JP2007298380A - Sample holding member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光測定の対象となる試料を保持する試料保持部材に関するものである。 The present invention relates to a sample holding member that holds a sample to be subjected to luminescence measurement.
創薬分野等において細胞などの試料に試薬を注入したときに生じる発光を測定する方法として、マイクロプレートなどの試料保持部材を利用した発光測定方法が用いられている(例えば、文献1:特開2001−188044号公報、文献2:特開平9−26426号公報参照)。マイクロプレートは、それぞれ試料を保持可能な複数のウェル(テストホール)が設けられた板状の試料保持部材であり、各ウェル内に保持された試料からの発光を測定することで、試料の評価や必要な発光解析を効率的に行うことが可能である(関連技術として、例えば、文献5:特表2005−502896号公報、文献6:特開2002−350349号公報参照)。
上記文献1に記載された発光測定装置では、試薬を注入したときの試料からの発光を透過するように底面が形成されたマイクロプレートによって試料を保持し、その下方に設置された光検出手段によって発光を検出している。一方、このような発光測定においては、近年、試薬として様々な種類のルシフェラーゼ等が用いられるようになり、それぞれ異なる波長スペクトルを有する多色、多種類の発光現象が測定に利用されるなど、様々な条件での発光測定が行われるようになりつつある。
In the luminescence measuring apparatus described in the above-mentioned
これに伴って、発光測定装置においても、多色の発光測定等の様々な条件での発光測定に対応した構成が求められつつある。このような構成に関して、例えば、文献3:特許第3452566号公報には、カメラの前段に波長選択フィルタを切り換える回転ディスクを配置した構成が記載されている。また、文献4:特開2002−310894号公報には、検出可能な光の波長が互いに異なる2つのカメラを設置した構成が記載されている。しかしながら、これらの構成では、波長選択フィルタやカメラを含めた装置の構成が複雑になる。また、例えば、多色の発光測定を行う場合に試料からの多色の発光現象を同時に測定することができないなど、発光の測定効率等の点でも問題がある。 In connection with this, the structure corresponding to the light-emission measurement on various conditions, such as a multicolor light-emission measurement, is also calculated | required also in the light emission measuring apparatus. With regard to such a configuration, for example, Document 3: Japanese Patent No. 3452666 describes a configuration in which a rotating disk for switching a wavelength selection filter is disposed in front of a camera. Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-310894 describes a configuration in which two cameras having different wavelengths of detectable light are installed. However, these configurations complicate the configuration of the apparatus including the wavelength selection filter and the camera. In addition, for example, when performing multicolor luminescence measurement, there is a problem in terms of measurement efficiency of luminescence, such as being unable to simultaneously measure the multicolor luminescence phenomenon from the sample.
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、多色の発光測定などの様々な条件での発光測定を効率良く行うことが可能な試料保持部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a sample holding member capable of efficiently performing luminescence measurement under various conditions such as multicolor luminescence measurement. And
このような目的を達成するために、本発明による試料保持部材は、試料を保持する試料保持部材であって、(1)発光測定の対象となる試料をそれぞれ保持可能な複数のウェルが2次元アレイ状に配置されたマイクロプレートと、(2)マイクロプレートのウェル内に保持された試料からの発光が透過する所定位置に、マイクロプレートに対して固定されて設けられたフィルタ部材とを備え、(3)フィルタ部材は、マイクロプレートの複数のウェルに対応するように2次元アレイ状に配置された複数の光学フィルタ部を有するとともに、複数の光学フィルタ部のそれぞれは、発光測定に必要な波長選択性に対応する波長についての光透過特性を有して構成されていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the sample holding member according to the present invention is a sample holding member for holding a sample, and (1) a plurality of wells each capable of holding a sample to be subjected to luminescence measurement are two-dimensional. A microplate arranged in an array, and (2) a filter member fixed to the microplate at a predetermined position where light emitted from a sample held in a well of the microplate is transmitted, (3) The filter member has a plurality of optical filter portions arranged in a two-dimensional array so as to correspond to the plurality of wells of the microplate, and each of the plurality of optical filter portions has a wavelength required for light emission measurement. It is characterized by having a light transmission characteristic for a wavelength corresponding to selectivity.
上記した試料保持部材においては、複数のウェルを有するマイクロプレートに対し、発光測定時において試料からの発光を含むマイクロプレートの2次元光像の画像取得手段への光路上となる所定位置に、マイクロプレートに対して固定されたフィルタ部材を設けることで、試料保持部材を構成する。そして、マイクロプレートのウェルに対応するフィルタ部材の光学フィルタ部について、試料に対して行われる発光測定の条件に応じた波長選択性(分光特性)を示すように構成している。 In the sample holding member described above, the microplate having a plurality of wells is placed at a predetermined position on the optical path to the image acquisition means of the two-dimensional light image of the microplate including light emission from the sample at the time of light emission measurement. A sample holding member is configured by providing a filter member fixed to the plate. The optical filter portion of the filter member corresponding to the well of the microplate is configured to exhibit wavelength selectivity (spectral characteristics) corresponding to the conditions of light emission measurement performed on the sample.
このように、発光に対するフィルタ機能が付与された試料保持部材によれば、発光測定に適用した場合に、例えば画像取得手段や導光光学系等を含む装置の構成を簡単化することができる。また、試料が保持されるウェルに対応付けられて2次元アレイ状に配置された光学フィルタ部を含むフィルタ部材をマイクロプレートに対して固定する構成により、様々な条件での発光測定において、その発光の測定効率、及び発光測定時の作業効率等を向上することが可能となる。 As described above, according to the sample holding member provided with the filter function for light emission, the configuration of the apparatus including, for example, an image acquisition unit and a light guide optical system can be simplified when applied to light emission measurement. In addition, the filter member including the optical filter portion arranged in a two-dimensional array corresponding to the well in which the sample is held is fixed to the microplate, so that the light emission is measured in the light emission measurement under various conditions. It is possible to improve the measurement efficiency, the working efficiency at the time of light emission measurement, and the like.
ここで、上記構成の試料保持部材において、フィルタ部材は、複数の光学フィルタ部のそれぞれが、光透過特性が互いに異なる第1フィルタ領域、及び第2フィルタ領域を少なくとも含み、試料からの発光に対して、第1フィルタ領域を透過した第1光成分、及び第2フィルタ領域を透過した第2光成分のそれぞれについて発光測定を行うことが可能に構成されていることが好ましい。 Here, in the sample holding member having the above-described configuration, the filter member includes at least a first filter region and a second filter region, each of which has a different light transmission characteristic, with respect to light emission from the sample. Thus, it is preferable that the light emission measurement can be performed for each of the first light component transmitted through the first filter region and the second light component transmitted through the second filter region.
このように、マイクロプレートのウェルに対応するフィルタ部材の光学フィルタ部について、波長選択性が互いに異なる複数のフィルタ領域を設けた構成では、発光測定に適用した場合に、それぞれのフィルタ領域を透過した光成分について発光解析処理を行うことにより、波長スペクトルが異なる複数種類の発光現象を同時に測定することができる。これにより、多色の発光測定等を簡単な構成で効率良く行うことが可能となる。 As described above, the optical filter portion of the filter member corresponding to the well of the microplate has a configuration in which a plurality of filter regions having different wavelength selectivity are provided, and each filter region is transmitted when applied to luminescence measurement. By performing the light emission analysis process on the light component, it is possible to simultaneously measure a plurality of types of light emission phenomena having different wavelength spectra. This makes it possible to efficiently perform multicolor light emission measurement and the like with a simple configuration.
この場合、フィルタ部材における光学フィルタ部は、第1フィルタ領域及び第2フィルタ領域のそれぞれの面積が、第1光成分及び第2光成分のそれぞれの測定条件に応じて設定されていることが好ましい。このように、フィルタ領域での光透過特性に対応する発光での波長成分を参照し、各光成分の測定条件に応じて光学フィルタ部での複数のフィルタ領域のそれぞれの面積、及びその面積比を設定することにより、各フィルタ領域で選択される波長成分について、それぞれ充分な精度で発光測定を行うことが可能となる。 In this case, in the optical filter portion of the filter member, the areas of the first filter region and the second filter region are preferably set in accordance with the measurement conditions of the first light component and the second light component. . Thus, referring to the wavelength components in the light emission corresponding to the light transmission characteristics in the filter region, each area of the plurality of filter regions in the optical filter unit and the area ratio thereof according to the measurement conditions of each light component By setting, it is possible to perform light emission measurement with sufficient accuracy for each wavelength component selected in each filter region.
マイクロプレートに対するフィルタ部材の設置構成については、フィルタ部材が、試料からの発光の出射面となるマイクロプレートの底面上に取り付けられている構成を用いることができる。あるいは、フィルタ部材が、試料からの発光の出射面となるマイクロプレートの底面側に、その底面部と一体に設けられている構成を用いることができる。 As for the installation configuration of the filter member with respect to the microplate, a configuration in which the filter member is attached on the bottom surface of the microplate serving as an emission surface of light emission from the sample can be used. Alternatively, it is possible to use a configuration in which the filter member is provided integrally with the bottom surface portion of the microplate that serves as an emission surface of light emission from the sample.
また、マイクロプレートは、隣接するウェル同士を隔てる側壁部が、試料からの発光に対して不透過性を有する構成としてもよい。このような構成によれば、複数のウェルのそれぞれにおいて保持された試料に対して同時に発光測定を行う場合、隣接するウェル間でのクロストークの発生を抑制することができる。 In addition, the microplate may have a configuration in which the side wall that separates adjacent wells is impermeable to light emitted from the sample. According to such a configuration, when performing luminescence measurement simultaneously on the samples held in each of the plurality of wells, the occurrence of crosstalk between adjacent wells can be suppressed.
本発明の試料保持部材によれば、複数のウェルを有するマイクロプレートに対して所定位置にフィルタ部材を設け、マイクロプレートのウェルに対応するフィルタ部材の光学フィルタ部について、試料に対して行われる発光測定の条件に応じた波長選択性を示すように構成することにより、発光測定に適用した場合の装置の構成を簡単化することができるとともに、様々な条件での発光測定において、その発光の測定効率、及び発光測定時の作業効率等を向上することが可能となる。 According to the sample holding member of the present invention, a filter member is provided at a predetermined position with respect to a microplate having a plurality of wells, and light emission performed on the sample is performed on the optical filter portion of the filter member corresponding to the well of the microplate. By configuring so as to show wavelength selectivity according to the measurement conditions, the configuration of the apparatus when applied to luminescence measurement can be simplified, and the luminescence measurement can be performed in luminescence measurement under various conditions. It is possible to improve the efficiency, the working efficiency at the time of measuring luminescence, and the like.
以下、図面とともに、本発明による試料保持部材の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, preferred embodiments of a sample holding member according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
図1は、本発明による試料保持部材が適用される発光測定装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。また、図2は、本発明による試料保持部材の構成の一例を示す斜視図である。また、図3は、図2に示した試料保持部材の断面構造を示す側面断面図である。本実施形態による発光測定装置1は、試料保持部材としてマイクロプレート20を含む試料保持部材2を用い、マイクロプレート20によって保持された状態で測定位置Pに配置された試料S(図3参照)からの発光現象を測定するための装置である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing one embodiment of a luminescence measuring apparatus to which a sample holding member according to the present invention is applied. FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the sample holding member according to the present invention. 3 is a side sectional view showing a sectional structure of the sample holding member shown in FIG. The
なお、試料Sについては、発光測定の対象となるものであれば特に限定されないが、細胞や抗体などの生体試料が例として挙げられる。また、測定対象となる試料Sからの発光現象としては、試料Sに試薬を注入したときに生じる発光が例として挙げられる。以下、本発光測定装置1の構成について説明する。図1に示す発光測定装置1は、データ取得装置10、及びデータ解析装置50を備えて構成されている。
The sample S is not particularly limited as long as it is a target for luminescence measurement, and examples thereof include biological samples such as cells and antibodies. As an example of the light emission phenomenon from the sample S to be measured, light emission generated when a reagent is injected into the sample S can be given. Hereinafter, the configuration of the
まず、試料Sの発光の測定データの取得に用いられるデータ取得装置10の構成、及び試料Sを保持する試料保持部材2の構成について説明する。データ取得装置10は、発光測定の対象となる試料Sを保持したマイクロプレート20を含む試料保持部材2が内部に収容される暗箱15と、暗箱15の内部に設置されて測定位置Pに配置された試料Sからの発光の検出に用いられる画像取得部40とを有している。
First, the configuration of the
本実施形態において試料保持部材2を構成しているマイクロプレート20は、図2及び図3に示すように、複数のウェル(テストホール)21が2次元アレイ状に配置された板状部材であり、その複数のウェル21のそれぞれにおいて発光測定の対象となる試料Sを保持可能な構成となっている。図2に示した構成例では、複数のウェル21として、8×12=96個のウェル21が、2次元アレイ状に配置されている。また、このマイクロプレート20の底面22は、試料Sからの発光を透過可能な材質によって形成されている。さらに、マイクロプレート20の画像取得部40側の面であって、発光測定時において試料Sからの発光の出射面となる底面22上には、後述するフィルタ部材30がマイクロプレート20に対して固定されて設けられている。本実施形態においては、これらのマイクロプレート20及びフィルタ部材30によって、試料Sを保持するための試料保持部材2が構成されている。
In the present embodiment, the
暗箱15内においては、マイクロプレート20を含む試料保持部材2は、マイクロプレートホルダ11によって保持されている。また、これらの試料保持部材2及びホルダ11に対して、暗箱15内で所定の方向を搬送方向(図1中においては、右側から左側へと向かう方向)とするマイクロプレート搬送機構12が設置されている。
In the
搬送機構12でのマイクロプレート20の搬送方向に対して搬入側となる暗箱15の一方側には、試料Sが保持された測定前の試料保持部材2を所定枚数(例えば、25枚)ストックしておくための搬入側マイクロプレートストッカー13が設置されている。また、マイクロプレート20の搬送方向に対して搬出側となる暗箱15の他方側には、測定後の試料保持部材2をストックしておくための搬出側マイクロプレートストッカー14が設置されている。
A predetermined number (for example, 25) of the
このような構成において、搬入側マイクロプレートストッカー13から暗箱15内へと搬入された試料保持部材2は、マイクロプレートホルダ11によって保持されるとともに搬送機構12によって搬送される。そして、試料保持部材2は測定位置Pで一旦停止させられ、この状態で、マイクロプレート20によって保持された試料Sに対して必要な発光測定が行われる。測定完了後、試料保持部材2は再び搬送機構12によって搬送され、搬出側マイクロプレートストッカー14へと搬出される。なお、図1においては、搬送機構12、及びストッカー13、14については、マイクロプレート20を含む試料保持部材2を搬入、搬送、搬出するための具体的な構成の図示を省略している。
In such a configuration, the
発光測定の実行時にマイクロプレート20、及びそれに保持された試料Sが配置される測定位置Pに対し、測定位置Pの上方には、マイクロプレート20の各ウェル21内の試料Sに対して発光測定用の試薬を注入するための分注装置16が設置されている。発光測定に用いられる発光試薬としては、例えば、ルシフェラーゼ、エクオリン、ルミノールなどがある。また、図1においては、分注装置16がマイクロプレート20上方の注入位置にある状態を示しているが、この分注装置16については、注入位置に加えて、分注装置交換位置、試薬吸引位置、洗浄位置を移動可能に構成することが好ましい。
Luminescence measurement is performed on the sample S in each well 21 of the
測定位置Pの下方には、ウェル21内に収容された試料Sからマイクロプレート20の底面22、及びフィルタ部材30を介して放出される発光の測定に用いられる画像取得部40が設置されている。本実施形態においては、画像取得部40は、試料Sからの発光による2次元の発光画像を取得可能な撮像装置45を有している。この撮像装置45は、例えば、高感度の2次元フォトンカウンティングカメラを用いて構成することができる。また、必要があれば、2次元カメラの前段にイメージ増倍管、リレーレンズ等を配置して画像取得部40を構成しても良い。
Below the measurement position P, an
また、発光測定時に試料保持部材2が配置される測定位置Pと、画像取得部40の撮像装置45との間には、導光光学系41が設置されている。この導光光学系41は、複数のウェル21のそれぞれに試料Sが保持されたマイクロプレート20を、底面22側からフィルタ部材30を介して見た2次元光像を画像取得部40へと導く光学系である。画像取得部40は、導光光学系41によって所定の導光条件で導かれた試料Sからの発光を含むマイクロプレート20の2次元光像を検出して、発光測定に必要な2次元の発光画像を取得する。なお、図1においては、導光光学系41での2次元光像の光路を、実線によって模式的に示している。
A light guide
導光光学系41の具体的な構成については、試料保持部材2及び撮像装置45の構成等に応じ、必要な機能(例えば集光機能、光像縮小機能等)を実現可能な光学素子によって適宜構成すれば良い。特に、この導光光学系41は、画像取得部40において発光画像を好適に取得するため、マイクロプレート20の2次元光像を縮小しつつ画像取得部40へと導く縮小光学系を含むことが好ましい。
The specific configuration of the light guide
図4は、試料保持部材2、導光光学系41、及び画像取得部40を含む光学系の一例を示す構成図である。本構成例においては、導光光学系41として、マイクロプレート20及びその底面22側のフィルタ部材30からなる試料保持部材2と、画像取得部40との間に配置されたファイバ光学ブロック42を用いている。また、上記構成において、フィルタ部材30は、マイクロプレート20から画像取得部40への2次元光像の光路上となる位置に設けられている。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of an optical system including the
ファイバ光学ブロック(ファイバ光学プレート)42は、多数の光ファイバを束にすることで光像を伝達可能に形成された光学素子である。また、ここでのファイバ光学ブロック42は、試料保持部材2側から画像取得部40側へと断面積が小さくなるテーパ形状に形成されており、縮小光学系として機能する構成となっている。なお、図4においては、説明のため、試料保持部材2とファイバ光学ブロック42、及びファイバ光学ブロック42と画像取得部40について、それぞれ間をあけた配置で図示しているが、これらは直接光学的に接続された構成であっても良い。
The fiber optical block (fiber optical plate) 42 is an optical element formed so as to be able to transmit an optical image by bundling a large number of optical fibers. Further, the fiber
次に、試料Sを保持する本発明による試料保持部材2において、マイクロプレート20に対して固定されて設けられるフィルタ部材30について説明する。図5は、マイクロプレート20及びフィルタ部材30の構成の一例について示す図である。なお、ここでは、説明の便宜のため、8×12=96個のウェル21が2次元アレイ状に配置された構成のマイクロプレート20を例示するとともに、その構造を一部簡略化して示し、また、各ウェル21の平面形状を矩形状としている。
Next, the
図5(a)は、マイクロプレート20及びフィルタ部材30の側面断面構造を示し、図5(b)は、画像取得部40側からみたフィルタ部材30の平面構造を示している。本構成例の試料保持部材2におけるマイクロプレート20は、その底面22を構成する底面部23、及び隣接するウェル21同士を隔てる側壁部24がともに、試料Sからの発光を透過可能な材質によって形成されている。フィルタ部材30は、このマイクロプレート20に対し、試料Sからの発光の出射面となるマイクロプレート20の底面22上に取り付けられている。
5A shows a side cross-sectional structure of the
図5(b)に示すように、マイクロプレート20は、それぞれ8個のウェル21が配置された12列のウェル列L1,L2,…,Li,…,L12からなる2次元のウェル構造を有している。このようなマイクロプレート20に対し、その底面22上に設けられた、好ましくはシート状のフィルタ部材(フィルタシート)30には、上記したウェル列L1〜L12にそれぞれ対応するように形成された、12列の光学フィルタ部311〜3112が設けられている。
As shown in FIG. 5 (b), the
フィルタ部材30の光学フィルタ部31i(i=1〜12)は、対応するウェル列Liにおけるウェル21の配列方向(図中の縦方向)に沿って延びる形状に形成されている。これにより、光学フィルタ部31iは、ウェル列Liを構成する8個のウェル21に対応する8個の光学フィルタ部を合わせたものとなっている。すなわち、この12列の光学フィルタ部311〜3112を有するフィルタ部材30の構成は、2次元アレイ状に配置されたウェル21に対応するように96個の光学フィルタ部を2次元アレイ状に設けた構成と同等となっている。
The optical filter portion 31 of the filter member 30 i (i = 1 to 12), the arrangement direction of the well 21 in the corresponding wells column L i is formed in a shape extending along a (vertical direction in the drawing). As a result, the
また、上記のように複数のウェル21に対応するように配置された光学フィルタ部31のそれぞれは、図5に示すように、ウェル列Lの中心線を境界として、第1フィルタ領域31a(図中の左側の領域)、及び第2フィルタ領域31b(図中の右側の領域)を有して構成されている。これらのフィルタ領域31a、31bは、波長についての光透過特性が互いに異なるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 5, each of the
次に、測定データの解析に用いられるデータ解析装置50について説明する。データ解析装置50は、画像取得部40によって取得された発光画像を含む測定データに対して解析処理を行う解析手段である。また、データ解析装置50は、データ取得装置10の各部の動作を制御することによって、本発光測定装置1における試料Sに対する発光測定を制御する。また、図1においては、データ解析装置50に対して、測定結果等を表示する表示装置71と、データの入力や発光測定に必要な指示の入力等に用いられる入力装置72とが接続されている。
Next, the
図6は、図1に示した発光測定装置1に用いられるデータ解析装置50の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態におけるデータ解析装置50は、解析処理部51と、解析領域設定部56とを有して構成されている。解析処理部51は、データ取得装置10の画像取得部40によって取得された発光画像での光強度分布を解析データとして、試料Sについての発光解析処理を行う解析処理手段である。本構成例においては、解析処理部51は、発光強度算出部52と、解析データ選択部53とを有している。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the
解析データ選択部53は、データ取得装置10から入力された測定データの発光画像に対して設定された解析領域を参照し、発光画像の画像データから解析領域に基づいて必要なデータを選択して解析データとする。また、発光強度算出部52は、解析データ選択部53によって選択された解析データを用い、試料Sについての発光解析処理として、その発光強度を算出する処理を行う(解析処理ステップ)。この発光強度は、例えば解析領域内での光強度分布における平均光強度として算出される。
The analysis
また、図6に示す解析処理部51においては、データ取得装置10から入力される発光画像などの測定データに対して、測定データ補正部54が設けられている。測定データ補正部54は、画像取得部40によって取得された発光画像に対するダーク補正、シェーディング補正など、測定データに対して必要な補正を行う。ここで、ダーク補正は、撮像装置45の暗中での出力分を測定データから差し引く補正である。また、シェーディング補正は、撮像装置45や導光光学系41を含む光学系に起因するデータばらつきについての補正である。
Further, in the
解析処理部51において発光画像に対して適用される解析領域は、解析領域設定部56において設定される。本実施形態においては、この解析領域は、マイクロプレート20の各ウェル21に対して配置されているフィルタ部材30の光学フィルタ部31の構成に対応するように設定される(解析領域設定ステップ)。
An analysis region applied to the emission image in the
すなわち、ウェル21に対応する光学フィルタ部31は、図5(b)に示したように、波長に対する光透過特性が互いに異なる2つのフィルタ領域31a、31bに分けられた構成となっている。このとき、ウェル21内の試料Sからの発光に対し、光学フィルタ部31での第1フィルタ領域31aを透過した第1光成分と、第2フィルタ領域31bを透過した第2光成分とでは、発光の異なる波長成分が選択された光成分となる。また、これらの第1光成分の像(第1フィルタ領域31aの像)と、第2光成分の像(第2フィルタ領域31bの像)とは、画像取得部40で取得される2次元の発光画像中において、異なる領域に結像される。
That is, as shown in FIG. 5B, the
これに対して、解析領域設定部56では、画像取得部40で得られた発光画像に対し、第1光成分について発光解析処理を行うための第1解析領域、及び第2光成分について発光解析処理を行うための第2解析領域が設定される。これにより、解析処理部51においては、第1フィルタ領域31aを透過した第1光成分、及び第2フィルタ領域31bを透過した第2光成分のそれぞれについて、発光解析処理が行われる。
On the other hand, in the analysis
また、図6に示すデータ解析装置50においては、データ記憶手段として、測定データ記憶部61、及び補正データ記憶部63が設けられている。測定データ記憶部61は、データ取得装置10から入力された測定データ、あるいは測定データ補正部54によって補正された測定データ等の格納に用いられる。また、補正データ記憶部63は、測定データ補正部54で測定データの補正を行う際に必要な補正データ等の格納に用いられる。
In the
図7は、図6に示したデータ解析装置50のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本構成例におけるデータ解析装置50は、バス80と、バス80に接続されたCPUなどの演算部81とを有している。また、バス80には、画像メモリ82、外部装置接続用のインターフェース83、プログラム記憶部84、及びデータ記憶部85が接続されており、これによってデータ解析装置50が構成されている。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
画像メモリ82は、データ取得装置10の画像取得部40で取得された発光画像などの画像データの入力に用いられる。インターフェース83は、発光測定装置1を構成するデータ取得装置10などの各装置を接続するために用いられる。プログラム記憶部84は、データ取得装置10の動作、データ取得装置10で取得された測定データの解析処理等に必要なプログラムが格納され、また、必要に応じて作業領域、パラメータ領域等が設けられる。データ記憶部85は、例えば、図6に示した構成におけるデータ記憶部61、63に対応している。
The
また、このデータ取得装置50のバス80には、表示装置71として用いられるモニタ73、及び入力装置72として用いられるキーボード74、マウス75等が接続されている。また、必要に応じて、ハードディスクなどの外部記憶装置をさらに接続しても良い。
Further, a
以上の構成において、試料Sがウェル21内に保持されたマイクロプレート20を含む試料保持部材2が暗箱15内で測定位置Pに配置されると、データ解析装置50は、分注装置16に対して試薬の分注を指示する。指示を受けた分注装置16は、発光測定に用いられる試薬をマイクロプレート20の各ウェル21へと分注する(試薬注入ステップ)。このとき、ウェル21内において、試料Sと注入された試薬との相互作用の結果として光が発生する。
In the above configuration, when the
ウェル21内で生じた試料Sからの発光を含む2次元光像は、マイクロプレート20の底面22を構成する底面部23、フィルタ部材30、及び導光光学系41を介して画像取得部40へと導かれ、撮像装置45によって、2次元の発光画像が取得される(画像取得ステップ)。また、画像取得部40で取得された発光画像を含む測定データは、データ解析装置50へと送られる。そして、データ解析装置50は、入力された測定データに対して、図6に関して上述したように試料Sの評価等に必要な解析処理を行う(データ解析ステップ)。
A two-dimensional light image including light emission from the sample S generated in the well 21 is sent to the
本実施形態による試料保持部材2、それを用いた発光測定装置1、及び発光測定方法の効果について説明する。
The effects of the
図1〜図7に示した発光測定装置1、及び発光測定方法に適用されている試料保持部材2においては、複数のウェル21を有するマイクロプレート20に対し、発光測定時において試料Sからの発光を含むマイクロプレート20の2次元光像の画像取得部40への光路上となる所定位置に、マイクロプレート20に対して固定されたフィルタ部材30を設けることで、試料保持部材2を構成する。そして、マイクロプレート20のウェル21に対応するフィルタ部材30の光学フィルタ部31について、試料Sに対して行われる発光測定の具体的な条件に応じた波長選択性、すなわち試料Sに対する発光解析に必要な分光特性を示すように構成している。
In the
このように、試料Sからの発光に対する光学的なフィルタ機能が付与された試料保持部材2によれば、発光測定装置1による試料Sの発光測定に適用した場合に、例えば画像取得部40や導光光学系41などを含む装置の構成を簡単化することができる。また、試料Sが保持されるウェル21に対応付けられて2次元アレイ状に配置された光学フィルタ部31を含むフィルタ部材30をマイクロプレート20に対して固定する構成により、様々な条件での発光測定において、その発光の測定効率、及び発光測定時の作業効率等を向上することが可能となる。
Thus, according to the
また、上記実施形態においては、フィルタ部材30での光学フィルタ部31が、光透過特性が互いに異なる第1フィルタ領域31a、及び第2フィルタ領域31bによって構成されている。これにより、本実施形態の試料保持部材2は、試料Sからの発光に対して、第1フィルタ領域31aを透過した第1光成分、及び第2フィルタ領域31bを透過した第2光成分のそれぞれについて発光測定を行うことが可能な構成となっている。
Moreover, in the said embodiment, the
このように、マイクロプレート20のウェル21に対応するフィルタ部材30の光学フィルタ部31について、波長選択性が互いに異なる複数のフィルタ領域31a、31bを設けた構成では、発光測定に適用した場合に、それぞれのフィルタ領域を透過した光成分について発光解析処理を行うことにより、波長スペクトルが異なる複数種類の発光現象を同時に測定することができる。これにより、多色の発光測定等を簡単な構成で効率良く行うことが可能となる。
As described above, when the
また、上記試料保持部材2が適用された図1に示した発光測定装置1においては、試料Sからの発光を検出する光検出手段として、2次元の発光画像を取得可能な撮像装置45を有する画像取得部40を用いるとともに、マイクロプレート20から画像取得部40への2次元光像の光路上に、試料Sからの発光のうちで測定したい波長成分を選択するためのフィルタ部材30が配置された構成となる。これにより、様々な条件での発光測定において、その発光の測定効率、及び発光測定時の作業効率等を向上することが可能となる。
In addition, the
さらに、上記実施形態では、試料保持部材2において、マイクロプレート20のウェル21に対応するフィルタ部材30の光学フィルタ部31について、波長選択性が互いに異なる複数のフィルタ領域31a、31bを設けた構成としている。このように、フィルタ部材30を介してマイクロプレート20からの発光画像を画像取得部40で取得し、得られた発光画像を用いて、第1フィルタ領域31a、及び第2フィルタ領域31bのそれぞれを透過した第1光成分、第2光成分について発光測定を行うことを可能とした構成によれば、波長スペクトルが異なる複数種類の発光現象を同時に測定することができる。これにより、多色の発光測定を効率良く行うことが可能となる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
このような発光現象としては、例えば、発光波長565nmのルシフェラーゼ反応(中性下)、及び発光波長430nmのルミノール反応(水溶液中)がある。また、これらの発光現象に対してフィルタ領域31a、31bに用いることが可能な光学フィルタとしては、例えば、波長560nm以下の光成分をカットするシャープカットフィルタ(FUJI SC 56、富士フィルム製)、及び波長420nm付近の光成分を透過するバンドパスフィルタ(FUJI BPB 42、富士フィルム製)がある。
Examples of such a luminescence phenomenon include a luciferase reaction (under neutrality) with an emission wavelength of 565 nm and a luminol reaction (in aqueous solution) with an emission wavelength of 430 nm. Moreover, as an optical filter that can be used in the
また、図6に示した構成のデータ解析装置50では、解析領域設定部56において、2次元の発光画像に対し、第1フィルタ領域31aを透過した第1光成分についての第1解析領域、及び第2フィルタ領域31bを透過した第2光成分についての第2解析領域を設定して発光解析処理を行っている。このように、発光画像に対して、フィルタ部材30での光学フィルタ部31の構成に応じた複数の解析領域を設定して発光解析処理を行うことにより、多色の発光測定を確実かつ容易な方法で行うことができる。
In the
ただし、これらの第1光成分及び第2光成分に対する発光解析処理については、上記のように解析領域を設定する方法に限らず、他の方法で発光解析処理を行っても良い。一般には、データ解析装置50の解析処理部51は、発光画像での光強度分布を解析データとし、マイクロプレート20のウェル21内に保持された試料Sからの発光に対して、光学フィルタ部31での第1フィルタ領域31aを透過した第1光成分、及び第2フィルタ領域31bを透過した第2光成分のそれぞれについて発光解析処理を行うように構成されていれば良い。
However, the light emission analysis processing for the first light component and the second light component is not limited to the method of setting the analysis region as described above, and the light emission analysis processing may be performed by another method. In general, the
試料保持部材2においてマイクロプレート20に対して固定されて設けられるフィルタ部材30としては、具体的には例えば、シート状のフィルタ部材を用いることができる。また、マイクロプレート20に対するフィルタ部材30の設置構成については、図5に示した構成例では、試料Sからの発光の出射面となるマイクロプレート20の底面22上にフィルタ部材30を固定に取り付けた構成としている。
Specifically, for example, a sheet-like filter member can be used as the
このような構成では、具体的には、フィルタ部材30をマイクロプレート20とは別の部材とし、マイクロプレート20の底面22に、発光測定に必要な波長選択性に応じて選択されたフィルタ部材30のシートを取り付けて固定することで試料保持部材2とする構成を用いることができる。この場合、フィルタ部材30として取り付けるフィルタシートの種類により、試料Sの発光測定において、様々な波長成分を有する発光現象に対応することが可能である。また、フィルタ部材30を適切に選択することにより、マイクロプレート20の種類への対応、例えば、96ウェル、384ウェル、あるいは1536ウェルなどのマイクロプレートのウェル数への対応も容易である。また、試料保持部材2の具体的な構成については、図5に示した構成例以外にも様々な構成を用いて良い。
In such a configuration, specifically, the
図8は、試料保持部材の構成の他の例を示す図である。本構成例の試料保持部材2bでは、底面部23b及び側壁部24bがともに試料Sからの発光を透過可能な材質によって形成されたマイクロプレート20bを用いている。また、フィルタ部材30bは、マイクロプレート20bの底面22側に、その底面部23bと一体に設けられた構成となっている。この場合、マイクロプレート20b自体が、その底面部23bが光学フィルタとして機能する試料保持部材となる。
FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the configuration of the sample holding member. In the
このような一体型の構成では、試料保持部材2bを構成するマイクロプレート20bでのウェル21と、フィルタ部材30bでの光学フィルタ部31との位置合わせを確実に行うことができ、それに対応する発光解析処理での解析領域の設定が容易であるという利点がある。また、マイクロプレート20bの底面部23bのうちでフィルタ部材30bとして機能する部分については、図8中で点線によって示すように、底面部23bの一部(例えば底面部23bの下部)であっても良く、あるいは底面部23bの全体がフィルタ部材30bとして機能する構成としても良い。
In such an integrated configuration, the well 21 in the
図9は、試料保持部材の構成のさらに他の例を示す図である。本構成例の試料保持部材2cでは、底面部23cが試料Sからの発光を透過可能な材質によって形成されるとともに、隣接するウェル21同士を隔てる側壁部24cが試料Sからの発光に対して不透過性を有する材質(例えば黒色の材質)によって形成されたマイクロプレート20cを用いている。また、フィルタ部材30は、マイクロプレート20cの底面22上に取り付けられた構成となっている。
FIG. 9 is a diagram showing still another example of the configuration of the sample holding member. In the
このような構成によれば、複数のウェル21のそれぞれにおいて保持された試料Sに対して同時に発光測定を行う場合、隣接するウェル21間での光の透過が抑制されることにより、発光測定におけるクロストークの発生を抑制することができる。また、このような構成は、図8に示した構成等と組み合わせて用いることも可能である。
According to such a configuration, when the light emission measurement is performed simultaneously on the sample S held in each of the plurality of
図10は、試料保持部材2、導光光学系41、及び画像取得部40を含む光学系の他の例を示す構成図である。本構成例においては、導光光学系41として、縮小光学系としての機能を有するレンズ光学系43を用いている。また、フィルタ部材30の設置構成については、図4の構成と同様に、マイクロプレート20の底面22上にフィルタ部材30を取り付けた構成としている。このように、マイクロプレート20からの2次元光像を画像取得部40へと導く導光光学系41については、様々な構成の光学系を用いることが可能である。また、このような構成は、図8、図9に示した構成等と組み合わせて用いることも可能である。
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating another example of the optical system including the
試料保持部材2のフィルタ部材30における光学フィルタ部31の構成、発光解析処理における解析領域の設定等について、さらに具体的に説明する。なお、発光解析処理における解析領域は、画像取得部40で取得されたフィルタ部材30の像を含む2次元の発光画像上で設定されるものであるが、以下においては説明の便宜のため、フィルタ部材30の構成と、設定される解析領域とを同一図面上で対応させて示すこととする。また、以下に示すフィルタ部材30の構成例では、光学フィルタ部31は、マイクロプレート20のウェル21と一対一で対応するように2次元アレイ状に配置されているものとする。
The configuration of the
図11は、フィルタ部材30の構成の一例を示す図である。本構成例においては、ウェル21に対応する光学フィルタ部31は、その正方形の外形形状の縦の中心線を境界として分割されて、第1フィルタ領域31a、及び第2フィルタ領域31bの2つのフィルタ領域によって構成されている。これに対して、発光画像上での第1解析領域Ra、及び第2解析領域Rbは、対応するフィルタ領域31a、31bをそれぞれ透過した光成分が選択される領域に設定される。そして、これらの解析領域Ra、Rbのそれぞれについて発光解析処理を行うことにより、例えば図12に発光強度の時間変化の例のグラフGa、Gbを示すように、試料Sからの発光の各波長成分(2色)についての発光特性の情報が得られる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
なお、このように2つのフィルタ領域によって光学フィルタ部31が構成される場合、図5に示したように、ウェル列に対応する複数の光学フィルタ部31を合わせた、ウェル列でのウェルの配列方向に沿って延びる形状の光学フィルタ部の構成とすることも可能である。ただし、この場合においても、解析領域の設定については、図11に示したように各ウェルに対応するように個別に設定される。また、図11においては、解析領域Ra、Rbをフィルタ領域31a、31bよりもやや小さい面積で設定しているが、フィルタ領域31a、31bに対応する領域の全体を解析領域Ra、Rbとし、解析領域Ra、Rb同士が直接に隣接するように設定しても良い。
When the
図13は、フィルタ部材30の構成の他の例を示す図である。本構成例においては、光学フィルタ部31は、その正方形の外形形状の縦の中心線、及び横の中心線を境界として分割されて、第1フィルタ領域31a、第2フィルタ領域31b、第3フィルタ領域31c、及び第4フィルタ領域31dの4つのフィルタ領域によって構成されている。これに対して、発光画像上での第1解析領域Ra、第2解析領域Rb、第3解析領域Rc、及び第4解析領域Rdは、対応するフィルタ領域31a、31b、31c、31dをそれぞれ透過した光成分が選択される領域に設定される。そして、これらの解析領域Ra、Rb、Rc、Rdのそれぞれについて発光解析処理を行うことにより、例えば図14に発光強度の時間変化の例のグラフGa、Gb、Gc、Gdを示すように、試料Sからの発光の各波長成分(4色)についての発光特性の情報が得られる。
FIG. 13 is a diagram illustrating another example of the configuration of the
図15は、フィルタ部材30の構成のさらに他の例を示す図である。本構成例における光学フィルタ部31は、図13に示したものと同様の構成を有しているが、その外形形状が正方形ではなく円形となっている点で異なる構成となっている。このような構成は、例えば、マイクロプレート20でのウェル21の平面形状が正方形ではなく円形である場合に適用可能である。
FIG. 15 is a diagram showing still another example of the configuration of the
また、上記の図5、図11、図13、及び図15に示したフィルタ部材30では、いずれも光学フィルタ部31の複数のフィルタ領域がそれぞれ同じ面積を有する構成となっている。これに対して、フィルタ部材30における光学フィルタ部31は、複数のフィルタ領域(例えば、第1フィルタ領域31a及び第2フィルタ領域31b)のそれぞれの面積が、それらを透過する複数の光成分(例えば、第1光成分及び第2光成分)のそれぞれの測定条件に応じて設定されていることが好ましい。
In the
このように、フィルタ領域での光透過特性に対応する発光での波長成分を参照し、各光成分の測定条件に応じて光学フィルタ部での複数のフィルタ領域のそれぞれの面積、及びその面積比を設定することにより、各フィルタ領域で選択される波長成分について、それぞれ充分な精度で発光測定を行うことが可能となる。ここで、フィルタ領域の面積を設定する際に参照すべき測定条件としては、例えば、画像取得部40において撮像装置45として用いられるカメラの分光感度特性、試料Sでの発光現象において予想される発光強度バランス(例えば試料S中での遺伝子発現量、発光効率等によって生じる強度差)などが挙げられる。
Thus, referring to the wavelength components in the light emission corresponding to the light transmission characteristics in the filter region, each area of the plurality of filter regions in the optical filter unit and the area ratio thereof according to the measurement conditions of each light component By setting, it is possible to perform light emission measurement with sufficient accuracy for each wavelength component selected in each filter region. Here, as measurement conditions to be referred to when setting the area of the filter region, for example, spectral sensitivity characteristics of a camera used as the
図16は、画像取得部40における撮像装置45の分光感度特性の一例を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は光の波長(nm)を示し、縦軸は撮像装置45での相対感度(%)を示している。このような分光感度特性において、第1フィルタ領域31aで選択される光成分の波長域(青)をSa、第2フィルタ領域31bで選択される光成分の波長域(赤)をSbとすると、相対感度の比率はおよそ青:赤=4:1である。
FIG. 16 is a graph illustrating an example of spectral sensitivity characteristics of the
これに対して、図17に示すように、第1フィルタ領域31aの面積:第2フィルタ領域31bの面積=1:4となるように光学フィルタ部31を構成する。このような構成とすることにより、その全体として発光の各光成分に対する測定感度を合わせることが可能である。このようなフィルタ領域の面積の設定方法については、試料Sでの発光強度バランスに応じた設定についても同様である。また、本構成例では2つのフィルタ領域を有する場合の光学フィルタ部の構成を示したが、例えば図18に4つのフィルタ領域を有する場合の構成を例示するように、フィルタ領域の個数に限らず、上記したフィルタ領域の面積の設定方法を適用可能である。
In contrast, as shown in FIG. 17, the
本発明による試料保持部材は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、フィルタ部材30での光学フィルタ部31について、光透過特性が互いに異なる第1フィルタ領域31a、及び第2フィルタ領域31bを少なくとも含む構成としたが、フィルタ部材についてはこのような構成に限らず、対象となる発光測定の具体的な条件に応じて様々な構成を用いて良い。一般には、フィルタ部材は、マイクロプレートの複数のウェルに対応するように2次元アレイ状に配置された複数の光学フィルタ部を有するとともに、複数の光学フィルタ部のそれぞれが、発光測定に必要な波長選択性に対応する波長についての光透過特性を有して構成されていれば良い。このような構成によっても、様々な条件での発光測定において、その発光の測定効率、及び発光測定時の作業効率等を向上することが可能となる。
The sample holding member according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and configuration examples, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the
また、試料保持部材が適用される発光測定装置の具体的な構成については、図1に示した発光測定装置1は、その構成の一例を示すものであり、一般には、導光光学系及び画像取得部を含む光学系の構成、分注装置の構成、発光測定の条件等に応じて、様々な構成を用いて良い。また、取得された発光画像を含む測定データに対して解析処理を行うデータ解析装置50については、発光測定装置1とは別に設ける構成としても良い。
Moreover, about the specific structure of the light emission measuring apparatus to which the sample holding member is applied, the light
本発明は、多色の発光測定などの様々な条件での発光測定を効率良く行うことが可能な試料保持部材として利用可能である。 The present invention can be used as a sample holding member capable of efficiently performing luminescence measurement under various conditions such as multicolor luminescence measurement.
1…発光測定装置、10…データ取得装置、11…マイクロプレートホルダ、12…搬送機構、13…搬入側マイクロプレートストッカー、14…搬出側マイクロプレートストッカー、15…暗箱、16…分注装置、2…試料保持部材、20…マイクロプレート、21…ウェル、22…底面、23…底面部、24…側壁部、30…フィルタ部材、31…光学フィルタ部、31a…第1フィルタ領域、31b…第2フィルタ領域、31c…第3フィルタ領域、31d…第4フィルタ領域、40…画像取得部、41…導光光学系、42…ファイバ光学ブロック、43…レンズ光学系、45…撮像装置、
50…データ解析装置、51…解析処理部、52…発光強度算出部、53…解析データ選択部、54…測定データ補正部、56…解析領域設定部、61…測定データ記憶部、63…補正データ記憶部、71…表示装置、72…入力装置、73…モニタ、74…キーボード、75…マウス、80…バス、81…演算部、82…画像メモリ、83…インターフェース、84…プログラム記憶部、85…データ記憶部。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
発光測定の対象となる試料をそれぞれ保持可能な複数のウェルが2次元アレイ状に配置されたマイクロプレートと、
前記マイクロプレートの前記ウェル内に保持された前記試料からの発光が透過する所定位置に、前記マイクロプレートに対して固定されて設けられたフィルタ部材とを備え、
前記フィルタ部材は、前記マイクロプレートの前記複数のウェルに対応するように2次元アレイ状に配置された複数の光学フィルタ部を有するとともに、前記複数の光学フィルタ部のそれぞれは、発光測定に必要な波長選択性に対応する波長についての光透過特性を有して構成されていることを特徴とする試料保持部材。 A sample holding member for holding a sample,
A microplate in which a plurality of wells each capable of holding a sample to be subjected to luminescence measurement are arranged in a two-dimensional array;
A filter member fixed to the microplate at a predetermined position through which light emitted from the sample held in the well of the microplate is transmitted;
The filter member has a plurality of optical filter portions arranged in a two-dimensional array so as to correspond to the plurality of wells of the microplate, and each of the plurality of optical filter portions is necessary for light emission measurement. A sample holding member having a light transmission characteristic for a wavelength corresponding to wavelength selectivity.
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