JP3920054B2 - Method and apparatus for generating data for biochemical analysis - Google Patents
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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生化学解析用データの生成方法および装置に関するものであり、さらに詳細には、本発明は、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、担体に、スポット状に滴下して、高密度に、スポット状領域を形成し、スポット状領域に含まれた特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質および/または蛍光物質によって標識された生体由来の物質を特異的に結合させて、選択的に標識して得た生化学解析用ユニットから発せられる化学発光および/または蛍光を光電的に検出して、生化学解析用データを生成し、生体由来の物質を解析する場合にも、化学発光および/または蛍光の散乱に起因するノイズが生化学解析用データ中に生成されることを防止することができる生化学解析用データの生成方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
放射線が照射されると、放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用い、放射性標識を付与した物質を、生物体に投与した後、その生物体あるいはその生物体の組織の一部を試料とし、この試料を、輝尽性蛍光体層が設けられた蓄積性蛍光体シートと一定時間重ね合わせることにより、放射線エネルギーを輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波によって、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を光電的に検出して、ディジタル画像信号を生成し、画像処理を施して、CRTなどの表示手段上あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、画像を再生するように構成されたオートラジオグラフィ解析システムが知られている(たとえば、特公平1−70884号公報、特公平1−70882号公報、特公平4−3962号公報など)。
【0003】
蓄積性蛍光体シートを放射線の検出材料として使用するオートラジオグラフィ解析システムは、写真フイルムを用いる場合とは異なり、現像処理という化学的処理が不必要であるだけでなく、得られたディジタルデータにデータ処理を施すことにより、所望のように、解析用データを再生し、あるいは、コンピュータによる定量解析が可能になるという利点を有している。
【0004】
他方、オートラジオグラフィ解析システムにおける放射性標識物質に代えて、蛍光色素などの蛍光物質を標識物質として使用した蛍光(fluorescence)解析システムが知られている。この蛍光解析システムによれば、蛍光物質から放出された蛍光を検出することによって、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、実験用マウスにおける投与物質の代謝、吸収、排泄の経路、状態、蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうことができ、たとえば、電気泳動されるべき複数種の蛋白質分子を含む溶液を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、ゲル支持体を蛍光色素を含んだ溶液に浸すなどして、電気泳動された蛋白質を染色し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することによって、画像を生成し、ゲル支持体上の蛋白質分子の位置および量的分布を検出したりすることができる。あるいは、ウェスタン・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転写支持体上に、電気泳動された蛋白質分子の少なくとも一部を転写し、目的とする蛋白質に特異的に反応する抗体を蛍光色素で標識して調製したプローブと蛋白質分子とを会合させ、特異的に反応する抗体にのみ結合する蛋白質分子を選択的に標識し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の蛋白質分子の位置および量的分布を検出したりすることができる。また、電気泳動させるべき複数のDNA断片を含む溶液中に、蛍光色素を加えた後に、複数のDNA断片をゲル支持体上で電気泳動させ、あるいは、蛍光色素を含有させたゲル支持体上で、複数のDNA断片を電気泳動させ、あるいは、複数のDNA断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、ゲル支持体を、蛍光色素を含んだ溶液に浸すなどして、電気泳動されたDNA断片を標識し、励起光により、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、ゲル支持体上のDNAを分布を検出したり、あるいは、複数のDNA断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、DNAを変性(denaturation)し、次いで、サザン・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転写支持体上に、変性DNA断片の少なくとも一部を転写し、目的とするDNAと相補的なDNAもしくはRNAを蛍光色素で標識して調製したプローブと変性DNA断片とをハイブリダイズさせ、プローブDNAもしくはプローブRNAと相補的なDNA断片のみを選択的に標識し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の目的とするDNAの分布を検出したりすることができる。さらに、標識物質によって標識した目的とする遺伝子を含むDNAと相補的なDNAプローブを調製して、転写支持体上のDNAとハイブリダイズさせ、酵素を、標識物質により標識された相補的なDNAと結合させた後、蛍光基質と接触させて、蛍光基質を蛍光を発する蛍光物質に変化させ、励起光によって、生成された蛍光物質を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の目的とするDNAの分布を検出したりすることもできる。この蛍光解析システムは、放射性物質を使用することなく、簡易に、遺伝子配列などを検出することができるという利点がある。
【0005】
また、同様に、蛋白質や核酸などの生体由来の物質を支持体に固定し、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質により、選択的に標識し、標識物質によって選択的に標識された生体由来の物質と化学発光基質とを接触させて、化学発光基質と標識物質との接触によって生ずる可視光波長域の化学発光を、光電的に検出して、ディジタル画像信号を生成し、画像処理を施して、CRTなどの表示手段あるいは写真フィルムなどの記録材料上に、化学発光画像を再生して、遺伝子情報などの生体由来の物質に関する情報を得るようにした化学発光解析システムも知られている。
【0006】
さらに、近年、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、cDNA、DNA、RNAなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、スポッター装置を用いて、滴下して、多数の独立したスポットを形成し、次いで、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、cDNA、DNA、mRNAなど、抽出、単離などによって、生体から採取され、あるいは、さらに、化学的処理、化学修飾などの処理が施された生体由来の物質であって、蛍光物質、色素などの標識物質によって標識された物質を、ハイブリダイゼーションなどによって、特異的結合物質に、特異的に結合させたマイクロアレイに、励起光を照射して、蛍光物質、色素などの標識物質から発せられた蛍光などの光を光電的に検出して、生体由来の物質を解析するマイクロアレイ解析システムが開発されている。このマイクロアレイ解析システムによれば、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、数多くの特異的結合物質のスポットを高密度に形成して、標識物質によって標識された生体由来の物質をハイブリダイズさせることによって、短時間に、生体由来の物質を解析することが可能になるという利点がある。
【0007】
また、メンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、cDNA、DNA、RNAなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、スポッター装置を用いて、滴下して、多数の独立したスポットを形成し、次いで、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、cDNA、DNA、mRNAなど、抽出、単離などによって、生体から採取され、あるいは、さらに、化学的処理、化学修飾などの処理が施された生体由来の物質であって、放射性標識物質によって標識された物質を、ハイブリダイゼーションなどによって、特異的結合物質に、特異的に結合させたマクロアレイを、輝尽性蛍光体を含む輝尽性蛍光体層が形成された蓄積性蛍光体シートと密着させて、輝尽性蛍光体層を露光し、しかる後に、輝尽性蛍光体層に励起光を照射し、輝尽性蛍光体層から発せられた輝尽光を光電的に検出して、生化学解析用データを生成し、生体由来の物質を解析する放射性標識物質を用いたマクロアレイ解析システムも開発されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
近年、メンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、cDNA、DNA、RNAなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を滴下して、複数のスポット状領域を形成し、複数のスポット状領域に含まれた特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質および/または蛍光物質によって標識された生体由来の物質を、ハイブリダイゼーションなどにより、特異的に結合させて、選択的に標識し、化学発光基質とを接触させて、化学発光基質と標識物質との接触によって生ずる化学発光を光電的に検出し、および/または、励起光を照射して、蛍光物質から発せられる蛍光を、CCDカメラなどの光検出器によって、光電的に検出して、生化学解析用データを生成し、生化学解析を実行することも要求されているが、化学発光や蛍光を、光検出器によって、光電的に検出する際、スポット状領域から発せられた化学発光や蛍光が担体内で散乱し、あるいは、スポット状領域から発せられた化学発光や蛍光が散乱して、隣り合うスポット状領域から発せられた化学発光や蛍光と混ざり合い、その結果、化学発光および/または蛍光を光電的に検出して生成した生化学解析用データ中にノイズを生成するという問題があった。
【0009】
したがって、本発明は、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、担体に、スポット状に滴下して、高密度に、スポット状領域を形成し、スポット状領域に含まれた特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質および/または蛍光物質によって標識された生体由来の物質を特異的に結合させて、選択的に標識して得た生化学解析用ユニットから発せられる化学発光および/または蛍光を光電的に検出して、生化学解析用データを生成し、生体由来の物質を解析する場合にも、化学発光および/または蛍光の散乱に起因するノイズが生化学解析用データ中に生成されることを効果的に防止して、定量性に優れた生化学解析用データを生成することができる生化学解析用データの生成方法および装置を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、複数の孔が、互いに離間して、二次元的に形成された基板と、前記基板の前記複数の孔内に、吸着性材料が充填されて、互いに離間して、二次元的に形成された複数の吸着性領域を備えた生化学解析用ユニットを、サンプルステージに載置し、前記サンプルステージに載置された前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域から放出される光を、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域のそれぞれに対向して、配置された複数の集光レンズによって、二次元固体センサに集光し、前記二次元固体センサによって、光電的に検出して、生化学解析用データを生成することを特徴とする生化学解析用データの生成方法によって達成される。
【0011】
本発明によれば、生化学解析用ユニットは、複数の孔が、互いに離間して、二次元的に形成された基板と、基板の複数の孔内に、吸着性材料が充填されて、互いに離間して、二次元的に形成された複数の吸着性領域を備えているから、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に滴下し、複数の吸着性領域に含まれた特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質を特異的に結合させて、選択的に標識して得た生化学解析用ユニットから発せられる化学発光を光電的に検出して、生化学解析用データを生成するときに、隣り合う吸着性領域から放出された化学発光が混ざり合うことを効果的に防止することができ、したがって、化学発光の散乱に起因するノイズが生化学解析用データ中に生成されることを効果的に防止することが可能になるから、定量性に優れた生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0012】
また、本発明によれば、生化学解析用ユニットは、複数の孔が、互いに離間して、二次元的に形成された基板と、基板の複数の孔内に、吸着性材料が充填されて、互いに離間して、二次元的に形成された複数の吸着性領域を備えているから、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に滴下し、複数の吸着性領域に含まれた特異的結合物質に、蛍光物質によって標識された生体由来の物質を特異的に結合させて、選択的に標識し、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に励起光を照射して、複数の吸着性領域に選択的に含まれた蛍光物質を励起し、蛍光物質から放出された蛍光を、励起光カットフィルタを介して、光電的に検出して、生化学解析用データを生成するときに、隣り合う吸着性領域から放出された蛍光が混ざり合うことを効果的に防止することができ、したがって、蛍光の散乱に起因するノイズが生化学解析用データ中に生成されることを効果的に防止することが可能になるから、定量性に優れた生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0013】
さらに、本発明によれば、サンプルステージに載置された生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域から放出される光を、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域のそれぞれに対向して、配置された複数の集光レンズによって、二次元固体センサに集光し、二次元固体センサによって、光電的に検出して、生化学解析用データを生成するように構成されているから、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域のそれぞれに対向する複数の集光レンズを、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に十分に近接させて、複数の吸着性領域から放出される光を集光することによって、高い集光効率で、複数の吸着性領域から放出される光を集光して、二次元固体センサに導くことができ、また、複数の吸着性領域のそれぞれから放出される光を、1枚の集光レンズによって、二次元固体センサに導く場合のように、各吸着性領域から、集光レンズを見込む角度が小さくなって、レンズ内で迷光が発生しやすくなるということがないから、二次元固体センサによって、高感度で、複数の吸着性領域から放出される光を検出し、定量性の高い生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0014】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、光を減衰させる性質を有している。
【0015】
本発明の好ましい実施態様によれば、生化学解析用ユニットの基板が、光を減衰させる性質を有しているから、生化学解析用ユニットの基板の複数の孔内に、吸着性材料が充填されて形成された各吸着性領域から放出される化学発光あるいは蛍光が、生化学解析用ユニットの基板内で散乱し、隣り合う吸着性領域から放出された化学発光あるいは蛍光が混ざり合うことを効果的に防止することができ、したがって、化学発光あるいは蛍光の散乱に起因するノイズが生化学解析用データ中に生成されることを効果的に防止することが可能になるから、定量性に優れた生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0016】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、隣り合う吸着性領域の間の距離に等しい距離だけ、光が前記基板中を透過したときに、光のエネルギーを1/5以下に減衰させる性質を有している。
【0017】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、隣り合う吸着性領域の間の距離に等しい距離だけ、光が前記基板中を透過したときに、光のエネルギーを1/10以下に減衰させる性質を有している。
【0018】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、隣り合う吸着性領域の間の距離に等しい距離だけ、光が前記基板中を透過したときに、光のエネルギーを1/50以下に減衰させる性質を有している。
【0019】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、隣り合う吸着性領域の間の距離に等しい距離だけ、光が前記基板中を透過したときに、光のエネルギーを1/100以下に減衰させる性質を有している。
【0020】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、隣り合う吸着性領域の間の距離に等しい距離だけ、光が前記基板中を透過したときに、光のエネルギーを1/500以下に減衰させる性質を有している。
【0021】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの基板が、隣り合う吸着性領域の間の距離に等しい距離だけ、光が前記基板中を透過したときに、光のエネルギーを、1/1000以下に減衰させる性質を有している。
【0022】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記集光レンズが、開口数の大きいレンズによって構成されている。
【0023】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、隣り合う集光レンズのピッチが、前記生化学解析用ユニットの隣り合う吸着性領域のピッチに等しくなるように、前記複数の集光レンズが、レンズアレイに取り付けられている。
【0024】
本発明の好ましい実施態様においては、前記二次元固体センサが、冷却CCDセンサによって構成されている。
【0025】
本発明の好ましい実施態様によれば、二次元固体センサが、冷却CCDセンサによって構成されているから、長時間にわたって、複数の吸着性領域から放出される光を検出することができ、したがって、微弱な光である化学発光あるいは蛍光を、高い感度で検出し、定量性に優れた生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0026】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、特異的結合物質を含み、前記複数の吸着性領域に含まれた特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質が、選択的に、特異的に結合され、前記複数の吸着性領域から放出される化学発光を、前記二次元固体センサによって、光電的に検出して、生化学解析用データを生成するように構成されている。
【0027】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、特異的結合物質を含み、前記複数の吸着性領域に含まれた特異的結合物質に、蛍光物質によって標識された生体由来の物質が、選択的に、特異的に結合され、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域に、前記サンプルステージに対して、前記二次元固体センサと反対側に位置する励起光源から発せられた励起光を照射して、前記複数の吸着性領域に選択的に含まれた蛍光物質を励起し、蛍光物質から放出された蛍光を、前記複数の集光レンズによって、前記励起光の波長の光をカットし、前記励起光よりも波長の長い光を透過する性質を有する励起孔カットフィルタを介して、前記二次元センサに導き、前記二次元固体センサにより、光電的に検出して、生化学解析用データを生成するように構成されている。
【0028】
本発明において、蛍光物質によって標識されているとは、蛍光色素によって標識されている場合と、酵素を標識された試料と結合させた後に、酵素を蛍光基質と接触させて、蛍光基質を、蛍光を発する蛍光物質に変化させ、得られた蛍光物質によって標識されている場合とを包含している。
【0029】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生体由来の物質が、ハイブリダイゼーション、抗原抗体反応、リセプター・リガンドよりなる群から選ばれた反応によって、前記特異的結合物質と結合されている。
【0030】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、10以上の吸着性領域が形成されている。
【0031】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、50以上の吸着性領域が形成されている。
【0032】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、100以上の吸着性領域が形成されている。
【0033】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、500以上の吸着性領域が形成されている。
【0034】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、1000以上の吸着性領域が形成されている。
【0035】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、5000以上の吸着性領域が形成されている。
【0036】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、10000以上の吸着性領域が形成されている。
【0037】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、50000以上の吸着性領域が形成されている。
【0038】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、100000以上の吸着性領域が形成されている。
【0039】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、5平方ミリメートル未満のサイズを有している。
【0040】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、1平方ミリメートル未満のサイズを有している。
【0041】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、0.5平方ミリメートル未満のサイズを有している。
【0042】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、0.1平方ミリメートル未満のサイズを有している。
【0043】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、0.05平方ミリメートル未満のサイズを有している。
【0044】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域が、それぞれ、0.01平方ミリメートル未満のサイズを有している。
【0045】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、10個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0046】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、50個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0047】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、100個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0048】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、500個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0049】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、1000個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0050】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、5000個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0051】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、前記複数の吸着性領域が、10000個/平方センチメートル以上の密度で、形成されている。
【0052】
本発明の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、複数の貫通孔が、互いに離間して、二次元的に形成され、前記複数の吸着性領域が、前記複数の貫通孔内に、吸着性材料が充填されて、形成されている。
【0054】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記複数の吸着性領域が、吸着性材料を含む吸着性膜が、前記基板の前記複数の貫通孔内に圧入されて、形成されている。
【0055】
本発明の好ましい実施態様によれば、複数の吸着性領域が、吸着性材料を含む吸着性膜が、基板の複数の貫通孔内に圧入されて、形成されているから、簡易に、複数の吸着性領域を備えた生化学解析用ユニットを作製することが可能になる。
【0056】
本発明の別の好ましい実施態様においては、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、複数の凹部が、互いに離間して、二次元的に形成され、前記複数の吸着性領域が、前記複数の凹部内に、吸着性材料が充填されて、形成されている。
【0057】
本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の吸着性領域が、前記生化学解析用ユニットの前記基板に、規則的に形成されている。
【0058】
本発明において、生化学解析用ユニットの基板を形成するための材料は、光を減衰させる性質を有していることが好ましいが、とくに限定されるものではなく、無機化合物材料、有機化合物材料のいずれをも使用することができ、金属材料、セラミック材料またはプラスチック材料が、好ましく使用される。
【0059】
本発明において、生化学解析用ユニットの基板を形成するために好ましく使用することのできる無機化合物材料としては、たとえば、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、チタン、タンタル、クロム、鉄、ニッケル、コバルト、鉛、錫、セレンなどの金属;真鍮、ステンレス、青銅などの合金;シリコン、アモルファスシリコン、ガラス、石英、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの珪素材料;酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物;タングステンカーバイト、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、砒化ガリウムなどの無機塩を挙げることができる。これらは、単結晶、アモルファス、セラミックのような多結晶焼結体にいずれの構造を有していてもよい。
【0060】
本発明において、生化学解析用ユニットの基板を形成するために使用可能な有機化合物材料としては、高分子化合物が好ましく用いられ、好ましく使用することのできる高分子化合物としては、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリメチルメタクリレート、ブチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体などのアクリル樹脂;ポリアクリロニトリル;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリフッ化ビニリデン;ポリテトラフルオロエチレン;ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリカーボネート;ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル;ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,10などのナイロン;ポリイミド;ポリスルホン;ポリフェニレンサルファイド;ポリジフェニルシロキサンなどのケイ素樹脂;ノボラックなどのフェノール樹脂;エポキシ樹脂;ポリウレタン;ポリスチレン;ブタジエン−スチレン共重合体;セルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース、でん粉、アルギン酸カルシウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの多糖類;キチン;キトサン;ウルシ;ゼラチン、コラーゲン、ケラチンなどのポリアミドおよびこれら高分子化合物の共重合体などを挙げることができる。これらは、複合材料でもよく、必要に応じて、金属酸化物粒子やガラス繊維などを充填することもでき、また、有機化合物材料をブレンドして、使用することもできる。
【0061】
一般に、光の散乱および/または吸収が大きいほど、光の減衰能が高くなるので、生化学解析用ユニットの基板は、厚さ1cmあたりの吸光度が0.3以上であることが好ましく、厚さ1cmあたりの吸光度が1以上であれば、さらに好ましい。ここに、吸光度は、厚さTcmの板状体の直後に、積分球を置き、計測に利用するプローブ光またはエミッション光の波長における透過光量Aを分光光度計によって測定し、A/Tを算出することによって、求められる。光減衰能を向上させるために、光散乱体や光吸収体を、生化学解析用ユニットの基板に含有させることもできる。光散乱体としては、生化学解析用ユニットの基板を形成している材料と異なる材料の微粒子が用いられ、光吸収体としては、顔料または染料が用いられる。
【0062】
本発明において、生化学解析用ユニットの吸着性領域を形成する吸着性材料としては、多孔質材料あるいは繊維材料が好ましく使用される。多孔質材料と繊維材料を併用して、吸着性領域を形成することもできる。
【0063】
本発明において、生化学解析用ユニットの吸着性領域を形成するために使用される多孔質材料は、有機材料、無機材料のいずれでもよく、有機/無機複合体でもよい。
【0064】
本発明において、生化学解析用ユニットの吸着性領域を形成するために使用される有機多孔質材料は、とくに限定されるものではないが、活性炭などの炭素材料あるいはメンブレンフィルタを形成可能な材料が、好ましく用いられる。具体的には、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,10などのナイロン類;ニトロセルロース、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロースなどのセルロース誘導体;コラーゲン;アルギン酸、アルギン酸カルシウム、アルギン酸/ポリリシンポリイオンコンプレックスなどのアルギン酸類;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオライドなどのポリフルオライドや、これらの共重合体または複合体が挙げられる。
【0065】
本発明において、生化学解析用ユニットの吸着性領域を形成するために使用される無機多孔質材料は、とくに限定されるものではないが、好ましくは、たとえば、白金、金、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属;アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトなどの金属酸化物;ヒドロキシアパタイト、硫酸カルシウムなどの金属塩やこれらの複合体などが挙げられる。
【0066】
本発明において、生化学解析用ユニットの吸着性領域を形成するために使用される繊維材料は、とくに限定されるものではないが、好ましくは、たとえば、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,10などのナイロン類、ニトロセルロース、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロースなどのセルロース誘導体などが挙げられる。
【0067】
本発明において、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域を、電解処理、プラズマ処理、アーク放電などの酸化処理;シランカップリング剤、チタンカップリング剤などを用いたプライマー処理;界面活性剤処理などの表面処理によって形成することもできる。吸着性領域の表面が、フラクタル構造を有していると、とくに好ましい。
【0068】
本発明の前記目的はまた、複数の孔が、互いに離間して、二次元的に形成された基板と、前記基板の前記複数の孔内に、吸着性材料が充填されて、互いに離間して、二次元的に形成された複数の吸着性領域を備えた生化学解析用ユニットを載置するサンプルステージと、二次元固体センサを備え、さらに、前記サンプルステージに載置された前記生化学解析用ユニットの前記複数の吸着性領域のそれぞれに対向する位置に、複数の集光レンズが取り付けられたレンズアレイを備えたことを特徴とする生化学解析用データの生成装置によって達成される。
【0069】
本発明によれば、生化学解析用データの生成装置は、複数の孔が、互いに離間して、二次元的に形成された基板と、基板の複数の孔内に、吸着性材料が充填されて、互いに離間して、二次元的に形成された複数の吸着性領域を備えた生化学解析用ユニットを載置するサンプルステージと、二次元固体センサを備え、さらに、サンプルステージに載置された生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域のそれぞれに対向する位置に、複数の集光レンズが取り付けられたレンズアレイを備えているから、レンズアレイを、サンプルステージに載置された生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域のそれぞれに十分に近接させて、配置することによって、複数の吸着性領域から放出される化学発光や蛍光を、高い集光効率で、集光して、二次元固体センサに導くことができ、また、複数の吸着性領域のそれぞれから放出される化学発光や蛍光を、1枚の集光レンズによって、二次元固体センサに導く場合のように、各吸着性領域から、集光レンズを見込む角度が小さくなって、レンズ内で迷光が発生しやすくなるということがないから、二次元固体センサによって、高感度で、複数の吸着性領域から放出される化学発光や蛍光を検出して、定量性の高い生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0070】
本発明の好ましい実施態様においては、生化学解析用データの生成装置は、さらに、サンプルステージに対して、前記二次元固体センサと反対側に、励起光を発する励起光源を備えるとともに、前記レンズアレイと前記二次元固体センサの間に、前記励起光の波長の光をカットし、前記励起光よりも波長の長い光を透過する性質を有する励起光カットフィルタを備えている。
【0071】
本発明の好ましい実施態様によれば、生化学解析用データの生成装置は、さらに、サンプルステージに対して、二次元固体センサと反対側に、励起光を発する励起光源を備えるとともに、レンズアレイと二次元固体センサの間に、励起光の波長の光をカットし、励起光よりも波長の長い光を透過する性質を有する励起光カットフィルタを備えているから、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に滴下し、複数の吸着性領域に含まれた特異的結合物質に、蛍光物質によって標識された生体由来の物質を特異的に結合させて、選択的に標識して、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に、蛍光データを記録し、励起光源から発せられた励起光を、生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域に照射して、複数の吸着性領域に選択的に含まれた蛍光物質を励起し、蛍光物質から放出された蛍光を、二次元固体センサによって、光電的に検出して、生化学解析用データを生成する場合に、複数の吸着性領域のそれぞれに対向する複数の集光レンズが取り付けられたレンズアレイを、サンプルステージに載置された生化学解析用ユニットの複数の吸着性領域のそれぞれに十分に近接させて、配置することによって、複数の吸着性領域から放出される蛍光を、高い集光効率で、集光し、励起光カットフィルタを介して、二次元固体センサに導くことができ、また、複数の吸着性領域のそれぞれから放出される蛍光を、1枚の集光レンズによって、二次元固体センサに導く場合のように、各吸着性領域から、集光レンズを見込む角度が小さくなって、レンズ内で迷光が発生しやすくなるということがないから、二次元固体センサによって、高感度で、複数の吸着性領域から放出される蛍光を検出して、定量性の高い生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0072】
本発明の好ましい実施態様においては、前記集光レンズが、開口数の大きいレンズによって構成されている。
【0073】
本発明の好ましい実施態様においては、隣り合う集光レンズのピッチが、前記生化学解析用ユニットの隣り合う吸着性領域のピッチに等しくなるように、前記複数の集光レンズが、前記レンズアレイに取り付けられている。
【0074】
本発明の好ましい実施態様においては、前記二次元固体センサが、冷却CCDセンサによって構成されている。
【0075】
本発明の好ましい実施態様によれば、二次元固体センサが、冷却CCDセンサによって構成されているから、長時間にわたって、複数の吸着性領域から放出される光を検出することができ、したがって、微弱な光である化学発光あるいは蛍光を、高い感度で検出し、定量性に優れた生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0076】
本発明の好ましい実施態様においては、前記励起光源が、レーザ励起光源によって構成されている。
【0077】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
【0078】
図1は、本発明の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成方法に使用される生化学解析用ユニットの略斜視図である。
【0079】
図1に示されるように、本実施態様にかかる生化学解析用ユニット1は、アルミニウムによって形成され、多数の略円形状の貫通孔3が高密度に形成された基板2を備えており、多数の貫通孔3の内部には、ナイロン6が充填されて、多数のドット状の吸着性領域4が形成されている。
【0080】
図1には正確に示されていないが、本実施態様においては、約10000の約0.01平方ミリメートルのサイズを有する貫通孔3が、約5000個/平方センチメートルの密度で、規則的に、基板2に形成されている。吸着性領域4は、その表面が、基板2の表面と同じ高さに位置するように、多数の貫通孔3内に、ナイロン6が充填されて、形成されている。
【0081】
図2は、スポッティング装置の略正面図である。
【0082】
生化学解析にあたっては、図2に示されるように、生化学解析用ユニット1に規則的に形成された多数の吸着性領域4内に、たとえば、特異的結合物質として、塩基配列が既知の互いに異なった複数のcDNAが、スポッティング装置5を使用して、滴下される。
【0083】
図2に示されるように、スポッティング装置5は、インジェクタ6とCCDカメラ7を備え、CCDカメラ7によって、インジェクタ6の先端部と、特異的結合物質を滴下すべき生化学解析用ユニット1の貫通孔3を観察しながら、インジェクタ6の先端部と、特異的結合物質を滴下すべき貫通孔3の中心とが合致したときに、インジェクタ6から、塩基配列が既知の互いに異なった複数のcDNAなどの特異的結合物質が滴下されるように構成され、生化学解析用ユニット1の多数のドット状の吸着性領域4内に、特異的結合物質を、正確に滴下することができるように保証されている。
【0084】
図3は、ハイブリダイゼーション容器の略縦断面図である。
【0085】
図3に示されるように、ハイブリダイゼーション容器8は矩形状断面を有し、内部に、標識物質によって標識されたプローブである生体由来の物質を含むハイブリダイゼーション溶液9が収容されている。
【0086】
化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって、cDNAなどの特異的結合物質を選択的に標識する場合には、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識されたプローブである生体由来の物質を含むハイブリダイゼーション溶液9が調製され、ハイブリダイゼーション容器8内に収容される。
【0087】
一方、蛍光色素などの蛍光物質によって、cDNAなどの特異的結合物質を選択的に標識する場合には、蛍光色素などの蛍光物質によって標識されたプローブである生体由来の物質を含むハイブリダイゼーション溶液9が調製され、ハイブリダイゼーション容器8内に収容される。
【0088】
化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光色素などの蛍光物質によって標識された生体由来の物質のうち、2以上の生体由来の物質を含むハイブリダイゼーション溶液9を調製して、ハイブリダイゼーション容器8内に収容させることもでき、本実施態様においては、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光物質によって標識された生体由来の物質を含むハイブリダイゼーション溶液9が調製され、ハイブリダイゼーション容器8内に収容されている。
【0089】
ハイブリダイゼーションにあたって、cDNAなどの特異的結合物質が、多数の吸着性領域4に吸着されている生化学解析用ユニット1が、ハイブリダイゼーション容器8内に挿入される。
【0090】
その結果、多数の吸着性領域4に吸着されている特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光色素などの蛍光物質によって標識された生体由来の物質が、選択的に、ハイブリダイズされる。
【0091】
こうして、生化学解析用ユニット1の多数の吸着性領域4に、化学発光データおよび蛍光データが記録される。
【0092】
図4は、本発明の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の略断面図である。
【0093】
本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置は、生化学解析用ユニット1の多数の吸着性領域4に記録された蛍光データを読み取り可能に構成されており、図4に示されるように、冷却CCDエリアセンサ20と、冷却CCDエリアセンサ20の前面に配置された励起光カットフィルタ部材21と、生化学解析用ユニット1を載置する透明ガラス板24を備えたサンプルステージ25と、サンプルステージ25に近接して配置され、サンプルステージ25に載置された生化学解析用ユニット1の多数のドット状の吸着性領域4に対応した位置に、複数の凸レンズ22が形成されたレンズアレイ23と、レーザ光26を発するレーザ励起光源27と、レーザ励起光源20から発せられたレーザ光26を発散させて、サンプルステージ25のガラス板24上に載置された生化学解析用ユニット1に入射させる凹レンズ28とを備えている。
【0094】
レーザ励起光源27としては、生化学解析用ユニット1に形成された多数の吸着性領域4に含まれている蛍光物質を効率的に励起可能な波長のレーザ光26を発するレーザ励起光源が選択され、たとえば、蛍光物質として、Cy3(登録商標)が用いられているときは、473nmの波長のレーザ光26を発するレーザ励起光源27が用いられる。
【0095】
したがって、本実施態様において、励起光カットフィルタ部材21は、レーザ励起光源27から発せられるレーザ光26の波長に等しい473nmの波長の光をカットし、473nmよりも波長の長い光を透過する性質を有している。
【0096】
図5は、冷却CCDエリアセンサ20の制御系、検出系およびメモリ系ならびに本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の制御系、メモリ系、表示系および入力系を示すブロックダイアグラムである。
【0097】
図5に示されるように、冷却CCDエリアセンサ20は、CCD30と、CCD30が、電荷の形で蓄積したアナログデータを、ディジタル化するA/D変換器31と、A/D変換器31によって、ディジタル化されて、生成された生化学解析用データを一時的に記憶するデータバッファ32と、冷却CCDエリアセンサ20の動作を制御するカメラ制御回路33を備えている。
【0098】
図5に示されるように、本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置は、冷却CCDエリアセンサ20の動作を制御するCPU40と、冷却CCDエリアセンサ20によって生成された生化学解析用データを、データバッファ32から読み出すデータ転送手段41と、データ転送手段41によって、読み出された生化学解析用データにデータ処理を施すデータ処理手段42と、データ処理手段42によって、データ処理が施された生化学解析用データを記憶するデータ記憶手段43と、データ記憶手段43に記憶された生化学解析用データに基づき、定量データを生成して、CRT48の画面上に表示するデータ表示手段44と、レーザ励起光源27を制御する光源制御手段45と、種々の指示信号が入力されるキーボード46を備えている。CPU40は、キーボード46を介して、入力された指示信号に基づき、光源制御手段45を制御するとともに、冷却CCDエリアセンサ20のカメラ制御回路33に種々の信号を出力可能に構成されている。
【0099】
以上のように構成された本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置は、次のようにして、生化学解析用ユニットに形成されたドット状の吸着性領域4に記録されている蛍光データを読み取り、生化学解析用データを生成する。
【0100】
まず、ユーザーにより、多数のドット状の吸着性領域4に、蛍光データが記録された生化学解析用ユニット1が、サンプルステージ25の透明なガラス板24上に載置される。
【0101】
ここに、サンプルステージ25には、ガイド部材(図示せず)が設けられ、多数のドット状の吸着性領域4が、それぞれ、レンズアレイ23に形成された対応する凸レンズ22に対向するように、サンプルステージ25上に、生化学解析用ユニット1が載置されることが保証されている。
【0102】
次いで、ユーザーによって、キーボード46に、データ生成開始信号が入力されると、データ生成開始信号は、CPU40に入力される。
【0103】
CPU40は、データ生成開始信号を受けると、レーザ励起光源27に起動信号を出力して、レーザ励起光源27を起動させる。
【0104】
レーザ励起光源27から発せられた473nmの波長のレーザ光26は、凹レンズ28に入射し、発散されて、サンプルステージ25のガラス板24上に載置された生化学解析用ユニット1の全面に、レーザ光26が照射される。
【0105】
レーザ光26の照射を受けると、各吸着性領域4に含まれている蛍光物質、たとえば、Cy3が励起されて、蛍光29が放出される。
【0106】
ドット状の吸着性領域4から放出された蛍光29は、それぞれ、各吸着性領域4に対向し、近接して配置された凸レンズ22に入射し、励起光カットフィルタ部材21の対向する領域に集光される。
【0107】
ここに、励起光によって、蛍光物質が励起されて、放出する蛍光29の波長は、励起光の波長よりも長く、本実施態様においては、励起光カットフィルタ部材21が、レーザ励起光源27から発せられるレーザ光26の波長に等しい473nmの波長の光をカットし、473nmよりも波長の長い光を透過する性質を有しているから、473nmの波長の光がカットされ、吸着性領域4に含まれている蛍光物質から放出された蛍光29のみが、励起光カットフィルタ部材21を透過して、CCD30の光電面に入射して、光電面に画像を形成する。
【0108】
CCD30は、こうして、光電面に形成された画像の光を受け、これを電荷の形で蓄積する。
【0109】
所定の露出時間が経過すると、CPU40は、冷却CCDエリアセンサ20のカメラ制御回路33および光源制御手段45に露出完了信号を出力する。
【0110】
光源制御手段45は、CPU40から、露出完了信号を受けると、レーザ励起光源27をオフさせる。
【0111】
一方、カメラ制御回路33は、CPU40から、露出完了信号を受けると、CCD30が電荷の形で蓄積したアナログデータをA/D変換器31に転送して、ディジタル化し、生化学解析用データを生成して、データバッファ32に一時的に記憶させる。
【0112】
同時に、CPU40は、データ転送手段41にデータ転送信号を出力して、冷却CCDエリアセンサ20のデータバッファ32から生化学解析用データを読み出させ、データ処理手段42に出力させる。
【0113】
データ処理手段42は、ユーザーの指示にしたがって、入力された生化学解析用データに、必要なデータ処理を施して、データ記憶手段43に記憶させる。
【0114】
ユーザーが、キーボード46にデータ表示信号を入力すると、CPU40は、データ表示手段44にデータ表示信号を出力して、データ記憶手段43に記憶された生化学解析用データに基づき、定量データを生成させ、CRT48の画面上に表示させる。
【0115】
本実施態様においては、レーザ励起光源27から発せられたレーザ光26は、凹レンズ28によって、発散され、サンプルステージ25のガラス板24上に載置された生化学解析用ユニット1の全面に、レーザ光26が照射され、生化学解析用ユニット1にドット状に形成された吸着性領域4に含まれている蛍光物質が励起されて、蛍光29が放出される。レンズアレイ23は、サンプルステージ25に載置された生化学解析用ユニット1に近接して配置され、生化学解析用ユニット1にドット状に形成された各吸着性領域4に対向する位置に、それぞれ、凸レンズ22を備えているから、各吸着性領域4から放出された蛍光29は、レンズアレイ23の対応する凸レンズ22によって、励起光カットフィルタ部材21の対応する領域に集光され、レーザ光26の波長成分の光がカットされ、レーザ光26よりも波長の長い蛍光29のみが、励起光カットフィルタ部材21を透過して、冷却CCDエリアセンサ20のCCD30によって、光電的に検出され、A/D変換器31によって、ディジタル化されて、生化学解析用データが生成されるように構成されている。
【0116】
したがって、本実施態様によれば、生化学解析用ユニット1に、高密度に、ドット状の吸着性領域4を形成した場合にも、各吸着性領域4から放出された蛍光29のみを、対向する凸レンズ22によって集光し、励起光カットフィルタ21を介して、冷却CCDエリアセンサ20のCCD30に導くことができるから、高い感度で、蛍光29を検出して、生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0117】
図6は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の略断面図である。
【0118】
本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置は、生化学解析用ユニット1の多数の吸着性領域4に記録された化学発光データを読み取り可能に構成されており、図6に示されるように、冷却CCDエリアセンサ50と、生化学解析用ユニット1を載置する透明ガラス板54を備えたサンプルステージ55と、サンプルステージ55に近接して配置され、サンプルステージ55に載置された生化学解析用ユニット1の多数のドット状の吸着性領域4に対応した位置に、複数の凸レンズ52が形成されたレンズアレイ53を備えている。
【0119】
図7は、冷却CCDエリアセンサ50の制御系、検出系およびメモリ系ならびに本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の制御系、メモリ系、表示系および入力系を示すブロックダイアグラムである。
【0120】
図7に示されるように、冷却CCDエリアセンサ50は、CCD60と、CCD60が、電荷の形で蓄積したアナログデータを、ディジタル化するA/D変換器61と、A/D変換器61によって、ディジタル化されて、生成された生化学解析用データを一時的に記憶するデータバッファ62と、冷却CCDエリアセンサ50の動作を制御するカメラ制御回路63を備えている。
【0121】
図7に示されるように、本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置は、冷却CCDエリアセンサ50の動作を制御するCPU70と、冷却CCDエリアセンサ50によって生成された生化学解析用データを、データバッファ62から読み出すデータ転送手段71と、データ転送手段71によって、読み出された生化学解析用データにデータ処理を施すデータ処理手段72と、データ処理手段72によって、データ処理が施された生化学解析用データを記憶するデータ記憶手段73と、データ記憶手段43に記憶された生化学解析用データに基づき、定量データを生成して、CRT78の画面上に表示するデータ表示手段74と、種々の指示信号が入力されるキーボード76を備えている。CPU70は、キーボード76を介して、入力された指示信号に基づき、冷却CCDエリアセンサ50のカメラ制御回路63に種々の信号を出力可能に構成されている。
【0122】
以上のように構成された本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置は、次のようにして、生化学解析用ユニットに形成されたドット状の吸着性領域4に記録されている化学発光データを読み取り、生化学解析用データを生成する。
【0123】
まず、ユーザーにより、生化学解析用ユニット1に形成された多数のドット状の多孔質領域4内に含まれた標識物質に化学発光基質が接触されて、化学発光59を放出している生化学解析用ユニット1が、サンプルステージ55の透明なガラス板54上に載置される。
【0124】
ここに、サンプルステージ55には、ガイド部材(図示せず)が設けられ、多数のドット状の吸着性領域4が、それぞれ、レンズアレイ53に形成された対応する凸レンズ52に対向するように、サンプルステージ55上に、生化学解析用ユニット1が載置されることが保証されている。
【0125】
次いで、ユーザーによって、キーボード76に、データ生成開始信号が入力されると、データ生成開始信号は、CPU70に入力される。
【0126】
データ生成開始信号が入力されると、CPU70は、冷却CCDエリアセンサ50のカメラ制御回路63にデータ生成開始信号を出力して、冷却CCDエリアセンサ50に、生化学解析用ユニット1に形成されたドット状の吸着性領域4から放出される化学発光59の検出を開始させる。
【0127】
ドット状の吸着性領域4から放出された化学発光59は、それぞれ、各吸着性領域4に対向し、近接して、配置された凸レンズ52に入射し、冷却CCDエリアセンサ50のCCD60の光電面に入射して、光電面に画像を形成する。
【0128】
冷却CCDエリアセンサ50のCCD60は、こうして、光電面に形成された画像の光を受け、これを電荷の形で蓄積する。
【0129】
所定の露出時間が経過すると、CPU70は、冷却CCDエリアセンサ50のカメラ制御回路63に露出完了信号を出力する。
【0130】
カメラ制御回路33は、CPU40から、露出完了信号を受けると、CCD30が電荷の形で蓄積したアナログデータをA/D変換器31に転送して、ディジタル化し、生化学解析用データを生成して、データバッファ32に一時的に記憶させる。
【0131】
同時に、CPU40は、データ転送手段41にデータ転送信号を出力して、冷却CCDエリアセンサ20のデータバッファ32から生化学解析用データを読み出させ、データ処理手段42に出力させる。
【0132】
データ処理手段42は、ユーザーの指示にしたがって、入力された生化学解析用データに、必要なデータ処理を施して、データ記憶手段43に記憶させる。
【0133】
ユーザーが、キーボード46にデータ表示信号を入力すると、CPU40は、データ表示手段44にデータ表示信号を出力して、データ記憶手段43に記憶された生化学解析用データに基づき、定量データを生成させ、CRT78の画面上に表示させる。
【0134】
本実施態様によれば、生化学解析用ユニット1に、高密度に、ドット状の吸着性領域4を形成した場合にも、生化学解析用ユニット1にドット状に形成された各吸着性領域4に対向する位置に、それぞれ、凸レンズ22を備えたレンズアレイ53が、サンプルステージ55に載置された生化学解析用ユニット1に近接して設けられているから、各吸着性領域4から放出された化学発光59のみを、対向する凸レンズ52によって集光し、冷却CCDエリアセンサ50のCCD60に導くことができるから、高い感度で、化学発光59を検出して、生化学解析用データを生成することが可能になる。
【0135】
図8は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成方法に用いられる生化学解析用ユニットの略斜視図である。
【0136】
図8に示されるように、本実施態様かかる生化学解析用ユニット80は、多数の略円形の貫通孔82が規則的に形成されたアルミニウム製の基板81を備え、基板81に形成された多数の貫通孔82には、ナイロン6によって形成された吸着性膜83が、カレンダー処理装置(図示せず)によって、圧入されて、多数の吸着性領域84が、ドット状に、規則的に形成されている。
【0137】
図8には、正確に示されていないが、本実施態様においては、約10000の約0.01平方ミリメートルのサイズを有する略円形の吸着性領域84が、約5000個/平方センチメートルの密度で、規則的に、生化学解析用ユニット80に形成されている。
本実施態様においては、吸着性領域84の表面と、基板81の表面とが同一の高さに位置するように、吸着性膜83が、基板81に形成された貫通孔82に圧入されて、生化学解析用ユニット80が形成されている。
【0138】
本実施態様においても、図1に示された前記実施態様にかかる生化学解析用ユニット1と同様にして、スポッティング装置5によって、生化学解析用ユニット80に形成された多数の吸着性領域84に、cDNAなどの特異的結合物質が滴下されて、吸着される。
【0139】
さらに、図3に示されるように、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光物質によって標識された生体由来の物質を含むハイブリダイズ液9を収容したハイブリダイズ容器8内に、生化学解析用ユニット80がセットされ、多数の吸着性領域84に吸着されたcDNAなどの特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識され、ハイブリダイズ液9に含まれた生体由来の物質および蛍光物質によって標識され、ハイブリダイズ液9に含まれた生体由来の物質を、選択的に、ハイブリダイズさせる。
【0140】
こうして、生化学解析用ユニット80に、化学発光データおよび蛍光データが記録される。
【0141】
生化学解析用ユニット80に記録された蛍光データは、前記実施態様と同様にして、図4および図5に示された生化学解析用データの生成装置によって、読み取られ、一方、生化学解析用ユニット80に記録された化学発光データは、前記実施態様と同様にして、図6および図7に示された生化学解析用データの生成装置によって、読み取られ、それぞれ、生化学解析用データが生成される。
【0142】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【0143】
たとえば、前記実施態様においては、特異的結合物質として、塩基配列が既知の互いに異なった複数のcDNAが用いられているが、本発明において使用可能な特異的結合物質はcDNAに限定されるものではなく、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、cDNA、DNA、RNAなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質はすべて、本発明の特異的結合物質として使用することができる。
【0144】
さらに、図4および図5に示された実施態様においては、473nmの波長のレーザ光26を発するレーザ励起光源27が用いられ、したがって、473nmの波長の光をカットし、473nmよりも波長の長い光を透過する性質を有する励起光カットフィルタ21が用いられているが、生体由来の物質を標識している蛍光物質に応じて、蛍光物質を効率的に励起可能なレーザ光26を発するレーザ励起光源27を用いることができ、473nmの波長のレーザ光26を発するレーザ励起光源27に代えて、たとえば、532nmの波長のレーザ光を発する第二高調波生成(Second Harmonic Generation)素子や、640nmの波長のレーザ光を発する半導体レーザ励起光源を用いることもできる。
【0145】
また、図4および図5に示された実施態様においては、473nmの波長のレーザ光26を発するレーザ励起光源27が用いられているが、励起光源として、レーザ励起光源を用いることは必ずしも必要でなく、レーザ励起光源に代えて、LED光源を、励起光源として用いることもでき、さらには、ハロゲンランプを励起光源として用い、分光フィルタによって、励起に寄与しない波長成分をカットするようにしてもよい。
【0146】
さらに、図4および図5に示された実施態様においては、凹レンズ28を用いて、レーザ励起光源27から発せられたレーザ光2を発散させ、生化学解析用ユニット1の全面が、レーザ光26により照射されるように構成されているが、レーザ光26を発散させて、生化学解析用ユニット1の全面を照射させる手段は、任意に選択することができ、凹レンズ28を用いることは必ずしも必要でない。
【0147】
また、前記実施態様においては、光検出器として、冷却CCDエリアセンサ20、50が用いられているが、冷却CCDエリアセンサに代えて、それぞれ、冷却機能を有さないCCDエリアセンサを用いることもでき、さらには、CCDに代えて、CID(電荷注入素子)、PDA(フォトダイオードアレイ)、MOS型撮像素子などの他の固体センサを用いることもできる。
【0148】
さらに、図1に示された実施態様においては、生化学解析用ユニット1は、アルミニウム製の基板2に形成された多数の貫通孔3の内部に、ナイロン6が充填されて、形成された多数の吸着性領域4を備え、図8に示された実施態様においては、生化学解析用ユニット80は、ナイロン6によって形成された吸着性膜83が、アルミニウム製の基板81に形成された多数の貫通孔82内に圧入されて、形成された多数の吸着性領域84を備えているが、生化学解析用ユニット1の吸着性領域4および生化学解析用ユニット80の吸着性領域84が、ナイロン6によって形成されていることは必ずしも必要でなく、ナイロン6に代えて、他のメンブレンフィルタを形成可能な多孔質材料、たとえば、ナイロン6,6、ナイロン4,10などのナイロン類;ニトロセルロース、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロースなどのセルロース誘導体;コラーゲン;アルギン酸、アルギン酸カルシウム、アルギン酸/ポリリシンポリイオンコンプレックスなどのアルギン酸類;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオライドなどのポリフルオライドや、これらの共重合体または複合体によって、生化学解析用ユニット1の吸着性領域4および生化学解析用ユニット80の吸着性領域84を形成することもでき、さらには、活性炭などの炭素多孔質材料あるいは白金、金、鉄、銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属;アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトなどの金属酸化物;ヒドロキシアパタイト、硫酸カルシウムなどの金属塩やこれらの複合体などの無機多孔質材料あるいは複数の繊維の束によって、生化学解析用ユニット1の吸着性領域4および生化学解析用ユニット80の吸着性領域84を形成するようにしてもよい。
【0149】
さらに、前記実施態様においては、生化学解析用ユニット1、80は、いずれも、アルミニウム製の基板2、81を備えているが、生化学解析用ユニット1、80の基板2、81を、アルミニウムによって形成することは必ずしも必要でなく、生化学解析用ユニット1、80の基板2、81は、光を減衰させる性質を有する材料によって形成されていることが好ましいが、その材料は格別限定されるものではなく、無機化合物材料、有機化合物材料のいずれをも使用することができ、金属材料、セラミック材料またはプラスチック材料が、とくに好ましく使用される。生化学解析用ユニット1、80の基板2、81を形成するために好ましく使用可能な無機化合物材料としては、たとえば、金、銀、銅、亜鉛、アルミニウム、チタン、タンタル、クロム、鉄、ニッケル、コバルト、鉛、錫、セレンなどの金属;真鍮、ステンレス、青銅などの合金;シリコン、アモルファスシリコン、ガラス、石英、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの珪素材料;酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物;タングステンカーバイト、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、砒化ガリウムなどの無機塩を挙げることができる。これらは、単結晶、アモルファス、セラミックのような多結晶焼結体にいずれの構造を有していてもよい。また、生化学解析用ユニット1、80の基板2、81を形成するために好ましく使用可能な有機化合物材料としては、高分子化合物が好ましく用いられ、好ましい高分子化合物としては、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリメチルメタクリレート、ブチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体などのアクリル樹脂;ポリアクリロニトリル;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリフッ化ビニリデン;ポリテトラフルオロエチレン;ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリカーボネート;ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル;ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4,10などのナイロン;ポリイミド;ポリスルホン;ポリフェニレンサルファイド;ポリジフェニルシロキサンなどのケイ素樹脂;ノボラックなどのフェノール樹脂;エポキシ樹脂;ポリウレタン;ポリスチレン;ブタジエン−スチレン共重合体;セルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース、でん粉、アルギン酸カルシウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの多糖類;キチン;キトサン;ウルシ;ゼラチン、コラーゲン、ケラチンなどのポリアミドおよびこれら高分子化合物の共重合体などを挙げることができる。これらは、複合材料でもよく、必要に応じて、金属酸化物粒子やガラス繊維などを充填することもでき、また、有機化合物材料をブレンドして、使用することもできる。
【0150】
また、図8に示された実施態様においては、生化学解析用ユニット80の吸着性領域84は、ナイロン6によって形成された吸着性膜83を、アルミニウム製の基板81に形成された多数の貫通孔82内に圧入して、形成されているが、カレンダー処理装置を用いて、吸着性膜83を、基板81に形成された多数の貫通孔82内に圧入することは必ずしも必要でなく、熱プレス装置などの他の手段を用いて、吸着性膜83を、基板81に形成された多数の貫通孔82内に圧入することもでき、圧入に代えて、適当な方法によって、吸着性膜83を、基板81に形成された多数の貫通孔82内に埋め込んで、多数の吸着性領域4を形成するようにしてもよい。
【0151】
さらに、前記実施態様においては、生化学解析用ユニット1、80の基板2、81には、約10000の約0.01平方ミリメートルのサイズを有する略円形の吸着性領域4、84が、約5000個/平方センチメートルの密度で、かつ、規則的なパターンにしたがって、基板2、81に形成されているが、吸着性領域4、84を略円形に形成することは必ずしも必要でなく、矩形状など、任意の形状に形成することができる。
【0152】
また、前記実施態様においては、生化学解析用ユニット1、80の基板2、81には、約10000の約0.01平方ミリメートルのサイズを有する略円形の吸着性領域4、84が、約5000個/平方センチメートルの密度で、かつ、規則的なパターンにしたがって、基板2、81に形成されているが、吸着性領域4、84の数およびサイズは、目的に応じて、任意に選択をすることができ、好ましくは、10以上の5平方ミリメートル未満のサイズを有する吸着性領域4、84が、10個/平方センチメートル以上の密度で、基板2、81に形成される。
【0153】
さらに、前記実施態様においては、生化学解析用ユニット1、80の基板2、81には、約10000の約0.01平方ミリメートルのサイズを有する略円形の吸着性領域4、84が、約5000個/平方センチメートルの密度で、規則的なパターンにしたがって、形成されているが、吸着性領域4、84を、規則的なパターンにしたがって、形成することは必ずしも必要でない。
【0154】
また、前記実施態様においては、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質および蛍光物質によって標識された生体由来の物質を含むハイブリダイズ液9が調製され、吸着性領域4に滴下された特異的結合物質にハイブリダイズさせているが、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光物質によって標識された生体由来の物質を、生化学解析用ユニット1の多数の吸着性領域4に含まれている特異的結合物質に、同時に、選択的に、ハイブリダイズさせることは必ずしも必要がなく、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光物質によって標識された生体由来の物質の一方を、生化学解析用ユニット1の多数の吸着性領域4に含まれている特異的結合物質に、選択的に、ハイブリダイズさせるようにしてもよい。
【0155】
さらに、前記実施態様においては、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質によって標識された生体由来の物質および蛍光物質によって標識された生体由来の物質が、特異的結合物質にハイブリダイズされているが、生体由来の物質を、特異的結合物質にハイブリダイズさせることは必ずしも必要でなく、生体由来の物質を、ハイブリダイゼーションに代えて、抗原抗体反応、リセプター・リガンドなどの反応によって、特異的結合物質に特異的に結合させることもできる。
【0156】
さらに、前記実施態様においては、インジェクタ6とCCDカメラ7を備えたスポッティング装置を用い、CCDカメラ7によって、インジェクタ6の先端部と、cDNAなどの特異的結合物質を滴下すべき吸着性領域4を観察しながら、インジェクタ6の先端部と、cDNAなどの特異的結合物質を滴下すべき吸着性領域4の中心とが合致したときに、インジェクタ6から、cDNAなどの特異的結合物質を放出させて、滴下しているが、インジェクタ6の先端部と、生化学解析用ユニット1に形成された多数の吸着性領域4との相対的な位置関係を、あらかじめ検出しておき、インジェクタ6と、生化学解析用ユニット1とを、相対的に、一定のピッチで、二次元的に移動させて、cDNAなどの特異的結合物質を滴下するようにすることもできる。
【0157】
【発明の効果】
本発明によれば、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、担体に、スポット状に滴下して、高密度に、スポット状領域を形成し、スポット状領域に含まれた特異的結合物質に、化学発光基質と接触させることによって化学発光を生じさせる標識物質および/または蛍光物質によって標識された生体由来の物質を特異的に結合させて、選択的に標識して得た生化学解析用ユニットから発せられる化学発光および/または蛍光を光電的に検出して、生化学解析用データを生成し、生体由来の物質を解析する場合にも、化学発光および/または蛍光の散乱に起因するノイズが生化学解析用データ中に生成されることを効果的に防止して、定量性に優れた生化学解析用データを生成することができる生化学解析用データの生成方法および装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成方法に使用される生化学解析用ユニットの略斜視図である。
【図2】図2は、スポッティング装置の略正面図である。
【図3】図3は、ハイブリダイゼーション容器の略縦断面図である。
【図4】図4は、本発明の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の略断面図である。
【図5】図5は、冷却CCDエリアセンサの制御系、検出系およびメモリ系ならびに本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の制御系、メモリ系、表示系および入力系を示すブロックダイアグラムである。
【図6】図6は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の略断面図である。
【図7】図7は、冷却CCDエリアセンサの制御系、検出系およびメモリ系ならびに本実施態様にかかる生化学解析用データの生成装置の制御系、メモリ系、表示系および入力系を示すブロックダイアグラムである。
【図8】図8は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる生化学解析用データの生成方法に用いられる生化学解析用ユニットの略斜視図である。
【符号の説明】
1 生化学解析用ユニット
2 基板
3 貫通孔
4 吸着性領域
5 スポッティング装置
6 インジェクタ
7 CCDカメラ
8 ハイブリダイゼーション容器
9 ハイブリダイゼーション溶液
20 冷却CCDエリアセンサ
21 励起光カットフィルタ部材
22 凸レンズ
23 レンズアレイ
24 透明ガラス板
25 サンプルステージ
26 レーザ光
27 レーザ励起光源
28 凹レンズ
29 蛍光
30 CCD
31 A/D変換器
32 データバッファ
33 カメラ制御回路
40 CPU
41 データ転送手段
42 データ処理手段
43 データ記憶手段
44 データ表示手段
45 光源制御手段
46 キーボード
48 CRT
50 冷却CCDエリアセンサ
52 凸レンズ
53 レンズアレイ
54 透明ガラス板
55 サンプルステージ
59 化学発光
60 CCD
61 A/D変換器
62 データバッファ
63 カメラ制御回路
70 CPU
71 データ転送手段
72 データ処理手段
73 データ記憶手段
74 データ表示手段
76 キーボード
78 CRT
80 生化学解析用ユニット
81 基板
82 貫通孔
83 吸着性膜
84 吸着性領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for generating data for biochemical analysis, and more specifically, the present invention is capable of specifically binding to a substance derived from a living body, and has a base sequence and a base length, A specific binding substance whose composition is known is dropped onto the carrier in a spot shape to form a spot-like region at high density, and the specific binding substance contained in the spot-like region is brought into contact with the chemiluminescent substrate. Chemiluminescence emitted from a unit for biochemical analysis obtained by specifically binding and selectively labeling a biological substance labeled with a labeling substance and / or a fluorescent substance that generates chemiluminescence Even when fluorescence is detected photoelectrically, biochemical analysis data is generated, and a biological substance is analyzed, noise due to chemiluminescence and / or fluorescence scattering is also detected in the data for biochemical analysis. Relates generating method and apparatus of the biochemical analysis data can be prevented from being generated during.
[0002]
[Prior art]
When irradiated with radiation, the energy of the radiation is absorbed, stored, recorded, and then excited using electromagnetic waves in a specific wavelength range. After using a stimulable phosphor having the property of emitting light as a radiation detection material, a radioactively labeled substance is administered to the organism, and then the organism or a part of the tissue of the organism is used as a sample. The sample is superposed on a stimulable phosphor sheet provided with a stimulable phosphor layer for a certain period of time, whereby radiation energy is accumulated and recorded in the stimulable phosphor, and then the sample is illuminated by electromagnetic waves. The stimulable phosphor layer is scanned to excite the stimulable phosphor, and the photostimulated light emitted from the stimulable phosphor is photoelectrically detected to generate a digital image signal and perform image processing. On the display means such as CRT Or, an autoradiography analysis system configured to reproduce an image on a recording material such as a photographic film is known (for example, Japanese Patent Publication No. 1-70884, Japanese Patent Publication No. 1-70882, No. 4-3962).
[0003]
Unlike radiographic systems, autoradiographic analysis systems that use stimulable phosphor sheets as radiation detection materials do not require chemical processing, such as development processing, but can also be applied to the resulting digital data. By performing the data processing, there is an advantage that the data for analysis can be reproduced as desired or quantitative analysis by a computer can be performed.
[0004]
On the other hand, a fluorescence analysis system using a fluorescent substance such as a fluorescent dye as a labeling substance instead of the radioactive labeling substance in the autoradiography analysis system is known. According to this fluorescence analysis system, by detecting the fluorescence emitted from the fluorescent substance, gene sequence, gene expression level, metabolism, absorption, excretion route, state of the administered substance in the experimental mouse, separation of proteins, Identification, evaluation of molecular weight, characteristics, etc. can be performed. For example, after electrophoresis of a solution containing multiple types of protein molecules to be electrophoresed on a gel support, the gel support is fluorescent. Stain the electrophoretic protein by soaking in a solution containing the dye, etc., excite the fluorescent dye with excitation light, and detect the resulting fluorescence to generate an image on the gel support The position and quantitative distribution of protein molecules can be detected. Alternatively, at least a part of the electrophoresed protein molecule is transferred onto a transfer support such as nitrocellulose by Western blotting, and an antibody that specifically reacts with the target protein is labeled with a fluorescent dye. By associating the prepared probe with the protein molecule, selectively labeling the protein molecule that binds only to the antibody that reacts specifically, exciting the fluorescent dye with excitation light, and detecting the resulting fluorescence, An image can be generated to detect the location and quantitative distribution of protein molecules on the transfer support. In addition, after adding a fluorescent dye to a solution containing a plurality of DNA fragments to be electrophoresed, the plurality of DNA fragments are electrophoresed on a gel support, or on a gel support containing a fluorescent dye. Electrophoresis of a plurality of DNA fragments, or electrophoresis of a plurality of DNA fragments on a gel support followed by immersing the gel support in a solution containing a fluorescent dye. By labeling the DNA fragments, exciting the fluorescent dye with excitation light, and detecting the resulting fluorescence, an image is generated and the distribution of DNA on the gel support is detected, or a plurality of DNAs are detected. After the fragments are electrophoresed on a gel support, the DNA is denaturated, and then at least the denatured DNA fragments are transferred onto a transfer support such as nitrocellulose by Southern blotting. In addition, a probe prepared by transferring a part of the DNA and labeling the DNA or RNA complementary to the target DNA with a fluorescent dye is hybridized with the denatured DNA fragment, and only the DNA fragment complementary to the probe DNA or probe RNA. Can be selectively labeled, the fluorescent dye can be excited with excitation light, and the resulting fluorescence can be detected to generate an image and detect the distribution of the target DNA on the transfer support. it can. Further, a DNA probe complementary to the DNA containing the target gene labeled with the labeling substance is prepared, hybridized with the DNA on the transcription support, and the enzyme is combined with the complementary DNA labeled with the labeling substance. After binding, contact the fluorescent substrate, change the fluorescent substrate into a fluorescent substance that emits fluorescence, excite the generated fluorescent substance with excitation light, and generate the image by detecting the generated fluorescence It is also possible to detect the distribution of the target DNA on the transfer support. This fluorescence analysis system has an advantage that gene sequences and the like can be easily detected without using a radioactive substance.
[0005]
Similarly, biologically-derived substances such as proteins and nucleic acids are immobilized on a support, selectively labeled with a labeling substance that generates chemiluminescence by contacting with a chemiluminescent substrate, and selectively selected with a labeling substance. A chemiluminescent substrate in contact with a labeled biological substance and a chemiluminescent substrate is contacted, and the chemiluminescence in the visible light wavelength region generated by the contact between the chemiluminescent substrate and the labeling substance is photoelectrically detected to generate a digital image signal. There is also a chemiluminescence analysis system that performs image processing and reproduces a chemiluminescence image on a display means such as a CRT or a recording material such as a photographic film to obtain information on a substance derived from a living body such as genetic information. Are known.
[0006]
Furthermore, in recent years, hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, RNA, etc. A specific binding substance that can specifically bind to the substance and has a known base sequence, base length, composition, etc. is dropped using a spotter device to form a large number of independent spots, Subsequently, hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, mRNA, etc. are collected from the living body by extraction, isolation, etc., or further, chemical treatment, chemistry A substance derived from a living body that has been subjected to treatment such as modification, and that is labeled with a labeling substance such as a fluorescent substance or a dye is hybridized. By irradiating excitation light to a microarray that is specifically bound to a specific binding substance by means of, for example, fluorescence, light such as fluorescence emitted from a labeling substance such as a fluorescent substance or a dye is detected photoelectrically, Microarray analysis systems that analyze biological materials have been developed. According to this microarray analysis system, a large number of spots of specific binding substances are formed in high density at different positions on the surface of a carrier such as a slide glass plate or a membrane filter, and a biological substance labeled with a labeling substance. By hybridizing, there is an advantage that it becomes possible to analyze a substance derived from a living body in a short time.
[0007]
In addition, it specifically binds to biological substances such as hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, RNA at different positions on the carrier surface such as membrane filters. A specific binding substance having a known base sequence, base length, composition, etc., is dropped using a spotter device to form a large number of independent spots, and then hormones, tumors Markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, mRNA, etc. are collected from living bodies by extraction, isolation, etc., or further subjected to chemical treatment, chemical modification, etc. A biologically-derived substance that has been labeled with a radioactive labeling substance, a specific binding substance by hybridization or the like In addition, the specifically bonded macroarray is brought into close contact with the stimulable phosphor sheet on which the photostimulable phosphor layer containing the photostimulable phosphor is formed, and the photostimulable phosphor layer is exposed. Later, the stimulable phosphor layer is irradiated with excitation light, and the photostimulated light emitted from the stimulable phosphor layer is detected photoelectrically to generate biochemical analysis data. A macroarray analysis system using a radiolabeled substance to be analyzed has also been developed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, it specifically binds to biological substances such as hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, RNA, etc. at different positions on the surface of the carrier such as membrane filters. A specific binding substance that is possible and has a known base sequence, base length, composition, etc. is dropped to form a plurality of spot-like regions, and the specific binding substances contained in the plurality of spot-like regions are formed. A biologically-labeled substance labeled with a labeling substance and / or a fluorescent substance that generates chemiluminescence by contacting with a chemiluminescent substrate is specifically bound by hybridization or the like, and selectively labeled. The chemiluminescence produced by the contact between the chemiluminescent substrate and the labeling substance is photoelectrically detected and / or the excitation light is contacted with the luminescent substrate. However, it is also required that the fluorescence emitted from the fluorescent material is photoelectrically detected by a photodetector such as a CCD camera, data for biochemical analysis is generated, and biochemical analysis is performed. When chemiluminescence or fluorescence is photoelectrically detected by a photodetector, chemiluminescence or fluorescence emitted from the spot-like region is scattered within the carrier, or chemiluminescence or fluorescence emitted from the spot-like region. Are scattered and mixed with chemiluminescence and fluorescence emitted from adjacent spot-like regions, and as a result, noise is generated in biochemical analysis data generated by photoelectrically detecting chemiluminescence and / or fluorescence There was a problem to do.
[0009]
Therefore, the present invention provides a specific binding substance that can specifically bind to a substance derived from a living body and has a known base sequence, base length, composition, and the like by dropping it onto a carrier in a spot shape. In the density, a spot-like region is formed, and a specific binding substance contained in the spot-like region is brought into contact with a chemiluminescent substrate to cause chemiluminescence, and is derived from a biological substance labeled with a labeling substance and / or a fluorescent substance Biochemical analysis data is generated by photoelectrically detecting chemiluminescence and / or fluorescence emitted from a biochemical analysis unit obtained by specifically binding and selectively labeling substances Even when analyzing substances of this type, it is possible to effectively prevent noise caused by chemiluminescence and / or fluorescence scattering from being generated in the data for biochemical analysis. data It is an object to provide a production method and apparatus biochemical analysis data that can be generated.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
This object of the present invention is to A plurality of holes are two-dimensionally formed by being spaced apart from each other and two-dimensionally formed by filling the plurality of holes in the substrate with an adsorbent material and being separated from each other. Multiple adsorptive regions A biochemical analysis unit comprising: a sample stage; and light emitted from the plurality of adsorptive regions of the biochemical analysis unit placed on the sample stage for the biochemical analysis A plurality of condensing lenses arranged opposite to each of the plurality of adsorptive regions of the unit are focused on a two-dimensional solid sensor, and photoelectrically detected by the two-dimensional solid sensor, and biochemical This is achieved by a biochemical analysis data generation method characterized by generating analysis data.
[0011]
According to the present invention, the biochemical analysis unit comprises: A plurality of holes spaced apart from each other and two-dimensionally formed, and a plurality of holes formed in the substrate are filled with an adsorbent material and spaced apart from each other to form a plurality of holes formed two-dimensionally. Adsorbent area Therefore, a specific binding substance that can specifically bind to a substance derived from a living body and has a known base sequence, base length, composition, and the like is used as a plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit. A specific substance bound to a specific binding substance contained in a plurality of adsorptive regions is specifically bound to a biological substance labeled with a labeling substance that generates chemiluminescence by contacting with the chemiluminescent substrate, When chemiluminescence emitted from the biochemical analysis unit obtained by selective labeling is photoelectrically detected to generate biochemical analysis data, chemiluminescence emitted from adjacent adsorbent regions is mixed. It is possible to effectively prevent noise from being generated in biochemical analysis data due to the scattering of chemiluminescence. Excellent raw It is possible to generate data for academic analysis.
[0012]
Further, according to the present invention, the biochemical analysis unit comprises: A plurality of holes spaced apart from each other and two-dimensionally formed, and a plurality of holes formed in the substrate are filled with an adsorbent material and spaced apart from each other to form a plurality of holes formed two-dimensionally. Adsorbent area Therefore, a specific binding substance that can specifically bind to a substance derived from a living body and has a known base sequence, base length, composition, and the like is used as a plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit. A biologically-derived substance labeled with a fluorescent substance is specifically bound to a specific binding substance contained in a plurality of adsorptive regions, selectively labeled, and a plurality of biochemical analysis units By irradiating the adsorbing region with excitation light, the fluorescent material selectively contained in the plurality of adsorbing regions is excited, and the fluorescence emitted from the fluorescent material is photoelectrically passed through the excitation light cut filter. When detecting and generating data for biochemical analysis, it is possible to effectively prevent the fluorescence emitted from the adjacent adsorptive regions from being mixed, and thus noise due to the scattering of the fluorescence is generated. Generated in data for chemical analysis Since it becomes possible to effectively prevent, it is possible to produce biochemical analysis data having an excellent quantitative characteristic.
[0013]
Furthermore, according to the present invention, the light emitted from the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit placed on the sample stage is opposed to each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit. The two-dimensional solid-state sensor condenses light on the two-dimensional solid-state sensor using a plurality of arranged condensing lenses, and is photoelectrically detected by the two-dimensional solid-state sensor to generate biochemical analysis data. Light emitted from the plurality of absorptive regions with a plurality of condensing lenses facing each of the plurality of absorptive regions of the chemical analysis unit sufficiently close to the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit By collecting the light, it is possible to collect the light emitted from the plurality of adsorptive regions with high light collection efficiency and guide it to the two-dimensional solid state sensor, and to emit from each of the plurality of adsorptive regions. Light to be The angle at which the condensing lens is viewed from each adsorptive region becomes smaller and the stray light is not likely to be generated in the lens as in the case of guiding to the two-dimensional solid sensor by one condensing lens. The two-dimensional solid-state sensor can detect light emitted from a plurality of adsorptive regions with high sensitivity and generate biochemical analysis data with high quantitativeness.
[0014]
In a preferred embodiment of the present invention, the substrate of the biochemical analysis unit has a property of attenuating light.
[0015]
According to a preferred embodiment of the present invention, the substrate of the biochemical analysis unit has the property of attenuating light. Formed by filling adsorbent material in multiple holes Effectively prevent chemiluminescence or fluorescence emitted from each adsorptive region from being scattered within the substrate of the biochemical analysis unit and mixing chemiluminescence or fluorescence emitted from adjacent adsorbent regions. Therefore, it is possible to effectively prevent noise caused by chemiluminescence or fluorescence scattering from being generated in the data for biochemical analysis. Can be generated.
[0016]
In a preferred embodiment of the present invention, when the substrate of the biochemical analysis unit transmits light through the substrate by a distance equal to the distance between adjacent adsorptive regions, the light energy is reduced to 1 /. It has the property of being attenuated to 5 or less.
[0017]
In a further preferred embodiment of the present invention, when the light of the substrate of the biochemical analysis unit is transmitted through the substrate by a distance equal to the distance between adjacent adsorptive regions, the light energy is set to 1. / 10 or less.
[0018]
In a further preferred embodiment of the present invention, when the light of the substrate of the biochemical analysis unit is transmitted through the substrate by a distance equal to the distance between adjacent adsorptive regions, the light energy is set to 1. / 50 or less.
[0019]
In a further preferred embodiment of the present invention, when the light of the substrate of the biochemical analysis unit is transmitted through the substrate by a distance equal to the distance between adjacent adsorptive regions, the light energy is set to 1. / 100 or less.
[0020]
In a further preferred embodiment of the present invention, when the light of the substrate of the biochemical analysis unit is transmitted through the substrate by a distance equal to the distance between adjacent adsorptive regions, the light energy is set to 1. / 500 or less.
[0021]
In a further preferred embodiment of the present invention, when the substrate of the biochemical analysis unit transmits light through the substrate by a distance equal to the distance between adjacent adsorptive regions, the light energy is It has the property of being attenuated to 1/1000 or less.
[0022]
In a further preferred embodiment of the present invention, the condenser lens is constituted by a lens having a large numerical aperture.
[0023]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of condensing lenses are arranged in the lens array so that the pitch of the adjacent condensing lenses is equal to the pitch of the adjacent adsorptive regions of the biochemical analysis unit. It is attached.
[0024]
In a preferred embodiment of the present invention, the two-dimensional solid sensor is constituted by a cooled CCD sensor.
[0025]
According to a preferred embodiment of the present invention, since the two-dimensional solid-state sensor is constituted by a cooled CCD sensor, light emitted from a plurality of adsorptive regions can be detected over a long period of time. It is possible to detect chemiluminescence or fluorescence, which is a simple light, with high sensitivity and to generate biochemical analysis data with excellent quantification.
[0026]
In a preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit includes a specific binding substance, and the specific binding substance contained in the plurality of absorptive regions is chemically treated. A biologically-derived substance labeled with a labeling substance that generates chemiluminescence by being brought into contact with a luminescent substrate is selectively and specifically bound to chemiluminescence emitted from the plurality of adsorptive regions. A three-dimensional solid-state sensor is configured to photoelectrically detect and generate biochemical analysis data.
[0027]
In a preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit contains a specific binding substance, and the specific binding substances contained in the plurality of absorptive regions are fluorescent. A biological substance labeled with a substance is selectively and specifically bound to the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit, opposite to the two-dimensional solid sensor with respect to the sample stage. Excitation light emitted from an excitation light source located on the side is irradiated to excite the fluorescent material selectively contained in the plurality of adsorptive regions, and the fluorescence emitted from the fluorescent material is collected into the plurality of light collections. The lens cuts the light having the wavelength of the excitation light and guides it to the two-dimensional sensor through an excitation hole cut filter having a property of transmitting light having a wavelength longer than that of the excitation light. Accordingly, by photoelectrically detecting it is configured to produce biochemical analysis data.
[0028]
In the present invention, the labeling with the fluorescent substance means that the fluorescent substance is labeled with the fluorescent dye, and the enzyme is contacted with the fluorescent substrate after binding the enzyme with the labeled sample, And a case where the fluorescent substance is labeled with the obtained fluorescent substance.
[0029]
In a preferred embodiment of the present invention, the biological substance is bound to the specific binding substance by a reaction selected from the group consisting of hybridization, antigen-antibody reaction, and receptor / ligand.
[0030]
In a preferred embodiment of the present invention, 10 or more absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0031]
In a further preferred embodiment of the present invention, 50 or more absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0032]
In a further preferred embodiment of the present invention, 100 or more absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0033]
In a further preferred embodiment of the present invention, 500 or more absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0034]
In a further preferred embodiment of the present invention, 1000 or more adsorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0035]
In a further preferred embodiment of the present invention, 5000 or more adsorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0036]
In a further preferred embodiment of the present invention, 10,000 or more adsorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0037]
In a further preferred embodiment of the present invention, 50000 or more adsorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0038]
In a further preferred embodiment of the present invention, 100,000 or more adsorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0039]
In a preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit has a size of less than 5 square millimeters.
[0040]
In a further preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit has a size of less than 1 square millimeter.
[0041]
In a further preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit has a size of less than 0.5 square millimeters.
[0042]
In a further preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit has a size of less than 0.1
[0043]
In a further preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit has a size of less than 0.05 square millimeters.
[0044]
In a further preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit has a size of less than 0.01 square millimeters.
[0045]
In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 10 /
[0046]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 50 or more per square centimeter.
[0047]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 100 or more per square centimeter.
[0048]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 500 or more per square centimeter.
[0049]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 1000 /
[0050]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 5000 or more per square centimeter.
[0051]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of absorptive regions are formed on the substrate of the biochemical analysis unit at a density of 10,000 or more per square centimeter.
[0052]
In a preferred embodiment of the invention, In the substrate of the biochemical analysis unit, a plurality of through holes are formed two-dimensionally apart from each other, The plurality of absorptive regions are the plurality of the absorptive regions. Penetration The hole is filled with an adsorbent material.
[0054]
In a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of adsorptive regions are formed by press-fitting an adsorbing film containing an adsorbing material into the plurality of through holes of the substrate. .
[0055]
According to a preferred embodiment of the present invention, the plurality of adsorptive regions are formed by press-fitting the adsorptive film containing the adsorptive material into the plurality of through holes of the substrate. It is possible to produce biochemical analysis units with adsorptive regions .
[0056]
In another preferred embodiment of the present invention, a plurality of recesses are two-dimensionally formed on the substrate of the biochemical analysis unit so as to be spaced apart from each other, and the plurality of adsorptive regions are the plurality of the plurality of adsorbing regions. The recess is filled with an adsorbent material and formed. .
[0057]
In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of adsorptive regions are regularly formed on the substrate of the biochemical analysis unit.
[0058]
In the present invention, the material for forming the substrate of the biochemical analysis unit preferably has the property of attenuating light, but is not particularly limited, and is not limited to inorganic compound materials and organic compound materials. Any of them can be used, and a metal material, a ceramic material or a plastic material is preferably used.
[0059]
In the present invention, as an inorganic compound material that can be preferably used to form a substrate for a biochemical analysis unit, for example, gold, silver, copper, zinc, aluminum, titanium, tantalum, chromium, iron, nickel, Metals such as cobalt, lead, tin, and selenium; alloys such as brass, stainless steel, and bronze; silicon materials such as silicon, amorphous silicon, glass, quartz, silicon carbide, and silicon nitride; metals such as aluminum oxide, magnesium oxide, and zirconium oxide Examples of oxides include inorganic salts such as tungsten carbide, calcium carbonate, calcium sulfate, hydroxyapatite, and gallium arsenide. These may have any structure in a polycrystalline sintered body such as single crystal, amorphous, or ceramic.
[0060]
In the present invention, as an organic compound material that can be used to form a substrate for a biochemical analysis unit, a polymer compound is preferably used. Examples of a polymer compound that can be preferably used include polyethylene and polypropylene. Acrylic resins such as polymethyl methacrylate and butyl acrylate / methyl methacrylate copolymer; polyacrylonitrile; polyvinyl chloride; polyvinylidene chloride; polyvinylidene fluoride; polytetrafluoroethylene; polychlorotrifluoroethylene; Polyesters such as naphthalate and polyethylene terephthalate; nylons such as
[0061]
In general, the greater the light scattering and / or absorption, the higher the light attenuation capability. Therefore, the substrate of the biochemical analysis unit preferably has an absorbance of 0.3 or more per 1 cm in thickness. More preferably, the absorbance per cm is 1 or more. Here, the absorbance is calculated by calculating the A / T by placing an integrating sphere immediately after the Tcm-thick plate and measuring the amount of transmitted light A at the wavelength of the probe light or emission light used for measurement with a spectrophotometer. Is required. In order to improve the light attenuation ability, a light scatterer or a light absorber can be contained in the substrate of the biochemical analysis unit. As the light scatterer, fine particles of a material different from the material forming the substrate of the biochemical analysis unit are used, and as the light absorber, a pigment or a dye is used.
[0062]
In the present invention, a porous material or a fiber material is preferably used as the absorptive material forming the absorptive region of the biochemical analysis unit. The adsorptive region can also be formed by using a porous material and a fiber material in combination.
[0063]
In the present invention, the porous material used to form the adsorptive region of the biochemical analysis unit may be either an organic material or an inorganic material, or an organic / inorganic composite.
[0064]
In the present invention, the organic porous material used for forming the adsorptive region of the biochemical analysis unit is not particularly limited, but a carbon material such as activated carbon or a material capable of forming a membrane filter is used. Are preferably used. Specifically, nylons such as
[0065]
In the present invention, the inorganic porous material used for forming the adsorptive region of the biochemical analysis unit is not particularly limited, but preferably, for example, platinum, gold, iron, silver, nickel Metals such as aluminum; metal oxides such as alumina, silica, titania and zeolite; metal salts such as hydroxyapatite and calcium sulfate, and composites thereof.
[0066]
In the present invention, the fiber material used for forming the adsorptive region of the biochemical analysis unit is not particularly limited, but preferably, for example,
[0067]
In the present invention, a plurality of absorptive regions of the biochemical analysis unit are subjected to oxidation treatment such as electrolytic treatment, plasma treatment and arc discharge; primer treatment using a silane coupling agent, titanium coupling agent, etc .; surfactant treatment It can also be formed by surface treatment such as. It is particularly preferable that the surface of the adsorptive region has a fractal structure.
[0068]
The object of the invention is also A plurality of holes are two-dimensionally formed by being spaced apart from each other and two-dimensionally formed by filling the plurality of holes in the substrate with an adsorbent material and being separated from each other. Multiple adsorptive regions A sample stage for mounting a biochemical analysis unit comprising: a two-dimensional solid state sensor; and facing each of the plurality of adsorptive regions of the biochemical analysis unit mounted on the sample stage This is achieved by a biochemical analysis data generation device characterized in that a lens array having a plurality of condensing lenses attached thereto is provided at the position.
[0069]
According to the present invention, the data generation device for biochemical analysis comprises: A plurality of holes spaced apart from each other and two-dimensionally formed, and a plurality of holes formed in the substrate are filled with an adsorbent material and spaced apart from each other to form a plurality of holes formed two-dimensionally. Adsorbent area A sample stage for mounting a biochemical analysis unit equipped with a two-dimensional solid state sensor, and in a position facing each of a plurality of adsorptive regions of the biochemical analysis unit mounted on the sample stage. Because it has a lens array with multiple condenser lenses attached, the lens array is placed close enough to each of the multiple absorptive regions of the biochemical analysis unit placed on the sample stage. By doing so, chemiluminescence and fluorescence emitted from a plurality of adsorptive regions can be condensed with high condensing efficiency and guided to a two-dimensional solid state sensor. The angle at which the condensing lens is viewed from each adsorptive region is reduced as in the case where the emitted chemiluminescence or fluorescence is guided to the two-dimensional solid sensor by one condensing lens Because there is no possibility that stray light is easily generated in the lens, biochemistry with high quantification is detected by detecting chemiluminescence and fluorescence emitted from multiple adsorptive regions with high sensitivity using a two-dimensional solid state sensor. Analysis data can be generated.
[0070]
In a preferred embodiment of the present invention, the biochemical analysis data generation device further includes an excitation light source that emits excitation light on the opposite side of the two-dimensional solid sensor with respect to the sample stage, and the lens array. And an excitation light cut filter having a property of cutting light having the wavelength of the excitation light and transmitting light having a wavelength longer than that of the excitation light.
[0071]
According to a preferred embodiment of the present invention, the data generation device for biochemical analysis further includes an excitation light source that emits excitation light on the side opposite to the two-dimensional solid sensor with respect to the sample stage, and a lens array. Since it has an excitation light cut filter that cuts light of the wavelength of excitation light and transmits light having a wavelength longer than that of excitation light between two-dimensional solid-state sensors, it is specifically designed for biological substances. Specific binding substances that are capable of binding and whose base sequence, base length, composition, etc. are known are dropped onto the multiple absorptive regions of the biochemical analysis unit, and the specifics contained in the multiple absorptive regions A biologically-bound substance labeled with a fluorescent substance is specifically bound to a chemical binding substance, selectively labeled, and fluorescence data is recorded and excited in multiple absorptive regions of the biochemical analysis unit. Emitted from the light source The excitation light thus irradiated is irradiated to a plurality of adsorptive regions of the biochemical analysis unit to excite the fluorescent material selectively contained in the plurality of adsorptive regions, and the fluorescence emitted from the fluorescent material is When photoelectrically detecting and generating biochemical analysis data with a three-dimensional solid state sensor, a lens array with a plurality of condensing lenses facing each of the plurality of adsorptive regions is mounted on the sample stage. The fluorescent light emitted from the plurality of absorptive regions is condensed with high condensing efficiency by being placed in close proximity to each of the plurality of absorptive regions of the placed biochemical analysis unit, In the case where the fluorescence emitted from each of the plurality of adsorptive regions is guided to the two-dimensional solid sensor by a single condenser lens, it can be guided to the two-dimensional solid sensor through the excitation light cut filter. Yo In addition, since the angle at which the condensing lens is viewed from each adsorptive region is reduced and stray light is not easily generated in the lens, the two-dimensional solid sensor is used to detect the adsorptive region from a plurality of adsorptive regions. It is possible to detect the emitted fluorescence and generate highly quantitative data for biochemical analysis.
[0072]
In a preferred embodiment of the present invention, the condenser lens is constituted by a lens having a large numerical aperture.
[0073]
In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of condensing lenses are arranged in the lens array such that the pitch of the condensing lenses adjacent to each other is equal to the pitch of the adsorbing regions adjacent to the biochemical analysis unit. It is attached.
[0074]
In a preferred embodiment of the present invention, the two-dimensional solid sensor is constituted by a cooled CCD sensor.
[0075]
According to a preferred embodiment of the present invention, since the two-dimensional solid-state sensor is constituted by a cooled CCD sensor, light emitted from a plurality of adsorptive regions can be detected over a long period of time. It is possible to detect chemiluminescence or fluorescence, which is a simple light, with high sensitivity and to generate biochemical analysis data with excellent quantification.
[0076]
In a preferred embodiment of the present invention, the excitation light source is constituted by a laser excitation light source.
[0077]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0078]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a biochemical analysis unit used in a method for generating biochemical analysis data according to a preferred embodiment of the present invention.
[0079]
As shown in FIG. 1, the
[0080]
Although not exactly shown in FIG. 1, in this embodiment, there are regularly through-
[0081]
FIG. 2 is a schematic front view of the spotting device.
[0082]
In the biochemical analysis, as shown in FIG. 2, in a large number of adsorbing
[0083]
As shown in FIG. 2, the
[0084]
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the hybridization container.
[0085]
As shown in FIG. 3, the
[0086]
When a specific binding substance such as cDNA is selectively labeled with a labeling substance that generates chemiluminescence by contacting with the chemiluminescent substrate, the labeling substance that generates chemiluminescence by contacting with the chemiluminescent substrate is used. A hybridization solution 9 containing a biologically-derived substance that is a labeled probe is prepared and accommodated in a
[0087]
On the other hand, when a specific binding substance such as cDNA is selectively labeled with a fluorescent substance such as a fluorescent dye, a hybridization solution 9 containing a biological substance that is a probe labeled with the fluorescent substance such as a fluorescent dye. Is prepared and accommodated in the
[0088]
Includes two or more biologically-derived substances among biologically-derived substances labeled with a labeling substance that generates chemiluminescence upon contact with a chemiluminescent substrate and biologically-derived substances labeled with a fluorescent substance such as a fluorescent dye A hybridization solution 9 can be prepared and accommodated in the
[0089]
In hybridization, a
[0090]
As a result, a biologically-derived substance labeled with a labeling substance that causes chemiluminescence to be brought into contact with a specific binding substance adsorbed on a large number of
[0091]
In this way, chemiluminescence data and fluorescence data are recorded in a large number of the
[0092]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a biochemical analysis data generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
[0093]
The biochemical analysis data generation apparatus according to the present embodiment is configured to be able to read fluorescence data recorded in a large number of
[0094]
As the laser
[0095]
Therefore, in this embodiment, the excitation light cut
[0096]
FIG. 5 is a block diagram showing a control system, a detection system and a memory system of the cooled
[0097]
As shown in FIG. 5, the cooled
[0098]
As shown in FIG. 5, the biochemical analysis data generating apparatus according to this embodiment includes a CPU 40 that controls the operation of the cooled
[0099]
The biochemical analysis data generating apparatus according to the present embodiment configured as described above has the fluorescence recorded in the dot-like
[0100]
First, a
[0101]
Here, the
[0102]
Next, when a data generation start signal is input to the keyboard 46 by the user, the data generation start signal is input to the CPU 40.
[0103]
When receiving the data generation start signal, the CPU 40 outputs a start signal to the laser
[0104]
The
[0105]
When irradiated with the
[0106]
The
[0107]
Here, the fluorescent material is excited by the excitation light, and the wavelength of the emitted
[0108]
The
[0109]
When a predetermined exposure time has elapsed, the CPU 40 outputs an exposure completion signal to the camera control circuit 33 and the light source control means 45 of the cooling
[0110]
The light source controller 45 turns off the laser
[0111]
On the other hand, when receiving an exposure completion signal from the CPU 40, the camera control circuit 33 transfers analog data accumulated in the form of charges by the
[0112]
At the same time, the CPU 40 outputs a data transfer signal to the data transfer means 41, reads the biochemical analysis data from the data buffer 32 of the cooled
[0113]
The data processing means 42 performs necessary data processing on the input biochemical analysis data in accordance with a user instruction, and stores the data in the data storage means 43.
[0114]
When the user inputs a data display signal to the keyboard 46, the CPU 40 outputs a data display signal to the data display means 44, and generates quantitative data based on the biochemical analysis data stored in the data storage means 43. , Displayed on the screen of the
[0115]
In the present embodiment, the
[0116]
Therefore, according to this embodiment, even when the dot-like
[0117]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a biochemical analysis data generating apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
[0118]
The biochemical analysis data generation apparatus according to the present embodiment is configured to be able to read chemiluminescence data recorded in a large number of
[0119]
FIG. 7 is a block diagram showing a control system, a detection system and a memory system of the cooled
[0120]
As shown in FIG. 7, the cooled
[0121]
As shown in FIG. 7, the biochemical analysis data generating apparatus according to this embodiment includes a CPU 70 that controls the operation of the cooled
[0122]
The biochemical analysis data generating apparatus according to the present embodiment configured as described above has the chemistry recorded in the dot-like
[0123]
First, a biochemistry in which a chemiluminescent substrate is brought into contact with a labeling substance contained in a large number of dot-like
[0124]
Here, the sample stage 55 is provided with a guide member (not shown), and a large number of dot-like
[0125]
Next, when a data generation start signal is input to the keyboard 76 by the user, the data generation start signal is input to the CPU 70.
[0126]
When the data generation start signal is input, the CPU 70 outputs the data generation start signal to the camera control circuit 63 of the cooling
[0127]
The
[0128]
The
[0129]
When a predetermined exposure time has elapsed, the CPU 70 outputs an exposure completion signal to the camera control circuit 63 of the cooling
[0130]
Upon receiving an exposure completion signal from the CPU 40, the camera control circuit 33 transfers the analog data accumulated in the form of charges by the
[0131]
At the same time, the CPU 40 outputs a data transfer signal to the data transfer means 41, reads the biochemical analysis data from the data buffer 32 of the cooled
[0132]
The data processing means 42 performs necessary data processing on the input biochemical analysis data in accordance with a user instruction, and stores the data in the data storage means 43.
[0133]
When the user inputs a data display signal to the keyboard 46, the CPU 40 outputs a data display signal to the data display means 44, and generates quantitative data based on the biochemical analysis data stored in the data storage means 43. , Displayed on the screen of the
[0134]
According to the present embodiment, even when the dot-like
[0135]
FIG. 8 is a schematic perspective view of a biochemical analysis unit used in a method for generating biochemical analysis data according to another preferred embodiment of the present invention.
[0136]
As shown in FIG. 8, the biochemical analysis unit 80 according to this embodiment includes an aluminum substrate 81 in which a large number of substantially circular through holes 82 are regularly formed. An adsorbent film 83 formed of
[0137]
Although not shown exactly in FIG. 8, in this embodiment, approximately circular absorptive regions 84 having a size of about 0.01 square millimeters of about 10000 at a density of about 5000 pieces / square centimeter, The biochemical analysis unit 80 is regularly formed.
In this embodiment, the adsorptive film 83 is press-fitted into the through hole 82 formed in the substrate 81 so that the surface of the adsorptive region 84 and the surface of the substrate 81 are located at the same height. A biochemical analysis unit 80 is formed.
[0138]
Also in this embodiment, in the same manner as in the
[0139]
Furthermore, as shown in FIG. 3, a hybridizing solution 9 containing a biological substance labeled with a labeling substance that produces chemiluminescence by contacting with a chemiluminescent substrate and a biological substance labeled with a fluorescent substance 9 The biochemical analysis unit 80 is set in the
[0140]
In this way, chemiluminescence data and fluorescence data are recorded in the biochemical analysis unit 80.
[0141]
The fluorescence data recorded in the biochemical analysis unit 80 is read by the biochemical analysis data generator shown in FIGS. 4 and 5 in the same manner as in the above-described embodiment. The chemiluminescence data recorded in the unit 80 is read by the biochemical analysis data generator shown in FIGS. 6 and 7 in the same manner as in the above embodiment, and the biochemical analysis data is generated respectively. Is done.
[0142]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
[0143]
For example, in the above-described embodiment, a plurality of different cDNAs having known base sequences are used as the specific binding substance, but the specific binding substance usable in the present invention is not limited to cDNA. It can specifically bind to biological substances such as hormones, tumor markers, enzymes, antibodies, antigens, abzymes, other proteins, nucleic acids, cDNA, DNA, RNA, etc., and the base sequence and length of the base Any specific binding substance whose composition is known can be used as the specific binding substance of the present invention.
[0144]
Further, in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, a laser
[0145]
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the laser
[0146]
Further, in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the concave lens 28 is used to diverge the
[0147]
In the above embodiment, the cooled
[0148]
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, the
[0149]
Furthermore, in the said embodiment, although the
[0150]
Further, in the embodiment shown in FIG. 8, the absorptive region 84 of the biochemical analysis unit 80 has a large number of penetrations formed in the aluminum substrate 81 through the absorptive film 83 formed of
[0151]
Further, in the above-described embodiment, the
[0152]
In the above embodiment, the
[0153]
Further, in the above-described embodiment, the
[0154]
In the above embodiment, a hybridizing solution 9 containing a labeling substance that generates chemiluminescence by contacting with a chemiluminescent substrate and a biological substance labeled with a fluorescent substance is prepared and dropped into the
[0155]
Furthermore, in the above-described embodiment, a biological substance labeled with a labeling substance that generates chemiluminescence upon contact with a chemiluminescent substrate and a biological substance labeled with a fluorescent substance hybridize to the specific binding substance. Although it is soyed, it is not always necessary to hybridize a substance derived from a living body to a specific binding substance. Instead of hybridization, a substance derived from a living body is subjected to a reaction such as an antigen-antibody reaction or a receptor / ligand. Alternatively, it can be specifically bound to a specific binding substance.
[0156]
Furthermore, in the said embodiment, the spotting apparatus provided with the
[0157]
【The invention's effect】
According to the present invention, a specific binding substance that can be specifically bound to a substance derived from a living body and has a known base sequence, base length, composition, and the like is dropped onto a carrier in a spot shape to increase the amount. In the density, a spot-like region is formed, and a specific binding substance contained in the spot-like region is brought into contact with a chemiluminescent substrate to cause chemiluminescence, and is derived from a biological substance labeled with a labeling substance and / or a fluorescent substance. Biochemical analysis data is generated by photoelectrically detecting chemiluminescence and / or fluorescence emitted from a biochemical analysis unit obtained by specifically binding and selectively labeling substances Even when analyzing substances of this type, it is possible to effectively prevent noise caused by chemiluminescence and / or fluorescence scattering from being generated in the data for biochemical analysis. Generate data It becomes possible to provide a production method and apparatus biochemical analysis data that can Rukoto.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a biochemical analysis unit used in a method for generating biochemical analysis data according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view of a spotting device.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a hybridization container.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a biochemical analysis data generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a control system, a detection system, and a memory system of a cooled CCD area sensor, and a control system, a memory system, a display system, and an input system of a biochemical analysis data generation apparatus according to the present embodiment; It is a diagram.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a biochemical analysis data generating apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a control system, a detection system, and a memory system of a cooled CCD area sensor, and a control system, a memory system, a display system, and an input system of a biochemical analysis data generation apparatus according to the present embodiment; It is a diagram.
FIG. 8 is a schematic perspective view of a biochemical analysis unit used in a method for generating biochemical analysis data according to another preferred embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Biochemical analysis unit
2 Substrate
3 Through hole
4 Adsorbent area
5 Spotting device
6 Injector
7 CCD camera
8 Hybridization container
9 Hybridization solution
20 Cooling CCD area sensor
21 Excitation light cut filter member
22 Convex lens
23 Lens array
24 Transparent glass plate
25 Sample stage
26 Laser light
27 Laser excitation light source
28 Concave lens
29 Fluorescence
30 CCD
31 A / D converter
32 data buffers
33 Camera control circuit
40 CPU
41 Data transfer means
42 Data processing means
43 Data storage means
44 Data display means
45 Light source control means
46 keyboard
48 CRT
50 Cooling CCD area sensor
52 Convex lens
53 Lens Array
54 Transparent glass plate
55 Sample stage
59 Chemiluminescence
60 CCD
61 A / D converter
62 Data buffer
63 Camera control circuit
70 CPU
71 Data transfer means
72 Data processing means
73 Data storage means
74 Data display means
76 keyboard
78 CRT
80 Biochemical analysis unit
81 substrates
82 Through hole
83 Adsorbent membrane
84 Adsorbent area
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