JP2002005834A - Distribution measuring apparatus for fluorescence labeled substance - Google Patents

Distribution measuring apparatus for fluorescence labeled substance

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JP2002005834A
JP2002005834A JP2000181847A JP2000181847A JP2002005834A JP 2002005834 A JP2002005834 A JP 2002005834A JP 2000181847 A JP2000181847 A JP 2000181847A JP 2000181847 A JP2000181847 A JP 2000181847A JP 2002005834 A JP2002005834 A JP 2002005834A
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light
irradiation spots
measuring
spots
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智 高橋
Yoshitada Oshida
良忠 押田
Kenji Yasuda
健二 保田
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distribution measuring apparatus which corresponds to a high-density DNA probe array. SOLUTION: A plurality of irradiation spots 101a, 101b, and so on are formed on the DNA probe array 2, which is placed on a stage 20. The stage is moved in the X-direction and the Y-direction so as to be scanned, and nearly the whole probe array is irradiated. A plurality of fluorescence emissions, generated by the plurality of irradiation spot parts on the probe array, are condensed so as to be detected simultaneously by a multidetector 17, and detected signals are processed by a data processing means 19 so as to reconstruct an image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、平面上の試料から
発する発光(蛍光)パターンを読み取り解析する装置に
関し、特に蛍光体で標識されたDNA又はRNA,オリ
ゴヌクレオチドなどの生体試料を基板上の複数の位置に
捕捉し、その蛍光標識物の発光パターンを読み取る装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for reading and analyzing a luminescence (fluorescence) pattern emitted from a sample on a flat surface, and more particularly, to a method for applying a biological sample such as DNA or RNA or oligonucleotide labeled with a fluorescent substance on a substrate. The present invention relates to a device that captures at a plurality of positions and reads the emission pattern of the fluorescent label.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNA、蛋白質等の分析技術は、遺伝子
解析や遺伝子診断を含む医学、生物学の分野で重要であ
る。特に最近では、DNAプローブアレイ(又はオリゴ
チップ、DNAチップ、バイオチップなど種々の名称で
呼ばれるが、以下では、まとめてDNAプローブアレイ
とする)を使い、1つの検体から多種のDNA配列情
報、遺伝子情報を同時に検査分析する方法及び装置が注
目されている。DNAプローブアレイは、ガラス等の基
板を使用し、これを複数(数百〜数千万個)の領域に分
けて、各々に目的の(通常、種類の異なる)DNAプロ
ーブを固定化し、各々を微小な反応領域にしたものであ
る。これと検体とを反応させることで、検体中の目的D
NAが前記固定化されたDNAプローブとハイブリダイ
ズして捕捉され、さらに蛍光プローブなどを結合させる
ことで、結合状態(位置すなわちハイブリダイズした配
列)とその量を蛍光強度等で測定する事が可能になり、
遺伝子診断、シーケンス等に利用することができる。
2. Description of the Related Art DNA and protein analysis techniques are important in the fields of medicine and biology, including gene analysis and genetic diagnosis. In particular, recently, a DNA probe array (or various names such as an oligo chip, a DNA chip, a biochip, etc., but hereinafter, collectively referred to as a DNA probe array) is used to collect various kinds of DNA sequence information and genes from one sample. Attention has been focused on methods and apparatus for simultaneously analyzing and analyzing information. The DNA probe array uses a substrate such as glass, divides the substrate into a plurality (hundreds to tens of millions) of regions, immobilizes target (usually different types) DNA probes on each, and This is a minute reaction area. By reacting this with the sample, the objective D in the sample
NA is hybridized and captured with the immobilized DNA probe, and further bound by a fluorescent probe or the like, so that the binding state (position, that is, the hybridized sequence) and the amount thereof can be measured by fluorescence intensity or the like. become,
It can be used for genetic diagnosis, sequencing and the like.

【0003】このDNAプローブアレイの各反応領域に
捕捉された目的DNAの蛍光標識から発せられる蛍光強
度の読み取りには、通常スキャナーと呼ばれる顕微鏡
(共焦点蛍光顕微鏡)様の装置が使用される(例えば、
特開平11−315095号公報参照)。この装置は、
アレイ上にレーザ光などの励起光を1個の微小スポット
にして照射し、生じる蛍光を干渉フィルタなどの分光素
子を使って励起光と分離し、蛍光強度を光電子増倍管な
どの光検出器にて検出する。その際、ガルバノミラーな
どを使って励起光を振って、アレイ上に形成される微小
スポットを2次元的に走査したり、又は、微小スポット
の位置を固定し、アレイを2次元的に走査したりするこ
とで、アレイ全体の蛍光強度分布、つまりは各DNAプ
ローブに対する結合の度合を知ることができる。
[0003] A microscope (a confocal fluorescence microscope) -like device usually called a scanner is used to read the fluorescence intensity emitted from the fluorescent label of the target DNA captured in each reaction region of the DNA probe array (for example, ,
See JP-A-11-315095). This device is
The array is irradiated with excitation light, such as laser light, in one minute spot, and the resulting fluorescence is separated from the excitation light using a spectral element such as an interference filter, and the fluorescence intensity is detected by a photodetector such as a photomultiplier tube. Detect with. At that time, the excitation light is shaken using a galvanometer mirror or the like to scan the minute spots formed on the array two-dimensionally, or the position of the minute spots is fixed, and the array is scanned two-dimensionally. By doing so, the fluorescence intensity distribution of the entire array, that is, the degree of binding to each DNA probe can be known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】DNAプローブアレイ
では固定化するプローブの種類が増大し、高密度化が進
んでいる。そのため、DNAプローブアレイの蛍光標識
物の分布計測装置には、高分解能に加え、高速化・高感
度化が望まれる。しかし、上記の装置では、この点につ
いて十分に考慮されていない。つまり、高分解能化する
には励起光のスポット径をより微小にする必要がある
が、その場合(スポット当たりの露光時間が同じ場合)
走査時間が増大する。さらに、スポット径が小さくなる
ためその内部に存在する蛍光分子数が少なくなり、検出
感度も低下する。また、高速化するには走査速度を増大
させたり、励起光のスポット径を大きくする必要がある
が、走査速度を増大すると蛍光体への励起時間が短くな
ることで蛍光強度が小さくなったり、また回路ノイズが
増大し、検出感度が低下してしまう。また、高感度化す
るには、スポット径を大きく、走査速度を遅くする必要
がある。つまり、高分解能、高速化、高感度化はそれぞ
れ相反しており、それらを実現するのが困難であった。
In the DNA probe array, the types of probes to be immobilized are increasing, and the density is increasing. Therefore, a high-speed and high-sensitivity in addition to a high resolution is desired for the fluorescent label distribution measuring device of the DNA probe array. However, in the above-mentioned apparatus, this point is not sufficiently considered. In other words, in order to increase the resolution, it is necessary to make the spot diameter of the excitation light smaller, in which case (when the exposure time per spot is the same)
The scanning time increases. Furthermore, since the spot diameter is reduced, the number of fluorescent molecules existing inside the spot is reduced, and the detection sensitivity is also reduced. In addition, to increase the scanning speed, it is necessary to increase the scanning speed or increase the spot diameter of the excitation light. However, when the scanning speed is increased, the excitation time for the phosphor is shortened, and the fluorescence intensity is reduced. Further, circuit noise increases and detection sensitivity decreases. In order to increase the sensitivity, it is necessary to increase the spot diameter and reduce the scanning speed. That is, high resolution, high speed, and high sensitivity are mutually contradictory, and it has been difficult to realize them.

【0005】また、試料面に複数の微小スポットを形成
し、それら複数のスポットからの光を同時に検出する装
置も提案されている(例えば、特開平11−11844
6号公報参照)。この構成では、励起光源の光束を拡
げ、そこに2次元マイクロレンズアレイを配置して複数
の照射スポットを形成し、これを試料面上に投影してい
る。しかし、この場合、特に励起光にレーザ光を使用し
たとき、レーザ光のガウス分布特性により、中心部のス
ポットの光強度は強く、周辺に行くに従ってスポットの
光強度は小さくなり、複数の照射スポットすべての光強
度を均一にすることが困難である。2次元マイクロレン
ズアレイの幅に比べて十分に大きい径の光束に励起光を
拡げれば、その問題は低減されるが、その場合光の利用
効率が悪く光強度が小さくなり、検出感度を悪化させて
しまうなどの課題がある。本発明の目的は、上記の問題
を解決し、高分解能、高速化を同時に達成することので
きるDNAプローブアレイ等における蛍光標識物の分布
計測装置を提供することである。
Further, an apparatus has been proposed in which a plurality of minute spots are formed on a sample surface and light from the plurality of spots is simultaneously detected (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-11844).
No. 6). In this configuration, the luminous flux of the excitation light source is expanded, and a two-dimensional microlens array is arranged there to form a plurality of irradiation spots, which are projected on the sample surface. However, in this case, especially when laser light is used as the excitation light, the light intensity of the spot at the center becomes strong due to the Gaussian distribution characteristic of the laser light, and the light intensity of the spot becomes smaller toward the periphery, so that a plurality of irradiation spots are formed. It is difficult to make all light intensities uniform. If the excitation light is spread over a light beam having a diameter sufficiently larger than the width of the two-dimensional microlens array, the problem is reduced, but in this case, the light use efficiency is low, the light intensity is low, and the detection sensitivity is low. There are issues such as letting them do it. An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the distribution of a fluorescently labeled substance in a DNA probe array or the like that can solve the above-mentioned problems and simultaneously achieve high resolution and high speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による蛍光標識物の分布計測装置は、基板上の試料面
に捕捉された蛍光標識物の発光パターンを走査して読み
とる蛍光標識物の分布計測装置において、読み取り対象
の基板を載せるステージと、基板上の試料面に複数の照
射スポットを当該照射スポットの径より大きな指定の間
隔で形成する手段と、ステージを移動させる移動機構
と、試料面上の複数の照射スポット部より生じる発光を
集光し検出する集光検出手段と、複数の照射スポットの
形成位置に応じて試料面のほぼ全面を照射するように移
動機構を制御する制御手段と、集光検出手段からの信号
を処理して試料面の画像を再構成する処理手段とを含む
ことを特徴とする。複数の照射スポットの強度は実質的
にほぼ同じとする。
According to the present invention, there is provided an apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label according to the present invention, which scans the emission pattern of a fluorescent label captured on a sample surface on a substrate and reads the fluorescent label. In the distribution measurement device, a stage on which a substrate to be read is placed, means for forming a plurality of irradiation spots on a sample surface on the substrate at specified intervals larger than the diameter of the irradiation spot, a moving mechanism for moving the stage, and a sample Condensation detection means for condensing and detecting light emitted from a plurality of irradiation spots on the surface, and control means for controlling a moving mechanism to irradiate substantially the entire surface of the sample according to the formation positions of the plurality of irradiation spots And a processing means for processing a signal from the condensing detection means to reconstruct an image of the sample surface. The intensity of the plurality of irradiation spots is substantially substantially the same.

【0007】複数の照射スポットを形成する手段は、励
起光源として少なくとも一個のレーザ光源を含み、励起
光源からの光を分割して試料面上に隣接する照射スポッ
トの間隔が1mm以下になるように並べて結像するもの
とすることができる。励起光源からの光を分割する手段
は、分割プリズム、光学異方性媒体、光ファイバ又は偏
光ミラー、あるいはこれらの組み合わせを含んで構成す
ることができる。
The means for forming a plurality of irradiation spots includes at least one laser light source as an excitation light source, and divides the light from the excitation light source so that the distance between adjacent irradiation spots on the sample surface is 1 mm or less. Images can be formed side by side. The means for splitting the light from the excitation light source may include a splitting prism, an optically anisotropic medium, an optical fiber or a polarizing mirror, or a combination thereof.

【0008】複数の照射スポットを形成する手段は、ま
た、N個(N≧1)の励起光源とM段(M>2)の2分
割手段を備え、N×2個の照射スポットを形成するも
のとすることができる。2分割手段としては、分割プリ
ズム、光学異方性媒体、光ファイバあるいは偏光ミラー
を用いることができる。
The means for forming a plurality of irradiation spots further comprises N (N ≧ 1) excitation light sources and M-stage (M> 2) splitting means to form N × 2 M irradiation spots. You can do it. As the two-way splitting unit, a splitting prism, an optically anisotropic medium, an optical fiber, or a polarizing mirror can be used.

【0009】複数の照射スポットを形成する手段は、ま
た、複数のレーザ光源と複数の光ファイバを備え、複数
の光ファイバの出射端を一直線上に配置することで複数
の照射スポットを形成するように構成することができ
る。複数の照射スポットはほぼ一定間隔で一直線上に位
置するのが好ましい。集光検出手段は、複数の照射スポ
ット部より生じる複数の蛍光発光を集光しほぼ同時に検
出するもので、波長選択フィルタを備え、複数の照射ス
ポット部より生じる発光のうち励起成分と蛍光成分とを
分離し蛍光成分を検出する。集光検出手段は、複数の照
射スポット部より生じる発光が結像する位置に照射スポ
ット部の数と同数のピンホールを備え、該ピンホールを
通過する光を検出するようにすることができる。
The means for forming a plurality of irradiation spots further comprises a plurality of laser light sources and a plurality of optical fibers, and forms a plurality of irradiation spots by arranging emission ends of the plurality of optical fibers in a straight line. Can be configured. The plurality of irradiation spots are preferably located on a straight line at substantially constant intervals. The light-gathering detection means collects and detects almost simultaneously a plurality of fluorescent luminescence generated from a plurality of irradiation spots, includes a wavelength selection filter, and includes an excitation component and a fluorescence component among the luminescence generated from the plurality of irradiation spots. And the fluorescent component is detected. The light-gathering detecting means can be provided with the same number of pinholes as the number of irradiation spots at positions where light emission generated from the plurality of irradiation spots forms an image, and can detect light passing through the pinholes.

【0010】制御手段は、ステージを特定の1軸方向
に、第1の微小幅毎のステップ的な移動n回と、それに
続く第1の微小幅に比べて大きな第2の幅のステップ移
動1回を単位として移動させ、これを繰り返して試料面
を走査する方式によって試料面の全面を計測することが
できる。より具体的には、照射スポットの並び方向への
移動を照射スポット間隔の1/n(n:整数)の幅毎の
ステップ的な移動n−1回と、それに続く、(励起スポ
ット群の両端の幅+第1の幅)のステップ移動1回を単
位として、これを繰り返して試料面を走査するようにス
テージ移動を制御することができる。
The control means moves the stage in a specific one axis direction stepwise n times for each first minute width, followed by a step movement 1 having a second width larger than the first minute width. The entire surface of the sample surface can be measured by a method in which the sample surface is moved in units of times and the sample surface is repeatedly scanned. More specifically, the movement of the irradiation spots in the arrangement direction is performed stepwise movement n-1 times for each width of 1 / n (n: integer) of the irradiation spot interval, followed by (both ends of the excitation spot group). The stage movement can be controlled such that the step movement is repeated in units of one step movement of (width of width + first width) to scan the sample surface.

【0011】集光検出手段からの信号を取り込みは、ス
テージが複数の照射スポットの並び方向と直角方向に移
動しているときに行うのが望ましい。複数の照射スポッ
トを形成する手段は、複数の照射スポット部を同時に形
成する必要があり、試料面に光を結像するために、開口
数0.7以上、有効視野1.0mm径以上、試料面とレ
ンズ先端との距離0.7mm以上である集光レンズを使
用する。
It is desirable that the signal from the light condensing detection means be taken in when the stage is moving in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of irradiation spots are arranged. The means for forming a plurality of irradiation spots needs to simultaneously form a plurality of irradiation spots, and in order to image light on the sample surface, a numerical aperture of 0.7 or more, an effective field of view of 1.0 mm or more, and a sample A condensing lens having a distance of 0.7 mm or more between the surface and the tip of the lens is used.

【0012】複数の照射スポットを形成する手段は、光
軸方向の長さが異なる複数の光学異方性媒体又は結晶軸
方向が各々異なる光学異方性媒体と、光学異方性媒体同
士の間に配置された波長板とを備えて構成することがで
きる。複数の照射スポットを形成する手段は、また、複
数の光学異方性媒体と波長板とを交互に配置した素子を
備え、各光学異方性媒体の光の進行方向の長さがその直
前の光学異方性媒体の長さの約半分であるように構成す
ることができる。
The means for forming a plurality of irradiation spots includes a plurality of optically anisotropic media having different lengths in the optical axis direction or optically anisotropic media having different crystal axis directions, and a medium between the optically anisotropic media. And a wave plate arranged at the same position. The means for forming a plurality of irradiation spots further comprises an element in which a plurality of optically anisotropic media and wave plates are alternately arranged, and the length of each optically anisotropic medium in the traveling direction of light is immediately before. It can be configured to be approximately half the length of the optically anisotropic medium.

【0013】複数の照射スポットを形成する手段は、ま
た、励起光源からの光を走査して整列させた複数の光フ
ァイバの一端に順次入射させ、光ファイバの出射端を一
直線上に配置することで複数の照射スポットを形成する
ようにしてもよい。また、各照射スポットの検出信号毎
に強度補正を行う機能を設けるのが好ましい。
[0013] The means for forming a plurality of irradiation spots further comprises: scanning the light from the excitation light source so as to sequentially enter one end of a plurality of aligned optical fibers, and arranging the emission ends of the optical fibers in a straight line. May form a plurality of irradiation spots. Further, it is preferable to provide a function of performing intensity correction for each detection signal of each irradiation spot.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、DNAプローブアレイ
を例にとり、DNAプローブアレイの多数の微小反応領
域に固定化されたDNAプローブとハイブリダイズして
捕捉された目的DNAを標識している蛍光標識物から発
せられる蛍光強度分布を計測する装置、方法について説
明する。ただし、本発明はDNAに限らず、蛍光体で標
識されたRNA、オリゴヌクレオチド、蛋白質など他の
生体試料の検査分析にも同様に適用できるのは勿論であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, taking a DNA probe array as an example, a fluorescence intensity distribution emitted from a fluorescent labeling substance which is used to label a target DNA captured by being hybridized with DNA probes immobilized in a large number of small reaction regions of the DNA probe array. An apparatus and a method for measuring the temperature will be described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to DNA but can be similarly applied to the inspection and analysis of other biological samples such as RNA, oligonucleotides, and proteins labeled with a fluorescent substance.

【0015】測定するためのDNAプローブアレイは、
例えば以下に示すようにして作成する。まず、洗浄した
ガラス基板(スライドグラスなど)をシランカップリン
グ剤(アミノプロピルトリエトキシシラン)で処理し
て、表面にアミノ基を導入する。ついで、アルデヒド基
を導入したオリゴヌクレオチドを微小領域に滴下して反
応させて、オリゴヌクレオチドをガラス基板に固定化す
る。検査対象の検体として、蛍光標識DNAを別途用意
し、これを前記基板のオリゴヌクレオチドを固定した領
域にスポットし、ハイブリダイズさせて基板上に捕捉
し、測定すべきアレイを用意する。なお、ガラス基板へ
のオリゴヌクレオチドの固定化は、ポリリジンなどのポ
リ陽イオンでスライドグラスを表面処理し、DNAの荷
電とで静電結合させても良いし、さらには、フォトリソ
グラフィー技術と固相合成技術を使ってガラス基板上に
直接オリゴヌクレオチドを合成させても良い。DNAプ
ローブアレイは、これらに限らず周知の種々の方法で作
成することができ、同様に測定可能である。
The DNA probe array for measurement is
For example, it is created as shown below. First, a washed glass substrate (such as a slide glass) is treated with a silane coupling agent (aminopropyltriethoxysilane) to introduce amino groups on the surface. Next, the oligonucleotide having the aldehyde group introduced therein is dropped into the minute region and reacted to immobilize the oligonucleotide on the glass substrate. A fluorescently labeled DNA is separately prepared as a specimen to be tested, spotted on a region of the substrate to which the oligonucleotide is fixed, hybridized, captured on the substrate, and an array to be measured is prepared. The oligonucleotide may be immobilized on the glass substrate by subjecting the slide glass to a surface treatment with a polycation such as polylysine, and electrostatically binding the DNA with the charge of the DNA. Oligonucleotides may be synthesized directly on a glass substrate using synthesis techniques. The DNA probe array is not limited to these, and can be prepared by various well-known methods, and can be similarly measured.

【0016】図1は、本発明による蛍光標識物の分布計
測装置(DNAプローブアレイ測定装置)の一例の全体
構成を示す模式図である。装置はDNAプローブアレイ
測定装置本体1と、データ処理・制御ユニット19及び
モニタ21から構成される。基板(DNAプローブアレ
イ)2はXYZ駆動ユニット20の上に固定する。レー
ザなどの光源10からの光はマルチ光源分配ユニット1
1を通すことで、一直線上に均等に配置した複数の光
(100a,100b,…)として出射される。これら
の光はレンズ12によりコリメートされ、ダイクロイッ
クミラー13で下方に反射され、対物レンズ14で集光
され、基板2面に励起スポット(101a,101b,
…)を形成する。図では紙面の関係上、光及び励起スポ
ットを2つのみ表示したが、実際には64個の励起スポ
ットを形成する。励起スポットの数は、16,32,6
4,…個とより多く形成するほうが高感度、高速化する
のに有効である。つまり、全測定時間が同じ時、個々の
励起スポット当たりの照射時間はスポット数が多いほど
長くすることができ、感度を向上させることができる。
また、個々の励起スポット当たりの照射時間が同じであ
れば、スポット数が多いほど全測定時間を短縮すること
ができ、この場合、64倍高速化が可能になる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an example of a fluorescent label distribution measuring apparatus (DNA probe array measuring apparatus) according to the present invention. The apparatus comprises a DNA probe array measuring apparatus main body 1, a data processing / control unit 19, and a monitor 21. The substrate (DNA probe array) 2 is fixed on the XYZ drive unit 20. The light from the light source 10 such as a laser is
By passing through one, it is emitted as a plurality of lights (100a, 100b,...) Evenly arranged on a straight line. These lights are collimated by the lens 12, reflected downward by the dichroic mirror 13, condensed by the objective lens 14, and excited on the surface of the substrate 2 by the excitation spots (101a, 101b,
…) Is formed. Although only two light and two excitation spots are shown in the drawing due to space limitations, 64 excitation spots are actually formed. The number of excitation spots was 16, 32, 6
It is more effective to increase the sensitivity and speed by forming as many as 4,. That is, when the total measurement time is the same, the irradiation time per individual excitation spot can be increased as the number of spots increases, and the sensitivity can be improved.
If the irradiation time per individual excitation spot is the same, the total measurement time can be shortened as the number of spots increases, and in this case, the speed can be increased 64 times.

【0017】基板2上の励起スポットから生じる発光
(蛍光、散乱光、反射光)は再び対物レンズ14で集め
られ、ダイクロイックミラー13(励起光波長成分を反
射し、より長い蛍光波長成分を透過させる二色性ミラ
ー)を通過させて、蛍光成分を取り出し、さらに蛍光波
長成分を通すように設計した干渉フィルタ15を通し
て、レンズ16で集光して励起スポット(101a,1
01b,…)の像を蛍光像(102a,102b,…)
として結像させる。
Light emission (fluorescence, scattered light, reflected light) generated from the excitation spot on the substrate 2 is collected again by the objective lens 14 and is reflected by the dichroic mirror 13 (reflecting the excitation light wavelength component and transmitting the longer fluorescence wavelength component). A fluorescent component is extracted through a dichroic mirror), passed through an interference filter 15 designed to pass a fluorescent wavelength component, and condensed by a lens 16 to form an excitation spot (101a, 1).
01b,...) Are converted into fluorescent images (102a, 102b,...).
As an image.

【0018】マルチ検出ユニット17は、複数の励起ス
ポットから生じる蛍光強度を実質的に同時に検出する。
マルチ検出ユニット17からの光信号は、データ処理・
制御ユニット19からのタイミングに合わせてA/D変
換ユニット18で数値化され、データ処理・制御ユニッ
ト19で各種演算等の処理が行われる。また、データ処
理・制御ユニット19はXYZ駆動ユニット20の移動
の制御を行い、このXY駆動情報と合わせて基板2の面
での蛍光強度の2次元分布を構築し、モニタ21に表示
する。これによって、基板2の所定の領域面での蛍光強
度分布、基板2に設けられた複数の微小領域毎の全蛍光
強度等を測定でき、固定したオリゴヌクレオチドに結合
した検体DNAの量を算定できる。
The multi-detection unit 17 detects the fluorescence intensity generated from a plurality of excitation spots substantially simultaneously.
The optical signal from the multi-detection unit 17 is subjected to data processing and
The data is digitized by the A / D conversion unit 18 in accordance with the timing from the control unit 19, and the data processing / control unit 19 performs various calculations and the like. Further, the data processing / control unit 19 controls the movement of the XYZ drive unit 20, constructs a two-dimensional distribution of the fluorescence intensity on the surface of the substrate 2 together with the XY drive information, and displays it on the monitor 21. This makes it possible to measure the fluorescence intensity distribution on a predetermined region surface of the substrate 2, the total fluorescence intensity for each of a plurality of minute regions provided on the substrate 2, and the like, and calculate the amount of the sample DNA bound to the immobilized oligonucleotide. .

【0019】ここでは、基板2面での励起スポットの大
きさは2μm径、励起スポット間の間隔は20μm程度
になるようにする。励起スポットの大きさは励起スポッ
ト間の間隔の整数分の1倍になるように調整するのが望
ましい。励起スポットを64個形成すると、スポット群
の両端の間隔1.26mmであり、対物レンズとして、
視野が1.3mm、蛍光集光効率をよくするため開口数
がNA=0.70、レンズ先端から試料位置間での距離
はガラス裏面から照射する場合を考慮して1.3mmの
ものを作製し使用した。
Here, the size of the excitation spot on the surface of the substrate 2 is 2 μm in diameter, and the interval between the excitation spots is about 20 μm. It is desirable to adjust the size of the excitation spot so as to be an integral multiple of the interval between the excitation spots. When 64 excitation spots are formed, the distance between both ends of the spot group is 1.26 mm.
A 1.3 mm field of view is created, the numerical aperture is NA = 0.70 in order to improve the fluorescence collection efficiency, and the distance between the lens tip and the sample position is 1.3 mm in consideration of the case of irradiating from the back of the glass. Used.

【0020】基板2の注目領域全面を蛍光計測するため
には、次のようにXYZ駆動ユニット20を動作させ
る。図15にXYZ駆動ユニット20の動作例の説明図
を示す。励起スポットの並び方向をx軸とする。励起ス
ポットS0,S1,S2,…,S63を図のように、励
起スポットS0の位置が(x,y)=(0,0)になる
ように初期位置に配置する。領域700はDNAプロー
ブアレイのオリゴヌクレオチド固定化領域を含む測定す
る注目領域を示す。この領域700の全面を走査するた
めに、ステージを2次元的に動かす。図には、領域70
0に相対的に励起スポットS0の動く軌跡を矢印で図示
した。
The XYZ drive unit 20 is operated as follows to measure the fluorescence of the entire area of interest on the substrate 2. FIG. 15 is an explanatory diagram of an operation example of the XYZ drive unit 20. The arrangement direction of the excitation spots is defined as the x-axis. The excitation spots S0, S1, S2,..., S63 are arranged at the initial positions so that the position of the excitation spot S0 is (x, y) = (0, 0) as shown in the figure. A region 700 indicates a region of interest to be measured including the oligonucleotide-immobilized region of the DNA probe array. In order to scan the entire surface of the region 700, the stage is moved two-dimensionally. In the figure, the area 70
The moving trajectory of the excitation spot S0 relative to 0 is shown by an arrow.

【0021】まずy方向に領域700の全幅を走査す
る。次いでy位置を0に戻すとともに、x方向に励起ス
ポット径分(本例の場合は2μm)ずらす。再びy方向
に領域700の全幅を走査する。この動作を励起スポッ
トS0が最初のS1に届くまで複数回繰り返す。図では
簡単のため、励起スポット間の間隔が8μmに相当する
ように縮小して図示しており、4回x方向の位置を変え
てy方向に全幅を走査する様子を図示した。なお、励起
スポット2μm径、励起スポット間間隔20μmで有れ
ば10回繰り返すことになる。これにより、x=0〜1
280μmの幅の領域全面が走査できる。次の動作は、
y位置を0に戻すとともに、x方向に1260μmずら
して、64個の励起スポットで走査を終えた領域の隣の
領域に移動し、つまりS0のスポットがS64に相当す
る位置に移動し、上述の動作を繰り返す。これを繰り返
して領域700全面を走査する。
First, the entire width of the area 700 is scanned in the y direction. Next, the y position is returned to 0, and shifted in the x direction by the excitation spot diameter (2 μm in this example). The entire width of the area 700 is scanned again in the y direction. This operation is repeated a plurality of times until the excitation spot S0 reaches the first S1. In the figure, for simplicity, the interval between the excitation spots is reduced so as to correspond to 8 μm, and the entire width is scanned in the y direction four times by changing the position in the x direction. If the diameter of the excitation spot is 2 μm and the interval between the excitation spots is 20 μm, the processing is repeated 10 times. Thereby, x = 0 to 1
The entire surface of the 280 μm wide area can be scanned. The next action is
The y position is returned to 0 and shifted by 1260 μm in the x direction to a region next to the region where scanning has been completed with 64 excitation spots, that is, the spot of S0 moves to a position corresponding to S64, and Repeat the operation. By repeating this, the entire area 700 is scanned.

【0022】図16はXYZ駆動ユニット20のxy軸
の動作曲線図であり、(a)にはXYZ駆動ユニットの
x方向の移動状態、(b)にはXYZ駆動ユニットのy
方向の移動状態を図示したものである。このようにx方
向つまり励起スポットの並び方向では、2μmという微
小幅のステップ的な移動をn回(本例では10回)、次
いで大きな幅の移動を1回という、少なくとも2種類の
移動パターンを繰り返して、測定領域全面を走査するこ
とに本駆動ユニットの動作の特徴がある。これは、対物
レンズの視野の大きさに制限が有り、複数の励起スポッ
ト間の間隔には制約があることによる。もし、励起スポ
ット間の間隔が、測定領域全面の幅を64でほぼ均等分
割した幅にすれば、上記の様な移動方式をとる必要は無
くなり、x方向は励起スポット径分の微小幅のステップ
的な移動を繰り返すだけでよい。しかし、この場合、両
側の励起スポットの間隔が広く、ほぼ測定領域全面の幅
に等しくなってしまい、通常の対物レンズ(2μm程度
の励起スポットを形成できる対物レンズ)の視野幅を超
え、測定が困難になる。もし十分な視野幅を有する対物
レンズがあっても、開口数が小さくなってしまうか、非
常に高価な対物レンズとなり、現実的ではない。つま
り、図15及び図16に示した走査方式は複数の励起ス
ポットを使って測定領域全面を走査するのに適当な方式
である。
FIGS. 16A and 16B are xy-axis operation curves of the XYZ drive unit 20, wherein FIG. 16A shows the movement of the XYZ drive unit in the x direction, and FIG.
3 illustrates a moving state in a direction. As described above, in the x direction, that is, in the arrangement direction of the excitation spots, at least two types of movement patterns of n steps (10 times in this example) having a very small width of 2 μm and one movement of a large width are used. Repetitive scanning of the entire measurement area is characteristic of the operation of the present drive unit. This is because the size of the field of view of the objective lens is limited, and the interval between a plurality of excitation spots is limited. If the interval between the excitation spots is set to a width obtained by dividing the entire width of the measurement region substantially by 64, it is not necessary to adopt the above-described moving method, and the x direction is a step of a minute width corresponding to the excitation spot diameter. All you have to do is repeat the basic movement. However, in this case, the interval between the excitation spots on both sides is wide and almost equal to the entire width of the measurement area, which exceeds the field width of a normal objective lens (an objective lens capable of forming an excitation spot of about 2 μm), and the measurement is not performed. It becomes difficult. Even if there is an objective lens having a sufficient field width, the numerical aperture becomes small or the objective lens becomes very expensive, which is not practical. That is, the scanning method shown in FIGS. 15 and 16 is an appropriate method for scanning the entire measurement region using a plurality of excitation spots.

【0023】また、走査時のデータ収集のタイミング
は、x方向に移動時、y方向に移動時の2通りがあり、
原理的にどちらでも全面の情報を得ることが可能であ
る。しかし、特にy方向の移動に合わせてデータを収集
するのが都合が良い。これは一回の移動のストロークが
y方向で長いため、隣の画素とのつながりがより明確で
あり、測定したデータから画像を再構築するのが容易
で、確実であるためである。
There are two timings of data collection during scanning: movement in the x direction and movement in the y direction.
In principle, it is possible to obtain information on the entire surface in either case. However, it is particularly convenient to collect data in accordance with the movement in the y direction. This is because the stroke of one movement is long in the y direction, so that the connection with the adjacent pixels is clearer, and it is easy and reliable to reconstruct an image from the measured data.

【0024】次に、マルチ光源分配ユニット11の構成
について説明する。励起スポットの大きさが2μm径、
励起スポット間の間隔が20μmのとき、マルチ光源分
配ユニット11の出射端では、対物レンズを含めた結合
倍率を20倍として、出射端での光スポットの大きさが
40μm径、光スポット間の間隔が400μmで64箇
所から光が出る必要が有る。400μm間隔で光源を並
べることは通常不可能であり、本発明では、下記のよう
な構成を構築した。それらを図2〜図7、図17〜図1
9を使って説明する。
Next, the configuration of the multi light source distribution unit 11 will be described. The size of the excitation spot is 2 μm in diameter,
When the interval between the excitation spots is 20 μm, the coupling magnification including the objective lens is set to 20 at the output end of the multi-light source distribution unit 11, the size of the light spot at the output end is 40 μm in diameter, and the distance between the light spots is Is 400 μm, and light needs to be emitted from 64 locations. It is usually impossible to arrange light sources at 400 μm intervals, and in the present invention, the following configuration was constructed. FIGS. 2 to 7 and FIGS. 17 to 1
This will be described with reference to FIG.

【0025】図2は、n個(図にはそのうち2個を示し
た)のレーザ光源からの光を4n個の光に分配するマル
チ光源分配ユニット11の構成例を示す図である。レー
ザ光源(10a,10b)からの光を各々レンズ(20
0a,200b)で集光して光ファイバ(201a,2
01b)に導入する。光ファイバは途中に2箇所の分岐
箇所を有しており、これにより光が4分割され100a
1,100a2,…,100b4と励起光を分割でき
る。なお、分岐は図のような2分岐型ばかりでなく、4
分岐型等種々選ぶことができる。また、このような分岐
では、均一に光が分割するようなファイバを使用する。
例えば、コア径が40μm程度の光ファイバ出射端を4
00μm間隔で1直線上に並べ、1/20倍に縮小投影
することで、本例の構造を実現できる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a multi-light source distribution unit 11 for distributing light from n laser light sources (two of which are shown) into 4n light beams. The light from the laser light sources (10a, 10b) is
0a, 200b) and condensed by an optical fiber (201a, 2b).
01b). The optical fiber has two branching points in the middle, whereby the light is split into four and 100a
, 100b4 and the excitation light can be split. In addition, the branch is not limited to the two-branch type as shown in FIG.
Various types such as a branch type can be selected. In such a branch, a fiber that divides light uniformly is used.
For example, the output end of an optical fiber having a core diameter of about 40 μm is 4
By arranging them on one straight line at intervals of 00 μm and projecting them at a reduction of 1/20 times, the structure of this example can be realized.

【0026】図3は、単純にm個(図にはそのうち4個
を示した)のレーザ光源からの光を、400μmの間隔
で1直線上に並べる別の方式のマルチ光源分配ユニット
11の構成例を示す図である。図では、m=4の場合を
示しているる。レーザ光源(10a,10b,10c,
10d)からの光を各々レンズ(200a,200b,
200c,200d)で集光して光ファイバ(202
a,202b,202c,202d)に導入する。光フ
ァイバ出射端を400μm間隔で1直線上に並べること
で、光(100a,100b,100c,100d)を
400μm間隔レーザ光源の大きさによらずに本発明の
構造を実現できる。
FIG. 3 shows a configuration of another type of multi-light source distribution unit 11 for simply arranging light from m laser light sources (four of them are shown) on a straight line at intervals of 400 μm. It is a figure showing an example. The figure shows the case where m = 4. Laser light sources (10a, 10b, 10c,
10d) from each lens (200a, 200b,
200c, 200d) and condensed by an optical fiber (202
a, 202b, 202c, 202d). By arranging the output ends of the optical fibers on a straight line at intervals of 400 μm, the structure of the present invention can be realized regardless of the size of the laser light source at intervals of 400 μm for the light (100a, 100b, 100c, 100d).

【0027】図4は、複屈折性材料(例えば方解石、そ
れ以外の材料も使用可能)を利用したマルチ光源分配ユ
ニット11の構成例を示す図である。方解石などの複屈
折性材料300及び302と、1/4波長板301及び
303を、図のように、レーザ光源側から複屈折性材料
300、1/4波長板301、複屈折性材料302、1
/4波長板303の順に組み合わせて分配素子310を
作る。レーザ光源10aからの光をレンズ200aを通
して上記素子に入射させる。この際レーザ光の偏光面を
45度傾けるか、又は途中で1/4波長板を通して円偏
光にしておく。複屈折性材料300に入射したレーザ光
は複屈折し、常光線と異常光線とに分離する。それらが
w1だけ離れるように複屈折性材料300の長さを調整
する。この光をさらに1/4波長板301を通して円偏
光にし、複屈折性材料302に入射させる。2つに分か
れた光は同様にさらに2つに分かれる。その距離がw2
になるように複屈折性材料302の長さを調整する。w
1がw2の2倍になるように調整することでレーザ光を
均等の間隔に分割することができる。なお、w2=40
0μmにするには、複屈折性材料300及び302の長
さ(光軸方向)は各々約8mm及び約4mm(複屈折性
材料が方解石で結晶軸が光軸に対して45度の場合)程
度にすればよい。なお、各複屈折性材料の長さは、材料
種、波長、結晶軸の傾きにより変わるが、結晶軸の方向
が同じ場合、複屈折性材料の長さは上述の様に前段の複
屈折性材料の長さの1/2にすればよい。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the multi-light source distribution unit 11 using a birefringent material (for example, calcite, other materials can be used). The birefringent materials 300 and 302 such as calcite and the quarter-wave plates 301 and 303 are combined with the birefringent material 300, the quarter-wave plate 301, the birefringent material 302 from the laser light source side as shown in the figure. 1
The distribution element 310 is formed by combining in order of the 303 wavelength plate 303. Light from the laser light source 10a is incident on the element through the lens 200a. At this time, the polarization plane of the laser beam is inclined by 45 degrees, or circularly polarized through a を 通 し て wavelength plate on the way. The laser beam incident on the birefringent material 300 is birefringent and separates into an ordinary ray and an extraordinary ray. The length of the birefringent material 300 is adjusted so that they are separated by w1. This light is further converted into circularly polarized light through a quarter-wave plate 301 and is incident on a birefringent material 302. The split light is likewise split further into two. The distance is w2
The length of the birefringent material 302 is adjusted so that w
By adjusting 1 to be twice w2, the laser beam can be divided into equal intervals. Note that w2 = 40
To make 0 μm, the lengths (optical axis direction) of the birefringent materials 300 and 302 are about 8 mm and about 4 mm, respectively (when the birefringent material is calcite and the crystal axis is 45 degrees with respect to the optical axis). What should I do? The length of each birefringent material varies depending on the material type, wavelength, and inclination of the crystal axis. However, when the direction of the crystal axis is the same, the length of the birefringent material is as described above. What is necessary is just to make it 1/2 of the length of a material.

【0028】この構成では、1個のレーザ光が4つに均
等に、ほぼ同じ強度で、出射端が1直線上に配置するよ
うにできる。そこで、レーザ光を0.4×4=1.6m
m間隔で16個配置すれば64個の光スポットを0.4
mm間隔に1直線上に配置することができる。なお、レ
ンズ200aの焦点位置をピンホール304の位置にす
ることで、散乱光等の余分な光を除去することができ、
基板2上の励起スポットの形状をきれいにすることがで
き、分解能を向上させることができる。さらに共焦点測
定用の1つの焦点位置として利用できる。
In this configuration, one laser beam can be arranged equally on four lines with almost the same intensity, and the emission ends are arranged on one straight line. Therefore, the laser beam is set to 0.4 × 4 = 1.6 m
If 16 light spots are arranged at m intervals, 64 light spots will be 0.4
They can be arranged on one straight line at mm intervals. By setting the focal position of the lens 200a at the position of the pinhole 304, extra light such as scattered light can be removed.
The shape of the excitation spot on the substrate 2 can be made clear, and the resolution can be improved. Furthermore, it can be used as one focus position for confocal measurement.

【0029】また、図中の分配素子310は2段で分割
する構造であるが、3段、4段、6段にすることもで
き、その場合1個のレーザ光がそれぞれ8,16,64
に分割されることになり、64個の光スポットを得るの
に必要なレーザ光の本数も8,4,1と少なくすること
ができる。例えば、各複屈折性材料の長さを、光入射側
から順に、32,16,8,4,2,1mmのものを使
用した6段構造の場合は、1本のレーザから0.1mm
間隔の64個の光に分割することができる。
Although the distribution element 310 in the drawing has a structure in which it is divided into two stages, it can be divided into three, four, and six stages, in which case one laser beam is 8, 16, 64, respectively.
Therefore, the number of laser beams required to obtain 64 light spots can be reduced to 8, 4, and 1. For example, in the case of a six-stage structure using 32,16,8,4,2,1 mm length of each birefringent material in order from the light incident side, 0.1 mm from one laser.
It can be divided into 64 lights at intervals.

【0030】図5は、マルチ光源分配ユニット11の別
の構成図である。素子は大きく4つの台形のガラスプリ
ズム351,352,353,354と1/4波長板3
57により構成される。ガラスプリズム351と35
2、353と354は図のように接合し、接合面35
5,356は偏光ビームスプリッターになっている。各
ガラスプリズムは僅かにその寸法が異なっており,円偏
光状態の入射光は,接合面355で2つに分かれ,全反
射の後再び近接する。このとき光路長に差をつけること
により2つの平行なレーザ光束を得ることができる。1
/4波長板357を通して,再びガラスプリズム353
と354の素子部に入射させると,上記と同じ原理で,
さらに光が2つに分割し,計4つの光束をつくることが
できる。光束同士の間隔は,台形のガラスプリズムの高
さを調整することで任意に設定でき,0.4mm間隔と
いう非常に近接した光束を得ることが容易にできる。図
では,入射光束8個に対して出射光束が32個の場合を
示している。なお、1/4波長板357に近接してピン
ホール版を配置しても良い。
FIG. 5 is another configuration diagram of the multi-light source distribution unit 11. The element consists of four large trapezoidal glass prisms 351, 352, 353, 354 and a quarter-wave plate 3
57. Glass prisms 351 and 35
2, 353 and 354 are joined as shown in FIG.
5,356 is a polarizing beam splitter. Each glass prism has a slightly different size, and the incident light in the circularly polarized state is split into two at the bonding surface 355 and comes close again after total reflection. At this time, by making a difference in the optical path length, two parallel laser beams can be obtained. 1
Through the 35 wavelength plate 357, the glass prism 353 is returned.
And 354 into the element section, the same principle as above,
Further, the light is split into two, and a total of four light beams can be created. The distance between the light beams can be arbitrarily set by adjusting the height of the trapezoidal glass prism, and it is easy to obtain a light beam having a very close distance of 0.4 mm. The figure shows a case where the number of outgoing light beams is 32 for 8 incident light beams. Note that a pinhole plate may be arranged close to the quarter-wave plate 357.

【0031】図6は、マルチ光源分配ユニット11の別
の構成例を示す図である。偏光ビームスプリッターと全
反射ミラーを有する図のようなプリズム500a,50
0b…を使うことでビームを2分割でき、これを8個使
うことで8個のレーザ光源からの光を16個にする。な
お、偏光ビームスプリッターの部分は透過率=反射率
(=50%程度)のハーフミラー状のビームスプリッタ
ーにしてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the configuration of the multi light source distribution unit 11. Prisms 500a, 50 as shown having polarizing beam splitter and total reflection mirror
By using 0b..., The beam can be split into two, and by using eight of them, the light from the eight laser light sources is reduced to sixteen. The polarizing beam splitter may be a half-mirror beam splitter having transmittance = reflectance (= about 50%).

【0032】図7は、マルチ光源分配ユニット11の別
の構成例を示す図である。図6のプリズム様のプリズム
を並べ、さらにその上にサイズを大きくしたプリズムを
順番に重ねたプリズム510を使う。レーザ光はハーフ
ミラー状のビームスプリッターで分割される。これを4
段繰り返すことで、1個のレーザ光を16個に分割でき
る。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the configuration of the multi light source distribution unit 11. A prism 510 is used in which prisms like the prisms of FIG. 6 are arranged, and further, prisms of increasing size are sequentially stacked thereon. The laser light is split by a half-mirror beam splitter. This is 4
By repeating the steps, one laser beam can be divided into 16 laser beams.

【0033】図6及び図7の構成のマルチ光源分配ユニ
ットでは、プリズムの大きさを小さくするのに限界があ
る。分割するレーザ光同士の間隔は1mm程度までは可
能であるが、さらに狭くするのは次第に困難になってく
る。そのため、この様な場合には、既に説明した図4又
は図5のマルチ光源分配ユニットと組み合わせて使用す
ることで、より微小間隔の光束に分割できる。
In the multi-light source distribution unit having the structure shown in FIGS. 6 and 7, there is a limit in reducing the size of the prism. The interval between laser beams to be split can be up to about 1 mm, but it becomes increasingly difficult to further narrow it. Therefore, in such a case, by using in combination with the multi-light source distribution unit of FIG. 4 or FIG.

【0034】一般に、図17に示すマルチ光源分配ユニ
ットの構成例のように、複数のマルチ光源分配ユニット
550,551を組み合わせて、別のマルチ光源分配ユ
ニットを構築することができる。つまり、図2から図
7、さらには後述する図18,19までを組み合わせて
マルチ光源分配ユニットを構築することができる。な
お、レーザ光源の数は、分割される数とレーザ光源の光
出力と、基板2の面で必要な励起スポットの光強度を基
に適切に選定する。
In general, as in the configuration example of the multi light source distribution unit shown in FIG. 17, another multi light source distribution unit can be constructed by combining a plurality of multi light source distribution units 550 and 551. That is, a multi-light source distribution unit can be constructed by combining FIGS. 2 to 7 and FIGS. 18 and 19 described later. The number of laser light sources is appropriately selected based on the number of divided light sources, the light output of the laser light source, and the light intensity of the excitation spot required on the surface of the substrate 2.

【0035】図18は、マルチ光源分配ユニット11の
別の構成例を示す図である。レーザ光源2000からの
光をレンズ2001を通し、ガルバノミラーやポリゴン
ミラーなどのビーム走査部2002によりレーザ光を走
査し、レンズ2001の焦点位置に円弧上にその端面を
配置した光ファイバ3001,3002,…の端面に入
射する。光ファイバ3001,3002,…のもう一方
の端面を一定間隔で配置することで、多数の光束に分割
することができ、本発明の構造が実現できる。
FIG. 18 is a diagram showing another example of the configuration of the multi light source distribution unit 11. Light from a laser light source 2000 passes through a lens 2001, and is scanned by a beam scanning unit 2002 such as a galvanometer mirror or a polygon mirror, and optical fibers 3001, 3002, whose end faces are arranged on a circular arc at the focal position of the lens 2001. ... is incident on the end face. By arranging the other end surfaces of the optical fibers 3001, 3002,... At regular intervals, the light can be split into a large number of light beams, and the structure of the present invention can be realized.

【0036】図19は、マルチ光源分配ユニット11の
別の構成例を示す図である。レーザ光源2000からの
光を、ガルバノミラーやポリゴンミラーなどのビーム走
査部2003により走査し、レンズ2004を通し、一
列に並べた光ファイバ3001,3002,…の端面に
入射させる。光ファイバのもう一方の端面からそれぞれ
分割されたレーザ光を取り出すことができ、本発明の構
造が実現できる。
FIG. 19 is a diagram showing another example of the configuration of the multi light source distribution unit 11. The light from the laser light source 2000 is scanned by a beam scanning unit 2003 such as a galvanometer mirror or a polygon mirror, passes through a lens 2004, and is incident on end faces of optical fibers 3001, 3002,. The split laser light can be extracted from the other end face of the optical fiber, and the structure of the present invention can be realized.

【0037】次に、マルチ検出ユニット17の構成図に
ついて図8〜図13で説明する。本例のように励起スポ
ットの大きさが2μm径、励起スポット間の間隔が20
μmの像を適当な倍率で結像させる。倍率は検出器のピ
ッチによって決定される。光電子増倍管、ホトダイオー
ド等の検出器600,601,…を結像位置に合わせて
並べたり(図8及び図9)、ホトダイオードラインセン
サ又はマルチアノード型光電子増倍管、CCDラインセ
ンサ等のセンサ602で検出する(図10及び図1
1)。センサ602では、個々の検出器の間隔を図8等
の方式に比べて狭くできる。例えば、マルチアノード型
光電子増倍管では個々のアノードの間隔が1mm程度で
あり、50倍の結像倍率になるように光学系を調整す
る。なお、図8及び図9及び図10のピンホール610
を用いることで、共焦点検出系になり位置分解能、深度
分解能が向上し、蛍光計測の精度が向上する。ホトダイ
オードやCCDラインセンサを使えば、任意の位置に結
像させ、結像位置の画素の信号強度を検出しても良い。
励起スポットの像以外の部分の画素の信号を排除するこ
とによりピンホールと同様の効果を得ることもできる。
また、光ファイバ620及び621を介して検出するこ
ともできる(図12及び図13)。
Next, the configuration of the multi-detection unit 17 will be described with reference to FIGS. As in this example, the size of the excitation spot is 2 μm in diameter, and the interval between the excitation spots is 20.
An image of μm is formed at an appropriate magnification. Magnification is determined by the pitch of the detector. Detectors 600, 601,... Such as photomultiplier tubes and photodiodes are arranged in accordance with the image forming position (FIGS. 8 and 9), and sensors such as a photodiode line sensor or a multi-anode type photomultiplier tube, a CCD line sensor, etc. 602 (see FIGS. 10 and 1).
1). In the sensor 602, the interval between the individual detectors can be narrowed as compared with the method shown in FIG. For example, in a multi-anode type photomultiplier, the distance between individual anodes is about 1 mm, and the optical system is adjusted so that the imaging magnification is 50 times. It should be noted that the pinholes 610 in FIGS.
Is used, it becomes a confocal detection system, the position resolution and the depth resolution are improved, and the accuracy of the fluorescence measurement is improved. If a photodiode or a CCD line sensor is used, an image may be formed at an arbitrary position and the signal intensity of the pixel at the image forming position may be detected.
The same effect as a pinhole can be obtained by excluding a signal of a pixel in a portion other than the image of the excitation spot.
Further, it can also be detected via the optical fibers 620 and 621 (FIGS. 12 and 13).

【0038】図14は、本装置を用いて計測された画像
の一例を示す図である。図はスライドグラスに捕捉され
た蛍光スポット像を示す。スライドグラスに前述の方法
で蛍光標識DNAが結合したスポットを作成した。各ス
ポットの大きさは約200μmで、約0.4mm間隔の
格子上に作成した。スポットを作成した全体の領域は縦
横約12mmであり、図14はその一部を表示したもの
である。図中、各スポットは、上から順番に試料濃度を
大きくしたものであり、結果として、上から下に順番に
蛍光強度が大きく検出されている。
FIG. 14 is a diagram showing an example of an image measured using the present apparatus. The figure shows a fluorescent spot image captured on a slide glass. A spot was formed on the slide glass to which the fluorescence-labeled DNA was bound by the method described above. Each spot had a size of about 200 μm and was formed on a grid with an interval of about 0.4 mm. The entire area in which the spot is created is approximately 12 mm in length and width, and FIG. 14 shows a part thereof. In the figure, each spot is obtained by increasing the sample concentration in order from the top, and as a result, the fluorescence intensity is detected from the top to the bottom in order.

【0039】次に、データの検出、画像再構成(データ
処理ユニットの動作)について説明する。12mm角の
領域を2μm単位で信号を検出するため、12mm角の
領域は6000×6000の領域に分けられる。それら
をarea(i.j)とする。i(=0-5999)はX方向、j(=0-5999)
はY方向の位置とする。照射スポットの走査による蛍光
強度分布の測定は、図15で説明したようにして行う。
各照射スポット(S0,S1,…,S63)による走査
について説明すると、照射スポットS0は、まずarea
(0,0)に照射し、ついでY方向のスキャンに従ってarea
(0,1)から area(0,5999)までの領域をスキャンする。照
射スポットS1も、まずarea(10,0) に照射し、ついで
Y方向のスキャンに従ってarea(10,1)からarea(10,599
9)までの領域をスキャンする。他の照射スポットS3か
らS63も同様であり、照射スポットS63も、まずar
ea(630,0) に照射し、ついでY方向のスキャンに従って
area(630,1)からarea(630,5999)までの領域をスキャン
する。
Next, data detection and image reconstruction (operation of the data processing unit) will be described. In order to detect signals in a 12 mm square area in units of 2 μm, the 12 mm square area is divided into 6000 × 6000 areas. Let them be area (ij). i (= 0-5999) is the X direction, j (= 0-5999)
Is a position in the Y direction. The measurement of the fluorescence intensity distribution by scanning the irradiation spot is performed as described with reference to FIG.
Scanning by each irradiation spot (S0, S1,..., S63) will be described.
(0,0), then scan according to the Y direction area
Scan the area from (0,1) to area (0,5999). The irradiation spot S1 also irradiates area (10,0) first, and then scans area (10,1) to area (10,599) in accordance with scanning in the Y direction.
Scan the area up to 9). The same applies to the other irradiation spots S3 to S63.
irradiate ea (630,0), then scan in Y direction
Scan the area from area (630,1) to area (630,5999).

【0040】そのとき、各スポットに対応した光検出器
の信号を領域の通過毎にサンプリングしてAD変換す
る。信号はsig(k,j)と表され、kはスポットの位置番号
(0−63)に対応し、jはY方向の位置で0−599
9の値をとる。つまり、スポットS1の信号はsig(1,
j),j=0-5999となる。これらの信号を、area(i.j)の領域
に対応したイメージ像格納メモリに格納していく。イメ
ージ像格納メモリをimage(i,j)、i(=0-6399)はX方向、
j(=0-5999)はY方向の位置とすると、まず上記1回のス
キャンで得られた信号をimage(k×10+X,j)=sig(k,j)(X
=0,k=0-63,j=0-5999)に格納する。なお,Xはスポット
S0のX位置を表す(この場合、X=0)。
At this time, the signal of the photodetector corresponding to each spot is sampled and AD-converted every time the light passes through the area. The signal is represented as sig (k, j), where k corresponds to the spot position number (0-63) and j is the position in the Y direction, 0-599.
Take the value of 9. That is, the signal of the spot S1 is sig (1,
j), j = 0-5999. These signals are stored in an image image storage memory corresponding to the area of area (ij). Image image storage memory is image (i, j), i (= 0-6399) is X direction,
Assuming that j (= 0-5999) is a position in the Y direction, first, a signal obtained by the above one scan is converted into an image (k × 10 + X, j) = sig (k, j) (X
= 0, k = 0-63, j = 0-5999). Note that X represents the X position of the spot S0 (in this case, X = 0).

【0041】ついで、図15に示すように、Y位置を0
に戻し、X位置を+2μm移動して(X=1)、同様に
測定する。得られた信号をimage(k×10+1,j)=sig(k,j)
(k=0-63,j=0-5999)に格納する。この操作を計10回繰
り返すと,image(i,j)のうち,i=0-639,j=0-5999の領域
が測定した信号に置き換わる。
Next, as shown in FIG.
And the X position is moved by +2 μm (X = 1), and measurement is performed in the same manner. The obtained signal is expressed as image (k × 10 + 1, j) = sig (k, j)
(k = 0-63, j = 0-5999). When this operation is repeated a total of ten times, the area of i = 0-639 and j = 0-5999 in image (i, j) is replaced with the measured signal.

【0042】次に、X位置を+1260μm移動して
(X=640の位置)、上記動作をさせ、同様に、imag
e(k×10+X,j)=sig(k,j)(X=640-649,k=0-63,j=0-5999)
に格納する。この動作で、image(i,j)のうち、i=640-12
79,j=0-5999の領域が測定した信号に置き換わる。更
に、X位置を+1260μm移動して(X=1280の
位置)、上記測定を繰り返す。これらを繰り返して、X
位置がX=5760の位置まで移動し、更に10回スキ
ャンさせることでimage(i,j)のi=0-6399, j=0-5999の全
領域が測定される(area(i.j)よりも領域が広いが必要
な分のみ取り出せばよい)。このimage(i,j)を画像化し
て、モニタに表示等する。
Next, the X position is moved by +1260 μm (X = 640), and the above operation is performed.
e (k × 10 + X, j) = sig (k, j) (X = 640-649, k = 0-63, j = 0-5999)
To be stored. With this operation, i = 640-12 of image (i, j)
The area of 79, j = 0-5999 is replaced with the measured signal. Further, the X position is moved by +260 μm (X = 1280 position), and the above measurement is repeated. By repeating these, X
The position is moved to the position of X = 5760, and scanning is further performed 10 times to measure the entire area of i = 0-6399 and j = 0-5999 of image (i, j) (rather than area (ij)). Although the area is large, it is only necessary to take out as much as necessary). The image (i, j) is converted into an image and displayed on a monitor.

【0043】本例では、励起スポット、及び各スポット
に対応した光検出部を有する。全ての励起スポット強
度、光検出部の感度特性が揃っていればよいがそうでな
い場合、得られる画像に縞模様が発生する。このような
場合、各スポット毎の感度特性を補正する機構が必要で
ある。図1に強度補正値格納ユニット22を設ける。補
正処理を行うには、まず、補正用データを作成する。均
一な蛍光強度を有する試料を用意し(又は各スポット位
置で均一に発光する光源を配置し)、そのときの強度を
スポット毎に測定する。さらに光を遮光したときの強度
もスポット毎に測定し、各スポット測定毎のバックグラ
ウンド値back(k)と、基準となる光強度を検出したとき
の信号強度の値(バックグラウンド値を差し引いた値)
の逆数値corr(k)(kはスポットの位置の番号(0−6
3))を強度補正値格納ユニット22に格納しておく。
測定された信号sig(k,j)に対して、sig(k,j)=(sig(k,j)
- back(k))corr(k)と補正した信号値sig(k,j)を出力す
ることで、スポット間の感度ばらつきを補正することが
できる。
In the present embodiment, there are excitation spots and photodetectors corresponding to each spot. It is sufficient if all the excitation spot intensities and the sensitivity characteristics of the photodetector are uniform, but otherwise, a stripe pattern occurs in the obtained image. In such a case, a mechanism for correcting the sensitivity characteristics of each spot is required. In FIG. 1, an intensity correction value storage unit 22 is provided. To perform the correction processing, first, correction data is created. A sample having a uniform fluorescence intensity is prepared (or a light source that emits light uniformly at each spot position), and the intensity at that time is measured for each spot. Further, the intensity when the light was shielded was also measured for each spot, and the background value back (k) for each spot measurement and the signal intensity value when the reference light intensity was detected (the background value was subtracted) value)
The inverse value of corr (k) (k is the spot position number (0-6)
3)) is stored in the intensity correction value storage unit 22.
For the measured signal sig (k, j), sig (k, j) = (sig (k, j)
By outputting back (k)) corr (k) and the corrected signal value sig (k, j), it is possible to correct the sensitivity variation between spots.

【0044】本発明によると、通常の装置は蛍光励起用
の照射スポットを1個だけ用いているのに対して、複数
(例えば、64個)の蛍光励起用の照射スポットを基板
に同時に照射できるため、下記の効果がある。
According to the present invention, while the ordinary apparatus uses only one irradiation spot for fluorescence excitation, a plurality of (for example, 64) irradiation spots for fluorescence excitation can be simultaneously applied to the substrate. Therefore, the following effects are obtained.

【0045】全面積を一定時間で検出する場合に、1照
射スポットあたりの照射時間を大きくする(本例では6
4倍)ことができ、蛍光検出感度が向上する。また、1
照射スポットあたりの照射時間が大きくなることで、ス
テージの移動速度を遅くすることもでき、機械的な安定
度、耐久性も向上できる。また、一点あたりの照射時間
を同じにすれば、基板の所定の領域全体を測定する時間
が短縮でき、高速化が達成できる。特に、検出の分解能
を上げる場合、つまり基板上の照射スポットの大きさを
より小さくしていく場合、例えば従来10μmの分解能
で測定したものを1μm〜2μmの分解能で測定すると
100倍〜25倍の数の照射スポット領域を順次計測す
る必要があるが、本発明のように複数(64個)の蛍光
励起用の照射スポットを同時に照射し、蛍光検出するこ
とで、高分解能と高速化を達成することができる。な
お、レーザ光を分割照射すれば分割された個々のレーザ
光強度はその分弱くなるが、より出力の大きなレーザ装
置を使うことでこの問題は容易に解決する。
When the entire area is detected in a fixed time, the irradiation time per one irradiation spot is increased (6 in this example).
4 times), and the fluorescence detection sensitivity is improved. Also, 1
By increasing the irradiation time per irradiation spot, the moving speed of the stage can be reduced, and the mechanical stability and durability can be improved. Further, if the irradiation time per one point is the same, the time for measuring the entire predetermined region of the substrate can be shortened, and the speed can be increased. In particular, when the detection resolution is increased, that is, when the size of the irradiation spot on the substrate is further reduced, for example, when the measurement at a resolution of 10 μm is conventionally performed at a resolution of 1 μm to 2 μm, the magnification is 100 to 25 times. Although it is necessary to sequentially measure the number of irradiation spot areas, high resolution and high speed are achieved by simultaneously irradiating a plurality (64) of irradiation spots for fluorescence excitation and detecting fluorescence as in the present invention. be able to. When the laser beam is divided and radiated, the intensity of each of the divided laser beams is reduced correspondingly, but this problem can be easily solved by using a laser device having a larger output.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、DNAプローブアレイ
等を高分解能、高速、高感度で測定することが可能にな
る。
According to the present invention, a DNA probe array or the like can be measured with high resolution, high speed, and high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による蛍光標識物の分布計測装置の一例
の全体構成を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an example of a fluorescent label distribution measuring apparatus according to the present invention.

【図2】本発明によるマルチ光源分配ユニットの構成例
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a multi light source distribution unit according to the present invention.

【図3】本発明によるマルチ光源分配ユニットの他の構
成例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit according to the present invention.

【図4】本発明によるマルチ光源分配ユニットの他の構
成例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit according to the present invention.

【図5】本発明によるマルチ光源分配ユニットの他の構
成例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit according to the present invention.

【図6】本発明によるマルチ光源分配ユニットの他の構
成例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit according to the present invention.

【図7】本発明によるマルチ光源分配ユニットの他の構
成例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit according to the present invention.

【図8】本発明によるマルチ検出ユニットの構成例を示
す図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a multi-detection unit according to the present invention.

【図9】本発明によるマルチ検出ユニットの他の構成例
を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the multi-detection unit according to the present invention.

【図10】本発明によるマルチ検出ユニットの他の構成
例を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the multi-detection unit according to the present invention.

【図11】本発明によるマルチ検出ユニットの他の構成
例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the multi-detection unit according to the present invention.

【図12】本発明によるマルチ検出ユニットの他の構成
例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of the multi-detection unit according to the present invention.

【図13】本発明によるマルチ検出ユニットの他の構成
例を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing another configuration example of the multi-detection unit according to the present invention.

【図14】計測される画像の一例を示す図。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an image to be measured.

【図15】XYZ駆動ユニットの動作例の説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram of an operation example of the XYZ drive unit.

【図16】XYZ駆動ユニットのxy軸の動作曲線図。FIG. 16 is an xy axis operation curve diagram of the XYZ drive unit.

【図17】マルチ光源分配ユニットの他の構成例を示す
図。
FIG. 17 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit.

【図18】マルチ光源分配ユニットの他の構成例を示す
図。
FIG. 18 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit.

【図19】マルチ光源分配ユニットの他の構成例を示す
図。
FIG. 19 is a diagram showing another configuration example of the multi light source distribution unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…蛍光標識物の分布計測装置本体、2…基板、10…
光源、10a,10b,10c,10d…レーザ光源、
11…マルチ光源分配ユニット、12…レンズ、13…
ダイクロイックミラー、14…対物レンズ、15…干渉
フィルタ、16…レンズ、17…マルチ検出ユニット、
18…A/D変換ユニット、19…データ処理・制御ユ
ニット、20…XYZ駆動ユニット、21…モニタ、2
2…強度補正値格納ユニット、100a,100b,1
00c,100d…光、100a1,100a2,10
0a3,100a4,…,100b4…光、101a,
101b…励起スポット、102a,102b…蛍光
像、200a,200b,200c,200d…レン
ズ、201a,201b,202a,202b,202
c,202d,620,621…光ファイバ、300,
302…複屈折性材料、301,303,357…1/
4波長板、304,610…ピンホール、310…分配
素子、351,352,353,354…ガラスプリズ
ム、355,356…接合面、400a1,400a
2,400b1,400b2,400a,400b…
光、500a,500b,510…プリズム、550,
551…マルチ光源分配ユニット、600,601…光
検出器、602…センサ、700…測定対象領域、10
00…光、2000…レーザ光源、2001,2004
…レンズ、2002,2003…ビーム走査部、300
1,3002…光ファイバ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... The body of the distribution measuring apparatus of a fluorescent label, 2 ... Substrate, 10 ...
Light source, 10a, 10b, 10c, 10d ... laser light source,
11 ... Multi light source distribution unit, 12 ... Lens, 13 ...
Dichroic mirror, 14 objective lens, 15 interference filter, 16 lens, 17 multi-detection unit,
18 A / D conversion unit, 19 data processing / control unit, 20 XYZ drive unit, 21 monitor, 2
2. Intensity correction value storage unit, 100a, 100b, 1
00c, 100d: light, 100a1, 100a2, 10
0a3, 100a4, ..., 100b4 ... light, 101a,
101b: excitation spot, 102a, 102b: fluorescent image, 200a, 200b, 200c, 200d: lens, 201a, 201b, 202a, 202b, 202
c, 202d, 620, 621 ... optical fiber, 300,
302: birefringent material, 301, 303, 357 ... 1 /
4 wavelength plate, 304, 610: pinhole, 310: distribution element, 351, 352, 353, 354: glass prism, 355, 356: bonding surface, 400a1, 400a
2,400b1,400b2,400a, 400b ...
Light, 500a, 500b, 510 ... prism, 550,
551: Multi light source distribution unit, 600, 601: Photodetector, 602: Sensor, 700: Measurement target area, 10
00: light, 2000: laser light source, 2001, 2004
... Lens, 2002, 2003 ... Beam scanning unit, 300
1,3002 ... optical fiber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C12Q 1/68 C12Q 1/68 A G01N 33/58 G01N 33/58 A (72)発明者 保田 健二 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 2G042 AA01 BD12 BD20 CB03 DA08 FA11 FB04 HA07 2G043 AA03 BA16 CA03 DA02 EA01 FA01 GA02 GA06 GB01 HA01 HA05 HA09 KA09 LA03 NA06 2G045 AA35 DA12 DA13 DA14 FA11 FA12 FA29 FB07 FB12 GC15 JA07 JA08 4B063 QA01 QA13 QA17 QA18 QQ42 QQ52 QR55 QR82 QS34 QX02──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // C12Q 1/68 C12Q 1/68 A G01N 33/58 G01N 33/58 A (72) Inventor Kenji Yasuda 882, Ichimo, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term within the measuring instruments group of Hitachi, Ltd. DA12 DA13 DA14 FA11 FA12 FA29 FB07 FB12 GC15 JA07 JA08 4B063 QA01 QA13 QA17 QA18 QQ42 QQ52 QR55 QR82 QS34 QX02

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の試料面に捕捉された蛍光標識物
の発光パターンを走査して読みとる蛍光標識物の分布計
測装置において、 読み取り対象の基板を載せるステージと、前記基板上の
試料面に複数の照射スポットを当該照射スポットの径よ
り大きな指定の間隔で形成する手段と、前記ステージを
移動させる移動機構と、前記試料面上の複数の照射スポ
ット部より生じる発光を集光し検出する集光検出手段
と、前記複数の照射スポットの形成位置に応じて前記試
料面のほぼ全面を照射するように前記移動機構を制御す
る制御手段と、前記集光検出手段からの信号を処理して
前記試料面の画像を再構成する処理手段とを含むことを
特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
An apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label, which scans and reads a light emission pattern of a fluorescent label captured on a sample surface on a substrate, comprising: a stage on which a substrate to be read is placed; Means for forming a plurality of irradiation spots at specified intervals larger than the diameter of the irradiation spots, a moving mechanism for moving the stage, and a collection for condensing and detecting light emitted from the plurality of irradiation spots on the sample surface. Light detection means, control means for controlling the moving mechanism so as to irradiate substantially the entire surface of the sample in accordance with the formation positions of the plurality of irradiation spots, and And a processing means for reconstructing an image of the sample surface.
【請求項2】 請求項1記載の蛍光標識物の分布計測装
置において、前記複数の照射スポットを形成する手段
は、励起光源として少なくとも一個のレーザ光源を含
み、励起光源からの光を分割して前記試料面上に隣接す
る照射スポットの間隔が1mm以下になるように並べて
結像することを特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
2. The fluorescence label distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots includes at least one laser light source as an excitation light source, and divides light from the excitation light source. An apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label, wherein an image is arranged side by side so that the distance between adjacent irradiation spots on the sample surface is 1 mm or less.
【請求項3】 請求項2記載の蛍光標識物の分布計測装
置において、励起光源からの光を分割する手段は、分割
プリズム、光学異方性媒体、光ファイバ又は偏光ミラ
ー、あるいはこれらの組み合わせを含んで構成されるこ
とを特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
3. The distribution measuring apparatus according to claim 2, wherein the means for splitting the light from the excitation light source includes a splitting prism, an optically anisotropic medium, an optical fiber or a polarizing mirror, or a combination thereof. An apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label, comprising:
【請求項4】 請求項1又は2記載の蛍光標識物の分布
計測装置において、前記複数の照射スポットを形成する
手段は、N個(N≧1)の励起光源とM段(M>2)の
2分割手段を備え、N×2個の照射スポットを形成す
ることを特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
4. The distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots comprises N (N ≧ 1) excitation light sources and M stages (M> 2). A fluorescent marker-shaped distribution measuring apparatus, comprising: N × 2M irradiation spots;
【請求項5】 請求項1又は2記載の蛍光標識物の分布
計測装置において、前記複数の照射スポットを形成する
手段は、複数のレーザ光源と複数の光ファイバを備え、
前記複数の光ファイバの出射端を一直線上に配置するこ
とで複数の照射スポットを形成することを特徴とする蛍
光標識物の分布計測装置。
5. The apparatus for measuring distribution of a fluorescent label according to claim 1, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots includes a plurality of laser light sources and a plurality of optical fibers.
A plurality of irradiation spots are formed by arranging emission ends of the plurality of optical fibers on a straight line, and a distribution measurement apparatus for a fluorescent label is provided.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項記載の蛍光
標識物の分布計測装置において、前記複数の照射スポッ
トはほぼ一定間隔で一直線上に位置することを特徴とす
る蛍光標識物の分布計測装置。
6. The fluorescent labeled object distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the plurality of irradiation spots are located on a straight line at substantially constant intervals. Distribution measurement device.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項記載の蛍光
標識物の分布計測装置において、前記集光検出手段は、
複数の照射スポット部より生じる発光が結像する位置に
照射スポット部の数と同数のピンホールを備え、該ピン
ホールを通過する光を検出することを特徴とする分布計
測装置。
7. The fluorescence label distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the light-concentration detecting means comprises:
A distribution measuring device comprising: a position where light emitted from a plurality of irradiation spots forms an image; and the same number of pinholes as the number of irradiation spots, and detects light passing through the pinholes.
【請求項8】 請求項1記載の蛍光標識物の分布計測装
置におおいて、前記制御手段は、前記ステージを特定の
1軸方向に、第1の微小幅毎のステップ的な移動n回
と、それに続く第1の微小幅に比べて大きな第2の幅の
ステップ移動1回を単位として移動させ、これを繰り返
して試料面を走査することを特徴とする蛍光標識物の分
布計測装置。
8. The fluorescence label distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the control means moves the stage in a specific one axis direction in n steps in a stepwise manner every first minute width. An apparatus for measuring the distribution of a fluorescently labeled substance, wherein the sample is scanned by repeating a single step movement of a second width larger than the first minute width, followed by scanning the sample surface.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項記載の蛍光
標識物の分布計測装置において、前記ステージが複数の
照射スポットの並び方向と直角方向に移動していると
き、前記集光検出手段からの信号を取り込むことを特徴
とする蛍光標識物の分布計測装置。
9. The apparatus for measuring the distribution of fluorescent labels according to any one of claims 1 to 8, wherein the light-condensing detection is performed when the stage moves in a direction perpendicular to a direction in which a plurality of irradiation spots are arranged. A signal from the means for taking in a signal;
【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1項記載の蛍
光標識物の分布計測装置において、前記複数の照射スポ
ットを形成する手段は、前記試料面に光を結像するため
の開口数0.7以上、有効視野1.0mm径以上、試料
面とレンズ先端との距離0.7mm以上である集光レン
ズを備えることを特徴とする蛍光標識物の分布計測装
置。
10. The apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label according to claim 1, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots includes a numerical aperture for imaging light on the sample surface. An apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label, comprising: a condensing lens having a diameter of 0.7 mm or more, a diameter of an effective field of 1.0 mm or more, and a distance between a sample surface and a lens tip of 0.7 mm or more.
【請求項11】 請求項1又は2記載の蛍光標識物の分
布計測装置において、前記複数の照射スポットを形成す
る手段は、光軸方向の長さが異なる複数の光学異方性媒
体又は結晶軸方向が各々異なる光学異方性媒体と、光学
異方性媒体同士の間に配置された波長板とを備えること
を特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
11. The fluorescent label distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots comprises a plurality of optically anisotropic media or crystal axes having different lengths in an optical axis direction. An apparatus for measuring the distribution of a fluorescent label, comprising: optically anisotropic media having different directions; and a wave plate disposed between the optically anisotropic media.
【請求項12】 請求項1又は2記載の蛍光標識物の分
布計測装置において、前記複数の照射スポットを形成す
る手段は複数の光学異方性媒体と波長板とを交互に配置
した素子を備え、各光学異方性媒体の光の進行方向の長
さがその直前の光学異方性媒体の長さの約半分であるこ
とを特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
12. The distribution measuring apparatus for fluorescent labels according to claim 1, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots comprises an element in which a plurality of optically anisotropic media and a wave plate are alternately arranged. A distribution measuring apparatus for a fluorescent label, wherein the length of each optically anisotropic medium in the light traveling direction is about half of the length of the optically anisotropic medium immediately before.
【請求項13】 請求項1又は2記載の蛍光標識物の分
布計測装置において、前記複数の照射スポットを形成す
る手段は、励起光源からの光を走査して整列させた複数
の光ファイバの一端に順次入射させ、光ファイバの出射
端を一直線上に配置することで複数の照射スポットを形
成することを特徴とする蛍光標識物の分布計測装置。
13. The apparatus for measuring distribution of a fluorescent label according to claim 1 or 2, wherein the means for forming the plurality of irradiation spots includes one end of a plurality of optical fibers arranged by scanning light from an excitation light source. Characterized in that a plurality of irradiation spots are formed by sequentially arranging the emission ends of optical fibers on a straight line.
【請求項14】 請求項1〜13のいずれか1項記載の
蛍光標識物の分布計測装置において、各照射スポットの
検出信号毎に強度補正を行う機能を設けたことを特徴と
する蛍光標識物の分布計測装置。
14. The fluorescent labeled object according to claim 1, further comprising a function of performing intensity correction for each detection signal of each irradiation spot. Distribution measuring device.
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