JP7056773B2 - 分析装置及び分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、抗原、抗体等の生体物質を分析するための分析装置及び分析方法に関する。

疾病に関連付けられた特定の抗原または抗体をバイオマーカーとして検出することで、
疾病の発見及び治療の効果等を定量的に分析する免疫検定法（immunoassay）が知られて
いる。

特許文献１には、試料分析用ディスク上の反応領域に固定された抗体と試料中の抗原と
を結合させ、抗体を有する微粒子によって抗原を標識し、光ピックアップから照射される
レーザ光を走査することにより、反応領域に捕捉された微粒子を検出する分析装置が記載
されている。特許文献１に記載されている分析装置は、光ディスク装置を検体検出用に利
用したものである。

特開２０１５－１２７６９１号公報

試料分析用ディスクの表面には、凸部と凹部とが交互に配置されたトラック領域が形成
されている。トラック領域上に形成される反応領域では、通常、凸部及び凹部に微粒子が
捕捉される。そのため、反応領域に捕捉されている微粒子の総数を計測するためには、凸
部及び凹部に対してレーザ光を走査することが必要であり、微粒子を検出するための測定
時間が長くなる。

光ディスク装置を検体検出用に利用した分析装置では、トラッキング制御及びフォーカ
ス制御等のサーボ制御を行っている。そのため、凹部に対してレーザ光を走査する場合、
隣接する両側の凸部にもレーザ光が照射される。隣接する凸部に微粒子が捕捉されている
場合、この微粒子は検出される。さらに隣の凹部に対してレーザ光を走査する場合にも上
記の微粒子は検出される。即ち、トラック間クロストークにより、１個の微粒子が２回計
測されるため、微粒子の定量精度を悪化させる要因となる。

本発明は、トラック間クロストークによる影響を抑制し、従来よりも短い時間で微粒子
を精度よく計測できる分析装置及び分析方法を提供することを目的とする。

本発明は、試料分析用ディスク上に交互に形成された凹部と凸部のうちの一方である対
象領域と凹部と凸部のうちの他方である周辺領域とに補足された検出対象物質を標識する
微粒子を計測する分析装置において、レーザ光源から射出されたレーザ光のレーザスポッ
トが対象領域と対象領域に隣接する一方の側の周辺領域である第１の周辺領域と対象領域
に隣接する他方の側の周辺領域である第２の周辺領域とを含む位置に照射された際に、対
象領域と第１の周辺領域からの反射光を受光する第１の受光領域で得られる第１の受光レ
ベル信号と、対象領域と第２の周辺領域からの反射光を受光する第２の受光領域で得られ
る第２の受光レベル信号とを取得し、第１の受光レベル信号と第２の受光レベル信号を加
算して検出信号を生成し、第１の受光レベル信号から第２の受光レベル信号を減算して差
信号を生成する信号生成回路と、検出信号が第１の閾値を超えていれば微粒子検出信号を
生成し、差信号が第２の閾値を超えていれば計測補正信号を生成し、微粒子検出信号と計
測補正信号との排他的論理和を論理演算し、排他的論理和が１となる場合に微粒子計測信
号を生成し、微粒子計測信号をカウントすることによって、対象領域に捕捉されている検
出対象物質を標識する微粒子の数と周辺領域に捕捉されている検出対象物質を標識する微
粒子の数との総数を計測する論理演算回路とを備えることを特徴とする分析装置を提供す
る。

また、本発明は、試料分析用ディスク上に交互に形成された凹部と凸部のうちの一方で
ある対象領域と凹部と凸部のうちの他方である周辺領域とに補足された検出対象物質を標
識する微粒子を計測する分析方法において、レーザ光源から射出されたレーザ光のレーザ
スポットが対象領域と対象領域に隣接する一方の側の周辺領域である第１の周辺領域と対
象領域に隣接する他方の側の周辺領域である第２の周辺領域とを含む位置に照射された際
に、対象領域と第１の周辺領域からの反射光を受光する第１の受光領域で得られる第１の
受光レベル信号と、対象領域と第２の周辺領域からの反射光を受光する第２の受光領域で
得られる第２の受光レベル信号とを取得し、第１の受光レベル信号と第２の受光レベル信
号を加算して検出信号を生成し、第１の受光レベル信号から第２の受光レベル信号を減算
して差信号を生成し、検出信号が第１の閾値を超えていれば微粒子検出信号を生成し、差
信号が第２の閾値を超えていれば計測補正信号を生成し、微粒子検出信号と計測補正信号
との排他的論理和を論理演算し、排他的論理和が１となる場合に微粒子計測信号を生成し
、微粒子計測信号をカウントすることによって、対象領域に捕捉されている検出対象物質
を標識する微粒子の数と周辺領域に捕捉されている検出対象物質を標識する微粒子の数と
の総数を計測することを特徴とする分析方法を提供する。

本発明の分析装置及び分析方法によれば、トラック間クロストークによる影響を抑制し
、従来よりも短い時間で精度よく微粒子を計測できる。

一実施形態の分析装置を示す構成図である。 光検出器の受光領域を示す平面図である。 光検出器の受光領域と受光領域に照射される検出光との関係を示す平面図である。 試料分析用ディスクのトラック領域上に捕捉されている微粒子と、トラック領域に照射されるレーザ光のレーザスポットとの関係を示す図である。 検出信号と微粒子検出信号と差信号と計測補正信号との関係を示すタイムチャートである。 検出信号と微粒子検出信号と差信号と計測補正信号との関係を示すタイムチャートである。 検出信号と微粒子検出信号と差信号と計測補正信号との関係を示すタイムチャートである。

図１を用いて、一実施形態の分析装置を説明する。分析装置１は、光ピックアップ１０
と信号処理回路２０とを備える。光ピックアップ１０は、レーザ光源１１と、コリメータ
レンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、対物レンズ１４と、集光レンズ１５ａ，１５ｂ
と、光検出器３０とを有する。信号処理回路２０は、検出信号生成回路２１と論理演算回
路２２とを有する。

レーザ光源１１は、波長が例えば４０５ｎｍのレーザ光Ｌａを射出する。コリメータレ
ンズ１２はレーザ光Ｌａを平行光にする。ビームスプリッタ１３はレーザ光Ｌａを透過さ
せる。対物レンズ１４はレーザ光Ｌａを試料分析用ディスク１００のトラック領域１０１
に所定のビームスポットで集光させる。

トラック領域１０１には凹部１０２（対象領域）と凸部１０３（周辺領域）とが半径方
向に交互に形成されている。凹部１０２及び凸部１０３は、内周部から外周部に向かって
スパイラル状に形成されている。試料分析用ディスク１００は、例えばブルーレイディス
ク（ＢＤ）、ＤＶＤ、コンパクトディスク（ＣＤ）等の光ディスクと同等の円板形状を有
する。

試料分析用ディスク１００は、例えば、一般的に光ディスクに用いられるポリカーボネ
ート樹脂またはシクロオレフィンポリマー等の樹脂材料で形成されている。なお、試料分
析用ディスク１００は、上記の光ディスクに限定されるものではなく、他の形態または所
定の規格に準拠した光ディスクを用いることもできる。

試料分析用ディスク１００のトラック領域１０１における凹部１０２は光ディスクのグ
ルーブに相当し、凸部１０３はランドに相当する。凹部１０２の半径方向のピッチに相当
するトラックピッチは例えば３２０ｎｍである。

レーザ光Ｌａはトラック領域１０１で反射し、検出光Ｌｂとして対物レンズ１４を介し
てビームスプリッタ１３へ入射する。ビームスプリッタ１３は検出光Ｌｂを集光レンズ１
５ａ，１５ｂに向けて反射する。集光レンズ１５ａ，１５ｂは検出光Ｌｂを光検出器３０
に向けて集光させる。

図２Ａに示すように、光検出器３０は、受光領域３１と受光領域３２と受光領域３３と
受光領域３４とを有する。光検出器３０は、受光領域が４分割された４分割フォトダイオ
ードである。検出光Ｌｂは受光領域３１，３２，３３，３４へ入射する。

光検出器３０は、受光領域３１に入射した検出光Ｌｂの受光レベルＲＬ１を検出し、信
号処理回路２０の検出信号生成回路２１へ出力する。光検出器３０は、受光領域３２に入
射した検出光Ｌｂの受光レベルＲＬ２を検出し、検出信号生成回路２１へ出力する。光検
出器３０は、受光領域３３に入射した検出光Ｌｂの受光レベルＲＬ３を検出し、検出信号
生成回路２１へ出力する。光検出器３０は、受光領域３４に入射された検出光Ｌｂの受光
レベルＲＬ４を検出し、検出信号生成回路２１へ出力する。

検出信号生成回路２１は、受光レベルＲＬ１に基づいて受光レベル信号ＲＳ１を生成す
る。検出信号生成回路２１は、受光レベルＲＬ２に基づいて受光レベル信号ＲＳ２を生成
する。検出信号生成回路２１は、受光レベルＲＬ３に基づいて受光レベル信号ＲＳ３を生
成する。検出信号生成回路２１は、受光レベルＲＬ４に基づいて受光レベル信号ＲＳ４を
生成する。

検出信号生成回路２１は、受光レベル信号ＲＳ１と受光レベル信号ＲＳ２と受光レベル
信号ＲＳ３と受光レベル信号ＲＳ４とを加算して総和信号（ＲＳ１＋ＲＳ２＋ＲＳ３＋Ｒ
Ｓ４）を生成し、検出信号ＤＳとして論理演算回路２２へ出力する。

検出信号生成回路２１は、受光レベル信号ＲＳ１と受光レベル信号ＲＳ２とを加算して
加算信号（ＲＳ１＋ＲＳ２）を生成し、受光レベル信号ＲＳ３と受光レベル信号ＲＳ４と
を加算して加算信号（ＲＳ３＋ＲＳ４）を生成する。検出信号生成回路２１は、加算信号
（ＲＳ１＋ＲＳ２）から加算信号（ＲＳ３＋ＲＳ４）を減算して差信号ＳＳ（（ＲＳ１＋
ＲＳ２）－（ＲＳ３＋ＲＳ４））を生成し、論理演算回路２２へ出力する。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベル
となるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳを生成する。論理演算回路２２は、差信号Ｓ
Ｓの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベルとなるパルス信号である計測補正信
号ＣＳを生成する。論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排
他的論理和（ＢＳ ＸＯＲ ＣＳ）の論理演算を実行する。

図３～図６を用いて、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算により、微粒子を計測する方法の一例を説明する。

図３に示すように、試料分析用ディスク１００のトラック領域１０１には凹部１０２と
凸部１０３とが交互に形成されている。以下に、凹部１０２をトラックＴＲとし、レーザ
光Ｌａが凹部１０２上を走査される場合について説明する。なお、説明をわかりやすくす
るために、図１と同じ構成部には同じ符号を付す。

レーザ光ＬａがトラックＴＲ上を走査される場合、トラッキング制御を行うためには、
レーザ光Ｌａは、レーザスポットＬＳが凹部１０２と、凹部１０２に隣接する両側の凸部
１０３とを含む領域（第１の照射領域）に位置するように照射される。なお、凸部１０３
をトラックＴＲとし、レーザ光Ｌａが凸部１０３上を走査される場合は、レーザ光Ｌａは
、レーザスポットＬＳが凸部１０３と、凸部１０３に隣接する両側の凹部１０２とを含む
領域（第２の照射領域）に位置するように照射される。

レーザスポットＬＳの直径は、１．２２×レーザ光Ｌａの波長÷対物レンズ１４の開口
数ＮＡにより決定される。図１に示すように、レーザ光Ｌａは、トラック領域１０１で反
射し、検出光Ｌｂとして対物レンズ１４、ビームスプリッタ１３、集光レンズ１５ａ，１
５ｂを介して光検出器３０に集光される。

図２Ｂに示すように、検出光Ｌｂは、光検出器３０の受光領域３１，３２，３３，３４
に４分割されて入射する。受光領域３１に分割されて入射する検出光ＬｂをＬｂ１、受光
領域３２に分割されて入射する検出光ＬｂをＬｂ２、受光領域３３に分割されて入射する
検出光ＬｂをＬｂ３、受光領域３４に分割されて入射する検出光ＬｂをＬｂ４とする。図
３に示すレーザスポットＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４は図２Ｂに示すＬｂ１，Ｌｂ２
，Ｌｂ３，Ｌｂ４に対応する。

図３に示すように、レーザ光Ｌａは、レーザスポットＬＳ１，ＬＳ２が凹部１０２と、
凹部１０２に隣接する一方の側（図３における左側）の凸部１０３（第１の凸部）とを含
む領域に位置するように照射される。また、レーザ光Ｌａは、レーザスポットＬＳ３，Ｌ
Ｓ４が凹部１０２と、凹部１０２に隣接する他方の側（図３における右側）の凸部１０３
（第２の凸部）とを含む領域に位置するように照射される。

レーザ光ＬａのレーザスポットＬＳ１，ＬＳ２により生成される検出光Ｌｂ１，Ｌｂ２
は、光検出器３０の受光領域３１，３２に入射する。レーザ光ＬａのレーザスポットＬＳ
３，ＬＳ４により生成される検出光Ｌｂ３，Ｌｂ４は、光検出器３０の受光領域３３，３
４に入射する。

従って、レーザ光Ｌａ（レーザスポットＬＳ）は、凹部１０２と凹部１０２に隣接する
一方の側の凸部１０３とを含む領域に位置するレーザスポットＬＳ１，ＬＳ２（第１のレ
ーザスポット）と、凹部１０２と凹部１０２に隣接する他方の側の凸部１０３とを含む領
域に位置するレーザスポットＬＳ３，ＬＳ４（第２のレーザスポット）とに分割される。
レーザスポットＬＳ１，ＬＳ２に分割されたレーザ光Ｌａは、検出光Ｌｂ１，Ｌｂ２（第
１の検出光）として受光領域３１，３２（第１の受光領域）に入射し、レーザスポットＬ
Ｓ３，ＬＳ４に分割されたレーザ光Ｌａは、検出光Ｌｂ３，Ｌｂ４（第２の検出光）とし
て受光領域３３，３４（第２の受光領域）に入射する。

検出信号生成回路２１は、検出光Ｌｂ１，Ｌｂ２の受光レベルＲＬ１，ＲＬ２に基づい
て受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２（第１の受光レベル信号）を生成し、検出光Ｌｂ３，Ｌ
ｂ４の受光レベルＲＬ３，ＲＬ４に基づいて受光レベル信号ＲＳ３，ＲＳ４（第２の受光
レベル信号）を生成する。

図３は、トラック領域１０１上に、検出対象物質を標識する微粒子４０が捕捉されてい
る状態の一例を示している。なお、図３では、各凹部１０２及び各凸部１０３を区別する
ために、各凹部１０２を凹部１０２１，１０２２，１０２３とし、各凸部１０３を凸部１
０３１，１０３２，１０３３，１０３４として図示している。

第１のトラックＴＲ１に対応する凹部１０２１には２個の微粒子４０ａ，４０ｂが捕捉
されている。第２のトラックＴＲ２に対応する凹部１０２２には１個の微粒子４０ｃが捕
捉されている。第３のトラックＴＲ３に対応する凹部１０２３には１個の微粒子４０ｄが
捕捉されている。

凸部１０３１には微粒子４０は捕捉されていない。第１のトラックＴＲ１と第２のトラ
ックＴＲ２との間に位置する凸部１０３２には１個の微粒子４０ｅが捕捉されている。第
２のトラックＴＲ２と第３のトラックＴＲ３との間に位置する凸部１０３３には２個の微
粒子４０ｆ，４０ｇが連接して捕捉されている。凸部１０３４には微粒子４０は捕捉され
ていない。

レーザ光Ｌａが第１のトラックＴＲ１上を走査される場合、トラッキング制御を行うた
めに、レーザ光Ｌａは、レーザスポットＬＳが凹部１０２１と、凹部１０２１に隣接する
両側の凸部１０３１及び凸部１０３２とを含む領域に位置するように照射される。凹部１
０２１を第１の凹部とすると、凸部１０３１は第１の凸部であり、凸部１０３２は第２の
凸部である。

図４は、レーザ光Ｌａが第１のトラックＴＲ１上を走査される場合の検出信号ＤＳと微
粒子検出信号ＢＳと差信号ＳＳと計測補正信号ＣＳとの関係を示すタイムチャートである
。レーザ光Ｌａが微粒子４０ａ上を走査されると、微粒子４０ａにより受光レベルＲＬ１
，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４がほぼ同じレベルで低下する。

これにより、受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４の信号レベルがほぼ同じ
レベルで低下するため、微粒子４０ａに対する検出信号ＤＳａの信号レベルは低下し、差
信号ＳＳの信号レベルはほとんど変化しない。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳａの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベ
ルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳａを生成する。差信号ＳＳの信号レベルは
ほとんど変化しないので閾値を超えないため、計測補正信号ＣＳは生成されない。ここで
、信号レベルが閾値を超える期間とは、レーザ光Ｌａが微粒子４０ａ上を走査されると、
微粒子４０ａにより受光レベルが低下するため、図４～図６においては信号レベルが閾値
を下回っている期間をいう。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。論理演算のフラグとしてハイレベルを１、ローレベルを０とすれば、微
粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳａが生成されるので、微粒子検出信号ＢＳａは１
、計測補正信号ＣＳは生成されないので０として論理演算される。これにより、排他的論
理和は１となるため、論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳａに対応する微粒子計測
信号ＨＳａを生成する。即ち、論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号
ＣＳとの排他的論理和の論理演算を実行し、排他的論理和が１となる場合に微粒子計測信
号ＨＳを生成する。

次に、レーザ光Ｌａが第１のトラックＴＲ１（凹部１０２１）に隣接する凸部１０３２
に捕捉されている微粒子４０ｅの近傍を走査されると、微粒子４０ｅにより受光レベルＲ
Ｌ３，ＲＬ４が低下し、受光レベルＲＬ１，ＲＬ２は変化しない。これにより、受光レベ
ル信号ＲＳ３，ＲＳ４の信号レベルが低下し、受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２の信号レベ
ルは変化しないため、微粒子４０ｅに対する検出信号ＤＳｅ１の信号レベルは低下し、差
信号ＳＳｅ１の信号レベルは上昇する。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｅ１の信号レベルが閾値を超えている期間にハイレ
ベルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｅ１を生成する。差信号ＳＳｅ１は信号
レベルが上昇するので閾値を超えないため、計測補正信号ＣＳは生成されない。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｅ１が生成されるので１、計
測補正信号ＣＳは生成されないので０として論理演算される。これにより、排他的論理和
は１となるため、論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳｅ１に対応する微粒子計測信
号ＨＳｅを生成する。

次に、レーザ光Ｌａが微粒子４０ｂ上を走査されると、微粒子４０ｂにより受光レベル
ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４がほぼ同じレベルで低下する。

これにより、受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４の信号レベルがほぼ同じ
レベルで低下するため、微粒子４０ａに対する検出信号ＤＳｂの信号レベルは低下し、差
信号ＳＳの信号レベルはほとんど変化しない。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｂの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベ
ルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｂを生成する。差信号ＳＳの信号レベルは
ほとんど変化しないので閾値を超えないため、計測補正信号ＣＳは生成されない。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｂが生成されるので１、計測
補正信号ＣＳは生成されないので０として論理演算される。これにより、排他的論理和は
１となるため、論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳｂに対応する微粒子計測信号Ｈ
Ｓｂを生成する。

論理演算回路２２は、第１のトラックＴＲ１における微粒子計測信号ＨＳをカウントす
る。具体的には、第１のトラックＴＲ１における微粒子計測信号ＨＳａ，ＨＳｅ，ＨＳｂ
をカウントし、カウント結果に基づいて、第１のトラックＴＲ１をレーザ光Ｌａが走査さ
れた場合の微粒子４０の数を３と判定する。第１のトラックＴＲ１をレーザ光Ｌａが走査
された場合の微粒子４０の総数は、凹部１０２１に捕捉されている微粒子４０ａ，４０ｂ
と凸部１０３２に捕捉されている微粒子４０ｅの総数に対応する。

レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２上を走査される場合、トラッキング制御を行うた
めに、レーザ光Ｌａは、レーザスポットＬＳが凹部１０２２と、凹部１０２２に隣接する
両側の凸部１０３２及び凸部１０３３とを含む領域に位置するように照射される。凹部１
０２２を第１の凹部とすると、凸部１０３２は第１の凸部であり、凸部１０３３は第２の
凸部である。

図５は、レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２上を走査される場合の検出信号ＤＳと微
粒子検出信号ＢＳと差信号ＳＳと計測補正信号ＣＳとの関係を示すタイムチャートである
。レーザ光Ｌａが微粒子４０ｃ上を走査されると、微粒子４０ｃにより受光レベルＲＬ１
，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４がほぼ同じレベルで低下する。

これにより、受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４の信号レベルがほぼ同じ
レベルで低下するため、微粒子４０ｃに対する検出信号ＤＳｃの信号レベルは低下し、差
信号ＳＳの信号レベルはほとんど変化しない。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｃの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベ
ルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｃを生成する。差信号ＳＳの信号レベルは
ほとんど変化しないので閾値を超えないため、計測補正信号ＣＳは生成されない。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｃが生成されるので１、計測
補正信号ＣＳは生成されないので０として論理演算される。これにより、排他的論理和は
１となるため、論理演算回路２２は、微粒子計測信号ＨＳｃを生成する。

次に、レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２（凹部１０２２）に隣接する一方の凸部１
０３２に捕捉されている微粒子４０ｅの近傍を走査されると、微粒子４０ｅにより受光レ
ベルＲＬ１，ＲＬ２が低下し、受光レベルＲＬ３，ＲＬ４は変化しない。これにより、受
光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２の信号レベルが低下し、受光レベル信号ＲＳ３，ＲＳ４の信
号レベルは変化しないため、微粒子４０ｅに対する検出信号ＤＳｅ２及び差信号ＳＳｅ２
の信号レベルは低下する。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｅ２の信号レベルが閾値を超えている期間にハイレ
ベルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｅ２を生成する。論理演算回路２２は、
差信号ＳＳｅ２の信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベルとなるパルス信号であ
る計測補正信号ＣＳｅを生成する。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｅ２が生成されるので１、計
測補正信号ＣＳは計測補正信号ＣＳｅが生成されるので１として論理演算される。これに
より、排他的論理和は０となり、微粒子計測信号ＨＳは生成されない。即ち、微粒子検出
信号ＢＳｅ２はカウントされない。

次に、レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２（凹部１０２２）に隣接する他方の凸部１
０３３に捕捉されている微粒子４０ｆ，４０ｇの近傍を走査されると、微粒子４０ｆ，４
０ｇにより受光レベルＲＬ３，ＲＬ４が低下し、受光レベルＲＬ１，ＲＬ２は変化しない
。これにより、受光レベル信号ＲＳ３，ＲＳ４の信号レベルが低下し、受光レベル信号Ｒ
Ｓ１，ＲＳ２の信号レベルは変化しないため、微粒子４０ｆ，４０ｇに対する検出信号Ｄ
Ｓｆｇ１の信号レベルは低下し、差信号ＳＳｆｇ１の信号レベルは上昇する。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｆｇの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレ
ベルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｆｇを生成する。差信号ＳＳｆｇ１は信
号レベルが上昇するので閾値を超えないため、計測補正信号ＣＳは生成されない。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｆｇ１が生成されるので１、
計測補正信号ＣＳは生成されないので０として論理演算される。これにより、排他的論理
和は１となるため、論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳｆｇ１に対応する微粒子計
測信号ＨＳｆｇを生成する。

論理演算回路２２は、第２のトラックＴＲ２における微粒子計測信号ＨＳをカウントす
る。具体的には、第２のトラックＴＲ２における微粒子計測信号ＨＳｃ，ＨＳｆｇをカウ
ントし、カウント結果に基づいて、第２のトラックＴＲ２をレーザ光Ｌａが走査された場
合の微粒子４０の数を３と判定する。論理演算回路２２は、微粒子計測信号ＨＳｆｇのパ
ルス幅に基づいて、微粒子４０の数を２と判定する。第２のトラックＴＲ２をレーザ光Ｌ
ａが走査された場合の微粒子４０の総数は、凹部１０２２に捕捉されている微粒子４０ｃ
と凸部１０３３に捕捉されている微粒子４０ｆ，４０ｇとの総数に対応する。

レーザ光Ｌａが第３のトラックＴＲ３上を走査される場合、トラッキング制御を行うた
めに、レーザ光Ｌａは、レーザスポットＬＳが凹部１０２３と、凹部１０２３に隣接する
凸部１０３３及び凸部１０３４とを含む領域に位置するように照射される。凹部１０２３
を第１の凹部とすると、凸部１０３３は第１の凸部であり、凸部１０３４は第２の凸部で
ある。

図６は、レーザ光Ｌａが第３のトラックＴＲ３上を走査される場合の検出信号ＤＳと微
粒子検出信号ＢＳと差信号ＳＳと計測補正信号ＣＳとの関係を示すタイムチャートである
。レーザ光Ｌａが微粒子４０ｄ上を走査されると、微粒子４０ｄにより受光レベルＲＬ１
，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４がほぼ同じレベルで低下する。

これにより、受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４の信号レベルがほぼ同じ
レベルで低下するため、微粒子４０ｄに対する検出信号ＤＳｄの信号レベルは低下し、差
信号ＳＳの信号レベルはほとんど変化しない。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｄの信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベ
ルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｄを生成する。差信号ＳＳの信号レベルは
ほとんど変化しないので閾値を超えないため、計測補正信号ＣＳは生成されない。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｄが生成されるので１、計測
補正信号ＣＳは生成されないので０として論理演算される。これにより、排他的論理和は
１となるため、論理演算回路２２は、微粒子計測信号ＨＳｄを生成する。

次に、レーザ光Ｌａが第３のトラックＴＲ３（凹部１０２３）に隣接する凸部１０３３
に捕捉されている微粒子４０ｆ，４０ｇの近傍を走査されると、微粒子４０ｆ，４０ｇに
より受光レベルＲＬ１，ＲＬ２が低下し、受光レベルＲＬ３，ＲＬ４は変化しない。これ
により、受光レベル信号ＲＳ１，ＲＳ２の信号レベルが低下し、受光レベル信号ＲＳ３，
ＲＳ４の信号レベルは変化しないため、微粒子４０ｆ，４０ｇに対する検出信号ＤＳｆｇ
２及び差信号ＳＳｆｇ２の信号レベルは低下する。

論理演算回路２２は、検出信号ＤＳｆｇ２の信号レベルが閾値を超えている期間にハイ
レベルとなるパルス信号である微粒子検出信号ＢＳｆｇ２を生成する。論理演算回路２２
は、差信号ＳＳｆｇ２の信号レベルが閾値を超えている期間にハイレベルとなるパルス信
号である計測補正信号ＣＳｆｇを生成する。

論理演算回路２２は、微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理
演算を実行する。微粒子検出信号ＢＳは微粒子検出信号ＢＳｆｇ２が生成されるので１、
計測補正信号ＣＳは計測補正信号ＣＳｆｇが生成されるので１として論理演算される。こ
れにより、排他的論理和は０となり、微粒子計測信号ＨＳは生成されない。即ち、微粒子
検出信号ＢＳｆｇ２はカウントされない。

論理演算回路２２は、第３のトラックＴＲ３における微粒子計測信号ＨＳをカウントす
る。具体的には、第３のトラックＴＲ３における微粒子計測信号ＨＳｄをカウントし、カ
ウント結果に基づいて、第３のトラックＴＲ３をレーザ光Ｌａが走査された場合の微粒子
４０の数を１と判定する。

第３のトラックＴＲ３をレーザ光Ｌａが走査された場合の微粒子４０の総数は、凹部１
０２３に捕捉されている微粒子４０ｄと凸部１０３４に捕捉されている微粒子との総数に
対応する。

従って、論理演算回路２２は、図３に示すトラック領域１０１上に捕捉されている微粒
子４０の総数を７と判定する。従来のように微粒子検出信号ＢＳをカウントすると、図３
に示すトラック領域１０１上に捕捉されている微粒子４０の総数は１０と判定される。

この測定誤差は、レーザ光Ｌａが第１のトラックＴＲ１を走査される場合と第２のトラ
ックＴＲ２を走査される場合とで微粒子４０ｅがトラック間クロストークによりダブルカ
ウントされ、レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２を走査される場合と第３のトラックＴ
Ｒ３を走査される場合とで微粒子４０ｆ，４０ｇがトラック間クロストークによりダブル
カウントされることに起因する。

以上のように、本実施形態の分析装置１及び分析方法は、差信号ＳＳに基づいて計測補
正信号ＣＳを生成し、総和信号である検出信号ＤＳに基づいて生成された微粒子検出信号
ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論理演算を実行する。本実施形態の分析装置
１及び分析方法は、排他的論理和が１のときに微粒子計測信号ＨＳを生成し、微粒子計測
信号ＨＳをカウントすることにより、トラック領域１０１上に捕捉されている微粒子４０
を計測する。

従って、本実施形態の分析装置１及び分析方法によれば、レーザ光Ｌａをトラック領域
１０１の凹部１０２のみを走査することにより、凹部１０２に捕捉されている微粒子４０
と、凹部１０２に隣接する一方の側の凸部１０３に捕捉されている微粒子４０との総数を
計測することができる。よって、本実施形態の分析装置１及び分析方法によれば、トラッ
ク間クロストークによる影響を抑制し、従来よりも短い時間で精度よく微粒子を計測でき
る。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能である。

例えば、検出信号生成回路２１は、加算信号（ＲＳ３＋ＲＳ４）から加算信号（ＲＳ１
＋ＲＳ２）を減算して差信号ＳＳ（（ＲＳ３＋ＲＳ４）－（ＲＳ１＋ＲＳ２））を生成し
てもよい。この場合、微粒子４０に対する差信号ＳＳの信号レベルの変化が反転するため
、例えば微粒子４０ｅは、レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２（凹部１０２２）を走査
される場合にはカウントされ、第１のトラックＴＲ１（凹部１０２１）を走査される場合
にカウントされない。

即ち、レーザ光Ｌａが第１のトラックＴＲ１を走査される場合の微粒子４０の総数は、
凹部１０２１に捕捉されている微粒子４０ａ，４０ｂと凸部１０３１に捕捉されている微
粒子の総数に対応する。レーザ光Ｌａが第２のトラックＴＲ２を走査される場合の微粒子
４０の総数は、凹部１０２２に捕捉されている微粒子４０ｃと凸部１０３２に捕捉されて
いる微粒子４０ｅの総数に対応する。レーザ光Ｌａが第３のトラックＴＲ３を走査される
場合の微粒子４０の総数は、凹部１０２３に捕捉されている微粒子４０ｄと凸部１０３３
に捕捉されている微粒子４０ｆ，４０ｇの総数に対応する。

凸部１０３を対象領域とし、凹部１０２を周辺領域としてもよい。即ち、レーザ光Ｌａ
がトラック領域１０１の凸部１０３のみを走査されることにより、凸部１０３に捕捉され
ている微粒子４０と、凸部１０３に隣接する一方の側の凹部１０２に捕捉されている微粒
子４０との総数を計測するようにしてもよい。

具体的には、例えば凸部１０３２を第１の凸部とし、凸部１０３２に隣接する一方の側
の凹部１０２１を第１の凹部、他方の側の凹部１０２２を第２の凹部とする。光ピックア
ップ１０は、レーザ光Ｌａを、レーザスポットＬＳが第１の凸部と、第１の凸部に隣接す
る両側の第１及び第２の凹部とを含む第２の照射領域に位置するように照射する。

レーザスポットＬＳは、第１の凸部と第１の凸部に隣接する一方の側の第１の凹部とを
含む領域に位置する第１のレーザスポットＬＳ１，ＬＳ２と、第１の凸部と第１の凸部に
隣接する他方の側の第２の凹部とを含む領域に位置する第２のレーザスポットＬＳ３，Ｌ
Ｓ４とに分割される。

受光領域３１，３２は第１のレーザスポットＬＳ１，ＬＳ２に分割されたレーザ光Ｌａ
を第１の検出光Ｌｂ１，Ｌｂ２として受光する。受光領域３３，３４は第２のレーザスポ
ットＬＳ３，ＬＳ４に分割されたレーザ光Ｌａを第２の検出光Ｌｂ３，Ｌｂ４として受光
する。

信号処理回路２０による微粒子検出信号ＢＳと計測補正信号ＣＳとの排他的論理和の論
理演算により微粒子４０を計測する方法は、レーザ光Ｌａが凹部１０２のみを走査される
場合と同じである。

光検出器３０として２分割フォトダイオードを用いてもよい。この場合、一方の受光領
域は受光領域３１，３２に対応し、他方の受光領域は受光領域３３，３４に対応する。

検出信号ＤＳ及び差信号ＳＳの閾値は、トラック領域に微粒子が捕捉されていない場合
の信号レベルと、トラック領域に捕捉された微粒子に起因する信号レベルの中間値に設定
するが、微粒子の材質または径の大きさ、並びに、用いられるレーザ光Ｌａの波長または
対物レンズ１４の開口数に応じて、より最適な値に設定してもよい。トラック領域に微粒
子が捕捉されていない信号レベルに対して、トラック領域に捕捉されている微粒子に起因
する信号レベルが高い値として検出されるような検出系の場合は、閾値を上回っている信
号に対して論理演算のフラグを１にすればよい。

１ 分析装置
１０ 光ピックアップ
２０ 信号処理回路
３１，３２ 受光領域（第１の受光領域）
３３，３４ 受光領域（第２の受光領域）
４０ 微粒子
１０１ トラック領域
１０２ 凹部（対象領域）
１０３ 凸部（周辺領域）
Ｌａ レーザ光
ＬＳ レーザスポット
Ｌｂ 検出光
ＲＳ 受光レベル信号
ＤＳ 検出信号
ＳＳ 差信号
ＢＳ 微粒子検出信号
ＣＳ 計測補正信号
ＨＳ 微粒子計測信号

Claims (2)

1. 試料分析用ディスク上に交互に形成された凹部と凸部のうちの一方である対象領域と凹
   部と凸部のうちの他方である周辺領域とに補足された検出対象物質を標識する微粒子を計
   測する分析装置において、
   レーザ光源から射出されたレーザ光のレーザスポットが前記対象領域と前記対象領域に
   隣接する一方の側の周辺領域である第１の周辺領域と前記対象領域に隣接する他方の側の
   周辺領域である第２の周辺領域とを含む位置に照射された際に、
   前記対象領域と前記第１の周辺領域からの反射光を受光する第１の受光領域で得られる
   第１の受光レベル信号と、前記対象領域と前記第２の周辺領域からの反射光を受光する第
   ２の受光領域で得られる第２の受光レベル信号とを取得し、前記第１の受光レベル信号と
   前記第２の受光レベル信号を加算して検出信号を生成し、前記第１の受光レベル信号から
   前記第２の受光レベル信号を減算して差信号を生成する信号生成回路と、
   前記検出信号が第１の閾値を超えていれば微粒子検出信号を生成し、前記差信号が第２
   の閾値を超えていれば計測補正信号を生成し、前記微粒子検出信号と前記計測補正信号と
   の排他的論理和を論理演算し、前記排他的論理和が１となる場合に微粒子計測信号を生成
   し、前記微粒子計測信号をカウントすることによって、前記対象領域に捕捉されている前
   記検出対象物質を標識する微粒子の数と前記周辺領域に捕捉されている前記検出対象物質
   を標識する微粒子の数との総数を計測する論理演算回路と、
   を備える分析装置。
2. 試料分析用ディスク上に交互に形成された凹部と凸部のうちの一方である対象領域と凹
   部と凸部のうちの他方である周辺領域とに補足された検出対象物質を標識する微粒子を計
   測する分析方法において、
   レーザ光源から射出されたレーザ光のレーザスポットが前記対象領域と前記対象領域に
   隣接する一方の側の周辺領域である第１の周辺領域と前記対象領域に隣接する他方の側の
   周辺領域である第２の周辺領域とを含む位置に照射された際に、
   前記対象領域と前記第１の周辺領域からの反射光を受光する第１の受光領域で得られる
   第１の受光レベル信号と、前記対象領域と前記第２の周辺領域からの反射光を受光する第
   ２の受光領域で得られる第２の受光レベル信号とを取得し、前記第１の受光レベル信号と
   前記第２の受光レベル信号を加算して検出信号を生成し、前記第１の受光レベル信号から
   前記第２の受光レベル信号を減算して差信号を生成し、
   前記検出信号が第１の閾値を超えていれば微粒子検出信号を生成し、前記差信号が第２
   の閾値を超えていれば計測補正信号を生成し、前記微粒子検出信号と前記計測補正信号と
   の排他的論理和を論理演算し、前記排他的論理和が１となる場合に微粒子計測信号を生成
   し、前記微粒子計測信号をカウントすることによって、前記対象領域に捕捉されている前
   記検出対象物質を標識する微粒子の数と前記周辺領域に捕捉されている前記検出対象物質
   を標識する微粒子の数との総数を計測する
   分析方法。

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