JP2002286643A - Reader for light emitting image from inspection plate and optical system used for the same - Google Patents

Reader for light emitting image from inspection plate and optical system used for the same

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JP2002286643A
JP2002286643A JP2001093266A JP2001093266A JP2002286643A JP 2002286643 A JP2002286643 A JP 2002286643A JP 2001093266 A JP2001093266 A JP 2001093266A JP 2001093266 A JP2001093266 A JP 2001093266A JP 2002286643 A JP2002286643 A JP 2002286643A
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JP
Japan
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light
measured
probe
receiving
face plate
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Application number
JP2001093266A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Tsukada
護 塚田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus system in which it is not required to scan the readout part of a reader on an inspection plate manufactured by using a DNA microarray or the like and by which a reaction result on the face, to be measured, of the inspection plate can be detected at a time as an image and to provide an optical system used for the apparatus system. SOLUTION: The optical system wherein a CCD image sensor and a fiber face plate are combined with an optical system constituting the readout part in the reader of a light emitting image which is used to detect the existence of the reaction of a probe array with a sample on a transparent substrate as the existence of a light emitting operation is used.

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】本発明は試料中の標的物質を
検出するためのプローブと標的物質との反応や相互作用
により得られる検査プレート上で得られる標識からの発
光像の読み取り装置及びそれに用いる光学システムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for reading a luminescent image from a label obtained on a test plate obtained by a reaction or interaction between a probe for detecting a target substance in a sample and the target substance, and used therefor. Optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNAマイクロアレイなどのプローブ担
体等を用いて標的物質を含む試料の分析には、プローブ
担体と試料とを反応させて検査用プレートを作製し、検
査用のプレート中のプローブと標的物質との反応の有無
を標識物質からの発光として検知する方式が採用されて
いる場合が多い。このような反応には、担体に分析対象
の試料を固定してこれにプローブを反応させる方法や、
逆にプローブを担体に固定しておき、これに試料を反応
させ方法がある。反応の有無は、プローブと標的物質と
の結合体(複合体)のみが標識物質を有するように反応
系を設定し、反応位置において標識物質からの発光を検
知することで、反応が生じたことを検出するのが一般的
である。
2. Description of the Related Art For analysis of a sample containing a target substance using a probe carrier such as a DNA microarray, a test plate is prepared by reacting a probe carrier with a sample, and a probe and a target in the test plate are prepared. In many cases, a method of detecting the presence or absence of a reaction with a substance as light emission from a labeling substance is employed. For such a reaction, a method of immobilizing a sample to be analyzed on a carrier and reacting a probe with the sample,
Conversely, there is a method in which a probe is immobilized on a carrier and a sample is reacted with the probe. The presence or absence of the reaction was determined by setting the reaction system so that only the conjugate (complex) between the probe and the target substance had the labeling substance, and detecting the luminescence from the labeling substance at the reaction position. Is generally detected.

【0003】このような標識物質としては、蛍光色素が
多く利用されており、蛍光色素標識物質からの発光を検
知するための装置は、共焦点光学顕微鏡の光学系に、各
蛍光色素標識からの蛍光波長に対応した光学フィルタ及
びダイクロイックミラーを組合せて使用し、高感度なP
MT(フォトマル)に検出すべき蛍光を導くようなメカ
ニズムが用いられている。このような装置では、蛍光を
誘発するために光照射するスポットサイズも微小なた
め、DNAマイクロアレイ上の一点一点を細かく走査す
る装置が現在主流である(図1参照)。
[0003] Fluorescent dyes are widely used as such labeling substances, and an apparatus for detecting light emission from the fluorescent dye labeling substance is provided in an optical system of a confocal optical microscope. Using a combination of an optical filter and a dichroic mirror corresponding to the fluorescence wavelength,
A mechanism that guides fluorescence to be detected to MT (photomultiplier) is used. In such an apparatus, a spot size for irradiating light to induce fluorescence is also small, and thus an apparatus that scans each point on a DNA microarray finely is currently the mainstream (see FIG. 1).

【0004】このような装置としては、アジレントテク
ノロロジー社、Axon Instruments Inc. のGenePix 4000
Bなどがある。
[0004] As such an apparatus, a GenePix 4000 manufactured by Axon Instruments Inc. of Agilent Technologies, Inc. is used.
B and so on.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】平板状のチップとして
形成されたDNAマイクロアレイを用いて作製した検査
用プレートに読み取り装置の読み取り部を走査させる装
置の場合は、一点一点走査するが故に、一つのDNAマ
イクロアレイ全体を走査し終わるまでに数分の時間を要
することや、XYステージ、その駆動系が必須であり、
部品点数が多く、高価な装置になりがちである。
In the case of an apparatus that scans the reading section of a reading apparatus on an inspection plate manufactured using a DNA microarray formed as a flat chip, the scanning is performed point by point. It takes several minutes to finish scanning the entire DNA microarray, and the XY stage and its driving system are indispensable.
It tends to be an expensive device with many parts.

【0006】本発明の目的は、DNAマイクロアレイな
どを用いて作製した検査プレート上を読み取り装置の読
み取り部を走査させる必要がなく、検査プレートの被測
定面での反応結果を一度に画像として検出できる装置シ
ステム、及びそれに用いる光学系を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to eliminate the need for scanning the reading section of a reading device on a test plate manufactured using a DNA microarray or the like, and to detect the reaction result on the surface to be measured of the test plate as an image at a time. An object of the present invention is to provide an apparatus system and an optical system used for the apparatus system.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる基体の表
面に配置された複数の被測定部からの発光を検出するた
めの装置は、前記被測定部と密着し、前記被測定部から
の発光を受光するための受光面を有し、受光した光を前
記受光面の他面側に伝送するファイバーフェースプレー
トと、前記ファイバーフェースプレートの前記他面側に
おいて、前記被測定部から伝送されてきた光を受光し検
出するための検出手段とを有することを特徴とする光検
出装置である。
According to the present invention, there is provided an apparatus for detecting light emission from a plurality of measured portions disposed on a surface of a substrate according to the present invention, the device being in close contact with the measured portion and receiving light from the measured portion. A fiber face plate that has a light receiving surface for receiving light emission and transmits the received light to the other surface of the light receiving surface; and a fiber face plate that is transmitted from the measured section on the other surface of the fiber face plate. And a detecting means for receiving and detecting the reflected light.

【0008】被測定部から得られる発光が、蛍光標識物
に励起光を照射することで得られるものである場合に
は、透明基板の表面に対する裏面側または側面側から前
記被測定面に入射し、裏面側に反射または側面側に透過
する角度で該被測定面に励起光を照射するための光学系
を更に有するものとすることができる。
In the case where the luminescence obtained from the measured portion is obtained by irradiating the fluorescent label with excitation light, the light enters the measured surface from the back side or the side of the front surface of the transparent substrate. An optical system for irradiating the surface to be measured with excitation light at an angle at which the light is reflected on the back surface or transmitted through the side surface may be further provided.

【0009】受光手段としてCCDイメージセンサを用
いた場合における読み取り面の画素ピッチは、被測定面
内に配列された複数の被測定部の配列ピッチに対応した
ものであることが好ましい。
[0009] When a CCD image sensor is used as the light receiving means, it is preferable that the pixel pitch on the reading surface corresponds to the arrangement pitch of a plurality of measured parts arranged in the measured surface.

【0010】本発明にかかる発光読取装置は、基板の表
面に配置された複数の被測定部からの発光を読み取るた
めの装置であって、前記被測定部と密着し、前記被測定
部からの発光を受光するための受光面を有し、受光した
光を前記受光面の他面側に伝送するファイバーフェース
プレートと、前記ファイバーフェースプレートの前記他
面側において、前記被測定部から伝送されてきた光を受
光し、受光した光の情報を電子データとして出力するた
めのCCDイメージセンサと、前記CCDイメージセン
サから出力された電子データを蓄積するメモリーと、を
有することを特徴とする発光読み取り装置である。
[0010] A light emission reading device according to the present invention is a device for reading light emission from a plurality of measured portions disposed on the surface of a substrate, the device being in close contact with the measured portion and receiving light from the measured portion. A fiber face plate that has a light receiving surface for receiving light emission and transmits the received light to the other surface of the light receiving surface; and a fiber face plate that is transmitted from the measured section on the other surface of the fiber face plate. A light emitting reading device comprising: a CCD image sensor for receiving received light and outputting information of the received light as electronic data; and a memory for storing electronic data output from the CCD image sensor. It is.

【0011】被測定部から得られる発光が、蛍光標識物
に励起光を照射することで得られるものである場合に
は、この読み取り装置は、透明基板の表面に対して裏面
側または側面側から被測定面に入射し、裏面側に反射ま
たは側面側に透過する角度で被測定面に励起光を照射す
るための光学系と該光学系に励起光を供給する励起光発
生手段とを更に有するものとすることができる。
In the case where the light emission obtained from the measured portion is obtained by irradiating the fluorescent label with excitation light, this reading device is used for the surface of the transparent substrate from the back side or the side. An optical system for irradiating the measurement surface with excitation light at an angle of incidence on the measurement surface and reflection on the rear surface side or transmission on the side surface side, and excitation light generation means for supplying excitation light to the optical system are further provided. Things.

【0012】また、この発光読取装置は、メモリーに蓄
積された光量に関する電子データの呼び出し手段と、こ
の呼び出し手段によって呼び出された電子データに基づ
いて発光像を表示する表示手段とを更に有するものとす
ることができる。
Further, the light-emitting reading device further includes a calling unit for electronic data relating to the amount of light stored in the memory, and a display unit for displaying a light-emitting image based on the electronic data called by the calling unit. can do.

【0013】本発明にかかる発光読取装置の読み取り部
は、CCDセンサにファイバーフェースプレートを組合
わせた構成の光学系を有するもので、簡単な構成で、検
査プレートから得られる光学像を二次元画像として一括
取り込み可能であり、走査系を排除した簡便な操作によ
る検査プレートからの発光の測定をより短時間で行なう
ことを可能とする。更に、光学系が単純化されたこと
で、読み取り装置自体のコストダウンも可能である。
The reading section of the light-emitting reading apparatus according to the present invention has an optical system having a configuration in which a CCD sensor is combined with a fiber face plate, and has a simple configuration and converts an optical image obtained from an inspection plate into a two-dimensional image. The light emission from the test plate can be measured in a shorter time by a simple operation excluding the scanning system. Further, since the optical system is simplified, the cost of the reading device itself can be reduced.

【0014】なお、アレイ状のセンサであるCCDセン
サを用いて走査系を単に排除したとしても、例えば通常
の手法で結像光学系を構成すれは、CCDセンサの読み
取り面への結像のための光学レンズ、それを固定するた
めの機械的な部品であるホルダーなどは最低限必要とな
る。また、光学レンズを用いるが故の必須問題である収
差、特に画像周辺部と中心部のゆがみを認識し、これを
補正するためのソフトなどが必要となる。更に、焦点を
合致させるために最低限Z方向のアライメントが必要と
なり部品点数が多い。また、蛍光色素標識を用いた場合
などには、通常の撮像における場合に比べて光量が少な
く収差の測定感度への影響が大きくでる場合がある。
[0014] Even if the scanning system is simply eliminated by using a CCD sensor which is an array sensor, for example, if an imaging optical system is configured by an ordinary method, it is necessary to form an image on a reading surface of the CCD sensor. An optical lens and a holder that is a mechanical part for fixing the optical lens are required at a minimum. In addition, software for recognizing aberration, which is an essential problem due to the use of the optical lens, particularly distortion in the peripheral portion and the central portion of the image, and correcting the distortion is required. Furthermore, in order to match the focus, alignment in the Z direction is required at a minimum, and the number of components is large. In addition, when a fluorescent dye label is used, the amount of light is smaller than in the case of normal imaging, and the influence of aberration on measurement sensitivity may be large.

【0015】このように、従来の光学系とCCDイメー
ジセンサを組合わせたCCDカメラシステムは、測定感
度やコストダウンの点において十分に満足できないとい
う問題を有している。
As described above, the conventional CCD camera system combining the optical system and the CCD image sensor has a problem that the measurement sensitivity and cost reduction cannot be sufficiently satisfied.

【0016】これに対して、本発明において用いられる
光学系は、CCDイメージセンサとファイバーフェース
プレートとの組合せという部品点数の少ない簡単な構成
を有し、光学レンズ系を用いる場合にような収差がな
く、更に、ファイバーフェースプレートの接像面を検査
プレートの被測定面に密着させて読み取り操作を行なう
ので、光学レンズ系を用いる場合におけるような焦点調
整のためのZ方向のアライメントも省略できる。
On the other hand, the optical system used in the present invention has a simple structure with a small number of components, such as a combination of a CCD image sensor and a fiber face plate, and has an aberration as in the case of using an optical lens system. In addition, since the reading operation is performed while the image contact surface of the fiber face plate is in close contact with the surface to be measured of the inspection plate, alignment in the Z direction for focus adjustment as in the case of using an optical lens system can be omitted.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図2〜図4に本発明の各実施の形
態を示す。
2 to 4 show embodiments of the present invention.

【0018】図2の(a)は、CCDセンサの画素12
の上に、シアン、イエロー、グリーン、マゼンタの補色
フィルタが施された、一般的なCCDセンサの構造を示
している。このような構成のCCDセンサを読み取り光
学系の構成要素として用いることができる。更に、補色
フィルタの上部に更にマイクロレンズアレイを設けたも
のを用いることもできる。このフィルタは3原色フィル
タでも構わないが、感度の点からは補色フィルタを用い
た構成が好ましい。なお、フィルタはスポットからの発
光の種類によって適宜選択できる。図2に示した例で
は、DNAマイクロアレイ14のプローブDNAのドッ
ト状のスポット13の配列ピッチがCCDセンサの画素
の配列ピッチに対応していることである。図2(b)の
場合は、よりシンプルなモノクロのCCDセンサを示し
たもので、DNAのスポット13の配列ピッチが、CCDセン
サの画素と1:1に対応し、より高密度に配列されたプ
ローブDNAのスポットに対応できるものである。より
一般的には、DNAのドットを包囲するに十分な大きさのm
×n画素がDNAのスポット13の配列ピッチに対応して
いれば良い。 複数の蛍光がスポットから検出されるよ
うな場合に対して、図4に示すような薄いカバースリッ
プタイプの測定すべき蛍光波長を通過させるフィルタ1
6を逐次挿入することで対応できる。
FIG. 2A shows a pixel 12 of the CCD sensor.
Above, a structure of a general CCD sensor provided with complementary color filters of cyan, yellow, green, and magenta is shown. The CCD sensor having such a configuration can be used as a component of the reading optical system. Further, a filter in which a microlens array is further provided above the complementary color filter can be used. Although this filter may be a three-primary-color filter, a configuration using a complementary color filter is preferable from the viewpoint of sensitivity. The filter can be appropriately selected depending on the type of light emission from the spot. In the example shown in FIG. 2, the arrangement pitch of the dot spots 13 of the probe DNA of the DNA microarray 14 corresponds to the arrangement pitch of the pixels of the CCD sensor. FIG. 2B shows a simpler monochrome CCD sensor, in which the arrangement pitch of the DNA spots 13 corresponds to the pixels of the CCD sensor at a ratio of 1: 1 and is arranged at a higher density. It can correspond to the spot of the probe DNA. More generally, m is large enough to surround a dot of DNA.
It is only necessary that × n pixels correspond to the arrangement pitch of the spots 13 of DNA. For a case where a plurality of fluorescent lights are detected from a spot, a thin cover-slip type filter 1 shown in FIG.
6 can be dealt with sequentially.

【0019】プローブと標的物質の含有の有無を検査す
る試料との反応を行なって得られた検査プレートのスポ
ットの配列を有する被測定面に、ファイバーフェースプ
レートの接像面を密着させてこれを覆い、光学像の読み
取り操作を行なう。本明細書において、ファイバーフェ
ースプレートは、ファイバーオプティクスとも呼ばれる
ものであり、互いに平行に配列した多数のガラスなどの
光学ファイバーからなる板状の光学素子で、一方の面で
受像した像を他方の面に転送する機能を有し、レンズの
ような収差を生じさせることがないものをいう。ファイ
バーフェースプレートとしては、像を等倍転送できるも
の、もしくは像倍率を変えて転送できるもの、いずれで
もよく、また高解像度であるほうが望ましい。
An image-forming surface of a fiber face plate is brought into close contact with a surface of a test plate having an array of spots obtained by performing a reaction between a probe and a sample to be tested for the presence or absence of a target substance. Cover and read the optical image. In the present specification, a fiber face plate is also called fiber optics, and is a plate-shaped optical element made of a number of optical fibers such as glass arranged in parallel with each other, and an image received on one surface is imaged on the other surface. A lens that has a function of transferring light to a lens and does not cause aberration such as a lens. The fiber face plate may be any one capable of transferring an image at the same magnification or one capable of changing the image magnification, and preferably has a high resolution.

【0020】光学像の読み取り効率を高めるためには、
光学的な影響が実質的にない封入剤15を被測定面とフ
ァイバーフェースプレートの接像面との間に滴下充填し
てこれらを気相の介在がない状態で液絡する。蛍光を測
定する場合には、一般的に使用されている無蛍光のグリ
セロール希釈液を用いることができる。このように検査
プレートの被測定面とファイバーフェースプレートの接
像面とを液絡することで、CCDセンサの画素の素子2
2にスポットからの光量をなるべく無駄にしないように
導くことが出来る。ファイバーフェースプレートに入力
した光は、CCDセンサの読み取り面に伝達される。す
なわち、被測定面内の発光スポットからなる発光像は二
次元の像としてCCDセンサに一度に読み取られる。こ
のような観点から、ファイバーフェースプレート19を
透過した光がCCDセンサの読み取り面に効率よく伝達
されるためには、CCDセンサの読み取り面とファイバ
ーフェースプレートの面とを光学接着剤で充填接合した
構成としたり、これらの面の間にギャップを設ける場合
でもこのギャップを最小限とすることが好ましい。
In order to improve the reading efficiency of an optical image,
An encapsulant 15 having substantially no optical influence is dropped and filled between the surface to be measured and the image-contacting surface of the fiber face plate, and these are liquid-juncted without any gas phase. When measuring fluorescence, a generally used non-fluorescent glycerol diluent can be used. The liquid junction between the measured surface of the inspection plate and the tangent surface of the fiber face plate in this manner allows the element 2
2, the light quantity from the spot can be guided so as not to be wasted as much as possible. Light input to the fiber face plate is transmitted to the reading surface of the CCD sensor. That is, a light-emitting image composed of light-emitting spots on the surface to be measured is read at once by the CCD sensor as a two-dimensional image. From such a viewpoint, in order for the light transmitted through the fiber face plate 19 to be efficiently transmitted to the reading surface of the CCD sensor, the reading surface of the CCD sensor and the surface of the fiber face plate are filled and bonded with an optical adhesive. It is preferable that the gap be minimized even when a structure is provided or a gap is provided between these surfaces.

【0021】図5は、蛍光を測定する場合における本発
明にかかる読み取り装置の主要な構成部分を示すもので
ある。検査プレートは、封入剤15で液絡が保たれた
後、励起光が直接CCDに入射しない程度の低い角度で、
裏面側もしくは側面側からビーム18が、被測定面で裏
側に反射もしくは側面に透過するような条件で照射され
る。このビーム18は、蛍光色素の励起に必要な波長を
含むもので、公知の励起光発生手段から光学系を介して
照射される。このビームとしてはレーザビームなどが利
用できる。
FIG. 5 shows the main components of the reader according to the present invention when measuring fluorescence. After the liquid junction is maintained by the mounting medium 15, the inspection plate is at a low angle such that the excitation light does not directly enter the CCD.
The beam 18 is irradiated from the back surface or the side surface under the condition that the beam 18 is reflected on the measured surface to the back or transmitted to the side. The beam 18 includes a wavelength necessary for exciting the fluorescent dye, and is emitted from a known excitation light generating unit via an optical system. As this beam, a laser beam or the like can be used.

【0022】ここで、被測定面における反射は一般的に
言われるところの全反射条件にほぼ等しいもので、その
際エバネッセントと呼ばれる光が一部その界面に進入し
ており、蛍光の励起に関与する。全反射する場合の条件
は、臨界角をθcとして、θc=arcsin(N2/N1)で表
されることが知られている。また、このときのエバネッ
セント波の進入深さdpはビーム18の入射角θiとし
て、dp=(λ/N1)/[2π{sin2θi−(N2
121/2]程度と見積もられている(J. Immunol. Me
thod., 74: 253-265(1984)。この関係式より、適当と
される封入剤の屈折率、検査プレートに用いる透明基板
の屈折率(無蛍光)などから入射角θiを決定すること
ができ、更に、スポットの厚みと進入深さdpが十分な関
係にあるかどうかを確かめることができる。
Here, the reflection on the surface to be measured is substantially equal to the so-called total reflection condition. At this time, light called evanescent partially enters the interface, and is involved in excitation of fluorescence. I do. It is known that the condition for total reflection is represented by θc = arcsin (N 2 / N 1 ), where θc is the critical angle. The penetration depth dp of the evanescent wave at this time is dp = (λ / N 1 ) / [2π {sin 2 θi− (N 2 /
N 1 ) 21/2 ] (J. Immunol. Me
thod., 74: 253-265 (1984). From this relational expression, the incident angle θi can be determined from the appropriate refractive index of the encapsulant, the refractive index (non-fluorescence) of the transparent substrate used for the inspection plate, and the like, and the spot thickness and the penetration depth dp Can be checked whether they are in a sufficient relationship.

【0023】図6に本発明にかかる読み取り装置の他の
実施の形態を示す。図6では、He−Neレーザライン
モジュール30(これはレーザをライン状のビームとし
に整形するユニットを内蔵している)から出た光は、ス
リットを通り、ミラー32、33で曲げられて検査プレ
ートホルダー34に収められた検査プレートの被測定面
に、被測定面に対する裏面側から照射される。ミラー3
4と検査プレートホルダー34は、CCDセンサの各画
素に対応するため微調整機構を有する。主要部分である
冷却機能を持ったCCDカメラユニット17はLアング
ルのバーを倒すことによって、検査プレートの被測定面
を覆う位置に重ね合わせることができるようになってい
る。CCDカメラユニットは、そこに蓄積された光量デ
ータを必要に応じて設けられたコンピュータ29にイン
ターフェース35を介して送られる。インターフェース
35は、コンピュータ側に市販のビデオボードを挿入さ
せる場合には、NTSC等のビデオ端子を用いたものとなる
が、市販のデジタルカメラのようにCCDカメラユニッ
ト25内部にフレームメモリを有する場合には、デジタ
ルカメラと同様、DIV端子、USB端子でも構わない。
FIG. 6 shows another embodiment of the reading apparatus according to the present invention. In FIG. 6, light emitted from a He-Ne laser line module 30 (which has a built-in unit for shaping the laser into a linear beam) passes through a slit and is bent by mirrors 32 and 33 for inspection. The surface to be measured of the inspection plate stored in the plate holder 34 is irradiated from the back surface side with respect to the surface to be measured. Mirror 3
4 and the inspection plate holder 34 have a fine adjustment mechanism to correspond to each pixel of the CCD sensor. The CCD camera unit 17 having a cooling function, which is a main part, can be superimposed on a position covering the surface to be measured of the inspection plate by tilting the L angle bar. The CCD camera unit sends the light quantity data stored therein to a computer 29 provided as necessary via an interface 35. The interface 35 uses a video terminal such as NTSC when a commercially available video board is inserted into the computer side. However, when a frame memory is provided inside the CCD camera unit 25 like a commercially available digital camera, the interface 35 is used. May be a DIV terminal or a USB terminal as well as a digital camera.

【0024】コンピュータ側に取り込まれた画像データ
は、市販の画像処理ソフトで画面上に表示したり、DNA
のドット領域ごとに、物質ごとの定量値に関係するとこ
ろの、輝度に相当する電子データの総和を求めたりする
ことができる。本発明では予めDNAのドット配列ピッチ
にCCDの画素m×n領域が対応づけされているので、特別
に開発された画像処理ソフトで複雑な処理をする必要が
無く、容易にこのことが行える。また、レーザ光源につ
いても、複数の蛍光物質の励起光源とするためには、倍
波YAGレーザなど、複数のレーザソースをミラーで集
め、ライン状ビームに整形してから検査プレートの被測
定面に照射するようにしても良い。
The image data captured by the computer can be displayed on a screen using commercially available image processing software,
For each dot area, the sum of electronic data corresponding to luminance, which is related to the quantitative value of each substance, can be obtained. In the present invention, since the pixel m × n region of the CCD is previously associated with the dot arrangement pitch of the DNA, there is no need to perform complicated processing with specially developed image processing software, and this can be easily performed. As for the laser light source, in order to use it as an excitation light source for multiple fluorescent substances, multiple laser sources such as a harmonic YAG laser are collected by a mirror, shaped into a linear beam, and then placed on the surface to be measured of the inspection plate. Irradiation may be performed.

【0025】また本発明は上述のレーザ励起光源とその
光学系を用いず、蛍光標識物の替わりにラジオアイソト
ープ標識物の放射線を励起光源として用い、液体シンチ
レータによって、蛍光発光に変換しても、なんら問題な
い。
Further, the present invention does not use the above-mentioned laser excitation light source and its optical system, uses radiation of a radioisotope label as an excitation light source instead of a fluorescent label, and converts it into fluorescence by a liquid scintillator. No problem at all.

【0026】本発明における読み取り装置によって検査
される検査プレートは、プローブのスポットを透明基板
上に配列固定したプローブ担体に、標的物質の含有の有
無が試験される試料を反応させて得たものや、標的物質
の有無が試験される試料のスポットを透明基板上に配列
固定した試料固定化担体に、プローブを反応させて得た
もので、プローブと標的物質との反応の有無を発光の有
無として検出できるものである。
The test plate to be inspected by the reader according to the present invention is obtained by reacting a sample to be tested for the presence or absence of a target substance with a probe carrier having probe spots arranged and fixed on a transparent substrate. The spots of the sample to be tested for the presence or absence of the target substance are obtained by reacting the probe with a sample-immobilized carrier in which the spots are arrayed and fixed on a transparent substrate. It can be detected.

【0027】プローブは、特定のターゲット(標的)に
よって認識され得るもので、しばしばリガンドと呼ばれ
るものである。更に、このプローブには、特定の標的に
よって認識され得るオリゴヌクレオチドやポリヌクレオ
チド、ペプタイド、あるいはその他のポリマーなどが含
まれる。用語「プローブ」は、個々のポリヌクレオチド
分子などのプローブ機能を有するプローブ分子そのもの
を意味する場合と、分散した状態等で担体表面に固定さ
れたポリヌクレオチド等、プローブ機能を有するプロー
ブ分子の集団を意味する場合がある。また、プローブ
は、リガンド−抗リガンド対の一部として標的と結合し
得るか、または結合するようになり得るものである。本
発明におけるプローブ及び標的は、天然において見出さ
れるような塩基、またはそのアナログを含み得る。
A probe can be recognized by a specific target (target), and is often called a ligand. In addition, the probes include oligonucleotides, polynucleotides, peptides, or other polymers that can be recognized by a particular target. The term `` probe '' refers to a probe molecule itself having a probe function, such as an individual polynucleotide molecule, or a group of probe molecules having a probe function, such as a polynucleotide immobilized on a carrier surface in a dispersed state or the like. May mean. Also, a probe may be capable of binding, or become capable of binding, to a target as part of a ligand-antiligand pair. Probes and targets in the present invention can include bases as found in nature, or analogs thereof.

【0028】更に、担体上に供給されるプローブの一例
としては、標的核酸とハイブリダイゼーション可能な塩
基配列よりなるオリゴヌクレオチドの一部に、リンカー
を介してまたは直接蛍光色素と、担体との結合部とを有
するものを挙げることができる。なお、このような構成
の場合における蛍光色素と担体との結合部のオリゴヌク
レオチドの分子内での位置は、所望とするハイブリダイ
ゼーション反応を損なわない範囲内において特に限定さ
れない。
Further, as an example of a probe supplied on a carrier, a part of an oligonucleotide having a base sequence capable of hybridizing with a target nucleic acid may be bonded to a binding portion between a fluorescent dye and a carrier directly or via a linker. And the like. In such a configuration, the position of the binding portion between the fluorescent dye and the carrier in the molecule of the oligonucleotide is not particularly limited as long as the desired hybridization reaction is not impaired.

【0029】なお、本発明の方法により製造されるプロ
ーブ・アレイに採用されるプローブは、その使用目的に
応じて、適宜選択されるものであるが、本発明の方法を
好適に実施する上では、プローブとしては、DNA、R
NA、cDNA、PNA、オリゴヌクレオチド、ポリヌ
クレオチド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポリペプ
チド、タンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗体、抗
体に対するエピトープ(抗原)、ホルモン、ホルモンレ
セプター、リガンド、リガンドレセプター、オリゴ糖、
ポリ糖のいずれかであることが好ましく、必要に応じて
これらの2種以上を組合せて用いることができる。
The probe used in the probe array manufactured by the method of the present invention is appropriately selected depending on the purpose of use. However, in order to suitably carry out the method of the present invention, , The probe is DNA, R
NA, cDNA, PNA, oligonucleotide, polynucleotide, other nucleic acid, oligopeptide, polypeptide, protein, enzyme, substrate for enzyme, antibody, epitope (antigen) for antibody, hormone, hormone receptor, ligand, ligand receptor, oligo sugar,
It is preferably one of polysaccharides, and if necessary, two or more of these can be used in combination.

【0030】一方、本発明の方法では、プローブは担体
表面に結合可能な構造を有しており、最も基本的な物理
的吸着による固定法は言うに及ばず担体上へのプローブ
の固定がこの結合可能な構造を介して行われていること
が望ましい。その際、プローブが有する担体表面に結合
可能な構造は、アミノ基、スルフィドリル基、カルボキ
シル基、水酸基、酸ハライド化物(ハロホルミル基;−
COX)、ハライド化物(−X)、アジリジン、マレイ
ミド基、スクシイミド、イソチオシアネート、スルフォ
ニルクロリド(−SO2Cl)、アルデヒド(ホルミル
基;−CHO)、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなど
の有機官能基を導入する処理により形成されたものであ
ることが好ましい。
On the other hand, in the method of the present invention, the probe has a structure capable of binding to the surface of the carrier, and the immobilization of the probe on the carrier is not limited to the most basic method of fixing by physical adsorption. Desirably, it is performed through a connectable structure. At that time, the structure of the probe that can be bonded to the carrier surface includes amino group, sulfhydryl group, carboxyl group, hydroxyl group, acid halide (haloformyl group;-
COX), halide compound (-X), aziridine, maleimide group, succinimide, isothiocyanate, sulfonyl chloride (-SO 2 Cl), aldehyde (formyl group; -CHO), hydrazine, introducing an organic functional group such as iodoacetamide It is preferably formed by the following process.

【0031】本発明にかかるプローブ・アレイの製造方
法は、プローブ・アレイの製造に際し、予め別途に作製
した複数種のプローブを溶液とし、担体上の各ウエル
に、液体吐出装置を用いて吐出させて供給することで、
プローブ・アレイにおける多種高密度化を達成するもの
である。
In the method of manufacturing a probe array according to the present invention, in manufacturing a probe array, a plurality of types of separately prepared probes are used as a solution and discharged into each well on a carrier using a liquid discharging device. By supplying
This achieves various types of densification in the probe array.

【0032】プローブを担体に固定化したプローブ担体
は、例えば、特開平11−187900号公報に記載さ
れた方法などを用いて製造することができる。
The probe carrier having the probe immobilized on the carrier can be produced, for example, by the method described in JP-A-11-187900.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、簡便な構成で製造コス
トの低い検査プレートからの発光像の読み取り装置を提
供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus for reading a luminescent image from an inspection plate with a simple configuration and low manufacturing cost.

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

【図1】従来の読み取り装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional reading device.

【図2】(a)及び(b)は 検査プレートにおけるス
ポットの配置とCCDセンサの画素の配置との関係を示
す図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the relationship between the arrangement of spots on an inspection plate and the arrangement of pixels of a CCD sensor.

【図3】読取装置における液絡の作成過程を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a process of creating a liquid junction in the reading device.

【図4】読み取り装置外部にフィルタを追加的に用いる
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which a filter is additionally used outside the reading device.

【図5】本発明にかかる読み取り装置の一例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a reading device according to the present invention.

【図6】本発明にかかる読み取り装置の他の例を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the reading device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検査プレート 2 対物レンズ 3 ミラー 4 ミラー 5 ビームスプリッタ 6 蛍光フィルタ 7 励起フィルタ 8 ディテクターレンズ 9 レーザソース 10 ピンホール 11 検出器(PMT) 12 CCD画素 13 検査プレート 14 ガラス基板 15 封入剤 16 フィルタ 17 CCDカメラユニット 18 レーザビーム 19 ファイバーフェースプレート 20 マイクロレンズアレイ 21 無色フィルタ 22 CCD素子 23 CCDパッケージ 24 プリント基板 25 冷却ユニット 26 信号ケーブル Reference Signs List 1 inspection plate 2 objective lens 3 mirror 4 mirror 5 beam splitter 6 fluorescence filter 7 excitation filter 8 detector lens 9 laser source 10 pinhole 11 detector (PMT) 12 CCD pixel 13 inspection plate 14 glass substrate 15 encapsulant 16 filter 17 CCD Camera unit 18 Laser beam 19 Fiber face plate 20 Micro lens array 21 Colorless filter 22 CCD element 23 CCD package 24 Printed circuit board 25 Cooling unit 26 Signal cable

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体の表面に配置された複数の被測定部
からの発光を検出するための装置であって、 前記被測定部と密着し、前記被測定部からの発光を受光
するための受光面を有し、受光した光を前記受光面の他
面側に伝送するファイバーフェースプレートと、前記フ
ァイバーフェースプレートの前記他面側において、前記
被測定部から伝送されてきた光を受光し検出するための
検出手段とを有する光検出装置。
1. An apparatus for detecting light emission from a plurality of measured parts arranged on a surface of a base, the apparatus being in close contact with the measured part and receiving light emitted from the measured part. A fiber face plate having a light receiving surface and transmitting the received light to the other surface side of the light receiving surface; and receiving and detecting light transmitted from the portion to be measured on the other surface side of the fiber face plate. A light detecting device having a detecting means for performing the detecting operation.
【請求項2】 前記受光手段は、受光した光の情報を出
力する出力手段を備える請求項1に記載の光検出装置。
2. The light detecting device according to claim 1, wherein said light receiving means includes an output means for outputting information on the received light.
【請求項3】 前記受光手段は、受光した光の情報を電
子データとして出力するCCDイメージセンサである請
求項1または2に記載の光検出装置。
3. The light detection device according to claim 1, wherein the light receiving unit is a CCD image sensor that outputs information on the received light as electronic data.
【請求項4】 前記被測定部からの発光が、蛍光標識物
に励起光を照射することで得られるものであり、前記透
明基板の表面に対する裏面側から前記被測定部に入射
し、裏面側に反射する角度で該被測定部に励起光を照射
するための光学系を更に有する請求項1乃至3のいずれ
かに記載の光検出装置。
4. The light emission from the measured part is obtained by irradiating the fluorescent label with excitation light, and the light enters the measured part from the back side with respect to the front surface of the transparent substrate, and the back side The photodetector according to any one of claims 1 to 3, further comprising an optical system for irradiating the measured portion with excitation light at an angle that reflects the light.
【請求項5】 前記CCDイメージセンサの読み取り面
の画素ピッチが、前記被測定部に配列された複数のスポ
ットの配列ピッチに対応している請求項3または4に記
載の光検出装置。
5. The photodetector according to claim 3, wherein a pixel pitch of the reading surface of the CCD image sensor corresponds to an arrangement pitch of the plurality of spots arranged on the measurement target.
【請求項6】 前記被測定部に配置されたスポットから
の発光がプローブと該プローブにより特異的に認識され
る標的物質との結合に基づくものである請求項1〜3の
いずれかに記載の光検出装置。
6. The light-emitting device according to claim 1, wherein the light emission from the spot disposed on the measured portion is based on the binding between the probe and a target substance specifically recognized by the probe. Photodetector.
【請求項7】 該プローブが一本鎖核酸プローブである
請求項5記載の光検出装置。
7. The photodetector according to claim 5, wherein said probe is a single-stranded nucleic acid probe.
【請求項8】 該一本鎖核酸プローブが一本鎖DNAプ
ローブを含む請求項6記載の光検出装置。
8. The photodetector according to claim 6, wherein said single-stranded nucleic acid probe includes a single-stranded DNA probe.
【請求項9】 該一本鎖核酸プローブがRNAプローブ
を含む請求項6記載の光検出装置。
9. The photodetector according to claim 6, wherein said single-stranded nucleic acid probe comprises an RNA probe.
【請求項10】 該一本鎖核酸プローブが一本鎖PNA
プローブを含む請求項6記載の光検出装置。
10. The method according to claim 1, wherein the single-stranded nucleic acid probe is a single-stranded PNA.
7. The light detection device according to claim 6, further comprising a probe.
【請求項11】 基板の表面に配置された複数の被測定
部からの発光を読み取るための装置であって、 前記被測定部と密着し、前記被測定部からの発光を受光
するための受光面を有し、受光した光を前記受光面の他
面側に伝送するファイバーフェースプレートと、前記フ
ァイバーフェースプレートの前記他面側において、前記
被測定部から伝送されてきた光を受光し、受光した光の
情報を電子データとして出力するためのCCDイメージ
センサと前記CCDイメージセンサから出力された電子
データを蓄積するメモリーとを有することを特徴とする
発光読み取り装置。
11. A device for reading light emitted from a plurality of measured parts arranged on a surface of a substrate, the light receiving unit being in close contact with the measured part and receiving light emitted from the measured part. A fiber face plate having a surface and transmitting the received light to the other surface of the light receiving surface; and receiving the light transmitted from the measured section on the other surface of the fiber face plate. A light emitting reading device comprising: a CCD image sensor for outputting the obtained light information as electronic data; and a memory for storing the electronic data output from the CCD image sensor.
【請求項12】 前記被測定部からの発光が、蛍光標識
物に励起光を照射することで得られるものであり、前記
基板の表面に対する裏面側または側面側から前記被測定
部に入射し、裏面側に反射または側面側に透過する角度
で該被測定部に励起光を照射するための光学系と該光学
系に励起光を供給する励起光発生手段とを更に有する請
求項11に記載の読み取り装置。
12. A light emission from the measured part is obtained by irradiating the fluorescent label with excitation light, and the light is incident on the measured part from the back side or the side with respect to the surface of the substrate, 12. The apparatus according to claim 11, further comprising: an optical system for irradiating the measured part with the excitation light at an angle that reflects the light on the rear surface side or transmits the light on the side surface side, and excitation light generation means that supplies the excitation light to the optical system. Reader.
【請求項13】 前記メモリーに蓄積された光量に関す
る電子データの呼び出し手段と、該呼び出し手段によっ
て呼び出された電子データに基づいて前記発光像を表示
する表示手段とを更に有する請求項11または12に記
載の読み取り装置。
13. The electronic apparatus according to claim 11, further comprising: a calling unit for calling the electronic data relating to the amount of light stored in the memory; and a display unit for displaying the emission image based on the electronic data called by the calling unit. A reading device as described.
【請求項14】 前記被測定面に配置されたスポットか
らの発光がプローブと該プローブにより特異的に認識さ
れる標的物質との反応に基づくものである請求項11〜
13のいずれかに記載の読み取り装置。
14. The light emission from a spot disposed on the surface to be measured is based on a reaction between a probe and a target substance specifically recognized by the probe.
14. The reading device according to any one of 13.
【請求項15】 基板の表面に配置された複数の被測定
部からの発光を検出するための検出方法であって、 前記被測定部からの発光を受光するための受光面を有
し、受光した光を前記受光面の他面側に伝送するファイ
バーフェースプレートを前記被測定部と密着させ、前記
ファイバーフェースプレートの前記他面側において、前
記被測定部から伝送されてきた光を受光手段により受光
し検出すること特徴とする光検出方法。
15. A detection method for detecting light emission from a plurality of measured parts disposed on a surface of a substrate, comprising: a light receiving surface for receiving light emitted from the measured part; A fiber face plate for transmitting the light to the other surface of the light receiving surface is brought into close contact with the portion to be measured, and on the other surface of the fiber face plate, light transmitted from the portion to be measured is received by light receiving means. A light detection method characterized by receiving and detecting.
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