JP2004012273A

JP2004012273A - バイオアッセイ装置及びバイオアッセイ用基板

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Publication number: JP2004012273A
Application number: JP2002165457A
Authority: JP
Inventors: Hisayuki Yamatsu; 山津　久行; Motohiro Furuki; 古木　基裕; Masanobu Yamamoto; 山本　眞伸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: CN1551983A; EP1510819A4; TWI237115B; KR101215228B1; CN100412547C; TW200400352A; KR20050008631A; EP1510819A1; US20050048595A1; EP1510819B1; US7709248B2; JP4193421B2; WO2003104805A1

Abstract

【課題】検出部上方のスペース分配の問題を解決し、更には、ディスク基板におけるサーボ動作を安定化できるバイオアッセイ装置等を提供すること。
【解決手段】検出部３に、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他生体物質を検出用物質Ｄとして固定し、この固定された検出用物質Ｄ上に標的物質含有液Ｓを滴下して、前記検出用物質Ｄと前記標的物質Ｔとを相互反応させた反応生成物Ｒを作製する手段と、前記反応生成物Ｒに特定波長の励起光Ｐを照射することによって前記蛍光標識物質Ｄから発せられた蛍光Ｆを、前記検出部３の裏面１０２側に配置されたレンズ５を用いて集光し、前記蛍光Ｆの強度を検出する手段と、を少なくとも備えるバイオアッセイ装置Ｕ等を提供する。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオインフォマティクス（生命情報科学）分野において有用なバイオアッセイ装置に関する。より詳細には、所定構成の検出部に存在する蛍光標識物質から発せられる蛍光を、前記検出部の裏側で集光して該蛍光の強度を検出するように工夫されたバイオアッセイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
現在、マイクロアレイ技術によって所定のＤＮＡが微細配列された、いわゆるＤＮＡチップ又はＤＮＡマイクロアレイ（以下、「ＤＮＡチップ」と総称する。）と称されるバイオアッセイ用の分子集積基板が、遺伝子の変異解析、ＳＮＰｓ（一塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジェノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。
【０００３】
このＤＮＡチップは、ガラス基板やシリコン基板上に多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖やｃＤＮＡ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ＤＮＡ）等が集積されていることから、ハイブリダイゼーション等の分子間相互反応の網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。
【０００４】
ＤＮＡチップによる解析手法の一例を簡潔に説明すれば、ガラス基板やシリコン基板上に固相化されたＤＮＡプローブに対して、細胞、組織等から抽出したｍＲＮＡを逆転写ＰＣＲ反応等によって蛍光プローブｄＮＴＰを組み込みながらＰＣＲ増幅し、前記基板上においてハイブリダイゼーションを行い、所定の検出器で蛍光測定を行うという手法である。
【０００５】
ここで、前記ＤＮＡチップを用いたバイオアッセイ方法における、被処理ターゲット物質数の増大及び検出精度と検出速度の向上を図る為、光ディスクで培われた基板技術及びサーボ技術を応用したバイオアッセイ技術が提案できる。
【０００６】
即ち、円盤状のディスク基板を回転させながら所定の位置に検出用物質含有溶液を滴下し、これを基板上で固相化させる。次に、ディスク基板を回転させながら固相化した検出用物質上に、蛍光標識した標的物質含有溶液を滴下し、検出用物質と標的物質を相互反応させ、相互反応に寄与しなかった標的物質を洗浄する。続いて、ディスク基板を回転させながら相互反応を示した標的物質に励起光を照射し、蛍光標識より発せられる蛍光をディテクタで検出し、検出された蛍光強度を解析し検出用物質とターゲット物質の結合強度を分析する（例えば、特開２００１−２３８６７４号報参照）。
【０００７】
ディスク基板を用いた上記バイオアッセイ方法（以下、説明の便宜上、「ディスクアッセイ」と称する。）は、光ディスクの基板作成に用いられる射出成型技術、及び表面微細加工技術を利用することにより、従来のＤＮＡチップと称されるものと比較して、非常に安価に膨大な数の検出物質、及びターゲット物質を基板所に配列することが可能であるという利点がある。
【０００８】
また、ディスク基板を高速で回転させ、高感度のディテクタを用いて蛍光検出を行うことにより、検出速度の向上を図ることが可能であり、更には、上記の様にディスク基板上に高集積化された標的物質を、高速のアッセイ装置で繰り返し分析すれば、結果を統計的に処理することが可能となり、検出精度の向上を図ることが可能であるという利点もある。
【０００９】
しかしながら、上記ディスクアッセイにおいては、サンプル溶液は、水平に保持されたディスク基板の上方から所定の検出部（スポット領域）に滴下されるので、この滴下装置（例えば、インクジェットプリンティング装置）は基板上方に配置される。このため、蛍光標識された標的物質から発せられた蛍光の強度を検出するための検出装置を基板上方に配置する構成を採用すると、前記滴下装置群と検出装置のスペース分配が問題となり、装置群の配置構成が複雑となるという技術的課題が発生する。滴下装置の複雑化、多数ノズル化が進展すると予想される中で、前記技術的課題の解決は重要である。
【００１０】
また、ディスクアッセイでは、ディスク基板の偏心や反りに起因する動的な擾乱の影響を抑えるため、ディスク基板とレンズ集光距離を一定に保つフォーカスサーボや蛍光集光レンズをディスク上に配列された検出用物質やターゲット物質に追従させるためのトラッキングサーボを確実に動作させることが重要となる。
【００１１】
これらのサーボ機構を作動させる為に必要なサーボ情報（サーボエラー信号）は、集光レンズを通してレーザー光をディスク表面に照射し、反射されて集光レンズに戻ってきたレーザー光を光学的、電気的に処理することで得られるが、ディスク基板の表面には検出用物質や標的物質が光学的見地から見て不均一に存在する。このため、ディスク基板の上方側からレーザー光を照射し、同上方側に反射されて戻ってくる反射レーザー光は散乱を受けてしまう結果、サーボエラー信号は大きなノイズを含み、サーボの動作が不安定になってしまうという技術的課題が生じた。
【００１２】
そこで、本発明は、検出部上方のスペース分配の問題を解決し、更には、ディスク基板におけるサーボ動作を安定化できるバイオアッセイ装置を提供することを主目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するため、本願では以下のバイオアッセイ装置並びにバイオアッセイ用基板を提供する。
【００１４】
まず、本願では、検出用物質（例えば、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他生体物質等）を固定可能に表面処理された検出表面と、該検出表面に固定された状態の前記検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域と、を少なくとも備える検出部と、前記検出表面に固定された状態の検出用物質に蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを前記反応領域において相互反応させて反応生成物を作製する手段と、前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を、前記検出部の反応領域の裏側において集光して、前記蛍光の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるように工夫されたバイオアッセイ装置を提供する。
【００１５】
このバイオアッセイ装置では、検出部の反応領域の裏側に、蛍光強度検出手段を設けるように工夫したので、検出部上方により広いスペースを確保できるようになる。この結果、サンプル溶液を滴下するための装置及びその関連装置群を、より自由な構成で配置させることができるようになるという利点がある。
【００１６】
なお、本装置において、蛍光を得るための励起光照射手段に関しては、検出部の上方（表側）又は下方（裏側）のいずれに配置させても良いが、励起光照射手段を蛍光強度検出手段とともに検出部の裏側に配置する方が、検出部上方にさらに広いスペースを形成できるので好適である。
【００１７】
具体的には、少なくとも検出部には、蛍光標識された標的物質から発せられた蛍光に対して透光性を有する光透過層を形成しておき、前記検出部の裏側から励起光を（反応領域に存在する）検出用物質に向けて照射する構成とする。そして、前記光透過層を通過して前記裏側に戻ってくる前記蛍光の強度を検出するように工夫することによって、励起光照射手段と蛍光強度検出手段の両方を、検出部の裏側に配置できる。
【００１８】
次に、本願では、検出用物質を固定可能に表面処理された検出表面と、該検出表面に固定された状態の検出用物質と蛍光標識された標的物質との相互反応の場を提供する反応領域と、を少なくとも備える検出部が配設され、前記検出部の反応領域底面には、励起光と蛍光の双方に対して透光性を有する光透過層が形成された構成のバイオアッセイ用基板を提供する。なお、蛍光は、蛍光インターカレータを用いて得るようにしてもよい。
【００１９】
この「バイオアッセイ用基板」によれば、基板上に配設された検出部の裏側から励起光照射し、この照射によった検出部から得られる蛍光を検出部の裏側で集光し、該蛍光の強度を検出することが可能となる。このため、基板上方には、より広いスペースが得られるようになる。この結果、サンプル溶液を滴下するための装置及びその関連装置群を、基板上方側に、より自由な構成で配置させることができるようになる。
【００２０】
ここで、前記バイオアッセイ用基板においては、基板上に設けられる検出部の位置情報及びフォーカス情報を光学的に提供可能に構成されたディスク基板（円盤状基板）を採用し、検出部に設けられる光透過層を、レーザー光を反射させる性質を備える反射層として機能させる工夫する。即ち、この光透過層は、励起光と蛍光の双方に対して透光性を有するとともに、レーザー光反射機能を有する。
【００２１】
ここで、本発明に係る上記バイオアッセイ装置では、前記構成のディスク基板を使用し、このディスク基板上に配設された検出部を用いてアッセイを行うように工夫することができる。
【００２２】
検出部の位置情報及びフォーカス情報を光学的に提供可能に構成されたディスク基板を用いる場合、ディスク基板の偏心や反りに起因する動的な擾乱の影響を抑えるため、該ディスク基板とレンズ集光距離を一定に保つフォーカスサーボや蛍光集光レンズをディスク上に配列された検出用物質やターゲット物質に追従させるためのトラッキングサーボを確実に動作させることが必要となる。
【００２３】
上記ディスク基板上に配設された検出部に形成された光透過層は、上記の通り、励起光と蛍光の双方に対して透光性を有するとともに、レーザー光反射能を有するため、該基板の裏面側（検出部形成面の裏面側）に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻ってくる反射レーザー光を用いてフォーカス情報を得、このフォーカス情報を用いて、前記レンズと前記ディスク基板との距離を一定に保持するフォーカスサーボを作動させることが可能となる。
【００２４】
更には、基板表面の裏面側に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻ってくる反射レーザー光を用いてトラッキング情報を得、このトラッキング情報を用いて、前記レンズを前記検出部位列に正確に追随させるトラッキングサーボを作動させることが可能となる。
【００２５】
ディスク基板の裏面側からレーザー光を照射し、該裏面側に反射レーザー光を得る基本構成を備える上記サーボ関連手段によれば、ディスク基板の表面に光学的見地から見れば不均一に存在していると言える検出用物質や標的物質の影響によって、反射レーザー光が散乱することがなくなるので、サーボエラー信号のノイズが排除され、サーボ動作を安定化することができる。
【００２６】
なお、上記構成のバイオアッセイ装置では、蛍光標識された標的物質から蛍光を発生させるために基板に照射される励起光と前記サーボ動作を得るためのレーザー光を兼用することもできる。この手段によれば、基板周辺に配設される光学系を更に簡略な構成とすることができるので、装置の低コスト化やコンパクト化等を推進できる。
【００２７】
また、上記バイオアッセイ装置では、ディスク基板表面が鉛直上向きとなるように、即ち水平に基板を保持しておくことによって、所定の検出部に対するサンプル溶液の滴下を重力方向に従って正確に行うことができ、また、検出部に滴下された微小滴のサイズや形態も均一化できるので、蛍光検出精度を向上させることが可能となる。
【００２８】
以上のように、本発明に係るバイオアッセイ装置は、サンプル溶液の滴下装置と蛍光強度検出装置のスペース分配の問題を解決する技術、更にはディスク基板を採用する場合では、サーボエラー信号にノイズが少なく、サーボ動作（フォーカスサーボとトラッキングサーボ）を安定化できる技術を、関連業界に提供するという技術的意義を有する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバイオアッセイ装置の構成について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、同バイオアッセイ装置に好適に用いられる本発明に係るバイオアッセイ用基板の上方視平面図、図２は、同基板に設けられる検出部周辺の構成を簡略に表す図である。
【００３０】
図１中符号１で示された基板は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光情報記録媒体に用いられる円盤基板（ディスク）に採用される基材から形成されている。
【００３１】
該基材は、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレンその他の円盤状に成形可能な合成樹脂、好ましくは射出成形可能な合成樹脂によって形成されている。なお、安価な合成樹脂基板を用いることで、従来使用されていたガラスチップに比して低ランニングコストを実現できる。
【００３２】
基板１の表面１０１には、光ディスクマスタリング技術により、検出用物質Ｄと標的物質Ｔの相互反応の場となる検出部３，３・・・や、基板１の場所を特定する為に用いられアドレスピット１０３，１０３・・・がスパイラル状に記録されている（図１参照）。検出部３の長さ、幅、深さは、それぞれ数μｍから数百μｍで、この値は励起光Ｐのスポット径やサンプル溶液（検出用物質含有溶液、ターゲット物質含有溶液）の最小滴下可能量に基づいて決定する。
【００３３】
この基板１の一方の表面には、厚さ数ｎｍから数十ｎｍ程度の範囲の反射層２が形成されている。反射層２の膜厚は、前記範囲で反射層２を構成する物質により適宜決定できる。
【００３４】
ここで、反射層２が、単層の金属材料若しくは単層の無機材料からなる場合においては、後述するサーボ動作用のレーザー光に対する反射率は、５％以上、５０％以下の範囲とすることが望ましい。これは、より安定なサーボ動作（フォーカスサーボ及びトラッキングサーボ）を行うために要求される、より高いレーザー光反射率と蛍光強度測定のために必要な励起光及び蛍光に対する透光性とを両立させることができる好適な範囲であるからである。また、前記反射率範囲により、基板表面１０１に存在する液状物質Ｄ，Ｔの屈折率が、基板１の屈折率と非常に近い場合においても、基板１上で反射したサーボ用レーザー光に対する外乱を完全に取り除くことができる。
【００３５】
なお、上記反射層２は、複数の無機材料を積層し、波長選択性のある反射膜としてもよい。この場合、サーボ動作用のレーザー光だけを反射させることができるようになるので、蛍光強度測定用の励起光や蛍光の損失を心配する必要がなくなる。即ち、蛍光強度測定への影響を心配することなく。レーザー光反射率が５０％を越える（例えば、反射率９０％以上の）反射層２を形成することができる。
【００３６】
前記光透過層には、以下の構成の検出部３が凹設されている。
【００３７】
図２に示すように、検出部３は、サンプル溶液Ｓが、例えばインクジェットプリンティングノズル（図示せず）を介して滴下される窪み又は溝状の反応領域３１と、この反応領域３１を形成する壁面に形成された検出表面３２と、を備える。なお、検出部３は、図示された形状に限定されることなく、使用する基板１に、目的に応じて所定箇所に必要数だけ配設する。
【００３８】
検出表面３２（図２参照）は、検出用物質Ｄを固相化できるように表面処理されている。前記検出表面３２は、ＤＮＡプローブ等の所望の検出用物質を固相化するために好適な表面処理が適宜選択されて施されている。
【００３９】
例えば、アミノ基含有のシランカップリング剤溶液やポリリシン溶液で表面処理される。合成樹脂製基板であれば、その表面をプラズマ処理及びＤＵＶ（ＤｅｅｐＵＶ、深紫外）照射処理後、アミノ基含有シランカップリング剤溶液で処理する。また、表面に銅、銀、アルミニウム又は金をスパッタして成膜して、その表層にアミノ基、チオール基、カルボキシル基等の官能基（活性基）を有する物質やシステアミン、ストレプトアビジン等をコートしてもよい。また、検出表面には、必要に応じて検出用物質を固相化するためのリンカーを結合させておいてもよい。
【００４０】
基板１の表面１０１の所定位置に配設された検出部３，３・・・には、ＤＮＡプローブ等のヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他生体物質等を検出用物質Ｄとして固定する。この固定された検出用物質Ｄ上に蛍光標識された標的物質含有サンプル液Ｓを滴下して、前記検出用物質Ｄと前記標的物質Ｔとを相互反応させた反応生成物Ｒを作製する。
【００４１】
なお、図２中の符号４は、標的物質Ｔ（ここでは、ヌクレオチド鎖）の末端にメーキングされた蛍光色素を表している。この蛍光色素によるマーキングの替わりに、蛍光インターカレータを用いてハイブリダイゼーション等の相互反応を検出してもよい。
【００４２】
次に、図３を参照して説明する。本発明に係るバイオアッセイ装置では、前記した反応生成物Ｒに特定波長の励起光（励起用レーザー光）Ｐを照射することによって、蛍光標識された標的物質Ｔから発せられた蛍光Ｆを、基板１の検出部５が設けられた基板表面１０１の裏面１０２側に配置されたレンズ（集光レンズ）５を用いて集光し、前記蛍光Ｆの強度を検出する。なお、図２中における符号６は、ディテクタ７の前に設置される集光レンズである。
【００４３】
励起光Ｐの照射は、基板１の表面１０１又は裏面１０２のいずれの方向からも可能であるが（図３では、基板表面１０１側から照射する構成が示されている）、基板表面１０１の上方スペースを、サンプル溶液の滴下装置及びその関連装置の配置スペースとして有効に活用するためには、励起光Ｐの照射は、裏面１０２側から行うのが好適である（図４参照）。
【００４４】
図３に示されているように、励起光Ｐを検出部３に表面（又は裏面１０２からでもよい。）から照射し、裏面１０２側に戻ってくる蛍光Ｆを検出する構成では、上記した反射層２（少なくとも検出部３の底面部３３の反射層２）は、前記蛍光Ｆと前記励起光Ｐに対して透光性を有する光透過層として機能させる。これにより、基板表面１０１の裏面側から励起光Ｐを検出部３に照射し、光透過層を通過して裏面１０２側に戻ってくる蛍光Ｆの強度を検出することが可能となる。
【００４５】
ここで、励起光Ｐの波長としては、一般の蛍光物質が励起される波長域と一致する。４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度が適当である。
【００４６】
以下、図５に基づいて、本発明に係るバイオアッセイ装置Ｕの好適な実施形態の全体構成について説明する。
【００４７】
まず、上記構成の基板１は、回転手段を備えるディスク支持台８の上方に突設されたスピンドル９に固定されている。スピンドル９は、基板１の中心孔１０３（図１参照）に挿着されている。
【００４８】
なお、ディスク基板１の表面１０１上に滴下される検出用物質Ｄや標的物質Ｔは、溶液状の体を成す。従って、液ダレ等の種々の問題を避けるために、溶液が滴下される基板１は、水平に保持されていることが極めて望ましい。
【００４９】
基板１の上方には、サンプル溶液Ｓを所定位置の検出部３，３・・・に正確に追従しながら滴下する構成とされたノズル１０が配置されている。符号１１で示された制御部は、後述するフォーカス情報とトラッキング情報に基づいてノズル１０の滴下動作全体を制御する。
【００５０】
励起光Ｐは、レーザーダイオード１２から出射され、コリメータレンズ６にて平行光とされた後、ダイクロイックミラー１３で９０°屈折された後、進行方向前方に配置されたミラー１４で９０°屈折され、アクチュエータ１５で支持された集光レンズ５に入射し、基板１の裏面１０２側から検出部３に照射される。なお、符号１６は、制御部１１から送信されるレーザーダイオードドライバ１７を制御するための信号である。
【００５１】
ここで、励起光Ｐは、集光レンズ５によって基板表面で数μｍ程度の大きさまで絞り込まれる。この微小な励起光スポット径を活かすために、基板１上に検出用物質含有溶液や標的物質含有溶液を滴下するノズル１０としては、ピコリットルオーダーの微少量溶液を滴下可能なインクジェットプリンティングノズルが好適である。
【００５２】
インクジェットプリンティングノズルの数は、使用する溶液の数だけ用意してもよい。また、１種類の溶液を滴下後、一旦ノズルを洗浄し、別種類の溶液を滴下することにより、少ないノズル数で多種の溶液を扱うこともできる。基板１上にサンプル溶液Ｓ（検出用物質含有溶液、ターゲット物質含有溶液）を滴下する際には、サーボ用レーザー光Ｖ（後述）を用いて、基板上に予め記録されているアドレス情報を読み取りながら、所望のアドレスに所望の溶液を滴下する。
【００５３】
洗浄作業を経た検出部３において依然存在する蛍光標識された標的物質Ｔ、即ちハイブリダイゼーション等の相互反応を示した標的物質Ｔに対して、励起光Ｐが照射されると、符号Ｆで示される蛍光が発せられ、基板１の裏面１０２側に該蛍光Ｆが戻ってくる（図４再参照）。
【００５４】
この蛍光Ｆは、基板１の下方に配置された前記ミラー１４で９０°屈折された後、光進行方向に配置された前記ダイクロイックミラー１３を透過して直進し、更に前方に配置されたダイクロイックミラー１８で９０°屈折される。続いて蛍光Ｆは、上方のレンズ１９に入射して集光され、ディテクタ７に導かれる。このように、ダイクロイックミラー１８は、蛍光Ｆを反射する性質を有するとともに、後述するサーボ用レーザー光Ｖに対して透光性を有する性質を備える。
【００５５】
ここで、蛍光強度は、一般の光ディスクＲＦ信号等と比較して、非常に弱いことが予想される。従って、蛍光検出用のディテクタ７には、一般のフォトダイオードと比較して非常に感度の高いフォトマルチプライヤー（光電管）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を採用するのが好適である。
【００５６】
前記ディテクタ７で検出された蛍光Ｆは、ＡＤ変換機２０によって所定ビット数のデジタル信号２８に変換される。このデジタル信号２８は、例えば、基板１上のアドレスと発せられた蛍光強度とを対応させたマップの作成等の解析に利用される。
【００５７】
次に、サーボ機構の構成について説明する。
【００５８】
まず、基板１の下方に配置される上記集光レンズ５は、上記アクチュエータ１５によって、フォーカス方向（上下方向）及びトラッキング方向（周方向）に駆動される構成とされる。このアクチュエータ１５としては、光ディスクのピックアップに使用されるものと同じタイプの、２軸ボイスコイル型のものが好適である。
【００５９】
上記したように、基板１は水平に保持され、かつ前記集光レンズ５は、基板１から見て鉛直下方に設置されているので、励起光Ｐ並びにフォーカスサーボ及びトラッキングサーボに利用されるサーボ用レーザー光Ｖは、基板１の裏面側１０２から照射される。
【００６０】
基板１の裏面１０２側からサーボ用レーザー光Ｖを照射する構成を採用したことによって、サーボ用レーザー光Ｖは、基板１の検出部３に、溶液中に存在している検出用物質Ｄや標的物質の影響を全く受けずに、基板１の裏面１０２から反射されて戻ってくる。このため、基板１が回転しても、これら液状物質により反射光の方向及び強度が乱されることはないので大変好適である。即ち、フォーカスエラー及びトラッキングエラーも外乱を受けることなく、サーボが安定して動作できるようになる。
【００６１】
具体的に説明すると、まず、図５中の符号２１は、サーボ用レーザーダイオードを示しており、その後方には前記ダイオード２１を制御するためのドライバ２２が配置されている。サーボ用レーザーダイオード２１の光出射方向には、コリメータレンズ２３が配置され、このレンズ２３によってサーボ用レーザー光Ｖは平行光に変換されて直進する。
【００６２】
ここで、フォーカスエラーの発生には、非点収差法、ナイフエッジ法、スキュー法等、幾つかの方法が考えられるが、図５の構成の場合、非点収発生レンズ２６を用いた非点収差法採用している。
【００６３】
また、トラッキングエラーの発生には、ディファレンシャルプシュプル法と３スポット法が好適であると考えられる。両方法ともディスク上で３つの光スポットを得る必要がある。従って、光ディスクピックアップで一般的である様に、回折格子２４をサーボ用レーザー光学系に挿設して、回折された０次及び±１次光を、集光レンズ５を介して基板１に照射する。なお、図５における符号２７は、サーボ用レーザー反射光のディテクタを示している。ドライバ２２及びディテクタ２７は制御部１１によって制御されている（図５参照）。
【００６４】
なお、上記した励起光Ｐの波長、蛍光Ｆの波長、レーザー光Ｖの波長は、それぞれ異なっていてもよい。これらの光Ｐ、Ｆ、Ｖの波長が異なるようにした構成を採用する場合には、基板１に設けられた反射層２が、蛍光Ｆの波長に対して所定程度の透光性（透過率）を有し、かつサーボ動作が可能なレーザー光反射率を備える物性が要求される。つまり、反射率・透過率に波長依存性があってもかまわず、好ましくはローパスフィルタ的な周波数特性があればよい。単一の波長の場合では、蛍光Ｆの透過率とレーザー光Ｖの反射率の両方を向上させることは困難であるが、波長依存性を持たせることによって、蛍光Ｆの透過率及びレーザー光Ｖの反射率を向上させることができる。
【００６５】
次に、本発明に係るバイオアッセイ装置を用いたバイオアッセイの手順の一例を、図６に基づいて説明する。
【００６６】
まず、ディスク状の基板１を、水平にディスク支持台８（図５参照）に固定する。そして、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを動作させながら基板１を回転させ、アドレス情報を検出しながら、所定の検出部３に検出用物質含有液Ｓｄを滴下ノズル１０（図５参照）を介して滴下する（図６（Ａ））。
【００６７】
続いて、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを動作させながら基板１を回転させ、アドレス情報を検出しながら、所定の検出部３に対して、蛍光標識された標的物質含有溶液Ｓｔを、滴下ノズル１０（図５参照）によって滴下する（図６（Ｂ））。
【００６８】
その後、検出用物質Ｄと標的物質Ｔのハイブリダイゼーションその他の相互反応反応を促進するために、基板１を恒温恒湿槽Ｗにおいて数時間加温する（図６（Ｃ））。
【００６９】
続いて基板１を、例えば界面活性剤ＳＤＳを含むＳＳＣ（Ｓａｌｉｎｅ−Ｓｏｄｉｕｍ　Ｃｉｔｒａｔｅ）バッファー溶液Ｂを用いて洗浄し、基板１上に固相化されている検出用物質Ｄと相互反応を示さなかった標的物質Ｔを検出部３から除去する（図４（Ｄ））。
【００７０】
基板１を検出用物質Ｄが固相化された表面１０１を上向きにしてディスク支持台８に再び固定し、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを動作させながら基板１を回転させ、励起光Ｐを蛍光標識された標的物質Ｔ（相互反応を示した標的物質Ｔ）に照射する（図４（Ｅ））。
【００７１】
蛍光標識から発せられた蛍光Ｆの強度をディテクタで検出し、検出用物質Ｄと標的物質Ｔとの相互反応の状況を判断する。ディテクタ出力はＡＤ変換機２０によって特定ビット数のデジタル信号２８に変換され、基板１上のアドレスと蛍光強度を対応させたマップが作成される。
【００７２】
なお、本発明に係るバイオアッセイ装置及びバイオアッセイ用基板は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７３】
【発明の効果】
本発明に係るにバイオアッセイ装置は、検出部の検出表面に固定された状態の検出用物質に蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを相互反応させた反応生成物を作製する手段と、前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を、検出部の裏面側で集光し、前記蛍光の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるように工夫されているので、検出部上方により広いスペースを確保できる。この結果、検出部に対してサンプル溶液を滴下するための装置及びその関連装置群を、より自由な構成で配置させることができるようになるという有利な効果が得られる。
【００７４】
また、本発明によれば、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを作用させながら、ディスク基板を回転させて、その基板表面に検出用物質含有溶液を滴下し、固相化させ、その後固相化した検出用物質の上から蛍光標識等された標的物質を滴下し、両物質をハイブリダイゼーション等の相互反応をさせた後、励起光を基板上に照射し、それにより発せられた蛍光強度をディテクタで検出し、検出用物質と標的物質の相互反応の状況を分析する一連の手順を、安定かつ確実に実行できる。また、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボの動作が安定するようになるので、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバイオアッセイ装置に好適に用いられるディスク基板（１）の上方視平面図
【図２】同基板（１）に設けられた検出部（３）周辺の部分拡大図
【図３】励起光（Ｐ）を基板（１）上方から検出部（３）に照射したときの様子を簡略に示す図
【図４】励起光（Ｐ）を基板（１）下方から検出部（３）に照射したときの様子を簡略に示す図
【図５】本発明に係るバイオアッセイ装置（Ｕ）の構成を簡略に表すブロック図
【図６】同装置（Ｕ）を用いたバイオアッセイ手順を簡略に示すフロー図
【符号の説明】
１　基板
３　検出部
５　集光レンズ
１０　滴下ノズル
１１　制御部
１２　励起光用ダイオード
１８　ダイクロイックミラー
２１　サーボ用レーザーダイオード
２３　コリメータレンズ
２４　回折格子
１０１　（基板１の）表面
１０２　（基板１の）裏面
Ｄ　検出用物質
Ｆ　蛍光
Ｐ　励起光
Ｒ　反応生成物
Ｓ　サンプル溶液
Ｔ　標的物質
Ｕ　バイオアッセイ装置
Ｖ　（サーボ動作用の）レーザー光

Claims

検出用物質を固定可能に表面処理された検出表面と、該検出表面に固定された状態の検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域と、を少なくとも備える検出部と、
前記検出表面に固定された状態の検出用物質に蛍光標識された前記標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを前記反応領域において相互反応させて反応生成物を作製する手段と、
前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を、前記検出部の反応領域の裏側において集光して、前記蛍光の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるバイオアッセイ装置。
前記検出部の反応領域底面には、前記蛍光と前記励起光の双方に対して透光性を有する光透過層を形成し、
前記励起光を、前記反応領域の裏側から前記光透過層を通過させて前記検出用物質に照射し、前記光透過層を通過して前記裏側に戻ってくる前記蛍光の強度を検出することを特徴とする請求項１記載のバイオアッセイ装置。
検出用物質を固定可能に表面処理された検出表面と、該検出表面に固定された状態の検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域と、を少なくとも備える検出部が配設され、
前記検出部の反応領域底面には、励起光と蛍光の双方に対して透光性を有する光透過層が形成されたことを特徴とするバイオアッセイ用基板。
前記検出部の位置情報及びフォーカス情報を光学的に提供可能に構成されたディスク基板であって、前記光透過層が、レーザー光を反射させる性質を備える反射層として機能することを特徴とする請求項３記載のバイオアッセイ用基板。
請求項４記載のバイオアッセイ用基板の裏面側に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻ってくる反射レーザー光を用いてフォーカス情報を得る手段を備え、
前記フォーカス情報を用いて、前記レンズと前記ディスク基板との距離を一定に保持するフォーカスサーボを作動させることを特徴とするバイオアッセイ装置。
請求項４記載のバイオアッセイ用基板の裏面側に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻ってくる反射レーザー光を用いてトラッキング情報を得る手段を備え、
前記トラッキング情報を用いて、前記レンズを前記検出部位列に正確に追随させるトラッキングサーボを作動させることを特徴とするバイオアッセイ装置。
前記励起光と前記レーザー光を兼用することを特徴とする請求項５記載のバイオアッセイ装置。
前記励起光と前記レーザー光を兼用することを特徴とする請求項６記載のバイオアッセイ装置。
請求項４記載のバイオアッセイ用基板を鉛直上向きとなるように保持することを特徴とするバイオアッセイ装置。