JP2002186480A - ビーズ - Google Patents

ビーズ

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JP2002186480A
JP2002186480A JP2000391365A JP2000391365A JP2002186480A JP 2002186480 A JP2002186480 A JP 2002186480A JP 2000391365 A JP2000391365 A JP 2000391365A JP 2000391365 A JP2000391365 A JP 2000391365A JP 2002186480 A JP2002186480 A JP 2002186480A
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素直 中尾
Kenji Yamamoto
顕次 山本
Toshiaki Ito
敏明 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度勾配により、色分けを行う際に、2次元
および3次元における勾配のとり方に創意工夫を凝らす
ことにより、色分けの種類の増やす。従来の色分けの際
は2次元の際はX軸、Y軸それぞれに平行な交点にポイ
ントをとり、3次元の際はXY軸YZ軸ZX軸にそれぞ
れ平行な交点にポイントをとり分離を行っていた。 【解決手段】 軸上に平行な直線の交点上にポイントを
とらずに、各々をずらして配置し、解析することにより
従来よりも確実な分離が行え、その結果従来と同精度な
解析においては、ポイント数を増やすことが可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】SNP(Single Nucleotide
Polymorphism:一塩基変異多型)の検出のためのプロー
ブなどの標識として用いることができるビーズに関し、
特に、例えば少ない色の種類で数多くに分離することが
できるビーズに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、分離用に使用するビーズを示す
図である。透明又は半透明のビーズ2に#1蛍光物質1
及び#2蛍光物質1を封入しておいて、蛍光の励起光を
照射すると、#1蛍光物質1に特有の蛍光FL2及び#
2蛍光物質1に特有の蛍光FL3をそれぞれ発光する。
そこで、#1蛍光物質1及び#2蛍光物質1を入れる量
をそれぞれ適当に変えることによって発光する蛍光の明
るさがそれぞれ変わるので、その発光する蛍光の強度を
それぞれ検出することによって、#1蛍光物質1及び#
2蛍光物質1がそれぞれどれ位の量だけ入っていたかを
検出することができ、これによりビーズを分離すること
ができる。したがって、SNPの検出のためのプローブ
の標識としてこのビーズを用いることで、プローブを識
別することができる。なお、さらに定量用の蛍光物質を
標識しておいて、その蛍光物質が発光する光量を検出す
ることによって分離されたビーズの量を定量的に測定す
るようにしてもよい。
【0003】このようなビーズの分離技術によって、例
えば、ビーズの中に入れる2種類の蛍光物質の濃度をそ
れぞれ10段階に切り分けることによって、計100
(=10×10)種類のビーズを色分けすることができ
る。理論的には、濃度の間隔を細かくすることによっ
て、10段階に切り分けを行っているところを増やすこ
とも可能ではあるが、実際に蛍光を測定する際には測定
誤差等も発生するため、確実に切り分けるためには、濃
度間隔に一定のしきい値を設ける必要性がある。
【0004】また、使用している蛍光物質の種類を増や
すことにより3次元、4次元とすれば、3次元で100
0(=103)種類、4次元では10000(=104
種類のビーズの色分けを行うことが可能となる。ビーズ
の作成には、通常透明度の高いポリスチレンなどを使用
する。用いるビーズの大きさは、識別する対象に応じ
て、ナノメートルオーダーから、マイクロメートルオー
ダー、ミリメートルオーダー、センチメートルオーダー
など任意である。
【0005】分離装置としては例えば、フローサイトメ
ーターを使用する。フローサイトメーターは本来は細胞
の状態を調べるための装置として開発されたものであ
り、細胞の形状及びに表面を蛍光で標識することによ
り、赤血球や白血球の状態を調べるための分析機械であ
る。細胞粒子を一つ一つ流すためのノズルと細胞を測定
するためのレーザー光源と検出部としてフォトダイオー
ドやPMT(光電子増倍管)などを兼ね備えている。
【0006】図4は、従来の2次元に色分離する色配置
の例を示す図である。横軸にオレンジの蛍光物質濃度、
すなわち、蛍光強度をとり、縦軸に赤の蛍光物質濃度、
すなわち、蛍光強度をとると、それぞれ10段階に切り
分けることによって、計100(=10×10)種類の
ビーズを色分けすることができる。したがって、例えば
#1〜#3ビーズ2として、その100の中の1つの蛍
光物質濃度の組を選択することにより、各ビーズを色分
離することができる。
【0007】図5は、測定誤差を説明する図である。ビ
ーズに入っている蛍光物質が発光する蛍光を実際に計測
すると、まったく同じ濃度の蛍光物質を含んだビーズで
あっても、その蛍光強度にはある程度の広がりを持った
分布がでてくる。これは実際に測定する際には、入れる
蛍光物質の量、その蛍光物質が発光する光量、及び、発
光した光量を測定する測定器などで誤差がでるためであ
る。ビーズの分離はこれらの誤差を考慮したうえで行う
必要性がある。これらの誤差は通常は本来の濃度である
一点を中心に正規分布にそった形で分布するために、と
なりの濃度のポイントはこれら分布の誤差範囲を考え
て、一定の間隔をあける必要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】例えば、SNPの検出
などで使用するためには、分離を行うためのビーズの種
類を逐次増やす必要がある。このため、より少ない種類
の色でより多くのビーズを分離する技術が求められてい
る。本発明は、上記問題点に鑑み、より少ない切り分け
段階の特徴量でより多くのビーズを分離することができ
るビーズを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のビーズは、相互
の間隔が最短である所定の方向の直線状に配列されてい
る複数の位置に対して、平行して隣接する直線状に配列
されている複数の位置がそれら直線方向において互いに
ずれている2次元上の複数の位置に応じた特徴量を各ビ
ーズが有する複数のビーズの組から成る。また、3次元
以上の複数の位置に応じた特徴量を各ビーズが有する複
数のビーズの組からなることで、一層分離可能解像度を
増やすことができる。また、前記複数の各位置が最密構
造の位置であることで、理想的な分離解像度を実現する
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図1
は、本発明の一実施の形態によるビーズの平面色配置を
示す図である。図1(a) の従来例に対して図1(b) に本
発明の色配置を示している。特徴量の1つの例として色
を用いて、横軸に蛍光FL2の発光強度をとり、縦軸に
蛍光FL3の発光強度をとって、黒く示される各ポイン
トは色分離するための各ビーズを示しており、その位置
における蛍光FL2及び蛍光FL3を発光する濃度の蛍
光物質が入れられているビーズを示している。図1(a)
の従来例では、蛍光FL2方向の直線状に配列されてい
る位置に対して蛍光FL3方向に、すべて同じ位置にポ
イントをおいている。すなわち、各ポイントは碁盤の目
の位置に存在している。これにより各ポイントの間隔の
最短距離が「1」となるようにしている。これに対して
図1(b) の本発明では、蛍光FL2方向の直線状に配列
されている位置に対して、平行に隣接する直線状に配列
されている位置が蛍光FL2方向においてずれている2
次元上の複数の位置にポイントをおいている。図示例の
場合は特に、各ポイントは平面上の最密構造の位置に存
在している。これによりやはり各ポイントの間隔の最短
距離が「1」となるようにしている。
【0011】このため、同じように各ポイントの間隔の
最短距離が「1」となるようにしつつ、2次元目(FL
3方向)の濃度間隔を従来に比べて(√3)/2(≒0.
866)で行うことが可能となる。すなわち、分離可能
解像度を約15%(≒1/0.866−1)増やすこと
が可能になる。実際にビーズを分離する際には、ビーズ
から発光している蛍光FL2及び蛍光FL3の各量か
ら、その周囲のポイントの位置までの距離を計算して最
短距離にあるポイントのビーズであると分離することに
なる。
【0012】本発明ではたとえば、FITC(イソチオ
シアン酸フルオレセイン)とPE(フィコエリスリン)
で染色したビーズにアルゴンレーザーを照射すると、ど
ちらの蛍光物質も488nmの光で励起され、FITC
は530nmの蛍光を、PEは575nmの蛍光を発す
る。このようにしてFITCとPEの濃度を変えてビー
ズを染色することにより、ビーズを識別することが可能
になる。ここで使用する蛍光試薬は特に限定するわけで
はなく、蛍光試薬の励起波長と蛍光波長は重なり合わな
いように組み合わせれば、なんでもよい。
【0013】その他、488nmで励起する蛍光物質と
しては、ECD(Beckman Coulter社製:613nmの
蛍光)、PC5/PE-Cy5(Beckman Coulter社製:670n
mの蛍光波長)などが存在する。また、レーザー光源を
複数搭載することにより、他の蛍光試薬にも対応するこ
とが可能となる。また、ビーズの大きさについては通常
のフローサイトメーターは細胞に最適化されているため
に直径は数μm程度が望ましい。この際にフローサイト
メーターには前方錯乱光を測定することができるが、こ
れは測定物の大きさを反映するために、この前方錯乱光
を指標に目的とするビーズのみを分類することが可能と
なる。
【0014】図2は、本発明の一実施の形態によるビー
ズの立体色配置を示す図である。図2(a) は上から見た
図であり、横軸に蛍光FL2の発光強度をとり、縦軸に
蛍光FL3の発光強度をとって、黒く示されるポイント
は1つの平面上にあり、斜めではあるがここでは従来と
同様に碁盤の目の位置に存在している。これによりやは
り各ポイントの間隔の最短距離が「1」となるようにし
ている。これに対して、白く示されるポイントは黒く示
されるポイントとは異なる平面上にあり、平面的には、
すなわち、上から見た図では、黒く示されるポイントと
白く示されるポイントとが異なる位置に存在している。
そして、白く示されるポイントは周りの黒く示されるポ
イントからの距離が等しい位置に存在している。図2
(b) はこれを横から見た図であり、横軸に蛍光FL2の
発光強度をとり、縦軸に3番目の蛍光物質による蛍光F
L4の発光強度をとっている。
【0015】3次元においては図2のような切り分けを
行うことにより、3次元目の濃度勾配は(√2)/2(≒
0.707)で行うことが可能となり、同じ有効部分に
おいて、分離可能解像度を約41%(≒1/0.707
−1)増やすことが可能になる。図2は全体として立方
最密構造であるが、六方最密構造であっても同様に分離
可能解像度を約41%増やすことが可能になる。なお、
本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【0016】図2にも示すように、相互の間隔が最短で
ある直線状の方向は必ずしも各特徴量、すなわち例え
ば、色の軸と同一の方向である必要はない。特徴量は色
に限られず、例えば発振器の周波数などであってもよ
く、この場合には発振器の発振強度又は発振パルスの衝
撃係数などで段階分けを行うことができる。次元は、2
次元、3次元に限られず、4次元以上であってもよい。
いずれにしても最密構造であることが望ましい。各特徴
量のスケールは線形のものに限られず、対数目盛りなど
の非線形の目盛りであってもよい。
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、2次元
の分離可能解像度において約15%、3次元の分離可能
解像度において約41%、さらに4次元以上の分離可能
解像度においても、勾配における切り分けを増やすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるビーズの平面色配
置を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態によるビーズの立体色配
置を示す図である。
【図3】分離用に使用するビーズを示す図である。
【図4】従来の2次元に色分離する色配置の例を示す図
である。
【図5】測定誤差を説明する図である。
【符号の説明】
1 蛍光物質 2 ビーズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 顕次 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 伊藤 敏明 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 Fターム(参考) 4B024 AA11 CA01 CA09 CA20 HA12 4B029 AA07 BB20 CC03 FA12 4B063 QA01 QQ42 QR56 QR90 QS34 QS36 QX02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互の間隔が最短である所定の方向の直
    線状に配列されている複数の位置に対して、平行して隣
    接する直線状に配列されている複数の位置がそれら直線
    方向において互いにずれている2次元上の複数の位置に
    応じた特徴量を各ビーズが有する複数のビーズの組から
    成ることを特徴とするビーズ。
  2. 【請求項2】 3次元以上の複数の位置に応じた特徴量
    を各ビーズが有する複数のビーズの組からなることを特
    徴とする請求項1記載のビーズ。
  3. 【請求項3】 前記複数の各位置が最密構造の位置であ
    ることを特徴とする請求項1又は2記載のビーズ。
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