JP2009244193A - 核酸分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応デバイスを撮像するための撮像素子を有する核酸分析装置であって、発光の画像情報から蛍光輝点位置を検出すると共に、不良輝点を弁別・削除する処理を行い、正しい輝点に対して発光の時間変化情報を作成する核酸分析装置。
【選択図】図9
Description
まず、本実施形態における核酸分析装置として、単分子DNAシーケンサの概略構成を表すブロック図を図1に示す。本装置例はプラズモン共鳴を応用したシステムであり、分析装置140と解析用コンピュータ122で構成される。反応デバイス114の反応は2次元センサカメラ121で観測される。反応デバイス114は光透過性の基板であり、その上には、金属構造体が格子状に配置されている。金属構造体は、例えば、近接した二つの金構造体や、円錐形の金構造体である。この金属構造体の間や、円錐形の先端に核酸プローブが固定されている。温度制御ユニット115の内側には溝等が掘られており、反応デバイス114を装着することで、反応チャンバーが形成される。反応チャンバーは、反応デバイス114表面に反応溶液を保持でき、反応溶液中に核酸プローブを配置できる。また、反応溶液中には、蛍光標識された試薬を供給できる。
第1の実施形態における核酸分析装置では、ハイブリダイゼーションの間中行われる撮影において、バックグランドやノイズなどを含む全ての画像が取り込まれ、全画素の電荷・電圧変換およびA/D変換が行われ、全データがコンピュータに転送されるという流れであるため、比較的画素数の少ない場合に有効である。
第3の実施形態は、第2の実施形態の特徴である、必要な蛍光輝点のみの選択的な収集に加えて、輝点輝度値を積算する処理を含む形態である。
不要な電荷を破棄した状態を図19に示す。
以降の輝度値収集も前記の如く、必要な積算数に応じたφV信号およびφH信号の供給により反応スポットに1対1対応したデジタル値収集が行われればよい。
上述の第1から第3までの実施形態では、受光素子が二次元平面状に配列された固体撮像素子を用いて説明を行ったが、このほかにも特許文献1に示すような、受光素子が一列に配置された一次元CCDを用いてスキャン方式の蛍光読み取りが行われることも可能である。この場合、本発明におけるφV信号は受光素子を含むユニットの移動ステップに相当し、φH信号は1次元CCD素子の画素電荷転送に相当する。
115…温調ユニット
116…試薬保管ユニット
117…分注ユニット
118…送液チューブ
119…廃液チューブ
120…廃液容器
121…2次元センサカメラ
122…解析用コンピュータ
123…装置制御コンピュータ
124…YAGレーザ装置
124a…YAGレーザ
125…Arレーザ装置
125a…Arレーザ
126…λ/4波長板
127…ミラー
128…ダイクロイックミラー
129…プリズム
130…蛍光
131…集光レンズ
132…フィルタユニット
133…結像レンズ
134…2次元センサカメラコントローラ
140…分析装置
200…カメラユニット
201…カメラ制御MPU
202…主記憶装置
203…固体撮像素子
204…A/D変換
205…通信制御I/F
206…装置制御コンピュータ
207…水平・垂直駆動信号
208…通信バス
301…固体撮像素子ユニット
302…受光兼垂直転送素子
303…メカニカルシャッタ
304…φV信号
305…φH信号
306…A/D変換
307…ADCK信号
308…デジタル値
309…RCK信号
311…結像レンズ
312…水平転送素子
313…電荷・電圧変換
314…垂直方向
315…水平方向
316…蛍光
401…不要電荷を破棄
402…本撮影
403…輝点検出
404…不良輝点弁別
405…輝点領域積分
406…時間変化情報作成
407…データ格納
408…全視野完了?
409…収集完了
503…受光兼垂直転送素子
504…φV信号
505…φH信号
506…RCK信号
507…垂直方向
508…水平方向
509…水平転送素子
510…電荷・電圧変換
511…電荷量電圧
901…不要電荷の破棄
902…仮撮影
903…輝点検出
904…不良輝点弁別
905…ビニング位置転送
906…本撮影
907…時間変化情報作成
908…データ格納
909…全視野完了?
910…収集完了
1115…電荷の移動経路
1201…基板
1202…反応スポット
1203…プローブ
1401…不要電荷の破棄
1402…仮撮影
1403…輝点検出
1404…不良輝点弁別
1405…ビニング領域転送
1406…本撮影(積算処理含む)
1407…時間変化情報作成
1408…データ格納
1409…全視野完了?
1410…収集完了
1505…ビニング領域
1815…不要なピクセル列
Claims (6)
- 反応デバイスを撮像するための撮像素子を有する核酸分析装置であって、
前記撮像素子を用いて前記反応デバイスを撮影する仮撮影手段と、
前記仮撮影で得られた画像の全範囲をA/D変換したデータをカメラユニット内の通信制御I/Fを経由して解析用コンピュータへと送信し、前記データから前記反応デバイスの輝点座標のみを検出し、第1のビニング位置として記憶する輝点検出手段と、
前記解析用コンピュータ内で、前記第1のビニング位置から不良輝点を弁別・削除することで、所定の輝点情報のみを算出し、第2のビニング位置として記憶する不良輝点弁別手段と、
前記第2のビニング位置を解析用コンピュータから再び前記装置制御コンピュータおよびカメラユニット内の通信制御I/Fを経由し、カメラ制御MPUへと送信するビニング位置転送手段と、
前記第2のビニング位置に含まれる撮像素子情報のみを選択的に収集するために駆動信号を可変して画像を収集する本撮影手段と、
を備えることを特徴とする核酸分析装置。 - 前記撮像素子は固体撮像素子である
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸分析装置。 - 前記撮像素子は1次元光センサであり、前期仮撮影手段と前記本撮影手段において反応デバイス上をスキャンすることにより反応デバイス上の蛍光輝点を観測する
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸分析装置。 - 反応デバイスを撮像するための撮像素子を有する核酸分析装置であって、
前記撮像素子を用いて前記反応デバイスを撮影する仮撮影手段と、
前記仮撮影で得られた画像の全範囲をA/D変換したデータをカメラユニット内の通信制御I/Fを経由して解析用コンピュータへと送信し、前記データから前記反応デバイスの輝点座標のみを検出し、不等間隔で第1のビニング領域として記憶する輝点検出手段と、
前記解析用コンピュータ内で、前記第1のビニング領域から不良輝点を弁別・削除することで、所定の輝点情報のみを算出し、第2のビニング領域として記憶する不良輝点弁別手段と、
前記第2のビニング領域を解析用コンピュータから再び前記装置制御コンピュータおよびカメラユニット内の通信制御I/Fを経由し、カメラ制御MPUへと送信するビニング領域転送手段と、
前記ビニング領域として算出された輝点近傍の複数撮像素子情報が選択的に積算されつつ、デジタル値へ変換される動作が行われる本撮影手段と、
前記第2のビニング領域に含まれる撮像素子情報のみを選択的に収集するために駆動信号を可変して画像を収集する本撮影手段と、
を備えることを特徴とする核酸分析装置。 - 前記ビニング領域が予め記憶装置に設定されている
ことを特徴とする請求項4に記載の核酸分析装置。 - 反応デバイスを撮像するための撮像素子を有する核酸分析装置であって、
前記撮像素子を用いて反応デバイスを撮影する本撮影手段と、
前記本撮影で得られた画像の全範囲をA/D変換したデータをカメラユニット内の通信制御I/Fを経由して解析用コンピュータへと送信し、前記データから前記反応デバイスの輝点座標のみを検出する輝点検出手段と、
前記解析用コンピュータ内で、前記検出した輝点座標から不良輝点を弁別・削除することで、所定の輝点情報のみを算出する不良輝点弁別手段と、
前記解析用コンピュータ内で、前記輝点検出手段および前記不良輝点弁別手段によって算出された輝点座標の複数領域にまたがる輝点情報が積分される輝点領域積分手段と、
前記解析用コンピュータ内で、前記積分された輝点情報が時間の進行と共にどのように変化するかを収集し、輝点の変化パターンを解析することによって、当該輝点が望むべき輝点か否かを判断する時間変化情報手段と、
を備えることを特徴とする核酸分析装置。
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