JP2003028798A - 蛍光取得装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、小型化の促進を図ったうえで、蛍
光取得速度の高速度化の促進を図り得るようにすること
にある。 【解決手段】被検査物であるＤＮＡチップ１０を、複数
の受光素子を一列で、かつＤＮＡチップ１０上に帯状励
起光と略平行となるように並べて配置したラインセンサ
３０の受光素子の配列方向と交叉する方向に走査した状
態で、該ＤＮＡチップ１０に対して励起照明５０により
励起光を帯状に照射して、このＤＮＡチップ１０で発し
た蛍光を、光学系４０で、ラインセンサ３０の受光素子
列の全長に集光し、このラインセンサ３０の信号を信号
処理して画像データを生成するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばヒト染色
体の塩基配列の解析等の物質の遺伝子解析に用いられる
蛍光取得装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、遺伝子解析の分野においては、遺
伝子に関わる解析が急速に進展しており、例えばヒト染
色体の塩基配列がすべて明らかになろうとしている。こ
のような遺伝子を解析する手法としては、例えばあらか
じめ塩基の配列が分かっている既知の物質である既知の
ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）と、未知の物質である未知
のＤＮＡあるいはＲＮＡ（リボ核酸）断片をハイブリダ
イズさせて得られるハイブリダイゼーション信号を解析
することにより、未知断片の塩基配列を決定する方法が
ある。近年、既知配列のＤＮＡを基板に多数固定して一
括してハイブリダイズさせることで、迅速に大量の解析
ができるＤＮＡチップ法が注目を浴びている。

【０００３】この方式の概略手順を説明すると、まず蛍
光色素で標識化した検査試料をＤＮＡチップ上に溜めて
おいて、一定の時間が経ったら洗い流す。このときＤＮ
Ａチップに固定された既知配列のＤＮＡと検査試料の塩
基配列がマッチングしていれば結合するので洗浄しても
チップに残る。そこで蛍光色素を励起する波長の光を照
射して、残った検査試料の蛍光色素を発光させれば、ど
のＤＮＡと結合したかが既知となる。

【０００４】このようなＤＮＡチップの蛍光を取得する
蛍光取得装置は、その光学方式が周知の共焦点顕微鏡と
同一の共焦点光学系構造が採用され、その走査機能とし
て、ミラーを振幅させて励起光を走査する第１の走査方
法（特表平９−５０９５０６号公報）、光学系自身を移
動する第２の走査方法（特表平９−５０３３０８号公
報）、光学系を固定してＤＮＡチップを移動する第３の
走査方法（特開平１１−９４７４７号公報）がある。

【０００５】しかしながら、上記蛍光取得装置では、共
焦点光学系構造を採用しているために、光電子増倍管や
励起光と蛍光を分離するビームスプリッタ等の構成部品
を備えなければならないために、非常に高価となる。

【０００６】また、上記蛍光取得装置においては、その
被検査物のＤＮＡチップの形状が、一般的に約２５ｍｍ
×７５ｍｍ程度を有することで、上記第１又は第２の走
査方法でチップ短辺方向の走査を行い、第３の走査方法
でチップ長辺方向の走査を行うように、そのチップ走査
方向に応じて走査方式を切換る方法が採用される。この
ため、従来の蛍光取得装置では、その構成が複雑とな
り、大型となるという問題を有する。

【０００７】また、最近では、波長の異なる蛍光色素を
標準化した複数の検査試料を用意しておいて、これらを
同時に結合させる解析手法が行われている。この解析手
法の場合では、その蛍光色素に対応した励起レーザとビ
ームスプリッタを設けなければならないために、さらに
大型となり、高価となる。

【０００８】さらに、上記第１及び第２の走査方法で
は、両者とも振幅駆動手段や移動手段を備える構成上、
その走査周期に限界を有するために、蛍光取得速度の短
縮化が困難であるという問題を有する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の蛍光取得装置では、高価で、大型となると共に、蛍
光取得速度の高速化が困難であるという問題を有する。

【００１０】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、構成簡易にして、小型化の促進を図り得、且つ、
蛍光取得速度の高速度化の促進を図り得るようにした蛍
光取得装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の蛍光取得装置
は、励起光の照射により蛍光を発生する被検査物と、前
記被検出物を励起する励起光を帯状に照射する照明手段
と、複数の受光素子を一列で、かつ前記被検査物上に前
記帯状励起光と略平行となるように並べて配置するとと
もに前記被検査物で発生した蛍光を検出するラインセン
サと、帯状に励起された前記被検査物から発生する帯状
の長手方向の蛍光を、前記ラインセンサの受光素子列の
全長に集光する倍率に設定された光学系と、前記ライン
センサで得られた信号を処理する信号処理手段と、前記
被検査物と前記ラインセンサを相対的に走査させる走査
手段とを備えて、前記被検査物の走査方向を、前記ライ
ンセンサの受光素子の配列方向と交叉する方向に設定す
るように構成した。

【００１２】上記構成によれば、照明手段を、蛍光を取
得するラインセンサ、光学系から独立して配置している
ことにより、励起光と蛍光を分離するために従来、設け
ていたビームスプリッタが不要となり、その構成の簡略
化が図れて小型化の促進が図れる。

【００１３】また、光学系の倍率により、被検査物の短
辺範囲がラインセンサにすべて結像するように並設配置
することで、被検査物の短辺方向の蛍光が一括して取得
できるため、ラインセンサで蛍光を取得しながら、走査
手段で被検査物の長辺方向に移動することにより、チッ
プ全体の蛍光を取得できる。従って、ラインセンサの読
み取り周期に対応した迅速な蛍光取得が実現されると共
に、ラインセンサの素子配列方向を除いて、いわゆるピ
ンホール効果を有することで、その共焦点効果により検
出ノイズの削減が図れて高精度な蛍光取得が実現され
る。

【００１４】さらに、照明手段の照射幅がラインセンサ
の受光素子に投射する範囲よりも広くても、取得画像の
劣化が少ないため容易な光学調整が実現され、この点か
らも蛍光取得精度の向上が図れる。

【００１５】また、この発明の蛍光取得装置は、励起光
の照射により蛍光を発生する被検査物と、前記被検出物
を励起する励起光を帯状に照射する照明手段と、複数の
受光素子を一列で、かつ前記被検査物上に前記帯状励起
光と略平行となるように並べて配置するとともに前記被
検査物で発生した蛍光を検出するラインセンサと、帯状
に励起された前記被検査物から発生する帯状の長手方向
の蛍光を、前記ラインセンサの受光素子列の全長に集光
する倍率に設定された光学系と、前記ラインセンサで得
られた信号を処理する信号処理手段と、前記被検査物と
前記ラインセンサを相対的に走査させる走査手段とを備
えて、前記照明手段と前記ラインセンサと前記光学系と
を一体的に組付け構成したユニットを設け、このユニッ
トと前記被検出物の走査方向とを相対的に移動可能に構
成した。

【００１６】上記構成によれば、照明手段を、蛍光を取
得するラインセンサ、光学系から独立して配置したユニ
ットを形成していることにより、励起光と蛍光を分離す
るために従来、設けていたビームスプリッタが不要とな
り、その構成の簡略化が図れて小型化の促進が図れる。

【００１７】また、光学系の倍率により、被検査物の短
辺範囲がラインセンサにすべて結像するように並設配置
することで、被検査物の短辺方向の蛍光が一括して取得
できるため、ラインセンサで蛍光を取得しながら、走査
手段で被検査物の長辺方向に移動することにより、チッ
プ全体の蛍光を取得できる。従って、ラインセンサの読
み取り周期に対応した迅速な蛍光取得が実現されると共
に、ラインセンサの素子配列方向を除いて、いわゆるピ
ンホール効果を有することで、その共焦点効果により検
出ノイズの削減が図れて高精度な蛍光取得が実現され
る。

【００１８】さらに、照明手段の照射幅がラインセンサ
の受光素子に投射する範囲よりも広くても、取得画像の
劣化が少ないため容易な光学調整が実現され、この点か
らも蛍光取得精度の向上が図れる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】図１は、この発明の一実施の形態の係る蛍
光取得装置の構成を示すもので、ステージ２０には、例
えば蛍光色素Ｃｙ３とＣｙ５で標識した二種類の検査試
料を反応させた矩形状のＤＮＡチップ１０が載置され
る。そして、このステージ２０は、走査機構２１を介し
て矢印方向（チップ長辺方向）に移動走査される。

【００２１】走査機構２１は、ガイド２１０、駆動ベル
ト２２０、プーリ２３０及びモータプーリ２４０、駆動
モータ２５０及び駆動制御部２６０で形成され、そのガ
イド２１０には、上記ステージ２０が矢印方向に移動走
査自在に保持される。そして、このガイド２１０には、
駆動ベルト２２０の一部が固定される。この駆動ベルト
２２０は、プーリ２３０及びモータプーリ２４０に適度
な張力を保ちながら、回転可能な状態に巻掛けられる。

【００２２】モータプーリ２４０は、上記モータ２５０
の駆動に連動して回転駆動され、その回転に連動して駆
動ベルト２２０をプーリ２３０と協働して回転駆動し、
上記ステージ２０をガイド２１０に沿って矢印方向に直
線駆動する。

【００２３】上記モータ２５０には、駆動制御部２６０
が接続される。この駆動制御部２６０は、モータ駆動信
号を生成してモータ２５０を駆動制御し、その駆動力で
上記駆動ベルト２２０を回転駆動して上記ステージ２０
をガイド２１０に沿って矢印方向に移動走査する。ま
た、駆動制御部２６０は、信号処理器２７０が接続さ
れ、上記モータ駆動信号を信号処理器２７０に出力す
る。

【００２４】また、ステージ２０上には、チップ短辺方
向に複数の受光素子を一列に並べて配置したラインセン
サ３０が、フィルタホルダ３１０、光学系４０を介して
対向配置される。ラインセンサ３０は、上記信号処理器
２７０に接続され、検出信号を信号処理器２７０に出力
する。信号処理器２７０は、ラインセンサ３０からの検
出信号と、上記駆動制御部２６０からのモータ駆動信号
を信号処理して、画像データを生成して出力する。

【００２５】上記フィルタホルダ３１０には、Ｃｙ３の
蛍光波長５７０ｎｍ付近のみ透過するＣｙ３バリアフィ
ルタ３１１と、Ｃｙ５の蛍光波長６４９ｎｍ付近のみ透
過するＣｙ５バリアフィルタ３１２とが所定の間隔を有
して設けられ、これらバリアフィルタ３１１、３１２の
一方を上記ラインセンサ３０の受光面に対向するように
切換え設定する。

【００２６】光学系４０は、ＤＮＡチップ１０の蛍光を
集光してラインセンサ３０に結像するとともに、ＤＮＡ
チップ１０の短辺範囲をラインセンサ３０の素子全長に
倍率変換する。

【００２７】さらに、ステージ２０上には、励起照明５
０が光学系４０と、ラインセンサ３０に結像するＤＮＡ
チップ１０上面の領域を斜めから照射するように独立し
て配置される。この励起照明５０は、蛍光色素を励起す
る波長の光で、ＤＮＡチップ１０の短辺全域に渡って照
明して、その照明範囲に存在する検査試料の蛍光色素を
発光させる。即ち、光源５１０から発せされた光は、回
転するフィルタホイール５２０に保持されたＣｙ３を励
起する波長５５０ｎｍ近辺の光のみ透過するＣｙ３励起
フィルタ５３０、あるいはＣｙ５を励起する波長６４９
ｎｍ近辺の光のみ透過するＣｙ５励起フィルタ５４０を
通過して、ラインファイバ５５０に入射する。

【００２８】ラインファイバ５５０は、例えばファイバ
を一列に並べて形成され、出力端にはシリンドリカルレ
ンズ５６０が光結合される。このシリンドリカルレンズ
５６０は、ラインファイバ５５０から出射した広がりの
ある光を線形に集光して、ラインセンサ３０に結像する
ＤＮＡチップ１０の領域を斜めから照射する。そして、
ＤＮＡチップ１０上で反射した照明光は、図２に示すよ
うに光学系４０がラインセンサ３０に結像する集光範囲
に入射しない角度まで傾けられる。

【００２９】なお、図１及び図２においては、図の都合
上、図示していないが、例えば余計な光が侵入しないよ
うに、装置全体はカバーで覆われている。

【００３０】この蛍光色素は、光学系４０で集光されて
ラインセンサ３０の受光素子に結像される。ここで、励
起照明５０は、蛍光を取得する光学系４０から独立して
配置されていることで、励起光と蛍光を分離するための
ビームスプリッタが不要となり、構成の簡略化が図れ
る。そして、光学系４０の倍率によりＤＮＡチップ１０
の短辺範囲がラインセンサ３０にすべて結像するので、
短辺方向の蛍光が一括して取得できる。このようにライ
ンセンサ３０で蛍光を取得しながら、ステージ２０を走
査機構でＤＮＡチップ１０の長辺方向に移動走査するこ
とにより、ＤＮＡチップ１０全体の蛍光を取得する。

【００３１】次に、ＤＮＡチップ１０の蛍光取得動作に
ついて説明する。まず、ＤＮＡチップ１０をステージ２
０に置いて固定して、その状態において、駆動制御部２
６０を介してモータ２５０を駆動し、ステージ２０に固
定したＤＮＡチップ１０の矩形端を、ライン上に照射し
ている位置まで移動走査する。

【００３２】そして、Ｃｙ３の蛍光を取得する場合は、
フィルタホイール５２０を廻して、光源５１０の光路
に、Ｃｙ３励起フィルタ５３０を配置して、Ｃｙ３を励
起する波長５５０ｎｍ近辺の光だけを、ラインファイバ
５５０に入射させる。ここで、ラインファイバ５５０を
通過した励起光は、一列に並べたファイバから出射し
て、シリンドリカルレンズ５６０により線状に集光さ
れ、ＤＮＡチップ１０の全幅を照明する。このライン照
明の照射範囲にＣｙ３が存在すれぱ、励起されて波長５
７０ｎｍの蛍光を発する。光学系４０は、ＤＮＡチップ
１０の全幅にわたって蛍光を集光して、ラインセンサ３
０に結像する。

【００３３】ここで、フィルタホルダ３１０が調整され
て、そのＣｙ３バリアフィルタ３１１が、結像光路に配
置される。これにより、ラインセンサ３０には、Ｃｙ３
蛍光のみが受光される。このように、短辺方向の蛍光を
取得しながら、ステージ２０に固定したＤＮＡチップ１
０を長辺方向に順次移動走査して、ＤＮＡチップ１０全
体の蛍光を取得する。この際、光学系４０は、蛍光を高
率よく集光するため、開口数は大きいほうが望ましい。

【００３４】上記ラインセンサ３０の信号は、信号処理
器２７０に入力される。同時に、信号処理部２７０に
は、駆動制御部２６０の信号が入力され、両方の信号を
処理することで画像データを生成して画像出力する。

【００３５】そして、Ｃｙ３の蛍光取得が完了した状態
で、引き続いてＣｙ５の蛍光を取得する。先ず、フィル
タホイール５２０を回転操作して、光源５１０の光路
に、Ｃｙ５励起フィルタ５４０を配置し、Ｃｙ５を励起
する波長６４９ｎｍ近辺の光だけを、ラインファイバ５
５０に入射させる。ここで、ライン照明の照射範囲にＣ
ｙ５が存在すれ場合には、励起されて波長６７０ｎｍの
蛍光が発せられる。この際、フィルタホルダ３１０は、
Ｃｙ５バリアフィルタ３１２を結像光路に置くように調
整操作される。これにより、ラインセンサ３０は、Ｃｙ
５の蛍光が受光される。

【００３６】なお、上記Ｃｙ３の蛍光取得が完了した時
点で、ライン照射範囲に開始時と反対側のＤＮＡチップ
１０の矩形端がある。そこから、Ｃｙ３と反対の方向に
ＤＮＡチップ１０を移動すれぱ、すぐにＣｙ５の蛍光取
得が開始できる。この方式では、どのような種類の蛍光
色素が標識化されていても、励起フィルタ５３０、５４
０とバリアフィルタ３１１、３１２さえ交換すれぱ、検
出できるという利点がある。

【００３７】このように、上記蛍光取得装置は、被検査
物であるＤＮＡチップ１０を、複数の受光素子を一列
で、かつＤＮＡチップ１０上に帯状励起光と略平行とな
るように並べて配置したラインセンサ３０の受光素子の
配列方向と交叉する方向に走査した状態で、該ＤＮＡチ
ップ１０に対して励起照明５０により励起光を帯状に照
射して、このＤＮＡチップ１０で発した蛍光を、光学系
４０で、ラインセンサ３０の受光素子列の全長に集光
し、このラインセンサ３０の信号を信号処理して画像デ
ータを生成するように構成した。

【００３８】これによれば、励起照明５０を、蛍光を取
得するラインセンサ３０、光学系４０から独立して配置
して、励起光と蛍光を分離させるようにしていることに
より（図３参照）、従来のような高価なビームスプリッ
タが不要となるため、その構成の簡略化が図れて、容易
に小型化の促進が図れる。

【００３９】また、これによれば、光学系４０の倍率に
より、ＤＮＡチップ１０の短辺範囲がラインセンサ３０
にすべて結像するように並設配置することで、ＤＮＡチ
ップ１０の短辺方向の蛍光が一括して取得できることが
できるため、ラインセンサ３０で蛍光を取得しながら、
走査機構２１でＤＮＡチップ１０の長辺方向に移動走査
することにより、チップ全体の蛍光を取得できる。

【００４０】この結果、ラインセンサ３０の読み取り周
期に対応した迅速な蛍光取得が実現されると共に、ライ
ンセンサ３０の素子配列方向を除いて、いわゆるピンホ
ール効果を有することで、その共焦点効果により検出ノ
イズの削減が図れて高精度な蛍光取得が実現される。

【００４１】さらに、これによれば、励起照明５０の照
射幅がラインセンサ３０の受光素子に投射する範囲より
も広くても、取得画像の劣化が少ないため容易な光学調
整が実現され、この点からも蛍光取得精度の向上が図れ
る。

【００４２】また、この発明は、上記実施の形態に限る
ことなく、その他、図４及び図５に示すように構成する
ことも可能である。但し、図４及び図５に示す実施の形
態においては、便宜上、上記図１乃至図３と同一部分に
ついては、同一符号を付して、その詳細な説明について
省略する。

【００４３】図４及び図５は、ステージ２０のＤＮＡチ
ップ１０上には、短辺方向に複数の受光素子を一列に並
べて配置した第１のラインセンサ３０ａと、第２のライ
ンセンサ３０ｂが略平行に並設配置される。このうち第
１のラインセンサ３０ａの受光面側には、上記Ｃｙ３の
蛍光波長５７０ｎｍ付近のみ透過するＣｙ３バリアフィ
ルタ３１１が配設される。他方の第２のラインセンサ３
０ｂの受光面側には、上記Ｃｙ５の蛍光波長６４９ｎｍ
付近のみ透過するＣｙ５バリアフィルタ３１２が配設さ
れる。

【００４４】そして、ＤＮＡチップ１０と第１及び第２
のラインセンサとの中間部には、光学系４０が配設され
る。光学系４０は、ＤＮＡチップ１０で発した蛍光を集
光して、第１のラインセンサ３０ａと第２のラインセン
サ３０ｂに結像するとともに、ＤＮＡチップ１０の短辺
範囲を、第１のラインセンサ３０ａと第２のラインセン
サ３０ｂの受光素子列の全長に倍率変換する。これら第
１及び第２のラインセンサ３０ａ、３０ｂは、上記信号
処理器２７０に接続され、検出した信号を該信号処理部
２７０に出力する。

【００４５】さらに、ステージ２０上には、励起照明と
して第１及び第２の光源５１０ａ、５１０ｂが上記光学
系４０と、第１及び第２のラインセンサ３０ａ、３０ｂ
に結像するＤＮＡチップ１０上面の領域を斜めから照射
するように独立して配置される。このうち第１の光源５
１０ａは、半導体レーザ、コリメータレンズ及びロッド
レンズが一体になったラインマーカであり、Ｃｙ３を励
起する波長５５０ｎｍ近辺のレーザ光を、ライン上に出
射して、第１のラインセンサ３０ａに結像されるＤＮＡ
チップ１０の領域を斜めから照射する。

【００４６】他方、第２の光源５１０ｂは、同様に半導
体レーザとコリメータレンズ及びロッドレンズが一体に
なったラインマーカであり、Ｃｙ５を励起する波長６４
９ｎｍ近辺のレーザ光を、ライン上に出射して、第２の
ラインセンサ３０ｂに結像されるＤＮＡチップ１０の領
域を斜めから照射する。

【００４７】第１の光源５１０ａは、図５に示すように
反射した光が、光学系４０が第１のラインセンサ３０ａ
及び第２のラインセンサ３０ｂに結像する集光範囲に入
射しない角度まで傾けられている。他方の第２の光源５
１０ｂは、光学系４０を介して第１の光源５１０ａの反
対側にあり、同様に入射しない角度まで傾けられてい
る。そして、これら第１及び第２の光源５１０ａ、５１
０ｂは、そのレーザ光が、反対側に配置される第２及び
第１の光源５１０ｂ，５１０ａを照射しない位置関係に
配設される。

【００４８】次に、ＤＮＡチップ１０の蛍光取得動作に
ついて説明する。まず、ＤＮＡチップ１０をステージ２
０に置いて固定して、その状態において、駆動制御部２
６０を介してモータ２５０を駆動して、ステージ２０に
固定したＤＮＡチップ１０の図中左側の矩形端を、第１
の光源５１０ａがライン上に照射している位置まで移動
する。

【００４９】ここで、第１の光源５１０ａは、Ｃｙ３を
励起する波長５５０ｎｍ近辺のレーザ光を出射している
ので、この照射範囲にＣｙ３が存在すれば、励起されて
波長５７０ｎｍの蛍光を発する。光学系４０は、ＤＮＡ
チップ１０の全幅にわたって蛍光を集光して、第１のラ
インセンサ３０ａに結像する。この第１のラインセンサ
３０ａの受光面側には、Ｃｙ３バリアフィルタ３１１が
置かれているため、Ｃｙ３の蛍光のみが受光される。

【００５０】このように、短辺方向の蛍光を取得しなが
ら、ステージ２０に固定したＤＮＡチップ１０を、長辺
にそって図中右の方向に順次移動走査して、ＤＮＡチッ
プ１０全体を移動走査する。そして、この移動走査の途
中において、ＤＮＡチップ１０の図中左側の矩形端が、
第１の光源５１０ａがライン上に照射している位置に至
る。

【００５１】他方の第２の光源５１０ｂは、Ｃｙ５を励
起する波長６４９ｎｍ近辺のレーザ光を出射しているの
で、この照射範囲にＣｙ５が存在する場合、励起されて
波長６７０ｎｍの蛍光を発する。

【００５２】上記光学系４０は、ＤＮＡチップ１０の全
幅にわたって蛍光を集光して、第２のラインセンサ３０
ｂに結像する。ここで、第２のラインセンサ３０ｂの受
光面側には、Ｃｙ５バリアフィルタ３１２が置かれてい
るため、Ｃｙ５の蛍光のみが受光される。引き続いて、
図中右の方向に順次移動走査して、ＤＮＡチップ１０の
右端が、第２の光源５１０ｂがライン上に照射している
位置に至れば、ＤＮＡチップ１０の全体の蛍光が取得さ
れる。

【００５３】上記第１のラインセンサ３０ａと第２のラ
インセンサ３０ｂの信号は、信号処理器２７０に入力さ
れる。信号処理部２７０は、入力した信号と、駆動制御
部２６０からのモータ駆動信号を信号処理して、Ｃｙ３
とＣｙ５の蛍光画像を生成する。

【００５４】なお、走査は、ＤＮＡチップ１０の左右ど
ちらの矩形端から始めても、同じ作用であることは言う
までもない。この実施の形態においては、ＤＮＡチップ
１０を一回移動させるだけで、二種類の蛍光が取得でき
るため、さらに検査時間が短縮されるという効果を有す
る。

【００５５】さらに、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、図６乃至図９に示すように構成す
ることも可能である。但し、この図６乃至図９の実施の
形態においては、便宜上、上記図１乃至図５と同一部分
については、同一符号を付して、その詳細な説明につい
て省略する。

【００５６】即ち、ステージ２０のＤＮＡチップ１０上
には、短辺から約３０度の方向に複数の受光素子を一列
に並べて配置したラインセンサ３０がフィルタホルダ３
１０、ラインセンサ３０の受光素子列の全長に倍率変換
する光学系４０を介して対向配置される。そして、この
フィルタホルダ３１０には、Ｃｙ３の蛍光波長５７０ｎ
ｍ付近のみ透過するＣｙ３バリアフィルタ３１１と、Ｃ
ｙ５の蛍光波長６４９ｎｍ付近のみ透過するＣｙ５バリ
アフィルタ３１２とが所定の間隔の並設されて設けら
れ、そのどちらか一方をラインセンサ３０の受光面側に
対設するように選択的に配設される。これにより、ＤＮ
Ａチップ１０で発した蛍光は、上記光学系４０を介して
集光されてラインセンサ３０に結像される。このライン
センサ３０は、信号処理器２７０に接続され、検出した
信号を信号処理器２７０に出力する。

【００５７】また、ステージ２０上には、励起照明とし
て第１及び第２の光源５１０ａ、５１０ｂが上記光学系
４０と、第１及び第２のラインセンサに結像するＤＮＡ
チップ１０上面の約３０度傾いた横断領域を斜めから照
射するように独立して配置される。このうち第１の光源
５１０ａは、半導体レーザとコリメータレンズ及びロッ
ドレンズが一体になったラインマーカであり、Ｃｙ３を
励起する波長５５０ｎｍ近辺のレーザ光を、ライン上に
出射する。他方の第２の光源５１０ｂは、同様に半導体
レーザとコリメータレンズ及びロッドレンズが一体にな
ったラインマーカであり、Ｏｙ５を励起する波長６４９
ｎｍ近辺のレーザ光を、ライン上に出射する。

【００５８】さらに、ラインセンサ３０と、フィルタホ
ルダ３１０と、Ｃｙ３バリアフィルタ３１１と、Ｃｙ５
バリアフィルタ３１２と、光学系４０と、第１の光源５
１０ａと、第２の光源５１０ｂとは、一つのユニット６
０として構成されていて、互いの相対位置を維持しなが
ら、光学系４０の光軸を中心にして回転移動できる（図
６参照）。

【００５９】ここで、第１の光源５１０ａは、図７に示
すように反射した光が、光学系４０がラインセンサ３０
に結像する集光範囲に入射しない角度まで傾けられてい
る。第２の光源５１０ｂは、光学系４０を介して第１の
光源５１０ａの反対側にあり、第１の光源５１０ａと同
じ領域を照射する。第２の光源５１０ｂは、反射した光
が、光学系４０がラインセンサ３０に結像する集光範囲
に入射しない角度であるとともに、第１の光源５１０ａ
にも照射しない角度まで傾けられる。つまり、第１の光
源５１０ａと第２の光源５１０ｂは、互いの反射光が照
らさない位置関係に設定される。

【００６０】次に、ＤＮＡチップ１０の蛍光取得動作に
ついて説明する。まず、第１の光源５１０ａを点灯し
て、第２の光源５１０ｂを消灯した状態で、フィルタホ
ルダ３１０を動作制御して、Ｃｙ３バリアフィルタ３１
１を結像光路に配設する。この状態で、ＤＮＡチップ１
０をステージ２０に装着してモータ２５０を駆動し、図
８（ａ）に示すようにステージ２０に固定したＤＮＡチ
ップ１０の左側の矩形端を、第１の光源５１０ａが斜め
ライン上に照射している位置の端まで移動走査させる。

【００６１】ここで、第１の光源５１０ａは、Ｃｙ３を
励起する波長５５０ｎｍ近辺のレーザ光を出射している
ので、この照射範囲にＣｙ３が存在すれぱ、励起されて
波長５７０ｎｍの蛍光を発する。光学系４０は、ＤＮＡ
チップ１０に照射された斜めライン照明の全幅にわたっ
て蛍光を集光して、ラインセンサ３０に結像する。この
ラインセンサ３０の受光面側には、Ｃｙ３バリアフィル
タ３１１が置かれているため、Ｃｙ３の蛍光のみが受光
される。

【００６２】このように斜め方向の蛍光を取得しなが
ら、図８（ｂ）に示すようにステージ２０に固定したＤ
ＮＡチップ１０を、長辺にそって図中左の方向に順次移
動して、ラインセンサでＤＮＡチップ１０を走査させ
る。すると、ＤＮＡチップ１０の右端が、第１の光源５
１０ａが斜めライン上に照射している位置を通り過ぎれ
ば、ＤＮＡチップ１０全体のＣｙ３蛍光が取得される。
そして、全体を走査したら、ユニット６０を約６０度回
転させる（図８（ｃ）参照）。これにより、ラインセン
サ３０と第１の光源５１０ａや第２の光源５１０ｂの照
射範囲である斜めライン照明の位置が、約６０度回転さ
れる（図９（ａ）参照）。

【００６３】この状態で、ステージ２０に固定したＤＮ
Ａチップ１０を、長辺にそって図中右の方向に順次移動
して、再びＤＮＡチップ１０を走査する（図９（ｂ）参
照）。そして、ＤＮＡチップ１０の左端が、第１の光源
５１０ａが斜めライン上に照射している位置を通り過ぎ
るまで移動されると、ＤＮＡチップ１０全体のＣｙ３蛍
光がラインセンサ３０により取得される（図９（ｃ）参
照）。

【００６４】ここで、ラインセンサ３０で検出した信号
は、駆動制御部２６０からのモータ駆動信号とともに信
号処理器２７０に入力され、この信号処理器２７０でモ
ータ駆動信号と共に信号処理されて画像データが生成さ
れる。この際、図８及び図９に示す手順が繰り返され
て、２枚の画像が取得される。

【００６５】このように図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の手順
で取得されたＣｙ３蛍光画像は、走査中のラインセンサ
３０の素子列方向（図中では右斜め上）のみ共焦点では
ない。そして、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）の手順で取得さ
れたＣｙ３蛍光画像は、走査中のラインセンサ３０の素
子列方向（図中では左斜め上）のみ共焦点ではない。そ
こで、これら二つの画像データを用いて、共焦点効果が
ない方向にあるノイズの低減された画像を合成して高精
度な画像が生成される。

【００６６】ここで、上記図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
す移動走査と、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す移動走査
では、ノイズが侵入する方向が異なるため、ラインセン
サ３０の受光素子に、まったく同じ光量のノイズが入射
する確率は低い。そして、この移動走査を２回行うこと
により、蛍光の光量変化は、非常に微少となる。

【００６７】従って、両方の画像の中から、同じ位置に
ある画素の輝度を比較して、値が低い画素の方が純粋に
ノイズが少ないと判断できる。これにより、二つの画像
から輝度が低い方の画素を選出して、画像を再生成する
こととなり、ノイズを低減した画像が生成される。

【００６８】続いてＣｙ５の蛍光を取得する場合は、第
１の光源５１０ａを消灯して、第２の光源５１０ｂを点
灯する。そして、フィルタホルダ３１０が調整されて、
そのＣｙ５バリアフィルタ３１２を結像光路に配設す
る。第２の光源５１０ｂは、Ｃｙ５を励起する波長６４
９ｎｍ近辺のレーザ光を出射しているので、この照射範
囲にＣｙ５が存在すれば、励起されて波長６７０ｎｍの
蛍光を発する。すると、この蛍光は、光学系４０によ
り、ＤＮＡチップ１０に照射された斜めライン照明の全
幅にわたって集光されて、ラインセンサ３０に結像され
る。ここで、ラインセンサ３０の受光面側には、Ｃｙ５
バリアフィルタ３１２が置かれていることにより、Ｃｙ
５の蛍光のみが受光される。

【００６９】以降の動作は、前述のＣｙ３蛍光取得と同
じである。２枚の画像を合成することで、クリアなＣｙ
５蛍光画像が得られる。

【００７０】なお、この実施の形態は、ラインセンサ３
０における共焦点効果が異なる画像を取得すればよいの
で、光学部品をまとめたユニット６０と、ＤＮＡチップ
１０の相対位置を変更する方式として、上記構成に限る
ことなく、各種の構成が適用可能である。そして、相対
角度としても、上記約３０度の配置構成に限ることな
く、ラインセンサ３０が蛍光取得できる範囲において、
自由に選定することが可能である。

【００７１】そして、この実施の形態においては、上記
説明で１本のラインセンサ３０を用いて構成した場合で
説明したが、これに限ることなく、前記図４及び図５の
如く第１及び第２のラインセンサ３０ａ、３０ｂと励起
照明５０を組合わせて構成するようにしても、略同様の
効果が得られるのは言うまでもない。

【００７２】また、上記実施の形態では、被検査物とし
てＤＮＡチップ１０を用いて構成した場合で説明した
が、これに限ることなく、適用可能である。

【００７３】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さ
らに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれ
ており、開示される複数の構成要件における適宜な組合
せにより種々の発明が抽出され得る。

【００７４】例えば実施の形態に示される全構成要件か
ら幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しよう
とする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で
述べられている効果が得られる場合には、この構成要件
が削除された構成が発明として抽出され得る。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、小型化の促進を図り得、且つ、蛍
光取得速度の高速度化の促進を図り得るようにした蛍光
取得装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る蛍光取得装置の
構成を示した構成図である。

【図２】図１の蛍光取得動作を説明するために示した構
成図である。

【図３】図１の要部の配置状態を示した配置説明図であ
る。

【図４】この発明の他の実施の形態に係る蛍光取得装置
の構成を示した構成図である。

【図５】図４の蛍光取得動作を説明するために示した構
成図である。

【図６】この発明の他の実施の形態に係る蛍光取得装置
の構成を示した構成図である。

【図７】図６の蛍光取得動作を説明するために示した構
成図である。

【図８】図６の蛍光取得動作手順を示した図である。

【図９】図６の蛍光取得動作手順を示した図である。

【符号の説明】

１０ … ＤＮＡチップ。 ２０ … ステージ。 ２１ … 走査機構。 ２１０ … ガイド。 ２２０ … 駆動ベルト。 ２３０ … プーリ。 ２４０ … モータプーリ。 ２５０ … 駆動モータ。 ２６０ … 駆動制御部。 ２７０ … 信号処理器。 ３０ … ラインセンサ。 ３０ａ … 第１のラインセンサ。 ３０ｂ … 第２のラインセンサ。 ３１０ … フィルタホルダ。 ３１１ … Ｃｙ３バリアフィルタ。 ３１２ … Ｃｙ５バリアフィルタ。 ４０ … 光学系。 ５０ … 励起照明。 ５１０ … 光源。 ５１０ａ … 第１の光源。 ５１０ｂ … 第２の光源。 ５２０ … フィルタホイール。 ５３０ … Ｃｙ３励起フィルタ。 ５４０ … Ｃｙ５励起フィルタ。 ５５０ … ラインファイバ。 ５６０ … シリンドリカルレンズ。 ６０ … ユニット。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出物を励起する励起光を帯状に照射
   する照明手段と、 複数の受光素子を一列で、かつ前記被検査物上に前記照
   明手段と略平行となるように並べて配置するとともに前
   記被検査物で発生した蛍光を検出するラインセンサと、 帯状に励起された前記被検査物から発生する帯状の長手
   方向の蛍光を、前記ラインセンサの受光素子列の略全長
   に集光する倍率に設定された光学系と、 前記ラインセンサで得られた信号を処理する信号処理手
   段と、 前記被検査物と前記ラインセンサを相対的に走査させる
   走査手段とを具備し、前記被検査物の走査方向を、前記
   ラインセンサの受光素子の配列方向と交叉する方向とし
   たことを特徴とする蛍光取得装置。
2. 【請求項２】 前記照明手段の照明方向を、前記被検査
   物の表面と直交する軸に対して斜め方向としたことを特
   徴とする請求項１記載の蛍光取得装置。
3. 【請求項３】 前記照明手段を、複数設けたことを特徴
   とする請求項１又は２記載の蛍光取得装置。
4. 【請求項４】 被検出物を励起する励起光を帯状に照射
   する照明手段と、 複数の受光素子を一列で、かつ前記被検査物上に前記照
   明手段と略平行となるように並べて配置するとともに前
   記被検査物で発生した蛍光を検出するラインセンサと、 帯状に励起された前記被検査物から発生する帯状の長手
   方向の蛍光を、前記ラインセンサの受光素子列の略全長
   に集光する倍率に設定された光学系と、 前記ラインセンサで得られた信号を処理する信号処理手
   段と、 前記被検査物と前記ラインセンサを相対的に走査させる
   走査手段とを具備し、前記照明手段と前記ラインセンサ
   と前記光学系とを一体的に組付け構成したユニットを設
   け、このユニットと前記被検出物の走査方向とを相対的
   に移動可能としたことを特徴とする蛍光取得装置。
5. 【請求項５】 前記ユニットと前記被検出物の走査方向
   とを相対的に移動させて複数回測光することを特徴とす
   る請求項４記載の蛍光取得装置。