JPWO2013146364A1 - 試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置 - Google Patents

試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】簡素な構成により精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置を提供する。【解決手段】バイオセンサ基板（１０）は、下面から励起光が入射されるベース基板（１１）と、ベース基板（１１）の上面に配置され、励起光の一部を反射する反射膜（１４）と、反射膜（１４）の上面側に配置され、底面部（１３ａ）を有する複数のウエル（１３）と、を備える。励起光は、収束されてベース基板（１１）に対して入射する。反射膜（１４）とベース基板（１１）との界面である反射面（１１ａ）と、ウエル（１３）の底面部（１３ａ）との間の間隔ｄ３が、励起光の焦点深度以下である。これにより、ウエル（１３）の底面部（１３ａ）に収容された試料に対して、励起光を確実かつ効率的に照射することができ、精度良く試料を測定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、細胞等の被検体を蛍光標識することにより調製された試料を保持する試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置に関する。
多数の細胞中から、病原菌に感染した細胞や所定の態様を有する細胞を検出することは、特に、臨床現場等の医療の分野において重要である。このような細胞の検出を迅速、簡便かつ高精度に検出するための手法として、たとえば、ＷＯ２０１０／０２７００３号公報に記載の手法が紹介されている。この手法では、マイクロアレイチップ上に複数のマイクロチャンバー（ウエル）が形成され、各ウエルの中に、蛍光標識が施された細胞が充填される。そして、レーザ光を照射しながら、各ウエルを蛍光顕微鏡で観測することにより、蛍光を発する特定の細胞が検出される。
さらに、特開２００６−３２２８１９号公報には、細胞が充填された一連のウエルをレーザ光で走査することにより、細胞から生じる蛍光を検出するための構成が記載されている。この構成では、ディスクの周方向に一連のウエルが形成され、ウエルが形成された層から光入射側に隔離した層に、一連の情報ピットが、ウエルの配列に沿って並ぶように、トラック状に形成されている。情報ピットには、アドレス情報が保持されている。
この構成において、蛍光を検出するための光学系には、ウエルに励起光を照射するための光源と、情報ピットにレーザ光を照射するための光源が個別に準備され、各光源から出射された光が共通の対物レンズによって収束される。情報ピット用のレーザ光が情報ピットに合焦し且つ一連の情報ピット列（トラック）を追従するよう対物レンズが制御されることにより、励起光が、ウエルに充填された細胞に合焦され、一連のウエルがレーザ光により順次走査される。また、光学系は、細胞から発せられた蛍光を検出するための光検出器と、情報ピットによって変調されたレーザ光を受光するための光検出器を備えている。レーザ光を受光する光検出器からの出力によって、対物レンズを制御するための信号と、情報ピットに保持された情報を再生するための信号が生成される。
励起光が照射されることによって細胞から蛍光が発せられると、この蛍光が、蛍光検出用の光検出器により検出される。また、蛍光が検出されたときに情報ピットから取得される位置情報によって、蛍光を発した細胞を収容するウエルの位置が特定される。こうして、ディスク上に配された一連のウエルに収容された多数の細胞から、検出対象の細胞の有無と、当該細胞を収容するウエルの位置が、蛍光顕微鏡による観察なしに、自動で検出される。
ＷＯ２０１０／０２７００３号公報 特開２００６−３２２８１９号公報
しかしながら、上記特開２００６−３２２８１９号公報によれば、２つのレーザ光源が必要となるため、装置の構成が複雑になるとの問題が生じる。また、励起光が直接フォーカス制御されないため、励起光の収束位置がウエル底面の細胞からずれる可能性があり、このため、細胞の検出精度が低下する惧れがある。
また、上記特開２００６−３２２８１９号公報によれば、情報ピットの寸法に比べてウエルの寸法が数段大きいため、一つのウエルを複数本のトラックが横切ることになる。このため、一つのウエルに対して、情報ピットから取得される複数のアドレス情報が対応づけられることになり、アドレス情報によるウエルの位置特定がかなり煩雑となる。また、所定のトラックがウエルを横切る途中において、アドレス情報が切り替わることもあり、こうなると、切り替わる前後の何れのアドレス情報をこのウエルに適用すれば良いかが問題となる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成により精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、アドレス情報を的確にウエル（試料収容部）に対応させることが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、試料保持担体に関する。この態様に係る試料保持担体は、下面から照射光が入射される基板と、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備える。前記照射光は、収束されて前記基板に対して入射する。前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である。
本態様に係る試料保持担体によれば、反射面と試料収容部の底面との間の距離が、照射光の焦点深度以下であるため、装置側において、照射光を反射面に合焦させる制御を行うことにより、試料収容部の底面を、照射光の焦点深度の範囲内に含めることができるようになる。このため、試料収容部の底面に収容された試料に対して、照射光を確実かつ効率的に照射することができ、精度良く試料を測定することができる。
また、本態様に係る試料保持担体によれば、照射光の焦点深度が試料収容部の底面に掛かるため、照射光のみにより、合焦位置の調整と試料への照射の両方を実現することができる。このため、照射光用の光源の他にサーボ用の光源を配さずとも良く、光学系の構成の簡素化を図ることができる。
本態様に係る試料保持担体は、前記基板の上面に形成されたトラックを備える構成とされ得る。ここで、前記トラックには、前記試料保持担体上の位置を特定するためのアドレス情報が保持されているのが望ましい。こうすると、装置側において、蛍光が検出された試料収容部の試料保持担体上の位置をアドレス情報に基づき特定することができる。
また、本態様に係る試料保持担体において、前記トラックには、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値が記憶されているのが望ましい。こうすると、装置側において、当該パラメータ値を参照することにより、各試料保持担体に適する焦点深度を把握することができ、これに応じて、焦点深度を調整する等の措置をとることができる。
本発明の第２の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し蛍光検出装置から照射光を照射し、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を前記蛍光検出装置により検出する蛍光検出システムに関する。この態様に係る蛍光検出システムにおいて、前記試料保持担体は、下面から前記照射光が入射される基板と、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備える。また、前記蛍光検出装置は、前記照射光を収束させて前記基板に入射させるための光学系を備える。そして、前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である。
本態様に係る蛍光検出システムによれば、反射面と収容部の底面との間の距離が、照射光の焦点深度以下であるため、蛍光検出装置側において、照射光を反射面に合焦させる制御を行うことにより、試料収容部の底面を、照射光の焦点深度の範囲内に含めることができるようになる。このため、試料収容部の底面に収容された試料に対して、照射光を確実かつ効率的に照射することができ、精度良く試料を測定することができる。
本態様に係る蛍光検出システムにおいて、前記試料保持担体は、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値を保持する構成とされ得る。この場合、前記蛍光検出装置は、前記パラメータ値を読み取るための読取部と、前記照射光の焦点深度を変化させるための焦点深度調整部と、前記読取部によって読み取られた前記パラメータ値に対応する焦点深度となるように、前記焦点深度調整部を制御する制御部と、を備える。
この構成によれば、蛍光検出装置側において、試料保持担体に保持されたパラメータ値を参照することにより、当該試料保持担体に適する焦点深度を把握することができる。そして、把握した焦点深度となるように、焦点深度調整部を制御することにより、照射光の焦点深度を、当該試料保持担体に適するものとすることができる。よって、この構成によれば、多様な試料保持担体に対して、焦点深度の適正化を図ることができ、試料の測定をより適正に行うことができる。
本発明の第３の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。この態様に係る蛍光検出装置において、前記試料保持担体は、下面から照射光が入射される基板と、前記基板の上面に形成されたトラックと、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備える。この態様に係る蛍光検出装置は、前記照射光を出射する光源と、前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズを少なくとも光軸に平行なフォーカス方向と前記トラックに垂直なトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと、前記光源から出射された前記照射光を前記対物レンズに導くとともに、前記蛍光を、前記試料保持担体によって反射された前記照射光の反射光から分離する分離素子と、前記分離素子によって前記蛍光から分離された前記反射光を受光してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する光検出器と、前記フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、前記分離素子によって分離された前記蛍光を受光する蛍光検出器と、前記照射光が前記トラックに沿って前記試料保持担体上を移動するよう、前記対物レンズと前記試料保持担体との間の相対位置を変化させる光走査部と、を備える。ここで、前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である。
本態様に係る蛍光検出装置は、第１の態様に係る試料保持担体に対する蛍光検出に用いて好適なものである。すなわち、本態様に係る蛍光検出装置を用いることにより、試料収容部の底面を、照射光の焦点深度の範囲内に含めることができるようになり、試料収容部の底面に収容された試料に対して、照射光を確実かつ効率的に照射することができる。よって、精度良く試料を測定することができる。
また、本態様に係る蛍光検出装置によれば、一つの光源から出射される照射光のみによって、トラックの追従と試料への照射の両方を実現することができるため、照射光用の光源の他にサーボ用の光源を配さずとも良く、光学系の構成の簡素化を図ることができる。
なお、前記試料保持担体が、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値を保持する場合、本態様に係る蛍光検出装置は、前記パラメータ値を読み取るための読取部と、前記照射光の焦点深度を変化させるための焦点深度調整部と、前記読取部によって読み取られた前記パラメータ値に対応する焦点深度となるように、前記焦点深度調整部を制御する焦点深度制御部と、をさらに備える構成とされ得る。
この構成によれば、試料保持担体に保持されたパラメータ値を参照することにより、当該試料保持担体に適する焦点深度を把握することができ、把握した焦点深度となるように、焦点深度調整部を制御することにより、照射光の焦点深度を、当該試料保持担体に適するものとすることができる。よって、この構成によれば、多様な試料保持担体に対して、焦点深度の適正化を図ることができ、試料の測定をより適正に行うことができる。
本発明の第４の態様は、試料保持担体に関する。本態様に係る試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成され、所定の情報を保持するトラックと、前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備える。ここで、前記試料収容部の下方を前記トラックが横切り、同一の前記試料収容部を横切る複数のトラック部分に、前記試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与される。
本態様に係る試料保持担体によれば、同一の試料収容部を横切る複数のトラック部分には、試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与されるため、試料収容部とウエルアドレス情報によって特定される試料収容部の位置とを一対一に対応させることができる。よって、ウエルアドレス情報による試料収容部の位置特定を簡易かつ円滑に行うことができる。
本態様に係る試料保持担体は、前記トラックを横切る方向に所定トラック数分の幅を有するとともに、前記トラックに沿う方向に所定トラック長分の幅を有し、前記試料収容部を含む広さを有するアドレス共通領域が前記トラックに沿って設定されるよう構成され得る。この場合、一つの前記アドレス共通領域に対して一つの前記試料収容部が割り当てられるよう、前記試料収容部が配置され、同一の前記アドレス共通領域に含まれるトラック部分に、同一の前記ウエルアドレス情報が付与される。
この構成によれば、試料収容部よりも広いアドレス共通領域に対して同じウエルアドレス情報が付与されるため、試料収容部を試料保持担体に配置する際に試料収容部に位置ずれが生じても、試料収容部をアドレス共通領域内に位置付けることができる。よって、一つの試料収容部に対して同じウエルアドレス情報をより確実に付与することができる。
また、本態様に係る試料保持担体は、同一のアドレス情報が付与された一群の前記トラック部分のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するためのトラックアドレス情報が、前記トラック部分に付与されるよう構成され得る。この構成によれば、蛍光検出装置側において、トラックアドレス情報を取得することにより、試料収容部上のトラックを横切る方向の位置を把握することができるようになる。よって、蛍光の発生位置を、より細かく把握することができる。
本発明の第５の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。ここで、前記試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成され、所定の情報を保持するトラックと、前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備え、前記試料収容部の下方を前記トラックが横切り、同一の前記試料収容部を横切る複数のトラック部分に、前記試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与される構成を備える。本態様に係る蛍光検出装置は、前記照射光を出射する光源と、前記照射光を前記試料保持担体に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって収束された前記照射光を前記トラックに沿って走査させる光走査部と、前記試料保持担体によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力から前記ウエルアドレス情報を再生する再生部と、前記トラック部分上における前記照射光の走査位置を検出するための走査位置検出部と、を有する。
本態様に係る蛍光検出装置によれば、同一の試料収容部を横切るトラック部分に同一のウエルアドレス情報が付与されるため、再生部によって再生されたウエルアドレス情報に基づいて、試料収容部の位置を簡易に特定することができる。また、トラック部分上における照射光の走査位置が、走査位置検出部によって検出されるため、各トラック部分上において、蛍光が検出されたときの蛍光の走査位置を特定することができる。よって、試料収容部内における蛍光の検出位置をより細かく把握することができる。
本態様に係る蛍光検出装置において、試料保持担体は、同一のアドレス情報が付与された一群の前記トラック部分のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するためのトラックアドレス情報が、前記トラック部分に付与される構成とされ得る。この場合、本態様に係る蛍光検出装置の前記再生部は、前記光検出器からの出力に基づいて前記トラックアドレス情報をさらに再生するよう構成される。また、本態様に係る蛍光検出装置は、前記光検出器からの出力に基づいて、前記再生部によって再生された前記ウエルアドレス情報およびトラックアドレス情報と、前記走査位置検出部によって検出された走査位置とを互いに対応付けることにより、前記試料保持担体上における蛍光の発生位置を特定する蛍光位置特定部をさらに備える構成とされ得る。
本態様に係る蛍光検出装置によれば、蛍光の発生位置が、試料収容部の位置によって特定されるとともに、さらに、試料収容部内のトラックと、当該トラック上の走査位置とによって特定される。よって、蛍光検出装置において、蛍光の発生位置をより細かく把握することができる。
また、本態様に係る蛍光検出装置は、前記対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータと、前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、を備える構成とされ得る。また、本態様に係る蛍光検出装置において、前記試料保持担体は、前記トラックに垂直な方向に所定の幅を有する帯状の領域において前記試料保持部が配置されていない構成とされ得る。この場合、前記制御部は、前記照射光の走査位置が前記帯状の領域に含まれると、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させるように前記対物レンズアクチュエータを制御する構成とされ得る。
この構成によれば、試料収容部が配置されていない領域をスキップすることができるため、試料保持担体に対する照射光の走査を迅速かつ円滑に行うことができる。
以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成により精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置を提供することができる。
また、本発明によれば、アドレス情報を的確にウエル（試料収容部）に対応させることが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することができる。
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。
第１実施例に係るバイオセンサ基板の外観の構成を模式的に示す斜視図、バイオセンサ基板を面に垂直な平面で切断したときの断面図、およびバイオセンサ基板の断面の一部拡大図である。 第１実施例に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 第１実施例に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 第１実施例に係る信号演算回路の回路構成を示す図である。 第１実施例に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。 第１変更例に係るバイオセンサ基板の構成を模式的に示す図である。 第１変更例に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 開口制限素子と偏光フィルタを励起光の光軸方向に見た図、および開口制限素子の状態に応じた励起光を示す模式図である。 第１変更例に係るコントローラによる開口制限素子の駆動動作を示すフローチャート、およびコントローラ内のメモリに予め記憶されているテーブルを示す図である。 第１変更例に係る蛍光検出装置の更なる変更例を示す図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の外観の構成を模式的に示す斜視図、バイオセンサ基板を面に垂直な平面で切断したときの断面図、および、バイオセンサ基板の断面の一部拡大図である。 第２実施例に係るトラックの区切り方を説明する図である。 第２実施例に係るアドレス共通領域の設定方法を説明する図である。 第２実施例に係るアドレス共通領域に対する同期領域、アドレス領域、リザーブ領域、ウエル領域および非ウエル領域の設定方法と、アドレス領域に保持されるデータの構造を説明する図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 第２実施例に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 第２実施例に係る信号演算回路の回路構成を示す図である。 第２実施例に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。 第２実施例に係るトラック方向の走査位置の検出方法を説明する図である。 第２実施例に係る励起光の走査制御を示すフローチャートおよび非ウエル領域の検出方法を説明する図である。 第２実施例に係るウエルの位置ずれによる非ウエル領域の径方向の幅の変化を説明する図である。 第２実施例に係るジャンプ情報取得処理とジャンプ走査処理を示すフローチャートである。 第２実施例に係るジャンプ情報取得処理とジャンプ走査処理の他の処理方法を示すフローチャートである。 第２実施例に係るジャンプ情報取得処理他の処理方法を示すフローチャートである。 第２実施例に係る励起光の走査制御の他の処理方法を示すフローチャートである。 第１実施例に係るウエルの他の構成例を示す図である。 第１実施例に係るバイオセンサ基板の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。 第１実施例に係る蛍光検出装置の他の構成を示す図である。 第２実施例に係るウエルの他の構成例を示す図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。 第２実施例に係る蛍光検出装置の他の構成を示す図である。
＜第１実施例＞
以下、本発明の第１実施例につき図面を参照して説明する。
＜バイオセンサ基板＞
図１（ａ）は、本実施例に係るバイオセンサ基板１０の外観の構成を模式的に示す斜視図である。バイオセンサ基板１０は、たとえば、人の血液中においてマラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。
バイオセンサ基板１０は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の孔１０ａが形成されている。また、バイオセンサ基板１０は、ベース基板１１の上面にウエル層１２が積層された構造となっている。ウエル層１２には、図１（ａ）の右端の拡大図に示すように、円柱形状の窪みからなる微小なウエル１３が複数形成されている。ウエル１３は、バイオセンサ基板１０の内周から外周に向かって同心円状または螺旋状に並んでいる。ウエル１３は、ウエル層１２の上面よりも一段低い底面部１３ａを有しており、試料が滴下されたときにその試料を収容することができるよう直径と高さが設定されている。
図１（ｂ）は、バイオセンサ基板１０を面に垂直な平面で切断したときの断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の破線部分の拡大図である。
ベース基板１１の上側（ウエル層１２側）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラック（ピット列）が形成されている。ピットは、バイオセンサ基板１０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を保持している。ＣＤやＤＶＤと同様、線速度一定でトラックが励起光（後述）により走査されることにより、アドレス情報が再生される。ベース基板１１とウエル層１２との間には、反射膜１４が配されている。ベース基板１１の上面に反射膜１４が積層されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１４とベース基板１１との界面である反射面１１ａが形成される。ウエル１３は、ウエル層１２の上面側に所定の間隔を開けて形成されている。ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、ウエル１３の底面部１３ａと反射膜１４の上面とは離間している。
ここで、ウエル１３の直径と高さを、それぞれｄ１、ｄ２とし、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３とし、ウエル１３の間隔をｄ４とし、ベース基板１１の厚みをｄ５とし、反射面１１ａのトラックピッチをｄ６とする。本実施例では、直径ｄ１と、高さｄ２は、それぞれ、１００μｍと５０μｍに設定されており、間隔ｄ３、ｄ４は、それぞれ、２μｍと３００μｍに設定されており、厚みｄ５は０．６ｍｍに設定されており、トラックピッチｄ６は、１μｍに設定されている。また、反射膜１４の励起光（後述）に対する反射率は、３〜４％に設定されている。
また、本実施例では、ベース基板１１はポリカーボネートから構成されており、ウエル層１２は紫外線硬化樹脂から構成されており、反射膜１４はアルミニウム、銀合金等の金属、あるいは、酸化ニオブ、波長選択膜等から構成されている。なお、ベース基板１１は、ポリカーボネートの他、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。ウエル層１２は、シリコーン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。反射膜１４の膜厚は、所望の反射率となるよう、たとえば５ｎｍ〜２０ｎｍに設定される。
図２（ａ）〜（ｄ）は、バイオセンサ基板１０の作成方法を示す図である。なお、かかる作成方法は、以下に示すように、光ディスクの作成方法と略同様となっている。
まず、図２（ａ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により形成される。これにより、ベース基板１１の厚みはｄ５となり、ベース基板１１の上面に、一連のピットが形成される。続いて、図２（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面に、反射膜１４が蒸着され、これにより、ベース基板１１の上面に反射面１１ａが形成される。続いて、図２（ｃ）に示すように、反射膜１４の上面に、スピンコートにより底面層１２ａが積層される。続いて、図２（ｄ）に示すように、底面層１２ａの上面に、２Ｐ成型により厚さｄ２の上面層１２ｂが形成される。これにより、図１（ｂ）に示すようなウエル１３が複数形成される。なお、ウエル層１２は、底面層１２ａと上面層１２ｂが合わせられて形成されることになる。
＜蛍光検出装置＞
図３は、本実施例に係る蛍光検出装置１の構成を示す図である。蛍光検出装置１は、たとえば、上記バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容された赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために用いられる。
なお、蛍光検出装置１を使用する際、予め、被検体を蛍光標識することにより作成した試料を、バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容させておく。本実施例では、被検体である直径約１０μｍ、厚さ約２μｍの赤血球がマラリア原虫に感染していた場合にその内部が蛍光標識され、感染している赤血球と感染していない赤血球とが共に直径１００μｍのウエル１３の底面部１３ａに並列的に複数配される。このように試料が収容されたバイオセンサ基板１０の孔１０ａ（図１（ａ）参照）が、蛍光検出装置１の回転装置１２３（ターンテーブル）にセットされ、測定が開始される。
蛍光検出装置１の光学系は、半導体レーザ１０１と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２と、コリメータレンズ１０３と、１／４波長板１０４と、ダイクロイックプリズム１０５と、対物レンズ１０６と、アナモレンズ１０７と、光検出器１０８と、集光レンズ１０９と、蛍光検出器１１０と、アパーチャ１１１を備えている。また、蛍光検出装置１は、上記光学系の他、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、回転装置１２３と、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３と、信号増幅回路２０４と、コントローラ２０５を備えている。
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（以下、「励起光」という）を出射する。なお、本実施の形態における励起光は、特許請求の範囲に記載の照射光の一例である。図３には、半導体レーザ１０１から出射される励起光のうち、バイオセンサ基板１０に導かれる励起光、すなわち、アパーチャ１１１を通過する励起光が、破線で示されている。アパーチャ１１１には、所定の口径を有する円形の開口が形成されており、このアパーチャ１１１により励起光の口径が制限される。また、半導体レーザ１０１の位置は、半導体レーザ１０１から出射される励起光がＰＢＳ１０２に対してＳ偏光となるよう調整されている。これにより、半導体レーザ１０１から出射された励起光は、アパーチャ１１１により口径を制限された後、ＰＢＳ１０２によって反射され、コリメータレンズ１０３に入射する。
コリメータレンズ１０３は、ＰＢＳ１０２側から入射する励起光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３を通過した励起光は、所定径の平行光となる。１／４波長板１０４は、コリメータレンズ１０３側から入射する励起光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光を、コリメータレンズ１０３側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する励起光は、ＰＢＳ１０２を透過する。
ダイクロイックプリズム１０５は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を反射し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度のレーザ光を透過するよう構成されている。これにより、１／４波長板１０４側から入射する励起光は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、対物レンズ１０６に入射する。
対物レンズ１０６は、励起光をバイオセンサ基板１０に対して適正に収束させるよう構成されている。具体的には、対物レンズ１０６は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光が所定のＮＡ（開口数、ここでは、０．３４）で収束するよう構成されている。対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１１１の口径によって決められる。対物レンズ１０６により収束される励起光の焦点深度は、励起光のＮＡによって変化する。励起光の焦点深度については、追って図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
対物レンズ１０６は、ホルダ１２１に保持された状態で、対物レンズアクチュエータ１２２により、フォーカス方向（バイオセンサ基板１０に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１０の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０６は、励起光が、バイオセンサ基板１０の反射面１１ａに合焦された状態で、ピット列からなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面１１ａに合焦された励起光は、一部が反射面１１ａによって反射され、大部分が反射面１１ａを透過する。
反射面１１ａによって反射された励起光（以下、「反射励起光」という）は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、１／４波長板１０４により直線偏光に変更され、コリメータレンズ１０３により収束光となる。そして、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する反射励起光は、上述したようにＰＢＳ１０２を透過する。
アナモレンズ１０７は、ＰＢＳ１０２側から入射する反射励起光に非点収差を導入する。アナモレンズ１０７を透過した反射励起光は、光検出器１０８に入射する。光検出器１０８は、受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有している。光検出器１０８の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。底面部１３ａに並列的に配されている蛍光標識されたマラリア原虫に感染している赤血球に励起光が照射されると、マラリア原虫から蛍光が発生する。かかる蛍光は、図３において一点鎖線で示されるように、ＮＡ（開口数）が励起光のＮＡよりも大きい。このため、対物レンズ１０６とダイクロイックプリズム１０５との間において、蛍光のビーム径は励起光のビーム径よりも大きくなっている。蛍光のＮＡは、たとえば、０．６５である。また、蛍光の波長は励起光の波長と異なっており、本実施例では４５０〜５４０ｎｍとなっている。
一方でマラリア原虫に感染していない赤血球は蛍光標識されていないので蛍光を発生しない。このようにして、マラリア原虫に感染している赤血球と感染していない赤血球とを区別することができる。
対物レンズ１０６側からダイクロイックプリズム１０５に入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム１０５を透過する。集光レンズ１０９は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する蛍光を集光して、蛍光検出器１１０に導く。蛍光検出器１１０は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１０の検出信号は、信号増幅回路２０４に入力される。
信号演算回路２０１は、光検出器１０８の検出信号から、後述するフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成し、光検出器１０８の検出信号から、後述する再生ＲＦ信号を生成する。サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、対物レンズアクチュエータ１２２の駆動を制御する。また、サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力された再生ＲＦ信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１０が回転されるよう、回転装置１２３を制御する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力された再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。信号増幅回路２０４は、蛍光検出器１１０の検出信号を増幅する。
コントローラ２０５は、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３の他、蛍光検出装置１の各部を制御する。また、コントローラ２０５は、再生回路２０３から出力される再生データ（アドレス情報）と、信号増幅回路２０４から出力された信号に基づいて、蛍光を検出したウエル１３がバイオセンサ基板１０のどの位置にあるかを判定し、蛍光を検出したウエル１３に対応するアドレス情報を内部メモリに保持する。
図４は、信号演算回路２０１の回路構成を示す図である。
光検出器１０８は、上述したように受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有しており、４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光した反射励起光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。なお、図４の光検出器１０８の受光面上において、ディスクのラジアル方向（径方向）に対応する方向は、左右方向である。また、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。
信号演算回路２０１は、加算器３０１〜３０４、３０７と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力する。
減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。加算器３０７は、加算器３０３、３０４の出力信号を加算して、再生ＲＦ信号を出力する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥと、再生ＲＦ信号は、それぞれ以下の式（１）〜（３）の演算により取得することができる。
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４） …（１）
ＴＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３） …（２）
ＲＦ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４） …（３）
ここで、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａに位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、上記式（１）のフォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａのトラック（ピット）の真上に位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、上記式（２）のトラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。
図５（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。
上述したように、励起光の波長は４０５ｎｍであり、励起光のＮＡ（開口数）は０．３４である。また、一般に焦点深度は、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、本実施例の励起光の焦点深度は、約３．５μｍとなる。図１（ｂ）、（ｃ）に示す底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は、励起光の焦点深度よりも小さくなるよう設定され、ここでは、２．０μｍに設定されている。
上記のように、励起光のＮＡが設定されると、焦点位置におけるスポット径は約１μｍとなる。図１（ｃ）に示すトラックピッチの間隔ｄ６は、かかるスポット径と略同じとなるよう、１μｍに設定されている。
図５（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射面１１ａと一致している状態を示し、図５（ｂ）は、励起光の焦点深度の範囲の最上点が底面部１３ａと一致している状態を示している。なお、サーボ回路２０２から対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点深度の範囲を図５（ａ）、（ｂ）の何れの状態とすることもでき、また、図５（ａ）、（ｂ）の間の状態にすることもできる。
図５（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は２μｍであり、励起光の焦点深度は３．５μｍであるため、励起光の焦点深度に対応する範囲に、底面部１３ａと反射面１１ａの両方が含まれるようになる。したがって、フォーカスサーボにより、励起光の焦点位置を反射面１１ａに位置付けると、底面部１３ａに配されている試料にも焦点が合わせられることとなる。
なお、図５（ｃ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が、底面部１３ａと反射面１１ａとの間に位置付けられている状態を示している。通常のフォーカスサーボ動作では、フォーカスエラー信号ＦＥの値が０となるように対物レンズ１０６が駆動されると、図５（ｃ）のように励起光の焦点位置が位置付けられることはない。しかし、フォーカスサーボ信号に所定のオフセット電圧を重畳して対物レンズアクチュエータ１２２に供給することにより、励起光の焦点位置を上方向に僅かにずらすことができ、図５（ｃ）のように励起光の焦点位置を位置付けることもできる。この場合も、図５（ａ）、（ｂ）と同様、底面部１３ａに配されている試料に焦点が合わせられることとなる。
また、図５（ａ）のように焦点深度の範囲が位置付けられると、焦点深度の範囲が赤血球に掛かり易くなるため、図５（ｂ）よりも試料を精度良く測定することが可能となる。また、図５（ａ）〜（ｃ）の状態となるようフォーカスサーボが行われた場合でも、フォーカスサーボの追従特性や、バイオセンサ基板１０の平坦度などにより、励起光の焦点位置は僅かに上下にずれる。しかしながら、焦点位置の上下方向のずれは、通常、数百ｎｍ程度以内に押さえられるため、試料の測定精度が問題となることはない。このように、本実施例では、広がることなく合焦された状態で試料に励起光を照射することができ、試料に対するレーザ光の照射効率を高めることができる。
以上、本実施例によれば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ウエル１３の底面部１３ａが、励起光と対物レンズ１０６によって規定される焦点深度の範囲に位置付けられる。これにより、底面部１３ａに配された試料に対して対物レンズ１０６の焦点位置が位置付けられるため、試料に対する励起光の照射効率を高めることができ、精度良く試料を測定することができる。
また、本実施例によれば、試料を励起させるためのレーザ光と、トラックを追従させるためのレーザ光の光源として、一つの半導体レーザ１０１が用いられるため、光学系を簡素にすることができ、部品点数の削減とコストの低減を図ることができる。また、光学系をコンパクトにすることができる。
また、本実施例によれば、励起光は、反射面１１ａに合焦されると、試料にも合焦される。すなわち、励起光は、直接的に試料に合焦されるため、上記特許文献２のように、サーボ用のレーザ光を用いて対物レンズを制御することにより試料励起用のレーザ光が間接的に試料に合焦される場合に比べ、より確実に、励起光を試料に合焦させることができる。
なお、本実施例によれば、対物レンズ１０６の焦点位置における励起光のスポット径は１μｍに設定され、反射面１１ａに形成されているトラックピッチが１μｍに設定されている。これに対し、マラリア原虫の核は励起光により１μｍ程度の大きさの蛍光輝点を発する。したがって、励起光のスポットをマラリア原虫の核のサイズに収束させながら、隙間無く、試料が励起光のスポットで走査されるため、マラリア原虫の核を確実に検出することができる。さらに、マラリア原虫が検出された位置が光検出器１０８の検出信号に基づくアドレス情報から分かるため、検出されたマラリア原虫がどのウエル１３に収容されているかを容易に把握することができる。
＜第１変更例＞
図６は、上記第１実施例の第１変更例に係るバイオセンサ基板２０の構成を模式的に示す図である。バイオセンサ基板２０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すバイオセンサ基板１０と異なり、径方向にリードイン領域とウエル領域に区分されている。内周側のリードイン領域のウエル層１２には、ウエル１３が形成されておらず、外周側のウエル領域にのみ、ウエル１３が形成されている。なお、ピットは、上記第１実施例と同様、リードイン領域からウエル領域に亘る全領域に形成されている。すなわち、ピット列からなるトラックが、リードイン領域の最内周からウエル領域の最外周まで、螺旋状に延びている。
本変更例においても、上記第１実施例と同様、これらピット列によって、アドレス情報が保持されている。さらに、リードイン領域には、ピット列によって、アドレス情報の他、バイオセンサ基板２０に関する情報が保持されている。具体的には、リードイン領域には、このバイオセンサ基板２０のウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を含む情報が記憶されている。バイオセンサ基板２０のその他の構成は、バイオセンサ基板１０と略同じである。
なお、リードイン領域にウエル１３が形成されていない理由は、以下のとおりである。第１の理由は、この領域にウエル１３が無い方が、ウエル１３がある場合に比べて、リードイン領域の形成された反射面１１ａの情報を良好に再生（取得）できるためである。第２の理由は、バイオセンサ基板２０の内側に試料を落とし、バイオセンサ基板２０をゆっくり回転させてウエル１３に試料を流し込む場合に、リードイン領域に対応するウエル層１２の上面が平坦である方が、この領域にウエル１３がある場合に比べて、ウエル１３に試料を均一に流し込めるためである。
図７は、本変更例に係る蛍光検出装置２の構成を示す図である。
蛍光検出装置２は、図３に示す上記蛍光検出装置１において、半導体レーザ１０１とアパーチャ１１１の間に、開口制限素子１３１と偏光フィルタ１３２が配置された構成となっている。開口制限素子１３１は、サーボ回路２０２によって制御される。
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、開口制限素子１３１と偏光フィルタ１３２を、半導体レーザ１０１から出射された励起光の光軸方向に見た図である。
開口制限素子１３１は、ＴＮ型液晶からなっており、同心円状の境界を有する４つの領域１３１ａ〜１３１ｄに、個別に電圧を加えることができるよう、各領域に対応する位置に透明電極が設けられている。領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられると、電圧が加えられた領域に入射する励起光の偏光方向が９０度回転する。開口制限素子１３１は、領域１３１ａ〜１３１ｄの中心が半導体レーザ１０１の出射光軸に一致するように配置される。領域１３１ａを通った励起光は、アパーチャ１１１によって遮光されず、領域１３１ａの外側を通った励起光は、アパーチャ１１１によって遮光される。
偏光フィルタ１３２は、領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられて偏光方向が９０度回転した励起光を遮光し、領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられずに偏光方向が回転しない励起光を透過するよう配置されている。
図８（ｃ）は、開口制限素子１３１の全ての領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられていない状態のときの励起光を示す模式図である。この場合、励起光のビーム径は、上記第１実施例（図３参照）と同様になる。これにより、対物レンズ１０６によって収束された励起光のＮＡ（開口数）は、上記第１実施例と同じ０．３４となる。
図８（ｄ）は、開口制限素子１３１の外側、たとえば領域１３１ａ、１３１ｂの領域に電圧が加えられた状態のときの励起光を示す模式図である。この場合、半導体レーザ１０１から出射され領域１３１ａ、１３１ｂに入射する励起光は、偏光方向が９０度回転し、偏光フィルタ１３２により遮光される。この場合、コリメータレンズ１０３を通過する励起光のビーム径は、図８（ｃ）に示す場合よりも小さくなる。これにより、ダイクロイックプリズム１０５側から対物レンズ１０６に入射する励起光ビーム径が小さくなり、対物レンズ１０６により収束された励起光のＮＡ（開口数）は、図８（ｃ）の場合の０．３４よりも小さくなる。
このように、励起光のビーム径を小さくすることにより対物レンズ１０６の励起光のＮＡ（開口数）を小さくすることができる。また、焦点深度は上述したように、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、励起光のビーム径を小さくすることにより、励起光の焦点深度を上記第１実施例に比べて大きくすることができる。
なお、本変更例では、偏光フィルタ１３２を省略することもできる。この場合、開口制限素子１３１により偏光方向が９０度回転された励起光は、ＰＢＳ１０２に対してＰ偏光となるため、ＰＢＳ１０２を透過し、コリメータレンズ１０３には導かれない。すなわち、ＰＢＳ１０２が上記偏光フィルタ１３２と同様の作用を発揮する。これにより、たとえば、開口制限素子１３１の領域１３１ａ、１３１ｂに電圧を印加すると、コリメータレンズ１０３側に反射される励起光のビーム径は小さくなり、偏光フィルタ１３２が配される場合と同様、励起光の焦点深度を変化させることができる。なお、この構成において、ＰＢＳ１０２を透過した励起光が、蛍光検出装置２内でノイズ光となって、蛍光検出に問題が生じる場合は、上記のように偏光フィルタ１３２を配するのが望ましい。
図９（ａ）は、コントローラ２０５による開口制限素子１３１の駆動動作を示すフローチャートである。
コントローラ２０５は、バイオセンサ基板２０がセットされると（Ｓ１：ＹＥＳ）、対物レンズ１０６を移動させてリードイン領域に励起光を照射し、リードイン領域を読み取る（Ｓ２）。このとき、コントローラ２０５は、リードイン領域から反射された励起光に基づいて、再生回路２０３から出力される再生データから、このバイオセンサ基板２０のウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を取得する。
続いて、コントローラ２０５は、コントローラ２０５内のメモリに予め記憶されているテーブルを参照し、このテーブルから電圧を加える領域を取得する（Ｓ３）。かかるテーブルには、図９（ｂ）に示すように、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔に応じて、電圧を加えるべき開口制限素子１３１の領域が格納されている。底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔は、５つの範囲が設定されており、これら５つの範囲に対応して電圧を加えるべき領域を示す５つの駆動パターンが関連付けられている。なお、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔がＤ０〜Ｄ１の場合、何れの領域にも電圧は印加されない。
続いて、コントローラ２０５は、Ｓ３で取得した電圧を加える領域に従って開口制限素子１３１を制御し、対応する領域に対して電圧を加える（Ｓ４）。これにより、ダイクロイックプリズム１０５側から対物レンズ１０６に入射する励起光のビーム径が変化し、バイオセンサ基板２０に適した励起光のＮＡが設定される。こうして、励起光の焦点深度が、当該バイオセンサ基板２０の間隔ｄ３をカバーする焦点深度に設定される。そして、蛍光検出装置２がシャットダウンされない限り、処理がＳ１に戻される（Ｓ５）。
以上、本変更例によれば、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３が、このバイオセンサ基板２０のリードイン領域に書き込まれている。バイオセンサ基板２０が異なると、間隔ｄ３が異なり得る。本変更例では、バイオセンサ基板２０のリードイン領域に、当該バイオセンサ基板２０に適用された間隔ｄ３が保持されている。コントローラ２０５は、リードイン領域から間隔ｄ３を読み取り、読み取った値と図９（ｂ）に示すテーブルに基づいて、開口制限素子１３１を駆動する。これにより、バイオセンサ基板２０に適正な励起光のＮＡが設定され、励起光の焦点深度の範囲が、当該バイオセンサ基板２０の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３よりも大きくなるよう調整される。よって、図５（ａ）〜（ｃ）の場合と同様、底面部１３ａが、励起光と対物レンズ１０６から規定される焦点深度の範囲に位置付けられるため、精度良く試料を測定することができる。
なお、リードイン領域から読み取られた間隔ｄ３が図９（ｂ）に記述された間隔の範囲に含まれない場合、あるいは、リードイン領域から間隔ｄ３を読み取れない場合には、５つの駆動パターンのうち、デフォルト設定された駆動パターン（たとえば、間隔がＤ０〜Ｄ１である場合の駆動パターン）が用いられる。なお、領域１３１ａ〜１３１ｄのうち、駆動される領域の数が増えるほど、励起光の遮光量が増えるため、試料に照射される励起光の光量が減少する。よって、デフォルト設定された駆動パターンは、たとえば、試料に照射される励起光の光量がなるべく多くなるよう、図９（ｂ）の最上段の駆動パターン、すなわち、何れの領域にも電圧が印加されない駆動パターンとされる。
なお、本変更例では、バイオセンサ基板２０のリードイン領域に、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３が保持されたが、励起光のＮＡ（開口数）、細胞の種類（大きさ）等、間隔ｄ３に適する焦点深度を規定可能な他のパラメータ値が、バイオセンサ基板２０のリードイン領域に保持されても良い。この場合、図９（ｂ）の左欄は、他のパラメータ値に対応するよう修正される。
また、本変更例では、対物レンズ１０６に入射するビーム径を調節するために開口制限素子１３１と偏光フィルタ１３２を用いたが、これに替えて、図１０に示すようにレンズアクチュエータ１３３を用いても良い。かかるレンズアクチュエータ１３３は、サーボ回路２０２により、コリメータレンズ１０３を励起光の光軸方向に移動させる。
この場合、コリメータレンズ１０３が駆動されると、ダイクロイックプリズム１０５側から対物レンズ１０６に入射する励起光の広がり角が変化し、これに伴い、対物レンズ１０６により収束される励起光の開口数が変化する。これにより、励起光の焦点深度が調整される。この構成では、励起光の焦点深度を、コリメータレンズ１０３の移動に伴ってリニアに変化させることができるため、上記第１実施例に比べて、焦点深度の調整をより微細に行うことができる。なお、この変更例では、図９（ｂ）のテーブルの右欄が、レンズアクチュエータ１３３に供給される駆動電圧に変更される。また、焦点深度をリニアに調整できるため、テーブルの左欄は、細かく段階的に区分され、一区分における間隔ｄ３の範囲が微小に設定される。これにより、図７に示す変更例に比べて、さらに、バイオセンサ基板２０の間隔ｄ３に適する焦点深度を設定することができ、より精度良く試料を測定することができる。
＜第２実施例＞
以下、本発明の第２実施例につき図面を参照して説明する。
＜バイオセンサ基板＞
図１１（ａ）は、本実施例に係るバイオセンサ基板１０の外観の構成を模式的に示す斜視図である。バイオセンサ基板１０は、たとえば、人の血液中においてマラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。
バイオセンサ基板１０は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の孔１０ａが形成されている。また、バイオセンサ基板１０は、ベース基板１１の上面にウエル層１２が積層された構造となっている。ウエル層１２には、図１１（ａ）の右端の拡大図に示すように、円柱形状の窪みからなる微小なウエル１３が複数形成されている。ウエル１３は、バイオセンサ基板１０の内周から外周に向かって略同心円状に並んでいる。ウエル１３は、ウエル層１２の上面よりも一段低い底面部１３ａを有しており、試料が滴下されたときにその試料を収容することができるよう直径と高さが設定されている。
図１１（ｂ）は、バイオセンサ基板１０を面に垂直な平面で切断したときの断面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の破線部分の拡大図である。
ベース基板１１の上側（ウエル層１２側）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラック（ピット列）が形成されている。ピットは、バイオセンサ基板１０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を保持している。ＣＤやＤＶＤと同様、線速度一定でトラックが励起光（後述）により走査されることにより、アドレス情報が再生される。ベース基板１１とウエル層１２との間には、反射膜１４が配されている。ベース基板１１の上面に反射膜１４が積層されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１４とベース基板１１との界面である反射面１１ａが形成される。ウエル１３は、ウエル層１２の上面側に所定の間隔を開けて形成されている。ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、ウエル１３の底面部１３ａと反射膜１４の上面とは離間している。
ここで、ウエル１３の直径と高さを、それぞれｄ１、ｄ２とし、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３とし、ウエル１３の間隔をｄ４とし、ベース基板１１の厚みをｄ５とし、反射面１１ａのトラックピッチをｄ６とする。本実施例では、直径ｄ１と、高さｄ２は、それぞれ、１００μｍと５０μｍに設定されており、間隔ｄ３、ｄ４は、それぞれ、２μｍと３００μｍに設定されており、厚みｄ５は０．６ｍｍに設定されており、トラックピッチｄ６は、１μｍに設定されている。また、反射膜１４の励起光（後述）に対する反射率は、３〜４％に設定されている。
なお、トラックピッチｄ６は、蛍光検出対象の被検体の寸法に応じて調整すれば良い。本実施例では、被検体である赤血球の直径が１０μｍ程度であるため、ウエル１３に試料が収容されたときに必ず被検体をトラックが横切るよう、トラックピッチｄ６が１μｍに設定されている。すなわち、トラックピッチは、蛍光検出対象の被検体の幅よりも小さく設定される必要がある。ただし、トラックピッチが小さくなるほど、バイオセンサ基板１０の全領域を走査するために必要な時間が長くなる。したがって、トラックピッチｄ６を被検体の寸法よりも小さくする場合には、被検体の寸法にバラつきがあったとしても各被検体を少なくとも１回トラックが横切ることとなる程度に、トラックピッチｄ６を設定すると良い。
また、本実施例では、ベース基板１１はポリカーボネートから構成されており、ウエル層１２は紫外線硬化樹脂から構成されており、反射膜１４はアルミニウム、銀合金等の金属、あるいは、酸化ニオブ、波長選択膜等から構成されている。なお、ベース基板１１は、ポリカーボネートの他、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。ウエル層１２は、シリコーン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。反射膜１４の膜厚は、所望の反射率になるよう、たとえば５ｎｍ〜２０ｎｍに設定される。
図１２（ａ）、（ｂ）は、本実施例に係るトラックの区切り方を説明する図である。
図１２（ａ）に示すように、バイオセンサ基板１０上の領域は、内周から外周に向かって径方向に、ｍ個のゾーンに区切られている。各ゾーンは、略同心円状に設定されている。また、各ゾーンの径方向の幅は、互いに同じである。すなわち、各ゾーンの径方向の幅は、ｎ個のトラックピッチに相当する幅（ｎ×トラックピッチ）となっている。
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の破線の領域を拡大した図である。便宜上、ゾーン１、３のトラックは実線で示され、ゾーン２のトラックは破線で示されている。上記のようにトラックは、一連のピット列により構成されている。
ここで、図１２（ａ）のように、バイオセンサ基板１０の一つの径を基準径Ｄ０に設定する。この場合、図１２（ｂ）のように、基準径Ｄ０の位置から１周するトラックを１トラック片として、各ゾーンのトラック片をカウントすると、各ゾーンには、ｎ本のトラック片が含まれる。ゾーン２の最内周のトラック片（トラック１）の始端は、基準径Ｄ０の位置において、一つ内側のゾーン１のトラック片（トラックｎ）の終端に繋がっている。他のゾーンも同様に、最内周のトラック片（トラック１）の始端が、基準径Ｄ０の位置において、一つ内側のゾーン１のトラック片（トラックｎ）の終端に繋がっている。上記のように、各ゾーンに含まれるトラック片の数は、何れも、ｎ個である。各ゾーンの径方向の幅は、たとえば、３００μｍに設定される。
図１３は、本実施例に係るアドレス共通領域の設定方法を説明する図である。
上記のように設定された各ゾーンは、周方向の幅が所定の長さ（たとえば、３００μｍ）付近となるように、周方向に所定数に均等に分割される。こうしてゾーンが分割されることにより形成される領域が、アドレス共通領域となる。
なお、図１３では、アドレス共通領域が方形形状で示されているが、厳密には、ディスク内周側がディスク外周側の辺よりも短い擬似台形形状となる。すなわち、アドレス共通領域は、リング状の各ゾーンを周方向に均等に分割して形成されるため、リングを所定角度毎に切断した形状となる。したがって、一つのアドレス共通領域に含まれるｎ本のトラック部分は、ディスク外周に向かうほど、長くなる。
アドレス共通領域は、ゾーンを周方向に均等に区分して設定されるため、同じゾーンに含まれるアドレス共通領域の形状は、互いに同じである。しかし、含まれるゾーンが異なると、アドレス共通領域の周方向の幅は異なり得る。アドレス共通領域の最も外側のトラック部分の周方向の幅は、たとえば、ゾーンの最も外側のトラック１周分の長さをＬとしたとき、Ｌ／ｊ（ｊは０以外の自然数）の商が３００μｍに最も接近するときの商の値とされる。この場合、ゾーンは周方向にｊ個に分割される。このように、ゾーンをｊ個に分割することによりアドレス共通領域の周方向の幅が決まるため、ゾーンが異なるとアドレス共通領域の周方向の幅は異なり得る。当然ながら、ゾーンの分割数ｊは、ゾーン毎に異なっており、外側のゾーンほど、分割数ｊは多くなる。なお、周方向に隣り合うアドレス共通領域の境界は、ディスクの所定の径に一致する。
アドレス共通領域の径方向の幅、すなわち、ゾーンの径方向の幅は、ゾーンに含まれるトラック片の数ｎによって決まる。本実施例では、トラックピッチが１μｍであるため、アドレス共通領域の径方向の幅が３００μｍである場合、一つのアドレス共通領域に含まれるトラック部分の数は３００本となる。
図１４は、アドレス共通領域に対する同期領域、アドレス領域、リザーブ領域、ウエル領域および非ウエル領域の設定方法と、アドレス領域に保持されるデータの構造を説明する図である。
図１４に示すように、アドレス共通領域に含まれる各トラック部分の物理フォーマットは、先頭に固有の同期パターンが配され、これにアドレス領域、リザーブ領域が続く構成となっている。アドレス領域には、アドレス情報が保持される。アドレス情報は、ウエルアドレスとトラック番号とを含んでいる。ウエルアドレスは、バイオセンサ基板１０上におけるウエルの位置を特定するための位置情報であり、トラック番号は、アドレス共通領域に含まれるトラック部分の群のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するための情報である。
一つのアドレス共通領域に含まれるそれぞれのトラック部分に保持されるウエルアドレスは、全て同じである。図１４では、当該アドレス共通領域に含まれるトラック部分のウエルアドレスが、全て、Ｗｋ（開始位置からｋ番目のウエル）に統一されている。トラック番号は、アドレス共通領域に含まれるトラック部分のうち、最も内周側のトラック部分のトラック番号を１とし、外周側に向かってトラック部分のトラック番号が１ずつ増加するように設定される。図１４では、再内周のトラック部分のトラック番号Ｔ１は１であり、最外周のトラック部分のトラック番号Ｔｎは３００である。リザーブ領域には、クロックを生成するため、単調な幅のピットとスペースが形成されている。一つのアドレス共通領域の含まれるトラック部分の長さは、外周に向かうほど長くなるため、リザーブ領域の長さ（リザーブ領域に含まれるピット数）も外周に向かうほど長くなる。なお、リザーブ領域を単調なピット列とせず、リザーブ領域に所定の情報を持たせても良い。
このように設定されたアドレス共通領域の中央に、ウエルが一つ配置される。本実施例では、ウエルの径が１００μｍであるため、アドレス共通領域はウエルよりも十分広い。よって、ウエル形成時に、アドレス共通領域に対するウエルの配置位置がややずれても、ウエルは、アドレス共通領域内に収容されるようになる。
なお、このようにアドレス共通領域はウエルよりも十分広いため、アドレス共通領域内には、ウエルの無い非ウエル領域が生じることとなる。径方向に生じる非ウエル領域に含まれるトラックが励起光（後述）によって走査されても、励起光がウエルに掛かることがないため、このような走査は無駄な走査となってしまう。本実施例では、後述のように、蛍光検出装置側において、このような無駄な走査を回避するための措置が採られている。
なお、本実施例では、ゾーンを周方向に均等に区分することによりアドレス共通領域が設定されたが、アドレス共通領域の周方向の幅を予め固定しておき、各ゾーンに含まれ得る数だけアドレス共通領域を各ゾーンの周方向に連続的に割り当てても良い。この場合、ゾーンには、アドレス共通領域を割り当てるには周方向の幅が足りない余剰な領域が生じ得る。このような領域については、単調なピット列で埋める等の措置が採られ得る。
図１５（ａ）〜（ｄ）は、バイオセンサ基板１０の作成方法を示す図である。なお、かかる作成方法は、以下に示すように、光ディスクの作成方法と略同様となっている。
まず、図１５（ａ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により形成される。これにより、ベース基板１１の厚みはｄ５となり、ベース基板１１の上面に、一連のピットが形成される。続いて、図１５（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面に、反射膜１４が蒸着され、これにより、ベース基板１１の上面に反射面１１ａが形成される。続いて、図１５（ｃ）に示すように、反射膜１４の上面に、スピンコートにより底面層１２ａが積層される。続いて、図１５（ｄ）に示すように、底面層１２ａの上面に、２Ｐ成型により厚さｄ２の上面層１２ｂが形成される。これにより、図１１（ｂ）に示すようなウエル１３が複数形成される。ウエル層１２は、底面層１２ａと上面層１２ｂが合わせられて形成されることになる。
なお、底面層１２ａの上面に上面層１２ｂを２Ｐ成型により形成する場合、上記のように、ウエル１３がアドレス共通領域の中心部分に配置されるよう、２Ｐ成型のためのスタンパ（ウエルスタンパ）をベース基板１１に対して適正に配置する必要がある。
図１６（ａ）、（ｂ）は、ベース基板１１に対するウエルスタンパＷＳの位置調整方法を説明する図である。
この位置調整方法では、ベース基板１１に、位置調整時にマーカーとなる２つの微小な回折エリアＭ１が、ベース基板１１の中心に対して互いに対称な位置に形成されている。これらの回折エリアＭ１は、射出成型時にベース基板１１上面のピットが形成されていない外周領域に回折パターンを形成することにより設けられる。また、ウエルスタンパＷＳには、回折エリアＭ１にそれぞれ対応する位置に、マーカーとなる２つの微小な回折エリアＭ２が形成されている。そして、ベース基板１１が適正な位置に位置付けられたときに２つの回折エリアＭ１にレーザ光が入射する位置に２つのレーザ光源が配置され、これらレーザ光源からレーザ光を上向きに出射させる。また、回折エリアＭ１、Ｍ２によって回折されたレーザ光（回折光）を受光する位置に光センサＬＳが配置される。
２Ｐ成形時には、まず、図１６（ａ）に示すように、２つの回折エリアＭ１によって生じた回折光がそれぞれ光センサＬＳによって受光されるよう、ベース基板１１の周方向の位置が調整される。このとき、レーザ光の一部（０次回折光：非回折光）は、回折エリアＭ１によって回折されずにそのまま回折エリアＭ１を透過する。次に、ウエルスタンパＷＳをベース基板１１の上面に接近させ、同時に、回折エリアＭ１を透過した非回折光が、それぞれ、回折エリアＭ２に入射するよう、ウエルスタンパＷＳの周方向の位置が調整される。すなわち、非回折光が入射することにより２つの回折エリアＭ２によって生じた回折光がそれぞれ光センサＬＳによって受光されるよう、ウエルスタンパＷＳの周方向の位置が調整される。こうして、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳが位置調整された状態で、ウエルスタンパＷＳがベース基板１１の上面に押し付けられる。この状態で、紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂が硬化することにより、上面層１２ｂが形成される。
なお、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳとの間の位置決めは、上記以外の方法によって行われても良い。たとえば、ウエルスタンパＷＳとベース基板１１に、それぞれ、凸部と凹部を設けておき、両者を嵌合させることによって、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳとの間の位置決めが行われても良い。
＜蛍光検出装置＞
図１７は、本実施例に係る蛍光検出装置１の構成を示す図である。蛍光検出装置１は、たとえば、上記バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容された赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために用いられる。
なお、蛍光検出装置１を使用する際、予め、被検体を蛍光標識することにより作成した試料を、バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容させておく。本実施例では、被検体である直径約１０μｍ、厚さ約２μｍの赤血球がマラリア原虫に感染していた場合にその内部が蛍光標識され、感染している赤血球と感染していない赤血球とが共に直径１００μｍのウエル１３の底面部１３ａに並列的に複数配される。このように試料が収容されたバイオセンサ基板１０の孔１０ａ（図１１（ａ）参照）が、蛍光検出装置１の回転装置１２３（ターンテーブル）にセットされ、測定が開始される。
蛍光検出装置１の光学系は、半導体レーザ１０１と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２と、コリメータレンズ１０３と、１／４波長板１０４と、ダイクロイックプリズム１０５と、対物レンズ１０６と、アナモレンズ１０７と、光検出器１０８と、集光レンズ１０９と、蛍光検出器１１０と、アパーチャ１１１を備えている。また、蛍光検出装置１は、上記光学系の他、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、回転装置１２３と、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３と、信号増幅回路２０４と、コントローラ２０５と、クロック生成回路２０６を備えている。
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（以下、「励起光」という）を出射する。なお、本実施の形態における励起光は、特許請求の範囲に記載の照射光の一例である。図１７には、半導体レーザ１０１から出射される励起光のうち、バイオセンサ基板１０に導かれる励起光、すなわち、アパーチャ１１１を通過する励起光が、破線で示されている。アパーチャ１１１には、所定の口径を有する円形の開口が形成されており、このアパーチャ１１１により励起光の口径が制限される。また、半導体レーザ１０１の位置は、半導体レーザ１０１から出射される励起光がＰＢＳ１０２に対してＳ偏光となるよう調整されている。これにより、半導体レーザ１０１から出射された励起光は、アパーチャ１１１により口径を制限された後、ＰＢＳ１０２によって反射され、コリメータレンズ１０３に入射する。
コリメータレンズ１０３は、ＰＢＳ１０２側から入射する励起光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３を通過した励起光は、所定径の平行光となる。１／４波長板１０４は、コリメータレンズ１０３側から入射する励起光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光を、コリメータレンズ１０３側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する励起光は、ＰＢＳ１０２を透過する。
ダイクロイックプリズム１０５は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を反射し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度のレーザ光を透過するよう構成されている。これにより、１／４波長板１０４側から入射する励起光は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、対物レンズ１０６に入射する。
対物レンズ１０６は、励起光をバイオセンサ基板１０に対して適正に収束させるよう構成されている。具体的には、対物レンズ１０６は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光が所定のＮＡ（開口数、ここでは、０．３４）で収束するよう構成されている。対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１１１の口径によって決められる。対物レンズ１０６により収束される励起光の焦点深度は、励起光のＮＡによって決まる。励起光の焦点深度については、追って図１９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
対物レンズ１０６は、ホルダ１２１に保持された状態で、対物レンズアクチュエータ１２２により、フォーカス方向（バイオセンサ基板１０に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１０の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０６は、励起光が、バイオセンサ基板１０の反射面１１ａに合焦された状態で、ピット列からなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面１１ａに合焦された励起光は、一部が反射面１１ａによって反射され、大部分が反射面１１ａを透過する。
反射面１１ａによって反射された励起光（以下、「反射励起光」という）は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、１／４波長板１０４により直線偏光に変換され、コリメータレンズ１０３により収束光となる。そして、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する反射励起光は、上述したようにＰＢＳ１０２を透過する。
アナモレンズ１０７は、ＰＢＳ１０２側から入射する反射励起光に非点収差を導入する。アナモレンズ１０７を透過した反射励起光は、光検出器１０８に入射する。光検出器１０８は、受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有している。光検出器１０８の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。底面部１３ａに並列的に配されている蛍光標識されたマラリア原虫に感染している赤血球に励起光が照射されると、マラリア原虫から蛍光が発生する。かかる蛍光は、図１７において一点鎖線で示されるように、ＮＡ（開口数）が励起光のＮＡよりも大きい。このため、対物レンズ１０６とダイクロイックプリズム１０５との間において、蛍光のビーム径は励起光のビーム径よりも大きくなっている。蛍光のＮＡは、たとえば、０．６５である。また、蛍光の波長は励起光の波長と異なっており、本実施例では４５０〜５４０ｎｍとなっている。
一方でマラリア原虫に感染していない赤血球は蛍光標識されていないので蛍光を発生しない。このようにして、マラリア原虫に感染している赤血球と感染していない赤血球とを区別することができる。
対物レンズ１０６側からダイクロイックプリズム１０５に入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム１０５を透過する。集光レンズ１０９は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する蛍光を集光して、蛍光検出器１１０に導く。蛍光検出器１１０は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１０の検出信号は、信号増幅回路２０４に入力される。
信号演算回路２０１は、光検出器１０８の検出信号から、後述するフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成し、光検出器１０８の検出信号から、後述する再生ＲＦ信号を生成する。サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、対物レンズアクチュエータ１２２の駆動を制御する。また、サーボ回路２０２は、クロック生成回路２０６から入力されたクロック信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１０が回転されるよう、回転装置１２３を制御する。回転装置１２３は、１回転毎に、回転検出信号をコントローラ２０５に出力する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力された再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。信号増幅回路２０４は、蛍光検出器１１０の検出信号を増幅する。
コントローラ２０５は、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３の他、蛍光検出装置１の各部を制御する。コントローラ２０５は、ＣＰＵとメモリを備え、メモリに格納されたプログラムに従って各部を制御する。また、コントローラ２０５は、メモリに格納されたプログラムによって、走査位置検出部２０５ａと蛍光位置特定部２０５ｂとしての機能を有している。
このうち、走査位置検出部２０５ａは、信号演算回路２０１から入力される信号（再生ＲＦ信号）とクロック生成回路２０６から入力される信号（クロック信号）とに基づいて、アドレス共通領域に含まれる各トラック部分における励起光の走査位置を検出する。また、蛍光位置特定部２０５ｂは、再生回路２０３から入力される再生データ（アドレス情報：ウエルアドレス）と、信号増幅回路２０４から入力された信号（蛍光検出信号）に基づいて、蛍光を検出したウエル１３がバイオセンサ基板１０のどの位置にあるかを判定し、蛍光を検出したウエル１３に対応するアドレス情報（ウエルアドレス）を内部メモリに保持する。さらに、蛍光位置特定部２０５ｂは、再生回路２０３から入力される再生データ（アドレス情報：トラック番号）と、信号増幅回路２０４から入力された信号（蛍光検出信号）と、走査位置検出部２０５ａによって検出された走査位置とに基づいて、ウエル内の蛍光発生位置を、トラック番号を走査位置とによって特定し、これらを内部メモリに保持する。
なお、走査位置検出部２０５ａと蛍光位置特定部２０５ｂの機能については、追って、図２０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図１８は、信号演算回路２０１の回路構成を示す図である。
光検出器１０８は、上述したように受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有しており、４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光した反射励起光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。なお、図１７の光検出器１０８の受光面上において、ディスクのラジアル方向（径方向）に対応する方向は、左右方向である。また、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。
信号演算回路２０１は、加算器３０１〜３０４、３０７と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力する。
減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。加算器３０７は、加算器３０３、３０４の出力信号を加算して、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）を出力する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥと、再生ＲＦ信号は、それぞれ以下の式（１）〜（３）の演算により取得することができる。
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４） …（１）
ＴＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３） …（２）
ＲＦ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４） …（３）
ここで、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａに位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、上記式（１）のフォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａのトラック（ピット）の真上に位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、上記式（２）のトラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。
図１９（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。
上述したように、励起光の波長は４０５ｎｍであり、励起光のＮＡ（開口数）は０．３４である。また、一般に焦点深度は、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、本実施例の励起光の焦点深度は、約３．５μｍとなる。底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は、励起光の焦点深度よりも小さくなるよう設定され、ここでは、２．０μｍに設定されている。
上記のように、励起光のＮＡが設定されると、焦点位置におけるスポット径は約１μｍとなる。図１１（ｃ）に示すトラックピッチの間隔ｄ６は、かかるスポット径と略同じとなるよう、１μｍに設定されている。
図１９（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射膜１４と一致している状態を示し、図１９（ｂ）は、励起光の焦点深度の範囲の最上点が底面部１３ａと一致している状態を示している。なお、サーボ回路２０２から対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点深度を図１９（ａ）よりも奥方向（図中の上方向）にシフトさせることもできる。
図１９（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は２μｍであり、励起光の焦点深度は３．５μｍであるため、励起光の焦点深度に対応する範囲に、底面部１３ａと反射面１１ａの両方が含まれるようになる。したがって、フォーカスサーボにより、励起光の焦点位置を反射面１１ａに位置付けると、底面部１３ａに配されている試料にも焦点が合わせられることとなる。
図２０（ａ）、（ｂ）は、図１７に示すコントローラ２０５の走査位置検出部２０５ａ、蛍光位置特定部２０５ｂの機能を説明する図である。
まず、図２０（ａ）を参照して、走査位置検出部２０５ａの機能について説明する。図２０（ａ）は、アドレス共通領域（図１４参照）に含まれる一つのトラック部分を励起光が走査したときに出力される信号の変化を示すタイミングチャートである。
図２０（ａ）において、最上段の波形は、信号演算回路２０１から出力される再生ＲＦ信号を示し、上から２段目の波形は、クロック生成回路２０６から出力されるクロック信号を示し、上から３段目の波形は、コントローラ２０５に内蔵されたカウンタのカウント値を示し、最下段の波形は、信号増幅回路２０４から出力される蛍光検出信号を示している。また、同期信号の開始位置がアドレス共通領域の周方向の境界となっており（図１４参照）、この位置から、アドレス共通領域に含まれるトラック部分が始まっている。
クロック生成回路２０６は、再生ＲＦ信号と位相が整合するクロック信号を生成して出力する。クロック信号の周波数は、バイオセンサ基板１０のトラックが励起光によって所定の線速度（線速度一定）で走査されるときの周波数となっている。換言すれば、サーボ回路２０２は、クロック信号の周波数が目標周波数となり、且つ、再生ＲＦ信号とクロック信号の位相が整合するよう、回転装置１２３を制御する。
走査位置検出部２０５ａは、再生ＲＦ信号から固有パターンの同期信号を検出したタイミングでカウンタをリセットし、カウンタにクロック信号のパルス数のカウントを開始させる。これにより、カウンタのカウント値は、時間の経過に伴って、すなわち、トラック部分に対する励起光の走査が進むのに伴って増加する。走査位置検出部２０５ａは、こうしてカウントアップされるカウンタの値を、トラック部分に対する励起光の走査位置として取得する。
次に、蛍光位置特定部２０５ｂの機能について説明する。蛍光位置特定部２０５ｂは、図２０（ａ）の最下段に示す蛍光検出信号と所定の閾値ＳＨとを比較する。具体的には、クロック信号のパルス毎に蛍光検出信号の値を取得し、取得した蛍光検出信号の値を閾値ＳＨと比較する。そして、蛍光位置特定部２０５ｂは、蛍光検出信号の値が閾値ＳＨを越えるときのカウンタのカウント値を、蛍光の発生したときのトラック部分の走査位置として取得する。
図２０（ａ）の場合、Δｔの期間において蛍光検出信号の値が閾値ＳＨを越えている。期間Δｔには、クロック信号のパルスが３つ含まれており、その間、カウンタの値は、Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃと変化する。蛍光位置特定部２０５ｂは、これら３つのカウンタ値Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃを、これらカウンタ値に対応するクロックタイミングで取得された蛍光検出信号の値Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応付けて、コントローラ２０５の内部メモリに保持させる。同時に、蛍光位置特定部２０５ｂは、当該トラック部分のアドレス領域を走査することにより再生回路２０３によって取得されたウエルアドレスＷａとトラック番号Ｔａを、カウンタ値Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃと蛍光検出信号値Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応付けて、コントローラ２０５の内部メモリに保持させる。これにより、蛍光の発生位置を特定するための蛍光特定情報が構成される。
図２０（ｂ）は、蛍光位置特定部２０５ｂによってコントローラ２０５の内部メモリに保持される蛍光特定情報のデータ構造を示す図である。
図示のとおり、蛍光特定情報は、蛍光検出信号の値が閾値ＳＨを越えたときの蛍光検出信号値と、そのタイミングにおける励起光の走査位置（カウンタ値）とを対応づけた構成となっている。さらに、蛍光発生タイミングにおいて励起光によって走査されたウエル１３のウエルアドレスと、走査されたトラック部分のトラック番号が、蛍光検出信号値に対応付けられる。図２０（ｂ）の例では、蛍光検出信号値Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対して、走査位置（カウンタ値）Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃが対応付けられ、さらに、これらのタイミングで走査されたトラック部分とウエル１３を特定するトラック番号、ウエルアドレスが対応付けられている。こうして構成された蛍光特定情報を参照することにより、バイオセンサ基板１０上における蛍光の発生位置と、蛍光の強度を把握することができる。
なお、蛍光特定情報には、さらに、バイオセンサ基板１０を識別するための識別情報が含まれているのが望ましい。バイオセンサ基板１０の識別情報は、たとえば、所定のリザーブ領域に格納されても良いし、あるいは、バイオセンサ基板１０にウエル１３のない管理領域を設け、当該管理領域のトラック（ピット列）にバイオセンサ基板１０の識別情報を保持させても良い。
図２１（ａ）は、蛍光検出動作時にコントローラ２０５が実行する励起光の走査制御を示すフローチャートである。図２１（ｂ）は、ウエルの検出方法を説明する図である。
まず、図２１（ｂ）を参照して、ウエル１３の検出方法について説明する。図２１（ｂ）の下段に示すように励起光が反射面１１ａを走査すると、励起光の一部は、反射面１１ａによって反射され、それ以外の励起光は反射面１１ａを透過する。励起光がウエル１３の無い部分を走査するとき、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル層１２へと入り、ウエル層１２の上面に到達する。そして、この励起光は、ウエル層１２の上面で一部が反射され、反射膜１４、ベース基板１１を通って、対物レンズ１０６へと入射する。その後、この励起光は、図１７の光路を逆行して、光検出器１０８へと入射する。このため、光検出器１０８からの出力信号には、この励起光（以下、「第１反射迷光」という）による信号成分が重畳される。
他方、励起光がウエル１３の有る部分を走査するとき、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル層１２へと入り、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。そして、この励起光は、ウエル１３の底面部１３ａで一部が反射され、反射膜１４、ベース基板１１を通って、対物レンズ１０６へと入射する。その後、この励起光は、上記第１反射迷光と同様、図１７の光路を逆行して、光検出器１０８へと入射する。このため、光検出器１０８からの出力信号には、この励起光（以下、「第２反射迷光」という）による信号成分が重畳される。
このように、励起光がウエル１３の無い部分を走査する際は、光検出器１０８に第１反射迷光が入射し、励起光がウエル１３の有る部分を走査する際は、光検出器１０８に第２反射迷光が入射する。しかしながら、第１反射迷光と第２反射迷光は、対応する励起光がベース基板１１側から反射面１１ａを透過した後、ベース基板１１の下面から外部に抜けるまでの光路や、その間にこれら励起光が反射される面、反射される面の奥にある媒質（屈折率）、反射される面におけるこれら励起光の収束状態等、光学的な環境が大きく相違するため、光検出器１０８に入射する際の強度が、互いに相違することとなる。したがって、光検出器１０８からの出力信号に重畳される第１反射迷光および第２反射迷光による信号成分の大きさもまた互いに相違することとなり、結果、励起光がウエル１３の有る部分を走査するかウエル１３の無い部分を走査するかによって、光検出器１０８から出力される信号のレベルに差が生じる。したがって、この差を、たとえば、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）により検出することにより、励起光の走査位置におけるウエル１３の有無を判別することができる。
たとえば、第１反射迷光の光量よりも第２反射迷光の光量の方が大きい場合、図２１（ｂ）の上段に示すように、励起光がウエル１３の無い部分を走査するときよりもウエル１３の有る部分を走査するときの方が、再生ＲＦ信号の大きさが大きくなる。よって、再生ＲＦ信号の波形のピーク値の差分ΔＰが所定の閾値を越えたときに、励起光の走査位置が、ウエルの無い部分とウエルの有る部分の境界を通過したと判定することができる。
次に、図２１（ａ）を参照して、蛍光検出動作時にコントローラ２０５によって実行される励起光の走査制御について説明する。この走査制御では、蛍光検出動作時のトラック走査において、径方向の非ウエル領域がジャンプされ、走査時間の短縮が図られる。
なお、ここでは、バイオセンサ基板１０に配された所定トラックのリザーブ領域に、バイオセンサ基板１０の管理情報が保持され、これを再生することにより、バイオセンサ基板１０に配置されたウエルの個数や、最後尾のウエル１３が設定されたアドレス共通領域のウエルアドレス等の情報が取得されることが前提となっている。かかる管理情報は、たとえば、再内周のトラックに保持される。蛍光検出動作の開始時には、蛍光検出装置１によって、まず、この管理情報が読み取られ、コントローラ２０５の内部メモリに格納される。
蛍光検出動作時の走査制御において、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０の最内周トラックから励起光による走査を開始させる（Ｓ１）。その後、コントローラ２０５は、励起光が最内周ゾーンを走査する間に、トラックジャンプのためのジャンプ情報を取得する（Ｓ２）。ステップＳ２の具体的処理は、追って、図２３（ａ）、図２４（ａ）および図２５（ａ）を参照して説明する。こうして、ジャンプ情報が取得されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ジャンプ走査制御を実行する（Ｓ４）。ジャンプ走査制御では、径方向に生じる非ウエル領域（図１４参照）をスキップしながら、トラックに対する走査が行われる。ステップＳ４の具体的処理は、追って、図２３（ｂ）、図２４（ｂ）および図２５（ｂ）を参照して説明する。コントローラ２０５は、蛍光検出動作が終了されるまで、ジャンプ走査制御を実行する。その後、最後尾のウエル１３に対する走査が完了する等によって、蛍光検出動作が終了されると（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、走査制御を終了する。
図２２は、バイオセンサ基板１０の径方向に生じる非ウエル領域について説明する図である。図２２（ａ）は、ウエル１３がアドレス共通領域の中央に配置されているときの非ウエル領域の状態を示し、図２２（ｂ）は、ウエル１３がアドレス共通領域の中央から左方向にずれて配置されているときの非ウエル領域の状態を示している。
図１６（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、ウエル１３は、ウエルスタンパＷＳをベース基板１１上に押し付けることにより形成される。このため、各ウエル１３の位置は、一様に、アドレス共通領域の中央に位置付けられるか、あるいは、一様に、アドレス共通領域の中央から一方向のずれることとなる。
図２２（ａ）、（ｂ）には、ディスク（バイオセンサ基板１０）の中心に対して左側および右側に配されたアドレス共通領域が示されている。図２２（ａ）では、ウエル１３が適正に配置されているため、左右のアドレス共通領域の何れにおいても、ウエル１３がアドレス共通領域の中央に配置されている。本実施の形態では、アドレス共通領域の径方向の幅が３００μｍ程度、ウエル１３の径が１００μｍ程度に設定されているため、このようにウエル１３がアドレス共通領域の中央に配置されている場合の非ウエル領域の幅は２００μｍ程度となり、非ウエル領域には、２００本程度のトラックが含まれる。
これに対し、図２２（ｂ）のように、ウエル１３の配置位置が、アドレス共通領域の中央から左方向にずれると、ディスク中心に対して左側のアドレス共通領域ではウエル１３が外周方向にずれ、右側のアドレス共通領域ではウエル１３が内周方向にずれることとなる。この場合、左側のアドレス共通領域に配されたウエル１３の外周側の境界Ｄａから、右側のアドレス共通領域に配されたウエル１３の内周側の境界Ｄｂまでの間が、非ウエル領域となる。すなわち、境界Ｄａから境界Ｄｂの間のトラックを励起光が走査する間、ウエル１３が検出されなくなる。したがって、非ウエル領域は、図２２（ａ）の場合よりも狭くなる。
なお、ここでは、ウエル１３の位置がアドレス共通領域の中央から左方向にずれた場合について説明したが、ウエル１３の位置がアドレス共通領域の中央から他の方向にずれた場合も、同様に、非ウエル領域の幅が図２２（ａ）の場合よりも狭くなる。この場合も、ずれた方向が左方向になるようにディスクを回転させることで、図２２（ｂ）と同様の図となる。また、非ウエル領域の幅は、アドレス共通領域の中央位置に対するウエル１３のズレ量に応じて変化する。
図２１（ａ）の処理において、ウエルの無い非ウエル領域に対する走査を回避するためには、まず、非ウエル領域の幅（トラック数）、または、図２２（ｂ）に示す境界Ｄａ、Ｄｂの位置（トラック番号）を検出する必要がある。図２１（ａ）のＳ２（ジャンプ情報取得処理）では、最内周のゾーンを励起光が走査する間に、これらの情報が取得される。
図２３（ａ）は、ジャンプ情報取得処理の内容を示す図である。
図２１のステップＳ１において励起光が最内周ゾーンを走査する間に、上記図２１（ｂ）の手法によってウエル１３が検出されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、そのタイミングで走査されたアドレス共通領域内のトラックから再生されたトラック番号を、当該ゾーンにおけるウエル１３の開始トラック番号Ｔｒ_startとして取得する（Ｓ１２）。なお、バイオセンサ基板１０が基準径Ｄ０から１回転する間、各アドレス共通領域に付されたトラック番号は同じであるため、このように、一つのアドレス共通領域から再生されたトラック番号を、開始トラック番号Ｔｒ_startとして取得しても、何ら問題はない。
その後、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、励起光がウエル１３を走査しなかったかを判定する（Ｓ１３）。励起光がウエル１３を走査したか否かは、上記のように、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）の出力を監視することによって判別される。また、バイオセンサ基板１０が所定回数回転したことは、回転装置１２３からコントローラ２０５に出力される回転検出信号によって判別される。
バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、励起光がウエル１３を走査しなかったと判定すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、そのタイミングで走査されたアドレス共通領域内のトラックから再生されたトラック番号を、当該ゾーンにおけるウエル１３の終了トラック番号Ｔｒ_endとして取得する（Ｓ１４）。これにより、ジャンプ情報取得処理が終了する。
なお、ウエル１３のアドレス共通領域に対する位置ずれの状態は、全てのウエル１３において略一様であるため、上記のように最内周のゾーンで取得された開始トラック番号Ｔｒ_startは、他のゾーンにおいても、ウエル１３が最初に走査されるトラックの番号に略一致し、また、終了トラック番号Ｔｒ_endは、他のゾーンにおいても、ウエル１３が最後に走査されるトラックよりやや外側のトラックの番号に略一致する。したがって、上記のように最内周のゾーンで取得された開始トラック番号Ｔｒ_startと終了トラック番号Ｔｒ_endは、他のゾーンにおいても、非ウエル領域をジャンプするための情報として利用可能である。また、これらの情報を最内周で取得することにより、最も短時間で取得することが可能である。
こうして、ジャンプ情報（開始トラック番号Ｔｒ_start、終了トラック番号Ｔｒ_end）の取得が完了すると、図２１のＳ３においてＹＥＳと判定され、処理がＳ４（ジャンプ走査処理）に進められる。
図２３（ｂ）は、ジャンプ走査処理の内容を示す図である。
上記のように開始トラック番号Ｔｒ_startと終了トラック番号Ｔｒ_endを取得した後、コントローラ２０５は、そのまま、トラックの走査を継続する（Ｓ２１）。その後、励起光の走査位置が、終了トラック番号Ｔｒ_endよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ大きいトラック番号のトラックに入ると、コントローラ２０５は、当該バイオセンサ基板１０に配された最後尾のウエル１３に対する走査が終了したか否かを判定する（Ｓ２３）。この判定は、たとえば、現在の走査位置からバイオセンサ基板１０が１回転する間に最後尾のウエル１３が設定されたアドレス共通領域のウエルアドレスが再生されるか否かによって行われる。
最後尾のウエル１３に対する走査が終了したと判定すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。この場合、最後尾のウエル１３の走査が終了しているため、ステップＳ５において、蛍光検出動作が終了となり（Ｓ５：ＹＥＳ）、走査制御が終了する。
最後尾のウエル１３に対する走査が終了していないと判定すると（Ｓ２３：ＮＯ）、コントローラ２０５は、サーボ回路２０２を制御して、一つ外側のゾーンの開始トラック番号Ｔｒ_startよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ小さいトラック番号のトラック位置に励起光の走査位置をジャンプさせるアドレスサーチ動作を実行する。アドレスサーチ動作は、既存のＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤにおける技術を用いることができる。アドレスサーチが終了すると、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。そして、ステップＳ５の判定がＮＯであれば、コントローラ２０５は、処理をステップＳ４に進め、再度、ジャンプ走査処理を実行する。
図２４（ａ）は、ジャンプ情報取得処理の他の処理内容を示す図である。
図２１のステップＳ１において励起光が最内周ゾーンを走査する間に、上記図２１（ｂ）の手法によってウエル１３が検出されると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、走査位置がウエル１３から外れるのを待つ（Ｓ３２）。その後、走査位置がウエル１３から外れて、バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、ウエル１３が励起光により走査されなくなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、トラック数Ｔｒ_jpを計数するカウンタを０にリセットし（Ｓ３３）、径方向の非トラック領域に含まれるトラックの数のカウントを開始する。すなわち、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０が１回転する間にウエル１３が検出されたかを判定し（Ｓ３４）、ウエル１３が検出されなければ（Ｓ３４：ＮＯ）、カウンタの値を１カウントアップさせる（Ｓ３５）。かかるトラック数Ｔｒ_jpのカウントアップは、次にウエル１３が検出されるまで（Ｓ３４：ＹＥＳ）行われる。こうして、非ウエル領域に含まれるトラックの径方向のトラック数Ｔｒ_jpがカウントされる。
なお、上記のようにウエル１３のアドレス共通領域に対する位置ずれの状態は、全てのウエル１３において略一様であるため、上記のように最内周のゾーンとその一つ外側のゾーンとの非ウエル領域において取得されたトラック数Ｔｒ_jp（非ウエル領域の径方向の幅）は、互いに隣接する他のゾーン間の非ウエル領域においても、略同じとなる。したがって、上記のように取得されたトラック数Ｔｒ_jpは、他のゾーンにおいても、非ウエル領域をジャンプするための情報として利用可能である。
こうして、ジャンプ情報（トラック数Ｔｒ_jp）の取得が完了すると、図２１のＳ３においてＹＥＳと判定され、処理がＳ４（ジャンプ走査処理）に進められる。
図２４（ｂ）は、ジャンプ走査処理の他の処理内容を示す図である。
上記のようにトラック数Ｔｒ_jpを取得した後、コントローラ２０５は、そのまま、トラックの走査を継続する（Ｓ４１）。その後、バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、ウエル１３が励起光により走査されなくなると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、当該バイオセンサ基板１０に配された最後尾のウエル１３に対する走査が終了したか否かを判定する（Ｓ４３）。ここで、最後尾のウエル１３に対する走査が終了したと判定すると（Ｓ４３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。この場合、ステップＳ５において、蛍光検出動作が終了となり（Ｓ５：ＹＥＳ）、走査制御が終了する。
最後尾のウエル１３に対する走査が終了していないと判定すると（Ｓ４３：ＮＯ）、コントローラ２０５は、サーボ回路２０２を制御して、励起光の走査位置を、トラック数Ｔｒ_jpよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ小さいトラック数だけ、外周側にジャンプさせる（Ｓ４４）。このとき、サーボ回路２０２は、トラッキングサーボをＯＦＦにして、指定されたトラック数（Ｔｒ_jp−ｑ）だけトラックジャンプを実行する。そして、所定のトラックジャンプを行った後、再び、トラッキングサーボをＯＮにし、ジャンプ後のトラックに励起光を位置付ける。これにより、ジャンプ後のトラックに対する励起光の走査が開始される。トラックジャンプの動作は、既存のＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤにおける技術を用いることができる。
こうして、トラックジャンプが終了すると、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。そして、ステップＳ５の判定がＮＯであれば、コントローラ２０５は、処理をステップＳ４に進め、再度、ジャンプ走査処理を実行する。
図２３（ａ）、（ｂ）および図２４（ａ）、（ｂ）の処理により、バイオセンサ基板１０に対する走査において、非ウエル領域に対する走査がスキップされるため、バイオセンサ基板１０全体を迅速かつ効率的に走査することができる。よって、バイオセンサ基板１０に対する蛍光検出動作を迅速かつ効率的に進めることができる。
なお、図２３のステップＳ２４では、非ウエル領域をスキップするために、アドレスサーチを用いたが、これに代えて、トラックジャンプを用いることもできる。この場合、トラックジャンプすべきジャンプ数Ｔｒ_jpは、次式で求めることができる。
Ｔｒ_jp ＝ （Ｎ−Ｔｒ_end）＋Ｔｒ_start−２ｑ …（４）
ここで、Ｎは、アドレス共通領域に含まれるトラック部分の数で、本実施の形態では、３００である。ｑは、上記と同様、たとえば、１０である。この処理によっても、励起光の走査位置を、一つ外側のゾーンの開始トラック番号Ｔｒ_startよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ小さいトラック番号の位置付近にジャンプさせることができる。
また、図２４（ａ）のジャンプ情報取得処理は、図２５のように変更され得る。図２５において、ステップＳ５１、Ｓ５２は、図２４のステップＳ３１、Ｓ３２と同じである。バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、ウエル１３が励起光により走査されなくなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、変数ΔＰにＰ０（たとえば、１２８）を設定し（Ｓ５３）、変数ΔＰの数だけ、励起光の走査位置を外周側にジャンプさせる（Ｓ５４）。そして、コントローラ２０５は、ジャンプ後の位置においてウエル１３が検出されるかを判定し（Ｓ５５）、ウエル１３が検出されれば（Ｓ５５：ＹＥＳ）、変数ΔＰを、ΔＰ＝−｜ΔＰ／２｜に設定し（Ｓ５６）、ウエル１３が検出されなければ（Ｓ５５：ＮＯ）、変数ΔＰを、ΔＰ＝＋｜ΔＰ／２｜に設定する。ここで、変数の符号は、トラックジャンプの方向を示し、＋（プラス）は外周側、−（マイナス）は内周側を示している。
そして、コントローラ２０５は、絶対値｜ΔＰ｜が１よりも小さいかを判定し、小さければ、処理を終了する。絶対値｜ΔＰ｜が１よりも小さくなければ、コントローラ２０５は、処理をステップＳ５４に戻し、同様の処理を実行する。こうして、ステップＳ５４〜Ｓ５８の処理が繰り返されると、励起光の走査位置が、一つ外側のゾーンのウエル領域の内周側境界近傍のトラックに近づく。そして、ステップＳ５８において、変数ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜が１未満（すなわち、１／２）になったと判定されたとき、励起光の走査位置は、一つ外側のゾーンのウエル領域（図１４参照）の内周側境界近傍のトラックに位置付けられる。
コントローラ２０５は、図２５のステップＳ５３から変数ΔＰが１になるまでの間、変数ΔＰが変わる毎に、変数ΔＰを累積加算して、トラックジャンプ数Ｔｒ_jpを更新する。変数ΔＰの符号が−（マイナス）の場合、トラックジャンプ数Ｔｒ_jpにマイナスの値ΔＰが加算され、トラックジャンプ数Ｔｒ_jpが｜ΔＰ｜だけ減少する。こうして、変数ΔＰが１になったときのトラックジャンプ数Ｔｒ_jpは、非ウエル領域に含まれる径方向のトラック数に略等しくなる。よって、このトラックジャンプ数Ｔｒ_jpを、図２４（ａ）の処理で取得されたトラックジャンプ数Ｔｒ_jpに代えて用いることができる。
なお、図２５の処理によれば、励起光の走査位置を、一つ外側のゾーンのウエル領域の内周側境界近傍のトラックに位置付けることができるため、この処理を、トラック数の計数ではなく、非ウエル領域のスキップ動作に用いても良い。
図２６は、この場合の処理を示す図である。
図２６のフローチャートにおいて、最初と最後のステップＳ１、Ｓ５は、図２１のＳ１、Ｓ５と同じである。また、図２６のステップＳ５１〜Ｓ５８は、図２５の処理と同じである。
図２６の処理では、バイオセンサ基板１０の最内周から励起光による走査が開始された後（Ｓ１）、ウエル１３が検出されると、コントローラ２０５は、走査位置がウエル領域から外れたかを判定する（Ｓ５２）。そして、走査位置がウエル領域から外れると（Ｓ５２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ステップＳ５３〜Ｓ５８の処理を実行し、励起光の走査位置を、一つ外側のゾーンのウエル領域の内周側境界近傍のトラックにジャンプさせる。そして、かかるジャンプが終了すると（Ｓ５８：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、通常の走査を再開し（Ｓ５９）、蛍光の検出動作が終了したかを判定し（Ｓ５）、終了していなければ（Ｓ５：ＮＯ）、処理をステップＳ５１に戻して、同様の処理を繰り返す。こうして、隣接するゾーン間の非ウエル領域をスキップしながら、バイオセンサ基板１０が、最内周から最外周まで、励起光により走査される。
以上、本実施例によれば、同一のウエル１３を横切るトラック部分には、ウエル１３の位置を特定するための同一のウエルアドレスが付与されるため、ウエル１３とウエルアドレス情報によって特定されるウエル１３の位置とを一対一に対応させることができる。よって、蛍光検出装置１において、ウエルアドレスによるウエル１３の位置特定を簡易かつ円滑に行うことができ、処理負担の軽減を図ることができる。
また、本実施例によれば、ウエル１３よりも広いアドレス共通領域に対して同じウエルアドレスが付与されるため、ウエル１３をバイオセンサ基板１０に配置する際にウエル１３に位置ずれが生じても、ウエル１３をアドレス共通領域内に位置付けることができる。よって、一つのウエル１３に対して同じウエルアドレスをより確実に付与することができる。
また、本実施例によれば、蛍光検出装置１側において、トラック番号が取得されるため、ウエル１３上の径方向の位置をトラック番号によって把握することができる。よって、蛍光検出装置１において、蛍光の発生位置を、より細かく把握することができる。
また、本実施例によれば、一つのアドレス共通領域に含まれるトラック部分上における励起光の走査位置が、走査位置検出部２０５ａによって検出されるため、蛍光が検出されたときの蛍光の走査位置を特定することができ、蛍光検出装置１において、アドレス共通領域内における蛍光の検出位置をより細かく把握することができる。
また、本実施例によれば、図２０（ｂ）に示す蛍光特定情報によって、蛍光の発生位置が、ウエル１３の位置によって特定されるとともに、さらに、ウエル１３内のトラックと、当該トラック上の走査位置とによって特定されるため、蛍光検出装置１において、蛍光の発生位置をより細かく把握することができる。
さらに、本実施例によれば、図２１（ａ）に示された制御によって、ウエル１３が配置されていない非ウエル領域がスキップされるため、バイオセンサ基板１０に対する励起光の走査を迅速かつ円滑に行うことができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施例も上記以外に種々の変更が可能である。
たとえば、上記実施例１、２では、ウエル１３に赤血球を収容させて、赤血球がマラリア原虫に感染しているか否かが判定されたが、ウエル１３に収容させる試料および判定対象となる事象は、これに限られない。
たとえば、特定の遺伝子を発現している細胞や、核酸、タンパク質、脂質、糖等の生体物質が通常より過剰である、または不足している細胞を、特定の細胞として種々の細胞群から検出しても良い。あるいは、逆に細胞群の中から正常に機能している細胞を、特定の細胞として検出しても良い。これは、例えばｉＰＳ細胞やＥＳ細胞の未分化状態から分化状態への誘導において、正常に分化した細胞を検出する目的で使われる。このような特定の細胞は自然界に存在する細胞であってもよいし、人為的処理が施された細胞であってもよい。自然界に存在する細胞としては、特に限定されないが、たとえば病原細胞、病変細胞、病原菌または病原生物に感染された細胞、突然変異した細胞、特定の性質を有する未知の細胞等が挙げられる。また、人為的処理は、特に限定されないが、たとえば物理的処理（例：電磁波照射）、化学的処理（例：薬剤処理）、遺伝子工学的処理（例：遺伝子組み換え処理）等が挙げられる。
また、このような人為的処理のうち、細胞に与える影響が既知である処理を細胞群に施し、当該影響が表れない細胞または当該影響がより強く表れる細胞を特定の細胞として検出することもできる。たとえば、薬剤処理へ耐性または高感受性を示す細胞を特定の細胞として検出することができる。
また、細胞群の種類も特に限定はされるものではない。単細胞生物の群の他、多細胞生物由来の細胞の群であってもよい。多細胞生物由来の細胞としては、たとえば生物の正常組織または病態組織から得られた細胞や、これらの細胞に由来する培養細胞等が挙げられる。また、これらの細胞を得る生物も、特に限定されない。たとえば、動物から採取した細胞または植物から採取した細胞であってよい。より具体的には、たとえば脊椎動物（特に哺乳類及び鳥類）から採取した細胞、昆虫から採取した細胞、植物培養細胞等を検出対象の細胞として挙げることができるが、検出対象の細胞はこれらに限定されるものではない。また、同一の細胞の群であっても、複数種の細胞が混在する群であってもよい。
また、上記実施例１、２では、反射膜１４は金属から構成されているが、これに限らず、透光性の誘電体材料であってもよい。この場合、ベース基板１１の屈折率と誘電体材料の屈折率とを異なるものとすることにより、反射を生じさせることが可能となる。具体的には、ベース基板１１の材料としてポリカーボネート（屈折率：１．５９）を用い、反射膜１４の材料としてＴｉＯ２（屈折率：２．６５）等を用いることができる。また、反射膜１４の材料として、二酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いることにより、波長４００ｎｍ近傍の反射率を高くする一方、波長５００ｎｍ近傍の反射率を低くすることができ、励起光に対して反射率を高く、蛍光に対して反射を抑える反射膜１４とすることができる。また、反射膜１４として、誘電体膜と金属膜の積層膜としてもよい。
また、上記実施例１、２では、図１（ａ）、図１１（ａ）に示すように、ウエル１３の形状は円柱形状に設定されたが、これに限らず、試料を収容できる形状であれば円柱形状以外に設定されても良い。また、ウエル１３の直径ｄ１と高さｄ２、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３、ウエル１３の間隔ｄ４、ベース基板１１の厚みｄ５、および、反射面１１ａのトラックピッチｄ６は、上記実施の形態の値に限られず、適宜設定されても良い。また、反射面１１ａのアドレス長は、ウエル１３の位置が特定できれば良く、種々の設定方法を用いることができる。
また、上記実施例１、２では、半導体レーザ１０１から出射される励起光の波長は４０５ｎｍに設定されたが、これに限らず、測定対象となる試料で用いられる蛍光標識の種類に応じて適宜設定されても良い。励起光の波長の変更に伴い、ダイクロイックプリズム１０５の透過波長帯域等、光学系の種々のパラメータが適宜変更される。また、上記実施の形態では、励起光のＮＡは０．３４に設定されたが、これに限らず、測定対象となる試料の大きさに応じて適宜設定されても良い。たとえば、励起光の波長を６３５ｎｍに設定し、励起光のＮＡを０．１に設定すると、励起光の焦点深度は６３．５μｍとなる。このように、励起光の焦点深度が、上記実施の形態の励起光の焦点深度（約３．５μｍ）に比べて大きくなると、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を、上記実施の形態の間隔（２μｍ）よりも大きく設定することができる。
また、上記実施例１、２では、図２（ａ）〜（ｄ）、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により成型され、反射面１１ａの上面に反射膜１４が蒸着され、底面層１２ａがスピンコートにより積層され、上面層１２ｂが２Ｐ成型に形成されて、バイオセンサ基板１０が作成された。しかしながら、バイオセンサ基板１０の作成方法は、これに限らず、適宜別の方法により作成されても良い。
また、上記変更例１では、図６に示すように、リードイン領域に対応するウエル層１２にウエル１３は形成されていないが、この領域にウエル１３が形成されていても良い。ただし、上述したように、バイオセンサ基板２０の内側に試料を落とし、バイオセンサ基板２０をゆっくり回転させてウエル１３に試料を流し込む場合、この領域にウエル１３が形成されていない方が望ましい。
また、上記実施例１、２において、バイオセンサ基板１０、２０を回転装置１２３により回転させる際に、ウエル１３の上部にふたを設けても良い。これにより、ウエル１３からの試料の不所望な流出（意図しない流出）、蒸発または移動を防ぐことができる。
また、上記実施例１では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２の構成を記載したが、反射膜１４自体をウエル層１２としても良い。即ち、図２７（ａ）に示すように、ベース基板１１の上面に形成された反射膜１４に微小なウエル１３を複数形成しても良い。この場合、反射膜１４としては、ベース基板１１と異なる屈折率を有する材料であればよく、屈折率の異なる樹脂材料を用いることができる。また、図２７（ａ）に示す反射膜１４を、図２７（ｂ）に示すように、底面層１４ａと上面層１４ｂとで構成しても良い。この場合、底面層１４ａと上面層１４ｂとで材料を変えて形成しても良い。
また、上記実施例１では、バイオセンサ基板１０、２０の形状は円盤形状とされたが、これに限らず、方形形状の輪郭であっても良い。
図２８（ａ）は、バイオセンサ基板３０の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。図２８（ａ）は、バイオセンサ基板３０を上面側から見た図である。この構成例では、図２８（ａ）に示すように、バイオセンサ基板３０に、複数本の直線状のトラック（ピット列）が、一定のピッチで形成されている。また、ウエル１３が、トラックに平行な方向に並ぶように配置されている。バイオセンサ基板３０のその他の構成は、上記実施例と同じである。Ａ―Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板３０の断面構造は、図１（ｃ）と同じである。上記実施例と同様、ピット列には、アドレス情報が保持されている。
この構成例では、バイオセンサ基板３０と対物レンズ１０６がトラックに平行な方向に相対的に移動される。このとき、たとえば、バイオセンサ基板３０は固定され、半導体レーザ１０１〜アパーチャ１１１からなる光学系とホルダ１２１、対物レンズアクチュエータ１２２とを保持するハウジングが、ガイドシャフトに沿って、トラックに平行な方向に移動される。その間、対物レンズ１０６に対し、上記と同様、フォーカス制御とトラッキング制御が行われ、励起光のビームスポットが一本のトラックに沿って移動される。ビームスポットが１本のトラックの終端まで移動すると、対物レンズ１０６がトラックに垂直な方向にトラックピッチ分だけ移動され、隣のトラックに対するトラックジャンプが行われる。その後、ハウジングがトラックに平行な方向に移動されて、隣のトラックに対する走査が行われる。こうして、所定本数のトラックに対する走査が行われると、その走査位置において対物レンズ１０６が中立位置に戻るように、バイオセンサ基板３０がトラックに垂直な方向に移動される。以後、上記と同様の動作が繰り返され、全てのトラックに対する走査が行われる。
この構成例においても、上記実施例と同様、ウエル１３の底面部１３ａが、励起光の焦点深度の範囲内に位置付けられるため、試料に対する励起光の照射効率を高めることができ、精度良く試料を測定することができる。
なお、図２８（ｂ）に示すように、リードイン領域を設け、このリードイン領域に、上記変更例と同様、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を含む情報を保持させても良い。そして、この情報を用いて、励起光の焦点深度を調整するようにしても良い。
また、上記実施例１および変更例１では、トラックがピット列によって形成されたが、連続的な溝（グルーブ）によってトラックが形成されても良く、ピット列と溝（グルーブ）の組合せによってトラックが形成されても良い。溝（グルーブ）によってトラックが形成される場合、たとえば、溝（グルーブ）を蛇行させることによってアドレス情報が保持される。すなわち、アドレス情報に従って溝（グルーブ）の蛇行形状が変調される。
また、上記実施例１では、半導体レーザ１０１とＰＢＳ１０２の間にアパーチャ１１１が配されたが、これに限らず、図２９に示すように、対物レンズ１０６のダイクロイックプリズム１０５側に、ホルダ１２１に保持されるようにして、励起光の口径を制限するためのアパーチャ１３４が配されても良い。アパーチャ１３４は、波長選択性を有しており、励起光に対しては所定の周辺部を遮光し、蛍光に対しては全てを透過する。なお、図２９は、図３に示す蛍光検出装置１においてアパーチャ１３４が用いられる場合を示す図であるが、図７、１０に示す蛍光検出装置２においても、対物レンズ１０６のダイクロイックプリズム１０５側に、ホルダ１２１に保持されるようにして、アパーチャ１３４が配される構成とされても良い。
この場合も、対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、上記実施例１と同様、アパーチャ１３４により決められる。また、この場合、トラッキング制御等において、対物レンズ１０６がトラッキング方向に変位しても、アパーチャ１３４は対物レンズ１０６と一体的に移動するため、対物レンズ１０６に入射する励起光の光束が対物レンズ１０６の中心からずれない。よって、図３、７、１０に示すようにアパーチャ１１１が用いられる場合に比べて、励起光の光学特性が劣化し難くなる。
また、上記実施例２では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２の構成を記載したが、反射膜１４自体をウエル層１２としても良い。即ち、図３０（ａ）に示すように、ベース基板１１の上面に形成された反射膜１４に微小なウエル１３を複数形成しても良い。この場合、反射膜１４としては、ベース基板１１と異なる屈折率を有する材料であればよく、屈折率の異なる樹脂材料を用いることができる。また、図３０（ａ）に示す反射膜１４を、図３０（ｂ）に示すように、底面層１４ａと上面層１４ｂとで構成しても良い。この場合、底面層１４ａと上面層１４ｂとで材料を変えて形成しても良い。
また、上記実施例２では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２に底面部１３ａを有するウエル１３を備えた構成を記載したが、ウエル１３の底面部１３ａが反射膜１４の上面となる構成としても良い。即ち、図３０（ｃ）に示すように、ウエル１３はウエル層１２の貫通穴で構成され、反射膜１４上に形成されても良い。
また、上記実施例２では、バイオセンサ基板１０の形状は円盤形状とされたが、これに限らず、方形形状の輪郭であっても良い。
図３１（ａ）は、バイオセンサ基板２０の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。図３１（ａ）は、バイオセンサ基板２０を上面側から見た図である。
この構成例ではバイオセンサ基板２０に、複数本の直線状のトラック（ピット列）が、一定のピッチで形成されている。また、ウエル１３が、トラックに平行な方向に並ぶように配置されている。バイオセンサ基板２０のその他の構成は、上記実施例と同じである。Ａ―Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板２０の断面構造は、図１１（ｃ）と同じである。上記実施例２と同様、ピット列には、アドレス情報が保持されている。
図３１（ｂ）に示すように、アドレス共通領域は、たとえば正方形とされ、トラックに沿って並ぶように割り当てられる。上記実施例２と同様、同じアドレス共通領域に含まれるトラック部分には、同じウエルアドレスが付与される。トラック部分に適用される物理アドレスは、上記実施例２の図１４と同様である。各トラック部分には、ウエルアドレスとともに、トラック番号が保持される。また、アドレス共通領域は、ウエル１３よりも広く設定される。ウエル１３は、アドレス共通領域の略中央に配置される。
この構成例では、バイオセンサ基板２０と対物レンズ１０６がトラックに平行な方向に相対的に移動される。このとき、たとえば、バイオセンサ基板２０は固定され、半導体レーザ１０１〜アパーチャ１１１からなる光学系とホルダ１２１、対物レンズアクチュエータ１２２とを保持するハウジングが、ガイドシャフトに沿って、トラックに平行な方向に移動される。その間、対物レンズ１０６に対し、上記と同様、フォーカス制御とトラッキング制御が行われ、励起光のビームスポットが一本のトラックに沿って移動される。ビームスポットが１本のトラックの終端まで移動すると、対物レンズ１０６がトラックに垂直な方向にトラックピッチ分だけ移動され、隣のトラックに対するトラックジャンプが行われる。その後、ハウジングがトラックに平行な方向に移動されて、隣のトラックに対する走査が行われる。こうして、所定本数のトラックに対する走査が行われると、その走査位置において対物レンズ１０６が中立位置に戻るように、バイオセンサ基板２０がトラックに垂直な方向に移動される。以後、上記と同様の動作が繰り返され、全てのトラックに対する走査が行われる。
この構成例においても、上記実施例２と同様、同一のウエル１３を横切るトラック部分には、ウエル１３の位置を特定するための同一のウエルアドレスが付与されるため、ウエル１３とウエルアドレス情報によって特定されるウエル１３の位置とを一対一に対応させることができる。
また、上記実施例２では、トラックがピット列によって形成されたが、連続的な溝（グルーブ）によってトラックが形成されても良く、ピット列と溝（グルーブ）の組合せによってトラックが形成されても良い。溝（グルーブ）によってトラックが形成される場合、たとえば、溝（グルーブ）を蛇行させることによってアドレス情報が保持される。すなわち、アドレス情報に従って溝（グルーブ）の蛇行形状が変調される。
また、上記実施例２では、半導体レーザ１０１とＰＢＳ１０２の間にアパーチャ１１１が配されたが、これに限らず、図３２に示すように、対物レンズ１０６のダイクロイックプリズム１０５側に、ホルダ１２１に保持されるようにして、励起光の口径を制限するためのアパーチャ１３４が配されても良い。アパーチャ１３４は、波長選択性を有しており、励起光に対しては所定の周辺部を遮光し、蛍光に対しては全てを透過する。
この場合も、対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、上記実施例２と同様、アパーチャ１３４により決められる。また、この場合、トラッキング制御等において、対物レンズ１０６がトラッキング方向に変位しても、アパーチャ１３４は対物レンズ１０６と一体的に移動するため、対物レンズ１０６に入射する励起光の光束が対物レンズ１０６の中心からずれない。よって、図１７に示すようにアパーチャ１１１が用いられる場合に比べて、励起光の光学特性が劣化し難くなる。
さらに、上記実施例２では、光源として一つの半導体レーザ１０１が用いられたが、本発明は、上記以外の光学系を有する蛍光検出装置および上記以外の構成を有する試料保持担体にも適用可能である。たとえば、本発明は、上記特許文献２のように、ウエルに励起光を照射するための光源と、トラックにレーザ光を照射するための光源が個別に準備された蛍光検出装置およびそれに用いる試料保持担体にも、適用可能である。
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
なお、図２１（ａ）ないし図２６を参照して説明したトラックジャンプに係る制御処理は、上記のようにアドレス共通領域が設定されている場合に限らず、トラックを横切る方向に所定幅の非ウエル領域が存在する場合に、広く用いることができるものである。すなわち、上記のトラックジャンプに係る制御は、さらに広範な範囲の発明として、たとえば、以下のように抽出することができる。
（１）蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
前記試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成されたトラックと、前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備え、前記試料保持担体には、前記トラックに垂直な方向に所定の幅を有する帯状の領域において前記試料保持部が配置されておらず、
前記照射光を出射する光源と、
前記照射光を前記試料保持担体に収束させる対物レンズと、
前記対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータと、
前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、
前記対物レンズによって収束された前記照射光を前記トラックに沿って走査させる光走査部と、
前記制御部は、前記照射光の走査位置が前記帯状の領域に含まれると、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させるように前記対物レンズアクチュエータを制御する、蛍光検出装置。
（２）上記（１）の蛍光検出装置において、前記照射位置制御部は、前記帯状の領域をスキップするための情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させる。
抽出された上記発明によれば、試料収容部が配置されていない領域をスキップすることができるため、試料保持担体に対する照射光の走査を迅速かつ円滑に行うことができる。
１、２ … 蛍光検出装置
１０、２０、３０ … バイオセンサ基板（試料保持担体）
１１ … ベース基板（基板）
１１ａ … 反射面
１３ … ウエル（試料収容部）
１３ａ … 底面部（底面）
１４ … 反射膜
１０１ … 半導体レーザ（光源）
１０３ … コリメータレンズ（光学系）
１０５ … ダイクロイックプリズム（光学系、分離素子）
１０６ … 対物レンズ（光学系）
１０８ … 光検出器
１０９ … 蛍光検出器
１１１… アパーチャ（光学系）
１２２ … 対物レンズアクチュエータ
１２３ … 回転装置（光走査部）
１３１ … 開口制限素子（焦点深度調整部）
１３２ … 偏光フィルタ（焦点深度調整部）
１３３ … レンズアクチュエータ（焦点深度調整部）
１３４… アパーチャ（光学系）
２０２ … サーボ回路（制御部、焦点深度制御部）
２０３ … 再生回路（読取部）
２０５ … コントローラ（制御部）
２０５ａ … 走査位置検出部
２０５ｂ … 蛍光位置特定部
本発明は、細胞等の被検体を蛍光標識することにより調製された試料を保持する試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置に関する。
多数の細胞中から、病原菌に感染した細胞や所定の態様を有する細胞を検出することは、特に、臨床現場等の医療の分野において重要である。このような細胞の検出を迅速、簡便かつ高精度に検出するための手法として、たとえば、ＷＯ２０１０／０２７００３号公報に記載の手法が紹介されている。この手法では、マイクロアレイチップ上に複数のマイクロチャンバー（ウエル）が形成され、各ウエルの中に、蛍光標識が施された細胞が充填される。そして、レーザ光を照射しながら、各ウエルを蛍光顕微鏡で観測することにより、蛍光を発する特定の細胞が検出される。
さらに、特開２００６−３２２８１９号公報には、細胞が充填された一連のウエルをレーザ光で走査することにより、細胞から生じる蛍光を検出するための構成が記載されている。この構成では、ディスクの周方向に一連のウエルが形成され、ウエルが形成された層から光入射側に隔離した層に、一連の情報ピットが、ウエルの配列に沿って並ぶように、トラック状に形成されている。情報ピットには、アドレス情報が保持されている。
この構成において、蛍光を検出するための光学系には、ウエルに励起光を照射するための光源と、情報ピットにレーザ光を照射するための光源が個別に準備され、各光源から出射された光が共通の対物レンズによって収束される。情報ピット用のレーザ光が情報ピットに合焦し且つ一連の情報ピット列（トラック）を追従するよう対物レンズが制御されることにより、励起光が、ウエルに充填された細胞に合焦され、一連のウエルがレーザ光により順次走査される。また、光学系は、細胞から発せられた蛍光を検出するための光検出器と、情報ピットによって変調されたレーザ光を受光するための光検出器を備えている。レーザ光を受光する光検出器からの出力によって、対物レンズを制御するための信号と、情報ピットに保持された情報を再生するための信号が生成される。
励起光が照射されることによって細胞から蛍光が発せられると、この蛍光が、蛍光検出用の光検出器により検出される。また、蛍光が検出されたときに情報ピットから取得される位置情報によって、蛍光を発した細胞を収容するウエルの位置が特定される。こうして、ディスク上に配された一連のウエルに収容された多数の細胞から、検出対象の細胞の有無と、当該細胞を収容するウエルの位置が、蛍光顕微鏡による観察なしに、自動で検出される。
ＷＯ２０１０／０２７００３号公報 特開２００６−３２２８１９号公報
しかしながら、上記特開２００６−３２２８１９号公報によれば、２つのレーザ光源が必要となるため、装置の構成が複雑になるとの問題が生じる。また、励起光が直接フォーカス制御されないため、励起光の収束位置がウエル底面の細胞からずれる可能性があり、このため、細胞の検出精度が低下する惧れがある。また、上記特開２００６−３２２８１９号公報によれば、情報ピットの寸法に比べてウエルの寸法が数段大きいため、一つのウエルを複数本のトラックが横切ることになる。このため、一つのウエルに対して、情報ピットから取得される複数のアドレス情報が対応づけられることになり、アドレス情報によるウエルの位置特定がかなり煩雑となる。また、所定のトラックがウエルを横切る途中において、アドレス情報が切り替わることもあり、こうなると、切り替わる前後の何れのアドレス情報をこのウエルに適用すれば良いかが問題となる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成により精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、アドレス情報を的確にウエル（試料収容部）に対応させることが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、試料保持担体に関する。この態様に係る試料保持担体は、下面から照射光が入射される基板と、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備える。前記照射光は、収束されて前記基板に対して入射する。前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である。
本態様に係る試料保持担体によれば、反射面と試料収容部の底面との間の距離が、照射光の焦点深度以下であるため、装置側において、照射光を反射面に合焦させる制御を行うことにより、試料収容部の底面を、照射光の焦点深度の範囲内に含めることができるようになる。このため、試料収容部の底面に収容された試料に対して、照射光を確実かつ効率的に照射することができ、精度良く試料を測定することができる。
また、本態様に係る試料保持担体によれば、照射光の焦点深度が試料収容部の底面に掛かるため、照射光のみにより、合焦位置の調整と試料への照射の両方を実現することができる。このため、照射光用の光源の他にサーボ用の光源を配さずとも良く、光学系の構成の簡素化を図ることができる。
本態様に係る試料保持担体は、前記基板の上面に形成されたトラックを備える構成とされ得る。ここで、前記トラックには、前記試料保持担体上の位置を特定するためのアドレス情報が保持されているのが望ましい。こうすると、装置側において、蛍光が検出された試料収容部の試料保持担体上の位置をアドレス情報に基づき特定することができる。
また、本態様に係る試料保持担体において、前記トラックには、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値が記憶されているのが望ましい。こうすると、装置側において、当該パラメータ値を参照することにより、各試料保持担体に適する焦点深度を把握することができ、これに応じて、焦点深度を調整する等の措置をとることができる。
本発明の第２の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し蛍光検出装置から照射光を照射し、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を前記蛍光検出装置により検出する蛍光検出システムに関する。この態様に係る蛍光検出システムにおいて、前記試料保持担体は、下面から前記照射光が入射される基板と、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備える。また、前記蛍光検出装置は、前記照射光を収束させて前記基板に入射させるための光学系を備える。そして、前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である。
本態様に係る蛍光検出システムによれば、反射面と収容部の底面との間の距離が、照射光の焦点深度以下であるため、蛍光検出装置側において、照射光を反射面に合焦させる制御を行うことにより、試料収容部の底面を、照射光の焦点深度の範囲内に含めることができるようになる。このため、試料収容部の底面に収容された試料に対して、照射光を確実かつ効率的に照射することができ、精度良く試料を測定することができる。
本態様に係る蛍光検出システムにおいて、前記試料保持担体は、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値を保持する構成とされ得る。この場合、前記蛍光検出装置は、前記パラメータ値を読み取るための読取部と、前記照射光の焦点深度を変化させるための焦点深度調整部と、前記読取部によって読み取られた前記パラメータ値に対応する焦点深度となるように、前記焦点深度調整部を制御する制御部と、を備える。
この構成によれば、蛍光検出装置側において、試料保持担体に保持されたパラメータ値を参照することにより、当該試料保持担体に適する焦点深度を把握することができる。そして、把握した焦点深度となるように、焦点深度調整部を制御することにより、照射光の焦点深度を、当該試料保持担体に適するものとすることができる。よって、この構成によれば、多様な試料保持担体に対して、焦点深度の適正化を図ることができ、試料の測定をより適正に行うことができる。
本発明の第３の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。この態様に係る蛍光検出装置において、前記試料保持担体は、下面から照射光が入射される基板と、前記基板の上面に形成されたトラックと、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備える。この態様に係る蛍光検出装置は、前記照射光を出射する光源と、前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、前記対物レンズを少なくとも光軸に平行なフォーカス方向と前記トラックに垂直なトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと、前記光源から出射された前記照射光を前記対物レンズに導くとともに、前記蛍光を、前記試料保持担体によって反射された前記照射光の反射光から分離する分離素子と、前記分離素子によって前記蛍光から分離された前記反射光を受光してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する光検出器と、前記フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、前記分離素子によって分離された前記蛍光を受光する蛍光検出器と、前記照射光が前記トラックに沿って前記試料保持担体上を移動するよう、前記対物レンズと前記試料保持担体との間の相対位置を変化させる光走査部と、を備える。ここで、前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である。
本態様に係る蛍光検出装置は、第１の態様に係る試料保持担体に対する蛍光検出に用いて好適なものである。すなわち、本態様に係る蛍光検出装置を用いることにより、試料収容部の底面を、照射光の焦点深度の範囲内に含めることができるようになり、試料収容部の底面に収容された試料に対して、照射光を確実かつ効率的に照射することができる。よって、精度良く試料を測定することができる。
また、本態様に係る蛍光検出装置によれば、一つの光源から出射される照射光のみによって、トラックの追従と試料への照射の両方を実現することができるため、照射光用の光源の他にサーボ用の光源を配さずとも良く、光学系の構成の簡素化を図ることができる。
なお、前記試料保持担体が、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値を保持する場合、本態様に係る蛍光検出装置は、前記パラメータ値を読み取るための読取部と、前記照射光の焦点深度を変化させるための焦点深度調整部と、前記読取部によって読み取られた前記パラメータ値に対応する焦点深度となるように、前記焦点深度調整部を制御する焦点深度制御部と、をさらに備える構成とされ得る。
この構成によれば、試料保持担体に保持されたパラメータ値を参照することにより、当該試料保持担体に適する焦点深度を把握することができ、把握した焦点深度となるように、焦点深度調整部を制御することにより、照射光の焦点深度を、当該試料保持担体に適するものとすることができる。よって、この構成によれば、多様な試料保持担体に対して、焦点深度の適正化を図ることができ、試料の測定をより適正に行うことができる。
本発明の第４の態様は、試料保持担体に関する。本態様に係る試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成され、所定の情報を保持するトラックと、前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備える。ここで、前記試料収容部の下方を前記トラックが横切り、同一の前記試料収容部を横切る複数のトラック部分に、前記試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与される。
本態様に係る試料保持担体によれば、同一の試料収容部を横切る複数のトラック部分には、試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与されるため、試料収容部とウエルアドレス情報によって特定される試料収容部の位置とを一対一に対応させることができる。よって、ウエルアドレス情報による試料収容部の位置特定を簡易かつ円滑に行うことができる。
本態様に係る試料保持担体は、前記トラックを横切る方向に所定トラック数分の幅を有するとともに、前記トラックに沿う方向に所定トラック長分の幅を有し、前記試料収容部を含む広さを有するアドレス共通領域が前記トラックに沿って設定されるよう構成され得る。この場合、一つの前記アドレス共通領域に対して一つの前記試料収容部が割り当てられるよう、前記試料収容部が配置され、同一の前記アドレス共通領域に含まれるトラック部分に、同一の前記ウエルアドレス情報が付与される。
この構成によれば、試料収容部よりも広いアドレス共通領域に対して同じウエルアドレス情報が付与されるため、試料収容部を試料保持担体に配置する際に試料収容部に位置ずれが生じても、試料収容部をアドレス共通領域内に位置付けることができる。よって、一つの試料収容部に対して同じウエルアドレス情報をより確実に付与することができる。
また、本態様に係る試料保持担体は、同一のアドレス情報が付与された一群の前記トラック部分のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するためのトラックアドレス情報が、前記トラック部分に付与されるよう構成され得る。この構成によれば、蛍光検出装置側において、トラックアドレス情報を取得することにより、試料収容部上のトラックを横切る方向の位置を把握することができるようになる。よって、蛍光の発生位置を、より細かく把握することができる。
本発明の第５の態様は、蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。ここで、前記試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成され、所定の情報を保持するトラックと、前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備え、前記試料収容部の下方を前記トラックが横切り、同一の前記試料収容部を横切る複数のトラック部分に、前記試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与される構成を備える。本態様に係る蛍光検出装置は、前記照射光を出射する光源と、前記照射光を前記試料保持担体に収束させる対物レンズと、前記対物レンズによって収束された前記照射光を前記トラックに沿って走査させる光走査部と、前記試料保持担体によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力から前記ウエルアドレス情報を再生する再生部と、前記トラック部分上における前記照射光の走査位置を検出するための走査位置検出部と、を有する。
本態様に係る蛍光検出装置によれば、同一の試料収容部を横切るトラック部分に同一のウエルアドレス情報が付与されるため、再生部によって再生されたウエルアドレス情報に基づいて、試料収容部の位置を簡易に特定することができる。また、トラック部分上における照射光の走査位置が、走査位置検出部によって検出されるため、各トラック部分上において、蛍光が検出されたときの照射光の走査位置を特定することができる。よって、試料収容部内における蛍光の検出位置をより細かく把握することができる。
本態様に係る蛍光検出装置において、試料保持担体は、同一のアドレス情報が付与された一群の前記トラック部分のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するためのトラックアドレス情報が、前記トラック部分に付与される構成とされ得る。この場合、本態様に係る蛍光検出装置の前記再生部は、前記光検出器からの出力に基づいて前記トラックアドレス情報をさらに再生するよう構成される。また、本態様に係る蛍光検出装置は、前記光検出器からの出力に基づいて、前記再生部によって再生された前記ウエルアドレス情報およびトラックアドレス情報と、前記走査位置検出部によって検出された走査位置とを互いに対応付けることにより、前記試料保持担体上における蛍光の発生位置を特定する蛍光位置特定部をさらに備える構成とされ得る。
本態様に係る蛍光検出装置によれば、蛍光の発生位置が、試料収容部の位置によって特定されるとともに、さらに、試料収容部内のトラックと、当該トラック上の走査位置とによって特定される。よって、蛍光検出装置において、蛍光の発生位置をより細かく把握することができる。
また、本態様に係る蛍光検出装置は、前記対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータと、前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、を備える構成とされ得る。また、本態様に係る蛍光検出装置において、前記試料保持担体は、前記トラックに垂直な方向に所定の幅を有する帯状の領域において前記試料収容部が配置されていない構成とされ得る。この場合、前記制御部は、前記照射光の走査位置が前記帯状の領域に含まれると、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させるように前記対物レンズアクチュエータを制御する構成とされ得る。
この構成によれば、試料収容部が配置されていない領域をスキップすることができるため、試料保持担体に対する照射光の走査を迅速かつ円滑に行うことができる。
以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成により精度良く試料を測定することが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出システム、蛍光検出装置を提供することができる。
また、本発明によれば、アドレス情報を的確にウエル（試料収容部）に対応させることが可能な試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置を提供することができる。
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。
第１実施例に係るバイオセンサ基板の外観の構成を模式的に示す斜視図、バイオセンサ基板を面に垂直な平面で切断したときの断面図、およびバイオセンサ基板の断面の一部拡大図である。 第１実施例に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 第１実施例に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 第１実施例に係る信号演算回路の回路構成を示す図である。 第１実施例に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。 第１変更例に係るバイオセンサ基板の構成を模式的に示す図である。 第１変更例に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 開口制限素子と偏光フィルタを励起光の光軸方向に見た図、および開口制限素子の状態に応じた励起光を示す模式図である。 第１変更例に係るコントローラによる開口制限素子の駆動動作を示すフローチャート、およびコントローラ内のメモリに予め記憶されているテーブルを示す図である。 第１変更例に係る蛍光検出装置の更なる変更例を示す図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の外観の構成を模式的に示す斜視図、バイオセンサ基板を面に垂直な平面で切断したときの断面図、および、バイオセンサ基板の断面の一部拡大図である。 第２実施例に係るトラックの区切り方を説明する図である。 第２実施例に係るアドレス共通領域の設定方法を説明する図である。 第２実施例に係るアドレス共通領域に対する同期領域、アドレス領域、リザーブ領域、ウエル領域および非ウエル領域の設定方法と、アドレス領域に保持されるデータの構造を説明する図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 第２実施例に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 第２実施例に係る信号演算回路の回路構成を示す図である。 第２実施例に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。 第２実施例に係るトラック方向の走査位置の検出方法を説明する図である。 第２実施例に係る励起光の走査制御を示すフローチャートおよび非ウエル領域の検出方法を説明する図である。 第２実施例に係るジャンプ情報取得処理とジャンプ走査処理を示すフローチャートである。 第２実施例に係るジャンプ情報取得処理とジャンプ走査処理の他の処理方法を示すフローチャートである。 第２実施例に係るジャンプ情報取得処理他の処理方法を示すフローチャートである。 第２実施例に係る励起光の走査制御の他の処理方法を示すフローチャートである。 第１実施例に係るウエルの他の構成例を示す図である。 第１実施例に係るバイオセンサ基板の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。 第１実施例に係る蛍光検出装置の他の構成を示す図である。 第２実施例に係るウエルの他の構成例を示す図である。 第２実施例に係るバイオセンサ基板の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。 第２実施例に係る蛍光検出装置の他の構成を示す図である。
＜第１実施例＞
以下、本発明の第１実施例につき図面を参照して説明する。
＜バイオセンサ基板＞
図１（ａ）は、本実施例に係るバイオセンサ基板１０の外観の構成を模式的に示す斜視図である。バイオセンサ基板１０は、たとえば、人の血液中においてマラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。
バイオセンサ基板１０は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の孔１０ａが形成されている。また、バイオセンサ基板１０は、ベース基板１１の上面にウエル層１２が積層された構造となっている。ウエル層１２には、図１（ａ）の右端の拡大図に示すように、円柱形状の窪みからなる微小なウエル１３が複数形成されている。ウエル１３は、バイオセンサ基板１０の内周から外周に向かって同心円状または螺旋状に並んでいる。ウエル１３は、ウエル層１２の上面よりも一段低い底面部１３ａを有しており、試料が滴下されたときにその試料を収容することができるよう直径と高さが設定されている。
図１（ｂ）は、バイオセンサ基板１０を面に垂直な平面で切断したときの断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の破線部分の拡大図である。
ベース基板１１の上側（ウエル層１２側）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラック（ピット列）が形成されている。ピットは、バイオセンサ基板１０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を保持している。ＣＤやＤＶＤと同様、線速度一定でトラックが励起光（後述）により走査されることにより、アドレス情報が再生される。ベース基板１１とウエル層１２との間には、反射膜１４が配されている。ベース基板１１の上面に反射膜１４が積層されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１４とベース基板１１との界面である反射面１１ａが形成される。ウエル１３は、ウエル層１２の上面側に所定の間隔を開けて形成されている。ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、ウエル１３の底面部１３ａと反射膜１４の上面とは離間している。
ここで、ウエル１３の直径と高さを、それぞれｄ１、ｄ２とし、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３とし、ウエル１３の間隔をｄ４とし、ベース基板１１の厚みをｄ５とし、反射面１１ａのトラックピッチをｄ６とする。本実施例では、直径ｄ１と、高さｄ２は、それぞれ、１００μｍと５０μｍに設定されており、間隔ｄ３、ｄ４は、それぞれ、２μｍと３００μｍに設定されており、厚みｄ５は０．６ｍｍに設定されており、トラックピッチｄ６は、１μｍに設定されている。また、反射膜１４の励起光（後述）に対する反射率は、３〜４％に設定されている。
また、本実施例では、ベース基板１１はポリカーボネートから構成されており、ウエル層１２は紫外線硬化樹脂から構成されており、反射膜１４はアルミニウム、銀合金等の金属、あるいは、酸化ニオブ、波長選択膜等から構成されている。なお、ベース基板１１は、ポリカーボネートの他、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。ウエル層１２は、シリコーン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。反射膜１４の膜厚は、所望の反射率となるよう、たとえば５ｎｍ〜２０ｎｍに設定される。
図２（ａ）〜（ｄ）は、バイオセンサ基板１０の作成方法を示す図である。なお、かかる作成方法は、以下に示すように、光ディスクの作成方法と略同様となっている。
まず、図２（ａ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により形成される。これにより、ベース基板１１の厚みはｄ５となり、ベース基板１１の上面に、一連のピットが形成される。続いて、図２（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面に、反射膜１４が蒸着され、これにより、ベース基板１１の上面に反射面１１ａが形成される。続いて、図２（ｃ）に示すように、反射膜１４の上面に、スピンコートにより底面層１２ａが積層される。続いて、図２（ｄ）に示すように、底面層１２ａの上面に、２Ｐ成型により厚さｄ２の上面層１２ｂが形成される。これにより、図１（ｂ）に示すようなウエル１３が複数形成される。なお、ウエル層１２は、底面層１２ａと上面層１２ｂが合わせられて形成されることになる。
＜蛍光検出装置＞
図３は、本実施例に係る蛍光検出装置１の構成を示す図である。蛍光検出装置１は、たとえば、上記バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容された赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために用いられる。
なお、蛍光検出装置１を使用する際、予め、被検体を蛍光標識することにより作成した試料を、バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容させておく。本実施例では、被検体である直径約１０μｍ、厚さ約２μｍの赤血球がマラリア原虫に感染していた場合にその内部が蛍光標識され、感染している赤血球と感染していない赤血球とが共に直径１００μｍのウエル１３の底面部１３ａに並列的に複数配される。このように試料が収容されたバイオセンサ基板１０の孔１０ａ（図１（ａ）参照）が、蛍光検出装置１の回転装置１２３（ターンテーブル）にセットされ、測定が開始される。
蛍光検出装置１の光学系は、半導体レーザ１０１と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２と、コリメータレンズ１０３と、１／４波長板１０４と、ダイクロイックプリズム１０５と、対物レンズ１０６と、アナモレンズ１０７と、光検出器１０８と、集光レンズ１０９と、蛍光検出器１１０と、アパーチャ１１１を備えている。また、蛍光検出装置１は、上記光学系の他、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、回転装置１２３と、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３と、信号増幅回路２０４と、コントローラ２０５を備えている。
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（以下、「励起光」という）を出射する。なお、本実施の形態における励起光は、特許請求の範囲に記載の照射光の一例である。図３には、半導体レーザ１０１から出射される励起光のうち、バイオセンサ基板１０に導かれる励起光、すなわち、アパーチャ１１１を通過する励起光が、破線で示されている。アパーチャ１１１には、所定の口径を有する円形の開口が形成されており、このアパーチャ１１１により励起光の口径が制限される。また、半導体レーザ１０１の位置は、半導体レーザ１０１から出射される励起光がＰＢＳ１０２に対してＳ偏光となるよう調整されている。これにより、半導体レーザ１０１から出射された励起光は、アパーチャ１１１により口径を制限された後、ＰＢＳ１０２によって反射され、コリメータレンズ１０３に入射する。
コリメータレンズ１０３は、ＰＢＳ１０２側から入射する励起光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３を通過した励起光は、所定径の平行光となる。１／４波長板１０４は、コリメータレンズ１０３側から入射する励起光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光を、コリメータレンズ１０３側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する励起光は、ＰＢＳ１０２を透過する。
ダイクロイックプリズム１０５は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を反射し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度のレーザ光を透過するよう構成されている。これにより、１／４波長板１０４側から入射する励起光は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、対物レンズ１０６に入射する。
対物レンズ１０６は、励起光をバイオセンサ基板１０に対して適正に収束させるよう構成されている。具体的には、対物レンズ１０６は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光が所定のＮＡ（開口数、ここでは、０．３４）で収束するよう構成されている。対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１１１の口径によって決められる。対物レンズ１０６により収束される励起光の焦点深度は、励起光のＮＡによって変化する。励起光の焦点深度については、追って図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
対物レンズ１０６は、ホルダ１２１に保持された状態で、対物レンズアクチュエータ１２２により、フォーカス方向（バイオセンサ基板１０に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１０の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０６は、励起光が、バイオセンサ基板１０の反射面１１ａに合焦された状態で、ピット列からなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面１１ａに合焦された励起光は、一部が反射面１１ａによって反射され、大部分が反射面１１ａを透過する。
反射面１１ａによって反射された励起光（以下、「反射励起光」という）は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、１／４波長板１０４により直線偏光に変更され、コリメータレンズ１０３により収束光となる。そして、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する反射励起光は、上述したようにＰＢＳ１０２を透過する。
アナモレンズ１０７は、ＰＢＳ１０２側から入射する反射励起光に非点収差を導入する。アナモレンズ１０７を透過した反射励起光は、光検出器１０８に入射する。光検出器１０８は、受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有している。光検出器１０８の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。底面部１３ａに並列的に配されている蛍光標識されたマラリア原虫に感染している赤血球に励起光が照射されると、マラリア原虫から蛍光が発生する。かかる蛍光は、図３において一点鎖線で示されるように、ＮＡ（開口数）が励起光のＮＡよりも大きい。このため、対物レンズ１０６とダイクロイックプリズム１０５との間において、蛍光のビーム径は励起光のビーム径よりも大きくなっている。蛍光のＮＡは、たとえば、０．６５である。また、蛍光の波長は励起光の波長と異なっており、本実施例では４５０〜５４０ｎｍとなっている。一方でマラリア原虫に感染していない赤血球は蛍光標識されていないので蛍光を発生しない。このようにして、マラリア原虫に感染している赤血球と感染していない赤血球とを区別することができる。
対物レンズ１０６側からダイクロイックプリズム１０５に入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム１０５を透過する。集光レンズ１０９は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する蛍光を集光して、蛍光検出器１１０に導く。蛍光検出器１１０は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１０の検出信号は、信号増幅回路２０４に入力される。
信号演算回路２０１は、光検出器１０８の検出信号から、後述するフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成し、光検出器１０８の検出信号から、後述する再生ＲＦ信号を生成する。サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、対物レンズアクチュエータ１２２の駆動を制御する。また、サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力された再生ＲＦ信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１０が回転されるよう、回転装置１２３を制御する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力された再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。信号増幅回路２０４は、蛍光検出器１１０の検出信号を増幅する。
コントローラ２０５は、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３の他、蛍光検出装置１の各部を制御する。また、コントローラ２０５は、再生回路２０３から出力される再生データ（アドレス情報）と、信号増幅回路２０４から出力された信号に基づいて、蛍光を検出したウエル１３がバイオセンサ基板１０のどの位置にあるかを判定し、蛍光を検出したウエル１３に対応するアドレス情報を内部メモリに保持する。
図４は、信号演算回路２０１の回路構成を示す図である。
光検出器１０８は、上述したように受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有しており、４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光した反射励起光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。なお、図４の光検出器１０８の受光面上において、ディスクのラジアル方向（径方向）に対応する方向は、左右方向である。また、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。
信号演算回路２０１は、加算器３０１〜３０４、３０７と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力する。
減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。加算器３０７は、加算器３０３、３０４の出力信号を加算して、再生ＲＦ信号を出力する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥと、再生ＲＦ信号は、それぞれ以下の式（１）〜（３）の演算により取得することができる。
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４） …（１）
ＴＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３） …（２）
ＲＦ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）… （３）
ここで、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａに位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、上記式（１）のフォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａのトラック（ピット）の真上に位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、上記式（２）のトラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。
図５（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。
上述したように、励起光の波長は４０５ｎｍであり、励起光のＮＡ（開口数）は０．３４である。また、一般に焦点深度は、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、本実施例の励起光の焦点深度は、約３．５μｍとなる。図１（ｂ）、（ｃ）に示す底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は、励起光の焦点深度よりも小さくなるよう設定され、ここでは、２．０μｍに設定されている。
上記のように、励起光のＮＡが設定されると、焦点位置におけるスポット径は約１μｍとなる。図１（ｃ）に示すトラックピッチの間隔ｄ６は、かかるスポット径と略同じとなるよう、１μｍに設定されている。
図５（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射面１１ａと一致している状態を示し、図５（ｂ）は、励起光の焦点深度の範囲の最上点が底面部１３ａと一致している状態を示している。なお、サーボ回路２０２から対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点深度の範囲を図５（ａ）、（ｂ）の何れの状態とすることもでき、また、図５（ａ）、（ｂ）の間の状態にすることもできる。
図５（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は２μｍであり、励起光の焦点深度は３．５μｍであるため、励起光の焦点深度に対応する範囲に、底面部１３ａと反射面１１ａの両方が含まれるようになる。したがって、フォーカスサーボにより、励起光の焦点位置を反射面１１ａに位置付けると、底面部１３ａに配されている試料にも焦点が合わせられることとなる。
なお、図５（ｃ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が、底面部１３ａと反射面１１ａとの間に位置付けられている状態を示している。通常のフォーカスサーボ動作では、フォーカスエラー信号ＦＥの値が０となるように対物レンズ１０６が駆動されると、図５（ｃ）のように励起光の焦点位置が位置付けられることはない。しかし、フォーカスサーボ信号に所定のオフセット電圧を重畳して対物レンズアクチュエータ１２２に供給することにより、励起光の焦点位置を上方向に僅かにずらすことができ、図５（ｃ）のように励起光の焦点位置を位置付けることもできる。この場合も、図５（ａ）、（ｂ）と同様、底面部１３ａに配されている試料に焦点が合わせられることとなる。
また、図５（ａ）のように焦点深度の範囲が位置付けられると、焦点深度の範囲が赤血球に掛かり易くなるため、図５（ｂ）よりも試料を精度良く測定することが可能となる。また、図５（ａ）〜（ｃ）の状態となるようフォーカスサーボが行われた場合でも、フォーカスサーボの追従特性や、バイオセンサ基板１０の平坦度などにより、励起光の焦点位置は僅かに上下にずれる。しかしながら、焦点位置の上下方向のずれは、通常、数百ｎｍ程度以内に押さえられるため、試料の測定精度が問題となることはない。このように、本実施例では、広がることなく合焦された状態で試料に励起光を照射することができ、試料に対するレーザ光の照射効率を高めることができる。
以上、本実施例によれば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ウエル１３の底面部１３ａが、励起光と対物レンズ１０６によって規定される焦点深度の範囲に位置付けられる。これにより、底面部１３ａに配された試料に対して対物レンズ１０６の焦点位置が位置付けられるため、試料に対する励起光の照射効率を高めることができ、精度良く試料を測定することができる。
また、本実施例によれば、試料を励起させるためのレーザ光と、トラックを追従させるためのレーザ光の光源として、一つの半導体レーザ１０１が用いられるため、光学系を簡素にすることができ、部品点数の削減とコストの低減を図ることができる。また、光学系をコンパクトにすることができる。
また、本実施例によれば、励起光は、反射面１１ａに合焦されると、試料にも合焦される。すなわち、励起光は、直接的に試料に合焦されるため、上記特許文献２のように、サーボ用のレーザ光を用いて対物レンズを制御することにより試料励起用のレーザ光が間接的に試料に合焦される場合に比べ、より確実に、励起光を試料に合焦させることができる。
なお、本実施例によれば、対物レンズ１０６の焦点位置における励起光のスポット径は１μｍに設定され、反射面１１ａに形成されているトラックピッチが１μｍに設定されている。これに対し、マラリア原虫の核は励起光により１μｍ程度の大きさの蛍光輝点を発する。したがって、励起光のスポットをマラリア原虫の核のサイズに収束させながら、隙間無く、試料が励起光のスポットで走査されるため、マラリア原虫の核を確実に検出することができる。さらに、マラリア原虫が検出された位置が光検出器１０８の検出信号に基づくアドレス情報から分かるため、検出されたマラリア原虫がどのウエル１３に収容されているかを容易に把握することができる。
＜第１変更例＞
図６は、上記第１実施例の第１変更例に係るバイオセンサ基板２０の構成を模式的に示す図である。バイオセンサ基板２０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すバイオセンサ基板１０と異なり、径方向にリードイン領域とウエル領域に区分されている。内周側のリードイン領域のウエル層１２には、ウエル１３が形成されておらず、外周側のウエル領域にのみ、ウエル１３が形成されている。なお、ピットは、上記第１実施例と同様、リードイン領域からウエル領域に亘る全領域に形成されている。すなわち、ピット列からなるトラックが、リードイン領域の最内周からウエル領域の最外周まで、螺旋状に延びている。
本変更例においても、上記第１実施例と同様、これらピット列によって、アドレス情報が保持されている。さらに、リードイン領域には、ピット列によって、アドレス情報の他、バイオセンサ基板２０に関する情報が保持されている。具体的には、リードイン領域には、このバイオセンサ基板２０のウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を含む情報が記憶されている。バイオセンサ基板２０のその他の構成は、バイオセンサ基板１０と略同じである。
なお、リードイン領域にウエル１３が形成されていない理由は、以下のとおりである。第１の理由は、この領域にウエル１３が無い方が、ウエル１３がある場合に比べて、リードイン領域の形成された反射面１１ａの情報を良好に再生（取得）できるためである。第２の理由は、バイオセンサ基板２０の内側に試料を落とし、バイオセンサ基板２０をゆっくり回転させてウエル１３に試料を流し込む場合に、リードイン領域に対応するウエル層１２の上面が平坦である方が、この領域にウエル１３がある場合に比べて、ウエル１３に試料を均一に流し込めるためである。
図７は、本変更例に係る蛍光検出装置２の構成を示す図である。
蛍光検出装置２は、図３に示す上記蛍光検出装置１において、半導体レーザ１０１とアパーチャ１１１の間に、開口制限素子１３１と偏光フィルタ１３２が配置された構成となっている。開口制限素子１３１は、サーボ回路２０２によって制御される。
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、開口制限素子１３１と偏光フィルタ１３２を、半導体レーザ１０１から出射された励起光の光軸方向に見た図である。
開口制限素子１３１は、ＴＮ型液晶からなっており、同心円状の境界を有する４つの領域１３１ａ〜１３１ｄに、個別に電圧を加えることができるよう、各領域に対応する位置に透明電極が設けられている。領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられると、電圧が加えられた領域に入射する励起光の偏光方向が９０度回転する。開口制限素子１３１は、領域１３１ａ〜１３１ｄの中心が半導体レーザ１０１の出射光軸に一致するように配置される。領域１３１ａを通った励起光は、アパーチャ１１１によって遮光されず、領域１３１ａの外側を通った励起光は、アパーチャ１１１によって遮光される。
偏光フィルタ１３２は、領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられて偏光方向が９０度回転した励起光を遮光し、領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられずに偏光方向が回転しない励起光を透過するよう配置されている。
図８（ｃ）は、開口制限素子１３１の全ての領域１３１ａ〜１３１ｄに電圧が加えられていない状態のときの励起光を示す模式図である。この場合、励起光のビーム径は、上記第１実施例（図３参照）と同様になる。これにより、対物レンズ１０６によって収束された励起光のＮＡ（開口数）は、上記第１実施例と同じ０．３４となる。
図８（ｄ）は、開口制限素子１３１の外側、たとえば領域１３１ａ、１３１ｂの領域に電圧が加えられた状態のときの励起光を示す模式図である。この場合、半導体レーザ１０１から出射され領域１３１ａ、１３１ｂに入射する励起光は、偏光方向が９０度回転し、偏光フィルタ１３２により遮光される。この場合、コリメータレンズ１０３を通過する励起光のビーム径は、図８（ｃ）に示す場合よりも小さくなる。これにより、ダイクロイックプリズム１０５側から対物レンズ１０６に入射する励起光ビーム径が小さくなり、対物レンズ１０６により収束された励起光のＮＡ（開口数）は、図８（ｃ）の場合の０．３４よりも小さくなる。
このように、励起光のビーム径を小さくすることにより対物レンズ１０６の励起光のＮＡ（開口数）を小さくすることができる。また、焦点深度は上述したように、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、励起光のビーム径を小さくすることにより、励起光の焦点深度を上記第１実施例に比べて大きくすることができる。
なお、本変更例では、偏光フィルタ１３２を省略することもできる。この場合、開口制限素子１３１により偏光方向が９０度回転された励起光は、ＰＢＳ１０２に対してＰ偏光となるため、ＰＢＳ１０２を透過し、コリメータレンズ１０３には導かれない。すなわち、ＰＢＳ１０２が上記偏光フィルタ１３２と同様の作用を発揮する。これにより、たとえば、開口制限素子１３１の領域１３１ａ、１３１ｂに電圧を印加すると、コリメータレンズ１０３側に反射される励起光のビーム径は小さくなり、偏光フィルタ１３２が配される場合と同様、励起光の焦点深度を変化させることができる。なお、この構成において、ＰＢＳ１０２を透過した励起光が、蛍光検出装置２内でノイズ光となって、蛍光検出に問題が生じる場合は、上記のように偏光フィルタ１３２を配するのが望ましい。
図９（ａ）は、コントローラ２０５による開口制限素子１３１の駆動動作を示すフローチャートである。
コントローラ２０５は、バイオセンサ基板２０がセットされると（Ｓ１：ＹＥＳ）、対物レンズ１０６を移動させてリードイン領域に励起光を照射し、リードイン領域を読み取る（Ｓ２）。このとき、コントローラ２０５は、リードイン領域から反射された励起光に基づいて、再生回路２０３から出力される再生データから、このバイオセンサ基板２０のウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を取得する。
続いて、コントローラ２０５は、コントローラ２０５内のメモリに予め記憶されているテーブルを参照し、このテーブルから電圧を加える領域を取得する（Ｓ３）。かかるテーブルには、図９（ｂ）に示すように、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔に応じて、電圧を加えるべき開口制限素子１３１の領域が格納されている。底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔は、５つの範囲が設定されており、これら５つの範囲に対応して電圧を加えるべき領域を示す５つの駆動パターンが関連付けられている。なお、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔がＤ０〜Ｄ１の場合、何れの領域にも電圧は印加されない。
続いて、コントローラ２０５は、Ｓ３で取得した電圧を加える領域に従って開口制限素子１３１を制御し、対応する領域に対して電圧を加える（Ｓ４）。これにより、ダイクロイックプリズム１０５側から対物レンズ１０６に入射する励起光のビーム径が変化し、バイオセンサ基板２０に適した励起光のＮＡが設定される。こうして、励起光の焦点深度が、当該バイオセンサ基板２０の間隔ｄ３をカバーする焦点深度に設定される。そして、蛍光検出装置２がシャットダウンされない限り、処理がＳ１に戻される（Ｓ５）。
以上、本変更例によれば、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３が、このバイオセンサ基板２０のリードイン領域に書き込まれている。バイオセンサ基板２０が異なると、間隔ｄ３が異なり得る。本変更例では、バイオセンサ基板２０のリードイン領域に、当該バイオセンサ基板２０に適用された間隔ｄ３が保持されている。コントローラ２０５は、リードイン領域から間隔ｄ３を読み取り、読み取った値と図９（ｂ）に示すテーブルに基づいて、開口制限素子１３１を駆動する。これにより、バイオセンサ基板２０に適正な励起光のＮＡが設定され、励起光の焦点深度の範囲が、当該バイオセンサ基板２０の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３よりも大きくなるよう調整される。よって、図５（ａ）〜（ｃ）の場合と同様、底面部１３ａが、励起光と対物レンズ１０６から規定される焦点深度の範囲に位置付けられるため、精度良く試料を測定することができる。
なお、リードイン領域から読み取られた間隔ｄ３が図９（ｂ）に記述された間隔の範囲に含まれない場合、あるいは、リードイン領域から間隔ｄ３を読み取れない場合には、５つの駆動パターンのうち、デフォルト設定された駆動パターン（たとえば、間隔がＤ０〜Ｄ１である場合の駆動パターン）が用いられる。なお、領域１３１ａ〜１３１ｄのうち、駆動される領域の数が増えるほど、励起光の遮光量が増えるため、試料に照射される励起光の光量が減少する。よって、デフォルト設定された駆動パターンは、たとえば、試料に照射される励起光の光量がなるべく多くなるよう、図９（ｂ）の最上段の駆動パターン、すなわち、何れの領域にも電圧が印加されない駆動パターンとされる。
なお、本変更例では、バイオセンサ基板２０のリードイン領域に、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３が保持されたが、励起光のＮＡ（開口数）、細胞の種類（大きさ）等、間隔ｄ３に適する焦点深度を規定可能な他のパラメータ値が、バイオセンサ基板２０のリードイン領域に保持されても良い。この場合、図９（ｂ）の左欄は、他のパラメータ値に対応するよう修正される。
また、本変更例では、対物レンズ１０６に入射するビーム径を調節するために開口制限素子１３１と偏光フィルタ１３２を用いたが、これに替えて、図１０に示すようにレンズアクチュエータ１３３を用いても良い。かかるレンズアクチュエータ１３３は、サーボ回路２０２により、コリメータレンズ１０３を励起光の光軸方向に移動させる。
この場合、コリメータレンズ１０３が駆動されると、ダイクロイックプリズム１０５側から対物レンズ１０６に入射する励起光の広がり角が変化し、これに伴い、対物レンズ１０６により収束される励起光の開口数が変化する。これにより、励起光の焦点深度が調整される。この構成では、励起光の焦点深度を、コリメータレンズ１０３の移動に伴ってリニアに変化させることができるため、上記第１実施例に比べて、焦点深度の調整をより微細に行うことができる。なお、この変更例では、図９（ｂ）のテーブルの右欄が、レンズアクチュエータ１３３に供給される駆動電圧に変更される。また、焦点深度をリニアに調整できるため、テーブルの左欄は、細かく段階的に区分され、一区分における間隔ｄ３の範囲が微小に設定される。これにより、図７に示す変更例に比べて、さらに、バイオセンサ基板２０の間隔ｄ３に適する焦点深度を設定することができ、より精度良く試料を測定することができる。
＜第２実施例＞
以下、本発明の第２実施例につき図面を参照して説明する。
＜バイオセンサ基板＞
図１１（ａ）は、本実施例に係るバイオセンサ基板１０の外観の構成を模式的に示す斜視図である。バイオセンサ基板１０は、たとえば、人の血液中においてマラリア原虫に感染した赤血球を検出するために用いられる。
バイオセンサ基板１０は、光ディスク（ＣＤやＤＶＤ等）と同様に円盤形状を有しており、中心に円形状の孔１０ａが形成されている。また、バイオセンサ基板１０は、ベース基板１１の上面にウエル層１２が積層された構造となっている。ウエル層１２には、図１１（ａ）の右端の拡大図に示すように、円柱形状の窪みからなる微小なウエル１３が複数形成されている。ウエル１３は、バイオセンサ基板１０の内周から外周に向かって略同心円状に並んでいる。ウエル１３は、ウエル層１２の上面よりも一段低い底面部１３ａを有しており、試料が滴下されたときにその試料を収容することができるよう直径と高さが設定されている。
図１１（ｂ）は、バイオセンサ基板１０を面に垂直な平面で切断したときの断面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の破線部分の拡大図である。
ベース基板１１の上側（ウエル層１２側）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラック（ピット列）が形成されている。ピットは、バイオセンサ基板１０の面上の位置を特定するためのアドレス情報を保持している。ＣＤやＤＶＤと同様、線速度一定でトラックが励起光（後述）により走査されることにより、アドレス情報が再生される。ベース基板１１とウエル層１２との間には、反射膜１４が配されている。ベース基板１１の上面に反射膜１４が積層されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１４とベース基板１１との界面である反射面１１ａが形成される。ウエル１３は、ウエル層１２の上面側に所定の間隔を開けて形成されている。ウエル１３の底面部１３ａは、反射膜１４よりも僅かに上側に位置付けられており、ウエル１３の底面部１３ａと反射膜１４の上面とは離間している。
ここで、ウエル１３の直径と高さを、それぞれｄ１、ｄ２とし、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔をｄ３とし、ウエル１３の間隔をｄ４とし、ベース基板１１の厚みをｄ５とし、反射面１１ａのトラックピッチをｄ６とする。本実施例では、直径ｄ１と、高さｄ２は、それぞれ、１００μｍと５０μｍに設定されており、間隔ｄ３、ｄ４は、それぞれ、２μｍと３００μｍに設定されており、厚みｄ５は０．６ｍｍに設定されており、トラックピッチｄ６は、１μｍに設定されている。また、反射膜１４の励起光（後述）に対する反射率は、３〜４％に設定されている。
なお、トラックピッチｄ６は、蛍光検出対象の被検体の寸法に応じて調整すれば良い。本実施例では、被検体である赤血球の直径が１０μｍ程度であるため、ウエル１３に試料が収容されたときに必ず被検体をトラックが横切るよう、トラックピッチｄ６が１μｍに設定されている。すなわち、トラックピッチは、蛍光検出対象の被検体の幅よりも小さく設定される必要がある。ただし、トラックピッチが小さくなるほど、バイオセンサ基板１０の全領域を走査するために必要な時間が長くなる。したがって、トラックピッチｄ６を被検体の寸法よりも小さくする場合には、被検体の寸法にバラつきがあったとしても各被検体を少なくとも１回トラックが横切ることとなる程度に、トラックピッチｄ６を設定すると良い。
また、本実施例では、ベース基板１１はポリカーボネートから構成されており、ウエル層１２は紫外線硬化樹脂から構成されており、反射膜１４はアルミニウム、銀合金等の金属、あるいは、酸化ニオブ、波長選択膜等から構成されている。なお、ベース基板１１は、ポリカーボネートの他、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。ウエル層１２は、シリコーン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン等から構成されても良い。反射膜１４の膜厚は、所望の反射率になるよう、たとえば５ｎｍ〜２０ｎｍに設定される。
図１２（ａ）、（ｂ）は、本実施例に係るトラックの区切り方を説明する図である。
図１２（ａ）に示すように、バイオセンサ基板１０上の領域は、内周から外周に向かって径方向に、ｍ個のゾーンに区切られている。各ゾーンは、略同心円状に設定されている。また、各ゾーンの径方向の幅は、互いに同じである。すなわち、各ゾーンの径方向の幅は、ｎ個のトラックピッチに相当する幅（ｎ×トラックピッチ）となっている。
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の破線の領域を拡大した図である。便宜上、ゾーン１、３のトラックは実線で示され、ゾーン２のトラックは破線で示されている。上記のようにトラックは、一連のピット列により構成されている。
ここで、図１２（ａ）のように、バイオセンサ基板１０の一つの径を基準径Ｄ０に設定する。この場合、図１２（ｂ）のように、基準径Ｄ０の位置から１周するトラックを１トラック片として、各ゾーンのトラック片をカウントすると、各ゾーンには、ｎ本のトラック片が含まれる。ゾーン２の最内周のトラック片（トラック１）の始端は、基準径Ｄ０の位置において、一つ内側のゾーン１のトラック片（トラックｎ）の終端に繋がっている。他のゾーンも同様に、最内周のトラック片（トラック１）の始端が、基準径Ｄ０の位置において、一つ内側のゾーンのトラック片（トラックｎ）の終端に繋がっている。上記のように、各ゾーンに含まれるトラック片の数は、何れも、ｎ個である。各ゾーンの径方向の幅は、たとえば、３００μｍに設定される。
図１３は、本実施例に係るアドレス共通領域の設定方法を説明する図ある。
上記のように設定された各ゾーンは、周方向の幅が所定の長さ（たとえば、３００μｍ）付近となるように、周方向に所定数に均等に分割される。こうしてゾーンが分割されることにより形成される領域が、アドレス共通領域となる。
なお、図１３では、アドレス共通領域が方形形状で示されているが、厳密には、ディスク内周側がディスク外周側の辺よりも短い擬似台形形状となる。すなわち、アドレス共通領域は、リング状の各ゾーンを周方向に均等に分割して形成されるため、リングを所定角度毎に切断した形状となる。したがって、一つのアドレス共通領域に含まれるｎ本のトラック部分は、ディスク外周に向かうほど、長くなる。
アドレス共通領域は、ゾーンを周方向に均等に区分して設定されるため、同じゾーンに含まれるアドレス共通領域の形状は、互いに同じである。しかし、含まれるゾーンが異なると、アドレス共通領域の周方向の幅は異なり得る。アドレス共通領域の最も外側のトラック部分の周方向の幅は、たとえば、ゾーンの最も外側のトラック１周分の長さをＬとしたとき、Ｌ／ｊ（ｊは０以外の自然数）の商が３００μｍに最も接近するときの商の値とされる。この場合、ゾーンは周方向にｊ個に分割される。このように、ゾーンをｊ個に分割することによりアドレス共通領域の周方向の幅が決まるため、ゾーンが異なるとアドレス共通領域の周方向の幅は異なり得る。当然ながら、ゾーンの分割数ｊは、ゾーン毎に異なっており、外側のゾーンほど、分割数ｊは多くなる。なお、周方向に隣り合うアドレス共通領域の境界は、ディスクの所定の径に一致する。
アドレス共通領域の径方向の幅、すなわち、ゾーンの径方向の幅は、ゾーンに含まれるトラック片の数ｎによって決まる。本実施例では、トラックピッチが１μｍであるため、アドレス共通領域の径方向の幅が３００μｍである場合、一つのアドレス共通領域に含まれるトラック部分の数は３００本となる。
図１４は、アドレス共通領域に対する同期領域、アドレス領域、リザーブ領域、ウエル領域および非ウエル領域の設定方法と、アドレス領域に保持されるデータの構造を説明する図である。
図１４に示すように、アドレス共通領域に含まれる各トラック部分の物理フォーマットは、先頭に固有の同期パターンが配され、これにアドレス領域、リザーブ領域が続く構成となっている。アドレス領域には、アドレス情報が保持される。アドレス情報は、ウエルアドレスとトラック番号とを含んでいる。ウエルアドレスは、バイオセンサ基板１０上におけるウエルの位置を特定するための位置情報であり、トラック番号は、アドレス共通領域に含まれるトラック部分の群のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するための情報である。
一つのアドレス共通領域に含まれるそれぞれのトラック部分に保持されるウエルアドレスは、全て同じである。図１４では、当該アドレス共通領域に含まれるトラック部分のウエルアドレスが、全て、Ｗｋ（開始位置からｋ番目のウエル）に統一されている。トラック番号は、アドレス共通領域に含まれるトラック部分のうち、最も内周側のトラック部分のトラック番号を１とし、外周側に向かってトラック部分のトラック番号が１ずつ増加するように設定される。図１４では、最内周のトラック部分のトラック番号Ｔ１は１であり、最外周のトラック部分のトラック番号Ｔｎは３００である。リザーブ領域には、クロックを生成するため、単調な幅のピットとスペースが形成されている。一つのアドレス共通領域の含まれるトラック部分の長さは、外周に向かうほど長くなるため、リザーブ領域の長さ（リザーブ領域に含まれるピット数）も外周に向かうほど長くなる。なお、リザーブ領域を単調なピット列とせず、リザーブ領域に所定の情報を持たせても良い。
このように設定されたアドレス共通領域の中央に、ウエルが一つ配置される。本実施例では、ウエルの径が１００μｍであるため、アドレス共通領域はウエルよりも十分広い。よって、ウエル形成時に、アドレス共通領域に対するウエルの配置位置がややずれても、ウエルは、アドレス共通領域内に収容されるようになる。
なお、このようにアドレス共通領域はウエルよりも十分広いため、アドレス共通領域内には、ウエルの無い非ウエル領域が生じることとなる。径方向に生じる非ウエル領域に含まれるトラックが励起光（後述）によって走査されても、励起光がウエルに掛かることがないため、このような走査は無駄な走査となってしまう。本実施例では、後述のように、蛍光検出装置側において、このような無駄な走査を回避するための措置が採られている。
なお、本実施例では、ゾーンを周方向に均等に区分することによりアドレス共通領域が設定されたが、アドレス共通領域の周方向の幅を予め固定しておき、各ゾーンに含まれ得る数だけアドレス共通領域を各ゾーンの周方向に連続的に割り当てても良い。この場合、ゾーンには、アドレス共通領域を割り当てるには周方向の幅が足りない余剰な領域が生じ得る。このような領域については、単調なピット列で埋める等の措置が採られ得る。
図１５（ａ）〜（ｄ）は、バイオセンサ基板１０の作成方法を示す図である。なお、かかる作成方法は、以下に示すように、光ディスクの作成方法と略同様となっている。
まず、図１５（ａ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により形成される。これにより、ベース基板１１の厚みはｄ５となり、ベース基板１１の上面に、一連のピットが形成される。続いて、図１５（ｂ）に示すように、ベース基板１１の上面に、反射膜１４が蒸着され、これにより、ベース基板１１の上面に反射面１１ａが形成される。続いて、図１５（ｃ）に示すように、反射膜１４の上面に、スピンコートにより底面層１２ａが積層される。続いて、図１５（ｄ）に示すように、底面層１２ａの上面に、２Ｐ成型により厚さｄ２の上面層１２ｂが形成される。これにより、図１１（ｂ）に示すようなウエル１３が複数形成される。ウエル層１２は、底面層１２ａと上面層１２ｂが合わせられて形成されることになる。
なお、底面層１２ａの上面に上面層１２ｂを２Ｐ成型により形成する場合、上記のように、ウエル１３がアドレス共通領域の中心部分に配置されるよう、２Ｐ成型のためのスタンパ（ウエルスタンパ）をベース基板１１に対して適正に配置する必要がある。
図１６（ａ）、（ｂ）は、ベース基板１１に対するウエルスタンパＷＳの位置調整方法を説明する図である。
この位置調整方法では、ベース基板１１に、位置調整時にマーカーとなる２つの微小な回折エリアＭ１が、ベース基板１１の中心に対して互いに対称な位置に形成されている。これらの回折エリアＭ１は、射出成型時にベース基板１１上面のピットが形成されていない外周領域に回折パターンを形成することにより設けられる。また、ウエルスタンパＷＳには、回折エリアＭ１にそれぞれ対応する位置に、マーカーとなる２つの微小な回折エリアＭ２が形成されている。そして、ベース基板１１が適正な位置に位置付けられたときに２つの回折エリアＭ１にレーザ光が入射する位置に２つのレーザ光源が配置され、これらレーザ光源からレーザ光を上向きに出射させる。また、回折エリアＭ１、Ｍ２によって回折されたレーザ光（回折光）を受光する位置に光センサＬＳが配置される。
２Ｐ成形時には、まず、図１６（ａ）に示すように、２つの回折エリアＭ１によって生じた回折光がそれぞれ光センサＬＳによって受光されるよう、ベース基板１１の周方向の位置が調整される。このとき、レーザ光の一部（０次回折光：非回折光）は、回折エリアＭ１によって回折されずにそのまま回折エリアＭ１を透過する。次に、ウエルスタンパＷＳをベース基板１１の上面に接近させ、同時に、回折エリアＭ１を透過した非回折光が、それぞれ、回折エリアＭ２に入射するよう、ウエルスタンパＷＳの周方向の位置が調整される。すなわち、非回折光が入射することにより２つの回折エリアＭ２によって生じた回折光がそれぞれ光センサＬＳによって受光されるよう、ウエルスタンパＷＳの周方向の位置が調整される。こうして、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳが位置調整された状態で、ウエルスタンパＷＳがベース基板１１の上面に押し付けられる。この状態で、紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂が硬化することにより、上面層１２ｂが形成される。
なお、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳとの間の位置決めは、上記以外の方法によって行われても良い。たとえば、ウエルスタンパＷＳとベース基板１１に、それぞれ、凸部と凹部を設けておき、両者を嵌合させることによって、ベース基板１１とウエルスタンパＷＳとの間の位置決めが行われても良い。
＜蛍光検出装置＞
図１７は、本実施例に係る蛍光検出装置１の構成を示す図である。蛍光検出装置１は、たとえば、上記バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容された赤血球がマラリア原虫に感染しているかを判定するために用いられる。
なお、蛍光検出装置１を使用する際、予め、被検体を蛍光標識することにより作成した試料を、バイオセンサ基板１０のウエル１３に収容させておく。本実施例では、被検体である直径約１０μｍ、厚さ約２μｍの赤血球がマラリア原虫に感染していた場合にその内部が蛍光標識され、感染している赤血球と感染していない赤血球とが共に直径１００μｍのウエル１３の底面部１３ａに並列的に複数配される。このように試料が収容されたバイオセンサ基板１０の孔１０ａ（図１１（ａ）参照）が、蛍光検出装置１の回転装置１２３（ターンテーブル）にセットされ、測定が開始される。
蛍光検出装置１の光学系は、半導体レーザ１０１と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２と、コリメータレンズ１０３と、１／４波長板１０４と、ダイクロイックプリズム１０５と、対物レンズ１０６と、アナモレンズ１０７と、光検出器１０８と、集光レンズ１０９と、蛍光検出器１１０と、アパーチャ１１１を備えている。また、蛍光検出装置１は、上記光学系の他、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２と、回転装置１２３と、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３と、信号増幅回路２０４と、コントローラ２０５と、クロック生成回路２０６を備えている。
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（以下、「励起光」という）を出射する。なお、本実施の形態における励起光は、特許請求の範囲に記載の照射光の一例である。図１７には、半導体レーザ１０１から出射される励起光のうち、バイオセンサ基板１０に導かれる励起光、すなわち、アパーチャ１１１を通過する励起光が、破線で示されている。アパーチャ１１１には、所定の口径を有する円形の開口が形成されており、このアパーチャ１１１により励起光の口径が制限される。また、半導体レーザ１０１の位置は、半導体レーザ１０１から出射される励起光がＰＢＳ１０２に対してＳ偏光となるよう調整されている。これにより、半導体レーザ１０１から出射された励起光は、アパーチャ１１１により口径を制限された後、ＰＢＳ１０２によって反射され、コリメータレンズ１０３に入射する。
コリメータレンズ１０３は、ＰＢＳ１０２側から入射する励起光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３を通過した励起光は、所定径の平行光となる。１／４波長板１０４は、コリメータレンズ１０３側から入射する励起光を円偏光に変換するとともに、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光を、コリメータレンズ１０３側から入射する際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する励起光は、ＰＢＳ１０２を透過する。
ダイクロイックプリズム１０５は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を反射し、波長４５０〜５４０ｎｍ程度のレーザ光を透過するよう構成されている。これにより、１／４波長板１０４側から入射する励起光は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、対物レンズ１０６に入射する。
対物レンズ１０６は、励起光をバイオセンサ基板１０に対して適正に収束させるよう構成されている。具体的には、対物レンズ１０６は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する励起光が所定のＮＡ（開口数、ここでは、０．３４）で収束するよう構成されている。対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１１１の口径によって決められる。対物レンズ１０６により収束される励起光の焦点深度は、励起光のＮＡによって決まる。励起光の焦点深度については、追って図１９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
対物レンズ１０６は、ホルダ１２１に保持された状態で、対物レンズアクチュエータ１２２により、フォーカス方向（バイオセンサ基板１０に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１０の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０６は、励起光が、バイオセンサ基板１０の反射面１１ａに合焦された状態で、ピット列からなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面１１ａに合焦された励起光は、一部が反射面１１ａによって反射され、大部分が反射面１１ａを透過する。
反射面１１ａによって反射された励起光（以下、「反射励起光」という）は、ダイクロイックプリズム１０５によって反射され、１／４波長板１０４により直線偏光に変換され、コリメータレンズ１０３により収束光となる。そして、コリメータレンズ１０３側からＰＢＳ１０２に入射する反射励起光は、上述したようにＰＢＳ１０２を透過する。
アナモレンズ１０７は、ＰＢＳ１０２側から入射する反射励起光に非点収差を導入する。アナモレンズ１０７を透過した反射励起光は、光検出器１０８に入射する。光検出器１０８は、受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有している。光検出器１０８の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
バイオセンサ基板１０に照射された励起光のうち、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。底面部１３ａに並列的に配されている蛍光標識されたマラリア原虫に感染している赤血球に励起光が照射されると、マラリア原虫から蛍光が発生する。かかる蛍光は、図１７において一点鎖線で示されるように、ＮＡ（開口数）が励起光のＮＡよりも大きい。このため、対物レンズ１０６とダイクロイックプリズム１０５との間において、蛍光のビーム径は励起光のビーム径よりも大きくなっている。蛍光のＮＡは、たとえば、０．６５である。また、蛍光の波長は励起光の波長と異なっており、本実施例では４５０〜５４０ｎｍとなっている。一方でマラリア原虫に感染していない赤血球は蛍光標識されていないので蛍光を発生しない。このようにして、マラリア原虫に感染している赤血球と感染していない赤血球とを区別することができる。
対物レンズ１０６側からダイクロイックプリズム１０５に入射する蛍光は、ダイクロイックプリズム１０５を透過する。集光レンズ１０９は、ダイクロイックプリズム１０５側から入射する蛍光を集光して、蛍光検出器１１０に導く。蛍光検出器１１０は、受光面上に蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１０の検出信号は、信号増幅回路２０４に入力される。
信号演算回路２０１は、光検出器１０８の検出信号から、後述するフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを生成し、光検出器１０８の検出信号から、後述する再生ＲＦ信号を生成する。サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたフォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥを用いて、対物レンズアクチュエータ１２２の駆動を制御する。また、サーボ回路２０２は、クロック生成回路２０６から入力されたクロック信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１０が回転されるよう、回転装置１２３を制御する。回転装置１２３は、１回転毎に、回転検出信号をコントローラ２０５に出力する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力された再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。信号増幅回路２０４は、蛍光検出器１１０の検出信号を増幅する。
コントローラ２０５は、信号演算回路２０１と、サーボ回路２０２と、再生回路２０３の他、蛍光検出装置１の各部を制御する。コントローラ２０５は、ＣＰＵとメモリを備え、メモリに格納されたプログラムに従って各部を制御する。また、コントローラ２０５は、メモリに格納されたプログラムによって、走査位置検出部２０５ａと蛍光位置特定部２０５ｂとしての機能を有している。
このうち、走査位置検出部２０５ａは、信号演算回路２０１から入力される信号（再生ＲＦ信号）とクロック生成回路２０６から入力される信号（クロック信号）とに基づいて、アドレス共通領域に含まれる各トラック部分における励起光の走査位置を検出する。また、蛍光位置特定部２０５ｂは、再生回路２０３から入力される再生データ（アドレス情報：ウエルアドレス）と、信号増幅回路２０４から入力された信号（蛍光検出信号）に基づいて、蛍光を検出したウエル１３がバイオセンサ基板１０のどの位置にあるかを判定し、蛍光を検出したウエル１３に対応するアドレス情報（ウエルアドレス）を内部メモリに保持する。さらに、蛍光位置特定部２０５ｂは、再生回路２０３から入力される再生データ（アドレス情報：トラック番号）と、信号増幅回路２０４から入力された信号（蛍光検出信号）と、走査位置検出部２０５ａによって検出された走査位置とに基づいて、ウエル内の蛍光発生位置を、トラック番号を走査位置とによって特定し、これらを内部メモリに保持する。
なお、走査位置検出部２０５ａと蛍光位置特定部２０５ｂの機能については、追って、図２０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図１８は、信号演算回路２０１の回路構成を示す図である。
光検出器１０８は、上述したように受光面上に反射励起光を受光するための４分割センサを有しており、４分割センサの左上、右上、右下、左下のセンサは、それぞれ受光した反射励起光のビームスポットに基づいて検出信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。なお、図１７の光検出器１０８の受光面上において、ディスクのラジアル方向（径方向）に対応する方向は、左右方向である。また、フォーカスエラー信号ＦＥとトラッキングエラー信号ＴＥは、既存の光ディスク装置において用いられる非点収差法と１ビームプッシュプル法に従って生成される。
信号演算回路２０１は、加算器３０１〜３０４、３０７と、減算器３０５、３０６を備えている。加算器３０１は、検出信号Ｓ１、Ｓ３を加算した信号を減算器３０５に出力し、加算器３０２は、検出信号Ｓ２、Ｓ４を加算した信号を減算器３０５に出力する。加算器３０３は、検出信号Ｓ１、Ｓ４を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力し、加算器３０４は、検出信号Ｓ２、Ｓ３を加算した信号を減算器３０６と加算器３０７に出力する。
減算器３０５は、加算器３０１、３０２の出力信号を減算して、フォーカスエラー信号ＦＥを出力する。減算器３０６は、加算器３０３、３０４の出力信号を減算して、トラッキングエラー信号ＴＥを出力する。加算器３０７は、加算器３０３、３０４の出力信号を加算して、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）を出力する。すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥと、再生ＲＦ信号は、それぞれ以下の式（１）〜（３）の演算により取得することができる。
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４） …（１）
ＴＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３） …（２）
ＲＦ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４） …（３）
ここで、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａに位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは最小錯乱円となり、上記式（１）のフォーカスエラー信号ＦＥの値が０となる。また、対物レンズ１０６の焦点位置が反射面１１ａのトラック（ピット）の真上に位置付けられているとき、光検出器１０８の４分割センサ上のビームスポットは、左側の２つのセンサと右側の２つのセンサに対して等しく掛かり、上記式（２）のトラッキングエラー信号ＴＥの値が０となる。
図１９（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。
上述したように、励起光の波長は４０５ｎｍであり、励起光のＮＡ（開口数）は０．３４である。また、一般に焦点深度は、波長／（ＮＡ×ＮＡ）により算出することができる。よって、本実施例の励起光の焦点深度は、約３．５μｍとなる。底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は、励起光の焦点深度よりも小さくなるよう設定され、ここでは、２．０μｍに設定されている。
上記のように、励起光のＮＡが設定されると、焦点位置におけるスポット径は約１μｍとなる。図１１（ｃ）に示すトラックピッチの間隔ｄ６は、かかるスポット径と略同じとなるよう、１μｍに設定されている。
図１９（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射膜１４と一致している状態を示し、図１９（ｂ）は、励起光の焦点深度の範囲の最上点が底面部１３ａと一致している状態を示している。なお、サーボ回路２０２から対物レンズアクチュエータ１２２に出力されるオフセット電圧を調整することで、励起光の焦点深度を図１９（ａ）よりも奥方向（図中の上方向）にシフトさせることもできる。
図１９（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３は２μｍであり、励起光の焦点深度は３．５μｍであるため、励起光の焦点深度に対応する範囲に、底面部１３ａと反射面１１ａの両方が含まれるようになる。したがって、フォーカスサーボにより、励起光の焦点位置を反射面１１ａに位置付けると、底面部１３ａに配されている試料にも焦点が合わせられることとなる。
図２０（ａ）、（ｂ）は、図１７に示すコントローラ２０５の走査位置検出部２０５ａ、蛍光位置特定部２０５ｂの機能を説明する図である。
まず、図２０（ａ）を参照して、走査位置検出部２０５ａの機能について説明する。図２０（ａ）は、アドレス共通領域（図１４参照）に含まれる一つのトラック部分を励起光が走査したときに出力される信号の変化を示すタイミングチャートである。
図２０（ａ）において、最上段の波形は、信号演算回路２０１から出力される再生ＲＦ信号を示し、上から２段目の波形は、クロック生成回路２０６から出力されるクロック信号を示し、上から３段目の波形は、コントローラ２０５に内蔵されたカウンタのカウント値を示し、最下段の波形は、信号増幅回路２０４から出力される蛍光検出信号を示している。また、同期信号の開始位置がアドレス共通領域の周方向の境界となっており（図１４参照）、この位置から、アドレス共通領域に含まれるトラック部分が始まっている。
クロック生成回路２０６は、再生ＲＦ信号と位相が整合するクロック信号を生成して出力する。クロック信号の周波数は、バイオセンサ基板１０のトラックが励起光によって所定の線速度（線速度一定）で走査されるときの周波数となっている。換言すれば、サーボ回路２０２は、クロック信号の周波数が目標周波数となり、且つ、再生ＲＦ信号とクロック信号の位相が整合するよう、回転装置１２３を制御する。
走査位置検出部２０５ａは、再生ＲＦ信号から固有パターンの同期信号を検出したタイミングでカウンタをリセットし、カウンタにクロック信号のパルス数のカウントを開始させる。これにより、カウンタのカウント値は、時間の経過に伴って、すなわち、トラック部分に対する励起光の走査が進むのに伴って増加する。走査位置検出部２０５ａは、こうしてカウントアップされるカウンタの値を、トラック部分に対する励起光の走査位置として取得する。
次に、蛍光位置特定部２０５ｂの機能について説明する。蛍光位置特定部２０５ｂは、図２０（ａ）の最下段に示す蛍光検出信号と所定の閾値ＳＨとを比較する。具体的には、クロック信号のパルス毎に蛍光検出信号の値を取得し、取得した蛍光検出信号の値を閾値ＳＨと比較する。そして、蛍光位置特定部２０５ｂは、蛍光検出信号の値が閾値ＳＨを越えるときのカウンタのカウント値を、蛍光の発生したときのトラック部分の走査位置として取得する。
図２０（ａ）の場合、Δｔの期間において蛍光検出信号の値が閾値ＳＨを越えている。期間Δｔには、クロック信号のパルスが３つ含まれており、その間、カウンタの値は、Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃと変化する。蛍光位置特定部２０５ｂは、これら３つのカウンタ値Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃを、これらカウンタ値に対応するクロックタイミングで取得された蛍光検出信号の値Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応付けて、コントローラ２０５の内部メモリに保持させる。同時に、蛍光位置特定部２０５ｂは、当該トラック部分のアドレス領域を走査することにより再生回路２０３によって取得されたウエルアドレスＷａとトラック番号Ｔａを、カウンタ値Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃと蛍光検出信号値Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応付けて、コントローラ２０５の内部メモリに保持させる。これにより、蛍光の発生位置を特定するための蛍光特定情報が構成される。
図２０（ｂ）は、蛍光位置特定部２０５ｂによってコントローラ２０５の内部メモリに保持される蛍光特定情報のデータ構造を示す図である。
図示のとおり、蛍光特定情報は、蛍光検出信号の値が閾値ＳＨを越えたときの蛍光検出信号値と、そのタイミングにおける励起光の走査位置（カウンタ値）とを対応づけた構成となっている。さらに、蛍光発生タイミングにおいて励起光によって走査されたウエル１３のウエルアドレスと、走査されたトラック部分のトラック番号が、蛍光検出信号値に対応付けられる。図２０（ｂ）の例では、蛍光検出信号値Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対して、走査位置（カウンタ値）Ｃｋａ、Ｃｋｂ、Ｃｋｃが対応付けられ、さらに、これらのタイミングで走査されたトラック部分とウエル１３を特定するトラック番号、ウエルアドレスが対応付けられている。こうして構成された蛍光特定情報を参照することにより、バイオセンサ基板１０上における蛍光の発生位置と、蛍光の強度を把握することができる。
なお、蛍光特定情報には、さらに、バイオセンサ基板１０を識別するための識別情報が含まれているのが望ましい。バイオセンサ基板１０の識別情報は、たとえば、所定のリザーブ領域に格納されても良いし、あるいは、バイオセンサ基板１０にウエル１３のない管理領域を設け、当該管理領域のトラック（ピット列）にバイオセンサ基板１０の識別情報を保持させても良い。
図２１（ａ）は、蛍光検出動作時にコントローラ２０５が実行する励起光の走査制御を示すフローチャートである。図２１（ｂ）は、ウエルの検出方法を説明する図である。
まず、図２１（ｂ）を参照して、ウエル１３の検出方法について説明する。図２１（ｂ）の下段に示すように励起光が反射面１１ａを走査すると、励起光の一部は、反射面１１ａによって反射され、それ以外の励起光は反射面１１ａを透過する。励起光がウエル１３の無い部分を走査するとき、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル層１２へと入り、ウエル層１２の上面に到達する。そして、この励起光は、ウエル層１２の上面で一部が反射され、反射膜１４、ベース基板１１を通って、対物レンズ１０６へと入射する。その後、この励起光は、図１７の光路を逆行して、光検出器１０８へと入射する。このため、光検出器１０８からの出力信号には、この励起光（以下、「第１反射迷光」という）による信号成分が重畳される。
他方、励起光がウエル１３の有る部分を走査するとき、反射面１１ａを透過した励起光は、ウエル層１２へと入り、ウエル１３の底面部１３ａに到達する。そして、この励起光は、ウエル１３の底面部１３ａで一部が反射され、反射膜１４、ベース基板１１を通って、対物レンズ１０６へと入射する。その後、この励起光は、上記第１反射迷光と同様、図１７の光路を逆行して、光検出器１０８へと入射する。このため、光検出器１０８からの出力信号には、この励起光（以下、「第２反射迷光」という）による信号成分が重畳される。
このように、励起光がウエル１３の無い部分を走査する際は、光検出器１０８に第１反射迷光が入射し、励起光がウエル１３の有る部分を走査する際は、光検出器１０８に第２反射迷光が入射する。しかしながら、第１反射迷光と第２反射迷光は、対応する励起光がベース基板１１側から反射面１１ａを透過した後、ベース基板１１の下面から外部に抜けるまでの光路や、その間にこれら励起光が反射される面、反射される面の奥にある媒質（屈折率）、反射される面におけるこれら励起光の収束状態等、光学的な環境が大きく相違するため、光検出器１０８に入射する際の強度が、互いに相違することとなる。したがって、光検出器１０８からの出力信号に重畳される第１反射迷光および第２反射迷光による信号成分の大きさもまた互いに相違することとなり、結果、励起光がウエル１３の有る部分を走査するかウエル１３の無い部分を走査するかによって、光検出器１０８から出力される信号のレベルに差が生じる。したがって、この差を、たとえば、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）により検出することにより、励起光の走査位置におけるウエル１３の有無を判別することができる。
たとえば、第１反射迷光の光量よりも第２反射迷光の光量の方が大きい場合、図２１（ｂ）の上段に示すように、励起光がウエル１３の無い部分を走査するときよりもウエル１３の有る部分を走査するときの方が、再生ＲＦ信号の大きさが大きくなる。よって、再生ＲＦ信号の波形のピーク値の差分ΔＰが所定の閾値を越えたときに、励起光の走査位置が、ウエルの無い部分とウエルの有る部分の境界を通過したと判定することができる。
次に、図２１（ａ）を参照して、蛍光検出動作時にコントローラ２０５によって実行される励起光の走査制御について説明する。この走査制御では、蛍光検出動作時のトラック走査において、径方向の非ウエル領域がジャンプされ、走査時間の短縮が図られる。
なお、ここでは、バイオセンサ基板１０に配された所定トラックのリザーブ領域に、バイオセンサ基板１０の管理情報が保持され、これを再生することにより、バイオセンサ基板１０に配置されたウエルの個数や、最後尾のウエル１３が設定されたアドレス共通領域のウエルアドレス等の情報が取得されることが前提となっている。かかる管理情報は、たとえば、再内周のトラックに保持される。蛍光検出動作の開始時には、蛍光検出装置１によって、まず、この管理情報が読み取られ、コントローラ２０５の内部メモリに格納される。
蛍光検出動作時の走査制御において、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０の最内周トラックから励起光による走査を開始させる（Ｓ１）。その後、コントローラ２０５は、励起光が最内周ゾーンを走査する間に、トラックジャンプのためのジャンプ情報を取得する（Ｓ２）。ステップＳ２の具体的処理は、追って、図２２（ａ）、図２３（ａ）および図２４（ａ）を参照して説明する。こうして、ジャンプ情報が取得されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ジャンプ走査制御を実行する（Ｓ４）。ジャンプ走査制御では、径方向に生じる非ウエル領域（図１４参照）をスキップしながら、トラックに対する走査が行われる。ステップＳ４の具体的処理は、追って、図２２（ｂ）、図２３（ｂ）および図２４（ｂ）を参照して説明する。コントローラ２０５は、蛍光検出動作が終了されるまで、ジャンプ走査制御を実行する。その後、最後尾のウエル１３に対する走査が完了する等によって、蛍光検出動作が終了されると（Ｓ５：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、走査制御を終了する。
図１６（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、ウエル１３は、ウエルスタンパＷＳをベース基板１１上に押し付けることにより形成される。このため、各ウエル１３の位置は、一様に、アドレス共通領域の中央に位置付けられるか、あるいは、一様に、アドレス共通領域の中央から一方向のずれることとなる。
ウエル１３が適正に配置されている場合、左右のアドレス共通領域の何れにおいても、ウエル１３がアドレス共通領域の中央に配置されている。本実施の形態では、アドレス共通領域の径方向の幅が３００μｍ程度、ウエル１３の径が１００μｍ程度に設定されているため、このようにウエル１３がアドレス共通領域の中央に配置されている場合の非ウエル領域の幅は２００μｍ程度となり、非ウエル領域には、２００本程度のトラックが含まれる。
これに対し、ウエル１３の配置位置が、アドレス共通領域の中央から左方向にずれると、ディスク中心に対して左側のアドレス共通領域ではウエル１３が外周方向にずれ、右側のアドレス共通領域ではウエル１３が内周方向にずれることとなる。この場合、左側のアドレス共通領域に配されたウエル１３の外周側の端（仮に、直径Ｄａとする）から、右側のアドレス共通領域に配されたウエル１３の内周側の端（仮に、直径Ｄｂとする）までの間が、非ウエル領域となる。すなわち、直径Ｄａから直径Ｄｂの間のトラックを励起光が走査する間、ウエル１３が検出されなくなる。したがって、非ウエル領域は、ウエル１３が適正に配置されている場合よりも狭くなる。
なお、ここでは、ウエル１３の位置がアドレス共通領域の中央から左方向にずれた場合について説明したが、ウエル１３の位置がアドレス共通領域の中央から他の方向にずれた場合も、同様に、非ウエル領域の幅がウエル１３が適正に配置されている場合よりも狭くなる。また、非ウエル領域の幅は、アドレス共通領域の中央位置に対するウエル１３のズレ量に応じて変化する。
図２１（ａ）の処理において、ウエルの無い非ウエル領域に対する走査を回避するためには、まず、非ウエル領域の幅（トラック数）、または、上述の直径Ｄａ、Ｄｂの位置（トラック番号）を検出する必要がある。図２１（ａ）のＳ２（ジャンプ情報取得処理）では、最内周のゾーンを励起光が走査する間に、これらの情報が取得される。
図２２（ａ）は、ジャンプ情報取得処理の内容を示す図である。
図２１（ａ）のステップＳ１において励起光が最内周ゾーンを走査する間に、上記図２１（ｂ）の手法によってウエル１３が検出されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、そのタイミングで走査されたアドレス共通領域内のトラックから再生されたトラック番号を、当該ゾーンにおけるウエル１３の開始トラック番号Ｔｒ_startとして取得する（Ｓ１２）。なお、バイオセンサ基板１０が基準径Ｄ０から１回転する間、各アドレス共通領域に付されたトラック番号は同じであるため、このように、一つのアドレス共通領域から再生されたトラック番号を、開始トラック番号Ｔｒ_startとして取得しても、何ら問題はない。
その後、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、励起光がウエル１３を走査しなかったかを判定する（Ｓ１３）。励起光がウエル１３を走査したか否かは、上記のように、再生ＲＦ信号（ＳＵＭ信号）の出力を監視することによって判別される。また、バイオセンサ基板１０が所定回数回転したことは、回転装置１２３からコントローラ２０５に出力される回転検出信号によって判別される。
バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、励起光がウエル１３を走査しなかったと判定すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、そのタイミングで走査されたアドレス共通領域内のトラックから再生されたトラック番号を、当該ゾーンにおけるウエル１３の終了トラック番号Ｔｒ_endとして取得する（Ｓ１４）。これにより、ジャンプ情報取得処理が終了する。
なお、ウエル１３のアドレス共通領域に対する位置ずれの状態は、全てのウエル１３において略一様であるため、上記のように最内周のゾーンで取得された開始トラック番号Ｔｒ_startは、他のゾーンにおいても、ウエル１３が最初に走査されるトラックの番号に略一致し、また、終了トラック番号Ｔｒ_endは、他のゾーンにおいても、ウエル１３が最後に走査されるトラックよりやや外側のトラックの番号に略一致する。したがって、上記のように最内周のゾーンで取得された開始トラック番号Ｔｒ_startと終了トラック番号Ｔｒ_endは、他のゾーンにおいても、非ウエル領域をジャンプするための情報として利用可能である。また、これらの情報を最内周で取得することにより、最も短時間で取得することが可能である。
こうして、ジャンプ情報（開始トラック番号Ｔｒ_start、終了トラック番号Ｔｒ_end）の取得が完了すると、図２１のＳ３においてＹＥＳと判定され、処理がＳ４（ジャンプ走査処理）に進められる。
図２２（ｂ）は、ジャンプ走査処理の内容を示す図である。
上記のように開始トラック番号Ｔｒ_startと終了トラック番号Ｔｒ_endを取得した後、コントローラ２０５は、そのまま、トラックの走査を継続する（Ｓ２１）。その後、励起光の走査位置が、終了トラック番号Ｔｒ_endよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ大きいトラック番号のトラックに入ると、コントローラ２０５は、当該バイオセンサ基板１０に配された最後尾のウエル１３に対する走査が終了したか否かを判定する（Ｓ２３）。この判定は、たとえば、現在の走査位置からバイオセンサ基板１０が１回転する間に最後尾のウエル１３が設定されたアドレス共通領域のウエルアドレスが再生されるか否かによって行われる。
最後尾のウエル１３に対する走査が終了したと判定すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。この場合、最後尾のウエル１３の走査が終了しているため、ステップＳ５において、蛍光検出動作が終了となり（Ｓ５：ＹＥＳ）、走査制御が終了する。
最後尾のウエル１３に対する走査が終了していないと判定すると（Ｓ２３：ＮＯ）、コントローラ２０５は、サーボ回路２０２を制御して、一つ外側のゾーンの開始トラック番号Ｔｒ_startよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ小さいトラック番号のトラック位置に励起光の走査位置をジャンプさせるアドレスサーチ動作を実行する。アドレスサーチ動作は、既存のＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤにおける技術を用いることができる。アドレスサーチが終了すると、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。そして、ステップＳ５の判定がＮＯであれば、コントローラ２０５は、処理をステップＳ４に進め、再度、ジャンプ走査処理を実行する。
図２３（ａ）は、ジャンプ情報取得処理の他の処理内容を示す図である。
図２１のステップＳ１において励起光が最内周ゾーンを走査する間に、上記図２１（ｂ）の手法によってウエル１３が検出されると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、走査位置がウエル１３から外れるのを待つ（Ｓ３２）。その後、走査位置がウエル１３から外れて、バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、ウエル１３が励起光により走査されなくなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、トラック数Ｔｒ_jpを計数するカウンタを０にリセットし（Ｓ３３）、径方向の非トラック領域に含まれるトラックの数のカウントを開始する。すなわち、コントローラ２０５は、バイオセンサ基板１０が１回転する間にウエル１３が検出されたかを判定し（Ｓ３４）、ウエル１３が検出されなければ（Ｓ３４：ＮＯ）、カウンタの値を１カウントアップさせる（Ｓ３５）。かかるトラック数Ｔｒ_jpのカウントアップは、次にウエル１３が検出されるまで（Ｓ３４：ＹＥＳ）行われる。こうして、非ウエル領域に含まれるトラックの径方向のトラック数Ｔｒ_jpがカウントされる。
なお、上記のようにウエル１３のアドレス共通領域に対する位置ずれの状態は、全てのウエル１３において略一様であるため、上記のように最内周のゾーンとその一つ外側のゾーンとの非ウエル領域において取得されたトラック数Ｔｒ_jp（非ウエル領域の径方向の幅）は、互いに隣接する他のゾーン間の非ウエル領域においても、略同じとなる。したがって、上記のように取得されたトラック数Ｔｒ_jpは、他のゾーンにおいても、非ウエル領域をジャンプするための情報として利用可能である。
こうして、ジャンプ情報（トラック数Ｔｒ_jp）の取得が完了すると、図２１のＳ３においてＹＥＳと判定され、処理がＳ４（ジャンプ走査処理）に進められる。
図２３（ｂ）は、ジャンプ走査処理の他の処理内容を示す図である。
上記のようにトラック数Ｔｒ_jpを取得した後、コントローラ２０５は、そのまま、トラックの走査を継続する（Ｓ４１）。その後、バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、ウエル１３が励起光により走査されなくなると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、当該バイオセンサ基板１０に配された最後尾のウエル１３に対する走査が終了したか否かを判定する（Ｓ４３）。ここで、最後尾のウエル１３に対する走査が終了したと判定すると（Ｓ４３：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。この場合、ステップＳ５において、蛍光検出動作が終了となり（Ｓ５：ＹＥＳ）、走査制御が終了する。
最後尾のウエル１３に対する走査が終了していないと判定すると（Ｓ４３：ＮＯ）、コントローラ２０５は、サーボ回路２０２を制御して、励起光の走査位置を、トラック数Ｔｒ_jpよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ小さいトラック数だけ、外周側にジャンプさせる（Ｓ４４）。このとき、サーボ回路２０２は、トラッキングサーボをＯＦＦにして、指定されたトラック数（Ｔｒ_jp−ｑ）だけトラックジャンプを実行する。そして、所定のトラックジャンプを行った後、再び、トラッキングサーボをＯＮにし、ジャンプ後のトラックに励起光を位置付ける。これにより、ジャンプ後のトラックに対する励起光の走査が開始される。トラックジャンプの動作は、既存のＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤにおける技術を用いることができる。
こうして、トラックジャンプが終了すると、コントローラ２０５は、ジャンプ走査処理を終了し、図２１（ａ）のステップＳ５に処理を進める。そして、ステップＳ５の判定がＮＯであれば、コントローラ２０５は、処理をステップＳ４に進め、再度、ジャンプ走査処理を実行する。
図２２（ａ）、（ｂ）および図２３（ａ）、（ｂ）の処理により、バイオセンサ基板１０に対する走査において、非ウエル領域に対する走査がスキップされるため、バイオセンサ基板１０全体を迅速かつ効率的に走査することができる。よって、バイオセンサ基板１０に対する蛍光検出動作を迅速かつ効率的に進めることができる。
なお、図２２のステップＳ２４では、非ウエル領域をスキップするために、アドレスサーチを用いたが、これに代えて、トラックジャンプを用いることもできる。この場合、トラックジャンプすべきジャンプ数Ｔｒ_jpは、次式で求めることができる。
Ｔｒ_jp ＝ （Ｎ−Ｔｒ_end）＋Ｔｒ_start−２ｑ …（４）
ここで、Ｎは、アドレス共通領域に含まれるトラック部分の数で、本実施の形態では、３００である。ｑは、上記と同様、たとえば、１０である。この処理によっても、励起光の走査位置を、一つ外側のゾーンの開始トラック番号Ｔｒ_startよりもｑ（たとえば、ｑ＝１０）だけ小さいトラック番号の位置付近にジャンプさせることができる。
また、図２３（ａ）のジャンプ情報取得処理は、図２４のように変更され得る。図２４において、ステップＳ５１、Ｓ５２は、図２３のステップＳ３１、Ｓ３２と同じである。バイオセンサ基板１０が所定回数回転する間に、ウエル１３が励起光により走査されなくなると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、変数ΔＰにＰ０（たとえば、１２８）を設定し（Ｓ５３）、変数ΔＰの数だけ、励起光の走査位置を外周側にジャンプさせる（Ｓ５４）。そして、コントローラ２０５は、ジャンプ後の位置においてウエル１３が検出されるかを判定し（Ｓ５５）、ウエル１３が検出されれば（Ｓ５５：ＹＥＳ）、変数ΔＰを、ΔＰ＝−｜ΔＰ／２｜に設定し（Ｓ５６）、ウエル１３が検出されなければ（Ｓ５５：ＮＯ）、変数ΔＰを、ΔＰ＝＋｜ΔＰ／２｜に設定する。ここで、変数の符号は、トラックジャンプの方向を示し、＋（プラス）は外周側、−（マイナス）は内周側を示している。
そして、コントローラ２０５は、絶対値｜ΔＰ｜が１よりも小さいかを判定し、小さければ、処理を終了する。絶対値｜ΔＰ｜が１よりも小さくなければ、コントローラ２０５は、処理をステップＳ５４に戻し、同様の処理を実行する。こうして、ステップＳ５４〜Ｓ５８の処理が繰り返されると、励起光の走査位置が、一つ外側のゾーンのウエル領域の内周側境界近傍のトラックに近づく。そして、ステップＳ５８において、変数ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜が１未満（すなわち、１／２）になったと判定されたとき、励起光の走査位置は、一つ外側のゾーンのウエル領域（図１４参照）の内周側境界近傍のトラックに位置付けられる。
コントローラ２０５は、図２４のステップＳ５３から変数ΔＰが１になるまでの間、変数ΔＰが変わる毎に、変数ΔＰを累積加算して、トラックジャンプ数Ｔｒ_jpを更新する。変数ΔＰの符号が−（マイナス）の場合、トラックジャンプ数Ｔｒ_jpにマイナスの値ΔＰが加算され、トラックジャンプ数Ｔｒ_jpが｜ΔＰ｜だけ減少する。こうして、変数ΔＰが１になったときのトラックジャンプ数Ｔｒ_jpは、非ウエル領域に含まれる径方向のトラック数に略等しくなる。よって、このトラックジャンプ数Ｔｒ_jpを、図２３（ａ）の処理で取得されたトラックジャンプ数Ｔｒ_jpに代えて用いることができる。
なお、図２４の処理によれば、励起光の走査位置を、一つ外側のゾーンのウエル領域の内周側境界近傍のトラックに位置付けることができるため、この処理を、トラック数の計数ではなく、非ウエル領域のスキップ動作に用いても良い。
図２５は、この場合の処理を示す図である。
図２５のフローチャートにおいて、最初と最後のステップＳ１、Ｓ５は、図２１のＳ１、Ｓ５と同じである。また、図２５のステップＳ５１〜Ｓ５８は、図２４の処理と同じである。
図２５の処理では、バイオセンサ基板１０の最内周から励起光による走査が開始された後（Ｓ１）、ウエル１３が検出されると、コントローラ２０５は、走査位置がウエル領域から外れたかを判定する（Ｓ５２）。そして、走査位置がウエル領域から外れると（Ｓ５２：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、ステップＳ５３〜Ｓ５８の処理を実行し、励起光の走査位置を、一つ外側のゾーンのウエル領域の内周側境界近傍のトラックにジャンプさせる。そして、かかるジャンプが終了すると（Ｓ５８：ＹＥＳ）、コントローラ２０５は、通常の走査を再開し（Ｓ５９）、蛍光の検出動作が終了したかを判定し（Ｓ５）、終了していなければ（Ｓ５：ＮＯ）、処理をステップＳ５１に戻して、同様の処理を繰り返す。こうして、隣接するゾーン間の非ウエル領域をスキップしながら、バイオセンサ基板１０が、最内周から最外周まで、励起光により走査される。
以上、本実施例によれば、同一のウエル１３を横切るトラック部分には、ウエル１３の位置を特定するための同一のウエルアドレスが付与されるため、ウエル１３とウエルアドレス情報によって特定されるウエル１３の位置とを一対一に対応させることができる。よって、蛍光検出装置１において、ウエルアドレスによるウエル１３の位置特定を簡易かつ円滑に行うことができ、処理負担の軽減を図ることができる。
また、本実施例によれば、ウエル１３よりも広いアドレス共通領域に対して同じウエルアドレスが付与されるため、ウエル１３をバイオセンサ基板１０に配置する際にウエル１３に位置ずれが生じても、ウエル１３をアドレス共通領域内に位置付けることができる。よって、一つのウエル１３に対して同じウエルアドレスをより確実に付与することができる。
また、本実施例によれば、蛍光検出装置１側において、トラック番号が取得されるため、ウエル１３上の径方向の位置をトラック番号によって把握することができる。よって、蛍光検出装置１において、蛍光の発生位置を、より細かく把握することができる。
また、本実施例によれば、一つのアドレス共通領域に含まれるトラック部分上における励起光の走査位置が、走査位置検出部２０５ａによって検出されるため、蛍光が検出されたときの励起光の走査位置を特定することができ、蛍光検出装置１において、アドレス共通領域内における蛍光の検出位置をより細かく把握することができる。
また、本実施例によれば、図２０（ｂ）に示す蛍光特定情報によって、蛍光の発生位置が、ウエル１３の位置によって特定されるとともに、さらに、ウエル１３内のトラックと、当該トラック上の走査位置とによって特定されるため、蛍光検出装置１において、蛍光の発生位置をより細かく把握することができる。
さらに、本実施例によれば、図２１（ａ）に示された制御によって、ウエル１３が配置されていない非ウエル領域がスキップされるため、バイオセンサ基板１０に対する励起光の走査を迅速かつ円滑に行うことができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施例も上記以外に種々の変更が可能である。
たとえば、上記実施例１、２では、ウエル１３に赤血球を収容させて、赤血球がマラリア原虫に感染しているか否かが判定されたが、ウエル１３に収容させる試料および判定対象となる事象は、これに限られない。
たとえば、特定の遺伝子を発現している細胞や、核酸、タンパク質、脂質、糖等の生体物質が通常より過剰である、または不足している細胞を、特定の細胞として種々の細胞群から検出しても良い。あるいは、逆に細胞群の中から正常に機能している細胞を、特定の細胞として検出しても良い。これは、例えばｉＰＳ細胞やＥＳ細胞の未分化状態から分化状態への誘導において、正常に分化した細胞を検出する目的で使われる。このような特定の細胞は自然界に存在する細胞であってもよいし、人為的処理が施された細胞であってもよい。自然界に存在する細胞としては、特に限定されないが、たとえば病原細胞、病変細胞、病原菌または病原生物に感染された細胞、突然変異した細胞、特定の性質を有する未知の細胞等が挙げられる。また、人為的処理は、特に限定されないが、たとえば物理的処理（例：電磁波照射）、化学的処理（例：薬剤処理）、遺伝子工学的処理（例：遺伝子組み換え処理）等が挙げられる。
また、このような人為的処理のうち、細胞に与える影響が既知である処理を細胞群に施し、当該影響が表れない細胞または当該影響がより強く表れる細胞を特定の細胞として検出することもできる。たとえば、薬剤処理へ耐性または高感受性を示す細胞を特定の細胞として検出することができる。
また、細胞群の種類も特に限定はされるものではない。単細胞生物の群の他、多細胞生物由来の細胞の群であってもよい。多細胞生物由来の細胞としては、たとえば生物の正常組織または病態組織から得られた細胞や、これらの細胞に由来する培養細胞等が挙げられる。また、これらの細胞を得る生物も、特に限定されない。たとえば、動物から採取した細胞または植物から採取した細胞であってよい。より具体的には、たとえば脊椎動物（特に哺乳類及び鳥類）から採取した細胞、昆虫から採取した細胞、植物培養細胞等を検出対象の細胞として挙げることができるが、検出対象の細胞はこれらに限定されるものではない。また、同一の細胞の群であっても、複数種の細胞が混在する群であってもよい。
また、上記実施例１、２では、反射膜１４は金属から構成されているが、これに限らず、透光性の誘電体材料であってもよい。この場合、ベース基板１１の屈折率と誘電体材料の屈折率とを異なるものとすることにより、反射を生じさせることが可能となる。具体的には、ベース基板１１の材料としてポリカーボネート（屈折率：１．５９）を用い、反射膜１４の材料としてＴｉＯ２（屈折率：２．６５）等を用いることができる。また、反射膜１４の材料として、二酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いることにより、波長４００ｎｍ近傍の反射率を高くする一方、波長５００ｎｍ近傍の反射率を低くすることができ、励起光に対して反射率を高く、蛍光に対して反射を抑える反射膜１４とすることができる。また、反射膜１４として、誘電体膜と金属膜の積層膜としてもよい。
また、上記実施例１、２では、図１（ａ）、図１１（ａ）に示すように、ウエル１３の形状は円柱形状に設定されたが、これに限らず、試料を収容できる形状であれば円柱形状以外に設定されても良い。また、ウエル１３の直径ｄ１と高さｄ２、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３、ウエル１３の間隔ｄ４、ベース基板１１の厚みｄ５、および、反射面１１ａのトラックピッチｄ６は、上記実施の形態の値に限られず、適宜設定されても良い。また、反射面１１ａのアドレス長は、ウエル１３の位置が特定できれば良く、種々の設定方法を用いることができる。
また、上記実施例１、２では、半導体レーザ１０１から出射される励起光の波長は４０５ｎｍに設定されたが、これに限らず、測定対象となる試料で用いられる蛍光標識の種類に応じて適宜設定されても良い。励起光の波長の変更に伴い、ダイクロイックプリズム１０５の透過波長帯域等、光学系の種々のパラメータが適宜変更される。また、上記実施の形態では、励起光のＮＡは０．３４に設定されたが、これに限らず、測定対象となる試料の大きさに応じて適宜設定されても良い。たとえば、励起光の波長を６３５ｎｍに設定し、励起光のＮＡを０．１に設定すると、励起光の焦点深度は６３．５μｍとなる。このように、励起光の焦点深度が、上記実施の形態の励起光の焦点深度（約３．５μｍ）に比べて大きくなると、ウエル１３の底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を、上記実施の形態の間隔（２μｍ）よりも大きく設定することができる。
また、上記実施例１、２では、図２（ａ）〜（ｄ）、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により成型され、反射面１１ａの上面に反射膜１４が蒸着され、底面層１２ａがスピンコートにより積層され、上面層１２ｂが２Ｐ成型に形成されて、バイオセンサ基板１０が作成された。しかしながら、バイオセンサ基板１０の作成方法は、これに限らず、適宜別の方法により作成されても良い。
また、上記変更例１では、図６に示すように、リードイン領域に対応するウエル層１２にウエル１３は形成されていないが、この領域にウエル１３が形成されていても良い。ただし、上述したように、バイオセンサ基板２０の内側に試料を落とし、バイオセンサ基板２０をゆっくり回転させてウエル１３に試料を流し込む場合、この領域にウエル１３が形成されていない方が望ましい。
また、上記実施例１、２において、バイオセンサ基板１０、２０を回転装置１２３により回転させる際に、ウエル１３の上部にふたを設けても良い。これにより、ウエル１３からの試料の不所望な流出（意図しない流出）、蒸発または移動を防ぐことができる。
また、上記実施例１では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２の構成を記載したが、反射膜１４自体をウエル層１２としても良い。即ち、図２６（ａ）に示すように、ベース基板１１の上面に形成された反射膜１４に微小なウエル１３を複数形成しても良い。この場合、反射膜１４としては、ベース基板１１と異なる屈折率を有する材料であればよく、屈折率の異なる樹脂材料を用いることができる。また、図２６（ａ）に示す反射膜１４を、図２６（ｂ）に示すように、底面層１４ａと上面層１４ｂとで構成しても良い。この場合、底面層１４ａと上面層１４ｂとで材料を変えて形成しても良い。
また、上記実施例１では、バイオセンサ基板１０、２０の形状は円盤形状とされたが、これに限らず、方形形状の輪郭であっても良い。
図２７（ａ）は、バイオセンサ基板３０の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。図２７（ａ）は、バイオセンサ基板３０を上面側から見た図である。この構成例では、図２７（ａ）に示すように、バイオセンサ基板３０に、複数本の直線状のトラック（ピット列）が、一定のピッチで形成されている。また、ウエル１３が、トラックに平行な方向に並ぶように配置されている。バイオセンサ基板３０のその他の構成は、上記実施例と同じである。Ａ―Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板３０の断面構造は、図１（ｃ）と同じである。上記実施例と同様、ピット列には、アドレス情報が保持されている。
この構成例では、バイオセンサ基板３０と対物レンズ１０６がトラックに平行な方向に相対的に移動される。このとき、たとえば、バイオセンサ基板３０は固定され、半導体レーザ１０１〜アパーチャ１１１からなる光学系とホルダ１２１、対物レンズアクチュエータ１２２とを保持するハウジングが、ガイドシャフトに沿って、トラックに平行な方向に移動される。その間、対物レンズ１０６に対し、上記と同様、フォーカス制御とトラッキング制御が行われ、励起光のビームスポットが一本のトラックに沿って移動される。ビームスポットが１本のトラックの終端まで移動すると、対物レンズ１０６がトラックに垂直な方向にトラックピッチ分だけ移動され、隣のトラックに対するトラックジャンプが行われる。その後、ハウジングがトラックに平行な方向に移動されて、隣のトラックに対する走査が行われる。こうして、所定本数のトラックに対する走査が行われると、その走査位置において対物レンズ１０６が中立位置に戻るように、バイオセンサ基板３０がトラックに垂直な方向に移動される。以後、上記と同様の動作が繰り返され、全てのトラックに対する走査が行われる。
この構成例においても、上記実施例と同様、ウエル１３の底面部１３ａが、励起光の焦点深度の範囲内に位置付けられるため、試料に対する励起光の照射効率を高めることができ、精度良く試料を測定することができる。
なお、図２７（ｂ）に示すように、リードイン領域を設け、このリードイン領域に、上記変更例と同様、底面部１３ａと反射面１１ａとの間隔ｄ３を含む情報を保持させても良い。そして、この情報を用いて、励起光の焦点深度を調整するようにしても良い。
また、上記実施例１および変更例１では、トラックがピット列によって形成されたが、連続的な溝（グルーブ）によってトラックが形成されても良く、ピット列と溝（グルーブ）の組合せによってトラックが形成されても良い。溝（グルーブ）によってトラックが形成される場合、たとえば、溝（グルーブ）を蛇行させることによってアドレス情報が保持される。すなわち、アドレス情報に従って溝（グルーブ）の蛇行形状が変調される。
また、上記実施例１では、半導体レーザ１０１とＰＢＳ１０２の間にアパーチャ１１１が配されたが、これに限らず、図２８に示すように、対物レンズ１０６のダイクロイックプリズム１０５側に、ホルダ１２１に保持されるようにして、励起光の口径を制限するためのアパーチャ１３４が配されても良い。アパーチャ１３４は、波長選択性を有しており、励起光に対しては所定の周辺部を遮光し、蛍光に対しては全てを透過する。なお、図２８は、図３に示す蛍光検出装置１においてアパーチャ１３４が用いられる場合を示す図であるが、図７、１０に示す蛍光検出装置２においても、対物レンズ１０６のダイクロイックプリズム１０５側に、ホルダ１２１に保持されるようにして、アパーチャ１３４が配される構成とされても良い。
この場合も、対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、上記実施例１と同様、アパーチャ１３４により決められる。また、この場合、トラッキング制御等において、対物レンズ１０６がトラッキング方向に変位しても、アパーチャ１３４は対物レンズ１０６と一体的に移動するため、対物レンズ１０６に入射する励起光の光束が対物レンズ１０６の中心からずれない。よって、図３、７、１０に示すようにアパーチャ１１１が用いられる場合に比べて、励起光の光学特性が劣化し難くなる。
また、上記実施例２では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２の構成を記載したが、反射膜１４自体をウエル層１２としても良い。即ち、図２９（ａ）に示すように、ベース基板１１の上面に形成された反射膜１４に微小なウエル１３を複数形成しても良い。この場合、反射膜１４としては、ベース基板１１と異なる屈折率を有する材料であればよく、屈折率の異なる樹脂材料を用いることができる。また、図２９（ａ）に示す反射膜１４を、図２９（ｂ）に示すように、底面層１４ａと上面層１４ｂとで構成しても良い。この場合、底面層１４ａと上面層１４ｂとで材料を変えて形成しても良い。
また、上記実施例２では、反射膜１４上に配置されたウエル層１２に底面部１３ａを有するウエル１３を備えた構成を記載したが、ウエル１３の底面部１３ａが反射膜１４の上面となる構成としても良い。即ち、図２９（ｃ）に示すように、ウエル１３はウエル層１２の貫通穴で構成され、反射膜１４上に形成されても良い。
また、上記実施例２では、バイオセンサ基板１０の形状は円盤形状とされたが、これに限らず、方形形状の輪郭であっても良い。
図３０（ａ）は、バイオセンサ基板２０の輪郭が方形形状であるときの構成例を模式的に示す図である。図３０（ａ）は、バイオセンサ基板２０を上面側から見た図である。
この構成例ではバイオセンサ基板２０に、複数本の直線状のトラック（ピット列）が、一定のピッチで形成されている。また、ウエル１３が、トラックに平行な方向に並ぶように配置されている。バイオセンサ基板２０のその他の構成は、上記実施例と同じである。Ａ―Ａ’線で切断したときのバイオセンサ基板２０の断面構造は、図１１（ｃ）と同じである。上記実施例２と同様、ピット列には、アドレス情報が保持されている。
図３０（ｂ）に示すように、アドレス共通領域は、たとえば正方形とされ、トラックに沿って並ぶように割り当てられる。上記実施例２と同様、同じアドレス共通領域に含まれるトラック部分には、同じウエルアドレスが付与される。トラック部分に適用される物理アドレスは、上記実施例２の図１４と同様である。各トラック部分には、ウエルアドレスとともに、トラック番号が保持される。また、アドレス共通領域は、ウエル１３よりも広く設定される。ウエル１３は、アドレス共通領域の略中央に配置される。
この構成例では、バイオセンサ基板２０と対物レンズ１０６がトラックに平行な方向に相対的に移動される。このとき、たとえば、バイオセンサ基板２０は固定され、半導体レーザ１０１〜アパーチャ１１１からなる光学系とホルダ１２１、対物レンズアクチュエータ１２２とを保持するハウジングが、ガイドシャフトに沿って、トラックに平行な方向に移動される。その間、対物レンズ１０６に対し、上記と同様、フォーカス制御とトラッキング制御が行われ、励起光のビームスポットが一本のトラックに沿って移動される。ビームスポットが１本のトラックの終端まで移動すると、対物レンズ１０６がトラックに垂直な方向にトラックピッチ分だけ移動され、隣のトラックに対するトラックジャンプが行われる。その後、ハウジングがトラックに平行な方向に移動されて、隣のトラックに対する走査が行われる。こうして、所定本数のトラックに対する走査が行われると、その走査位置において対物レンズ１０６が中立位置に戻るように、バイオセンサ基板２０がトラックに垂直な方向に移動される。以後、上記と同様の動作が繰り返され、全てのトラックに対する走査が行われる。
この構成例においても、上記実施例２と同様、同一のウエル１３を横切るトラック部分には、ウエル１３の位置を特定するための同一のウエルアドスが付与されるため、ウエル１３とウエルアドレス情報によって特定されるウエル１３の位置とを一対一に対応させることができる。
また、上記実施例２では、トラックがピット列によって形成されたが、連続的な溝（グルーブ）によってトラックが形成されても良く、ピット列と溝（グルーブ）の組合せによってトラックが形成されても良い。溝（グルーブ）によってトラックが形成される場合、たとえば、溝（グルーブ）を蛇行させることによってアドレス情報が保持される。すなわち、アドレス情報に従って溝（グルーブ）の蛇行形状が変調される。
また、上記実施例２では、半導体レーザ１０１とＰＢＳ１０２の間にアパーチャ１１１が配されたが、これに限らず、図３１に示すように、対物レンズ１０６のダイクロイックプリズム１０５側に、ホルダ１２１に保持されるようにして、励起光の口径を制限するためのアパーチャ１３４が配されても良い。アパーチャ１３４は、波長選択性を有しており、励起光に対しては所定の周辺部を遮光し、蛍光に対しては全てを透過する。
この場合も、対物レンズ１０６に対する励起光の入射口径は、上記実施例２と同様、アパーチャ１３４により決められる。また、この場合、トラッキング制御等において、対物レンズ１０６がトラッキング方向に変位しても、アパーチャ１３４は対物レンズ１０６と一体的に移動するため、対物レンズ１０６に入射する励起光の光束が対物レンズ１０６の中心からずれない。よって、図１７に示すようにアパーチャ１１１が用いられる場合に比べて、励起光の光学特性が劣化し難くなる。
さらに、上記実施例２では、光源として一つの半導体レーザ１０１が用いられたが、本発明は、上記以外の光学系を有する蛍光検出装置および上記以外の構成を有する試料保持担体にも適用可能である。たとえば、本発明は、上記特許文献２のように、ウエルに励起光を照射するための光源と、トラックにレーザ光を照射するための光源が個別に準備された蛍光検出装置およびそれに用いる試料保持担体にも、適用可能である。
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
なお、図２１（ａ）ないし図２５を参照して説明したトラックジャンプに係る制御処理は、上記のようにアドレス共通領域が設定されている場合に限らず、トラックを横切る方向に所定幅の非ウエル領域が存在する場合に、広く用いることができるものである。すなわち、上記のトラックジャンプに係る制御は、さらに広範な範囲の発明として、たとえば、以下のように抽出することができる。
（１）蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
前記試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成されたトラックと、
前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備え、前記試料保持担体には、前記トラックに垂直な方向に所定の幅を有する帯状の領域において前記試料収容部が配置されておらず、
前記照射光を出射する光源と、
前記照射光を前記試料保持担体に収束させる対物レンズと、
前記対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータと、
前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、
前記対物レンズによって収束された前記照射光を前記トラックに沿って走査させる光走査部と、
前記制御部は、前記照射光の走査位置が前記帯状の領域に含まれると、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させるように前記対物レンズアクチュエータを制御する、蛍光検出装置。
（２）上記（１）の蛍光検出装置において、前記制御部は、前記帯状の領域をスキップするための情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させる。
抽出された上記発明によれば、試料収容部が配置されていない領域をスキップすることができるため、試料保持担体に対する照射光の走査を迅速かつ円滑に行うことができる。
１，２ 蛍光検出装置
１０，２０，３０ バイオセンサ基板（試料保持担体）
１１ ベース基板（基板）
１１ａ 反射面
１３ ウエル（試料収容部）
１３ａ 底面部（底面）
１４ 反射膜
１０１ 半導体レーザ（光源）
１０３ コリメータレンズ（光学系）
１０５ ダイクロイックプリズム（光学系、分離素子）
１０６ 対物レンズ（光学系）
１０８ 光検出器
１１０ 蛍光検出器
１１１ アパーチャ（光学系）
１２２ 対物レンズアクチュエータ
１２３ 回転装置（光走査部）
１３１ 開口制限素子（焦点深度調整部）
１３２ 偏光フィルタ（焦点深度調整部）
１３３ レンズアクチュエータ（焦点深度調整部）
１３４ アパーチャ（光学系）
２０２ サーボ回路（制御部、焦点深度制御部）
２０３ 再生回路（読取部）
２０５ コントローラ（制御部）
２０５ａ 走査位置検出部
２０５ｂ 蛍光位置特定部

Claims (13)

  1. 下面から照射光が入射される基板と、
    前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、
    前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備え、
    前記照射光が、収束されて前記基板に対して入射し、
    前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である、試料保持担体。
  2. 前記基板の上面に形成されたトラックを備え、
    前記トラックには、前記試料保持担体上の位置を特定するためのアドレス情報が保持されている、請求項１に記載の試料保持担体。
  3. 前記トラックに、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値が記憶されている、請求項１または２に記載の試料保持担体。
  4. 蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し蛍光検出装置から照射光を照射し、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を前記蛍光検出装置により検出する蛍光検出システムであって、
    前記試料保持担体は、
    下面から前記照射光が入射される基板と、
    前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、
    前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備え、
    前記蛍光検出装置は、前記照射光を収束させて前記基板に入射させるための光学系を備え、
    前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である、蛍光検出システム。
  5. 前記試料保持担体は、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値を保持し、
    前記蛍光検出装置は、
    前記パラメータ値を読み取るための読取部と、
    前記照射光の焦点深度を変化させるための焦点深度調整部と、
    前記読取部によって読み取られた前記パラメータ値に対応する焦点深度となるように、前記焦点深度調整部を制御する制御部と、を備える、請求項４に記載の蛍光検出システム。
  6. 蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
    前記試料保持担体は、下面から照射光が入射される基板と、前記基板の上面に形成されたトラックと、前記基板の上面に配置され、前記照射光の一部を反射する反射膜と、前記反射膜の上面側に配置され、底面を有する複数の試料収容部と、を備え、
    前記照射光を出射する光源と、
    前記照射光を前記試料保持担体上に収束させる対物レンズと、
    前記対物レンズを少なくとも光軸に平行なフォーカス方向と前記トラックに垂直なトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと、
    前記光源から出射された前記照射光を前記対物レンズに導くとともに、前記蛍光を、前記試料保持担体によって反射された前記照射光の反射光から分離する分離素子と、
    前記分離素子によって前記蛍光から分離された前記反射光を受光してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する光検出器と、
    前記フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、
    前記分離素子によって分離された前記蛍光を受光する蛍光検出器と、
    前記照射光が前記トラックに沿って前記試料保持担体上を移動するよう、前記対物レンズと前記試料保持担体との間の相対位置を変化させる光走査部と、を備え、
    前記反射膜と前記基板との界面である反射面と、前記収容部の底面との間の距離が、前記照射光の焦点深度以下である、蛍光検出装置。
  7. 前記試料保持担体は、当該試料保持担体に適用される焦点深度の導出に用いられるパラメータ値を保持し、
    前記パラメータ値を読み取るための読取部と、
    前記照射光の焦点深度を変化させるための焦点深度調整部と、
    前記読取部によって読み取られた前記パラメータ値に対応する焦点深度となるように、前記焦点深度調整部を制御する焦点深度制御部と、をさらに備える、請求項６に記載の蛍光検出装置。
  8. 基板と、
    前記基板の上面に形成され、所定の情報を保持するトラックと、
    前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備え、
    前記試料収容部の下方を前記トラックが横切り、
    同一の前記試料収容部を横切る複数のトラック部分に、前記試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与される、試料保持担体。
  9. 前記トラックを横切る方向に所定トラック数分の幅を有するとともに、前記トラックに沿う方向に所定トラック長分の幅を有し、前記試料収容部を含む広さを有するアドレス共通領域が前記トラックに沿って設定され、
    一つの前記アドレス共通領域に対して一つの前記試料収容部が割り当てられるよう、前記試料収容部が配置され、
    同一の前記アドレス共通領域に含まれるトラック部分に、同一の前記ウエルアドレス情報が付与される、請求項８に記載の試料保持担体。
  10. 同一のアドレス情報が付与された一群の前記トラック部分のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するためのトラックアドレス情報が、前記トラック部分に付与される、請求項８または９に記載の試料保持担体。
  11. 蛍光標識が施された試料を保持する試料保持担体に対し照射光を照射するとともに、当該照射光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出装置であって、
    前記試料保持担体は、基板と、前記基板の上面に形成され、所定の情報を保持するトラックと、前記基板の上面側に配置され、試料を収容する複数の試料収容部と、を備え、前記試料収容部の下方を前記トラックが横切り、同一の前記試料収容部を横切る複数のトラック部分に、前記試料収容部の位置を特定するための同一のウエルアドレス情報が付与される構成を備え、
    前記照射光を出射する光源と、
    前記照射光を前記試料保持担体に収束させる対物レンズと、
    前記対物レンズによって収束された前記照射光を前記トラックに沿って走査させる光走査部と、
    前記試料保持担体によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、
    前記光検出器からの出力から前記ウエルアドレス情報を再生する再生部と、
    前記トラック部分上における前記照射光の走査位置を検出するための走査位置検出部と、を有する、蛍光検出装置。
  12. 同一のアドレス情報が付与された一群の前記トラック部分のうち、一のトラック部分を他のトラック部分から区別するためのトラックアドレス情報が、前記トラック部分に付与されており、
    前記再生部は、前記光検出器からの出力に基づいて前記トラックアドレス情報をさらに再生し、
    前記光検出器からの出力に基づいて、前記再生部によって再生された前記ウエルアドレス情報およびトラックアドレス情報と、前記走査位置検出部によって検出された走査位置とを互いに対応付けることにより、前記試料保持担体上における蛍光の発生位置を特定する蛍光位置特定部をさらに備える、請求項１１に記載の蛍光検出装置。
  13. 前記対物レンズを駆動する対物レンズアクチュエータと、前記対物レンズアクチュエータを制御する制御部と、を備え、
    前記試料保持担体には、前記トラックに垂直な方向に所定の幅を有する帯状の領域において前記試料保持部が配置されておらず、
    前記制御部は、前記照射光の走査位置が前記帯状の領域に含まれると、前記トラックを横切る方向に、前記照射光の照射位置を移動させるように前記対物レンズアクチュエータを制御する、請求項１１または１２に記載の蛍光検出装置。
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