JP2002272498A

JP2002272498A - 生化学的検査方法

Info

Publication number: JP2002272498A
Application number: JP2001081635A
Authority: JP
Inventors: Kaneyasu Ookawa; 金保大川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】各プローブアレイ要素ごとの蛍光強度の検出値
から被検サンプルに含まれる生化学的物質の数量を検査
し得る生化学的検査方法を提供すること。【解決手段】ｍをプローブアレイ要素数、ｎを対象物質
の種類数として、プローブアレイ要素ｋに存在する標識
Ｍの蛍光分子数ｎ_Mkで構成されるベクトルを検出し、検
出された該ベクトルｎ_M、標識Ｍに対応するプローブア
レイ要素ｋ内のプローブと対象物質ｌとの結合率α_Mkl
で構成される既知なる行列および未知数である１プロー
ブアレイ要素当たりの供給サンプル内の標識Ｍに対応す
る対象物質ｌの対象物質数Ｖ_Mlで構成されるベクトルか
ら成る連立方程式 αＶ_M＝ｎ_Mを解くことにより、前
記１プローブアレイ要素当たりの供給サンプル内の標識
Ｍに対応する対象物質ｌの対象物質数Ｖ_Mlで構成される
ベクトルＶ_Mを導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生化学的反応の状
態を検査する生化学的検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、「ハイブリダイゼーションによる
配列決定」（ＳＢＨ）のために、アレイドハイブリダイ
ゼーション（ａｒｒａｙｅｄｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉ
ｏｎ）反応の幾つかの方法が開発されている。これに
は、例えば膜上に格子状配列された異なるオリゴヌクレ
オチドプローブとＤＮＡ試料のアレイとの段階的なハイ
ブリダイゼーションの方法を用いたＳＢＨがある。

【０００３】また、従来「ジェノセンサー（ｇｅｎｏｓ
ｅｎｓｏｒ）」なる語は、その中で二次元アレイの表面
に標的核酸配列と相補配列の認識素子としてのオリゴヌ
クレオチドを結合する方式を称してきた。さらに、ジェ
ノセンサーの概念には、ハイブリダイゼーションを迅速
に検出することができ、各試験部位に微細電子部品が存
在する微細加工装置が含まれる。

【０００４】このような二次元アレイに対して、近年以
下のような新規なフロースルージェノセンサーが提供さ
れている。そこでは、固形支持材料のウェハーにわたり
斑点状に配され密充填された孔またはチャンネル内に、
核酸認識素子が固定化されている。支持ウェハーとして
有用なマイクロチャンネルまたはナノチャンネルのガラ
ス及び多孔性シリコンの製造には、公知の微細加工技術
を利用できる。このフロースルージェノセンサーは、微
細加工された光学及び電子工学検出部品、フィルム、荷
電結合素子アレイ、カメラシステム及びりん光貯蔵技術
を包含する種々の公知の検出方法を利用している。この
フロースルー装置については、公知の平面表面設計に比
して以下の利点が得られる。

【０００５】（１）表面積が膨大に増大したことによ
り、検出感度が改善される。

【０００６】（２）ハイブリダイゼーション反応に要す
る時間が短縮し（平均標的分子が表面に結合したプロー
ブに出くわすのに要する時間が、数時間から数ミリ秒に
短縮され）、ハイブリダイゼーションがスピード化さ
れ、順反応及び逆反応の両方において誤対合識別ができ
る。

【０００７】（３）多孔性ウェハーを通して溶液を徐々
に流動できるため、希薄な核酸溶液を分析することがで
きる。

【０００８】（４）大気に曝される平面表面上のプロー
ブ溶液の小液滴が迅速に乾燥するのを避けられることに
より、各分離領域内の表面に対するプローブ分子の化学
結合が促進する。

【０００９】以上の利点を有するこのフロースルー装置
を、以後三次元アレイと称する。このような三次元アレ
イに関する従来技術として、特表平９−５０４８６４号
公報を引用し、図７を用いてその構成及び作用を簡単に
説明する。

【００１０】図７は、三次元アレイをなすテーパ付き試
料ウェルアレイを示す図である。図７において、多孔性
のガラスウェハー１０１には、複数のテーパ孔１０２が
配設されており、これら各孔１０２にテーパ付きウェル
１０３が埋設されている。テーパ付きウェル１０３は、
そこに固定した生体分子の結合領域を構成する０．１−
１０μｍ直径のチャンネル１０４を底部に含む。各チャ
ンネル１０４は図示のように多くの微小の貫通孔１０５
を有している。このウェルアレイを用い、以下のステッ
プで検出を行なう。

【００１１】（１）３−グリシドキシプロピル−トリメ
トキシシラン４ｍｌ、キシレン１２ｍｌ、Ｎ，Ｎ−ジイ
ソプロピルエチルアミン（フーニッヒ（Ｈｕｎｉｇ）塩
基）０．５ｍｌの溶液をウェハーの孔に流入させ、次い
で、そのウェハーを８０℃の該溶液に５時間浸漬し、次
いで、テトラヒドロフランでフラッシュし、８０℃にて
乾燥することにより、ウェハーをエポキシシラン−誘導
体化ガラスとする。

【００１２】（２）５′−または３′−アルキルアミン
（化学合成の間に導入した）を有する複数のオリゴヌク
レオチドプローブを、水に１０μＭ−５０μＭにて溶解
し、それぞれ多孔性のガラスウェハー１０１（シリカウ
ェハー）に微量分注する。６５℃にて一晩反応させた
後、その表面を６５℃の水、次いで１０ｍＭトリエチル
アミンで簡単に流し、表面上の未反応エポキシ基を取り
除く。次いで、６５℃の水で再度流し、風乾することに
より、アミン−誘導化オリゴヌクレオチドをエポキシシ
ラン−誘導体化ガラスに結合させる。

【００１３】（３）増幅の間に産物に［³²Ｐ］ヌクレオ
チドを取り込ませるポリメラーゼ連鎖反応によるか、ま
たはガンマ−³²Ｐ［ＡＴＰ］＋ポリヌクレオチド・キナ
ーゼを用いて増幅産物を５′−標識することによって、
標的ＤＮＡ（分析物）を調製する。取り込まれなかった
標識は、セントリコン（Ｃｅｎｔｒｉｃｏｎ）濾過によ
って除去する。好ましくは、１のＰＣＲ断片を５′−ビ
オチン標識すれば、ストレプトアビジン・アフィニティ
ークロマトグラフィーによる一本鎖の調製ができる。少
なくとも５ｎＭ（５ｆｍｏｌ／μｌ）の濃度であって、
少なくとも５，０００ｃｐｍ／ｆｍｏｌの特異活性のハ
イブリダイゼーション緩衝液（５０ｍＭトリス−ＨＣ
ｌ、ｐＨ８、２ｍＭＥＤＴＡ、３．３Ｍ塩化テトラメチ
ルアンモニウム）中に標的ＤＮＡを溶解する。数百塩基
長のＰＣＲ断片が、少なくともオクタマー長の表面につ
なぎ留めたオリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーシ
ョンに適している。

【００１４】（４）標的ＤＮＡ試料をチップの多孔性領
域に流し込み、６℃にて５〜１５分間インキュベート
し、ハイブリダイゼーションを行なう。次いで、１８℃
にて同様の時間、多孔性チップを通してハイブリダイゼ
ーション溶液を流動させることによって洗浄する。別法
として、塩化テトラメチルアンモニウムの代わりに、１
ＭＫＣＬもしくはＮａＣｌまたは５．２Ｍベタインを含
有する緩衝液でハイブリダイゼーションを行なうことも
できる。

【００１５】（５）ＣＣＤジェノセンサー装置を用いて
ハイブリダイゼーション強度の検出及び定量を行なう。
ＣＣＤジェノセンサー装置は、高解像度及び高感度のも
のを用い、化学ルミネセント、蛍光または放射能標識用
として用意される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来では、上述した従
来技術に限らず、プローブアレイ要素内での生化学的な
各反応状態を各々の蛍光強度としてＣＣＤのような同一
のエリアセンサーまたはラインセンサーで検出し出力し
ているに過ぎず、被検サンプルに含まれる生化学的物質
の種類や数量を知ることができないという欠点が有る。

【００１７】本発明の目的は、各プローブアレイ要素ご
との蛍光強度の検出値から被検サンプルに含まれる生化
学的物質の数量を検査し得る生化学的検査方法を提供す
ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の生化学的検査方法は以下の如
く構成されている。

【００１９】（１）本発明の生化学的検査方法は、生化
学的物質の溶液を、表面に該生化学的物質に特異的に反
応する生化学的物質が各々保持されている生化学検査用
アレイに供給し、発光性分子による標識を用いて前記生
化学検査用アレイの各プローブアレイ要素ごとに前記発
光性分子の発光強度をアレイ型検出器で検出することに
より、前記生化学的物質と該生化学的物質に特異的に反
応する生化学的物質との反応状態を前記各プローブアレ
イ要素ごとに検査する生化学的検査方法であり、ｍをプ
ローブアレイ要素数、ｎを対象物質の種類数として、プ
ローブアレイ要素ｋに存在する標識Ｍの蛍光分子数ｎ_Mk
で構成されるベクトル

【数１４】

【００２０】を検出し、検出された該ベクトルｎ_M、標
識Ｍに対応するプローブアレイ要素ｋ内のプローブと対
象物質ｌとの結合率α_Mklで構成される既知なる行列

【数１５】

【００２１】および未知数である１プローブアレイ要素
当たりの供給サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌ
の対象物質数Ｖ_Mlで構成されるベクトル

【数１６】

【００２２】から成る連立方程式 αＶ_M＝ｎ_M を解くことにより、前記１プローブアレイ要素当たりの
供給サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌの対象物
質数Ｖ_Mlで構成されるベクトルＶ_Mを導出する。

【００２３】（２）本発明の生化学的検査方法は、生化
学的物質の溶液を、表面に該生化学的物質に特異的に反
応する生化学的物質が各々保持されている生化学検査用
アレイに供給し、発光性分子による標識を用いて前記生
化学検査用アレイの各プローブアレイ要素ごとに前記発
光性分子の発光強度をアレイ型検出器で検出することに
より、前記生化学的物質と該生化学的物質に特異的に反
応する生化学的物質との反応状態を前記各プローブアレ
イ要素ごとに検査する生化学的検査方法であり、ｍをプ
ローブアレイ要素数、ｎを対象物質の種類数として、プ
ローブアレイ要素ｋに存在する標識Ｍの蛍光分子数ｎ_Mk
で構成されるベクトル

【数１７】

【００２４】を検出し、検出された該ベクトルｎ_M、標
識Ｍに対応するプローブアレイ要素ｋ内のプローブと対
象物質ｌとの結合率α_Mklで構成される既知なる行列

【数１８】

【００２５】から求められた対称行列

【数１９】

【００２６】と、ベクトル

【数２０】

【００２７】および未知数である１プローブアレイ要素
当たりの供給サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌ
の対象物質数Ｖ_Mlで構成されるベクトル

【数２１】

【００２８】から成る連立方程式 α′Ｖ_M＝ｎ′_M を解くことにより、前記１プローブアレイ要素当たりの
供給サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌの対象物
質数Ｖ_Mlで構成されるベクトルＶ_Mを導出する。

【００２９】（３）本発明の生化学的検査方法は上記
（１）または（２）に記載の方法であり、かつ光で励起
発光する複数の異なる発光性分子で標識された生化学的
物質を含む複数のサンプルの混合溶液を被検サンプルの
溶液とし、前記複数の異なる発光性分子が一定の割合で
混在して保持された前記レファレンスアレイを用いて、
前記各プローブアレイ要素内のプローブと前記各サンプ
ルとの反応状態を検査する。

【００３０】（４）本発明の生化学的検査方法は上記
（１）乃至（３）のいずれかに記載の方法であり、かつ
各プローブアレイ要素ｋに同一数量Ｖ_Mの対象物質ｌを
供給した時の検出値ｎ_Mklで構成される行列

【数２２】

【００３１】および前記数量Ｖ_Mを用いて、式

【数２３】

【００３２】により、プローブアレイ要素ｋ内のプロー
ブと対象物質ｌとの結合率α_Mklで構成される行列αを
求める。

【００３３】（５）本発明の生化学的検査方法は上記
（１）乃至（３）のいずれかに記載の方法であり、かつ
ｋ₁〜ｋ₄を定数、ｔをプローブと対象物質との反応時
間、ｖをサンプル液の平均流速として、プローブと対象
物質の接触確率Ｃを式

【数２４】

【００３４】により求め、ｋ₅〜ｋ₇を定数、Ｓ_klをプ
ローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質ｌとの結合
強度として、プローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象
物質ｌとの分離確率Ｂ_klを式

【数２５】

【００３５】により求め、求められた接触確率Ｃと分離
確率Ｂ_klとから、式

【数２６】

【００３６】により、プローブアレイ要素ｋ内のプロー
ブと対象物質ｌとの結合率α_klを求める。

【００３７】（６）本発明の生化学的検査方法は上記
（２）に記載の方法であり、かつ２種類の各被検サンプ
ルに含まれる生化学的物質の数を各々ｘ軸およびｙ軸と
した散布図を出力する。

【００３８】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。

【００３９】（１）本発明の生化学的検査方法によれ
ば、被検サンプルに含まれる生化学的物質の数を対象物
質ごとに知ることができる。

【００４０】（２）本発明の生化学的検査方法によれ
ば、被検サンプルに含まれる生化学的物質の数を対象物
質ごとにより正確に知ることができる。

【００４１】（３）本発明の生化学的検査方法によれ
ば、上記（１）による作用効果に加えて、複数サンプル
での対象物質数の相対比較が正確にできる。

【００４２】（４）本発明の生化学的検査方法によれ
ば、プローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質ｌと
の結合率α_Mklで構成される行列αを正確に与えること
ができる。

【００４３】（５）本発明の生化学的検査方法によれ
ば、ｋ₁〜ｋ₇を装置定数として与え、またＳ_klに理論
値を採用することができるので、結合率αを決定するた
めの測定が不要となる。

【００４４】（６）本発明の生化学的検査方法によれ
ば、上記（２）の作用効果に加えて、２種類の各被検サ
ンプルに含まれる複数の生化学的物質の構成上の相違点
の認識がし易くなる。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る生化学的検査方法を実施する顕微鏡装置の構成を示す
図である。図１において、励起光源１１には、水銀光源
等が用いられる。この光源１１から出射される励起光の
光路上には、シャッター１２、レンズ１３、二枚の励起
フィルタ１４を選択的に切り替え可能な励起フィルタユ
ニット１４０、およびダイクロイックミラー１５が配置
され、このダイクロイックミラー１５の反射光路上に
は、対物レンズ１６および後述する生化学検査用アレイ
１またはレファレンスアレイ４が配置されている。ま
た、ダイクロイックミラー１５の透過光路上には、複数
枚のＮＤフィルタ１７を選択的に切り替え可能なＮＤフ
ィルタユニット１７０、結像レンズ１８、およびＣＣＤ
カメラ１９が配置されている。ＣＣＤカメラ１９には画
像処理部２０が接続され、画像処理部２０には表示部２
１が接続されている。

【００４６】図２は、本実施の形態で使用する生化学検
査用アレイの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面の
フォーマットを示す図、（ｂ）は一部側面図である。生
化学検査用アレイ１は、図７に示した三次元アレイから
なる。図２の（ａ）に示すように、生化学検査用アレイ
１にはプローブアレイ要素３が二次元に配列されてお
り、４隅にそれぞれ位置検出用アレイ要素２が配置され
ている。これらプローブアレイ要素３および位置検出用
アレイ要素２は、図７に示したようにテーパ付きウェル
１０３からなり、底部に０．１−１０μｍ直径のチャン
ネル１０４を有し、さらに各チャンネル１０４は図２の
（ｂ）に示すように多くの微小な貫通孔１０５を有して
いる。各貫通孔１０５の壁面には、プローブ３１が結合
している。

【００４７】すなわち生化学検査用アレイ１では、多孔
性ガラスウェハー１０１の表面の異なるテーパ付きウェ
ル１０３にそれぞれプローブの溶液が供給され、該溶液
中に含まれるプローブを多孔性ガラスウェハー１０１の
内部に設けられた各チャンネル１０４の各貫通孔１０５
で保持している。なお、多孔性ガラスウェハー１０１を
用いずに直接貫通孔１０５（多孔質または繊維質の物質
あるいは成形物から成る立体構造の反応担体）に分注し
てもよい。

【００４８】図３は、本実施の形態で使用するレファレ
ンスアレイの上面のフォーマットを示す図である。レフ
ァレンスアレイ４は、蛍光分子（または化学発光分子）
を保持可能な三次元アレイからなる。図３に示すよう
に、レファレンスアレイ４には蛍光分子保持用要素５が
二次元に配列されており、４隅にそれぞれ位置検出用ア
レイ要素２が配置されている。

【００４９】図２の（ａ），図３に示すように、生化学
検査用アレイ１とレファレンスアレイ４は同一のフォー
マットを有している。４隅に位置する４個の位置検出用
アレイ要素２は、生化学検査用アレイ１とレファレンス
アレイ４で同じ位置に存在するものであり、顕微鏡下の
図示しないステージ上に生化学検査用アレイ１とレファ
レンスアレイ４を配置するときの両者の位置合わせ用に
使用される。従って、位置検出用アレイ要素２は必ずし
も図２の（ａ），図３に示す位置である必要はなく、両
者で同じ位置に存在すればどの位置でも良い。もちろ
ん、生化学検査用アレイ１とレファレンスアレイ４のフ
ォーマット自身も、これらの条件を満たすものであれば
任意で良い。

【００５０】以下、本実施の形態における生化学検査の
概略を説明する。

【００５１】最初に検査者は、アレイ用基板に標識とし
て使用する蛍光分子（または化学発光分子）と同一のｎ
_RM個の蛍光分子（または化学発光分子）をそれぞれ蛍光
分子保持用要素５に、標識と異なる発光波長の蛍光分子
（または化学発光分子）をそれぞれ位置検出用アレイ要
素２にスポッティングしてレファレンスアレイ４を製作
する。ここで、Ｒはレファレンスを意味する添字、Ｍは
蛍光物質に対応する添字である。

【００５２】次に、顕微鏡観察下で位置出し配置された
レファレンスアレイ４に励起照明を与えて、蛍光画像を
ＣＣＤカメラ１９で撮り込みレファレンス蛍光画像とす
る。該レファレンス蛍光画像は、標識に使用する蛍光物
質の種類数だけ撮り込まれる。なお、蛍光物質の劣化を
防止するために、撮り込まれた後直ちにシャッター１２
などで励起照明を遮断するのが好ましい。

【００５３】次に検査者は、前記レファレンスアレイ４
を排出し、これと同じ位置に生化学検査用アレイ１を配
置する。この生化学検査用アレイ１では、あらかじめ標
識と異なる発光波長の蛍光分子（または化学発光分子）
をアレイ用基板の位置検出用アレイ要素２に、対応する
プローブ液を同じくプローブアレイ要素３にそれぞれ固
相化してある。

【００５４】次に検査者は、該生化学検査用アレイ１に
蛍光分子（または化学発光分子）で標識された被検サン
プルの溶液を供給し、各プローブとサンプル溶液中の物
質とで結合反応を生じさせた後、未結合の前記物質をプ
ローブアレイ要素３から除去する。

【００５５】次に、該生化学検査用アレイ１に励起照明
を与えて、蛍光画像をＣＣＤカメラ１９で撮り込みサン
プル蛍光画像とする。該サンプル蛍光画像は、前記レフ
ァレンス蛍光画像と同じく標識に使用する蛍光物質の種
類数だけ撮り込まれる。なお、蛍光物質の劣化を防止す
るために、撮り込まれた後直ちにシャッター１２などで
励起照明を遮断するのが好ましい。

【００５６】次に、前記レファレンス蛍光画像および前
記サンプル蛍光画像を各々要素単位に分割し、複数の分
割画像（該分割画像は、標識に使用する蛍光物質の種類
数×プローブアレイ要素数×２だけ存在する）とする。
なお、この時の分割条件は、４個の前記位置検出用アレ
イ要素２の重心位置または二値化画像の図心位置の座標
と、既知のアレイフォーマットにより決定する。

【００５７】次に、これら分割画像ごとの検出信号の総
和を信号強度として出力する。この信号強度は、標識に
使用する蛍光物質の種類数×プローブアレイ要素数×２
の数量だけ得られる。今、プローブアレイ要素３および
蛍光分子保持用要素５の信号強度をそれぞれＰ_RMkおよ
びＰ_SMkで表す。ここでＲおよびＳは、それぞれレファ
レンスおよびサンプルを示す添字、Ｍは蛍光物質に対応
する添字、ｋは蛍光分子保持用要素５の番号であると同
時にこれに対応したプローブアレイ要素３の番号であ
る。

【００５８】次に、プローブアレイ要素３の信号強度Ｐ
_SMkをプローブアレイ要素３の面積で補正してＰ_Mkとす
る。次式によりＰ_Mkを求める。

【００５９】

【数２７】

【００６０】ここで、Ｓ₀はプローブアレイ要素３の標
準面積、Ｓ_Mkは各プローブアレイ要素３の二値化画像の
実面積である。この補正により、プローブ分注誤差によ
るノイズを除去することができる。これらの信号強度を
用いて、前記プローブアレイ要素３に存在する標識Ｍの
蛍光分子数ｎ_Mkを次式により求める。

【００６１】

【数２８】

【００６２】ここで、ｎ_RMはレファレンスアレイ４の番
号ｋの蛍光分子保持用要素５に存在する標識Ｍの蛍光分
子数であり、この値は既知である。

【００６３】今、プローブアレイ要素３に存在する標識
Ｍの蛍光分子数をｎ_Mとし、これを次式で定義する。

【００６４】

【数２９】

【００６５】ここでｍはプローブアレイ要素３の数であ
る。また標準面積Ｓ₀のプローブアレイ要素３に存在す
るｎ個の対象物質の数をＶ_Mとし、これを次式で定義す
る。

【００６６】

【数３０】

【００６７】ここで、Ｖ_Mlは標識Ｍについて存在する対
象物質ｌの数である。

【００６８】今、プローブと対象物質との結合率をαと
すれば、このαを次式の如く、ｍ×ｎの矩形行列で定義
することができる。

【００６９】

【数３１】

【００７０】すなわち（５）式における行列要素α_ijは
プローブｉと対象物質ｊとの結合率を表す。この結合率
αを用いて蛍光分子数ｎ_Mと対象物質の数Ｖ_Mとの関係
を表現すると次のようになる。

【００７１】

【数３２】

【００７２】この結合率αは各アレイ要素ｋに結合して
いるプローブの構造と対象物質ｌの組み合わせで定まる
定数であり、理論的または実験的に定めることができ
る。また（６）式により対象物質の数Ｖ_Mが定まる条件
としてｍ≧ｎが必要である。

【００７３】今、（６）式に最小二乗法を適用するため
に次のように関数Ｓ_Mを定義する。

【００７４】

【数３３】

【００７５】（７）式で示される関数Ｓ_Mが最小となる
ようにＶ_Mjを決定すれば、このＶ_Mjの値が連立一次方程
式（６）式の最小二乗解となる。関数Ｓ_Mが最小となる
条件として次式が与えられる。

【００７６】

【数３４】

【００７７】ここで、ｊ＝１，２，…，ｎであるので、
（８）式はｎ個の式から成ることになる。（７）式およ
び（８）式により次式が得られる。

【００７８】

【数３５】ここでα′およびｎ′_Mは次式で与えられる。

【００７９】

【数３６】

【００８０】

【数３７】

【００８１】（１０）式で明らかなようにα′はｎ次の
対称行列となるので、逆行列α′^-1を定義することがで
きる。（９）式により、

【数３８】

【００８２】（１２）式により、対象物質の数Ｖ_Mを求
めることができる。

【００８３】次に、結合率αを決定する方法について述
べる。結合率αを決定するために同一数量Ｖ_Mのｎ種の
対象物質ｌを用意するものとし、このときに検出される
蛍光分子数をｎ_Mklとして、Ｖ_MDおよびｎ_MDを各々次式
の如く定義する。

【００８４】

【数３９】

【００８５】

【数４０】このとき、つぎの関係が成り立つ。

【００８６】

【数４１】

【００８７】（１３）式および（１５）式により、

【数４２】（１６）式を用いて結合率αを決定することができる。

【００８８】以上のように本実施の形態によれば、結合
率αを導入しているので、被検サンプルに含まれる生化
学的物質の数量を物質ごとに出力することができる。

【００８９】以下、本実施の形態において、理論的方法
で結合率αを決定する方法について述べる。

【００９０】対象物質とプローブとの接触確率対象物質とプローブとの反応時間をｔ、サンプル液の平
均流速をｖとすれば、両者の接触確率Ｃは次式で与えら
れる。

【００９１】

【数４３】

【００９２】対象物質とプローブとの結合強度対象物質とプローブとの結合強度Ｓは、反応温度および
対象物質またはプローブの長さがパラメータとして与え
られる。この結果、結合強度Ｓは次式の形で表される。

【００９３】

【数４４】

【００９４】対象物質とプローブとの分離確率対象物質とプローブとの分離確率Ｂ_klは次式で与えられ
る。

【００９５】

【数４５】

【００９６】対象物質とプローブとの結合率対象物質とプローブとの結合率α_klは次式で与えられ
る。

【００９７】

【数４６】（１７）〜（２０）式により、次式が得られる。

【００９８】

【数４７】

【００９９】ここで、ｋ₁〜ｋ₇は装置固有の定数と考
えて良く、実験的に与えられるものである。このように
結合強度Ｓに演算処理を施すことにより、結合率αを決
定することができる。

【０１００】本実施の形態によれば、装置固有の定数ｋ
₁〜ｋ₇および結合強度Ｓの理論値を用いて結合率αを
求めているので、測定前の結合率αを求める実験が不要
となり、定数ｋ₁〜ｋ₇を装置に記憶させておくこと
と、結合強度Ｓの理論値を入力することだけで、被検サ
ンプルに含まれる生化学的物質の数量を物質ごとに出力
することができる。

【０１０１】図４，図５は、本実施の形態による検査手
順を示すフローチャートである。以下、図４，図５に従
って検査方法およびその作用を説明する。

【０１０２】(1)ステップＳ１：まず検査者は、２色の
蛍光分子（または化学発光分子）で標識された２種の生
化学的物質の溶液を作成する。この場合検査者は、比較
したい２種の生化学的物質の溶液を同一濃度で作成し、
一方をＦＩＴＣ、他方をローダミンで標識する。これら
の標識物質は、蛍光波長の異なる物質の組み合わせであ
れば他の物質でも構わない。その後、作成した２種の生
化学的物質の溶液を１：１の割合で混合して撹拌し、生
化学的物質の混合溶液とする。混合比率については、２
種の生化学的物質の溶液および標識物質の特性に応じて
変更しても良い。

【０１０３】(2)ステップＳ２：検査者は、２色の蛍光
分子（または化学発光分子）を保有するレファレンスア
レイ４を製作する。この場合検査者は、アレイ用基板に
蛍光標識として使用するＦＩＴＣおよびローダミンを同
一の蛍光分子（または化学発光分子）数ｎ_RMだけそれぞ
れ蛍光分子保持用要素５に、標識と異なる発光波長の蛍
光分子（または化学発光分子）をそれぞれ位置検出用ア
レイ要素２にスポッティングしてレファレンスアレイ４
を製作する。この際、スポッティングする位置はプロー
ブアレイ要素３に対応する位置とする。ここでＲはレフ
ァレンスを意味する添字、Ｍは蛍光物質に対応する添字
である。

【０１０４】なお、スポッティングの方法は、使用する
蛍光分子（または化学発光分子）の重量とその分子量か
ら使用する蛍光分子（または化学発光分子）数を特定
し、この蛍光分子（または化学発光分子）数の蛍光分子
（または化学発光分子）の溶液を既定量となるように作
り、この溶液をインクジェット方式によりアレイ用基板
上に吐出するものである。１要素当たりの蛍光分子（ま
たは化学発光分子）数ｎ _RMは、これらの諸量（溶液量お
よび溶液中の蛍光分子（または化学発光分子）数）と溶
液の吐出量とから計算して求められる。なお、蛍光分子
（または化学発光分子）の保持方法として固相化試薬を
用いると確実な保持が可能となるが、必ずしも必要では
ない。

【０１０５】(3)ステップＳ３：検査者は観察光路ａ上
のＮＤフィルタ１７を切り替えながら、レファレンスア
レイ４の蛍光画像を色別にＣＣＤカメラ１９で撮り込
む。この場合、レファレンスアレイ４を励起光源１１で
励起照明して、各蛍光分子保持用要素５内の蛍光分子
（または化学発光分子）が発生する蛍光の画像をＣＣＤ
カメラ１９で撮り込む。この際、検査者は励起フィルタ
ユニット１４０を切り替え操作して所望の蛍光分子（ま
たは化学発光分子）の色に対応する励起フィルタ１４を
照明光路ｂ上に配置し、さらにＮＤフィルタユニット１
７０を切り替え操作して所望のＮＤフィルタ１７を観察
光路ａ上に配置する。

【０１０６】励起光源１１からの励起光は、レンズ１
３、励起フィルタ１４を介してダイクロイックミラー１
５で反射され、対物レンズ１６を介してレファレンスア
レイ４の上面全体に照射される。レファレンスアレイ４
から発生した蛍光は、対物レンズ１６、ダイクロイック
ミラー１５、ＮＤフィルタ１７、および結像レンズ１８
を介して、ＣＣＤカメラ１９に入射し、蛍光分子（また
は化学発光分子）の色別に蛍光画像が撮り込まれる。従
ってこの段階で、２色×ＮＤフィルタの枚数分の蛍光画
像が得られる。ＣＣＤカメラ１９で撮り込んだ蛍光画像
は、画像処理部２０へ送られる。

【０１０７】なお、本実施の形態では受光素子としてＣ
ＣＤを用いているが、ＣＣＤに特定するものではなく、
他のエリアセンサを用いても良い。従って、以下に記述
される「ＣＣＤ」は「エリアセンサ」でも通用するもの
である。

【０１０８】(4)ステップＳ４：検査者は観察光路ａ上
のＮＤフィルタ１７を切り替えながら、レファレンスア
レイ４のバックグラウンド画像を蛍光分子（または化学
発光分子）の色別にＣＣＤカメラ１９で撮り込む。この
場合、レファレンスアレイ４の蛍光画像を撮り込んだ直
後にシャッター１２により励起照明を遮断し、ＣＣＤカ
メラ１９でバックグラウンド画像を撮り込む。このバッ
クグラウンド画像の数は、蛍光画像の数と同一となる。
このバックグラウンド画像は、検出強度に不要な暗電流
ノイズおよび迷光ノイズにより構成される。ＣＣＤカメ
ラ１９で撮り込んだバックグラウンド画像は、画像処理
部２０へ送られる。

【０１０９】(5)ステップＳ５：検査者は、生化学検査
用アレイ１に生化学的物質の混合溶液を供給し、各プロ
ーブと特異的に反応させる。この場合検査者は、図１に
示した蛍光顕微鏡の観察下で、試料面に図２の（ａ）に
示す生化学検査用アレイ１を配置し、その表面に一様に
生化学的物質の混合溶液を供給する。これにより、生化
学検査用アレイ１上のプローブアレイ要素３内のプロー
ブと混合溶液に含まれる生化学的物質との間に特異的な
結合反応が生じる。この結果、各プローブアレイ要素３
内で反応の強さに応じた数量の蛍光分子（または化学発
光分子）が間接的にプローブに結合することになる。

【０１１０】(6)ステップＳ６：検査者は、生化学検査
用アレイ１から未反応の生化学的物質を除去する。この
場合検査者は、前述した結合反応後に、生化学検査用ア
レイ１の各プローブアレイ要素３から未結合の生化学的
物質を除去する。一般的には洗浄液を用いて洗浄する方
法が採用されるが、反応担体が立体構造である場合には
洗浄液を用いずにポンプなどで溶液ごと除去しても良
い。但し、洗浄液を用いる方が確実に除去されることは
言うまでもない。

【０１１１】(7)ステップＳ７：検査者は観察光路ａ上
のＮＤフィルタ１７を切り替えながら、生化学検査用ア
レイ１の蛍光画像を色別にＣＣＤカメラ１９で撮り込
む。この場合、生化学検査用アレイ１を励起光源１１で
励起照明して、各プローブアレイ要素３内の蛍光分子
（または化学発光分子）が発生する蛍光の画像をＣＣＤ
カメラ１９で撮り込む。この際、検査者は励起フィルタ
ユニット１４０を切り替え操作して所望の蛍光分子（ま
たは化学発光分子）の色に対応する励起フィルタ１４を
照明光路ｂ上に配置し、さらにＮＤフィルタユニット１
７０を切り替え操作して所望のＮＤフィルタ１７を観察
光路ａ上に配置する。

【０１１２】励起光源１１からの励起光は、レンズ１
３、励起フィルタ１４を介してダイクロイックミラー１
５で反射され、対物レンズ１６を介して生化学検査用ア
レイ１の上面全体に照射される。生化学検査用アレイ１
から発生した蛍光は、対物レンズ１６、ダイクロイック
ミラー１５、ＮＤフィルタ１７、および結像レンズ１８
を介して、ＣＣＤカメラ１９に入射し、蛍光分子（また
は化学発光分子）の色別に蛍光画像が撮り込まれる。こ
の生化学検査用アレイ１の蛍光画像の数は、レファレン
スアレイ４のバックグラウンド画像および蛍光画像の数
と同一となる。ＣＣＤカメラ１９で撮り込んだ蛍光画像
は、画像処理部２０へ送られる。

【０１１３】(8)ステップＳ８：検査者は観察光路ａ上
のＮＤフィルタ１７を切り替えながら、生化学検査用ア
レイ１のバックグラウンド画像を蛍光分子（または化学
発光分子）の色別にＣＣＤカメラ１９で撮り込む。この
場合、前述した生化学検査用アレイ１の蛍光画像を撮り
込んだ直後にシャッター１２により励起照明を遮断し、
ＣＣＤカメラ１９でバックグラウンド画像を撮り込む。
この生化学検査用アレイ１のバックグラウンド画像の数
は、蛍光画像の数と同一となる。このバックグラウンド
画像は、レファレンスアレイ４のバックグラウンド画像
と同様に、検出強度に不要な暗電流ノイズおよび迷光ノ
イズにより構成される。ＣＣＤカメラ１９で撮り込んだ
バックグラウンド画像は、画像処理部２０へ送られる。

【０１１４】(9)ステップＳ９：画像処理部２０は、レ
ファレンスとサンプルの各蛍光画像から各バックグラウ
ンド画像を差し引き、色別およびＮＤフィルタ別の補正
画像とする。一般的に、受光素子の出力には暗電流ノイ
ズや迷光ノイズなどの直流ノイズが含まれる。この直流
ノイズを除去するために、レファレンスアレイ４および
生化学検査用アレイ１について各々蛍光画像からバック
グラウンド画像を差し引き、これを補正画像と称し以後
の処理の対象とする。従って、この段階で２色×ＮＤフ
ィルタの枚数の補正画像が得られる。なお、蛍光画像お
よびバックグラウンド画像は、以後不要となる。

【０１１５】(10)ステップＳ１０：画像処理部２０は、
各補正画像中の位置検出用アレイ要素２に対応する画像
の重心位置を検出する。図２の（ａ）および図３に示す
ように、生化学検査用アレイ１およびレファレンスアレ
イ４に形成されるアレイ要素は二次元に配列されてお
り、共に４隅に位置する４個のアレイ要素が位置検出用
アレイ要素２として用いられる。それ以外のアレイ要素
はプローブアレイ要素３または蛍光分子保持用要素５と
して用いられる。

【０１１６】位置検出用アレイ要素２は位置信号を出す
ためのものであるから、その要素内の物質は発光物質ま
たは反射物質であれば何でも良いことになるが、望まし
くは使用される２色の蛍光波長とは異なる蛍光波長の蛍
光物質を用いる方が良い。その理由は、位置検出用アレ
イ要素２から発生する蛍光がノイズとして作用する可能
性を無くすことができるからである。この場合には、位
置検出用の励起波長で照明し、位置検出をすることにな
る。

【０１１７】位置検出には、４個の位置検出用アレイ要
素２の画像の各々の重心座標を位置座標とする方法の
他、補正画像を最大強度の１／２のレベルで二値化して
４個の図心を位置座標とする方法などを採用できる。

【０１１８】(11)ステップＳ１１：画像処理部２０は、
各補正画像を回転移動して、色別およびＮＤフィルタ別
の回転画像とする。この場合、レファレンスアレイ４お
よび生化学検査用アレイ１について各々得られた４個の
位置座標で形成される四辺形が最小偏差で矩形となるよ
うに位置座標を修正してから、各矩形の各辺が座標軸と
平行になるように各画像中心を回転中心として各補正画
像を回転移動する。移動後の画像を回転画像と呼ぶ。な
お、補正画像は以後不要となる。

【０１１９】(12)ステップＳ１２：画像処理部２０は、
各回転画像を蛍光分子保持用要素５およびプローブアレ
イ要素３ごとの画像に分割し、各々色別、ＮＤフィルタ
別および要素別の分割画像とする。

【０１２０】この場合、画像処理部２０は、レファレン
スアレイ４および生化学検査用アレイ１の各回転画像の
４個の位置座標と蛍光分子保持用要素５およびプローブ
アレイ要素３の配列条件とから分割条件を決定して、こ
の分割条件ですべての回転画像を蛍光分子保持用要素５
またはプローブアレイ要素３ごとの画像に分割し、分割
画像とする。なお、レファレンスアレイ４の回転画像の
分割画像をレファレンス分割画像、生化学検査用アレイ
１の回転画像の分割画像をサンプル分割画像と呼ぶ。従
ってこの段階で、２×ＮＤフィルタの枚数×プローブア
レイ要素数分の分割画像が得られる。なお、各回転画像
は以後不要となる。

【０１２１】(13)ステップＳ１３：画像処理部２０は、
最適なＮＤフィルタ１７に対応する各分割画像を色別お
よび要素別の測定用画像として抽出する。

【０１２２】この場合、画像処理部２０は、同一色で同
一位置の蛍光分子保持用要素５のＮＤフィルタ枚数分の
レファレンス分割画像の中から、最大信号強度がダイナ
ミックレンジの範囲内にあり、その中で信号強度が最大
であるレファレンス分割画像を１個抽出する。これを測
定用レファレンス画像と呼ぶ。同様に画像処理部２０
は、同一色で同一位置のプローブアレイ要素３のＮＤフ
ィルタ枚数分のサンプル分割画像の中から、最大信号強
度がダイナミックレンジの範囲内にあり、その中で信号
強度が最大であるサンプル分割画像を１個抽出する。こ
れを測定用サンプル画像と呼ぶ。測定用レファレンス画
像および測定用サンプル画像は、各々受光強度比率β_i
を大から小の順に並べ、大きい方から順次Ｒ_kを求め、
Ｒ_kの変化率が負の条件を満たしたときに前のβ_iに対
応する画像として抽出される。この段階で、２×プロー
ブアレイ要素数の測定用画像が得られる。以後、抽出さ
れない分割画像は不要となる。

【０１２３】(14)ステップＳ１４：画像処理部２０は、
抽出した各測定用画像を二値化し、色別および要素別の
二値化画像とする。測定用レファレンス画像および測定
用サンプル画像のすべてについて、各々最大信号の１／
２のレベルで二値化し、これをそれぞれレファレンス二
値化画像およびサンプル二値化画像とする。サンプル二
値化画像については二値化領域の面積Ｓ_Mkを算出する。

【０１２４】(15) ステップＳ１５：画像処理部２０
は、各二値化画像により測定領域およびノイズサンプリ
ング領域を設定する。

【０１２５】この場合画像処理部２０は、レファレンス
二値化画像のすべてについて、各々の最大ｘ座標ｘ
_{RMk max}、最小ｘ座標ｘ_{RMk min}、最大y座標ｙ_{RMk max}お
よび最小ｙ座標ｙ_{RMk min}を求める。同様にサンプル二
値化画像のすべてについて、各々の最大ｘ座標ｘ
_{SMk max}、最小ｘ座標ｘ_{SMk min}、最大ｙ座標ｙ_{SMk max}
および最小ｙ座標ｙ_{SMk min}を求めてから、ノイズのサ
ンプリング領域を設定するための座標ｘ′_{RMk max}、
ｘ′_{RMk min}、ｙ′_{RMk max}、ｙ′
_{RMk min、}ｘ′_{SMk max}、ｘ′_{SMk min}、ｙ′_{SMk max}およ
びｙ′_{SMk min}を算出する。

【０１２６】そして、点（ｘ′_{RMk min}，ｙ′_{RMk min}）
および点（ｘ′_{RMk max}，ｙ′_{RMk m} _ax）で定まる矩形内
を測定用レファレンス画像の測定領域とし、該矩形外を
測定用レファレンス画像のノイズサンプリング領域とす
る。同様に、点（ｘ′_{SMk mi} _n，ｙ′_{SMk min}）および点
（ｘ′_{SMk max}，ｙ′_{SMk max}）で定まる矩形内を測定用
サンプル画像の測定領域とし、該矩形外を測定用サンプ
ル画像のノイズサンプリング領域とする。

【０１２７】なお、レファレンス画像の測定領域は点
（ｘ_{RMk min}，ｙ_{RMk min}）および点（ｘ_{RMk max}，ｙ
_{RMk max}）で定まる矩形を含む領域として決定する。同
様にサンプル画像の測定領域は点（ｘ_{SMk min}，ｙ
_{SMk min}）および点（ｘ_{SMk max}，ｙ_{SMk m} _ax）で定まる
矩形を含む領域として決定する。

【０１２８】(16)ステップＳ１６：画像処理部２０は、
測定画像上で測定領域の信号から平均ノイズ信号を差し
引く。

【０１２９】この場合画像処理部２０は、測定用レファ
レンス画像のノイズサンプリング領域の信号から単位面
積当たりのノイズを求め、測定用レファレンス画像の測
定領域の信号からこの信号を差し引いてレファレンス画
像の検出信号とする。同様に、測定用サンプル画像のノ
イズサンプリング領域の信号から単位面積当たりのノイ
ズを求め、測定用サンプル画像の測定領域の信号からこ
の信号を差し引いてサンプル画像の検出信号とする。

【０１３０】(17)ステップＳ１７：画像処理部２０は、
プローブアレイ要素３の標準面積当たりの信号強度を色
別に算出するこの場合画像処理部２０は、各蛍光分子保
持用要素５の測定領域内での検出信号の総和をＰ_RMkと
して算出する。同様に、各プローブアレイ要素３の測定
領域内での検出信号の総和をＰ_SMkとして算出する。次
いで、プローブアレイ要素３の標準面積Ｓ₀当たりの信
号強度を（１）式を用いて色別に算出する。これらの信
号強度は、励起光むら、励起光ノイズおよびプローブの
分注誤差により生じる強度誤差が除去された強度として
得られる。

【０１３１】(18)ステップＳ１８：画像処理部２０は、
プローブアレイ要素３の標準面積当たりに存在する蛍光
分子（または化学発光分子）数を色別に算出する。この
場合画像処理部２０は、ρを蛍光発光の非線型係数とし
て、プローブアレイ要素３の標準面積Ｓ₀当たりの信号
強度から、逐次演算式

【数４８】

【０１３２】および初期値

【数４９】

【０１３３】および演算中止条件式

【数５０】

【０１３４】を用いて逐次演算をして、演算中止時の

【数５１】

【０１３５】を求め、ｎ_Mkとする。そして、このプロー
ブアレイ要素３の標準面積Ｓ₀当たりに存在する蛍光分
子数ｎ_Mkを色別に算出する。

【０１３６】(19)ステップＳ１９：画像処理部２０は、
プローブアレイ要素３に存在する対象物質数を算出す
る。この場合画像処理部２０は、（１０）〜（１２）式
を用いて標準面積Ｓ₀のプローブアレイ要素３に存在す
るｎ個の対象物質数Ｖ_Mを色別に算出する。

【０１３７】(20) ステップＳ３０：画像処理部２０
は、対象物質数を両軸とする散布図を表示する。この場
合画像処理部２０は、２色の蛍光物質のプローブアレイ
要素３ごとの対象物質数を各々ｘ軸およびｙ軸とした散
布図を、表示部２１に表示する。

【０１３８】図６は、上記散布図の例であり、ｘ軸をサ
ンプルＡに含まれる生化学的物質の絶対数、ｙ軸をサン
プルＢに含まれる生化学的物質の絶対数として対数メモ
リ上に示している。図６はｎ個の対象物質について簡略
して示しており、‘物質３’以外はサンプルＡ中とサン
プルＢ中の各対象物質の数がほぼ同数であることが分か
る。このような散布図により、各サンプルに存在する生
化学的物質の構成の相違を正確に知ることができる。

【０１３９】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。

【０１４０】

【発明の効果】本発明によれば、各プローブアレイ要素
ごとの蛍光強度の検出値から被検サンプルに含まれる生
化学的物質の数量を検査し得る生化学的検査方法を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る生化学的検査方法を
実施する顕微鏡装置の構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態に係る生化学検査用アレイ
の概略構成を示す図。

【図３】本発明の実施の形態に係るレファレンスアレイ
のフォーマットを示す図。

【図４】本発明の実施の形態に係る検査手順を示すフロ
ーチャート。

【図５】本発明の実施の形態に係る検査手順を示すフロ
ーチャート。

【図６】本発明の実施の形態に係る散布図。

【図７】従来例に係る三次元アレイをなすテーパ付き試
料ウェルアレイを示す図。

【符号の説明】

１…生化学検査用アレイ２…位置検出用アレイ要素３…プローブアレイ要素３１…プローブ４…レファレンスアレイ５…蛍光分子保持用要素６…生化学検査用アレイ７…レファレンスアレイ８…蛍光分子保持領域１１…励起光源１２…シャッター１３…レンズ１４０…励起フィルタユニット１４…励起フィルタ１５…ダイクロイックミラー１６…対物レンズ１７０…ＮＤフィルタユニット１７…ＮＤフィルタ１８…結像レンズ１９…ＣＣＤカメラ２０…画像処理部２１…表示部１０１…多孔性ガラスウェハー１０２…孔１０３…テーパ付きウェル１０４…チャンネル１０５…貫通孔

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）Ｇ０１Ｎ 33/566 Ｇ０１Ｎ 33/58 Ａ 33/58 37/00 １０２ 37/00 １０２Ｃ１２Ｎ 15/00 ＦＦターム(参考） 2G043 AA03 DA02 DA06 EA01 FA02 FA06 GA01 GA02 GA04 GA07 GB01 GB18 GB19 HA09 HA11 HA15 JA02 LA03 MA01 NA01 NA05 NA06 2G045 AA35 DA12 DA13 FA16 FA19 FB07 GC15 JA01 4B024 AA11 CA01 CA09 HA12 4B063 QA01 QA18 QQ42 QQ52 QQ79 QQ96 QR32 QR48 QR56 QR85 QS33 QS34 QX02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生化学的物質の溶液を、表面に該生化学的
物質に特異的に反応する生化学的物質が各々保持されて
いる生化学検査用アレイに供給し、発光性分子による標
識を用いて前記生化学検査用アレイの各プローブアレイ
要素ごとに前記発光性分子の発光強度をアレイ型検出器
で検出することにより、前記生化学的物質と該生化学的
物質に特異的に反応する生化学的物質との反応状態を前
記各プローブアレイ要素ごとに検査する生化学的検査方
法であり、ｍをプローブアレイ要素数、ｎを対象物質の種類数とし
て、プローブアレイ要素ｋに存在する標識Ｍの蛍光分子
数ｎ_Mkで構成されるベクトル【数１】を検出し、検出された該ベクトルｎ_M、標識Ｍに対応す
るプローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質ｌとの
結合率α_Mklで構成される既知なる行列【数２】および未知数である１プローブアレイ要素当たりの供給
サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌの対象物質数
Ｖ_Mlで構成されるベクトル【数３】から成る連立方程式 αＶ_M＝ｎ_M を解くことにより、前記１プローブアレイ要素当たりの
供給サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌの対象物
質数Ｖ_Mlで構成されるベクトルＶ_Mを導出することを特
徴とする生化学的検査方法。
【請求項２】生化学的物質の溶液を、表面に該生化学的
物質に特異的に反応する生化学的物質が各々保持されて
いる生化学検査用アレイに供給し、発光性分子による標
識を用いて前記生化学検査用アレイの各プローブアレイ
要素ごとに前記発光性分子の発光強度をアレイ型検出器
で検出することにより、前記生化学的物質と該生化学的
物質に特異的に反応する生化学的物質との反応状態を前
記各プローブアレイ要素ごとに検査する生化学的検査方
法であり、ｍをプローブアレイ要素数、ｎを対象物質の種類数とし
て、プローブアレイ要素ｋに存在する標識Ｍの蛍光分子
数ｎ_Mkで構成されるベクトル【数４】を検出し、検出された該ベクトルｎ_M、標識Ｍに対応す
るプローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質ｌとの
結合率α_Mklで構成される既知なる行列【数５】から求められた対称行列【数６】と、ベクトル【数７】および未知数である１プローブアレイ要素当たりの供給
サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌの対象物質数
Ｖ_Mlで構成されるベクトル【数８】から成る連立方程式 α′Ｖ_M＝ｎ′_M を解くことにより、前記１プローブアレイ要素当たりの
供給サンプル内の標識Ｍに対応する対象物質ｌの対象物
質数Ｖ_Mlで構成されるベクトルＶ_Mを導出することを特
徴とする生化学的検査方法。
【請求項３】光で励起発光する複数の異なる発光性分子
で標識された生化学的物質を含む複数のサンプルの混合
溶液を被検サンプルの溶液とし、前記複数の異なる発光
性分子が一定の割合で混在して保持された前記レファレ
ンスアレイを用いて、前記各プローブアレイ要素内のプ
ローブと前記各サンプルとの反応状態を検査することを
特徴とする請求項１または２に記載の生化学的検査方
法。
【請求項４】各プローブアレイ要素ｋに同一数量Ｖ_Mの
対象物質ｌを供給した時の検出値ｎ _Mklで構成される行
列【数９】および前記数量Ｖ_Mを用いて、式【数１０】により、プローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質
ｌとの結合率α_Mklで構成される行列αを求めることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の生化学的
検査方法。
【請求項５】ｋ₁〜ｋ₄を定数、ｔをプローブと対象物
質との反応時間、ｖをサンプル液の平均流速として、プ
ローブと対象物質の接触確率Ｃを式【数１１】により求め、ｋ₅〜ｋ₇を定数、Ｓ_klをプローブアレイ
要素ｋ内のプローブと対象物質ｌとの結合強度として、
プローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質ｌとの分
離確率Ｂ_klを式【数１２】により求め、求められた接触確率Ｃと分離確率Ｂ_klとか
ら、式【数１３】により、プローブアレイ要素ｋ内のプローブと対象物質
ｌとの結合率α_klを求めることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の生化学的検査方法。
【請求項６】２種類の各被検サンプルに含まれる生化学
的物質の数を各々ｘ軸およびｙ軸とした散布図を出力す
ることを特徴とする請求項２に記載の生化学的検査方
法。