色ビーズ判別装置
【課題】容易に判別できる基準ビーズを用いることによって、振動検出時間を短縮して高速に解析を行うことを目的とする。
【解決手段】表面に塗布する異なる色を発光する半導体ナノ粒子の混合比を変えて複数種類の色ビーズを作成し、前記色ビーズの蛍光画像から前記色ビーズに塗布された半導体ナノ粒子の混合割合を特定し、前記色ビーズの種類を判別する色ビーズ判別装置において、前記ビーズと光の透過率の異なるビーズを用いて基準ビーズを作り、前記色ビーズと混ぜ合わせたサンプルに励起光を照射して得られた蛍光画像において、前記基準ビーズの蛍光画像から振動を検出することにより、振動検出時間を短縮して高速に解析を行う。
【解決手段】表面に塗布する異なる色を発光する半導体ナノ粒子の混合比を変えて複数種類の色ビーズを作成し、前記色ビーズの蛍光画像から前記色ビーズに塗布された半導体ナノ粒子の混合割合を特定し、前記色ビーズの種類を判別する色ビーズ判別装置において、前記ビーズと光の透過率の異なるビーズを用いて基準ビーズを作り、前記色ビーズと混ぜ合わせたサンプルに励起光を照射して得られた蛍光画像において、前記基準ビーズの蛍光画像から振動を検出することにより、振動検出時間を短縮して高速に解析を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子発現解析等のための色ビーズ判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遺伝子の解析では、蛍光色素を用いて検査対象物を染色し、フローサイトメータ等を用いていた。しかし、蛍光色素の蛍光強度は光依存性が有り、太陽光が当たっても減衰するので、測定するためにレーザー光を照射すると蛍光強度が減衰するという課題をもっていた。
【０００３】
この課題を解決するために、光を照射しても蛍光強度が減衰しない半導体ナノ粒子を用いて遺伝子の解析を行う技術が知られている。半導体ナノ粒子から発生する蛍光を、光学フィルタを介して複数のＣＣＤカメラで撮影することにより、一度に複数の検査対象物を測定する為、検査速度の高速化をはかるとともに、光に対して蛍光強度が減衰しないので、信頼性の高い測定ができる（例えば、特許文献１。）。
【０００４】
また半導体ナノ粒子は、励起光を照射すると粒の大きさに応じて異なる色の蛍光を発する為、大きさの違う半導体ナノ粒子の配合割合を変えてビーズの表面に塗ることによって色々な色に発光する複数種類のビーズを作成することができる。それぞれのビーズに異なる遺伝子を結合させて、遺伝子の検出及びビーズの種類を判断することによって、遺伝子の解析を行うことが出来る（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
以上の技術を用いて、大きさの異なる半導体ナノ粒子の配合割合を変えてビーズの表面に塗って作成した複数種類のビーズに、異なる遺伝子を結合させて、それぞれのビーズに塗布された半導体ナノ粒子が発する蛍光を複数のＣＣＤカメラで撮影することにより、より多くの種類の遺伝子を高速に解析する装置が可能となった。
【特許文献１】特開２００３−２８７９７公報（第４−６頁、第２図）
【特許文献２】特開２００２−３１１０２７公報（第３−４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では高価なＣＣＤカメラを複数個用いているため、装置コストが高価になる。そこで、１個のCCDカメラでの装置構成が考えられる。この構成では、特定の波長の光のみを通過するように作成された光学フィルタを複数個用いて、それぞれ切り替えながら、検査対象ビーズの画像を順番に１個のＣＣＤカメラで撮影することになる。この複数個の光学フィルタのうち、特定の光学フィルタによる撮影持に、外部からの振動があると、その光学フィルタでの撮影画像にのみ振動の影響を受けてしまう。この振動を検出するには、光学フィルタの通過帯域内で発光するビーズが少なくとも１個は必要である。
【０００７】
例えば、特定の波長でのみ発光するビーズを選び振動検出を行うと、その波長以外の通過帯域を持つ光学フィルタでは、振動を検出することが出来ない。そこで、正確に振動を検出するためには、光学フィルタ毎に撮影した全ての検査対象ビーズの画像を調べなければならない。一般に検査対象のビーズの数は数百個程度あるので、全ての撮影条件（光学フィルタの種類）における検査対象ビーズの振動検出を行うと、その処理に膨大な時間が必要となる。本発明は、前記課題を解決するもので、検査対象ビーズ撮影時の振動検出の処理時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の色ビーズ判別装置は、粒径に応じて異なる波長の蛍光を発する半導体ナノ粒子を略球状のビーズ粒子の表面に付着させた複数のビーズ粒子から成る色ビーズと、前記色ビーズのビーズ粒子の光透過率を変えて作成した基準ビーズと、前記色ビーズと前記基準ビーズと測定すべき試料を混合した被測定物に対して透過光を照射し透過画像を得るための透過光照射手段と、前記被測定物に励起光を照射し蛍光画像を得るための励起光照射手段と、特定の波長域の光を通す複数のフィルタ手段と、前記被測定物の透過画像及び蛍光画像を撮影する撮影手段と、撮影した透過画像及び蛍光画像を記憶する記憶手段と、前記透過画像における前記ビーズ粒子の中心点及び階調を検出する透過画像検出手段と、前記蛍光画像から前記色ビーズ毎の蛍光波長別の階調を検出する蛍光画像検出手段と、前記色ビーズと前記基準ビーズとを区別するビーズ区別手段と、前記色ビーズの種類を判別する色ビーズ判別手段と、前記基準ビーズを用いて前記被測定物の振動を検出する振動検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の色ビーズ判別装置によれば、光の透過率の異なるビーズを用いて基準ビーズを作成し、その基準ビーズの蛍光画像から振動を検出することにより振動検出に要する時間を短縮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の色ビーズ判別装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の第１の実施例における色ビーズ判別装置のブロック図、図２は書き込み手段のブロック図、図３は振動検出手段のブロック図、図４は本発明の実施例におけるビーズに半導体ナノ粒子を塗布した色ビーズ及び基準ビーズの模式図を示す。表１は、赤色、緑色、青色に発光する３種類の半導体ナノ粒子の配合割合を色ごとに３段階に分けた場合に製造可能な色ビーズの種類を示す。
【００１２】
図４において２０１，３０１は青色に発光する半導体ナノ粒子、２０２，３０２は緑色に発光する半導体ナノ粒子、２０３，３０３は赤色に発光する半導体ナノ粒子である。図４ａには、色ビーズ２００を示す。この色ビーズは、ｍＲＮＡを補足でき、かつ透明な（６６０ｎｍの波長の光の透過率が７０％以上）粒径１０μｍのビーズで作られる。この透明なビーズに、赤色、緑色、青色に発光する半導体ナノ粒子を所定の割合で塗布し、色ビーズ２００が出来る。図４ｂには、基準ビーズ３００を示す。この基準ビーズ３００は、黒い（６６０ｎｍの波長の光の透過率が０％）粒径１０μｍのビーズをもとに作られる。この黒いビーズに青色、緑色、赤色の半導体ナノ粒子を（１：１：１）の配合割合で塗布し、基準ビーズ３００が出来る。
【００１３】
次に半導体ナノ粒子の配合割合を説明する。半導体ナノ粒子は、３色あり、おのおのの色ごとに混ぜる割合は３段階あるので、合計２７とおりの組み合わせがある。しかし青色：緑色：赤色の輝度比が（０：０：１）と（０：０：２）の場合は、どちらも赤色の半導体ナノ粒子のみを塗布することになるので、両者は同一のビーズとなる。同様に、青色：緑色：赤色の輝度比が（１：１：１）と（２：２：２）の時も、どちらも青色、緑色、赤色の半導体ナノ粒子を（１：１：１）で塗布することになるので、両者は同一のビーズとなる。従って、この同一のビーズとなる組み合わせを取り除くと２０種類のビーズを作成できる。表１にビーズの種類を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
ここで、表１に示す配合割合で半導体ナノ粒子を配合しビーズ表面に塗布することにより、色ビーズ２００を作成する。また、色ビーズ２００と基準ビーズ３００はビーズ自体の光の透過率が異なるので、光の透過率の違いから容易に判別できる。
【００１６】
図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて、色ビーズ読み取り装置が基準ビーズ３００の蛍光をもとに、振動を検出する際の動作について説明する。図１において、ウエルプレート１０１は、観察対象（図示せず。ｍＲＮＡやタンパク質を、半導体ナノ粒子やビーズと結合させたもの）を注入する複数個のウエル１０２から構成され、ウエルプレート駆動手段１０３により２次元平面ＸＹ方向に移動できるものとする。ＣＰＵ１０４は装置全体を制御する。まずＣＰＵ１０４は、ウエルプレート駆動手段１０３を制御して、観察対象が注入されたウエル１０２が対物レンズ１０５の真上に位置するように、ウエルプレート１０１を移動させるとともに、光学フィルタ１０８が実装されていない箇所が、対物レンズ１０５の真上に位置するように、フィルタホイール駆動手段１１５を制御してフィルタホイール１１４を回転させる。
【００１７】
次にＣＰＵ１０４は、ＬＥＤ１０６を点灯し、ウエル１０２にＬＥＤ光を照射する。ＬＥＤ光による、ウエル１０２内の観察対象の透過画像は、対物レンズ１０５により拡大され、ダイクロイックミラー１０７及びフィルタホイール１１４の光学フィルタ１０８未実装部分を通過し、さらに、結像レンズ１０９によって集光されて、ＣＣＤカメラ１１０に到達する。対物レンズ１０５は、ウエル１０２内の観察対象の画像を拡大するためのレンズであり、ダイクロイックミラー１０７は、所定の波長未満の光を反射し、所定の波長以上の光を通過するミラーである。
【００１８】
光学フィルタ１０８は、所定の波長域のみを通過するバンドパスフィルタである。本実施例では、青色、緑色、赤色用のバンドパスフィルタを装着し、透過画像撮影時には、光学フィルタ１０８は使用しないものとする。結像レンズ１０９は、光を集光するためのレンズである。ＣＣＤカメラ１１０は、結像レンズ１０９によって集光された光を二次元画像データに変換して出力する画像検出手段である。ＣＰＵ１０４は、ＣＣＤカメラ制御手段１１１に指令を与え、ＣＣＤカメラ１１０によって観察対象の透過画像を撮影する。
【００１９】
ＣＰＵ１０４の自動焦点調整プログラム（図示せず）は、前記透過画像から画像のコントラスト値を計算し、このコントラスト値が最大になる位置を見つけ出すことによって、対物レンズ１０５の焦点を合わせる。ＣＰＵ１０４の自動焦点調整プログラムは、対物レンズ１０５を、２次元平面ＸＹと垂直となる方向（Ｚ軸方向）へ、Ｚ軸駆動手段１１２によって移動させながら、前記コントラスト値が最大となる対物レンズ１０５の位置を見つけ出す。ＣＰＵ１０４は、対物レンズ１０５の焦点が合った状態で撮影した観察対象の透過画像を、ＢＦＩ（Ｂｒｉｇｈｔ Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ）として、データ転送手段１２６を通して記憶手段１３０へ格納する。
【００２０】
透過画像検出手段１５０は、読み出し手段１４０を通して記憶手段１３０よりＢＦＩを読み出し、全画素に対して２値化処理を行ない、２値化後のデータを記憶手段１３０に格納する。ゴミによる誤検出を防ぐために、透過画像検出手段１５０は、２値化後の画像から対象物の輪郭を抽出し、対象物の面積及び縦横比を求め、一定の大きさの範囲に入っていないものは検査対象から除外する。また、観察対象物の測定結果が周辺の観察対象物の影響を受けないように、一定の距離以上離れていないものの除外を行い、最終的に検査対象となる色ビーズ２００と基準ビーズ３００の位置情報をビーズ区別手段１７０に転送する。
【００２１】
ビーズ区別手段１７０は、透過画像検出手段１５０から転送された色ビーズ２００と基準ビーズ３００の位置情報に基づいて記憶手段１３０に格納されている２値化後のＢＦＩイメージから、各ビーズのデータを読み出す。２値化後のＢＦＩイメージを図５に示す。色ビーズ２００は、ビーズ自体がレンズの役目を果し、集光する為、中心部が明るく周辺部が暗くなる。また、基準ビーズ３００は光を通さないため、全体が暗くなる。ビーズ区別手段１７０は、ビーズの中心部の画素データが明るければ色ビーズ２００と判断し、ビーズの中心部の画素データが暗ければ基準ビーズ３００と判断して、それぞれのビーズを区別した新たな位置情報ｘを作成し、ビーズ種別記憶手段１８０に格納する。
【００２２】
次に、ＣＰＵ１０４は、光学フィルタ１０８が実装されている箇所が、対物レンズ１０５の真上に位置するように、フィルタホイール駆動手段１１５を制御してフィルタホイール１１４を回転させるとともに、ＬＥＤ１０６を消灯し、励起光源１１３から励起光を照射する。励起光は、青色レーザー光のような短波長の光であり、ダイクロイックミラー１０７に当たると、ダイクロイックミラー１０７が所定の波長以下の光を反射するという性質によって、対物レンズ１０５の方向へ励起光を反射する。
【００２３】
対物レンズ１０５はダイクロイックミラー１０７からの光をウエル１０２内の観察対象に集光させる。ウエル１０２内の観察対象に付着した半導体ナノ粒子は、対物レンズ１０５から照射された光によって励起され、ダイクロイックミラー１０７を通過できる所定の波長以上の光を発光する。観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光は、前記観察対象の透過光と同様に、対物レンズ１０５、ダイクロイックミラー１０７、光学フィルタ１０８を通過し、さらに、結像レンズ１０９によって集光されて、ＣＣＤカメラ１１０に到達する。
【００２４】
このとき、光学フィルタ１０８は、特定の波長域のみを通過させる性質を持つため、観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光の特定の波長域のみが、ＣＣＤカメラ１１０に到達する。この状態で、ＣＰＵ１０４は、ＣＣＤカメラ制御手段１１１に指令を与え、ＣＣＤカメラ１１０によって観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光のうち、光学フィルタ１０８を通過した特定の波長域のみの光の二次元画像データをＣＣＤカメラ制御手段１１１及び書き込み手段１２０を通して記憶手段１３０へ格納する。
【００２５】
光学フィルタ１０８は、通過波長域の異なるものが複数あり、フィルタホイール１１４に取り付けられている。フィルタホイール１１４は、フィルタホイール駆動手段１１５によって回転し、光学フィルタ１０８を切り替えることができる。ＣＰＵ１０４は、光学フィルタ１０８を切り替えながら、上記の方法によって観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光の種々の波長域の画像を撮影し、同様の処理を繰り返す。
【００２６】
書き込み手段１２０に入力されたデータは、平均輝度算出手段１２２によって全ての画素の平均値が計算されて、平均輝度が平均輝度保持手段１２３に記憶される。ＣＰＵ１０４が書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した値をもとに、低輝度判断基準保持手段１２４は、取得した画像から背景を選別する為の判断基準となる輝度を算出し、振動検出手段１９０に出力する。
【００２７】
ＣＰＵ１０４は、書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に対して、平均輝度保持手段１２３の出力をそのまま低輝度判断基準保持手段１２４に保持するモード、平均輝度保持手段１２３の出力に対して書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した比率で増幅／減衰した値を低輝度判断基準保持手段１２４に保持するモード及び書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した輝度を低輝度判断基準保持手段１２４に保持するモードのうち一つのモードを選択して設定することができる。
【００２８】
同様に、高輝度判断基準保持手段１２５は、ＣＰＵ１０４から書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定された値から、取得した画像から色ビーズ２００及び基準ビーズ３００を選別する為の判断基準となる輝度を算出し、振動検出手段１９０に出力する。
【００２９】
ＣＰＵ１０４は、書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に対して、平均輝度保持手段１２３の出力をそのまま高輝度判断基準保持手段１２５に保持するモード、平均輝度保持手段１２３の出力に対して書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した比率で増幅／減衰した値を高輝度判断基準保持手段１２５に保持するモード、書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した輝度を高輝度判断基準保持手段１２５に保持するモードを選択して設定することができる。
【００３０】
図６は、ＢＦＩより求めた検査対象となる色ビーズ２００及び基準ビーズ３００の位置を示すイメージ図である。斜線でハッチングされた場所が測定対象となる色ビーズ２００の位置であり、黒く塗られた場所が基準ビーズ３００の位置である。
【００３１】
図７ａ〜７ｃに本発明の振動検出内円及び振動検出外円の構成図を示す。図７ａにおいて、３００は基準ビーズ、３１０は基準ビーズ３００と同一の中心点を持ち、基準ビーズ３００よりも半径が２画素分短い振動検出内円、３２０は基準ビーズ３００と同一の中心点を持ち、基準ビーズ３００よりも半径が２画素分長い振動検出外円である。
【００３２】
振動検出円算出手段１９３は、ＣＰＵ１０４から振動検出ＣＰＵインタフェース１９１に設定された振動検出内円３１０の半径と、透過画像検出手段１５０からの基準ビーズ３００の中心点の位置情報から、それぞれの基準ビーズ３００に対する振動検出内円３１０上の点（以下、振動検出点とする）を算出し、二次元蛍光画像における振動検出点の輝度情報を記憶手段１３０から読み出し手段１４０を介して読み出す。振動発生検出手段１９２は読み出された輝度情報と、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度情報を比較し、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度の方が高ければ、振動を検出したとして、ＣＰＵ１０４に通知する。
【００３３】
同様に振動検出円算出手段１９３は、ＣＰＵ１０４から振動検出ＣＰＵインタフェース１９１に設定された振動検出外円３２０の半径と、透過画像検出手段１５０からの基準ビーズ３００の中心点の位置情報から、それぞれの基準ビーズ３００に対する振動検出外円３２０上の振動検出点を算出し、二次元蛍光画像における振動検出点の輝度情報を記憶手段１３０から読み出し手段１４０を介して読み出す。振動発生検出手段１９２は読み出された輝度情報と、高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度情報を比較し、高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度の方が低ければ、振動を検出したとして、ＣＰＵ１０４に通知する。
【００３４】
図７ｂは振動が発生した場合の二次元蛍光画像における基準ビーズ３００と振動検出内円３１０及び振動検出外円３２０の関係を示し、図７ｃは振動がない場合の二次元蛍光画像における基準ビーズ３００と振動検出内円３１０及び振動検出外円３２０の関係を示す。振動の検出は振動検出内円３１０上の例えば４点の振動検出点（図７においては星印で表される）と振動検出外円３２０上の例えば４点の振動検出点（図７においては三角印で表される）において行われる。
【００３５】
図７ｂにおいては、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度情報よりも輝度の低い振動検出点３１５が振動検出内円３１０上に存在するとともに高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度情報より輝度の高い振動検出点３２５が振動検出外円３２０上に存在するので、装置が振動していると判断できる。図７ｃにおいては、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度情報よりも輝度の低い振動検出点が振動検出内円３１０上に存在しないこと、高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度情報より輝度の高い振動検出点が振動検出外円３２０上に存在しないことから装置が振動していないと判断できる。
【００３６】
図８に振動が検出された際の処理の流れを示す。緑色の光学フィルタ１０８を使用して蛍光画像を撮影している際に振動が検出された場合を考える。振動検出手段１９０によって、振動が検出されると、振動の情報はＣＰＵ１０４に転送される。ＣＰＵ１０４は、振動が検出されたので、フィルタホイール１１４を回転させずに、緑色の光学フィルタ１０８が光軸上にある状態で再び蛍光画像を撮影する。緑色の光学フィルタ１０８を用いて再度撮影を行った時に振動が発生しなければ、フィルタホイール駆動手段１１５を制御して、青色の光学フィルタ１０８が光軸上にくるようにフィルタホイール１１４を回転させる。青色の光学フィルタ１０８を用いて蛍光画像の撮影を行ない、振動が検出しなければ現在のウエル１０２に対する撮影は完了したものとして、次のウエル１０２の撮影にうつる。このように画像の再取得を行うことにより、振動があった場合でも画像の再取得に要する時間の短縮を行うことができる。
【００３７】
蛍光画像検出手段１６０は、ビーズ種別記憶手段１８０から色ビーズ２００の位置情報ｘを読み出す。蛍光画像検出手段１６０は、記憶手段１３０から赤色の光学フィルタ１０８を用いて撮影した蛍光画像を読み出して、先に読みだした位置情報ｘから得られる色ビーズ２００の中心点を中心とする半径１０画素分の円に含まれる各画素の輝度の合計（以下、赤色輝度値とする）をそれぞれの色ビーズ２００に対して求める。
【００３８】
次に、記憶手段１３０から緑色の光学フィルタ１０８を用いて撮影した蛍光画像を読み出して、位置情報ｘから得られる色ビーズ２００の中心点を中心とする半径１０画素分の円に含まれる各画素の輝度の合計（以下、緑色輝度値とする）をそれぞれの色ビーズ２００に対して求める。
【００３９】
同様に、記憶手段１３０から青色の光学フィルタ１０８を用いて撮影した蛍光画像を読み出して、位置情報ｘから得られる色ビーズ２００の中心点を中心とする半径１０画素分の円に含まれる各画素の輝度の合計（以下、青色輝度値とする）をそれぞれの色ビーズ２００に対して求める。
【００４０】
蛍光画像検出手段１６０は、赤色輝度値が０近辺でない場合、それぞれの色ビーズ２００の緑色輝度値を赤色輝度値で除算する。
【００４１】
除算結果が０〜０．１の時、 緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ ０：１
除算結果が０．４９〜０．５１の時、緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ １：２
除算結果が０．９８〜１．０２の時、緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ １：１
除算結果が１．９６〜２．０４の時、緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ ２：１
とする。
【００４２】
除算結果が上記の範囲内に入らない場合は、異常ビーズとして、検査対象から除外する。同様に青色輝度値を赤色輝度値で除算することにより青色輝度値と赤色輝度値の比率を求めることができる。これらの（緑色輝度値：赤色輝度値）及び（青色輝度値：赤色輝度値）の比率から（赤色輝度値：緑色輝度値：青色輝度値）を求める。次に、赤色輝度値が０近辺の場合、緑色輝度値が０近辺でなければ、それぞれの色ビーズ２００の青色輝度値を緑色輝度値で除算する。
【００４３】
除算結果が０〜０．１の時、 青色輝度値：緑色輝度値 ＝ ０：１
除算結果が０．４９〜０．５１の時、青色輝度値：緑色輝度値 ＝ １：２
除算結果が０．９８〜１．０２の時、青色輝度値：緑色輝度値 ＝ １：１
除算結果が１．９６〜２．０４の時、青色輝度値：緑色輝度値 ＝ ２：１
となる。
【００４４】
色ビーズ判別手段１９５は、それぞれの色ビーズ２００に対して、赤色輝度値が０近辺でない場合、蛍光画像検出手段１６０が算出した（赤色輝度値：緑色輝度値：青色輝度値）の比率から表１に示す塗布済みビーズの種類６から１９を判別する。色ビーズ判別手段１９５は、それぞれの色ビーズ２００に対して、赤色輝度値が０近辺の場合、緑色輝度値が０近辺でなければ、蛍光画像検出手段１６０が算出した（緑色輝度値：青色輝度値）の比率から表１に示す塗布済みビーズの種類２から５を判別する。色ビーズ判別手段１９５は、それぞれの色ビーズ２００に対して、赤色輝度値及び緑色輝度値及び青色輝度値が０近辺であれば、表１に示す塗布済みビーズの種類０であると判断し、青色輝度値が０近辺でなければ、塗布済みビーズの種類１であると判断する。
【００４５】
なお、本実施例では、青色、緑色、赤色の半導体ナノ粒子を（１：１：１）の割合で塗布したものを基準ビーズとしているが、各色に発光する半導体ナノ粒子がビーズに塗布されていれば青色、緑色、赤色の波長の光を透過する光学フィルタ１０８を用いて、基準ビーズを撮影できるので、各半導体ナノ粒子の塗布する比率は問題ではない。
【００４６】
また本実施例では、半導体ナノ粒子を三種類、光学フィルタ１０８を三種類の構成の実施例を示しているが、半導体ナノ粒子及び光学フィルタ１０８の種類は三種類よりも多くても、少なくてもよい。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２は振動発生時の動作のみが、本発明の実施例１と異なる。図９を用いて、振動発生時の動作のみ説明する。
【００４８】
緑色の光学フィルタ１０８を使用して蛍光画像を撮影している際に振動が検出された場合を考えると、振動検出手段１９０によって、振動が検出されると、振動の情報はＣＰＵ１０４に転送される。ＣＰＵ１０４は、振動が検出されたので、フィルタホイール駆動手段１１５を制御して、青色の光学フィルタ１０８が実装されていない箇所が光軸上にくるようにフィルタホイール１１４を回転させる。そして、ＢＦＩ画像、赤色の蛍光画像、緑色の蛍光画像、青色の蛍光画像の順で、最初と同じように振動を検出しながらもう一度最初から、画像の撮影を開始する。このように画像の再取得を行うことにより、どの過程で振動が発生しても、画像再取得の為の処理が同じになるので、制御を簡略化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる色ビーズ判別装置は、装置の振動検出に要する時間を短縮でき、より高速に遺伝子解析を行う、遺伝子解析装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１及び２における色ビーズ判別装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１及び２における書き込み手段のブロック図
【図３】本発明の実施例１及び２における振動検出手段のブロック図
【図４】本発明の実施例１及び２における色ビーズ及び基準ビーズの模式図
【図５】本発明の実施例１における透過画像のイメージ図
【図６】本発明の実施例１及び２における色ビーズ及び基準ビーズの位置を示すイメージ図
【図７】本発明の実施例１及び２における振動検出内円及び振動検出外円の構成図
【図８】本発明の実施例１における振動発生時の処理図
【図９】本発明の実施例２における振動発生時の処理図
【符号の説明】
【００５１】
１０１ ウエルプレート
１０２ ウエル
１０３ ウエルプレート駆動手段
１０４ ＣＰＵ
１０５ 対物レンズ
１０６ ＬＥＤ
１０７ ダイクロイックミラー
１０８ 光学フィルタ
１０９ 結像レンズ
１１０ ＣＣＤカメラ
１１１ ＣＣＤカメラ制御手段
１１２ Ｚ軸駆動手段
１１３ 励起光源
１１４ フィルタホイール
１１５ フィルタホイール駆動手段
１２０ 書き込み手段
１２１ 書き込み手段ＣＰＵインタフェース
１２２ 平均輝度算出手段
１２３ 平均輝度保持手段
１２４ 低輝度判断基準保持手段
１２５ 高輝度判断基準保持手段
１２６ データ転送手段
１３０ 記憶手段
１４０ 読み出し手段
１５０ 透過画像検出手段
１６０ 蛍光画像検出手段
１７０ ビーズ区別手段
１８０ ビーズ種別記憶手段
１９０ 振動検出手段
１９１ 振動検出ＣＰＵインタフェース
１９２ 振動発生検出手段
１９３ 振動検出円算出手段
１９５ 色ビーズ判別手段
２００ 色ビーズ
２０１、３０１ 青色に発光する半導体ナノ粒子
２０２、３０２ 緑色に発光する半導体ナノ粒子
２０３、３０３ 赤色に発光する半導体ナノ粒子
３００ 基準ビーズ
３１０ 振動検出内円
３１５ 画素全体の平均輝度よりも輝度の低い振動検出内円上の点
３２０ 振動検出外円
３２５ 画素全体の平均輝度よりも輝度の高い振動検出外円上の点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子発現解析等のための色ビーズ判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遺伝子の解析では、蛍光色素を用いて検査対象物を染色し、フローサイトメータ等を用いていた。しかし、蛍光色素の蛍光強度は光依存性が有り、太陽光が当たっても減衰するので、測定するためにレーザー光を照射すると蛍光強度が減衰するという課題をもっていた。
【０００３】
この課題を解決するために、光を照射しても蛍光強度が減衰しない半導体ナノ粒子を用いて遺伝子の解析を行う技術が知られている。半導体ナノ粒子から発生する蛍光を、光学フィルタを介して複数のＣＣＤカメラで撮影することにより、一度に複数の検査対象物を測定する為、検査速度の高速化をはかるとともに、光に対して蛍光強度が減衰しないので、信頼性の高い測定ができる（例えば、特許文献１。）。
【０００４】
また半導体ナノ粒子は、励起光を照射すると粒の大きさに応じて異なる色の蛍光を発する為、大きさの違う半導体ナノ粒子の配合割合を変えてビーズの表面に塗ることによって色々な色に発光する複数種類のビーズを作成することができる。それぞれのビーズに異なる遺伝子を結合させて、遺伝子の検出及びビーズの種類を判断することによって、遺伝子の解析を行うことが出来る（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
以上の技術を用いて、大きさの異なる半導体ナノ粒子の配合割合を変えてビーズの表面に塗って作成した複数種類のビーズに、異なる遺伝子を結合させて、それぞれのビーズに塗布された半導体ナノ粒子が発する蛍光を複数のＣＣＤカメラで撮影することにより、より多くの種類の遺伝子を高速に解析する装置が可能となった。
【特許文献１】特開２００３−２８７９７公報（第４−６頁、第２図）
【特許文献２】特開２００２−３１１０２７公報（第３−４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では高価なＣＣＤカメラを複数個用いているため、装置コストが高価になる。そこで、１個のCCDカメラでの装置構成が考えられる。この構成では、特定の波長の光のみを通過するように作成された光学フィルタを複数個用いて、それぞれ切り替えながら、検査対象ビーズの画像を順番に１個のＣＣＤカメラで撮影することになる。この複数個の光学フィルタのうち、特定の光学フィルタによる撮影持に、外部からの振動があると、その光学フィルタでの撮影画像にのみ振動の影響を受けてしまう。この振動を検出するには、光学フィルタの通過帯域内で発光するビーズが少なくとも１個は必要である。
【０００７】
例えば、特定の波長でのみ発光するビーズを選び振動検出を行うと、その波長以外の通過帯域を持つ光学フィルタでは、振動を検出することが出来ない。そこで、正確に振動を検出するためには、光学フィルタ毎に撮影した全ての検査対象ビーズの画像を調べなければならない。一般に検査対象のビーズの数は数百個程度あるので、全ての撮影条件（光学フィルタの種類）における検査対象ビーズの振動検出を行うと、その処理に膨大な時間が必要となる。本発明は、前記課題を解決するもので、検査対象ビーズ撮影時の振動検出の処理時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の色ビーズ判別装置は、粒径に応じて異なる波長の蛍光を発する半導体ナノ粒子を略球状のビーズ粒子の表面に付着させた複数のビーズ粒子から成る色ビーズと、前記色ビーズのビーズ粒子の光透過率を変えて作成した基準ビーズと、前記色ビーズと前記基準ビーズと測定すべき試料を混合した被測定物に対して透過光を照射し透過画像を得るための透過光照射手段と、前記被測定物に励起光を照射し蛍光画像を得るための励起光照射手段と、特定の波長域の光を通す複数のフィルタ手段と、前記被測定物の透過画像及び蛍光画像を撮影する撮影手段と、撮影した透過画像及び蛍光画像を記憶する記憶手段と、前記透過画像における前記ビーズ粒子の中心点及び階調を検出する透過画像検出手段と、前記蛍光画像から前記色ビーズ毎の蛍光波長別の階調を検出する蛍光画像検出手段と、前記色ビーズと前記基準ビーズとを区別するビーズ区別手段と、前記色ビーズの種類を判別する色ビーズ判別手段と、前記基準ビーズを用いて前記被測定物の振動を検出する振動検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の色ビーズ判別装置によれば、光の透過率の異なるビーズを用いて基準ビーズを作成し、その基準ビーズの蛍光画像から振動を検出することにより振動検出に要する時間を短縮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の色ビーズ判別装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明の第１の実施例における色ビーズ判別装置のブロック図、図２は書き込み手段のブロック図、図３は振動検出手段のブロック図、図４は本発明の実施例におけるビーズに半導体ナノ粒子を塗布した色ビーズ及び基準ビーズの模式図を示す。表１は、赤色、緑色、青色に発光する３種類の半導体ナノ粒子の配合割合を色ごとに３段階に分けた場合に製造可能な色ビーズの種類を示す。
【００１２】
図４において２０１，３０１は青色に発光する半導体ナノ粒子、２０２，３０２は緑色に発光する半導体ナノ粒子、２０３，３０３は赤色に発光する半導体ナノ粒子である。図４ａには、色ビーズ２００を示す。この色ビーズは、ｍＲＮＡを補足でき、かつ透明な（６６０ｎｍの波長の光の透過率が７０％以上）粒径１０μｍのビーズで作られる。この透明なビーズに、赤色、緑色、青色に発光する半導体ナノ粒子を所定の割合で塗布し、色ビーズ２００が出来る。図４ｂには、基準ビーズ３００を示す。この基準ビーズ３００は、黒い（６６０ｎｍの波長の光の透過率が０％）粒径１０μｍのビーズをもとに作られる。この黒いビーズに青色、緑色、赤色の半導体ナノ粒子を（１：１：１）の配合割合で塗布し、基準ビーズ３００が出来る。
【００１３】
次に半導体ナノ粒子の配合割合を説明する。半導体ナノ粒子は、３色あり、おのおのの色ごとに混ぜる割合は３段階あるので、合計２７とおりの組み合わせがある。しかし青色：緑色：赤色の輝度比が（０：０：１）と（０：０：２）の場合は、どちらも赤色の半導体ナノ粒子のみを塗布することになるので、両者は同一のビーズとなる。同様に、青色：緑色：赤色の輝度比が（１：１：１）と（２：２：２）の時も、どちらも青色、緑色、赤色の半導体ナノ粒子を（１：１：１）で塗布することになるので、両者は同一のビーズとなる。従って、この同一のビーズとなる組み合わせを取り除くと２０種類のビーズを作成できる。表１にビーズの種類を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
ここで、表１に示す配合割合で半導体ナノ粒子を配合しビーズ表面に塗布することにより、色ビーズ２００を作成する。また、色ビーズ２００と基準ビーズ３００はビーズ自体の光の透過率が異なるので、光の透過率の違いから容易に判別できる。
【００１６】
図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて、色ビーズ読み取り装置が基準ビーズ３００の蛍光をもとに、振動を検出する際の動作について説明する。図１において、ウエルプレート１０１は、観察対象（図示せず。ｍＲＮＡやタンパク質を、半導体ナノ粒子やビーズと結合させたもの）を注入する複数個のウエル１０２から構成され、ウエルプレート駆動手段１０３により２次元平面ＸＹ方向に移動できるものとする。ＣＰＵ１０４は装置全体を制御する。まずＣＰＵ１０４は、ウエルプレート駆動手段１０３を制御して、観察対象が注入されたウエル１０２が対物レンズ１０５の真上に位置するように、ウエルプレート１０１を移動させるとともに、光学フィルタ１０８が実装されていない箇所が、対物レンズ１０５の真上に位置するように、フィルタホイール駆動手段１１５を制御してフィルタホイール１１４を回転させる。
【００１７】
次にＣＰＵ１０４は、ＬＥＤ１０６を点灯し、ウエル１０２にＬＥＤ光を照射する。ＬＥＤ光による、ウエル１０２内の観察対象の透過画像は、対物レンズ１０５により拡大され、ダイクロイックミラー１０７及びフィルタホイール１１４の光学フィルタ１０８未実装部分を通過し、さらに、結像レンズ１０９によって集光されて、ＣＣＤカメラ１１０に到達する。対物レンズ１０５は、ウエル１０２内の観察対象の画像を拡大するためのレンズであり、ダイクロイックミラー１０７は、所定の波長未満の光を反射し、所定の波長以上の光を通過するミラーである。
【００１８】
光学フィルタ１０８は、所定の波長域のみを通過するバンドパスフィルタである。本実施例では、青色、緑色、赤色用のバンドパスフィルタを装着し、透過画像撮影時には、光学フィルタ１０８は使用しないものとする。結像レンズ１０９は、光を集光するためのレンズである。ＣＣＤカメラ１１０は、結像レンズ１０９によって集光された光を二次元画像データに変換して出力する画像検出手段である。ＣＰＵ１０４は、ＣＣＤカメラ制御手段１１１に指令を与え、ＣＣＤカメラ１１０によって観察対象の透過画像を撮影する。
【００１９】
ＣＰＵ１０４の自動焦点調整プログラム（図示せず）は、前記透過画像から画像のコントラスト値を計算し、このコントラスト値が最大になる位置を見つけ出すことによって、対物レンズ１０５の焦点を合わせる。ＣＰＵ１０４の自動焦点調整プログラムは、対物レンズ１０５を、２次元平面ＸＹと垂直となる方向（Ｚ軸方向）へ、Ｚ軸駆動手段１１２によって移動させながら、前記コントラスト値が最大となる対物レンズ１０５の位置を見つけ出す。ＣＰＵ１０４は、対物レンズ１０５の焦点が合った状態で撮影した観察対象の透過画像を、ＢＦＩ（Ｂｒｉｇｈｔ Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ）として、データ転送手段１２６を通して記憶手段１３０へ格納する。
【００２０】
透過画像検出手段１５０は、読み出し手段１４０を通して記憶手段１３０よりＢＦＩを読み出し、全画素に対して２値化処理を行ない、２値化後のデータを記憶手段１３０に格納する。ゴミによる誤検出を防ぐために、透過画像検出手段１５０は、２値化後の画像から対象物の輪郭を抽出し、対象物の面積及び縦横比を求め、一定の大きさの範囲に入っていないものは検査対象から除外する。また、観察対象物の測定結果が周辺の観察対象物の影響を受けないように、一定の距離以上離れていないものの除外を行い、最終的に検査対象となる色ビーズ２００と基準ビーズ３００の位置情報をビーズ区別手段１７０に転送する。
【００２１】
ビーズ区別手段１７０は、透過画像検出手段１５０から転送された色ビーズ２００と基準ビーズ３００の位置情報に基づいて記憶手段１３０に格納されている２値化後のＢＦＩイメージから、各ビーズのデータを読み出す。２値化後のＢＦＩイメージを図５に示す。色ビーズ２００は、ビーズ自体がレンズの役目を果し、集光する為、中心部が明るく周辺部が暗くなる。また、基準ビーズ３００は光を通さないため、全体が暗くなる。ビーズ区別手段１７０は、ビーズの中心部の画素データが明るければ色ビーズ２００と判断し、ビーズの中心部の画素データが暗ければ基準ビーズ３００と判断して、それぞれのビーズを区別した新たな位置情報ｘを作成し、ビーズ種別記憶手段１８０に格納する。
【００２２】
次に、ＣＰＵ１０４は、光学フィルタ１０８が実装されている箇所が、対物レンズ１０５の真上に位置するように、フィルタホイール駆動手段１１５を制御してフィルタホイール１１４を回転させるとともに、ＬＥＤ１０６を消灯し、励起光源１１３から励起光を照射する。励起光は、青色レーザー光のような短波長の光であり、ダイクロイックミラー１０７に当たると、ダイクロイックミラー１０７が所定の波長以下の光を反射するという性質によって、対物レンズ１０５の方向へ励起光を反射する。
【００２３】
対物レンズ１０５はダイクロイックミラー１０７からの光をウエル１０２内の観察対象に集光させる。ウエル１０２内の観察対象に付着した半導体ナノ粒子は、対物レンズ１０５から照射された光によって励起され、ダイクロイックミラー１０７を通過できる所定の波長以上の光を発光する。観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光は、前記観察対象の透過光と同様に、対物レンズ１０５、ダイクロイックミラー１０７、光学フィルタ１０８を通過し、さらに、結像レンズ１０９によって集光されて、ＣＣＤカメラ１１０に到達する。
【００２４】
このとき、光学フィルタ１０８は、特定の波長域のみを通過させる性質を持つため、観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光の特定の波長域のみが、ＣＣＤカメラ１１０に到達する。この状態で、ＣＰＵ１０４は、ＣＣＤカメラ制御手段１１１に指令を与え、ＣＣＤカメラ１１０によって観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光のうち、光学フィルタ１０８を通過した特定の波長域のみの光の二次元画像データをＣＣＤカメラ制御手段１１１及び書き込み手段１２０を通して記憶手段１３０へ格納する。
【００２５】
光学フィルタ１０８は、通過波長域の異なるものが複数あり、フィルタホイール１１４に取り付けられている。フィルタホイール１１４は、フィルタホイール駆動手段１１５によって回転し、光学フィルタ１０８を切り替えることができる。ＣＰＵ１０４は、光学フィルタ１０８を切り替えながら、上記の方法によって観察対象に付着した半導体ナノ粒子が発光した光の種々の波長域の画像を撮影し、同様の処理を繰り返す。
【００２６】
書き込み手段１２０に入力されたデータは、平均輝度算出手段１２２によって全ての画素の平均値が計算されて、平均輝度が平均輝度保持手段１２３に記憶される。ＣＰＵ１０４が書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した値をもとに、低輝度判断基準保持手段１２４は、取得した画像から背景を選別する為の判断基準となる輝度を算出し、振動検出手段１９０に出力する。
【００２７】
ＣＰＵ１０４は、書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に対して、平均輝度保持手段１２３の出力をそのまま低輝度判断基準保持手段１２４に保持するモード、平均輝度保持手段１２３の出力に対して書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した比率で増幅／減衰した値を低輝度判断基準保持手段１２４に保持するモード及び書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した輝度を低輝度判断基準保持手段１２４に保持するモードのうち一つのモードを選択して設定することができる。
【００２８】
同様に、高輝度判断基準保持手段１２５は、ＣＰＵ１０４から書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定された値から、取得した画像から色ビーズ２００及び基準ビーズ３００を選別する為の判断基準となる輝度を算出し、振動検出手段１９０に出力する。
【００２９】
ＣＰＵ１０４は、書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に対して、平均輝度保持手段１２３の出力をそのまま高輝度判断基準保持手段１２５に保持するモード、平均輝度保持手段１２３の出力に対して書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した比率で増幅／減衰した値を高輝度判断基準保持手段１２５に保持するモード、書き込み手段ＣＰＵインタフェース１２１に設定した輝度を高輝度判断基準保持手段１２５に保持するモードを選択して設定することができる。
【００３０】
図６は、ＢＦＩより求めた検査対象となる色ビーズ２００及び基準ビーズ３００の位置を示すイメージ図である。斜線でハッチングされた場所が測定対象となる色ビーズ２００の位置であり、黒く塗られた場所が基準ビーズ３００の位置である。
【００３１】
図７ａ〜７ｃに本発明の振動検出内円及び振動検出外円の構成図を示す。図７ａにおいて、３００は基準ビーズ、３１０は基準ビーズ３００と同一の中心点を持ち、基準ビーズ３００よりも半径が２画素分短い振動検出内円、３２０は基準ビーズ３００と同一の中心点を持ち、基準ビーズ３００よりも半径が２画素分長い振動検出外円である。
【００３２】
振動検出円算出手段１９３は、ＣＰＵ１０４から振動検出ＣＰＵインタフェース１９１に設定された振動検出内円３１０の半径と、透過画像検出手段１５０からの基準ビーズ３００の中心点の位置情報から、それぞれの基準ビーズ３００に対する振動検出内円３１０上の点（以下、振動検出点とする）を算出し、二次元蛍光画像における振動検出点の輝度情報を記憶手段１３０から読み出し手段１４０を介して読み出す。振動発生検出手段１９２は読み出された輝度情報と、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度情報を比較し、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度の方が高ければ、振動を検出したとして、ＣＰＵ１０４に通知する。
【００３３】
同様に振動検出円算出手段１９３は、ＣＰＵ１０４から振動検出ＣＰＵインタフェース１９１に設定された振動検出外円３２０の半径と、透過画像検出手段１５０からの基準ビーズ３００の中心点の位置情報から、それぞれの基準ビーズ３００に対する振動検出外円３２０上の振動検出点を算出し、二次元蛍光画像における振動検出点の輝度情報を記憶手段１３０から読み出し手段１４０を介して読み出す。振動発生検出手段１９２は読み出された輝度情報と、高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度情報を比較し、高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度の方が低ければ、振動を検出したとして、ＣＰＵ１０４に通知する。
【００３４】
図７ｂは振動が発生した場合の二次元蛍光画像における基準ビーズ３００と振動検出内円３１０及び振動検出外円３２０の関係を示し、図７ｃは振動がない場合の二次元蛍光画像における基準ビーズ３００と振動検出内円３１０及び振動検出外円３２０の関係を示す。振動の検出は振動検出内円３１０上の例えば４点の振動検出点（図７においては星印で表される）と振動検出外円３２０上の例えば４点の振動検出点（図７においては三角印で表される）において行われる。
【００３５】
図７ｂにおいては、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度情報よりも輝度の低い振動検出点３１５が振動検出内円３１０上に存在するとともに高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度情報より輝度の高い振動検出点３２５が振動検出外円３２０上に存在するので、装置が振動していると判断できる。図７ｃにおいては、低輝度判断基準保持手段１２４から出力される輝度情報よりも輝度の低い振動検出点が振動検出内円３１０上に存在しないこと、高輝度判断基準保持手段１２５から出力される輝度情報より輝度の高い振動検出点が振動検出外円３２０上に存在しないことから装置が振動していないと判断できる。
【００３６】
図８に振動が検出された際の処理の流れを示す。緑色の光学フィルタ１０８を使用して蛍光画像を撮影している際に振動が検出された場合を考える。振動検出手段１９０によって、振動が検出されると、振動の情報はＣＰＵ１０４に転送される。ＣＰＵ１０４は、振動が検出されたので、フィルタホイール１１４を回転させずに、緑色の光学フィルタ１０８が光軸上にある状態で再び蛍光画像を撮影する。緑色の光学フィルタ１０８を用いて再度撮影を行った時に振動が発生しなければ、フィルタホイール駆動手段１１５を制御して、青色の光学フィルタ１０８が光軸上にくるようにフィルタホイール１１４を回転させる。青色の光学フィルタ１０８を用いて蛍光画像の撮影を行ない、振動が検出しなければ現在のウエル１０２に対する撮影は完了したものとして、次のウエル１０２の撮影にうつる。このように画像の再取得を行うことにより、振動があった場合でも画像の再取得に要する時間の短縮を行うことができる。
【００３７】
蛍光画像検出手段１６０は、ビーズ種別記憶手段１８０から色ビーズ２００の位置情報ｘを読み出す。蛍光画像検出手段１６０は、記憶手段１３０から赤色の光学フィルタ１０８を用いて撮影した蛍光画像を読み出して、先に読みだした位置情報ｘから得られる色ビーズ２００の中心点を中心とする半径１０画素分の円に含まれる各画素の輝度の合計（以下、赤色輝度値とする）をそれぞれの色ビーズ２００に対して求める。
【００３８】
次に、記憶手段１３０から緑色の光学フィルタ１０８を用いて撮影した蛍光画像を読み出して、位置情報ｘから得られる色ビーズ２００の中心点を中心とする半径１０画素分の円に含まれる各画素の輝度の合計（以下、緑色輝度値とする）をそれぞれの色ビーズ２００に対して求める。
【００３９】
同様に、記憶手段１３０から青色の光学フィルタ１０８を用いて撮影した蛍光画像を読み出して、位置情報ｘから得られる色ビーズ２００の中心点を中心とする半径１０画素分の円に含まれる各画素の輝度の合計（以下、青色輝度値とする）をそれぞれの色ビーズ２００に対して求める。
【００４０】
蛍光画像検出手段１６０は、赤色輝度値が０近辺でない場合、それぞれの色ビーズ２００の緑色輝度値を赤色輝度値で除算する。
【００４１】
除算結果が０〜０．１の時、 緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ ０：１
除算結果が０．４９〜０．５１の時、緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ １：２
除算結果が０．９８〜１．０２の時、緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ １：１
除算結果が１．９６〜２．０４の時、緑色輝度値：赤色輝度値 ＝ ２：１
とする。
【００４２】
除算結果が上記の範囲内に入らない場合は、異常ビーズとして、検査対象から除外する。同様に青色輝度値を赤色輝度値で除算することにより青色輝度値と赤色輝度値の比率を求めることができる。これらの（緑色輝度値：赤色輝度値）及び（青色輝度値：赤色輝度値）の比率から（赤色輝度値：緑色輝度値：青色輝度値）を求める。次に、赤色輝度値が０近辺の場合、緑色輝度値が０近辺でなければ、それぞれの色ビーズ２００の青色輝度値を緑色輝度値で除算する。
【００４３】
除算結果が０〜０．１の時、 青色輝度値：緑色輝度値 ＝ ０：１
除算結果が０．４９〜０．５１の時、青色輝度値：緑色輝度値 ＝ １：２
除算結果が０．９８〜１．０２の時、青色輝度値：緑色輝度値 ＝ １：１
除算結果が１．９６〜２．０４の時、青色輝度値：緑色輝度値 ＝ ２：１
となる。
【００４４】
色ビーズ判別手段１９５は、それぞれの色ビーズ２００に対して、赤色輝度値が０近辺でない場合、蛍光画像検出手段１６０が算出した（赤色輝度値：緑色輝度値：青色輝度値）の比率から表１に示す塗布済みビーズの種類６から１９を判別する。色ビーズ判別手段１９５は、それぞれの色ビーズ２００に対して、赤色輝度値が０近辺の場合、緑色輝度値が０近辺でなければ、蛍光画像検出手段１６０が算出した（緑色輝度値：青色輝度値）の比率から表１に示す塗布済みビーズの種類２から５を判別する。色ビーズ判別手段１９５は、それぞれの色ビーズ２００に対して、赤色輝度値及び緑色輝度値及び青色輝度値が０近辺であれば、表１に示す塗布済みビーズの種類０であると判断し、青色輝度値が０近辺でなければ、塗布済みビーズの種類１であると判断する。
【００４５】
なお、本実施例では、青色、緑色、赤色の半導体ナノ粒子を（１：１：１）の割合で塗布したものを基準ビーズとしているが、各色に発光する半導体ナノ粒子がビーズに塗布されていれば青色、緑色、赤色の波長の光を透過する光学フィルタ１０８を用いて、基準ビーズを撮影できるので、各半導体ナノ粒子の塗布する比率は問題ではない。
【００４６】
また本実施例では、半導体ナノ粒子を三種類、光学フィルタ１０８を三種類の構成の実施例を示しているが、半導体ナノ粒子及び光学フィルタ１０８の種類は三種類よりも多くても、少なくてもよい。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２は振動発生時の動作のみが、本発明の実施例１と異なる。図９を用いて、振動発生時の動作のみ説明する。
【００４８】
緑色の光学フィルタ１０８を使用して蛍光画像を撮影している際に振動が検出された場合を考えると、振動検出手段１９０によって、振動が検出されると、振動の情報はＣＰＵ１０４に転送される。ＣＰＵ１０４は、振動が検出されたので、フィルタホイール駆動手段１１５を制御して、青色の光学フィルタ１０８が実装されていない箇所が光軸上にくるようにフィルタホイール１１４を回転させる。そして、ＢＦＩ画像、赤色の蛍光画像、緑色の蛍光画像、青色の蛍光画像の順で、最初と同じように振動を検出しながらもう一度最初から、画像の撮影を開始する。このように画像の再取得を行うことにより、どの過程で振動が発生しても、画像再取得の為の処理が同じになるので、制御を簡略化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる色ビーズ判別装置は、装置の振動検出に要する時間を短縮でき、より高速に遺伝子解析を行う、遺伝子解析装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１及び２における色ビーズ判別装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１及び２における書き込み手段のブロック図
【図３】本発明の実施例１及び２における振動検出手段のブロック図
【図４】本発明の実施例１及び２における色ビーズ及び基準ビーズの模式図
【図５】本発明の実施例１における透過画像のイメージ図
【図６】本発明の実施例１及び２における色ビーズ及び基準ビーズの位置を示すイメージ図
【図７】本発明の実施例１及び２における振動検出内円及び振動検出外円の構成図
【図８】本発明の実施例１における振動発生時の処理図
【図９】本発明の実施例２における振動発生時の処理図
【符号の説明】
【００５１】
１０１ ウエルプレート
１０２ ウエル
１０３ ウエルプレート駆動手段
１０４ ＣＰＵ
１０５ 対物レンズ
１０６ ＬＥＤ
１０７ ダイクロイックミラー
１０８ 光学フィルタ
１０９ 結像レンズ
１１０ ＣＣＤカメラ
１１１ ＣＣＤカメラ制御手段
１１２ Ｚ軸駆動手段
１１３ 励起光源
１１４ フィルタホイール
１１５ フィルタホイール駆動手段
１２０ 書き込み手段
１２１ 書き込み手段ＣＰＵインタフェース
１２２ 平均輝度算出手段
１２３ 平均輝度保持手段
１２４ 低輝度判断基準保持手段
１２５ 高輝度判断基準保持手段
１２６ データ転送手段
１３０ 記憶手段
１４０ 読み出し手段
１５０ 透過画像検出手段
１６０ 蛍光画像検出手段
１７０ ビーズ区別手段
１８０ ビーズ種別記憶手段
１９０ 振動検出手段
１９１ 振動検出ＣＰＵインタフェース
１９２ 振動発生検出手段
１９３ 振動検出円算出手段
１９５ 色ビーズ判別手段
２００ 色ビーズ
２０１、３０１ 青色に発光する半導体ナノ粒子
２０２、３０２ 緑色に発光する半導体ナノ粒子
２０３、３０３ 赤色に発光する半導体ナノ粒子
３００ 基準ビーズ
３１０ 振動検出内円
３１５ 画素全体の平均輝度よりも輝度の低い振動検出内円上の点
３２０ 振動検出外円
３２５ 画素全体の平均輝度よりも輝度の高い振動検出外円上の点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径に応じて異なる波長の蛍光を発する半導体ナノ粒子を略球状のビーズ粒子の表面に付着させた複数のビーズ粒子から成る色ビーズと、
前記色ビーズのビーズ粒子の光透過率を変えて作成した基準ビーズと、
前記色ビーズと前記基準ビーズと測定すべき試料を混合した被測定物に対して透過光を照射し透過画像を得るための透過光照射手段と、
前記被測定物に励起光を照射し蛍光画像を得るための励起光照射手段と、
特定の波長域の光を通す複数のフィルタ手段と、
前記被測定物の透過画像及び蛍光画像を撮影する撮影手段と、
撮影した透過画像及び蛍光画像を記憶する記憶手段と、
前記透過画像における前記ビーズ粒子の中心点及び階調を検出する透過画像検出手段と、
前記蛍光画像から前記色ビーズ毎の蛍光波長別の階調を検出する蛍光画像検出手段と、
前記色ビーズと前記基準ビーズとを区別するビーズ区別手段と、
前記色ビーズの種類を判別する色ビーズ判別手段と、
前記基準ビーズを用いて前記被測定物の振動を検出する振動検出手段と、
を備えることを特徴とする色ビーズ判別装置。
【請求項２】
前記ビーズ区別手段は、前記透過画像検出手段で検出した前記色ビーズ及び前記基準ビーズ毎の階調を検出し、予め定めた階調値と比較することにより前記色ビーズと前記基準ビーズを区別することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項３】
前記色ビーズ判別手段は、前記蛍光画像検出手段で検出された前記色ビーズ毎の蛍光波長別の階調の比率と、予め定めたビーズの蛍光波長別の階調の比率とを比較することにより、前記色ビーズを区別することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項４】
前記振動検出手段は、前記透過画像検出手段によって算出された前記中心点と同じ中心を持ち半径が前記基準ビーズより短い振動検出内円と、前記中心点と同じ中心を持ち半径が前記基準ビーズよりも長い振動検出外円とを求める振動検出円算出手段とを備え、
前記基準ビーズの蛍光画像の前記振動検出内円上の少なくとも１点の輝度が、予め定めた低輝度判断基準よりも低い場合、または振動検出外円上の少なくとも１点の輝度が予め定めた高輝度判断基準よりも高い場合に振動が発生したと判断する振動発生検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項５】
前記低輝度判断基準は前記フィルタ手段ごとに撮影した前記蛍光画像それぞれの輝度の平均値であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項６】
前記低輝度判断基準は外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項７】
前記高輝度判断基準は前記フィルタ手段ごとに撮影した前記蛍光画像それぞれの輝度の平均値であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項８】
前記高輝度判断基準は外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項９】
前記振動検出内円の半径の値が外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１０】
前記振動検出外円の半径の値が外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１１】
前記振動検出手段により、前記基準ビーズの蛍光画像から振動が検出された場合、振動の検出された蛍光画像のみを再取得することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１２】
前記振動検出手段により、前記基準ビーズの蛍光画像から振動が検出された場合、振動の検出された前記基準ビーズを含む透過画像及び全ての蛍光画像を再取得することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１】
粒径に応じて異なる波長の蛍光を発する半導体ナノ粒子を略球状のビーズ粒子の表面に付着させた複数のビーズ粒子から成る色ビーズと、
前記色ビーズのビーズ粒子の光透過率を変えて作成した基準ビーズと、
前記色ビーズと前記基準ビーズと測定すべき試料を混合した被測定物に対して透過光を照射し透過画像を得るための透過光照射手段と、
前記被測定物に励起光を照射し蛍光画像を得るための励起光照射手段と、
特定の波長域の光を通す複数のフィルタ手段と、
前記被測定物の透過画像及び蛍光画像を撮影する撮影手段と、
撮影した透過画像及び蛍光画像を記憶する記憶手段と、
前記透過画像における前記ビーズ粒子の中心点及び階調を検出する透過画像検出手段と、
前記蛍光画像から前記色ビーズ毎の蛍光波長別の階調を検出する蛍光画像検出手段と、
前記色ビーズと前記基準ビーズとを区別するビーズ区別手段と、
前記色ビーズの種類を判別する色ビーズ判別手段と、
前記基準ビーズを用いて前記被測定物の振動を検出する振動検出手段と、
を備えることを特徴とする色ビーズ判別装置。
【請求項２】
前記ビーズ区別手段は、前記透過画像検出手段で検出した前記色ビーズ及び前記基準ビーズ毎の階調を検出し、予め定めた階調値と比較することにより前記色ビーズと前記基準ビーズを区別することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項３】
前記色ビーズ判別手段は、前記蛍光画像検出手段で検出された前記色ビーズ毎の蛍光波長別の階調の比率と、予め定めたビーズの蛍光波長別の階調の比率とを比較することにより、前記色ビーズを区別することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項４】
前記振動検出手段は、前記透過画像検出手段によって算出された前記中心点と同じ中心を持ち半径が前記基準ビーズより短い振動検出内円と、前記中心点と同じ中心を持ち半径が前記基準ビーズよりも長い振動検出外円とを求める振動検出円算出手段とを備え、
前記基準ビーズの蛍光画像の前記振動検出内円上の少なくとも１点の輝度が、予め定めた低輝度判断基準よりも低い場合、または振動検出外円上の少なくとも１点の輝度が予め定めた高輝度判断基準よりも高い場合に振動が発生したと判断する振動発生検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項５】
前記低輝度判断基準は前記フィルタ手段ごとに撮影した前記蛍光画像それぞれの輝度の平均値であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項６】
前記低輝度判断基準は外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項７】
前記高輝度判断基準は前記フィルタ手段ごとに撮影した前記蛍光画像それぞれの輝度の平均値であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項８】
前記高輝度判断基準は外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項９】
前記振動検出内円の半径の値が外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１０】
前記振動検出外円の半径の値が外部より設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１１】
前記振動検出手段により、前記基準ビーズの蛍光画像から振動が検出された場合、振動の検出された蛍光画像のみを再取得することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【請求項１２】
前記振動検出手段により、前記基準ビーズの蛍光画像から振動が検出された場合、振動の検出された前記基準ビーズを含む透過画像及び全ての蛍光画像を再取得することを特徴とする請求項１に記載の色ビーズ判別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１１２９９３（Ｐ２００６−１１２９９３Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０２６０４（Ｐ２００４−３０２６０４）
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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