JP2009008603A - 蛍光検出装置および生化学反応分析装置と蛍光検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1回目の蛍光検出を行った後に検出条件を変えて(光電変換増幅率を低くして)2回目の蛍光検出を行う。全エリアの中に、2回の検出データがいずれも許容範囲内であるドットが1つでもあれば、その2つの検出データから蛍光変化率(蛍光褪色率)を求める。1回目の検出データが許容範囲内であるエリアは、その検出データをそのまま蛍光特性値とする。1回目の検出データが許容範囲外であるエリアは、2回目の検出データを蛍光変化率で補正した値を蛍光特性値とする。2回の検出データがいずれも許容範囲内であるドットがない場合には、全エリアの中の少なくとも1つのドットで、許容範囲内の2つの検出データが得られるまで、検出条件をその都度変えながら蛍光検出を繰り返す。
【選択図】図3
Description
図1には、本発明の一実施形態における生化学反応分析装置が概略的に示されている。この生化学反応分析装置の処理装置は、本実施形態において反応場となるチャンバを含む生化学反応カートリッジ1(図7参照)が載置されるテーブル13を有している。テーブル13上には、電磁石14と、ペルチェ素子15,16と、第1の通信部26が配置され、これらは、処理装置全体を制御する制御部17に接続されている。電磁石14は、生化学反応カートリッジ1内に電磁力を作用させるものである。ペルチェ素子15,16は、生化学反応カートリッジ1の温度を制御するものである。具体的には、ペルチェ素子15は、後述するPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)によるDNA増幅時に温度制御するためのものである。一方、ペルチェ素子16は、後述する、増幅した検体のDNAとDNAプローブ37とのハイブリダイゼーション時に温度制御するとともに、ハイブリダイゼーションしなかった検体DNAの洗浄時に温度制御するためのものである。第1の通信部26は、処理装置のデータを、後述する生化学反応カートリッジ1内のICチップ25(図7参照)に記憶させるために、ICチップ25に対して電力の送信や信号の送受信を行うものである。
T={B2×(R1÷R2)}÷B1
ここで、ドットBの1回目の検出データがB1、2回目の検出データがB2、1回目の蛍光検出時の光電変換増幅率がR1、2回目の蛍光検出時の光電変換増幅率がR2である。
K={(C2×(R1÷R2)}÷T
C2は、ドットCにおける2回目の蛍光検出時の検出データである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態と実質的に同一の構成および同一のステップについては、同一の符号を付与して説明を省略する。また、以下の説明では、主に第1の実施形態と相違する点についてのみ述べており、第1の実施形態と同じ内容(例えば生化学反応分析装置全体の構成や生化学カートリッジの構成や処理工程等)については説明を繰り返さない。
T={B2×(L1÷L2)}÷B1
ここで、ドットBの1回目の検出データがB1、2回目の検出データがB2である。
K={(C2×(L1÷L2)}÷T
C2は、ドットCにおける2回目の蛍光検出時の検出データである。
図示しないが、本発明の第3の実施形態では、CMOSエリアセンサの光電変換増幅率およびレーザ光発生器の作動時間は一定である。そして、レーザ光発生器から照射される励起光であるレーザ光の強度、すなわちレーザ光発生器の出力パワーを、蛍光検出の度に変更可能である。すなわち、1回目の蛍光検出時のレーザ光の強度(レーザ光発生器の出力パワー)と異なる強度のレーザ光で、2回目の蛍光検出を行う。そして、2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内であるドットの有無を調べる。第1および第2の実施形態と同様に、そのようなドットが存在した場合には、両検出データから蛍光変化率(蛍光褪色率)を求め、全エリアの輝度値(蛍光特性値)を決定する。そのようなドットが存在しない場合には、検出領域内の少なくとも1つのドットにおいて許容範囲内に入っている2つの検出データが得られるまで、レーザ光の強度をその都度変えながら蛍光検出を繰り返す。その他の具体的な構成およびステップは、第1および第2の実施形態と同様であるため説明を省略する。
図示しないが、本発明の第4の実施形態では、CMOSエリアセンサの光電変換増幅率、レーザ光発生器の作動時間、レーザ光の強度(レーザ光発生器の出力パワー)は一定である。そして、蛍光フィルタによる蛍光透過率を、蛍光検出の度に変更可能である。例えば、蛍光透過率が異なる複数の蛍光フィルタを、DNAチップ12からの蛍光の光路内に選択的に挿入可能な構成にしておき、1回目の蛍光検出時と2回目の蛍光検出時で異なる蛍光フィルタを用いる。それによって、1回目の蛍光検出時の蛍光透過率と異なる蛍光透過率で、2回目の蛍光検出を行う。そして、2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内であるドットの有無を調べる。第1および第2の実施形態と同様に、そのようなドットが存在した場合には、両検出データから蛍光変化率(蛍光褪色率)を求め、全エリアの輝度値(蛍光特性値)を決定する。そのようなドットが存在しない場合には、検出領域内の少なくとも1つのドットにおいて許容範囲内に入っている2つの検出データが得られるまで、蛍光透過率をその都度変えながら蛍光検出を繰り返す。その他の具体的な構成およびステップは、第1〜3の実施形態と同様であるため説明を省略する。
図示しないが、本発明の第5の実施形態では、CMOSエリアセンサの光電変換増幅率、レーザ光発生器の作動時間、レーザ光の強度(レーザ光発生器の出力パワー)、蛍光フィルタの蛍光透過率は一定である。そして、CMOSエリアセンサの光電変換増幅における零レベルのオフセットを、蛍光検出の度に変更可能である。すなわち、CMOSエリアセンサの光電変換時の増幅率自体は一定であるが、その増幅の基準となる零レベルが変えられることにより、検出データに違いが生じる。そこで、1回目の蛍光検出時の光電変換増幅の零レベルと異なる零レベルにて、2回目の蛍光検出を行う。そして、2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内であるドットの有無を調べる。第1および第2の実施形態と同様に、そのようなドットが存在した場合には、両検出データから蛍光変化率(蛍光褪色率)を求め、全エリアの輝度値(蛍光特性値)を決定する。そのようなドットが存在しない場合には、検出領域内の少なくとも1つのドットにおいて許容範囲内に入っている2つの検出データが得られるまで、光電変換増幅における零レベルをその都度変えながら蛍光検出を繰り返す。その他の具体的な構成およびステップは、第1〜4の実施形態と同様であるため説明を省略する。
12 DNAチップ(対象物)
17 制御部(蛍光検出装置)
30,40 蛍光検出ユニット(蛍光検出装置)
38,48 レーザ光発生器(励起光発生部)
36,46 蛍光検出部
Claims (13)
- 対象物から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部を含み、前記蛍光検出部による前記対象物に対する蛍光検出の際に、前記対象物の情報に基づいて検出条件が設定される、蛍光検出装置。
- 前記蛍光検出部は、同一の前記対象物に対する複数回の蛍光検出を、少なくとも1つの検出条件が異なる状態で行うものである、請求項1に記載の蛍光検出装置。
- 前記蛍光検出部が、前記検出条件として、光電変換増幅率、または光電変換増幅における零レベルのオフセットを変えることができる、請求項1または2に記載の蛍光検出装置。
- 前記蛍光検出部はCMOSセンサまたはCCDセンサを含む、請求項3に記載の蛍光検出装置。
- 前記対象物に励起光を照射する励起光発生部を有し、
該励起光発生部が、前記検出条件として、前記励起光の照射時間を変えることによって光電変換継続時間を変えることができる、または、前記励起光の強度を変えることができる、請求項1に記載の蛍光検出装置。 - 前記励起光発生部はレーザ光発生器である、請求項5に記載の蛍光検出装置。
- 前記蛍光検出部は、前記対象物の検出領域の全域に対して蛍光検出を行い、前記検出領域を分割した複数のエリアのそれぞれの検出データの集合を求めるものであり、
前記蛍光検出部に、前記対象物に対して、少なくとも1つの検出条件を変えて2回の蛍光検出を行なわせ、前記検出領域内の前記全エリアの中に、前記2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内に入っているドットが存在するか否かを調べ、前記2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内に入っているドットが存在する場合には、当該2回の蛍光検出時の検出データの集合に基づいて前記各エリアの蛍光特性値を決定し、前記2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内に入っているドットが存在しない場合には、前記検出領域内の前記全エリアの中のいずれかのドットにおいて前記許容範囲内に入っている2つの検出データが得られるまで、前記検出条件をその都度変えて蛍光検出を繰り返し、当該2つの検出データが得られた際のそれぞれの蛍光検出時の検出データの集合に基づいて前記各エリアの蛍光特性値を決定する制御部をさらに有する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の蛍光検出装置。 - 前記制御部は、前記検出領域内の前記全エリアの中の少なくとも1つのドットにおいて前記許容範囲内に入っている2つの検出データが得られたら、該2つの検出データから蛍光変化率を求め、前記検出領域内の、前記許容範囲内に入っている2つの検出データが得られたドットが存在しないエリアに関しては、前記蛍光変化率を用いて検出データを補正して蛍光特性値を決定する、請求項7に記載の蛍光検出装置。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の蛍光検出装置と、生化学反応の反応場となるチャンバを含む生化学反応カートリッジとを有する、生化学反応分析装置。
- 対象物から発せられる蛍光を検出する蛍光検出方法において、
蛍光検出は前記対象物の検出領域の全域に対して行い、前記検出領域を分割した複数のエリアのそれぞれの検出データの集合を求めるものであり、
前記対象物に対して、少なくとも1つの検出条件を変えて2回の前記蛍光検出を行い、前記検出領域内の前記全エリアの中に、前記2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内に入っているドットが存在するか否かを調べ、
前記2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内に入っているドットが存在する場合には、当該2回の蛍光検出時の検出データの集合に基づいて前記各エリアの蛍光特性値を決定し、
前記2回の蛍光検出時の検出データがいずれも許容範囲内に入っているドットが存在しない場合には、前記検出領域内の前記全エリアの中のいずれかのドットにおいて前記許容範囲内に入っている2つの検出データが得られるまで、前記検出条件をその都度変えて蛍光検出を繰り返し、当該2つの検出データが得られた際のそれぞれの蛍光検出時の検出データの集合に基づいて前記各エリアの蛍光特性値を決定する
ことを特徴とする蛍光検出方法。 - 前記検出領域内の前記全エリアの中の少なくとも1つのドットにおいて前記許容範囲内に入っている2つの検出データが得られたら、該2つの検出データから蛍光変化率を求め、前記検出領域内の、前記許容範囲内に入っている2つの検出データが得られたドットが存在しないエリアに関しては、前記蛍光変化率を用いて検出データを補正して蛍光特性値を決定する、請求項10に記載の蛍光検出方法。
- 前記少なくとも1つの検出条件は、光電変換増幅率、光電変換継続時間、または前記対象物に照射する励起光の強度である、請求項10または11に記載の蛍光検出方法。
- 前記検出データは輝度データであり前記蛍光特性値は輝度値である、請求項10から12のいずれか1項に記載の蛍光検出方法。
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