JP2020046178A - 試料収容ディスクおよびそれを用いた蛍光検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転ムラが生じた場合においても、蛍光画像を良好に生成することが可能な試料収容ディスクおよびそれを用いた蛍光検出装置を提供する。
【解決手段】試料収容ディスク１００は、第２基板１０２と、ディスク中心の周りを旋回するように第２基板１０２の上面に形成されたトラック１０２ｃと、トラック１０２ｃの上側にディスク周方向に並ぶように配置され試料を収容する複数の試料収容部１０１ｂと、を備える。試料収容部１０１ｂを跨ぐトラック部分には、トラック１０２ｃの走査方向における試料収容部１０１ｂの上手側と下手側に、それぞれ、同期調整用の信号がディスク径方向に揃うように記録されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞等の被検体を蛍光染色することにより調製された試料を収容する試料収容ディスクおよびそれを用いた蛍光検出装置に関する。

多数の細胞から、病原菌に感染した細胞や所定の態様を有する細胞を検出することは、特に、臨床現場等の医療の分野において重要である。このような細胞の検出を迅速かつ簡便に行うための手法として、たとえば、特許文献１に記載の手法が紹介されている。

この手法では、抗原−抗体反応を用いたサンドイッチ法による原理を用いて、蛍光標識された検出対象の抗原がディスク上のトラックに固定される。その後、励起光となるレーザ光でトラックを走査することにより、検出対象の抗原から蛍光を生じさせ、検出対象の抗原が検出され計数される。

また、特許文献１には、試料が流入される流路に接続していないトラック部分に予めアドレス信号を記録しておくことで、ディスクから、半径方向とトラック方向のアドレス情報を得ることができ、これにより、アドレス情報に基づき、蛍光が検出された位置を特定できることが記載されている。

特開２０１３−６４７２２号公報

病原菌に感染した細胞や所定の態様を有する細胞を検出する場合の有効な手法として、検出対象の細胞を蛍光色素で染色して流路に収容し、流路全体の蛍光画像を取得する方法を用いることができる。この場合、取得した蛍光画像を解析処理することにより、検出対象細胞の有無および数を取得でき、これに基づき病原菌の感染率等を取得することができる。また、取得した蛍光画像を適宜表示して蛍光の発生状況を目視により確認することもできる。

レーザ光を案内するためのトラックが形成された試料収容ディスクから蛍光画像を生成する場合、レーザ光が流路を走査する間に取得された蛍光信号を、流路を横切り且つ径方向に並ぶトラックについて統合することにより、流路全体の蛍光画像を生成することができる。しかし、この方法では、ディスクに回転ムラが生じた場合に、各トラック部分から取得された蛍光信号に同期ずれが生じ、これにより、蛍光画像の品質が低下するとの問題がある。上記特許文献１では、そもそも蛍光画像を生成するものではないため、このような問題は全く想定されていない。

このような課題に鑑み、本発明は、回転ムラが生じた場合においても、蛍光画像を良好に生成することが可能な試料収容ディスクおよびそれを用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、試料収容ディスクに関する。本態様に係る試料収容ディスクは、基板と、ディスク中心の周りを旋回するように前記基板の上面に形成されたトラックと、前記トラックの上側に配置され試料を収容する試料収容部と、を備える。ここで、前記試料収容部を跨ぐ各トラック部分には、前記トラックの走査方向における前記試料収容部の上手側と下手側に、それぞれ、同期調整用の信号がディスク径方向に揃うように記録されている。

本態様に係る試料収容ディスクによれば、試料収容ディスクに回転ムラが生じた場合に、上手側の同期調整用の信号が検出されてから下手側の同期調整用の信号が検出されるまでの時間によって、各トラック部分から取得された蛍光信号の同期ずれを検出できる。すなわち、試料収容ディスクの回転速度が遅くなるほど、上手側の同期調整用の信号が検出されてから下手側の同期調整用の信号が検出されるまでの時間が長くなる。この時間をトラック部分の間で比較することにより、各トラック部分から取得された蛍光信号の間にどの程度の同期ずれが生じているかを検出でき、検出結果に応じて、蛍光信号間の同期ずれを補正できる。よって、より高品質の蛍光画像を取得することができる。

本発明の第２の態様は、試料を収容する試料収容ディスクに対し光を照射するとともに、当該光の照射により生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。この態様において、前記試料収容ディスクは、基板と、ディスク中心の周りを旋回するように前記基板の上面に形成されたトラックと、前記トラックの上側に配置され試料を収容する試料収容部と、を備える。ここで、前記試料収容部を跨ぐ各トラック部分には、前記トラックの走査方向における前記試料収容部の上手側と下手側に、それぞれ、同期調整用の信号がディスク径方向に揃うように記録されている。本態様に係る蛍光検出装置は、前記光で前記トラックを走査する走査部と、前記試料収容ディスクから反射された前記光を受光する光検出部と、前記光検出部からの信号に基づいて前記トラック部分に記録された信号を取得する信号取得部と、前記光で前記トラックを走査することにより前記試料収容部に収容された前記試料から生じた前記蛍光を受光して受光量に応じた蛍光信号を出力する蛍光検出部と、前記蛍光検出部から出力された前記蛍光信号を所定の間隔でサンプリングして切出す切出し部と、前記切出し部によって切出された前記各トラック部分に対応する信号群を、これらトラック部分が前記ディスクの径方向に並ぶ順番で配置して、前記試料収容部全体の蛍光画像を生成する画像処理部と、を備える。ここで、前記画像処理部は、前記上手側の前記同期調整用の信号が前記信号検出部により検出されてから前記下手側の前記同期調整用の信号が前記信号検出部により検出されるまでの時間を測定し、測定した時間に基づいて、前記切出し部によって切出された前記各トラック部分に対応する前記信号群の同期ずれを補正して、前記蛍光画像を生成する。

本態様に係る蛍光検出装置によれば、切出し部によって切出された各トラック部分に対応する信号群の同期ずれが、上手側の同期調整用の信号が検出されてから下手側の同期調整用の信号が検出されるまでの時間に基づいて補正されて、蛍光画像が生成される。よって、蛍光画像の品質を高めることができ、試料に含まれた対象細胞を画像処理により精度良く検出することができる。

以上のとおり、本発明によれば、回転ムラが生じた場合においても、蛍光画像を良好に生成することが可能な試料収容ディスクおよびそれを用いた蛍光検出装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、実施形態１に係る試料収容ディスクの構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係る試料収容ディスクの断面の一部拡大図である。 図２は、実施形態１に係るグルーブおよびランドと、ピットの構造を模式的に示す図である。 図３（ａ）は、実施形態１に係る試料収容ディスクの周方向のエリア割りを模式的に示す平面図である。図３（ｂ）は、実施形態１に係る試料収容ディスクの径方向のゾーン割りを模式的に示す平面図である。 図４は、実施形態１に係る各ゾーンのグルーブとランドを直線状に展開して示す図である。 図５（ａ）は、実施形態１に係る１エリアのトラック部分（グルーブ）に設定される各フィールドのフォーマットを示す図である。図５（ｂ）は、実施形態１に係る各フィールドの角度範囲を模式的に示す図である。 図６（ａ）〜（ｆ）は、実施形態１に係る各フィールドの信号フォーマットを示す図である。 図７は、実施形態１に係る、試料収容ディスクから蛍光を読み取るための蛍光検出用ピックアップの構成を示す図である。 図８は、実施形態１に係る信号演算回路の構成を示す図である。 図９は、実施形態１に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 図１０（ａ）は、実施形態１に係る蛍光信号の切出し処理を示すフローチャートである。図１０（ｂ）は、実施形態１に係る切出し信号の無効化処理を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態１に係る蛍光信号の切り出し処理を説明するための図である。 図１２は、実施形態１に係る蛍光画像の生成方法を模式的に示す図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る抽出範囲の設定例を示す図である。 図１４は、変更例１に係る抽出範囲の再設定方法を示す図である。 図１５は、他の変更例に係る半透過膜の構造を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

＜試料収容ディスク＞
まず、試料収容ディスク１００の構成について、図１〜６を参照して説明する。試料収容ディスク１００は、たとえば、マラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。

図１（ａ）は、試料収容ディスク１００の外観構成を模式的に示す平面図である。図１（ｂ）は、ディスク面に垂直で且つディスク中心を通る平面で試料収容ディスク１００を切断したときの断面の一部拡大図である。

図１（ａ）に示すように、試料収容ディスク１００は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様の円盤形状を有しており、中心に円形状の開口１０１ａが形成されている。図１（ｂ）に示すように、試料収容ディスク１００は、試料収容部１０１ｂを構成するための第１基板１０１を、ベースとなる第２基板１０２の上面に接合した構成となっている。第１基板１０１および第２基板１０２は、何れも、樹脂材料により構成される。第２基板１０２は、光を透過可能な材料からなっている。

第１基板１０１を第２基板１０２に接合することにより、図１（ａ）に示すように９つの試料収容部１０１ｂが形成される。これら試料収容部１０１ｂは、ディスク周方向に一定間隔で並んでいる。また、試料収容部１０１ｂのディスク周方向に並ぶ２つの境界は、それぞれディスク中心から放射状に延びている。９つの試料収容部１０１ｂの角度範囲は、何れもＷａである。図１（ｂ）に示すように、試料収容部１０１ｂは、所定高さの空間となっている。平面視において、試料収容部１０１ｂは、台形の角が丸められた形状である。９つの試料収容部１０１ｂは、同じ形状であり、ディスク径方向において同じ位置に配置されている。

試料収容部１０１ｂの内周側には、上面へと続く２つの孔１０１ｃが形成されている。２つの孔１０１ｃを開放した状態で、一方の孔１０１ｃから試料が試料収容部１０１ｂに充填される。試料は、赤血球中のマラリア原虫が蛍光色素によって標識されるように調製される。試料収容部１０１ｂに試料を充填した後、２つの孔１０１ｃが図示しない蓋で閉じられる。図１（ａ）の構成例では、９種類の検体から調製された試料が、それぞれの試料収容部１０１ｂに充填される。

図１（ｂ）に示すように、第２基板１０２の上面には、ディスク中心の周りを旋回するトラック１０２ｃが形成され、このトラック１０２ｃの上面に、半透過膜１０２ｄが形成されている。図１（ｂ）には、試料収容部１０１ｂに収容された赤血球ＲＣが模式的に示されている。図１（ａ）に示すように、トラック１０２ｃは、螺旋状に旋回する一連のグルーブ１１１からなっている。グルーブ１１１は、図１（ａ）においてハッチングで示されたトラック領域１０２ａにおいて、最外周から最内周まで形成されている。第２基板１０２は、ＣＤやＤＶＤと同様の工程により射出成形により形成される。半透過膜１０２ｄは、スパッタリング工程により形成される。

半透過膜１０２ｄは、第２基板１０２の下面から入射されたレーザ光の一部を反射し残りのレーザ光を試料収容部１０１ｂへと導く。また、半透過膜１０２ｄは、試料収容部１０１ｂ内で生じた蛍光を第２基板１０２へと透過させる。より多くのレーザ光を試料収容部１０１ｂへと導き、且つ、より多くの蛍光を第２基板１０２の基部１０２ｂへと透過させ得るように、半透過膜１０２ｄの反射率は、５〜２０％程度に設定されている。

図１（ａ）に一点鎖線で示すように、試料収容ディスク１００は、周方向に９つのエリアに区分される。各エリアは、１つの試料収容部１０１ｂを含んでいる。後述のように、各エリアの１つのトラック部分Ｔａは、１単位の情報記録領域を構成している。トラック部分Ｔａの試料収容部１０１ｂに重ならない部分に、種々の信号が記録されている。本実施形態では、これらの信号がピット列によって記録される。

図２は、グルーブ１１１およびランド１１２と、ピット１１３の構造を模式的に示す図である。便宜上、図２には、半透過膜１０２ｄのみが示されている。なお、図２では、上側が第２基板１０２側となっている。

図２に示すように、トラック部分Ｔａの試料収容部１０１ｂに重ならない部分に相当するグルーブ１１１にピット１１３が形成され、所定の信号が記録されている。記録される信号のフォーマットは、追って、図５（ａ）を参照して説明する。隣り合うグルーブ１１１の間のランド１１２には、信号が記録されない。また、グルーブ１１１とランド１１２は、蛇行することなく螺旋状に延びている。

ビームスポットＢ１は、グルーブ１１１に沿って走査される。ビームスポットＢ１は、グルーブ１１１の最外周側から内周に向かって走査される。ビームスポットＢ１がピット１１３に掛かると、グルーブ１１１からの反射光の強度が低下する。こうして変調された反射光を光検出器で受光し、その検出信号を復調することにより、ピット１１３で記録された各種情報が再生される。ビームスポットＢ１の径は、グルーブ１１１のトラックピッチと略同程度である。グルーブ１１１のトラックピッチは、０．３〜２．０μｍ程度である。

図３（ａ）は、試料収容ディスク１００の周方向のエリア割りを模式的に示す平面図である。図３（ｂ）は、試料収容ディスク１００の径方向のゾーン割りを模式的に示す平面図である。

なお、図３（ａ）のエリアＡ０〜Ａ８および図３（ｂ）のゾーンＺ０〜Ｚｎは、試料収容部１０１ｂとの関係においてトラック１０２ｃに後述の信号フォーマットを設定するために論理的に試料収容ディスク１００に割り当てられたものであって、物理的な障壁等によりエリアＡ０〜Ａ８とゾーンＺ０〜Ｚｎが区画されているわけではない。

図３（ａ）に示すように、試料収容ディスク１００は、４０度ごとに９つのエリアＡ０〜Ａ８に区分されている。各エリアに含まれるトラック部分が、図１（ａ）のトラック部分Ｔａである。図１（ａ）に示すトラック領域１０２ａは、アウター領域１０２ｅと、インナー領域１０２ｆと、検出領域１０２ｇに区分されている。アウター領域１０２ｅは、リードイン領域となっており、インナー領域１０２ｆは、リードアウト領域と外観識別領域となっている。

リードイン領域（アウター領域１０２ｅ）のグルーブ１１１には、ピット列によって、試料収容ディスク１００の走査に必要な各種情報が記録されている。リードアウト領域（インナー領域１０２ｆ）には、ピット列によって、リードアウト領域であることを示す信号が記録されている。外観識別領域（インナー領域１０２ｆ）には、グルーブ１１１を不連続にすることにより、試料収容ディスク１００の種別等を視覚的に表示するための構造が適用されている。外観識別領域は、リードアウト領域の内周側に設定されている。

検出領域１０２ｇのグルーブ１１１には、図５（ａ）に示すフォーマットで各種信号が記録されている。検出領域１０２ｇのグルーブ１１１のフォーマットについては、追って説明する。

図３（ｂ）に示すように、試料収容ディスク１００の検出領域１０２ｇは、径方向に複数のゾーンＺ０〜Ｚｎに区分されている。試料収容ディスク１００は、たとえば、７５のゾーンに区分される。各ゾーンに含まれるディスク径方向のトラック数は同じである。１つのゾーンのトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）は、同じ角速度でビームスポットＢ１により走査される。また、各ゾーンの角速度は、ディスク径方向におけるゾーンの中心位置のトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）が、互いに同じ線速度でビームスポットＢ１により走査されるように設定される。

図４は、各ゾーンのグルーブ１１１とランド１１２を直線状に展開して示す図である。図４には、１周分のグルーブ１１１およびランド１１２が１つの直線で示されている。また、図４に示すグルーブ１１１およびランド１１２の長さは、物理的な長さでなく、便宜上、１周の長さが全てのグルーブ１１１およびランド１１２において同じとなるように規格化されて示されている。

図４に示すように、検出領域１０２ｇは、ディスク径方向に複数のゾーンＺ０〜Ｚｎに区分されている。各ゾーンには、ディスク径方向に複数のトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）が含まれる。図４では、便宜上、１つのゾーン内のトラック１０２ｃに、外周側からのトラック番号Ｔ０〜Ｔｍが示されている。１つのゾーンに含まれるトラック１０２ｃの数は、たとえば８００である。

図５（ａ）は、１エリアのトラック部分Ｔａ（グルーブ１１１）に設定される各フィールドのフォーマットを示す図である。図５（ｂ）は、各フィールドの角度範囲を模式的に示す図である。

図５（ａ）に示すように、１エリアのトラック部分Ｔａ（グルーブ１１１）には、フィールドＦ１〜Ｆ８が設定される。フィールドＦ２、Ｆ５、Ｆ６には、信号が記録されておらず、単調に延びるグルーブ１１１のみが形成されている。フィールドＦ５は、全長において試料収容部１０１ｂに重なっている。すなわち、フィールドＦ５の両端は、試料収容部１０１ｂのディスク周方向に並ぶ２つの境界に一致している。試料収容部１０１ｂに重なるトラック部分には、信号が記録されておらず、単調に延びるグルーブ１１１のみが形成されている。

フィールドＦ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ７、Ｆ８には、図２に示すピット１１３により信号が記録されている。図５（ｂ）に示すように、同一エリア内にある全てのトラック部分Ｔａの始端ＳＰと終端ＥＰは、それぞれ、ディスク径方向に揃っており、また、フィールドＦ５の始端と終端も、同一エリア内にある全てのトラック部分Ｔａにおいて揃っている。フィールドＦ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ７、Ｆ８は、同一ゾーン且つ同一エリア内にある全てのトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。

図６（ａ）〜（ｆ）は、各フィールドの信号フォーマットを示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）、（ｆ）において、斜線ハッチングが付された部分はグルーブ１１１にピット１１３が形成された領域を示し、白抜きの部分はグルーブ１１１のみの領域を示している。また、１Ｔは、上記のように角速度一定でグルーブ１１１が走査された場合の最小ピットの時間長を示している。図６（ａ）〜（ｆ）の説明において、ピット１１３が形成されていないグルーブ１１１の部分を単にスペースといい、ピット１１３が形成されたグルーブ１１１の部分を単にピットという。

図６（ａ）に示すように、フィールドＦ１、Ｆ８には、２Ｔのピットと２Ｔのスペースが１０回繰り返された信号Ｅｎが記録されている。フィールドＦ１に記録された信号Ｅｎは、図５（ａ）に示す１エリアのトラック部分Ｔａの始端を示す信号であり、フィールドＦ９に記録された信号Ｅｎは、図５（ａ）に示す１エリアのトラック部分Ｔａの終端を示す信号である。

図６（ｂ）に示すように、フィールドＦ２、Ｆ５、Ｆ６には、ピットが形成されていない。これらのフィールドは、スペースのみからなっている。

図６（ｃ）に示すように、フィールドＦ４には、８Ｔのスペースの後に、１Ｔのピットと１Ｔのスペースが交互に４回繰り返された信号Ｖ３が記録されている。この信号Ｖ３は、蛍光画像の生成時に蛍光信号の同期ずれを補正するための同期調整用の信号である。信号Ｖ３を用いた同期調整については、追って、図１２を参照して説明する。

図６（ｄ）に示すように、フィールドＦ３は、２つのヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２からなっている。ヘッダー領域ＨＥ１には、ヘッダー領域ＨＥ１を識別するための識別信号と、当該トラック部分Ｔａの位置を示すアドレス信号と、アドレス信号に対する誤り検出または誤り訂正を行うための誤り訂正信号が記録される。これら信号のビット長は固定である。アドレス信号として、当該トラック部分Ｔａのトラック番号（図４に示すＴ０〜Ｔｍの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むゾーンのゾーン番号（図３（ｂ）に示すＺ０〜Ｚｎの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むエリアのエリア番号（図３（ａ）に示すＡ０〜Ａ９の何れか）が含まれる。また、ヘッダー領域ＨＥ２には、ヘッダー領域ＨＥ１と同様の信号が記録される。

図６（ｅ）に示すように、フィールドＦ７は、２つのフッター領域ＦＴ１、ＦＴ２からなっている。フッター領域ＦＴ１には、識別信号と、アドレス信号と、誤り訂正信号が記録される。これら信号のビット長は固定である。アドレス信号として、当該トラック部分Ｔａのトラック番号（図４に示すＴ０〜Ｔｍの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むゾーンのゾーン番号（図３（ｂ）に示すＺ０〜Ｚｎの何れか）と、当該トラック部分Ｔａを含むエリアのエリア番号（図３（ａ）に示すＡ０〜Ａ９の何れか）が含まれる。フッター領域ＦＴ２には、フッター領域ＦＴ１と同様の信号が記録される。

なお、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２の識別信号は、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２の識別信号と異なっている。フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２のアドレス信号は、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２のアドレス信号と同じである。ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２とフッター領域ＦＴ１、ＦＴ２には、ピットとスペースによって、１、０のデジタル信号（ビット信号）が記録されている。

フッター領域ＦＴ１の識別信号は、蛍光画像の生成時に蛍光信号の同期ずれを補正するための同期調整用の信号でもある。図６（ｆ）に示すように、フッター領域ＦＴ１の識別信号は、５Ｔのピットと５Ｔのスペースが４回繰り返された後、１Ｔのピットと１Ｔのスペースが２０回繰り返されたユニークな信号となっている。この識別信号と、上記信号Ｖ３とを用いて、蛍光信号の同期ずれが補正される。フッター領域ＦＴ１の識別信号とフィールドＦ４の信号Ｖ３を用いた同期調整については、追って、図１２を参照して説明する。

フィールドＦ３、Ｆ７以外の各フィールドの形成されたピットとスペースは、同一ゾーン且つ同一エリア内の全てのトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。フィールドＦ１、Ｆ８に形成されたピットとスペースは、同一エリアの全てのゾーンに含まれるトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。フィールドＦ３、Ｆ７に形成されたピットとスペースは、アドレス信号の内容に応じてピットとスペースの長さが変わるため、トラック部分Ｔａ間において、周方向の位置がずれている。

フィールドＦ４に記録された信号Ｖ３の終端は、同一エリアの全てのゾーンに含まれるトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。また、フッター領域ＦＴ１の識別信号の終端は、同一エリアの全てのゾーンに含まれるトラック部分Ｔａにおいてディスク径方向に揃っている。

＜蛍光検出装置＞
図７は、試料収容ディスク１００から蛍光を読み取るための蛍光検出用ピックアップ２００の構成を示す図である。

図７に示すように、本実施形態では、蛍光検出用ピックアップ２００を用いて、試料収容ディスク１００の試料収容部１０１ｂから蛍光が検出される。ここでは、赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために、試料収容ディスク１００から蛍光が検出される。この場合、赤血球中のマラリア原虫が蛍光色素で標識されるように試料が調製される。蛍光色素は、たとえば、波長４０５ｎｍの光が照射されると、波長４５０〜５４０ｎｍ程度の蛍光を発する。こうして調製された試料が、検体ごとに、試料収容ディスク１００の９つの試料収容部１０１ｂに充填される。その後、試料収容ディスク１００の開口１０１ａ（図１（ａ）参照）が、スピンドルモータ２２０に軸支されたターンテーブル２３０にセットされる。

蛍光検出用ピックアップ２００は、半導体レーザ２０１と、１／２波長板２０２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０３と、コリメータレンズ２０４と、１／４波長板２０５と、対物レンズ２０６と、対物レンズアクチュエータ２０７と、ダイクロイックプリズム２０８と、アナモレンズ２０９と、光検出器２１０と、蛍光検出器２１１とを備えている。

半導体レーザ２０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を出射する。半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光は、１／２波長板２０２によって、ＰＢＳ２０３に対しＳ偏光となるように偏光方向が調整される。これにより、レーザ光は、ＰＢＳ２０３によって反射され、コリメータレンズ２０４に入射する。ＰＢＳ２０３は、波長４０５ｎｍ付近の光に対してのみ偏光依存性を有し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度の光には偏光依存性を有していない。

コリメータレンズ２０４は、ＰＢＳ２０３側から入射するレーザ光を平行光に変換する。１／４波長板２０５は、コリメータレンズ２０４側から入射するレーザ光を円偏光に変換するとともに、対物レンズ２０６側から入射するレーザ光を、コリメータレンズ２０４側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、試料収容ディスク１００の半透過膜１０２ｄによって反射されたレーザ光は、ＰＢＳ２０３を透過する。

対物レンズ２０６は、１／４波長板２０５側から入射するレーザ光を試料収容ディスク１００の半透過膜１０２ｄに収束させる。対物レンズアクチュエータ２０７は、後述するサーボ回路５０（図９参照）によって、試料収容ディスク１００のグルーブ１１１に対してレーザ光が収束するように、フォーカス方向およびトラッキング方向に対物レンズ２０６を駆動する。

なお、レーザ光がグルーブ１１１に収束されると、レーザ光の８０％程度がグルーブ１１１の半透過膜１０２ｄを透過して試料収容部１０１ｂ内に進入する。このとき、試料収容部１０１ｂ内に進入したレーザ光がマラリア原虫に感染している赤血球に照射されると、蛍光標識されたマラリア原虫から蛍光が生じる。こうして生じた蛍光は、半透過膜１０２ｄを透過して、対物レンズ２０６へと進む。このように、試料収容ディスク１００からは、グルーブ１１１（半透過膜１０２ｄ）によって反射されたレーザ光と、マラリア原虫によって生じた蛍光の両方が、対物レンズ２０６へ入射する。これら２つの光は、１／４波長板２０５、コリメータレンズ２０４およびＰＢＳ２０３を通って、ダイクロイックプリズム２０８に入射する。

ダイクロイックプリズム２０８は、波長４０５ｎｍ程度の光を透過し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度の光を反射するよう構成されている。これにより、ＰＢＳ２０３側から入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム２０８によって反射され、ＰＢＳ２０３側から入射するレーザ光は、ダイクロイックプリズム２０８を透過する。

アナモレンズ２０９は、ダイクロイックプリズム２０８を透過したレーザ光に非点収差を導入する。アナモレンズ２０９を透過したレーザ光は、光検出器２１０に入射する。光検出器２１０は、受光面上にレーザ光を受光するための４分割センサを有している。光検出器２１０から出力される検出信号は、後述する信号演算回路３００（図８参照）によって処理される。

ダイクロイックプリズム２０８で反射された蛍光は、コリメータレンズ２０４によって収束された状態のまま、蛍光検出器２１１に導かれる。蛍光検出器２１１は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器２１１の検出信号（蛍光信号）は、図示しない信号増幅回路によって増幅される。

なお、試料収容ディスク１００から生じる蛍光は微弱であるため、図７の光学系においては、半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光が蛍光検出器２１１に入射しないようにするための障壁等を適宜光学系に配置することが好ましい。

図８は、信号演算回路３００の構成を示す図である。

光検出器２１０は、上述のように、レーザ光を受光するための４分割センサを有している。４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光したレーザ光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。信号演算回路３００は、これら検出信号Ｓ１〜Ｓ４を処理して、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生ＲＦ信号を生成する。フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。

信号演算回路３００は、加算器３０１〜３０４、３０７と、減算器３０５、３０６とを備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力する。

減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。加算器３０７は、加算器３０３、３０４の出力信号を加算して、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）を出力する。

ここで、対物レンズ２０６の焦点位置が試料収容ディスク１００の半透過膜１０２ｄに位置付けられているとき、光検出器２１０の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、フォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ２０６の焦点位置が試料収容ディスク１００のトラック１０２ｃ（グルーブ１１１）の中央位置に位置付けられているとき、光検出器２１０の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、トラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。図７に示す対物レンズアクチュエータ２０７は、図９に示すサーボ回路５０の制御のもと、フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥが共にゼロになるように、対物レンズ２０６をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。

図９は、蛍光検出装置１の構成を示す図である。

蛍光検出装置１は、図７に示す蛍光検出用ピックアップ２００、スピンドルモータ２２０およびターンテーブル２３０の他に、信号処理回路１０と、画像処理回路２０と、入出力ユニット３０と、コントローラ４０と、サーボ回路５０と、スレッドモータ２４０とを備えている。図８の信号演算回路３００は、蛍光検出用ピックアップ２００側に設けられている。

信号処理回路１０は、蛍光検出用ピックアップ２００から出力される蛍光信号（ＦＬ）および再生ＲＦ信号（ＲＦ）を処理する。蛍光信号は、図７の蛍光検出器２１１から出力され、再生ＲＦ信号は、図８の加算器３０７から出力される。信号処理回路１０は、信号検出部１１と、信号再生部１２と、切出し部１３と、重畳部１４とを備える。

信号検出部１１は、蛍光検出用ピックアップ２００から入力された再生ＲＦ信号を処理して、図６（ａ）〜（ｆ）に示す各種信号を検出し、検出した信号を信号再生部１２、切出し部１３およびコントローラ４０に出力する。信号再生部１２は、信号検出部１１から入力されたフィールドＦ３、Ｆ７の信号、すなわち、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２およびフッター領域ＦＴ１、ＦＴ２の信号を再生し、アドレス信号を取得する。信号再生部１２は、取得したアドレス信号を重畳部１４に出力する。

切出し部１３は、蛍光検出用ピックアップ２００から入力された蛍光信号を所定周期でサンプリングし、各サンプル値をデジタル信号に変換して重畳部１４へと出力する。切出し部１３は、信号検出部１１によって信号Ｖ３（図５（ａ）参照）が検出されたことに応じて蛍光信号のサンプリングを開始し、信号検出部１１によってフッター領域ＦＴ１の識別信号（図６（ｅ）、（ｆ）参照）が検出されたことに応じて蛍光信号のサンプリングを終了する。

上記のように、試料収容ディスク１００は、ゾーンごとに異なる角速度で回転される。したがって、トラック部分Ｔａがレーザ光で走査される時間は、ゾーンごとに異なる。このため、各ゾーンに対して同じ周期のタイミング信号で蛍光信号を切出すと、切出された信号群の数がゾーンごとに異なる。本実施形態では、各ゾーンのトラック部分Ｔａから同じ数の信号群が切出されるように、切出し部１３におけるサンプリングのタイミング信号の周期が調整される。これにより、各ゾーンにおいて、略同じ角度間隔で蛍光信号が切出される。

重畳部１４は、切出し部１３によって取得された信号群に信号再生部１２から入力されたアドレス信号を付加して、画像処理回路２０に出力する。画像処理回路２０は、入力された信号群を繋ぎ合わせて、エリアＡ０〜Ａ８ごとに蛍光画像を生成する。また、画像処理回路２０は、蛍光画像を画像処理して、蛍光の輝点を計数し、赤血球におけるマラリアの感染率等を算出する。これらの蛍光画像、計数値および感染率等は、随時、画像処理回路２０から入出力ユニット３０に出力される。画像処理回路２０は、プログラマブルな演算処理回路とメモリを備えている。

入出力ユニット３０は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力手段と、モニタ、スピーカ等の出力手段を備える。入出力ユニット３０を介して、蛍光検出を開始するための指示が入力される。また、蛍光画像や輝点の計数値、マラリアの感染率等が、入出力ユニット３０に表示される。

コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理回路やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備え、メモリに格納されたプログラムに従って各部を制御する。

サーボ回路５０は、図８の信号演算回路３００で生成されたフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、対物レンズアクチュエータ２０７を制御する。また、サーボ回路５０は、図３（ｂ）に示すゾーンＺ０〜Ｚｎが、各ゾーンに設定された角速度でビームスポットＢ１により走査されるように、スピンドルモータ２２０を制御する。さらに、サーボ回路５０は、ビームスポットＢ１がトラック１０２ｃの最外周位置から最内周位置まで走査可能となるように、蛍光検出用ピックアップ２００を試料収容ディスク１００の径方向に送るためのスレッドモータ２４０を制御する。

図１０（ａ）は、蛍光信号の切出し処理を示すフローチャートである。

信号検出部１１が信号Ｖ３（図５（ａ）参照）を検出すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、切出し部１３は、蛍光信号の切出しを開始する（Ｓ１２）。その後、信号検出部１１がフッター領域ＦＴ１の識別信号（図６（ｅ）、（ｆ）参照）を検出すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、切出し部１３は、蛍光信号の切出しを終了する（Ｓ１４）。

図１０（ｂ）は、切出し信号の無効化処理を示すフローチャートである。

コントローラ４０は、１つのトラック部分Ｔａを走査する間に、ヘッダー領域ＨＥ１、ＨＥ２から再生されたアドレス信号と、フッター領域ＦＴ１、ＦＴ２から再生されたアドレス信号をそれぞれ取得する（Ｓ２１、２２）。コントローラ４０は、こうして取得した２つのアドレス信号が不一致であるか否かを判定する（Ｓ２３）。２つのアドレス信号が不一致である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、当該トラック部分Ｔａから切り出された蛍光信号群を無効化し（Ｓ２４）、当該トラック部分Ｔａをレーザ光で再度走査して蛍光信号を切り出す処理を実行する（Ｓ２５）。２つのアドレス信号が一致する場合（Ｓ２３：ＮＯ）、コントローラ４０は、当該トラック部分Ｔａから切り出された蛍光信号群を無効化することなく、処理を終了する。

ステップＳ２１、Ｓ２２で取得したアドレス信号が一致しない場合、試料収容部１０１ｂに重なるグルーブ１１１を走査する間に、レーザ光のビームスポットＢ１がグルーブ１１１から外れて他のグルーブに移動したと考えられる。この場合、その間に切り出した蛍光信号群は、２つのトラック部分に跨がって取得されており、１つのトラック部分から取得された１群の蛍光信号とはならない。

そこで、本実施形態では、図１０（ｂ）の処理を実行し、試料収容部１０１ｂに重なるグルーブ１１１を走査する間に、レーザ光のビームスポットＢ１がグルーブ１１１から外れて他のグルーブに移動した恐れがある場合は、その間に取得された信号群は無効化され、再度、蛍光信号の切出しが行われる。これにより、１つのトラック部分Ｔａから適正に蛍光信号が取得される。

図１１は、蛍光信号の切り出し処理を説明するための図である。

切出し部１３は、レーザ光がフィールドＦ５を走査する間に、蛍光検出用ピックアップ２００から出力される蛍光信号を、一定周期のタイミング信号（サンプリングクロック）に同期してサンプリングし、各タイミングにおけるサンプル値を取得する。図１１の上段には、サンプリングのためのタイミング信号が示されており、図１１の下段には、同じゾーンで同じエリアに含まれる一群のトラック部分Ｔａ（トラック番号Ｔ０〜Ｔｍ）から切り出された信号群が模式的に示されている。ここでは、１つのトラック部分Ｔａから、ｋ個の信号群ＳＰ１〜ＳＰｋが取得される。

図１１の例では、トラック番号Ｔ１のトラック部分Ｔａがレーザ光で走査される間の、信号ＳＰｎの走査タイミングにおいて、試料中に、マラリアに感染した赤血球が存在していることが想定されている。この場合、トラック番号Ｔ１の信号ＳＰｎのサンプリング値は高く、この信号の周囲の信号のサンプル値も高くなっている。図１１では、サンプル値が高いほどハッチングの濃度が高くなっている。

図９の画像処理回路２０は、重畳部１４から入力された信号群とアドレス信号に基づいて、同じゾーンで同じエリアに含まれる一群のトラック部分Ｔａの信号群を、走査順およびトラック番号順に並べて１つの試料収容部１０１ｂに対する蛍光画像を生成する。蛍光画像の生成において、信号群間の同期ずれが補正される。蛍光画像の生成方法の詳細は、追って、図１２を参照して説明する。

画像処理回路２０は、こうして生成した蛍光画像を解析して、蛍光の輝点の数、すなわち、マラリアに感染した赤血球の数を計数し、その計数値に基づき、試料に含まれる赤血球のマラリア感染率を算出する。画像処理回路２０は、取得した計数値、感染率を蛍光画像とともに、入出力ユニット３０に出力する。これにより、入出力ユニット３０に、蛍光画像やマラリアの検出数およびマラリア感染率等が表示される。

次に、フィールドＦ４に記録された信号Ｖ３と、フッター領域ＦＴ１の識別信号とを用いた同期補正について説明する。

図１１を参照して説明したように、蛍光信号の切出し処理においては、一定周期のタイミング信号に応じて蛍光信号がサンプリングされ、信号群ＳＰ１〜ＳＰｋが取得される。この場合、試料収容ディスク１００は、上記のようにゾーンごとに角速度一定で回転される。しかしながら、試料収容ディスク１００の回転駆動の際に、角速度にムラが生じることが起こり得る。このため、図１１の処理により蛍光画像を生成した場合に、回転ムラによって、各トラック部分Ｔａの蛍光信号に走査方向の歪みが生じ、その結果、蛍光画像の精度が低下することが起こり得る。

そこで、本実施形態では、フィールドＦ４に記録された信号Ｖ３と、フッター領域ＦＴ１の識別信号とを用いて、蛍光信号の同期補正が行われる。

図１２は、同期補正を行いながら蛍光画像を生成する方法を模式的に示す図である。

図１２の上段は、１つのエリアの１つのゾーンから取得した蛍光信号を切出し部１３で切出した信号群をメモリ上に展開した図であり、図１２の下段は、上段の信号群から所定範囲の信号を抽出して蛍光画像用のメモリ領域に展開した図である。

図１２上段において、左右に延びる３つの破線は、トラック部分Ｔａ（トラック番号Ｔ０、Ｔｋ、Ｔｍ）から取得した信号群を示している。便宜上、図１２の上段では、トラック番号Ｔ０、Ｔｋ、Ｔｍ以外のトラック部分Ｔａから取得した信号群を示す破線が省略されている。図１２の上段に示すように、各トラック部分Ｔａから取得した信号群は、トラック部分Ｔａが試料収容ディスク１００の径方向に並ぶ順番で、メモリ上に展開される。図１２の上段では、トラック部分Ｔａとの関係において、走査方向上流側とディスク外周側が、それぞれ、破線の矢印で示されている。

トラック番号Ｔ０、Ｔｋに対応する信号群には、蛍光画像の生成のために抽出される範囲（抽出範囲）が、横長長方形の箱で示されている。ここでは、説明の便宜上、１つのトラック部分Ｔａの信号群に対して１０個の抽出範囲が設定されているが、抽出範囲の数はこれに限られるものではない。その他のトラック部分Ｔａの信号群にも、同じ数（ここでは、１０個）の抽出範囲が設定される。各抽出範囲に含まれる信号（蛍光信号を切出した信号）の数は、互いに同一である。

図１０（ａ）を参照して説明したように、各トラック部分Ｔａから信号群が切出される期間（切出し期間）は、フィールドＦ４に記録された信号Ｖ３が検出されてから、フッター領域ＦＴ１の識別信号が検出されるまでの期間である。この切出し期間は、試料収容ディスク１００における回転ムラに応じて変化する。すなわち、試料収容ディスク１００の回転速度が速いほど、切出し期間は短くなる。

たとえば、図１２上段では、トラック番号Ｔ０のトラック部分Ｔａにおける切出し期間Ｃ０に比べて、トラック番号Ｔｋのトラック部分Ｔａにおける切出し期間Ｃｋが短くなり、これらトラック部分から取得された信号群間に同期ずれが生じる。この場合、上記のように切出しタイミングの周期は一定であるため、トラック番号Ｔ０のトラック部分Ｔａから取得した信号の数は、トラック番号Ｔｋのトラック部分Ｔａから取得した信号の数よりも多くなる。

このように、試料収容ディスク１００に回転ムラが生じると、トラック部分Ｔａから取得した信号群に同期ずれが生じる。本実施形態では、この同期ずれを解消するように、各トラック部分Ｔａから取得した信号群に対する抽出範囲を、切出し期間に応じて変化させる。たとえば、図１２上段に示すように、トラック番号Ｔｋの信号群に対する抽出範囲は、トラック番号Ｔ０の信号群に対する抽出範囲から左にシフトしている。

本実施形態では、トラック番号Ｔ０の信号群を基準に、その他のトラック番号の信号群に対する抽出範囲のシフト量およびシフト方向が決定される。ここでは、対象トラック番号の切出し期間が、トラック番号Ｔ０の切出し期間Ｃ０よりも短い場合に、抽出範囲が左にシフトされ、２つの切出し期間の比率に応じて、抽出範囲のシフト量が決定される。図１２の上段では、トラック番号Ｔｋの切出し期間Ｃｋが切出し期間Ｃ０よりも短いため、トラック番号Ｔｋの信号群に設定される抽出範囲が左にシフトしている。対象トラック番号の切出し期間が、トラック番号Ｔ０の切出し期間Ｃ０よりも長い場合は、抽出範囲が右にシフトされる。

こうして各トラック番号の信号群に設定された抽出範囲の信号部分が、図１２の下段に示すように、蛍光画像用のメモリ領域に展開される。図１２下段において、Ｌ０、Ｌｋ、Ｌｍは、それぞれ、トラック番号Ｔ０、Ｔｋ、Ｔｍに対応するラインを示している。蛍光画像用のメモリ領域には、トラック番号と同じ順番で、各トラック部分の信号群から抽出された信号が、各ラインにマッピングされる。蛍光画像用のメモリ領域は、１０の分割領域Ｗに分割されている。ラインＬｉの分割領域Ｗに、ラインＬｉに対応するトラック番号Ｔｉの信号群のうち抽出範囲に含まれる信号がマッピングされる。

このように、本実施形態では、同期ずれが補正された信号を蛍光画像用のメモリ領域にマッピングして蛍光画像が生成される。これにより、歪みのない蛍光画像を得ることができる。

以下に、抽出範囲の具体的な設定方法について説明する。ここでは、便宜上、図１２上段の図において、蛍光信号から切出された各信号のメモリ上の位置が画素と称され、メモリ上の各ラインにおいて、最も上流側から下流側に向かって各画素の順番が規定されている。

まず、基準となるトラック番号Ｔ０の信号群に対して抽出範囲が設定される。ここでは、Ｐ１番目からＰ１１番目の画素範囲に、１０の抽出範囲が設定される。Ｐ１番目よりも上流側の画素範囲とＰ１１番目よりも下流側の画素範囲は、試料収容部１０１ｂの周方向の境界の影響により信号が劣化する可能性があるため、蛍光画像の生成対象から除かれる。Ｐ１番目からＰ１１番目の画素範囲は、試料収容ディスク１００に回転ムラが生じたとしても、信号が試料収容部１０１ｂの境界付近による影響を受けることがなく、信号の品質を確保できると想定される範囲に設定される。

次に、トラック番号Ｔｉ（ｉ：２〜ｍの整数）の信号群に対して、抽出範囲を設定する。ここでは、トラック番号Ｔｉの切出し期間Ｃｉとトラック番号Ｔ０の切出し期間Ｃ０とに基づいて、以下の演算式により、トラック番号Ｔ０の各抽出範囲に対するトラック番号Ｔｉの各抽出範囲のシフト値Ｄｎが設定される。

Ｄｎ＝｛（Ｃｉ／Ｃ０）−１｝×Ｖｎ … （１）

ここで、Ｄｎは、上流側からｎ番目（ｎ：１〜１０の整数）の抽出範囲のシフト値である。また、Ｖｎは、トラック番号Ｔ０の上流側からｎ番目の抽出範囲の中心の画素位置である。たとえば、上流側から３番目の抽出範囲がシフト値Ｄｎ（ｎ＝３）の算出対象である場合、Ｖｎ（ｎ＝３）は、画素位置Ｐ３と画素位置Ｐ４の中間の画素位置、すなわち、Ｐ３＋｛（Ｐ４−Ｐ３）／２｝で算出される画素位置となる。より詳細には、画素位置Ｐ３が１０２４０画素目の位置であり、画素位置Ｐ４が１４３３６画素目の位置である場合、Ｖｎ（ｎ＝３）は、１２２８８となる。

なお、式（１）の算出において、シフト値Ｄｎは、小数点以下が四捨五入される。

式（１）により算出されるシフト値Ｄｎは、切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０よりも長い場合に正となり、切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０よりも短い場合に負となる。シフト値Ｄｎが正の場合、ｎ番目の抽出範囲は、トラック番号Ｔ０のｎ番目の抽出範囲に対して上流側にシフト値Ｄｎの絶対値だけシフトした位置に設定され、シフト値Ｄｎが負の場合、ｎ番目の抽出範囲は、トラック番号Ｔ０のｎ番目の抽出範囲に対して下流側にシフト値Ｄｎの絶対値だけシフト位置に設定される。切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０と同一である場合、シフト値Ｄｎは、ゼロになる。この場合、ｎ番目の抽出範囲は、トラック番号Ｔ０のｎ番目の抽出範囲に対して、走査方向に同じ位置に設定される。

なお、式（１）では、抽出領域ごとに個別にシフト値Ｄｎが算出されるため、シフト値Ｄｎによりシフトされた後の隣り合う抽出範囲の端が、互いに重なり合うことが起こり得る。

図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、トラック番号Ｔｉの１番目の抽出範囲Ｒｉ１の設定例を示す図である。図１３（ａ）は、切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０よりも短い場合の設定例であり、図１３（b）は、切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０よりも長い場合の設定例である。

図１３（ａ）に示すように、切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０よりも短い場合、トラック番号Ｔｉの１番目のシフト値Ｄ１が負となるため、抽出範囲Ｒｉ１は、トラック番号Ｔ０の１番目の抽出範囲Ｒ０１に対して上流側に、シフト値Ｄ１の絶対値だけシフトした位置に設定される。また、図１３（ｂ）に示すように、切出し期間Ｃｉが切出し期間Ｃ０よりも長い場合は、トラック番号Ｔｉの１番目のシフト値Ｄ１が正となるため、抽出範囲Ｒｉ１は、トラック番号Ｔ０の１番目の抽出範囲Ｒ０１に対して下流側に、シフト値Ｄ１の絶対値だけシフトした位置に設定される。

こうして、トラック番号Ｔ０以外の全てのトラック番号の信号群に対して、それぞれ、１０の抽出範囲が設定される。そして、設定された各抽出範囲に含まれる信号が、上記のように、蛍光画像用のメモリ領域にマッピングされる。これにより、蛍光画像が生成される。

抽出範囲の設定および蛍光画像の生成は、図９に示す画像処理回路２０により行われる。画像処理回路２０は、蛍光信号から切出した信号群を内部メモリに展開し、上述の方法に従って、信号群に抽出範囲を設定する。ここで、画像処理回路２０は、各トラック番号の切出し期間を、たとえば、内部の固定クロックをカウントすることにより取得し、取得した切出し期間（クロック数）に基づいて、式（１）の演算を実行する。そして、画像処理回路２０は、算出したシフト値に基づいて、各トラック番号の信号群に対して抽出範囲を設定する。そして、各抽出範囲の信号を内部メモリ上の蛍光画像用のメモリ領域にマッピングして、蛍光画像を生成する。

なお、図１２には、１つのエリアの１つのゾーンから取得した蛍光信号を切出し部１３で切出した信号群から蛍光画像を生成する方法を示したが、１つのエリアに配置された試料収容部１０１ｂに対応する領域には、径方向に複数のゾーンが設定されている。したがって、試料収容部１０１ｂ全体の蛍光画像を取得する場合は、各ゾーンについて取得した蛍光画像を、径方向に統合する処理が行われる。画像処理回路２０は、各ゾーンについて取得した蛍光画像を径方向に統合して、試料収容部１０１ｂ全体の蛍光画像を生成する。

また、図１２には、１つのトラック番号の信号群に対して、１０の抽出範囲が設定されたが、１つのトラック番号の信号群に対して設定される抽出範囲の数は、１０に限られるものではなく、実際の処理においては、数段多い数の抽出範囲が信号群に設定される。この場合、蛍光画像用のメモリ領域に設定される分割領域Ｗの数もまた、抽出範囲の数に応じて変更される。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。

図５（ａ）〜図６（ｆ）を参照して説明したとおり、試料収容ディスク１００は、試料収容部１０１ｂを跨ぐ各トラック部分Ｔａに、トラック１０２ｃの走査方向における試料収容部１０１ｂの上手側と下手側に、それぞれ、同期調整用の信号（フィールドＦ４の信号Ｖ３、フッター領域ＦＴ１の識別信号）がディスク径方向に揃うように記録されている。このため、試料収容ディスク１００に回転ムラが生じた場合に、上手側の同期調整用の信号（フィールドＦ４の信号Ｖ３）が検出されてから下手側の同期調整用の信号（フッター領域ＦＴ１の識別信号）が検出されるまでの時間（切出し期間）によって、各トラック部分Ｔａから取得された蛍光信号の同期ずれを検出できる。

すなわち、試料収容ディスク１００の回転速度が遅くなるほど、上手側の同期調整用の信号（フィールドＦ４の信号Ｖ３）が検出されてから下手側の同期調整用の信号（フッター領域ＦＴ１の識別信号）が検出されるまでの時間が長くなる。この時間をトラック部分Ｔａ間で比較することにより、各トラック部分Ｔａから取得された蛍光信号の間にどの程度の同期ずれが生じているかを検出でき、検出結果に応じて、蛍光信号間の同期ずれを補正できる。よって、より高品質の蛍光画像を取得することができる。

具体的には、蛍光検出装置１の画像処理回路２０は、上手側の同期調整用の信号（フィールドＦ４の信号Ｖ３）が検出されてから下手側の同期調整用の信号（フッター領域ＦＴ１の識別信号）が検出されるまでの時間（切出し期間）を測定し、測定した時間（切出し期間）に基づいて、切出し部１３によって切出された各トラック部分Ｔａに対応する信号群の同期ずれを補正して、蛍光画像を生成する。これにより、蛍光画像の品質を高めることができ、試料に含まれた対象細胞を画像処理により精度良く検出することができる。

ここで、画像処理回路２０は、図１２に示すように、蛍光画像上のラインＬ０〜Ｌｍを複数の領域に分割し、各分割領域Ｗに割り当てる信号群の抽出範囲を、測定した時間（切出し期間）に基づいて設定する。

具体的には、画像処理回路２０は、試料収容部１０１ｂを横切るトラック部分Ｔａのうち、基準となるトラック部分Ｔａ（トラック番号Ｔ０）に対して測定した時間（切出し期間Ｃ０）と、その他のトラック部分Ｔａ（トラック番号Ｔ２〜Ｔｍ）に対して測定した時間（切出し期間Ｃ２〜Ｃｍ）とに基づいて、式（１）によりシフト値Ｄｎを求め、求めたシフト値Ｄｎに従って、トラック部分Ｔａ（トラック番号Ｔ２〜Ｔｍ）から取得した信号群に抽出範囲を設定し、各抽出範囲に含まれる信号を、それぞれ、対応する分割領域にマッピングする。これにより、各分割領域Ｗに配置される信号間の同期ずれを効果的に解消できる。よって、高品質の蛍光画像を取得することができる。

試料収容ディスク１００は、ディスク周方向にエリアＡ０〜Ａ８に区分され、各エリアは、ディスク周方向の２つの境界がそれぞれディスク中心から放射状に延びている。そして、エリアＡ０〜Ａ８にそれぞれ試料収容部１０１ｂが配置され、各エリアに含まれるトラック部分Ｔａが試料収容部１０１ｂを跨いでいる。これにより、試料収容ディスク１００を角速度一定で回転させると、各エリアに含まれるトラック部分Ｔａは、全て同じ時間長で走査される。よって、全てのトラック部分Ｔａに対して一律に同じ信号フォーマットを適用することができる。

ディスク周方向におけるエリアＡ０〜Ａ８の角度範囲は、互いに等しく設定されている。このため、全てのエリアＡ０〜Ａ８から同様の処理により、蛍光信号を切出すことができる。

また、図３（ｂ）に示すように、試料収容ディスク１００は、ディスク径方向に複数のゾーンＺ０〜Ｚｎに区分され、各ゾーンのトラック部分Ｔａには、角速度一定で信号が記録されている。ここで、ゾーンＺ０〜Ｚｎの角速度は、各ゾーンのディスク径方向の中央位置にあるトラック部分Ｔａの線速度が互いに同じとなるように設定されている。このように複数のゾーンＺ０〜Ｚｎを設定してゾーン間の角速度を調整することにより、ディスク内周側の線速度とディスク外周側の線速度の差を抑制することができ、何れのゾーンに対しても、蛍光信号の切出しと、トラック部分Ｔａからの信号の読み出しを、安定的に行うことができる。

＜変更例１＞
上記実施形態では、式（１）の演算により求めたシフト値Ｄｎに基づいて、それぞれの抽出範囲が設定された。本変更例では、こうして設定された抽出範囲とその上段の抽出範囲との間で信号間の相関係数が求められ、最も相関係数が高い位置に、抽出範囲が再設定される。

図１４は、抽出範囲の再設定方法を示す図である。

図１４の上段には、トラック番号Ｔ０の抽出範囲Ｒ０１とトラック番号Ｔ１の抽出範囲Ｒ１１との関係が模式的に示され、図１４の下段には、抽出範囲Ｒ１１を１画素ずつずらしたときの抽出範囲Ｒ１１の信号群と抽出範囲Ｒ０１の信号群との相関係数の一例が示されている。

たとえば、トラック番号Ｔ１の信号群に対して式（１）の演算により上流側から１番目の抽出範囲（以下、「対象抽出範囲」という）Ｒ１１が設定されたとする。この場合、対象抽出範囲Ｒ１１の信号とその上段の抽出範囲、すなわち、トラック番号Ｔ０の上流側から１番目の抽出範囲（以下、「参照抽出範囲」という）Ｒ０１の信号との間で、相関係数が求められる。さらに、所定の探索範囲において、対象抽出範囲Ｒ１１を初期の設定位置ＰＤ０から上流側および下流側に１画素ずつずらしながら、参照抽出範囲Ｒ０１との相関係数がそれぞれ求められる。そして、相関係数が最大となる対象抽出範囲Ｒ１１の位置が探索される。

この探索では、たとえば、対象抽出範囲Ｒ１１を所定位置から上流側に１０画素シフトさせる範囲において連続的に相関係数が減少し続け、且つ、この所定位置から対象抽出範囲Ｒ１１を下流側に１０画素シフトさせる範囲においても連続的に相関係数が減少し続けた場合に、当該所定位置が、相関係数が最大となる位置に特定される。図１４の例では、初期設定位置ＰＤ０から上流側にΔＰだけシフトした位置ＰＤａが、相関係数が最大となる位置である。そして、当該所定位置における相関係数が、所定の閾値ＳＨ（たとえば、０．９）を超えている場合に、当該所定位置における対象抽出範囲Ｒ１１が、トラック番号Ｔ１の信号群に対する上流側から１番目の抽出範囲に設定される。当該所定位置における相関係数が閾値を超えていない場合は、探索範囲を広げて、再度、同様の探索が行われる。

同様の処理が、トラック番号Ｔ１のその他の抽出範囲に対して行われ、各抽出範囲が再設定される。あるいは、トラック番号Ｔ１の最も下流側（図１２の例では上流側から１０番目）の抽出範囲に対して同様の処理が行われ、トラック番号Ｔ１のその他の抽出範囲に対しては、最も上流側の抽出範囲の補正量と最も下流側の抽出範囲の補正量を比例分配した補正量で、再設定が行われてもよい。

たとえば、最も上流側にある１番目の抽出範囲が、式（１）により設定した位置から、相関係数による処理により下流側に１画素シフトした位置に再設定され、最も下流側にある１０番目の抽出範囲が、式（１）により設定した位置から、相関係数による処理により下流側に１０画素シフトした位置に再設定された場合、２番目〜９番目の抽出範囲は、それぞれ、式（１）により設定した位置から、２、３、４、５、６、７、８、９画素だけ下流側にシフトした位置に再設定される。なお、各抽出範囲に比例分配される補正量は、小数点以下が四捨五入されて、各抽出範囲に適用される。

トラック番号Ｔ２〜Ｔｍの信号群に設定される抽出範囲も、同様の処理により補正される。すなわち、トラック番号Ｔｉのｎ番目の抽出範囲に対しては、トラック番号Ｔｉ−１のｎ番目の抽出範囲を参照抽出範囲として上記の処理が行われ、式（１）により設定された抽出範囲から補正される。

変更例１によれば、相関係数に基づく処理により、信号群間の同期ずれがさらに抑制されるため、より高品質の蛍光画像を生成できる。また、予め、式（１）による処理により抽出範囲が設定された状態で相関係数による処理が行われるため、相関係数の探索範囲をさほど広げなくとも、相関係数が最大となる位置を円滑に探索できる。よって、処理負荷を抑えながら円滑に、相関係数に基づく抽出範囲の再設定処理を行うことができる。

なお、変更例１における相関係数に基づく同期補正処理も、図９の画像処理回路２０によって行われる。

＜変更例２＞
上記実施形態では、式（１）により求めたシフト値Ｄｎにより各抽出範囲を調整して、信号群の同期ずれを補正するようにした。これに対し、変更例２では、図１２上段の信号群を、切出し期間に基づいて、間引きあるいは補間することにより、信号群の同期ずれが補正される。ここでは、まず、以下の式により、基準となるトラック番号Ｔ０の切出し期間Ｃ０と、補正対象のトラック番号Ｔｉの切出し期間Ｃｉとの関係を示す指標Ｇｉが求められる。

Ｇｉ＝｛（Ｃｉ／Ｃ０）−１｝ … （２）

次に、求めた指標Ｇｉに基づいて、トラック番号Ｔｉの信号群に対して間引きまたは補間の処理が実行される。ここで、指標Ｇｉが正であれば間引き処理が行われ、指標Ｇｉが負であれば補間処理が行われる。間引きおよび補間は、指標Ｇｉの絶対値の逆数により求まる画素数ごとに行われる。

たとえば、指標Ｇｉが＋０．００１の場合、トラック番号Ｔｉの信号群に対して、最上流側の画素位置から１０００画素ごとに信号を間引く処理が行われ、間引かれた信号の位置より下流側の信号が１画素ずつ上流側にシフトされる。また、指標Ｇｉが−０．００１の場合、トラック番号Ｔｉの信号群に対して、最上流側の画素位置から１０００画素ごとに信号を補間する処理が行われ、補間された信号の位置より下流側の信号が１画素ずつ下流側にシフトされる。補間される信号は、たとえば、補間位置の両隣にある信号の平均値とされる。

変更例２では、トラック番号Ｔ２〜Ｔｍの信号群に対してそれぞれ上述の間引きまたは補間の処理が行われた後、全てのトラック番号の信号群に対して、画素位置Ｐ１と画素位置Ｐ１１との範囲の信号が抽出されて、蛍光画像用のメモリ領域にマッピングされる。すなわち、変更例２では、図１２の下段のように、蛍光画像用のメモリ領域が複数の分割領域Ｗに分割されることなく、画素位置Ｐ１と画素位置Ｐ１１との範囲の信号が、それぞれ、対応するラインにそのままマッピングされる。

変更例２による補正処理によっても、上記実施形態と同様、高品質の画像を得ることができる。ただし、上記実施形態では、分割領域Ｗに対応する抽出範囲ごとに同期ずれが補正されるため、より適切な同期補正が実現され得る。よって、より高品質の蛍光画像を得るためには、上記実施形態による同期補正を用いることが好ましく、さらに変更例１による相関係数による処理を適用することにより、より一層高品質の蛍光画像を得ることができる。

なお、変更例２による同期補正処理も、図９の画像処理回路２０によって行われる。

＜その他の変更例＞
上記実施形態では、試料収容ディスク１００の領域がディスク周方向に９つに区分されたが、試料収容ディスク１００の領域がディスク周方向において区分される数はこれに限られるものではない。

また、試料収容部１０１ｂの形状や試料収容部１０１ｂの内部構造も、図１（ａ）、（ｂ）に示した形態以外に適宜変更可能である。さらに、１つのトラック部分Ｔａに設定する信号フォーマットも、図５（ａ）のフォーマットから適宜所定のフィールドを削除または変更し、あるいは、新たなフィールドを追加することも可能である。また、各フィールドに記録される信号の内容も、図６（ａ）〜（ｆ）に示したものから適宜変更可能である。

また、平面視における試料収容部１０１ｂの形状は、必ずしも台形でなくてもよく、他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、レーザ光がグルーブを走査する構成であったが、レーザ光がランドを走査する構成や、レーザ光がグルーブとランドの両方を走査する構成であってもよい。

また、図１５に示すように、第２基板１０２（半透過膜１０２ｄ）にグルーブとランドを形成することなく螺旋状に並ぶピット１１３の列を形成し、このピット１１３の列によってトラック１０２ｃを形成する構造であってもよい。この場合も、上記実施形態と同様、ピット１１３と、周方向に隣り合うピット１１３間のスペースとによって、信号が記録される。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … 蛍光検出装置
１１ … 信号検出部
１３ … 切出し部
２０ … 画像処理回路（画像処理部）
１００ … 試料収容ディスク
１０１ｂ … 試料収容部
１０２ … 第２基板（基板）
１０２ｃ … トラック
１１１ … グルーブ
１１３ … ピット
２００ … 蛍光検出用ピックアップ（走査部）
２１０ … 光検出器
２１１ … 蛍光検出器
２２０ … スピンドルモータ（走査部）
２４０ … スレッドモータ（走査部）
Ｔａ … トラック部分
Ａ０〜Ａ８ … エリア
Ｚ０〜Ｚｎ … ゾーン

Claims (10)

1. 試料を収容する試料収容ディスクであって、
   基板と、
   ディスク中心の周りを旋回するように前記基板の上面に形成されたトラックと、
   前記トラックの上側に配置され試料を収容する試料収容部と、を備え、
   前記試料収容部を跨ぐ各トラック部分には、前記トラックの走査方向における前記試料収容部の上手側と下手側に、それぞれ、同期調整用の信号がディスク径方向に揃うように記録されている、
   ことを特徴とする試料収容ディスク。
2. 請求項１に記載の試料収容ディスクにおいて、
   前記試料収容部は、ディスク周方向の２つの境界がそれぞれディスク中心から放射状に延びている、試料収容ディスク。
3. 請求項１または２に記載の試料収容ディスクにおいて、
   前記トラックが形成された前記試料収容ディスクの領域は、ディスク周方向に複数のエリアに区分され、前記各エリアは、ディスク周方向に並ぶ２つの境界がそれぞれディスク中心から放射状に延びており、
   前記複数のエリアにそれぞれ前記試料収容部が配置され、前記各エリアに含まれる前記トラックの部分が、前記試料収容部を跨ぐ前記トラック部分を構成する、試料収容ディスク。
4. 請求項３に記載の試料収容ディスクにおいて、
   前記複数のエリアは、ディスク周方向における角度範囲が互いに等しく設定されている、試料収容ディスク。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の試料収容ディスクにおいて、
   前記トラックは、ディスク径方向に複数のゾーンに区分され、
   各ゾーンの前記トラック部分には、角速度一定で信号が記録されている、試料収容ディスク。
6. 請求項５に記載の試料収容ディスクにおいて、
   前記各ゾーンの角速度は、各ゾーンのディスク径方向の中央位置にある前記トラックの線速度が互いに同じとなるように設定されている、試料収容ディスク。
7. 試料を収容する試料収容ディスクに対し光を照射するとともに、当該光の照射により生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
   前記試料収容ディスクは、
   基板と、
   ディスク中心の周りを旋回するように前記基板の上面に形成されたトラックと、
   前記トラックの上側に配置され試料を収容する試料収容部と、を備え、
   前記試料収容部を跨ぐ各トラック部分には、前記トラックの走査方向における前記試料収容部の上手側と下手側に、それぞれ、同期調整用の信号がディスク径方向に揃うように記録され、
   前記光で前記トラックを走査する走査部と、
   前記試料収容ディスクから反射された前記光を受光する光検出部と、
   前記光検出部からの信号に基づいて前記トラック部分に記録された信号を取得する信号取得部と、
   前記光で前記トラックを走査することにより前記試料収容部に収容された前記試料から生じた前記蛍光を受光して受光量に応じた蛍光信号を出力する蛍光検出部と、
   前記蛍光検出部から出力された前記蛍光信号を所定の間隔でサンプリングして切出す切出し部と、
   前記切出し部によって切出された前記各トラック部分に対応する信号群を、これらトラック部分が前記ディスクの径方向に並ぶ順番で配置して、前記試料収容部全体の蛍光画像を生成する画像処理部と、を備え、
   前記画像処理部は、前記上手側の前記同期調整用の信号が前記信号検出部により検出されてから前記下手側の前記同期調整用の信号が前記信号検出部により検出されるまでの時間を測定し、測定した時間に基づいて、前記切出し部によって切出された前記各トラック部分に対応する前記信号群の同期ずれを補正して、前記蛍光画像を生成する、
   ことを特徴とする蛍光検出装置。
8. 請求項７に記載の蛍光検出装置において、
   前記切出し部は、前記信号取得部によって前記上手側の前記同期調整用の信号が取得されたことに基づいて前記蛍光信号のサンプリングを開始し、前記信号取得部によって前記下手側の前記同期調整用の信号が取得されたことに基づいて前記蛍光信号のサンプリングを終了する、蛍光検出装置。
9. 請求項７または８に記載の蛍光検出装置において、
   前記画像処理部は、前記トラック部分に対応する前記蛍光画像上のラインを複数の領域に分割し、各分割領域に割り当てる前記信号群の抽出範囲を、測定した前記時間に基づいて設定する、蛍光検出装置。
10. 請求項９に記載の蛍光検出装置において、
    前記画像処理部は、前記試料収容部を横切る前記トラック部分のうち、基準となる第１のトラック部分に対して測定した時間と、その他の第２のトラック部分に対して測定した時間とに基づいて、前記第２のトラック部分の前記分割領域にそれぞれ割り当てる前記抽出範囲を、前記第２のトラック部分の前記信号群に対して設定する、蛍光検出装置。

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