検出用基板１を回転させるモータ５１をステッピングモータとしているため、コントローラ８０からは励起光スポットがどこをトレースしているかわかるので、取得した蛍光信号のピーク位置を求め、例えば屈曲部より５ｍｍ以上進んだことを確認する。このときに回転角度０〜６０度まで、５度ステップで蛍光信号の波形を取得し最もシャープになる角度を設定値とする。この後、回転角度は固定とし、さらに電気泳動を進めてサンプルＤＮＡバンドの分離を進めることができる。
【００４２】
また、別の方法として、回転角度を固定とせず、流路をトレースしながら励起光スポットを回転させ、サンプルＤＮＡバンドによる蛍光信号の波形を取得し、その波形が最もシャープになる角度を常に変化させるように制御しても良い。
【００４３】
図４にコントローラ８０のうち角度調整機能のブロック図を示す。図４を用いてコントローラ８０の角度調整機能についてより詳細に説明する。電気泳動を開始する際に電気泳動開始信号１５０を内部生成し角度調整開始タイマー１５１を起動する。所定時間経過後、角度調整開始タイマー１５１より角度調整開始信号１５２が生成される。所定時間待つのは屈曲部付近をサンプルＤＮＡバンドが通過するのを待つためであり、所定時間は泳動速度によって決定し、ここでは泳動時間が早い方にばらついてもサンプルＤＮＡバンドが角度調整位置を大幅に通り過ぎないように３０秒とした。角度調整開始信号１５２により角度設定部１５３へ初期角度の０度が設定され、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の長軸が流路１４に垂直となる初期角度の０度へと回転させる。蛍光信号記憶部１５５より回転制御部１５６へ一回転させる回転指令が出され、回転制御部１５６は一回転検出信号１５７をモニタしながら回転制御信号１５８を生成して図４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、蛍光信号記憶部１５５で回転制御信号１５８と一回転検出信号１５７をモニタして励起光ビームの流路１４上の回転位置を求め、回転位置と蛍光信号１５９と関連付けて記憶する。この時点ではサンプルＤＮＡバンドが角度調整位置にまで到達しているとは限らないので角度調整位置へサンプルＤＮＡバンドが到達しているかどうか確認する。角度調整位置にまで到達しているかの確認は、角度調整位置判定部１６０で蛍光信号記憶部１５５の回転位置と蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９が最大となる位置を見つけ、屈曲部より５ｍｍ以上進んだ位置かどうか判定する。５ｍｍ未満の場合には所定時間だけ再度電気泳動を行い、再度角度調整位置にまで到達しているかの確認を行う。一方、５ｍｍ以上の場合は角度調整実行信号１６１を蛍光信号波形演算部１６２へ出力し角度調整実行に移る。
【００４４】
角度調整の実行は次のように行う。蛍光信号波形演算部１６２で蛍光信号記憶部１５５の蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９の最大値を求める。角度調整量記憶部１６３では、蛍光信号波形演算部１６２からの最大値と角度設定部１５３からの角度設定量とを関連付けて記憶する。一回転検出信号１５７により生体物質検出用基板１の一回転毎に角度設定部１５３の値を順次大きな角度へ向けて更新し、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の方向を回転させる。角度調整量記憶部１６３は角度設定部１５３の角度設定量が最大設定量の６０度に至ると、記憶した蛍光信号の最大値のうち最も大きい値となる角度設定量を角度設定部１５３へ設定し、角度調整動作を完了する。
【００４５】
角度調整の実行として次のような別の方法も可能である。蛍光信号波形演算部１６２で蛍光信号記憶部１５５の蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９の総和を求める。蛍光信号１５９のデータは流路上を等間隔となっているため、その総和は蛍光信号波形の面積に相当する。角度調整量記憶部１６３では、蛍光信号波形演算部１６２からの総和と角度設定部１５３からの角度設定量とを関連付けて記憶する。一回転検出信号１５７により生体物質検出用基板１の一回転毎に角度設定部１５３の値を順次大きな角度へ向けて更新し、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の方向を回転させる。角度調整量記憶部１６３は角度設定部１５３の角度設定量が最大設定量の６０度に至ると、記憶した蛍光信号の総和のうち最も大きい値となる角度設定量を角度設定部１５３へ設定し、角度調整動作を完了する。
【００４６】
角度調整の実行として次のような別の方法も可能である。蛍光信号波形演算部１６２で蛍光信号記憶部１５５の蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９の最大値を求め、その最大値の５０％の値を演算し、最大値となる位置の直近の前後に位置する１／２となる位置を求めその距離を演算する。角度調整量記憶部１６３では、蛍光信号波形演算部１６２からの１／２位置の距離と角度設定部１５３からの角度設定量とを関連付けて記憶する。一回転検出信号１５７により生体物質検出用基板１の一回転毎に角度設定部１５３の値を順次大きな角度へ向けて更新し、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の方向を回転させる。角度調整量記憶部１６３は角度設定部１５３の角度設定量が最大設定量の６０度に至ると、記憶した１／２位置の距離のうち最も小さい値となる角度設定量を角度設定部１５３へ設定し、角度調整動作を完了する。
【００４７】
また、複数の流路を用いて同時に電気泳動を行う場合は、同様な方法で流路毎に独立に角度設定値を求めて、実際のデータを得るためにトレースする際には流路毎に回転機構７８の角度を変えることも可能である。トレース時のモータ５１の回転速度は１０ｒｐｍ、６秒で１回転と非常に遅くしており、角度の設定変更を前のサンプルＤＮＡ流路と次のサンプルＤＮＡ流路との間で行うことができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態１によれば、光学ユニット６０を回転機構７８に搭載し、励起光スポット１０６を回転させることによって、励起光スポットの傾きをサンプルＤＮＡバンドの傾きにあわせることができる。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したサンプルＤＮＡを本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で高分離能、高分解能な検出結果を得ることが可能となる。
【００４９】
なお、ここでは励起光発光素子７２に半導体レーザを用いたが、ランプやＬＥＤのような等方的に光を放射する光源と、楕円または長方形の絞りとを組み合わせたものでもかまわない。
【００５０】
また、ここでは生体物質を一本鎖ＤＮＡとしＤＮＡのアフィニティを利用して分離する例について述べたが、生体物質を二本鎖ＤＮＡやたんぱくとし、分子量や電荷の違いで分離するような場合にでも適用できる。
【００５１】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２におけるコントローラ８０の角度調整機能のブロック図を示す。実施の形態１の構成と異なるのはコントローラ８０の構成と角度調整の方法のみであり、実施の形態１と同様の部材については同じ番号を振っており、特に機能的に変わらず重要でない部分については説明を省略する。
【００５２】
実施の形態２における励起光スポット角度の決定方法として、電気泳動開始時刻と流路１４の特定のポイントへのサンプルＤＮＡバンドの到着時刻より泳動に要した時間を算出し、この時間より回転角度を決定する方法がある。サンプルＤＮＡバンドの傾き量は泳動速度に依存し、泳動に要した時間は泳動速度に依存する関係があるので、泳動に要した時間と回転角度の関係を予め求めてテーブル化しておくことができる。より具体的には次の通りである。
【００５３】
図９にコントローラ８０のうち角度調整機能のブロック図を示す。図９を用いてコントローラ８０の角度調整機能について説明する。電気泳動を開始する際に電気泳動開始信号１５０を内部生成し角度調整開始タイマー１５１を起動する。所定時間経過後、角度調整開始タイマー１５１より角度調整開始信号１５２が生成される。所定時間待つのは屈曲部付近をサンプルＤＮＡバンドが通過するのを待つためであり、所定時間は泳動速度によって決定し、ここでは泳動時間が早い方にばらついてもサンプルＤＮＡバンドが角度調整位置を通り過ぎないように１０秒とした。角度調整開始信号１５２により角度設定部１５３へ初期角度の０度が設定され、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の長軸が流路１４に垂直となる初期角度の０度へと回転させる。蛍光信号記憶部１５５より回転制御部１５６へ一回転させる回転指令が出され、回転制御部１５６は一回転検出信号１５７をモニタしながら回転制御信号１５８を生成して図９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、蛍光信号記憶部１５５で回転制御信号１５８と一回転検出信号１５７をモニタして励起光ビームの流路１４上の回転位置を求め、回転位置と蛍光信号１５９と関連付けて記憶する。サンプルＤＮＡ到達判定部１７０で蛍光信号記憶部１５５の回転位置と蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９が最大となる位置を見つけ、サンプルＤＮＡが調整角度判定位置まで進んだかどうか判定する。ここでは調整角度判定位置を屈曲部より５ｍｍとした。５ｍｍ未満の場合には所定時間だけ再度電気泳動を行い、再度調整角度判定位置にまで到達しているかの確認を行う。一方、５ｍｍ以上の場合は、そのときのサンプルＤＮＡ到達時間情報１７１を到達時間−角度調整テーブル１７２へ送り、テーブル１７２に基づいて角度設定部１５３へ角度が設定され、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームを回転させる。
【００５４】
また、複数の流路を用いて同時に電気泳動を行う場合は、モータ５１をステッピングモータとしているため、コントローラ８０は励起光スポットが流路１４上のどこに位置しているかわかるので、流路１４上の特定の位置にサンプルＤＮＡバンドが到着した時刻を複数の流路ごとに得ることができる。
【００５５】
別のサンプルＤＮＡバンドの泳動速度を測定する方法として、図７の１０５の位置で、モータ５１を停止して固定し、サンプルＤＮＡバンドの到着を待ち受けてもかまわない。サンプルＤＮＡバンドが励起光スポット１０５の領域に進むと蛍光信号レベルが上昇し、離れると下降する。コントローラ８０で蛍光信号をモニタしながらピークとなった時刻をサンプルＤＮＡバンド到着時刻とする。コントローラ８０で泳動開始時刻はわかるので、泳動に要した時間を算出し、泳動に要した時間と励起光スポット角度の関係のテーブルより励起光スポット角度を決定する。この待ち受け位置は図７の１０５の場所に限られる訳ではなく、流路１４上であればどこでもかまわない。
【００５６】
このように角度調整を行うことにより、図７に示す流路１４を電気泳動するサンプルＤＮＡを励起光スポット１０６でトレースした実施の形態１と同様に図８の実線のような明瞭な分布波形を得ることができた。
【００５７】
以上のように、本実施の形態２によれば、光学ユニット６０を回転機構７８に搭載し、励起光スポット１０６を回転させることによって、励起光スポットの傾きをサンプルＤＮＡバンドの傾きにあわせることができる。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したサンプルＤＮＡを本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で高分離能、高分解能な検出結果を得ることが可能となる。
【００５８】
なお、ここでは励起光発光素子７２に半導体レーザを用いたが、ランプやＬＥＤのような等方的に光を放射する光源と、楕円または長方形の絞りとを組み合わせたものでもかまわない。
【００５９】
また、ここでは生体物質を一本鎖ＤＮＡとしＤＮＡのアフィニティを利用して分離する例について述べたが、生体物質を二本鎖ＤＮＡやたんぱくとし、分子量や電荷の違いで分離するような場合にでも適用できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３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を示す。図１０において、実施の形態１の構成と大きく異なる所は、光学ユニットが蛍光検出ユニット８４と励起光ユニット８５との２ピースから構成され、励起光ユニット８５に回転機構７９を設けた点である。実施の形態１と同様の部材については同じ番号を振っており、特に機能的に変わらず重要でない部分については説明を省略する。
【００６１】
回転機構７９は蛍光検出ユニット８４を基準に励起光ユニット８５を励起光ユニットの光軸９２の周りに回転させるガイドと、ステッピングモータと送りねじによって回転角度を変更し、保持する機構とから構成されている。この回転機構は回転中心が中空の回転ステージと同様な構成で実現することができる。回転機構７９は回転機構ドライブ回路７７から接続され、コントローラ８０の指令に基づいて回転機構７９を回転させる。
【００６２】
このような光学ユニットにおいて励起光スポットの回転について説明する。励起光発光素子７２に半導体レーザを用いており、励起光発光素子７２からの励起ビームは楕円となっている。回転機構７９の回転角度が０度の時、楕円の方向は、図１０の紙面上が長軸方向、奥行き方向が単軸方向となっており、励起光発光素子７２から生体物質検出用基板へ照射されるまで同一の方向である。回転機構７９の回転方向を励起光の進行方向に向かって右回りを正とし、正の方向に回転させると、ダイクロイックミラー反射後は正反対の左回りの負の方向に回転する。図７の生体物質検出用基板のパターン図は、図１０の下方より見た図であり、励起光スポット１０６を図中の矢印の左回りの方向に回転させるためには回転機構７９を右回りの正の方向に回転させる必要がある。図３において再度説明する。ダイクロイックミラー６３へ右方より入射する収束光が励起光ユニットからの励起光である。ここで励起光を進行方向に向かって右回りに回転させると、ダイクロイックミラー６３で反射し、対物レンズ透過後の励起光ビーム９６は進行方向に向かって左回りに回転する。生体物質検出用基板１は図中の左が内周側、右が外周側で、流路１４の手前側から奥行き方向に向かって電気泳動される。つまり、励起光を進行方向に向かって右回りに回転させると図７の生体物質検出用基板上では太い矢印の左回転方向に回転する。
【００６３】
生体物質検出用基板１については実施の形態１と同様であるので、電気泳動時のサンプルＤＮＡバンドの傾斜も同様に発生する。励起光の回転角度決定方法についても実施の形態１と同様に蛍光検出波形が最もシャープになるものを探す方法と、特定のポイントでサンプルＤＮＡバンドが到着するのを待ち受けて、泳動に要した時間と回転角度の関係のテーブルより回転角度を決定する方法とを適用できる。このように角度調整を行うことにより、実施の形態１や２と同様に図８の実線のような明瞭な分布波形を得ることができた。
【００６４】
以上のように、本実施の形態３によれば、光学ユニットを蛍光検出ユニット８４と励起光ユニット８５との２ピースから構成し、励起光ユニット８５に回転機構７９を設けることによって、励起光スポットの傾きをサンプルＤＮＡバンドの傾きにあわせることができる。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したサンプルＤＮＡを本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で高分離能、高分解能な検出結果を得ることが可能となる。
【００６５】
さらには、実施の形態１や２に比べて、回転部分の小型化、軽量化を実現でき、これにより励起光回転動作を高速化できるので、流路１４のトレース速度をより高速化することが可能となる。なお、ここでは励起光ユニット８５全体を回転させる構成としているが、励起光ユニット８５のうち励起光発光素子７２を含む一部のみを回転する構成としてもかまわない。例えば、励起光発光素子７２と励起光集光用レンズ７１とのセットで回転させることも可能である。最小構成としては励起光発光素子７２のみを回転させる構成も不可能ではないが、励起光発光素子７２の光軸からの位置ズレによる励起光の光軸ズレが非常に大きいため、励起光発光素子７２の位置ズレが小さくなるような注意が必要である。
【００６６】
なお、ここでは励起光発光素子７２に半導体レーザを用いたが、ランプやＬＥＤのような等方的に光を放射する光源と、楕円または長方形の絞りとを組み合わせたものでもかまわない。
【００６７】
また、ここでは生体物質を一本鎖ＤＮＡとしＤＮＡのアフィニティを利用して分離する例について述べたが、生体物質を二本鎖ＤＮＡやたんぱくとし、分子量や電荷の違いで分離するような場合にでも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明にかかる生体物質検出装置は、電気泳動時に発生するサンプルＤＮＡバンドの傾斜に合わせて励起光スポットを傾けることにより、高感度で高分解能、高分離能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形状に傾きがある場合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】
【００６９】
【図１】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２】本発明の実施の形態１における励起光発光素子付近の励起光ビーム形状の拡大図
【図３】本発明の実施の形態１における対物レンズ付近の励起光ビーム形状の拡大図
【図４】本発明の実施の形態１におけるコントローラの角度調整機能のブロック図
【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パターン形成面を示す図
【図６】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７】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の拡大図
【図８】本発明の実施の形態１におけるサンプルＤＮＡ泳動時の検出信号を時系列で示した図
【図９】本発明の実施の形態２におけるコントローラの角度調整機能のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３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１１】従来の生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した図
【図１２】従来の生体物質検出用基板に形成されるパターンの拡大図
【図１３】従来の生体物質検出装置での信号検出波形と分離の状態を示す図
【符号の説明】
【００７０】
１ 生体物質検出用基板
２ パターン
３ 回転部固定用穴
４ 位置決め穴
５ プレート重心
６ 緩衝剤注入口
７ 緩衝剤注入部
８ サンプル注入口
９ サンプル注入部
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 サンプル保持部
２１ バッファ部
２２ 流路
２３ サンプル定量部
３７ フィルム
５０ クランパ
５１ モータ
６０ 光学ユニット
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 蛍光検出回路
７７ 回転機構ドライブ回路
７８ 回転機構
７９ 回転機構
８０ コントローラ
８１ 一回転検出器
８３ モータ制御回路
８４ 蛍光検出ユニット
８５ 励起光ユニット
９０ 生体物質検出基板の回転軸
９１ 励起光の光軸
９２ 励起光ユニットの光軸
９５ 励起光ビーム
９６ 励起光ビーム
９７ 励起光スポット
１００ サンプルＤＮＡバンド
１０１ サンプルＤＮＡバンド
１０２ サンプルＤＮＡバンド
１０３ サンプルＤＮＡバンド
１０４ 励起光スポット
１０５ 励起光スポット
１０６ 励起光スポット
１１０ ｔ１経過後の蛍光信号波形
１１１ ｔ２経過後の蛍光信号波形
１１２ ｔ２経過後の蛍光信号波形（回転角度調整後）
１１３ ｔ３経過後の蛍光信号波形
１１４ ｔ４経過後の蛍光信号波形
１１５ 変異型ＤＮＡの分布
１１６ 正常型ＤＮＡの分布
１５０ 電気泳動開始信号
１５１ 角度調整開始タイマー
１５２ 角度調整開始信号
１５３ 角度設定部
１５４ 角度制御信号
１５５ 蛍光信号記憶部
１５６ 回転制御部
１５７ 一回転検出信号
１５８ 回転制御信号
１５９ 蛍光信号
１６０ 角度調整位置判定部
１６１ 角度調整実行信号
１６２ 蛍光信号波形演算部
１６３ 角度調整量記憶部
１７０ サンプルＤＮＡ到達判定部
１７１ サンプルＤＮＡ到達時間情報
１７２ 到達時間−角度調整テーブル
２００ 生体物質検出用基板
２０１ モータ
２１０ 半導体レーザ
２１１ 半導体レーザ用集光レンズ
２１４ ダイクロイックミラー
２１５ 対物レンズ
２１６ 蛍光フィルタ
２１７ 蛍光用集光レンズ
２１８ 蛍光用光検出素子
【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装置に関し、より詳細には、検出分離能、分解能を向上した生体物質検出装置に関する。
【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】
図１１に従来の生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着し蛍光を検出する時の主要部の構成を示す。図１１において、生体物質検出用基板２００上に微細な流路が形成されており、緩衝液が満たされた流路の一部に生体物質が導入され、その流路中を生体物質が電気泳動により輸送される。生体物質の種類や特性によって電気泳動の速度が異なるために流路の泳動方向に沿って分離され、生体物質の違いによる分布が生じる。例えば、生体物質をＤＮＡとし流路にアクリルアミドゲルを充填して電気泳動を行うと、ＤＮＡの長さによってアクリルアミドゲルを輸送する際の抵抗力が異なるため、長いＤＮＡは泳動速度が遅く、短いＤＮＡは泳動速度が速い。これにより、生体物質導入部の近い方より泳動方向に向けてＤＮＡ断片の長い順番に分布が生じる。この分布は粗密のバンド状に形成されるため以降サンプルＤＮＡバンドと呼ぶ。このサンプルＤＮＡバンドのパターンを読み取ることにより、植物や動物の品種判定などのＤＮＡの同定判別を行うことができる。
【０００６】
生体物質検出用基板２００上の複数の泳動流路は同心円周上に配置しており、生体物質検出用基板２００をモータ２０１で回転させると、順次、複数の泳動流路をトレースすることができる。生体物質に蛍光標識を標識しておけば、生体物質検出用基板２００を回転させて、順次、複数の泳動流路中の生体物質へ励起光を照射し、蛍光標識から発せられる蛍光を検出して生体物質の分布を得ることができる。
【０００７】
励起光を照射し、蛍光を検出する光学ユニットの構成について、図１１を用いて説明する。半導体レーザ２１０からの励起光を半導体レーザ用集光レンズ２１１によって略平行光とし、励起フィルタ２１２によって蛍光波長と同じ波長成分をカットして励起波長成分のみを透過させ、ダイクロイックミラー２１４で反射させて、対物レンズ２１５で集光して生体物質へ照射する。生体物質には蛍光標識が標識されており、励起光が照射されると励起光量に応じた蛍光を発する。蛍光標識からの蛍光は再び対物レンズ２１５によって集光され、ダイクロイックミラー２１４を透過する。蛍光フィルタ２１６、蛍光用集光レンズ２１７を通り、蛍光用光検出素子２１８によって蛍光の光量を検出して蛍光信号を出力する。この蛍光信号のレベルによって生体物質の有無、濃度、量などがわかる。
【特許文献１】特表２００５−０６４３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２に実際の生体物質検出用基板の電気泳動流路パターンの拡大図を示す。サンプル定量部２３で定量されたサンプルを泳動流路１４に送るように構成されている。１００から１０３は２種類の生体物質が含まれているサンプルＤＮＡバンドで、電気泳動する際にサンプルＤＮＡが泳動流路１４を移動する様子を示す。
【０００９】
サンプルＤＮＡが電気泳動するときは、図１２に示す流路の屈曲部では、流路の内周寄りと外周寄りとで泳動距離が異なるため、サンプルＤＮＡバンドが内周寄りでは早くなり、外周寄りでは遅れるので、サンプルＤＮＡバンド全体は泳動流路に対して傾斜する。
【００１０】
一方、励起光スポット１０４は楕円形をしており泳動流路に垂直な方向とその長軸とが一致するように構成されている。したがって１０２および１０３のように泳動流路に対して傾斜したサンプルＤＮＡバンドに対してこのような励起光スポットを照射してスキャンすると図１３の実線１２１に示すようなサンプルＤＮＡバンドの測定波形が得られる。ところが真実のサンプルＤＮＡバンドの分布は図１３の点線１２０である。これはサンプルＤＮＡバンドの傾斜と励起光スポットの長軸とが一致していないために生じる。したがって従来の構成ではサンプルＤＮＡバンドの傾斜方向と励起光スポットの長軸とが一致していないときにサンプルＤＮＡの正確な測定ができないという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、屈曲部を持つ泳動流路に対して励起光スポットを制御することにより、泳動流路に対してサンプルＤＮＡバンドが傾斜した場合でも正確にサンプルＤＮＡの測定ができる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】
【００１２】
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装置は、蛍光物質が修飾された生体サンプルを流路に移送させるための流路を持つ生体物質検出用基板と前記流路に励起光を照射することにより前記生体サンプルの検出を行う生体物質検出装置において、前記励起光を照射するための光学ユニットと、前記励起光を前記流路に対して前記励起光の光軸を中心に回転させる回転機構と、前記流路に照射された励起光による前記生体サンプルの蛍光を検出する検出器と、前記生体サンプルの蛍光が最大になるように前記回転機構を制御する回転機構制御手段を備え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装置によれば、励起光スポットの長軸方向をサンプルＤＮＡバンドの傾斜に合わせて回転させることにより、サンプルＤＮＡバンドが傾斜しても感度を低下させることなく高分解能、高分離能な生体物質検出装置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装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１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１において、光学ユニット６０は複数の光学部品により構成しており、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を検出している。回転機構７８はステッピングモータと送りねじによって回転する電動ステージであり、励起光の光軸９１が回転機構７８の回転中心に一致するように光学ユニット６０を搭載している。回転機構７８は、コントローラ８０の指令に基づいて回転機構ドライブ回路７７で回転させる。このように生体検出用基板１へ光学ユニット６０から照射する励起光スポットを自由に回転させ、その回転角度を調整できるように構成されている。
【００１６】
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。励起光発光素子７２として６３５ｎｍの半導体レーザを用いている。励起光発光素子７２からの発散光を励起光集光用レンズ７１で略平行光にする。図２に励起発光素子付近の励起光ビームの詳細な様子を斜視図にて示す。励起光ビーム９５は、励起光発光素子７２から照射光はその断面が楕円形状をしているので、励起光集光用レンズ７１を介して略平行光にされた励起光ビーム９５の断面形状も楕円となる。
【００１７】
図１において、励起フィルタ７０により、励起光発光素子７２の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６７０ｎｍ付近の波長成分をカットし、６３５ｎｍ付近の励起波長成分のみを透過させる。励起フィルタ７０を透過した励起光は、モニタ用ビームスプリッタ６９で一定のパワー比率でモニタ光を分岐させる。モニタ光はモニタ光集光用レンズ７３で集光し、モニタ光用受光素子７４で電気信号に変換する。検出したモニタ光レベルが所定値になるように発光量制御回路７５で励起光発光素子７２の電流値を制御し、その所定値はコントローラ８０より設定し、光パワーを所定の値、ここでは０．５ｍＷに制御している。
【００１８】
モニタ用ビームスプリッタ６９を透過した略平行光の励起光は、リレーレンズ６８で集光されダイクロイックミラー６３に入射される。ダイクロイックミラー６３は、励起光での波長成分を反射し蛍光の波長成分を透過させる波長特性を持つ。図中の右側から入射した励起光は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。ダイクロイックミラー６３で反射され集光状態の励起光を対物レンズ６２で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の前側焦点位置とすることにより、対物レンズ出射光を平行光としている。図３に対物レンズ付近の励起光ビームの様子を示す。ダイクロイックミラー６３で反射し、対物レンズ６２で平行な励起光ビーム９６とし、生体物質検出用基板１上の流路１４へ照射して励起光スポット９７を得ている。図中の下部、右側からのリレーレンズからの収束光が楕円形状なので、ダイクロイックミラー６３及び対物レンズ６２を介した後の励起光ビーム９６及び励起光スポット９７の断面形状は楕円となる。流路１４の中心と励起光ビーム９６の光軸９１は一致するように配置されており、流路１４へは楕円ビームの中央部分が照射されている。
【００１９】
以上が励起光発光素子７２から生体物質検出用基板１上の流路１４にあるサンプルＤＮＡへの励起光照射までの説明である。次にサンプルＤＮＡ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までについて説明する。
【００２０】
サンプルＤＮＡには蛍光標識としてＣｙ５を標識しており、Ｃｙ５は波長が６３５ｎｍの励起光を照射すると波長が６７０ｎｍ程度の蛍光を発生する。生体物質検出用基板１上のサンプルＤＮＡに標識されたＣｙ５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。次に蛍光フィルタ６４で、６７０ｎｍ付近の蛍光波長成分のみを透過させ、６３５ｎｍ付近の励起光波長成分を遮断する。次に蛍光集光用レンズ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。次に蛍光用受光素子６７で受光した蛍光を電気信号に変換し、蛍光検出回路７６で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を電気信号として検出する。コントローラ８０は蛍光検出回路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。
【００２１】
次に、生体物質検出用基板１へ緩衝剤であるＤＮＡコンジュゲートや生体物質としてサンプルＤＮＡを遠心力によって充填するための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。生体物質検出用基板１をクランパ５０で保持しモータ５１で回転中心軸９０を中心として回転させる。モータ制御回路８３でモータ５１の回転数の制御を行う。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へ対して設定する。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、サンプルＤＮＡ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８３への設定によって行う。また、一回転検出器８１で生体物質検出用基板１の基準回転位置を検出し、この情報に基づいてコントローラ８０で励起光の照射位置を求める。このときの充填、定量、測定などの具体的な動作については後ほど説明する。
【００２２】
続いて、生体物質の電気泳動を行う生体物質検出用基板について説明する。図５は、本実施の形態１における生体物質検出用基板の流路形成面からみた図である。
【００２３】
本実施の形態１における生体物質検出用基板１には、樹脂基板上に流路パターン２が８つ形成されており同時に最大８検体のＤＮＡ判別が可能である。生体物質検出用基板１の外形の４つの角のうち３つの角はＲが設けられ、残りの１つの角は他の３つの角と形状を異なるように形成し、更に穴３および４を設けて外形を非対称にしてパターン２の場所を特定できるようにしている。流路形成面には溝が形成され、さらに樹脂製フィルムを溶着により溝を覆うことで密閉流路が形成されている。５は生体物質検出用基板１の中心を示している。
【００２４】
図６は、図５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の詳細形状を示す図である。ここで、流路パターン２は、生体サンプルの判別に用いる微小な幅と深さを持つ溝によって形成された微細な流路と貫通穴と非貫通穴とからなっている。サンプル注入部９、緩衝剤注入部７、サンプルチャンバー部１６、サンプル保持部２０、およびバッファ部２１は非貫通穴であり、サンプル注入口８と緩衝剤注入口６は流路形成面の裏側である試料注入面から各試料が注入できるように一部貫通している。更に、負電極部１３と正電極部１２も試料注入面から電圧が印加できるように貫通穴になっている。
【００２５】
正電極部１２は電気泳動用正電圧の印加部であり、負電極部１３は電気泳動用負電圧の印加部である。これらは流路１４を介して接続されており、さらには、流路１０，流路１１により緩衝剤注入部ともそれぞれ接続されている。チャンバー部１６は、流路１５によりサンプル注入部９と接続されている。また、サンプル保持部２０は、流路１７と流路１８によりチャンバー部１６と接続されている。バッファ部２１は、流路１７、流路１８、流路１９によりチャンバー部１６、サンプル保持部２０とそれぞれ接続されており、さらに、流路２２によってバッファ部２１の空気抜きが可能となる。サンプル定量部２３は流路１４と流路１９との合流部分に設けられており、サンプルＤＮＡを定量する所である。
【００２６】
それでは、以下、前述したサンプルＤＮＡ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６を用いて説明する。
【００２７】
まず、検体となるサンプルＤＮＡを準備する。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を準備する。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。
【００２８】
次に、緩衝剤としてＤＮＡコンジュゲートを準備する。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、正常型のサンプルＤＮＡに対しては相補であるが変異型のサンプルＤＮＡに対しては相補ではない配列とすることにより、正常型のサンプルＤＮＡに対しての結合力が強く、変異型のサンプルＤＮＡ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。
【００２９】
試料の準備が終わったところで、ＤＮＡコンジュゲートおよびサンプルＤＮＡを生体物質検出用基板１へ注入する。ＤＮＡコンジュゲートは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。サンプルＤＮＡも同様に定量をサンプル注入口８よりサンプル注入部９へ分注する。次に、クランパ５０で生体物質検出用基板１を固定し、モータ５１で重心５を軸に回転させる。この時、分注されたＤＮＡコンジュゲートとサンプルＤＮＡは、遠心力により外周方向へと移動する。
【００３０】
まず、注入されたＤＮＡコンジュゲートの移動について、図６を用いて説明する。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を通りサンプル定量部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を通りサンプル定量部２３まで移動する。ＤＮＡコンジュゲートは、正電極部１２および負電極部１３の７割程度まで充填されており、流路１４を満たし、サンプル定量部２３まで達している。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サンプル定量部の液面高さは、図５の重心５を中心とする同一円周上となる。
【００３１】
次に、注入されたサンプルＤＮＡの移動について、同じく図６を用いて説明する。サンプル注入部９内のサンプルＤＮＡ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サンプル保持部２０まで達する。しかしながら、図６に示すように流路１８はサンプル保持部２０の外周側に接続され、かつサンプル保持部２０には空気抜き用の穴が存在しない。そのためサンプル保持部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。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コンジュゲートとサンプルＤＮＡの移動が停止した状態とした後、回転を急停止させる。サンプル保持部２０内に存在していたサンプルＤＮＡは遠心力が無くなり、空気の圧力によりサンプル保持部２０から流路１８へ逆流しようとする。さらに、サンプルＤＮＡはサンプル保持部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サンプルＤＮＡは流路１７よりも流路１９へ多く流れる。つまり、サンプル保持部２０内のサンプルＤＮＡは空気の膨張により流路１８、流路１９を通りサンプル定量部２３およびバッファ部２１まで達する。これにより、サンプル定量部２３でサンプルＤＮＡは、充填されたＤＮＡコンジュゲートと接することになる。
【００３２】
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て緩やかに停止する。流路１９に充填されていたサンプルＤＮＡはチャンバー部１６へと流れるが、サンプル定量部２３にはサンプルＤＮＡが一定量残存する。このように一回目の回転時と異なる動作をする理由は、回転速度が遅く減速度が緩やかであるためサンプル保持部２０内の空気が強く圧縮されることがないからである。よって逆流して流路１９へサンプルが再度充填されることもない。以上の動作で、サンプル定量部２３に残存したサンプルＤＮＡがＳＮＰｓの判別を行なう最終試料となる。
【００３３】
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、サンプル定量部２３を含む流路１４において電界が発生し、サンプル定量部２３に一定量残存したサンプルＤＮＡは、流路１４中を正電極側へ泳動する。
【００３４】
流路１４中にはＤＮＡコンジュゲートが充填されており、サンプルＤＮＡ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、上述したようにサンプルＤＮＡ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。つまりサンプルＤＮＡ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、サンプルＤＮＡには蛍光物質が標識されており、励起光を照射するとサンプルＤＮＡの濃度に応じた蛍光を発する。電気流路１４中の蛍光の強度分布を測定することで、サンプルＤＮＡの濃度分布を測定することが出来る。
【００３５】
ここで、サンプルＤＮＡバンドとは、電気泳動の際に泳動流路で見られるサンプルＤＮＡの濃度による縞模様を言う。泳動流路に屈曲部があると、サンプルＤＮＡバンドが傾斜するので、この傾斜に合わせて励起光スポットを回転させねばならない。
【００３６】
この詳細について以下に説明する。図７は、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の拡大図である。泳動を行う流路１４中の１００、１０１、１０２、１０３は時系列でのサンプルＤＮＡバンドの移動の様子を示している。ここで、流路１４の幅は約３００μｍとした。図７の他の符号は図６と同一である。さて、流路に屈曲部があると、屈曲部の内周と外周とで泳動距離が異なる。そのため、サンプルＤＮＡバンドは、内周では早く、外周では遅く流れるため、屈曲部を通過したサンプルＤＮＡバンドは傾斜する。すなわち、サンプルＤＮＡバンド１００のように流路１４の泳動方向に対して垂直に分布していたバンドが、屈曲部を通過するとサンプルＤＮＡバンド１０３のように正常型のＤＮＡと変異型のＤＮＡに応じて前方と後方との２つに分離すると共に、内周寄りが前に外周寄りが後ろにずれる形で斜めになってしまう。これは、緩衝液の粘度、塩濃度、分子量などの組成やサンプルの種類、電気泳動の電界強度などによって泳動速度が異なるので、サンプルＤＮＡバンドの傾きは一定にならない。
【００３７】
一方、励起光源である励起光発光素子７２に半導体レーザを用いており、半導体レーザのビーム形状は楕円であるため、励起光スポット１０５も楕円となる。本実施の形態１においては、励起光のスポット径を単軸方向が約３００μｍ、長軸方向が約１０００μｍとなるように光学ユニットを設計、調整してある。基本的には楕円の方向はトレースする方向が短軸方向へ、トレースする流路と垂直方向が長軸方向となるようにしている。これは流路１４をトレースする際にサンプルＤＮＡバンド検出の分解能を高くするためと、生体物質検出用基板１を回転させた際の偏芯によるトレースずれによる信号低下を防止するためである。また、流路幅全体に渡って励起光を照射することができるため、流路の全てのサンプルＤＮＡに照射することになり、小さな励起光スポットでトレースする場合に比べてより褪色が少なく、より大きな蛍光信号量を得ることもできる。励起光スポットは、当初、１０５のように流路に対して垂直にされているが、サンプルＤＮＡバンドの傾きに合わせて１０６のように励起光スポットを回転機構７８により回転させる。
【００３８】
図８は図７に示す流路１４を電気泳動するサンプルＤＮＡを励起光スポット１０６でトレースした蛍光信号強度を表したグラフである。横軸が励起光スポット１０６の位置を表し、ＤＮＡはグラフ中の左から右へ泳動する。つまりグラフの左側がサンプル定量部２３寄りで右側が正電極部１２寄りである。縦軸は蛍光強度で、上からｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と計時変化した波形１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を表す。徐々に２つの山が分離していく様子がわかる。ここではｔ２時に回転角度の調整を行った。１１１が回転角度調整前の波形で１１２が回転角度調整後の波形であり、回転角度調整によって波形がシャープになった。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サンプルＤＮＡの分布１１５、左側が遅く泳動しているので正常型のサンプルＤＮＡの分布１１６を示している。
【００３９】
励起光スポット角度の決定はコントローラ８０より回転機構ドライブ回路７７を介して行うが、その角度の決定方法は次の通りである。まず、角度の決定方法の概要を説明し、続いてより具体的に詳細を説明する。
【００４０】
角度の決定方法の概要は、励起光スポット角度を変えながらサンプルＤＮＡバンドによる蛍光信号の波形を取得し、その波形が最もシャープになる角度を設定値とするものである。最もシャープとなる角度の判定方法には、（１）蛍光信号波形の最大値が最も高くなるときと判定する方法、（２）蛍光信号波形の面積を求めてその面積が最小になるときと判定する方法、（３）蛍光信号のピークの幅を求めてその幅が最小になるときと判定する方法がある。
【００４１】
電気泳動中のサンプルＤＮＡバンドの傾きは屈曲部通過後にはほぼ一定で変化しないので、屈曲部を通過した後に回転角度を決定し、その角度を保持する。例えば、最初に励起光スポットの楕円の長径の方向を流路１４に垂直とし、この位置を角度＝０度とする。まず、０度にて流路１４をトレースし蛍光信号波形を取得し、角度調整可能な位置までサンプルＤＮＡバンドの泳動が進んだかどうかを確認する。この確認は具体的には、生体物質検出用基板１を回転させるモータ５１をステッピングモータとしているため、コントローラ８０からは励起光スポットがどこをトレースしているかわかるので、取得した蛍光信号のピーク位置を求め、例えば屈曲部より５ｍｍ以上進んだことを確認する。このときに回転角度０〜６０度まで、５度ステップで蛍光信号の波形を取得し最もシャープになる角度を設定値とする。この後、回転角度は固定とし、さらに電気泳動を進めてサンプルＤＮＡバンドの分離を進めることができる。
【００４２】
また、別の方法として、回転角度を固定とせず、流路をトレースしながら励起光スポットを回転させ、サンプルＤＮＡバンドによる蛍光信号の波形を取得し、その波形が最もシャープになる角度を常に変化させるように制御しても良い。
【００４３】
図４にコントローラ８０のうち角度調整機能のブロック図を示す。図４を用いてコントローラ８０の角度調整機能についてより詳細に説明する。電気泳動を開始する際に電気泳動開始信号１５０を内部生成し角度調整開始タイマー１５１を起動する。所定時間経過後、角度調整開始タイマー１５１より角度調整開始信号１５２が生成される。所定時間待つのは屈曲部付近をサンプルＤＮＡバンドが通過するのを待つためであり、所定時間は泳動速度によって決定し、ここでは泳動時間が早い方にばらついてもサンプルＤＮＡバンドが角度調整位置を大幅に通り過ぎないように３０秒とした。角度調整開始信号１５２により角度設定部１５３へ初期角度の０度が設定され、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の長軸が流路１４に垂直となる初期角度の０度へと回転させる。蛍光信号記憶部１５５より回転制御部１５６へ一回転させる回転指令が出され、回転制御部１５６は一回転検出信号１５７をモニタしながら回転制御信号１５８を生成して図４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、蛍光信号記憶部１５５で回転制御信号１５８と一回転検出信号１５７をモニタして励起光ビームの流路１４上の回転位置を求め、回転位置と蛍光信号１５９と関連付けて記憶する。この時点ではサンプルＤＮＡバンドが角度調整位置にまで到達しているとは限らないので角度調整位置へサンプルＤＮＡバンドが到達しているかどうか確認する。角度調整位置にまで到達しているかの確認は、角度調整位置判定部１６０で蛍光信号記憶部１５５の回転位置と蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９が最大となる位置を見つけ、屈曲部より５ｍｍ以上進んだ位置かどうか判定する。５ｍｍ未満の場合には所定時間だけ再度電気泳動を行い、再度角度調整位置にまで到達しているかの確認を行う。一方、５ｍｍ以上の場合は角度調整実行信号１６１を蛍光信号波形演算部１６２へ出力し角度調整実行に移る。
【００４４】
角度調整の実行は次のように行う。蛍光信号波形演算部１６２で蛍光信号記憶部１５５の蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９の最大値を求める。角度調整量記憶部１６３では、蛍光信号波形演算部１６２からの最大値と角度設定部１５３からの角度設定量とを関連付けて記憶する。一回転検出信号１５７により生体物質検出用基板１の一回転毎に角度設定部１５３の値を順次大きな角度へ向けて更新し、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の方向を回転させる。角度調整量記憶部１６３は角度設定部１５３の角度設定量が最大設定量の６０度に至ると、記憶した蛍光信号の最大値のうち最も大きい値となる角度設定量を角度設定部１５３へ設定し、角度調整動作を完了する。
【００４５】
角度調整の実行として次のような別の方法も可能である。蛍光信号波形演算部１６２で蛍光信号記憶部１５５の蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９の総和を求める。蛍光信号１５９のデータは流路上を等間隔となっているため、その総和は蛍光信号波形の面積に相当する。角度調整量記憶部１６３では、蛍光信号波形演算部１６２からの総和と角度設定部１５３からの角度設定量とを関連付けて記憶する。一回転検出信号１５７により生体物質検出用基板１の一回転毎に角度設定部１５３の値を順次大きな角度へ向けて更新し、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の方向を回転させる。角度調整量記憶部１６３は角度設定部１５３の角度設定量が最大設定量の６０度に至ると、記憶した蛍光信号の総和のうち最も大きい値となる角度設定量を角度設定部１５３へ設定し、角度調整動作を完了する。
【００４６】
角度調整の実行として次のような別の方法も可能である。蛍光信号波形演算部１６２で蛍光信号記憶部１５５の蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９の最大値を求め、その最大値の５０％の値を演算し、最大値となる位置の直近の前後に位置する１／２となる位置を求めその距離を演算する。角度調整量記憶部１６３では、蛍光信号波形演算部１６２からの１／２位置の距離と角度設定部１５３からの角度設定量とを関連付けて記憶する。一回転検出信号１５７により生体物質検出用基板１の一回転毎に角度設定部１５３の値を順次大きな角度へ向けて更新し、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の方向を回転させる。角度調整量記憶部１６３は角度設定部１５３の角度設定量が最大設定量の６０度に至ると、記憶した１／２位置の距離のうち最も小さい値となる角度設定量を角度設定部１５３へ設定し、角度調整動作を完了する。
【００４７】
また、複数の流路を用いて同時に電気泳動を行う場合は、同様な方法で流路毎に独立に角度設定値を求めて、実際のデータを得るためにトレースする際には流路毎に回転機構７８の角度を変えることも可能である。トレース時のモータ５１の回転速度は１０ｒｐｍ、６秒で１回転と非常に遅くしており、角度の設定変更を前のサンプルＤＮＡ流路と次のサンプルＤＮＡ流路との間で行うことができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態１によれば、光学ユニット６０を回転機構７８に搭載し、励起光スポット１０６を回転させることによって、励起光スポットの傾きをサンプルＤＮＡバンドの傾きにあわせることができる。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したサンプルＤＮＡを本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で高分離能、高分解能な検出結果を得ることが可能となる。
【００４９】
なお、ここでは励起光発光素子７２に半導体レーザを用いたが、ランプやＬＥＤのような等方的に光を放射する光源と、楕円または長方形の絞りとを組み合わせたものでもかまわない。
【００５０】
また、ここでは生体物質を一本鎖ＤＮＡとしＤＮＡのアフィニティを利用して分離する例について述べたが、生体物質を二本鎖ＤＮＡやたんぱくとし、分子量や電荷の違いで分離するような場合にでも適用できる。
【００５１】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２におけるコントローラ８０の角度調整機能のブロック図を示す。実施の形態１の構成と異なるのはコントローラ８０の構成と角度調整の方法のみであり、実施の形態１と同様の部材については同じ番号を振っており、特に機能的に変わらず重要でない部分については説明を省略する。
【００５２】
実施の形態２における励起光スポット角度の決定方法として、電気泳動開始時刻と流路１４の特定のポイントへのサンプルＤＮＡバンドの到着時刻より泳動に要した時間を算出し、この時間より回転角度を決定する方法がある。サンプルＤＮＡバンドの傾き量は泳動速度に依存し、泳動に要した時間は泳動速度に依存する関係があるので、泳動に要した時間と回転角度の関係を予め求めてテーブル化しておくことができる。より具体的には次の通りである。
【００５３】
図９にコントローラ８０のうち角度調整機能のブロック図を示す。図９を用いてコントローラ８０の角度調整機能について説明する。電気泳動を開始する際に電気泳動開始信号１５０を内部生成し角度調整開始タイマー１５１を起動する。所定時間経過後、角度調整開始タイマー１５１より角度調整開始信号１５２が生成される。所定時間待つのは屈曲部付近をサンプルＤＮＡバンドが通過するのを待つためであり、所定時間は泳動速度によって決定し、ここでは泳動時間が早い方にばらついてもサンプルＤＮＡバンドが角度調整位置を通り過ぎないように１０秒とした。角度調整開始信号１５２により角度設定部１５３へ初期角度の０度が設定され、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームの楕円の長軸が流路１４に垂直となる初期角度の０度へと回転させる。蛍光信号記憶部１５５より回転制御部１５６へ一回転させる回転指令が出され、回転制御部１５６は一回転検出信号１５７をモニタしながら回転制御信号１５８を生成して図９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、蛍光信号記憶部１５５で回転制御信号１５８と一回転検出信号１５７をモニタして励起光ビームの流路１４上の回転位置を求め、回転位置と蛍光信号１５９と関連付けて記憶する。サンプルＤＮＡ到達判定部１７０で蛍光信号記憶部１５５の回転位置と蛍光信号１５９のデータより蛍光信号１５９が最大となる位置を見つけ、サンプルＤＮＡが調整角度判定位置まで進んだかどうか判定する。ここでは調整角度判定位置を屈曲部より５ｍｍとした。５ｍｍ未満の場合には所定時間だけ再度電気泳動を行い、再度調整角度判定位置にまで到達しているかの確認を行う。一方、５ｍｍ以上の場合は、そのときのサンプルＤＮＡ到達時間情報１７１を到達時間−角度調整テーブル１７２へ送り、テーブル１７２に基づいて角度設定部１５３へ角度が設定され、角度制御信号１５４により回転機構ドライブ回路７７を通じて励起光ビームを回転させる。
【００５４】
また、複数の流路を用いて同時に電気泳動を行う場合は、モータ５１をステッピングモータとしているため、コントローラ８０は励起光スポットが流路１４上のどこに位置しているかわかるので、流路１４上の特定の位置にサンプルＤＮＡバンドが到着した時刻を複数の流路ごとに得ることができる。
【００５５】
別のサンプルＤＮＡバンドの泳動速度を測定する方法として、図７の１０５の位置で、モータ５１を停止して固定し、サンプルＤＮＡバンドの到着を待ち受けてもかまわない。サンプルＤＮＡバンドが励起光スポット１０５の領域に進むと蛍光信号レベルが上昇し、離れると下降する。コントローラ８０で蛍光信号をモニタしながらピークとなった時刻をサンプルＤＮＡバンド到着時刻とする。コントローラ８０で泳動開始時刻はわかるので、泳動に要した時間を算出し、泳動に要した時間と励起光スポット角度の関係のテーブルより励起光スポット角度を決定する。この待ち受け位置は図７の１０５の場所に限られる訳ではなく、流路１４上であればどこでもかまわない。
【００５６】
このように角度調整を行うことにより、図７に示す流路１４を電気泳動するサンプルＤＮＡを励起光スポット１０６でトレースした実施の形態１と同様に図８の実線のような明瞭な分布波形を得ることができた。
【００５７】
以上のように、本実施の形態２によれば、光学ユニット６０を回転機構７８に搭載し、励起光スポット１０６を回転させることによって、励起光スポットの傾きをサンプルＤＮＡバンドの傾きにあわせることができる。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したサンプルＤＮＡを本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で高分離能、高分解能な検出結果を得ることが可能となる。
【００５８】
なお、ここでは励起光発光素子７２に半導体レーザを用いたが、ランプやＬＥＤのような等方的に光を放射する光源と、楕円または長方形の絞りとを組み合わせたものでもかまわない。
【００５９】
また、ここでは生体物質を一本鎖ＤＮＡとしＤＮＡのアフィニティを利用して分離する例について述べたが、生体物質を二本鎖ＤＮＡやたんぱくとし、分子量や電荷の違いで分離するような場合にでも適用できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３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を示す。図１０において、実施の形態１の構成と大きく異なる所は、光学ユニットが蛍光検出ユニット８４と励起光ユニット８５との２ピースから構成され、励起光ユニット８５に回転機構７９を設けた点である。実施の形態１と同様の部材については同じ番号を振っており、特に機能的に変わらず重要でない部分については説明を省略する。
【００６１】
回転機構７９は蛍光検出ユニット８４を基準に励起光ユニット８５を励起光ユニットの光軸９２の周りに回転させるガイドと、ステッピングモータと送りねじによって回転角度を変更し、保持する機構とから構成されている。この回転機構は回転中心が中空の回転ステージと同様な構成で実現することができる。回転機構７９は回転機構ドライブ回路７７から接続され、コントローラ８０の指令に基づいて回転機構７９を回転させる。
【００６２】
このような光学ユニットにおいて励起光スポットの回転について説明する。励起光発光素子７２に半導体レーザを用いており、励起光発光素子７２からの励起ビームは楕円となっている。回転機構７９の回転角度が０度の時、楕円の方向は、図１０の紙面上が長軸方向、奥行き方向が単軸方向となっており、励起光発光素子７２から生体物質検出用基板へ照射されるまで同一の方向である。回転機構７９の回転方向を励起光の進行方向に向かって右回りを正とし、正の方向に回転させると、ダイクロイックミラー反射後は正反対の左回りの負の方向に回転する。図７の生体物質検出用基板のパターン図は、図１０の下方より見た図であり、励起光スポット１０６を図中の矢印の左回りの方向に回転させるためには回転機構７９を右回りの正の方向に回転させる必要がある。図３において再度説明する。ダイクロイックミラー６３へ右方より入射する収束光が励起光ユニットからの励起光である。ここで励起光を進行方向に向かって右回りに回転させると、ダイクロイックミラー６３で反射し、対物レンズ透過後の励起光ビーム９６は進行方向に向かって左回りに回転する。生体物質検出用基板１は図中の左が内周側、右が外周側で、流路１４の手前側から奥行き方向に向かって電気泳動される。つまり、励起光を進行方向に向かって右回りに回転させると図７の生体物質検出用基板上では太い矢印の左回転方向に回転する。
【００６３】
生体物質検出用基板１については実施の形態１と同様であるので、電気泳動時のサンプルＤＮＡバンドの傾斜も同様に発生する。励起光の回転角度決定方法についても実施の形態１と同様に蛍光検出波形が最もシャープになるものを探す方法と、特定のポイントでサンプルＤＮＡバンドが到着するのを待ち受けて、泳動に要した時間と回転角度の関係のテーブルより回転角度を決定する方法とを適用できる。このように角度調整を行うことにより、実施の形態１や２と同様に図８の実線のような明瞭な分布波形を得ることができた。
【００６４】
以上のように、本実施の形態３によれば、光学ユニットを蛍光検出ユニット８４と励起光ユニット８５との２ピースから構成し、励起光ユニット８５に回転機構７９を設けることによって、励起光スポットの傾きをサンプルＤＮＡバンドの傾きにあわせることができる。これによって、細胞や血液等から特定のＤＮＡを取り出したサンプルＤＮＡを本生体物質検出用基板において測定する際に、高感度で高分離能、高分解能な検出結果を得ることが可能となる。
【００６５】
さらには、実施の形態１や２に比べて、回転部分の小型化、軽量化を実現でき、これにより励起光回転動作を高速化できるので、流路１４のトレース速度をより高速化することが可能となる。なお、ここでは励起光ユニット８５全体を回転させる構成としているが、励起光ユニット８５のうち励起光発光素子７２を含む一部のみを回転する構成としてもかまわない。例えば、励起光発光素子７２と励起光集光用レンズ７１とのセットで回転させることも可能である。最小構成としては励起光発光素子７２のみを回転させる構成も不可能ではないが、励起光発光素子７２の光軸からの位置ズレによる励起光の光軸ズレが非常に大きいため、励起光発光素子７２の位置ズレが小さくなるような注意が必要である。
【００６６】
なお、ここでは励起光発光素子７２に半導体レーザを用いたが、ランプやＬＥＤのような等方的に光を放射する光源と、楕円または長方形の絞りとを組み合わせたものでもかまわない。
【００６７】
また、ここでは生体物質を一本鎖ＤＮＡとしＤＮＡのアフィニティを利用して分離する例について述べたが、生体物質を二本鎖ＤＮＡやたんぱくとし、分子量や電荷の違いで分離するような場合にでも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明にかかる生体物質検出装置は、電気泳動時に発生するサンプルＤＮＡバンドの傾斜に合わせて励起光スポットを傾けることにより、高感度で高分解能、高分離能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形状に傾きがある場合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】
【００６９】
【図１】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２】本発明の実施の形態１における励起光発光素子付近の励起光ビーム形状の拡大図
【図３】本発明の実施の形態１における対物レンズ付近の励起光ビーム形状の拡大図
【図４】本発明の実施の形態１におけるコントローラの角度調整機能のブロック図
【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パターン形成面を示す図
【図６】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７】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の拡大図
【図８】本発明の実施の形態１におけるサンプルＤＮＡ泳動時の検出信号を時系列で示した図
【図９】本発明の実施の形態２におけるコントローラの角度調整機能のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態３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１１】従来の生体物質検出装置に生体物質検出用基板を装着した図
【図１２】従来の生体物質検出用基板に形成されるパターンの拡大図
【図１３】従来の生体物質検出装置での信号検出波形と分離の状態を示す図
【符号の説明】
【００７０】
１ 生体物質検出用基板
２ パターン
３ 回転部固定用穴
４ 位置決め穴
５ プレート重心
６ 緩衝剤注入口
７ 緩衝剤注入部
８ サンプル注入口
９ サンプル注入部
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 サンプル保持部
２１ バッファ部
２２ 流路
２３ サンプル定量部
３７ フィルム
５０ クランパ
５１ モータ
６０ 光学ユニット
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 蛍光検出回路
７７ 回転機構ドライブ回路
７８ 回転機構
７９ 回転機構
８０ コントローラ
８１ 一回転検出器
８３ モータ制御回路
８４ 蛍光検出ユニット
８５ 励起光ユニット
９０ 生体物質検出基板の回転軸
９１ 励起光の光軸
９２ 励起光ユニットの光軸
９５ 励起光ビーム
９６ 励起光ビーム
９７ 励起光スポット
１００ サンプルＤＮＡバンド
１０１ サンプルＤＮＡバンド
１０２ サンプルＤＮＡバンド
１０３ サンプルＤＮＡバンド
１０４ 励起光スポット
１０５ 励起光スポット
１０６ 励起光スポット
１１０ ｔ１経過後の蛍光信号波形
１１１ ｔ２経過後の蛍光信号波形
１１２ ｔ２経過後の蛍光信号波形（回転角度調整後）
１１３ ｔ３経過後の蛍光信号波形
１１４ ｔ４経過後の蛍光信号波形
１１５ 変異型ＤＮＡの分布
１１６ 正常型ＤＮＡの分布
１５０ 電気泳動開始信号
１５１ 角度調整開始タイマー
１５２ 角度調整開始信号
１５３ 角度設定部
１５４ 角度制御信号
１５５ 蛍光信号記憶部
１５６ 回転制御部
１５７ 一回転検出信号
１５８ 回転制御信号
１５９ 蛍光信号
１６０ 角度調整位置判定部
１６１ 角度調整実行信号
１６２ 蛍光信号波形演算部
１６３ 角度調整量記憶部
１７０ サンプルＤＮＡ到達判定部
１７１ サンプルＤＮＡ到達時間情報
１７２ 到達時間−角度調整テーブル
２００ 生体物質検出用基板
２０１ モータ
２１０ 半導体レーザ
２１１ 半導体レーザ用集光レンズ
２１４ ダイクロイックミラー
２１５ 対物レンズ
２１６ 蛍光フィルタ
２１７ 蛍光用集光レンズ
２１８ 蛍光用光検出素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光物質が修飾された生体サンプルを流路に移送させるための流路を持つ生体物質検出用基板と前記流路に励起光を照射することにより前記生体サンプルの検出を行う生体物質検出装置において、
前記励起光を照射するための光学ユニットと、
前記励起光を前記流路に対して前記励起光の光軸を中心に回転させる回転機構と、
前記流路に照射された励起光による前記生体サンプルの蛍光を検出する検出器と、
前記生体サンプルの蛍光が最大になるように前記回転機構を制御する回転機構制御手段を備えた生体物質検出装置。
【請求項２】
前記流路に対して前記生体サンプルのサンプルＤＮＡバンドの蛍光値を検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段で検出した蛍光値に基づいて前記回転機構を制御する回転機構制御手段と、を備えた請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項３】
前記光源ユニットは前記励起光を照射するための光源と前記検出器より成り、且つ前記励起光の光軸を中心に回転するように配置された回転機構を持つ請求項１及び２に記載の生体物質検出装置。
【請求項４】
前記光源ユニットは励起光を励起光ユニットと蛍光を検出する蛍光検出ユニットとから成り、励起光ユニットのみを回転させて前記励起光の光軸を中心に回転するように配置された励起光ユニット回転機構を持つ請求項１及び２に記載の生体物質検出装置。
【請求項５】
前記回転機構制御手段は、前記励起光の光軸を回転させた時に前記傾き検出手段で検出した蛍光値の最大値を検出する波形レベル判定手段をさらに含む請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項６】
前記回転機構制御手段は、前記励起光の光軸を回転させた時に前記傾き検出手段で検出した蛍光値の累積値を計算してその最小値を検出する波形累積値判定手段をさらに含む請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項７】
前記回転機構制御手段は、前記励起光の光軸を回転させた時に前記傾き検出手段で検出した前記サンプルＤＮＡバンドの流速を検出する流速判定手段をさらに含む請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項８】
生体物質検出用基板上の複数の流路を用いて前記輸送反応を同時に行う際に、流路毎に回転角度を独立に設定することを特徴とする請求項５から７に記載の生体物質検出装置。
【請求項１】
蛍光物質が修飾された生体サンプルを流路に移送させるための流路を持つ生体物質検出用基板と前記流路に励起光を照射することにより前記生体サンプルの検出を行う生体物質検出装置において、
前記励起光を照射するための光学ユニットと、
前記励起光を前記流路に対して前記励起光の光軸を中心に回転させる回転機構と、
前記流路に照射された励起光による前記生体サンプルの蛍光を検出する検出器と、
前記生体サンプルの蛍光が最大になるように前記回転機構を制御する回転機構制御手段を備えた生体物質検出装置。
【請求項２】
前記流路に対して前記生体サンプルのサンプルＤＮＡバンドの蛍光値を検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段で検出した蛍光値に基づいて前記回転機構を制御する回転機構制御手段と、を備えた請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項３】
前記光源ユニットは前記励起光を照射するための光源と前記検出器より成り、且つ前記励起光の光軸を中心に回転するように配置された回転機構を持つ請求項１及び２に記載の生体物質検出装置。
【請求項４】
前記光源ユニットは励起光を励起光ユニットと蛍光を検出する蛍光検出ユニットとから成り、励起光ユニットのみを回転させて前記励起光の光軸を中心に回転するように配置された励起光ユニット回転機構を持つ請求項１及び２に記載の生体物質検出装置。
【請求項５】
前記回転機構制御手段は、前記励起光の光軸を回転させた時に前記傾き検出手段で検出した蛍光値の最大値を検出する波形レベル判定手段をさらに含む請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項６】
前記回転機構制御手段は、前記励起光の光軸を回転させた時に前記傾き検出手段で検出した蛍光値の累積値を計算してその最小値を検出する波形累積値判定手段をさらに含む請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項７】
前記回転機構制御手段は、前記励起光の光軸を回転させた時に前記傾き検出手段で検出した前記サンプルＤＮＡバンドの流速を検出する流速判定手段をさらに含む請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項８】
生体物質検出用基板上の複数の流路を用いて前記輸送反応を同時に行う際に、流路毎に回転角度を独立に設定することを特徴とする請求項５から７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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−８００７０（Ｐ２００９−８００７０Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５０８９６（Ｐ２００７−２５０８９６）
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【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４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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