JP4170931B2

JP4170931B2 - バイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法

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Publication number: JP4170931B2
Application number: JP2004062736A
Authority: JP
Inventors: 徳彦松下; 隆史森居; 孝夫岡田
Original assignee: 株式会社生体分子計測研究所
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: JP2005249682A

Description

本発明はバイオチップの検査技術に係り、特に基板上に固定された生体分子プローブの表面状態を検査するバイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法に関する。

溶液に含まれるデオキシリボ核酸(DNA)や、リボ核酸(RNA)、及びタンパク質等の生体物質を特異的に捕捉し分析する技術として、バイオチップによる検査技術が注目されている。バイオチップはガラス等の基板上に分析対象の生体物質と特異的に反応する生体分子プローブを固定することにより作製される。ここで、基板上に固定された生体分子プローブの表面状態を検査することは、バイオチップに捕捉される生体物質の濃度や、反応特異性を予測する上で重要となる。そのため、バイオチップに生体分子プローブと高い親和性をもって結合する蛍光物質を滴下し、レーザースキャナ等で蛍光強度を検出することにより、基板上の生体分子プローブの密度等を検査する方法が提案されている（例えば特許文献1参照。）。
特開2003-130875号公報

しかし蛍光物質でバイオチップを検査する方法は、染色及び洗浄の工程が必要であり、バイオチップの検査工程が複雑になるという問題があった。また蛍光物質による検査方法では、基板上に固定された生体分子プローブの密度等を蛍光強度から間接的に評価することが可能であるものの、基板上に固定された生体分子プローブを直接観察することは不可能であった。

本発明は上記問題点を鑑み、基板上に固定された生体分子プローブの表面状態を高い精度で検査することを可能とするバイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第1の特徴は、（イ）バイオチップを格納するホルダを有し、バイオチップを観察する光学顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡装置と、（ロ）光学顕微鏡により観察されたバイオチップの光学観察画像と、光学顕微鏡により観察された走査型プローブ顕微鏡のレーザ光を照射されたカンチレバーの光学観察画像を取得する観察画像取得部と、（ハ）バイオチップの光学観察画像の一部の領域を特定することによってバイオチップ上に検査候補領域と、検査候補領域内部に複数の検査対象領域とを設定することを促す画像インタフェースと、（ニ）レーザ光を照射されたカンチレバー上のレーザスポットの座標を検査開始点とし、ホルダを駆動して複数の検査対象領域のいずれか一つを検査開始点に移動させるホルダ座標制御部と、（ホ）走査型プローブ顕微鏡により観察された複数の検査対象領域のそれぞれの検査画像を取得する検査画像取得部とを備えるバイオチップ検査システムであることを要旨とする。

本発明の第2の特徴は、（イ）バイオチップをホルダに配置するステップと、（ロ）バイオチップの光学観察画像をカメラで取得するステップと、（ハ）光学観察画像の一部の領域を特定しバイオチップ上に検査候補領域を設定するステップと、（ニ）検査候補領域内部に複数の検査対象領域を設定するステップと、（ホ）バイオチップ上に配置された走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー上にレーザ光を照射するステップと、（ヘ）レーザ光を照射されたカンチレバーの光学観察画像をカメラで取得するステップと、（ト）レーザ光を照射されたカンチレバー上のレーザスポットの座標を検査開始点とし、ホルダを駆動して複数の検査対象領域のいずれか一つを検査開始点に移動させるステップと、（チ）複数の検査対象領域のそれぞれの検査画像を走査型プローブ顕微鏡で取得するステップとを含むバイオチップ検査方法であることを要旨とする。

本発明によれば、基板上に固定された生体分子プローブの表面状態を高精度に検査可能であるバイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法を提供することができる。

次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係るバイオチップ検査システムは、図1に示すように中央処理装置(CPU)100、観察装置332、入力装置312、出力装置341、画像表示装置342、プログラム記憶装置330、データ記憶装置331を備える。さらにCPU100は、プローブ顕微鏡制御部323、ホルダ座標制御部324、観察画像取得部309、検査画像取得部311、探針認識部301及び画像インタフェース310を備える。

観察装置332は、図2に示すように、光学顕微鏡3、光学顕微鏡3に上部に配置された走査型プローブ顕微鏡(SPM)装置10を備える。

光学顕微鏡3は、底部34、底部34に一端に固定された鏡筒31、鏡筒31に接続され底部34と平行になるように底部34に対向して配置されたステージ22を備える。

ステージ22上にはL字型の第1検体ホルダ20と、第1検体ホルダ20の図2に示すy方向の内辺に一辺が嵌合にされた長方形状の第2検体ホルダ24が配置される。第1検体ホルダ20はx方向駆動軸23aを介して第1ホルダ駆動部21aに接続され、第1ホルダ駆動部21aにより図2に示すx方向に移動可能である。また第1検体ホルダ20と共に、第2検体ホルダ24もx方向に移動される。また第2検体ホルダ24はy方向駆動軸23bを介して第2ホルダ駆動部21bに接続され、第2ホルダ駆動部21bによりy方向に移動可能である。第1検体ホルダ駆動部21a及び第2ホルダ駆動部21bとしては、リニアアクチュエータ等が使用可能である。

第2検体ホルダ24の中央部には実施の形態に係るバイオチップ検査システムの検査対象となるバイオチップ1が配置される凹部26が設けられている。バイオチップ1は図3の拡大平面図に示すように、ガラス等の透明材料による基板50、基板50上に配置された複数の反応スポット191a, 191b, 191c, 191d, 191e, 191f, 191g, 191h, 191i, 191j, 191k, 191l, 191m, 191n, 191o, 191p, 191q, 191r, 191s, 191t, 191u, 191v, 191w, 191xを備える。反応スポット191a〜191xのそれぞれは基板50上にマトリックス状に規則的に配置される。反応スポット191a〜191xのそれぞれにおいてはDNA、RNA、ペプチド核酸(PNA)、糖鎖及びタンパク質等の生体分子プローブが基板50に固定されている。

また、図2に示す凹部26内部には、配置されたバイオチップ1をx方向に移動させるx方向用ピエゾ素子70a, 70b、及びバイオチップ1をy方向に移動させるy方向用ピエゾ素子71a, 71bのそれぞれが配置される。

図2に示す底部34上には第2検体ホルダ24の凹部26に対向し、凹部26に配置されるバイオチップ1の拡大像を光学的に観察するための複数の対物レンズ33a, 33b, 33c, 33d, 33eを有するレボルバ32が配置される。また底部34にはレボルバ32により選択される対物レンズ33a, 33b, 33c, 33d, 33eのいずれかを含む光学系に照明光を供給する光源モジュール35、対物レンズ33a, 33b, 33c, 33d, 33eのいずれかにより観察されるバイオチップ1の光学像を撮像するイメージセンサ27が配置される。

イメージセンサ27には電荷結合素子(CCD)カメラ等が使用可能であり、CCDカメラの光電変換機能により、バイオチップ1の光学像の明暗を電圧の大小に変換し、縦方向及び横方向にマトリックス状に配置された複数の画素から構成されるデジタル画像である観察画像を図1に示した観察画像取得部309へ伝達する。

図2に示す鏡筒31には対物レンズ33a〜33eのいずれかにより観察されるバイオチップ1の光学像をオペレータが肉眼で確認するための接眼レンズ30a, 30bのそれぞれが配置される。

SPM装置10としては、原子間力顕微鏡(AFM)及び摩擦力顕微鏡(MFM)等が使用可能である。SPM装置10と光学顕微鏡3のステージ22はz方向駆動軸11a, 11b, 11cのそれぞれによって接続される。なお、z方向駆動軸11a, 11b, 11cのそれぞれは、第2検体ホルダ24に設けられた開口25a, 25b, 25cを介してステージ22に接続される。SPM装置10は、図4に示すように、下部にプローブホルダ48を有するピエゾ素子45を備える。プローブホルダ48には支持体42、支持体42に接続されたカンチレバ41、カンチレバ41の先端に配置された探針40を備えるプローブ4が配置される。ピエゾ素子45は図2及び図3に示したバイオチップ1の表面上においてプローブ4を図4に示すz方向に走査させる。また図4に示すSPM装置10は、カンチレバ41に波長780nmの赤色レーザビーム等を照射するレーザ源46と、カンチレバ41から反射するレーザビームを検出するデテクタ47を備える。

さらにSPM装置10はz方向駆動軸11a, 11b, 11cのそれぞれを駆動するz方向駆動部61a, 61b, 61cを備える。z方向駆動軸11a, 11b, 11cのそれぞれはz方向駆動部61a, 61b, 61cにより駆動され、ステージ22上におけるSPM装置10のz方向の高さと傾きを設定する。

z方向駆動軸11a, 11b, 11及びピエゾ素子45によって図2及び図3に示したバイオチップ1の表面近傍に近づけられた図4に示すプローブ4の探針40は、図2に示すx方向用ピエゾ素子70a, 70b及びy方向用ピエゾ素子71a, 71bによってバイオチップ1をx, y方向に移動させることによりバイオチップ1の表面を走査する。走査中、カンチレバ41はバイオチップ1の表面状態に応じてz方向に撓む。デテクタ47はカンチレバ41の撓みに応じて変位するレーザビームの反射角からバイオチップ1の表面形状を検出する。なお、図4に示すピエゾ素子45がx, y, z方向に走査可能なものを採用した場合には、図2に示すx方向用ピエゾ素子70a, 70b及びy方向用ピエゾ素子71a, 71bを省略することも可能である。

図1に示すホルダ座標制御部324は、図2に示した第1ホルダ駆動部21a及び第2ホルダ駆動部21bを駆動することにより、ステージ22上におけるバイオチップ1のx方向及びy方向の配置位置を設定する。

図1に示すプローブ顕微鏡制御部323は、図4に示したSPM装置10のz方向駆動部61a, 61b, 61cのそれぞれに電気信号を送り、SPM装置10の図2に示したステージ22上におけるz方向の高さと傾きを設定する指示を与える。また図1に示すプローブ顕微鏡制御部323は、図2に示したx方向用ピエゾ素子70a, 70b及びy方向用ピエゾ素子71a, 71bと、図4に示したピエゾ素子45に電気信号を送り、プローブ4をx, y, z方向に走査することにより、図2に示したバイオチップ1の表面形状を観察する指示を与える。

図1に示す観察画像取得部309は図2に示すイメージセンサ27からバイオチップ1の観察画像を取得する。図1に示す検査画像取得部311は、図2に示すSPM装置10のデテクタ47が検出したレーザの反射角の変位を基にバイオチップ1の検査画像を取得する。

図1に示す画像インタフェース310は、観察画像取得部309が取得した観察画像を液晶ディスプレイ(LCD)やCRTディスプレイ等である画像表示装置342に表示させる。図5に示す画像表示装置342の表示例においては、バイオチップ1の基板50上の複数の反応スポット91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h, 91i、図2及び図4に示したSPM装置10に配置されたプローブ4のカンチレバ41及び探針40が示されている。

また図1に示す画像インタフェース310は、オペレータに画像表示装置342に表示された図5に示すバイオチップ1の観察画像の一部の領域を特定することによって図2に示したSPM装置10でバイオチップ1のSPM観察を行う検査候補領域を設定することを促す。具体的には、オペレータに図5に示すバイオチップ1の観察画像の一部の領域をキーボード、マウス及びポインティングデバイス等である入力装置312を介して特定することにより、図6に示すように検査候補領域201を設定することを画像表示装置342を介してオペレータに促す。さらに図1に示す画像インタフェース310は、オペレータに、図6に示した検査候補領域201内部に図7に示す第1検査対象領域12a、第2検査対象領域12b、第3検査対象領域12c、第4検査対象領域12d、第5検査対象領域12e、第6検査対象領域12f、第7検査対象領域12g、第8検査対象領域12h、第9検査対象領域12i、第10検査対象領域12j、第11検査対象領域12k、第12検査対象領域12l、第13検査対象領域12m、第14検査対象領域12n、第15検査対象領域12o、第16検査対象領域12pのそれぞれを設定することを図1に示す画像表示装置342を介して促す。また図1に示す画像インタフェース310は、オペレータに、図7に示す検査候補領域201内部に矢印で示した、第1〜第16検査対象領域12a〜12pのそれぞれを図2に示すSPM装置10で観察していく順序を設定することを画像表示装置342を介して促す。

探針認識部301は、図5乃至図7に示した観察画像に含まれる探針40が配置されたx, y方向の位置における座標を特定する。具体的には、図1に示す探針認識部301は図5乃至図7に示した観察画像に含まれる各画素の色調を解析することにより赤色レーザ光によるレーザスポット15を特定し、レーザスポット15の中心の座標(x_s, y_s)を探針40の配置位置の座標と特定し、座標(x_s, y_s)を検査開始点と認識する。あるいは探針認識部301は、図1に示した画像表示装置342に探針の配置位置の特定を促すメッセージを表示し、オペレータがマウス等の入力装置312により探針40の中心位置をクリックした場合に、クリックされた部分の座標を探針40が配置された位置の座標と特定してもよい。

また図1に示す画像インタフェース310は、図7に示す座標(x₀, y₀)に位置する第1検査対象領域12aの一角を、図8に示すように探針認識部301によって特定された検査開始点の座標(x_s, y_s)に移動させる指示をホルダ座標制御部324に与える。なお画像インタフェース310は、図8に示す検査候補領域201内部に矢印で示した順番に応じて、第2〜第16検査対象領域12b〜12pのそれぞれについても同様に検査開始点の座標(x_s, y_s)の位置に移動させる指示を与える。第1〜第16検査対象領域12a〜12pのいずれかが検査開始点に配置された場合、図1に示す画像インタフェース310は、プローブ顕微鏡制御部323を介して図2に示すSPM装置10に第1〜第16検査対象領域12a〜12pのいずれかをSPM観察する指示を与える。

データ記憶装置331は、CPU100による演算結果を逐次格納する。プログラム記憶装置330は、CPU100を制御するオペレーティングシステム等を保存する。データ記憶装置331及びプログラム記憶装置330としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープなどのプログラムを記録する記録媒体等が使用可能である。出力装置341としては、プリンタ等が使用可能である。

次に図9に示すフローチャートを用いて実施の形態に係るバイオチップ検査方法について説明する。

(a) ステップS101で図2に示す光学顕微鏡3の第2検体ホルダ24に設けられた凹部26にバイオチップ1を配置する。次にステップS102で図1に示すホルダ座標制御部324から図2に示す第1ホルダ駆動部21a及び第2ホルダ駆動部21bに制御信号を送り、バイオチップ1のSPM観察が好適に行われる場所まで第1検体ホルダ20及び第2検体ホルダ24を移動させる。

(b) ステップS103で図2に示す光学顕微鏡3でバイオチップ1の観察がされ、ステップS104で図1に示す観察画像取得部309は図2に示すイメージセンサ27からバイオチップ1、カンチレバ5及び探針40の図5に示す観察画像を取得する。ステップS105で図1に示した探針認識部301はステップS104で取得した図5に示す観察画像の画素に含まれる色調を解析し、波長780nmの赤色レーザ光によるレーザスポット15の中心位置の座標(x_s, y_s)を特定し、探針40の配置位置を検査開始点と認識する。

(c) ステップS106で図1に示した画像インタフェース310は図5に示す観察画像を画像表示装置342に表示させる。ステップS107で図1に示した画像インタフェース310が図5に示す観察画像の一部の領域を特定し、バイオチップ1の図2に示すSPM装置10による検査候補領域を設定することをオペレータに促す。オペレータがマウス等の入力装置312で図5に示した観察画像の一部の領域をドラッグする等によって図6に示す検査候補領域201を設定した場合、画像インタフェース310は設定入力を受け付ける。

(d) ステップS108で、画像インタフェース310は、図6に示した検査候補領域201内部に複数の検査対象領域を設定することをオペレータに促す。オペレータが入力装置312を介して検査候補領域201内部に図7に示す第1〜第16検査対象領域12a〜12pを設定した場合、画像インタフェース310は設定入力を受け付ける。さらにステップS109で、画像インタフェース310は、検査候補領域201内部に矢印で示した第1〜第16検査対象領域12a〜12pのそれぞれをSPM観察していく順序を設定することをオペレータに促し設定入力を受け付ける。

(e) ステップS110で、画像インタフェース310はホルダ座標制御部324に図7に示す座標(x₀, y₀)に位置する第1検査対象領域12aの一角を、図8に示すように検査開始点の座標(x_s, y_s)まで移動させる指示を与え、ホルダ座標制御部324は図2に示す第1ホルダ駆動部21a及び第2ホルダ駆動部21bに電気信号を送り、第1検体ホルダ20及び第2検体ホルダ24を移動させる。なお、第2検査対象領域12bを観察する場合には、図11に示すように第2検査対象領域12bの一角を検査開始点の座標(x_s, y_s)に移動させる。以下、第3〜第16検査対象領域12c〜12pを観察する場合も同様である。

(f) ステップS111で、図1に示す画像インタフェース310はプローブ顕微鏡制御部323を介して図2に示すSPM装置10に図8に示す第1検査対象領域12aを観察する指示を電気信号で与え、SPM装置10は第1検査対象領域12a表面において探針40を走査させることにより第1検査対象領域12aを観察する。図10に示すように探針40が第1検査対象領域12aを走査し終えた後、ステップS112で検査画像取得部311は第1の検査画像を取得する。同様に、SPM装置10が第2〜第16検査対象領域12b〜12pのいずれかを走査した場合は、検査画像取得部311はそれぞれ第2〜第16の検査画像を取得する。

(g) ステップS113で図1に示す画像インタフェース310はステップS107で設定された第1〜第16検査対象領域12a〜12pの総てをSPM観察したか否かを判定する。未観察の領域がある場合にはプローブ顕微鏡制御部323は図2に示すx方向用ピエゾ素子70a, 70b及びy方向用ピエゾ素子71a, 71bのそれぞれに電気信号を送り、プローブ4を駆動して探針40を検査開始点の座標(x₀, y₀)の位置にまで戻し、ステップS110に戻る。図12に示すように第1〜第16検査対象領域12a〜12pの総てを観察し終えた場合は、ステップS114に進む。ステップS114で、画像インタフェース310は検査画像取得部311がステップS112で取得した第1〜第16の検査画像のそれぞれを、第1〜第16検査対象領域12a〜12pの配置位置に対応する配列で表示するよう画像表示装置342に指示を与える。

以上示したように、実施の形態に係るバイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法によれば、図2に示したSPM装置10を用いることによって、図5〜図8及び図10〜図12に示したバイオチップ1の反応スポット91eを蛍光物質等で前処理することなく高い精度で検査することが可能となる。また従来のSPM装置は10,000μm²程度までの領域は検査可能であったが、より大きな面積の領域を検査することは困難であった。これに対し、実施の形態のバイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法によれば、図1に示す光学顕微鏡3のイメージセンサ27によってバイオチップ1の観察画像をまず取得し、得られた観察画像から図6に示すように任意の位置にSPM装置10による検査候補領域201を設定することが可能である。さらに検査候補領域201をSPM装置10が高い解像度で検査可能な第1〜第16検査対象領域12a〜12pのそれぞれに分割し、順次自動的にSPM観察することが可能であるため、図5〜図8及び図10〜図12に示したバイオチップ1の反応スポット91eの表面形状や弾性分布等をSPM装置10で高い解像度で検査することが可能となる。

また従来では、例えば反応スポット91eにおいて生体分子プローブの密度が一様でなく、反応スポット91eにおいて任意の場所をSPM観察しても生体分子プローブが観察されなかった場合には、オペレータの手作業によりバイオチップ1をx, y方向に移動させ、別の場所でSPM観察を再開する必要があった。しかし、実施の形態に係るバイオチップ検査システム及びバイオチップ検査方法によれば、自動的に第1〜第16検査対象領域12a〜12pのそれぞれを順次SPM観察し、それぞれにおける検査画像を取得することが可能であるため、反応スポット91e内における生体分子プローブの密度等を高速且つ簡易に自動検査することが可能となる。

また、蛍光物質を用いたバイオチップの検査方法では検査終了後、蛍光物質をバイオチップから除去する必要があるが、図2に示すSPM装置10を用いるバイオチップ検査方法においては後処理の不要であるのはいうまでもない。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。例えば図9のステップS107においては、画像インタフェース310は図7に示すように検査候補領域201を第1〜第16検査対象領域12a〜129に分割する例を示したが、検査対象領域の数や配置等はこれに限らないのは勿論である。例えば図13に示すように、画像インタフェース310に設定入力可能なパラメータに、検査候補領域202の傾きθ、検査候補領域202内に設定する検査対象領域13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h, 13iそれぞれの一辺の大きさL、配置される間隔I、x + θ方向及びy + θ方向のそれぞれに配列される数等を付加してもよい。例えば図14に示すバイオチップ1の反応スポット191h〜191k, 191n〜191q, 191t〜191wのそれぞれの中心付近を図2に示すSPM装置10で観察したい場合には、まず反応スポット191h〜191k, 191n〜191q, 191t〜191wのそれぞれの中心付近が含まれるよう検査候補領域203を設定し、さらに間隔Iをおいて検査対象領域14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, 14i, 14j, 14k, 14lのそれぞれを設定し、矢印で示した順序で検査対象領域14a〜14lのそれぞれをSPM観察することとしてもよい。従来においてはバイオチップ1上の隔離された複数の領域をSPM装置で高速かつ自動に検査することは不可能であった。これに対し、図14に示す例においては、実施の形態と同様、図1に示した画像インタフェース310、ホルダ座標制御部324及びプローブ顕微鏡制御部323が検査対象領域14a〜14lのそれぞれを自動的にSPM観察するよう図2に示したSPM装置10に指示を与えるため、バイオチップ1上の任意の領域を高速に検査することが可能となる。

また、図3に示したバイオチップ1における基板50上の反応スポット191a〜191xの配置位置を記録したCADデータ等をプログラム記憶装置330に保存し、CADデータを参照して反応スポット191a〜191xのいずれかを入力装置312から特定すれば、ホルダ座標制御部324が第1ホルダ駆動部21a及び第2ホルダ駆動部21bを駆動し、特定された反応スポット191a〜191xのいずれかをSPM装置10によるSPM観察に好適な位置にバイオチップ1を移動させることとしてもよい。反応スポット191a〜191xが光学顕微鏡3で鮮明に観察できない場合においても、CADデータを用いることにより、反応スポット191a〜191xのいずれかを正確に特定することが可能となる。また、CADデータを図5〜図7に示した画像表示装置342に表示される観察画像に重ね合わせて表示することとしてもよい。

さらに図2に示したバイオチップ検査システムによれば、バイオチップ1を蛍光物質等で前処理することなく検査することが可能であるが、バイオチップ1を蛍光物質で処理し、蛍光物質に対応する励起光を照射する光源モジュール35を採用することにより、バイオチップ1を蛍光観察とSPM観察の両方で同時に検査することも可能である。

以上示したように、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係るバイオチップ検査システムを示すブロック図である。本発明の実施の形態に係るバイオチップ検査装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係るバイオチップの拡大平面図である。本発明の実施の形態に係る走査型プローブ顕微鏡の模式図である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その1）である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その2）である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その3）である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その4）である。本発明の実施の形態に係るバイオチップ検査方法を示すフローチャート図である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その5）である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その6）である。本発明の実施の形態に係る観察画像の模式図（その7）である。本発明のその他の実施の形態に係る検査候補領域の設定例である。本発明のその他の実施の形態に係る観察画像の模式図である。

符号の説明

1…バイオチップ
3…光学顕微鏡
4…プローブ
5…カンチレバ
10…SPM装置
11a, 11b, 11c…z方向駆動軸
12a…第1検査対象領域
12b…第2検査対象領域
12c…第3検査対象領域
12d…第4検査対象領域
12e…第5検査対象領域
12f…第6検査対象領域
12g…第7検査対象領域
12h…第8検査対象領域
12i…第9検査対象領域
12j…第10検査対象領域
12k…第11検査対象領域
12l…第12検査対象領域
12m…第13検査対象領域
12n…第14検査対象領域
12o…第15検査対象領域
12p…第16検査対象領域
13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h, 13i, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, 14i, 14j, 14k, 14l …検査対象領域
15…レーザスポット
20…第1検体ホルダ
21a…第1ホルダ駆動部
21b…第2ホルダ駆動部
22…ステージ
23a…x方向駆動軸
23b…y方向駆動軸
24…第2検体ホルダ
25a, 25b, 25c…開口
26…凹部
27…イメージセンサ
30a, 30b…接眼レンズ
31…鏡筒
32…レボルバ
33a, 33b, 33c, 33d, 33e…対物レンズ
34…底部
35…光源モジュール
40…探針
41…カンチレバ
42…支持体
45…ピエゾ素子
46…レーザ源
47…デテクタ
48…プローブホルダ
50…基板
61a, 61b, 61c…z方向駆動部
70a, 70b…x方向用ピエゾ素子
71a, 71b…y方向用ピエゾ素子
91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h, 91i…反応スポット
100…CPU
191a, 191b, 191c, 191d, 191e, 191f, 191g, 191h, 191i, 191j, 191k, 191l, 191m, 191n, 191o, 191p, 191q, 191r, 191s, 191t, 191u, 191v, 191w, 191x…反応スポット
201, 202, 203…検査候補領域
301…探針認識部
309…観察画像取得部
310…画像インタフェース
311…検査画像取得部
312…入力装置
323…プローブ顕微鏡制御部
324…ホルダ座標制御部
330…プログラム記憶装置
331…データ記憶装置
332…観察装置
341…出力装置
342…画像表示装置

Claims

バイオチップを格納するホルダを有し、前記バイオチップを観察する光学顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡装置と、
前記光学顕微鏡により観察された前記バイオチップの光学観察画像と、前記光学顕微鏡により観察された前記走査型プローブ顕微鏡のレーザ光を照射されたカンチレバーの光学観察画像を取得する観察画像取得部と、
前記バイオチップの光学観察画像の一部の領域を特定することによって前記バイオチップ上に検査候補領域と、前記検査候補領域内部に複数の検査対象領域とを設定することを促す画像インタフェースと、
前記レーザ光を照射されたカンチレバー上のレーザスポットの座標を検査開始点とし、前記ホルダを駆動して前記複数の検査対象領域のいずれか一つを前記検査開始点に移動させるホルダ座標制御部と、
前記走査型プローブ顕微鏡により観察された前記複数の検査対象領域のそれぞれの検査画像を取得する検査画像取得部
とを備えることを特徴とするバイオチップ検査システム。
前記カンチレバーの光学観察画像に含まれる色調を解析し、前記レーザスポットの座標を特定する探針認識部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査システム。
前記走査型プローブ顕微鏡が、原子間力顕微鏡であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオチップ検査システム。
バイオチップをホルダに配置するステップと、
前記バイオチップの光学観察画像をカメラで取得するステップと、
前記光学観察画像の一部の領域を特定し前記バイオチップ上に検査候補領域を設定するステップと、
前記検査候補領域内部に複数の検査対象領域を設定するステップと、
前記バイオチップ上に配置された走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー上にレーザ光を照射するステップと、
前記レーザ光を照射されたカンチレバーの光学観察画像を前記カメラで取得するステップと、
前記レーザ光を照射されたカンチレバー上のレーザスポットの座標を検査開始点とし、前記ホルダを駆動して前記複数の検査対象領域のいずれか一つを前記検査開始点に移動させるステップと、
前記複数の検査対象領域のそれぞれの検査画像を前記走査型プローブ顕微鏡で取得するステップ
とを含むことを特徴とするバイオチップ検査方法。
前記カンチレバーの光学観察画像に含まれる色調を解析し、前記レーザスポットの座標を特定するステップを更に含むことを特徴とする請求項４に記載のバイオチップ検査方法。
前記走査型プローブ顕微鏡が、原子間力顕微鏡であることを特徴とする請求項４又は５に記載のバイオチップ検査方法。