JP6379212B2 - 定位置制御装置、及び方法 - Google Patents
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-
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-
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Description
本実施例の装置100に用いる顕微鏡観察容器103は、図2に一例の断面構成を示すように、その内部に少なくとも一つのナノポア203と後で説明する基準対象が設置された基板203が配置されている観察容器201からなる。観察容器201は、ナノポア202を有する基板203を隔てて2つの閉じられた空間、すなわち試料導入区画204と試料流出区画205で構成されている。但し、試料導入区画204と試料流出区画205はナノポア202で連通している。試料導入区画204及び試料流出区画205は、両区画にそれぞれ連結された流入路206、207を介して導入される液体210、211で満たされる。液体210、211は、試料導入区画204及び試料流出区画205にそれぞれ連結された流出路208、209から流出する。流入路206と流入路207は基板203を挟んで対向する位置に設けられてもよいが、これに限定されない。流出路208と流出路209は基板203を挟んで対向する位置に設けられてもよいが、これに限定されない。
本実施例において「ナノポア」及び「ポア」とは、ナノメートル(nm)サイズ(すなわち、1nm以上、1μm未満の直径)の孔(開口部)であり、基板を貫通して試料導入区画と試料流出区画とを連通する孔を意味する。ナノポア又はポアの孔とは、ナノポア又はポアが試料溶液と接する部分のナノポア又はポアの開口円を指す。生体高分子の分析の際には、試料溶液中の生体高分子やイオンなどは一方の開口部からナノポアに進入し、同じ又は反対側の開口部からナノポア外に出る。本実施例の装置で使用する基板203は、通常、少なくとも1つのナノポア202を有する。ナノポアは、具体的には導電性薄膜216に設けられるが、場合により、基材である絶縁体に同時に設けてもよい。
導電性薄膜216が平面状でなく、屈曲などが存在すると、その屈曲部において近接場が誘起され光エネルギーが漏出し、目的外の場所においてラマン散乱光を発生させる。すなわち背景光が増大し、S/Nが低下する。そのため、導電性薄膜216は平面状であることが好ましく、換言すると断面形状は屈曲のない直線状であることが好ましい。導電性薄膜を平面状に形成することは、背景光の低減、S/N比の増大に効果があるだけではなく、薄膜の均一性や作製における再現性などの観点からも好ましい。
図2に示した液体210は分析対象となる試料213を含む試料溶液である。液体210は、試料213以外には、電荷の担い手となるイオンを好ましくは大量に含むイオン液体のみを含むことが好ましい。イオン液体としては、電離度の高い電解質を溶解した水溶液が好ましく、塩類溶液、例えば塩化カリウム水溶液などを好適に使用できる。試料213は、イオン液体中で電荷を有するものであることが好ましい。試料213は、典型的には生体高分子である。
さて、一般的な装置設置環境の温度変化やステージ駆動を成すモータの熱による温度変化などにより、上述した励起光のドリフトや観察容器のドリフトが起き、照射光がナノポアに正しく照射されず、所望の信号が得られないことがある。そこで、本実施例のナノポアラマンDNAシーケンサ装置においては、図4Aに示す基準対象を備えた基板を用いる。図4Aのマルチナノポア基板401は、複数のナノポア402と導電性薄膜403に加え、基準対象としての基準物質404,405,406を備えており、このマルチナノポア基板401を用いることにより、観察時の環境変化に影響されることなく所望の信号が得ることが可能となる。ナノポア402、導電性薄膜403は、それぞれ図2のナノポア202、導電性薄膜216に対応している。ここでマルチナノポア基板上の基準対象とは、上述の温度変化等によるドリフトの影響を排除するための基準となる対象を意味する。
ドリフト量が少ない場合、この時点で全ての基準物質からの信号強度がスタート時の強度に戻り(1205)、その結果ナノポアを通過する生体試料からの信号が常に制限された範囲で強い信号を得る、スタート時に戻ることが可能になる。このとき、基準物質から得られるラマンスペクトルのピークがスタート時と同じ検出器の素子に無い場合は、検出器を同じ素子に照射されるように動かし波数校正する。もしくは、スタート時の基準物質から得られるラマンスペクトルのピークの検出器内の素子情報と補正後の位置情報から演算して波数校正してもよい(1206)。そして、ドリフト補正を完了する(1207)。
少なくとも一つ以上の励起光照射が可能な光学系と、
少なくとも一つ以上の励起光照射によって発する信号検出が可能な手段と、
測定試料の検出と共に基準物質の検出も同時に行い、基準物質から得られる信号により、測定試料が励起光を強く照射される位置を演算する位置演算手段とを備え、演算結果から測定試料の位置、もしくは光学系位置を所望の位置に補正する位置制御方法及び装置。
例示1において、励起光照射によって発する信号がラマン散乱光あるいは蛍光である位置制御方法及び装置。
例示1において、少なくとも一つ以上の基準物質からの信号を検出する位置制御方法及び装置。
例示1において、励起光照射によって発する少なくとも一つ以上の基準物質のスペクトルを用いて検出器の位置または画像素子情報を補正する位置制御方法及び装置。
例示1において、試料より小さい基準物質からの信号を検出する位置制御方法及び装置。
例示1において、試料より小さい励起光スポット径を基準物質に照射し、基準物質からの信号を検出する位置制御方法及び装置。
例示1において、試料より短い波長の励起光を用いて、試料より小さい励起光スポット径を基準物質に照射し、基準物質からの信号を検出する位置制御方法及び装置。
例示1において、励起光スポット径が試料及び基準物質より小さい時、基準物質への励起光スポット径が試料への励起光スポット径より大きく、基準物質からの信号を検出する位置制御方法及び装置。
例示1において、シリコン単結晶、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、シリコンカーバイトである基準物質からの信号を検出する位置制御方法及び装置。
例示1において、試料として生体分子を解析する位置制御方法及び装置。
例示1において、試料及び基準物質の位置と励起スポット位置を駆動手段を備え、
駆動手段を用いてスキャンを行い、位置演算手段の演算結果から測定試料の位置、もしくは光学系位置を所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示11において、温度変化を検出と同時に、試料及び基準物質の位置と励起スポット位置を駆動手段によりスキャンを行い、温度変化の検出を持って試料の位置、もしくは光学系位置を所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示1において、基準物質の信号の増減からドリフト量及びドリフト方向を演算し、測定試料の位置、もしくは光学系位置を所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示13において、事前に取得した基準物質の位置と信号強度の情報と基準物質の信号の増減からドリフト量及びドリフト方向を演算し、測定試料の位置、もしくは光学系位置を所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示1において、試料と位置が合わさった励起スポット位置とずれた位置に配置される基準物質を用いて、所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示1において、試料と焦点位置が異なる基準物質を用いた、所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示1において、基準物質測定光軸上に設けるピンホールを試料測定光軸上に設けるピンホールより小さい装置。
例示1において、基準物質が直方体である所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示1において、少なくとも2つ直方体基準物質の長辺が直交する直線状に存在し、所望の位置に補正する制御方法及び装置。
例示1において、基準物質がプラズモン共鳴である方法及び装置。
101 光源
102、218 対物レンズ
103 顕微鏡観察容器
104 XYステージ
105 Z軸調整機構
106 フィルタ
107 ビームスプリッター
108 回折格子
109 検出器
110 LED
111 2次元検出器
112 ミラー
113 多重照射機構
114 レンズ
115 駆動制御部
116 コンピュータ
117 NIR(近赤外)ミラー
118 解析装置
201 観察容器
202、302、402、702、904、1102 ナノポア
203、301 基板
204 試料導入区画
205 試料流入区画
206、207 流入路
208、209 流出路
210、211 液体
213 試料
214、215 電極
216 導電性薄膜
217 液浸媒体
302 ナノポア
303、403、703、903、1103 導電性薄膜
401、701、901、1000、1100 マルチナノポア基板
404、405、406、704、705、706、902、903、1001、
1002、1004−1006 基準物質
901 励起光が基板に照射する位置
1003、1101 励起光が基板に照射する位置
1300 表示画面
1300 ドリフト補正ウィンドウ
Claims (10)
- 複数の励起光の照射が同時に可能な照射光学系と、
前記励起光照射によって照射位置から発生する信号の検出を行う検出器と、
少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象が設置される基板と、
前記ナノポアに位置する測定試料と、前記基準対象に前記励起光を同時に照射し、前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料に前記励起光が照射される位置を演算し、当該演算結果に基づき前記測定試料に対する励起光照射の位置を制御する位置制御部と、を備え、
前記励起光照射の位置制御を行いながら、前記測定試料に対する測定を行い、
前記測定試料に対する測定を行いながら、
前記励起光照射によって発する前記基準対象のスペクトルを用いて、前記検出器の位置または前記検出器の画像素子の情報を補正する、
ことを特徴とする定位置制御装置であって、
前記測定試料に照射する前記励起光のスポット径より小さいスポット径の励起光を前記基準対象に照射する、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 複数の励起光の照射が同時に可能な照射光学系と、
前記励起光照射によって照射位置から発生する信号の検出を行う検出器と、
少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象が設置される基板と、
前記ナノポアに位置する測定試料と、前記基準対象に前記励起光を同時に照射し、前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料に前記励起光が照射される位置を演算し、当該演算結果に基づき前記測定試料に対する励起光照射の位置を制御する位置制御部と、を備え、
前記励起光照射の位置制御を行いながら、前記測定試料に対する測定を行い、
前記測定試料に対する測定を行いながら、
前記励起光照射によって発する前記基準対象のスペクトルを用いて、前記検出器の位置または前記検出器の画像素子の情報を補正する、
ことを特徴とする定位置制御装置であって、
前記位置制御部は、
前記測定試料及び前記基準対象の位置に対して、前記励起光のスポット位置をスキャンし、
前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料が励起光を強く照射される位置を演算し、演算結果から前記測定試料に対する前記スポット位置を所望の位置に制御する、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 請求項2に記載の定位置制御装置であって、
前記位置制御部は、
所定の温度変化の検出により、前記励起光のスポット位置のスキャンを開始して、前記スポット位置を所望の位置に制御する、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 基板上の少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象に対し、励起光の照射を同時に行い、
検出器で検出される前記基準対象から発生する信号に基づき、前記ナノポアに位置する測定試料に前記励起光が照射される位置を演算し、当該演算結果に基づき前記測定試料に対する励起光照射の位置を制御しながら、前記測定試料の測定を行い、
前記測定試料に対する測定を行いながら、
事前に取得した前記基準対象の位置と信号強度の情報と、前記基準対象から得られる前記信号の増減からドリフト量及びドリフト方向を演算し、前記励起光のスポット位置を所望の位置に制御する、
ことを特徴とする定位置制御方法であって、
前記測定試料及び前記基準対象の位置に対して、前記励起光のスポット位置をスキャンし、
前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料が励起光を強く照射される位置を演算し、演算結果から前記測定試料に対する前記スポット位置を所望の位置に制御する、
ことを特徴とする定位置制御方法。 - 請求項4に記載の定位置制御方法であって、
所定の温度変化の検出により、前記励起光のスポット位置のスキャンを開始して、前記スポット位置を所望の位置に制御する、
ことを特徴とする定位置制御方法。 - 複数の励起光の照射が同時に可能な照射光学系と、
前記励起光照射によって照射位置から発生する信号の検出を行う検出器と、
少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象が設置される基板と、
前記ナノポアに位置する測定試料と、前記基準対象に前記励起光を同時に照射し、前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料に前記励起光が照射される位置を演算し、当該演算結果に基づき前記測定試料に対する励起光照射の位置を制御する位置制御部と、を備え、
前記励起光照射の位置制御を行いながら、前記測定試料に照射する前記励起光のスポット径より小さいスポット径の励起光を前記基準対象に照射し、
前記測定試料に対する測定を行う、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 複数の励起光の照射が同時に可能な照射光学系と、
前記励起光照射によって照射位置から発生する信号の検出を行う検出器と、
少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象が設置される基板と、
前記ナノポアに位置する測定試料と、前記基準対象に前記励起光を同時に照射し、
前記測定試料及び前記基準対象の位置に対して、前記励起光のスポット位置をスキャンし、
前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料が励起光を強く照射する位置を演算し、演算結果から前記測定試料に対する前記スポット位置を所望の位置に制御する位置制御部と、を備え、
前記励起光照射の位置制御を行いながら、前記測定試料に対する測定を行う、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 複数の励起光の照射が同時に可能な照射光学系と、
前記励起光照射によって照射位置から発生する信号の検出を行う検出器と、
少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象が設置される基板と、
前記ナノポアに位置する測定試料と、前記基準対象に前記励起光を同時に照射し、
所定の温度変化の検出により、前記測定試料及び前記基準対象の位置に対して、前記励起光のスポット位置をスキャンし、
前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料が励起光を強く照射される位置を演算し、演算結果から前記測定試料に対する前記スポット位置を所望の位置に制御する
位置制御部と、を備え、
前記励起光照射の位置制御を行いながら、前記測定試料に対する測定を行う、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 複数の励起光の照射が同時に可能な照射光学系と、
前記励起光照射によって照射位置から発生する信号の検出を行う検出器と、
少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象が設置される基板と、
前記ナノポアに位置する測定試料と、前記基準対象に前記励起光を同時に照射し、前記基準対象から得られる前記信号により、前記測定試料に前記励起光が照射される位置を演算し、当該演算結果に基づき前記測定試料に対する励起光照射の位置を制御する位置制御部と、を備え、
前記励起光照射の位置制御を行いながら、前記測定試料に対する測定を行い、
前記測定試料に対する測定を行いながら、
前記励起光照射によって発する前記基準対象のスペクトルを用いて、前記検出器の位置または前記検出器の画像素子の情報を補正する、
ことを特徴とする定位置制御装置であって、
前記基準対象の測定光軸上に設けるピンホールを、前記測定試料の測定光軸上に設けるピンホールより小さくする、
ことを特徴とする定位置制御装置。 - 基板上の少なくとも一つのナノポアと少なくとも一つ基準対象に対し、励起光の照射を同時に行い、
検出器で検出される前記基準対象から発生する信号に基づき、前記ナノポアに位置する測定試料に前記励起光が照射される位置を演算し、当該演算結果に基づき前記測定試料に対する励起光照射の位置を制御しながら、前記測定試料の測定を行い、
前記測定試料に対する測定を行いながら、
事前に取得した前記基準対象の位置と信号強度の情報と、前記基準対象から得られる前記信号の増減からドリフト量及びドリフト方向を演算し、前記励起光のスポット位置を所望の位置に制御する、
ことを特徴とする定位置制御方法であって、
前記基準対象の測定光軸上に設けるピンホールを、前記測定試料の測定光軸上に設けるピンホールより小さくする、
ことを特徴とする定位置制御方法。
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