JPWO2014083766A1 - 試料保持担体およびそれを用いた蛍光検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエル内の試料に対して効率良く光を照射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装置を提供する。【解決手段】バイオセンサ基板１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の上面側に配置され、導電性を有する反射膜１６と、反射膜１６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、反射膜１６に対して外部から電圧を印加するための導電リング１５と、を備える。ウエル１３に、赤血球に蛍光標識を施すことにより作製された試料が収容される場合、赤血球は一般にマイナスに帯電していることから、反射膜１６にプラスの電圧が印加されると、赤血球が底面部１３ａに一様に並べられる。これにより、個々の赤血球に対して励起光を効率良く照射することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、細胞等の被検体に蛍光標識を施す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、次のような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（特許文献１参照）。
さらに、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知られている。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、位置情報（アドレス情報）が保持されている（特許文献２参照）。
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
後者のような、ウエルをレーザ光で走査して細胞から生じる蛍光を検出する構成では、観察対象の細胞がウエル内で重なっていると、個々の細胞に対して励起光を効率良く照射することが困難となる。この場合、ウエル内の細胞から生じた蛍光を精度良く検出できなくなる惧れがある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ウエル内の試料に対して効率良く光を照射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、前記基板の上面側に配置され、導電性を有する第１の反射膜と、前記第１の反射膜の上面側に配置され、底部を有する試料収容部と、前記第１の反射膜に対して外部から電圧を印加するための第１の電通部と、を備える。
本態様に係る試料保持担体によれば、試料収容部に収容された試料がプラスまたはマイナスに帯電している場合、第１の反射膜に対して、試料の帯電の極性と反対の極性の電圧が印加されると、試料収容部の底部に試料が引き付けられる。これにより、試料が底部に一様に並べられるため、試料に対して照射光を効率良く照射することができる。たとえば、試料収容部に、赤血球から作製された試料が収容される場合、赤血球は一般にマイナスに帯電していることから、第１の反射膜にプラスの電圧が印加されると、赤血球が第１の反射膜に引き付けられ、赤血球が底部に一様に並べられる。これにより、照射光の焦点位置近傍に赤血球を並べることができ、個々の赤血球に対して照射光を効率良く照射することができる。
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、下面から照射光が入射される基板と、前記基板の上面側に配置され、導電性を有する第１の反射膜と、前記第１の反射膜の上面側に配置され、底部を有する試料収容部と、前記第１の反射膜に対して外部から電圧を印加するための第１の電通部と、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、前記第１の反射膜によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、前記照射光が照射されることにより前記試料から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、前記第１の電通部を介して前記第１の反射膜に電圧を印加する電圧印加部と、を備える。
本態様に係る蛍光検出装置によれば、試料収容部に収容された試料がプラスまたはマイナスに帯電している場合、電圧印加部により、第１の反射膜に対して試料の帯電の極性と反対の極性の電圧が印加されると、試料収容部の底部に試料が引き付けられる。これにより、試料が底部に一様に並べられるため、照射光の焦点位置近傍に赤血球を並べることができ、試料に対して照射光を効率良く照射することができる。また、試料収容部に、赤血球に蛍光標識を施すことにより作製された試料が収容される場合、赤血球は一般にマイナスに帯電していることから、電圧印加部により、第１の反射膜にプラスの電圧が印加されると、赤血球が底部に一様に並べられる。これにより、個々の赤血球に対して照射光を効率良く照射することができる。また、マラリアに感染している赤血球に蛍光標識が施される場合、マラリア原虫から発生する蛍光を精度良く検出することが可能となる。
以上のとおり、本発明によれば、ウエル内の試料に対して効率良く光を照射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。
実施例１に係る収容体およびバイオセンサ基板の構成を模式的に示す図である。 実施例１に係るバイオセンサ基板の一部分の断面図、ウエル近傍部分の拡大図、および反射面の反射率のシミュレーション結果である。 実施例１に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 実施例１に係るバイオセンサ基板に試料を収容させる手順を示す図である。 実施例１に係る蛍光検出装置の構成を示す図である。 実施例１に係る励起光の焦点深度を説明するための図である。 実施例１に係るターンテーブルの構成を模式的に示す図および蓋の構成を模式的に示す図である。 実施例１に係る蛍光検出装置による蛍光検出処理を行う際の手順を示すフローチャートおよび赤血球の状態を示す図である。 実施例２に係る蛍光検出装置を横方向から見た場合の透視図、クランパの構成を示す斜視図、および赤血球の状態を示す図である。 実施例３に係るバイオセンサ基板の作成方法を示す図である。 実施例３に係るターンテーブルの構成を模式的に示す図、蛍光検出装置による蛍光検出処理を行う際の手順を示すフローチャート、および内周部に位置付けられている赤血球が外周方向に移動することを示す図である。 実施例４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。
ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
本実施の形態のバイオセンサ基板および蛍光検出装置は、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。以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
以下に示す実施の形態において、バイオセンサ基板１は、本発明の「試料保持担体」に相当する。フィルム１ｂは、本発明の「蓋部」に相当する。ベース基板１１は、本発明の「基板」に相当する。ウエル１３は、本発明の「試料収容部」に相当する。底面部１３ａは、本発明の「底部」に相当する。導電リング１５は、本発明の「第１の電通部」に相当する。反射膜１６、２５は、本発明の「第１の反射膜」に相当する。反射膜２３は、本発明の「第２の反射膜」に相当する。導電リング２１は、本発明の「第２の電通部」に相当する。導電部２６は、本発明の「第１の電通部」に相当する。半導体レーザ１０１は、本発明の「光源」に相当する。コントローラ２０５、電圧供給回路２０６、ターンテーブル３２０、電極３２１ａ、３２１ｂ、３２２ａ、３２２ｂ、３３１ａ、３３２ａ、クランパ３３０、導電部３４１、３４３、３７１、および支持部３４２、３７２は、本発明の「電圧印加部」に相当する。本発明と本実施の形態との対応の記載はあくまで一例であって、本発明を本実施の形態に限定するものではない。
＜実施例１＞
図１（ａ）は、収容体１０の構成を模式的に示す図である。
図１（ａ）の上側の斜視図に示すように、収容体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。図１（ａ）の上側の斜視図および下側の断面図に示すように、収容体１０は、ベース基板１１と、ウエル層１２と、棚部１４ａ、１４ｂと、導電リング１５を含んでいる。ベース基板１１の内周部の孔には、円環形状の導電リング１５が設置されている。ベース基板１１と導電リング１５の上面側にはウエル層１２が設置されており、ウエル層１２の内周側と外周側は、それぞれ、領域Ａ１、Ａ２に区分されている。
領域Ａ２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、ウエル層１２の領域Ａ２において、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。なお、領域Ａ１には、ウエル１３は形成されていない。また、ウエル層１２の最内周部と最外周部には、それぞれ、円環形状を有する棚部１４ａ、１４ｂが設置されている。
図１（ｂ）は、バイオセンサ基板１の構成を模式的に示す図である。
バイオセンサ基板１は、図１（ａ）に示す収容体１０の上面に、薄膜状のフィルム１ｂが設置された構造となっている。フィルム１ｂの下面の最内周部と最外周部（棚部１４ａ、１４ｂに対向する領域）には、あらかじめ剥離、再接着可能な接着剤が塗布されている。これにより、ユーザは、フィルム１ｂを収容体１０から容易に取り外すことができ、且つ、収容体１０から取り外したフィルム１ｂを、再度収容体１０に設置することができる。
ユーザは、バイオセンサ基板１を使用する際、まずフィルム１ｂを収容体１０から剥がして、あらかじめ被検体（赤血球）に蛍光標識を施すことにより作製した試料を、ウエル１３に収容させる。そして、ユーザは、取り外したフィルム１ｂを再度収容体１０に貼り付けて、後述する蛍光検出装置１００にバイオセンサ基板１をセットする。そして、セットされたバイオセンサ基板１に対して、下面側から、後述する半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光（以下、「励起光」と称する）が照射される。これにより、蛍光標識が施された赤血球がマラリア原虫に感染していると、マラリア原虫から蛍光が発生する。なお、ウエル１３に試料を収容させる手順については、追って図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。蛍光検出装置１００については、追って図５を参照して説明する。
図２（ａ）は、バイオセンサ基板１の一部分の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のウエル近傍部分（破線枠で示した部分）の拡大図である。
ベース基板１１の上面（ウエル層１２側の面）には、光ディスクと同様の螺旋状のトラックが形成されている。トラックは、蛇行した溝であるグルーブによって形成されている。グルーブは、バイオセンサ基板１の面上の位置を特定するためのアドレス情報を、グルーブの蛇行形状（ウォブル）によって保持している。また、領域Ａ１に対応するトラック部分には、アドレス情報とともに、バイオセンサ基板１に固有の情報が、グルーブの蛇行形状によって保持されている。
ベース基板１１および導電リング１５と、ウエル層１２との間には、導電性を有する反射膜１６が配されている。ベース基板１１の上面のトラック上に反射膜１６が形成されることにより、ベース基板１１の上面に、反射膜１６とベース基板１１との界面である反射面Ｒが形成される。反射膜１６の材料と膜厚は、励起光の波長に対する反射面Ｒの反射率が高くなり、且つ、蛍光の波長に対する反射面Ｒの反射率が低くなるように設定される。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１６よりも僅かに上側に位置付けられており、反射膜１６の上面に対して離間している。
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Ｒ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Ｒのトラックピッチをｄ６とする。本実施例では、ｄ１〜ｄ６は、それぞれ、１００μｍ、５０μｍ、２μｍ、３００μｍ、０．６ｍｍ、１μｍに設定されている。なお、本実施例の被検体である赤血球の直径と厚さは、それぞれ、約１０μｍ、約２μｍである。このため、ウエル１３の底面部１３ａには、複数の赤血球が配置可能となる。
また、ベース基板１１はポリカーボネートにより構成されており、ウエル層１２はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）より構成されており、反射膜１６はＺｎＯにより構成されている。ＺｎＯは、励起光に対して蛍光が発生しにくいため、試料からの蛍光を検出する際のノイズ光が小さくなり、反射膜１６の材料として適している。反射膜１６の膜厚は、製造上の観点から、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
図２（ｃ）は、反射膜１６の膜厚を変化させたときの、励起光の波長に対する反射面Ｒの反射率のシミュレーション結果である。破線は、反射膜１６の上部にウエル層１２を形成しない場合を示し、実線は、本実施例と同様、反射膜１６の上部にウエル層１２を形成する場合を示している。
後述する蛍光検出装置１００において、反射膜１６による励起光の反射光に基づいて、アドレス情報等が安定的に取得可能とするためには、反射率はベース基板１１の表面での反射率以上であることが望ましい。具体的には、反射膜１６における反射率は５％以上であることが望ましい。そのため、図２（ｃ）より、反射膜１６の上部にウエル層１２を形成する場合、反射膜１６の膜厚は、２０ｎｍ〜７０ｎｍであることが望ましい。また、反射膜１６の膜厚が４０ｎｍ以上になると、図２（ｃ）に示すように反射率の上昇が鈍化し、膜厚が大きくなることにより作製にかかるコストが増える。このため、反射膜１６の膜厚は、２０ｎｍ〜４０ｎｍであることがさらに望ましく、本実施例では、２０ｎｍに設定される。このとき、反射膜１６の抵抗値は、２×１０−４Ωｃｍとなる。また、膜厚を２０ｎｍ〜４０ｎｍとすると、ベース基板１１の上面に形成されたグルーブに沿って、反射膜１６を形成することができる。
ここで、反射膜１６の材料として、Ａｌ等の金属材料を用いる場合、ＺｎＯよりも反射率が高くなるため、反射膜１６を透過させて試料に十分な励起光を照射するためには膜厚を５ｎｍ未満の極めて薄い膜とする必要があり、安定して形成することが困難となる。一方、ＺｎＯよりも反射率が低い材料を用いる場合、十分な反射率を得るために膜厚を大きくする必要があり、製造コストが増える。そのため、製造コストを抑え、適切な反射率を得るために、反射膜１６の材料として、ＺｎＯが適している。
図３（ａ）〜（ｇ）は、バイオセンサ基板１の作成方法を示す図である。
まず、図３（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。ベース基板１１の上面には、この射出成型によって一連のトラックが形成される。続いて、図３（ｂ）に示すように、ベース基板１１の中心に形成された孔に、円環形状の導電リング１５が接着される。続いて、図３（ｃ）に示すように、ベース基板１１と導電リング１５の上面に、反射膜１６が形成される。これにより、反射膜１６と導電リング１５が電気的に接続された状態となる。
次に、図３（ｄ）に示すように、反射膜１６の上面に、厚さｄ３を有しＰＤＭＳからなる底面層１２ａが設置される。続いて、図３（ｅ）に示すように、底面層１２ａの上面に、厚さｄ２を有しＰＤＭＳからなる上面層１２ｂが設置される。上面層１２ｂには、あらかじめウエル１３に対応する孔が形成されている。こうして、ウエル１３が複数形成され、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。続いて、図３（ｆ）に示すように、ウエル層１２の最内周部と最外周部の上面に、それぞれ、棚部１４ａ、１４ｂが設置される。こうして、収容体１０が完成する。
次に、フィルム１ｂの下面の最内周部と最外周部に剥離、再接着可能な接着剤が塗布され、フィルム１ｂの下面が、収容体１０に対して棚部１４ａ、１４ｂのみによって支持されるようにして、図３（ｇ）に示すように、フィルム１ｂが収容体１０に貼り付けられる。これにより、ウエル層１２の上面層１２ｂとフィルム１ｂとの間に、隙間１７が設けられる。こうして、バイオセンサ基板１が完成する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、バイオセンサ基板１に試料を収容させる手順を示す図である。
図４（ａ）に示すように、ユーザは、まずフィルム１ｂを収容体１０から剥がして、ウエル層１２の領域Ａ１に試料を滴下する。続いて、図４（ｂ）に示すように、ユーザは、取り外したフィルム１ｂを再度収容体１０に貼り付ける。次に、このバイオセンサ基板１が蛍光検出装置１００（図５参照）にセットされ、蛍光検出装置１００によりバイオセンサ基板１が回転されると、ウエル層１２の領域Ａ１にある試料が遠心力により外周方向に移動する。このとき、フィルム１ｂにより収容体１０の上部が密封されているため、試料が外部に飛び散ることがない。また、遠心力が加えられると、試料は、隙間１７を通って外周方向に分散して移動し、ウエル層１２の領域Ａ２にある複数のウエル１３に入り込む。こうして、図４（ｃ）に示すように、ウエル１３に試料が収容される。
図５は、本実施例に係る蛍光検出装置１００の構成を示す図である。
蛍光検出装置１００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、アパーチャ１０６と、対物レンズ１０７と、アナモレンズ１０８と、光検出器１０９と、集光レンズ１１０と、フィルタ１１１と、蛍光検出器１１２を備えている。また、蛍光検出装置１００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、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、電圧供給回路２０６と、モータ３１１と、支軸３１２と、ターンテーブル３２０と、クランパ３３０と、を備えている。さらに、蛍光検出装置１００は、図７（ｃ）に示すように、上部筐体３５０と、下部筐体３６０と、導電部３４１と、支持部３４２を備えている。
なお、蛍光検出装置１００の光学系と、ホルダ１２１および対物レンズアクチュエータ１２２は、ＣＤやＤＶＤの記録／再生に用いる既存の光ピックアップ装置と同様、ハウジングに設置される。また、このハウジングは、所定のガイド機構によって、バイオセンサ基板１の径方向に移動可能となっている。
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光（励起光）を出射する。なお、本実施例における励起光は、請求の範囲に記載の照射光の一例である。図５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１に導かれる励起光が、破線で示されている。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、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程度の光を反射し、波長４５０ｎｍ〜５４０ｎｍ程度の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、アパーチャ１０６に入射する。アパーチャ１０６は波長選択性を有しており、アパーチャ１０６には所定の口径を有する円形の開口が形成されている。これにより、アパーチャ１０６に入射する励起光の所定の周辺部は遮光され、アパーチャ１０６に入射する蛍光は全て透過される。
対物レンズ１０７は、励起光をバイオセンサ基板１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１０７は、アパーチャ１０６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１０７に対する励起光の入射口径は、アパーチャ１０６の口径によって決められる。対物レンズ１０７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６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
対物レンズ１０７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１に垂直な方向）とトラッキング方向（バイオセンサ基板１の径方向）に駆動される。すなわち、対物レンズ１０７は、励起光が、バイオセンサ基板１の反射面Ｒに合焦された状態で、グルーブからなるトラックを追従するよう、駆動される。反射面Ｒに合焦された励起光は、一部が反射面Ｒによって反射され、大部分が反射面Ｒを透過する。
バイオセンサ基板１に照射された照射光のうち、反射面Ｒ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１０８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１０８を透過した反射励起光は、光検出器１０９に入射する。光検出器１０９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１０９の検出信号は、信号演算回路２０１に入力される。
対物レンズ１０７によって収束された励起光がウエル１３に対応する位置を走査するとき、バイオセンサ基板１に照射された励起光のうち、反射面Ｒ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に配されている、蛍光標識が施された、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５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１０７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４５０ｎｍ〜５４０ｎｍとなっている。
アパーチャ１０６を透過して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１１０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１１２に導く。フィルタ１１１は、狭帯域のバンドパスフィルタであり、マラリア原虫に感染している赤血球から発生した蛍光のみを透過する。蛍光検出器１１２は、フィルタ１１１を透過した蛍光を受光するためのセンサを有している。蛍光検出器１１２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１０９の検出信号から、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１０９の検出信号から、トラックの蛇行形状に応じたウォブル信号を生成する。
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、蛍光検出装置１００の光学系と、ホルダ１２１と、対物レンズアクチュエータ１２２が設置されたハウジングの移動制御を行う。また、サーボ回路２０２は、信号演算回路２０１から出力されたウォブル信号を用いて、線速度一定でバイオセンサ基板１が回転されるよう、モータ３１１を制御する。再生回路２０３は、信号演算回路２０１から出力されたウォブル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１１２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１００の各部を制御する。コントローラ２０５は、信号増幅回路２０４の出力信号に基づいて、領域Ａ２から生じる蛍光を検出すると共に、検出した蛍光と、再生回路２０３から出力されるトラックの再生データ（アドレス情報）に基づいて、蛍光の生じた位置を判定する。また、コントローラ２０５は、領域Ａ２から蛍光の生じた位置に対応するアドレス情報を内部メモリに保持する。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（システム情報）を取得して内部メモリに保持する。ここで、システム情報には、バイオセンサ基板１に対応する励起光の波長および使用パワー、ウエルの配置、基板の回転数、規格書のバージョン等の情報が含まれる。
電圧供給回路２０６は、ターンテーブル３２０と上部筐体３５０に電圧を供給する。電圧供給回路２０６による電圧供給については、追って、図７（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。モータ３１１は、サーボ回路２０２の制御に従って支軸３１２を回転させる。ターンテーブル３２０は、支軸３１２によって軸支されており、バイオセンサ基板１の下面（ベース基板１１の下面）を下側から支持し、バイオセンサ基板１の孔１ａを支持する。クランパ３３０は、ターンテーブル３２０に載置されたバイオセンサ基板１を上側から固定する。ターンテーブル３２０とクランパ３３０は、バイオセンサ基板１と一体的に回転する。
このように構成された蛍光検出装置１００を用いて蛍光の検出を行う場合、ユーザは、試料を収容したバイオセンサ基板１を、ターンテーブル３２０にセットする。そして、ターンテーブル３２０を回転させることにより、図４（ｂ）に示すようにウエル層１２の領域Ａ１に収容された試料が、図４（ｃ）に示すように各ウエル１３に移動する。しかる後、バイオセンサ基板１に励起光が照射される。
図６（ａ）、（ｂ）は、励起光の焦点深度を説明するための図である。図６（ａ）は、励起光の焦点深度の範囲の最下点が反射膜１６と一致している状態を示し、図６（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。
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２（ａ）、（ｂ）に示す底面部１３ａと反射面Ｒ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。また、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２（ｂ）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６（ａ）、（ｂ）の状態のとき、ウエル１３の底面部１３ａと反射面Ｒ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Ｒ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Ｒ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。
ここで、図４（ｂ）に示すように、ウエル層１２の領域Ａ１に滴下された試料（蛍光標識が施された赤血球）が、図４（ｃ）に示すように、ウエル１３に移動させられると、ウエル１３内で赤血球が互いに重なった状態となり易い。ウエル１３内で赤血球が互いに重なると、個々の細胞に対して励起光を効率良く照射することが困難となり、ウエル１３内の赤血球から生じた蛍光を精度良く検出できなくなる惧れがある。
そこで、本実施例では、赤血球が一般にマイナスに帯電していることを利用して、電圧供給回路２０６により反射膜１６にプラスの電圧を印加することにより、赤血球をウエル１３の底面部１３ａに引き寄せる。すなわち、赤血球（細胞）が帯電している電荷の極性と反対の極性の電荷が反射膜１６に与えられることにより、赤血球がウエル１３の底部に静電気的に捕捉される。こうすると、底面部１３ａに赤血球が一様に並べられることになり、個々の赤血球に対して励起光を効率よく照射することが可能となる。以下、赤血球を底面部１３ａに位置付けるための構成と手順について説明する。
図７（ａ）、（ｂ）は、ターンテーブル３２０の構成を模式的に示す図である。
図７（ａ）を参照して、ターンテーブル３２０の上面３２１には、バイオセンサ基板１の導電リング１５に対向する位置に、円環形状の電極３２１ａが設置されている。バイオセンサ基板１がターンテーブル３２０にセットされると、バイオセンサ基板１の導電リング１５が電極３２１ａと電気的に接続される。
図７（ｂ）を参照して、ターンテーブル３２０の下面３２２には、円環形状の電極３２２ａが設置されている。電極３２１ａ、３２２ａは、ターンテーブル３２０の内部で電気的に接続されている。また、蛍光検出装置１００内には、下面３２２の下側に、導電部３４１と、導電部３４１を支持する支持部３４２が設置されている。導電部３４１は、弾力性を有する導電性の部材からなり、支持部３４２により電極３２２ａに接触するよう下側から付勢されている。導電部３４１には、図７（ｃ）に示すように、支持部３４２を介して電圧供給回路２０６から電圧が印加される。
このようにターンテーブル３２０が構成されると、支軸３１２によってターンテーブル３２０が回転させられた場合でも、導電部３４１に供給された電圧は、電極３２１ａ、３２２ａを介して導電リング１５に供給される。これにより、導電リング１５と電気的に接続している反射膜１６に対して、電圧が供給されるようになる。
図７（ｃ）、（ｄ）は、上部筐体３５０の構成を模式的に示す図である。図７（ｃ）は、蛍光検出装置１００を横方向から見た場合の透視図であり、図７（ｄ）は、上部筐体３５０を下側から見た場合の図である。
図７（ｃ）を参照して、上部筐体３５０と下部筐体３６０は、それぞれ、ターンテーブル３２０にセットされたバイオセンサ基板１の上面側と下面側を覆うように設置されている。上部筐体３５０は、ターンテーブル３２０に対してユーザがバイオセンサ基板１を着脱することができるよう、開閉可能に構成されている。
図７（ｃ）、（ｄ）を参照して、クランパ３３０は、バイオセンサ基板１がセットされて上部筐体３５０が閉じられたときに、クランパ３３０がバイオセンサ基板１を上側から固定すると共に、バイオセンサ基板１の回転に合わせて回転可能となるよう、上部筐体３５０に設置されている。また、上部筐体３５０の下面には、バイオセンサ基板１に対向するように、円環形状の電極３５１が設置されている。電極３５１には、電圧供給回路２０６から電圧が印加される。
図８（ａ）は、蛍光検出処理を行う際の手順を示すフローチャートである。
まず、ユーザは、図４（ａ）に示すように、バイオセンサ基板１からフィルム１ｂを剥がし（Ｓ１１）、内周部（ウエル層１２の領域Ａ１）に試料を滴下する（Ｓ１２）。そして、ユーザは、図４（ｂ）に示すように、試料が滴下された収容体１０の上に再びフィルム１ｂを貼り付ける（Ｓ１３）。続いて、ユーザは、蛍光検出装置１００の上部筐体３５０を開けて、バイオセンサ基板１をターンテーブル３２０にセットして、上部筐体３５０を閉じる（Ｓ１４）、蛍光検出装置１００に動作を開始する指示を入力する。これにより、蛍光検出装置１００のコントローラ２０５により、領域Ａ１に対応するトラック部分から、バイオセンサ基板１に固有の情報（システム情報）が読み出され、蛍光検出のための準備動作が開始される。
蛍光検出のための準備動作が開始されると、コントローラ２０５は、ターンテーブル３２０を回転させ（Ｓ１５）、内周部に位置付けられている試料を遠心力により外周方向に移動させる。これにより、図４（ｃ）に示すように、試料がウエル１３内に移動する。所定時間が経過すると、コントローラ２０５は、ターンテーブル３２０の回転を停止させる（Ｓ１６）。
次に、コントローラ２０５は、反射膜１６に交番電圧を印加し（Ｓ１７）、電極３５１に、反射膜１６に印加する交番電圧とは逆位相の交番電圧を印加する（Ｓ１８）。これにより発生する電界の向きは、交番電圧の周期に合わせて上下方向に入れ替わるため、赤血球内に分極が起こり、分極同士が引き付けあって赤血球が凝集する。このとき、図８（ｂ）に示すように、隙間１７に残っている赤血球は、ウエル１３内に集められ、ウエル１３内で凝集することになる。所定時間が経過すると、コントローラ２０５は、反射膜１６と電極３５１への交番電圧の印加を停止する（Ｓ１９）。
次に、コントローラ２０５は、反射膜１６に対してプラスの電圧を印加し（Ｓ２０）、電極３５１に対して、反射膜１６とは逆のマイナスの電圧を印加する（Ｓ２１）。これにより発生する電界の向きは上方向であるため、図８（ｃ）に示すように、通常状態でマイナスに帯電している赤血球が、底面部１３ａに引き付けられる。こうして、図８（ｄ）に示すように、赤血球が底面部１３ａに一様に並ぶことになる。このように、赤血球が底面部１３ａに一様に並べられた後、コントローラ２０５は、ターンテーブル３２０を回転させて、励起光をバイオセンサ基板１に照射し、蛍光検出処理を開始する（Ｓ２２）。
＜実施例１の効果＞
本実施例によれば、以下の効果が奏され得る。
図４（ｂ）に示すように、ウエル層１２の領域Ａ１に滴下された試料（蛍光標識が施された赤血球）が、図４（ｃ）に示すように、ウエル１３に移動させられると、ウエル１３内で赤血球が互いに重なった状態となり易い。しかしながら、赤血球が一般にマイナスに帯電していることを利用して、図８（ｃ）に示すように、反射膜１６にプラスの電圧を印加すると、図８（ｄ）に示すように、赤血球が底面部１３ａに引き付けられ、底面部１３ａに一様に並べられる。これにより、蛍光検出処理（図８（ａ）のＳ２２）において、ウエル１３内の赤血球に対して効率よく励起光を照射することができる。よって、マラリア原虫に感染した赤血球から生じる蛍光を精度良く検出することができる。また、赤血球が底面部１３ａに一様に並べられるため、励起光が照射される位置の赤血球の個数を一定にすることが可能となる。
また、上部筐体３５０の下面には、バイオセンサ基板１に対向するように電極３５１が配置されており、反射膜１６にプラスの電圧を印加する場合に、電極３５１にはマイナスの電圧が印加される。これにより、反射膜１６のみに電圧が印加される場合に比べて、図８（ｃ）に示すように、明確に上方向の電界の向きが発生するため、より確実に赤血球を底面部１３ａに引き付けることができる。
また、ウエル層１２の領域Ａ１に滴下した後、図４（ｂ）に示すように、収容体１０の上部にフィルム１ｂが貼り付けられる。これにより、図４（ｃ）に示すように、バイオセンサ基板１がクランパ３３０によって回転させられても、試料が外部に飛び散ることを防止することができる。また、ウエル１３からの試料の不所望な流出（意図しない流出）や蒸発を防ぐことができる。
また、ウエル層１２の領域Ａ１に滴下した試料を、図４（ｃ）に示すように、遠心力によってウエル１３に収容させた後、反射膜１６に交番電圧が印加され、電極３５１に、反射膜１６に印加される交番電圧とは逆位相の交番電圧が印加される。これにより、図８（ｂ）に示すように、隙間１７に残っている赤血球は、ウエル１３内に集められ、ウエル１３内で凝集するため、滴下した試料の大半をウエル１３に効率よく収容させることが可能となる。
なお、本実施例では、上部筐体３５０の下面に反射膜１６に対向するように電極３５１が配置されたが、電極３５１が省略され、図８（ａ）に示す手順からＳ１７とＳ２０が省略されても良い。この場合も、反射膜１６に印加される交番電圧によりウエル１３内に赤血球を凝集させ、反射膜１６に印加されるプラスの電圧により底面部１３ａに赤血球を一様に並べることができる。しかしながら、この場合、本実施例に比べて、反射膜１６と電極３５１との間に生じる電界の向きが明確とはならないため、電極３５１が配置されるのが望ましい。
＜実施例２＞
上記実施例１では、上部筐体３５０の下面に配置された電極３５１により、反射膜１６の上側から試料に対して電圧が加えられた。本実施例では、フィルム１ｂが導電性を有する材料により構成され、フィルム１ｂに電圧が印加されることにより、反射膜１６の上側から試料に対して電圧が加えられる。なお、フィルム１ｂは、所定の材料に対してＺｎＯなどの導電性を有する材料を付加することにより構成されても良い。
図９（ａ）は、本実施例に係る蛍光検出装置１００を横方向から見た場合の透視図であり、図９（ｂ）、（ｃ）は、クランパ３３０の構成を示す斜視図である。
本実施例では、図９（ａ）に示すように、上記実施例１から電極３５１が省略され、上部筐体３５０の上側に、導電部３７１と、導電部３７１を支持する支持部３４２が設置されている。また、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、クランパ３３０の上面３３１と下面３３２には、それぞれ、円環形状の電極３３１ａ、３３２ａが設置されている。導電部３７１は、弾力性を有する導電性の部材からなり、支持部３７２により電極３３１ａに接触するよう上側から付勢されている。導電部３７１には、支持部３７２を介して電圧供給回路２０６から電圧が供給される。電極３３１ａ、３３２ａは、クランパ３３０の内部で電気的に接続されている。
このように構成された蛍光検出装置１００において、バイオセンサ基板１がターンテーブル３２０にセットされ、上部筐体３５０が閉じられると、クランパ３３０の下面３３２に設置された電極３３２ａが、フィルム１ｂの内周部に接触することになる。これにより、フィルム１ｂには、導電部３７１と電極３３１ａ、３３２ａを介して電圧が印加可能となる。
こうして、図８（ａ）のＳ１８において、フィルム１ｂに、反射膜１６に印加する交番電圧とは逆位相の交番電圧が印加されると、図９（ｄ）に示すように、隙間１７に残っている赤血球は、ウエル１３内に集められ、ウエル１３内で凝集することになる。また、図８（ａ）のＳ２１において、フィルム１ｂに、反射膜１６とは逆のマイナスの電圧が印加されると、赤血球が底面部１３ａに引き付けられ、図９（ｅ）に示すように、底面部１３ａに一様に並ぶことになる。
＜実施例２の効果＞
本実施例によれば、上記実施例１の電極３５１に替えて、図９（ｄ）、（ｅ）に示すように、フィルム１ｂによって反射膜１６の上側から赤血球に電圧が印加される。これにより、上記実施例１に比べて、正確に電界の向きを上下方向とすることができ、正確に電界の大きさを設定することができるため、確実に赤血球を凝集させることができ、確実に底面部１３ａに赤血球を並べることができる。
＜実施例３＞
上記実施例１では、バイオセンサ基板１の全域に亘って、１つの反射膜１６が設けられたが、本実施例では、領域Ａ１、Ａ２にそれぞれ対応するよう異なる反射膜２３、２５が設けられる。
図１０（ａ）〜（ｈ）は、本実施例に係るバイオセンサ基板１の作成方法を示す図である。
まず、図１０（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。ベース基板１１の上面には、一連のトラックが形成される。続いて、図１０（ｂ）に示すように、ベース基板１１の中心に形成された孔に、円環形状の導電リング２１と、絶縁リング２２と、上記実施例１と同様の導電リング１５が、この順に接着される。このとき、絶縁リング２２により、導電リング２１、１５は電気的に接続されない状態となる。
次に、図１０（ｃ）に示すように、導電リング２１の上面に、上記実施例１の反射膜１６と同様の材料（ＺｎＯ）からなる反射膜２３が形成される。これにより、反射膜２３と導電リング２１が電気的に接続された状態となる。続いて、図１０（ｄ）に示すように、反射膜２３の上面を覆うように絶縁膜２４が形成される。続いて、図１０（ｅ）に示すように、ベース基板１１の上面に反射膜２５が形成される。このとき、絶縁膜２４により、反射膜２３、２５は電気的に接続されない状態となる。
次に、図１０（ｆ）に示すように、導電部２６は、導電リング２１上面の周方向上の一点と、反射膜２５の上面の周方向上の一点とを接続するように、絶縁膜２４の上面を介して設置される。導電部２６は、導電性を有する材料を含んでおり、たとえば、銀粒子を樹脂等と混合して生成した銀ペーストを、図１０（ｆ）に示すように設置することにより形成される。これにより、反射膜２５と導電リング１５が電気的に接続された状態となる。続いて、図１０（ｆ）に示す状態の部材の上面に、図１０（ｇ）に示すように、上記実施例１と同様、底面層１２ａと上面層１２ｂが設置される。なお、絶縁膜２４と導電部２６は、実際には殆ど厚みを有していないが、図１０（ｇ）では、便宜上、底面層１２ａの厚みが大きく図示されている。
次に、図１０（ｈ）に示すように、上記実施例１と同様、棚部１４ａ、１４ｂが設置されることにより収容体１０が完成し、フィルム１ｂが収容体１０に貼り付けられることにより、バイオセンサ基板１が完成する。
図１１（ａ）、（ｂ）は、本実施例のターンテーブル３２０の構成を模式的に示す図である。
図１１（ａ）を参照して、ターンテーブル３２０の上面３２１には、バイオセンサ基板１の導電リング２１に対向する位置に、円環形状の電極３２１ｂが設置されている。バイオセンサ基板１がターンテーブル３２０にセットされると、バイオセンサ基板１の導電リング１５、２１が、それぞれ電極３２１ａ、３２１ｂと電気的に接続される。
図１１（ｂ）を参照して、ターンテーブル３２０の下面３２２には、電極３２２ａの外側に、円環形状の電極３２２ｂが設置されている。電極３２１ｂ、３２２ｂは、ターンテーブル３２０の内部で電気的に接続されている。また、支持部３４２には、導電部３４３が設置されている。導電部３４３は、弾力性を有する導電性の部材からなり、支持部３４２により電極３２２ｂに接触するよう下側から付勢されている。導電部３４３には、支持部３４２を介して電圧供給回路２０６から電圧が供給される。
このようにターンテーブル３２０が構成されると、支軸３１２によってターンテーブル３２０が回転させられた場合でも、導電部３４３に供給された電圧は、電極３２１ｂ、３２２ｂを介して導電リング２１に供給される。これにより、導電リング２１と電気的に接続している反射膜２３に対して、電圧が供給されるようになる。
図１１（ｃ）は、本実施例の蛍光検出装置１００による蛍光検出処理を行う際の手順を示すフローチャートである。なお、図１１（ｃ）は、図８（ａ）に示す上記実施例１の手順と異なる部分を示しており、図８（ａ）のＳ１７とＳ２０において、上記実施例１の反射膜１６への電圧の印加と同様に、反射膜２５への電圧の印加が行われる。
ユーザにより、バイオセンサ基板１が蛍光検出装置１００にセットされ（Ｓ１４）、蛍光検出装置１００の蛍光検出のための準備動作が開始されると、コントローラ２０５は、反射膜２３にマイナスの電圧を印加する（Ｓ２２）。このとき、図１１（ｄ）に示すように、領域Ａ１に位置付けられている赤血球はマイナスに帯電しているため、ウエル層１２の領域Ａ１の下方の反射膜２３にマイナスの電圧が印加されると、赤血球はウエル層１２の領域Ａ１にとどまり難くなる。この状態で、図１１（ｄ）に示すように、ターンテーブル３２０が回転され（Ｓ１５）、内周部に位置付けられている赤血球に遠心力がかかると、上記実施例１に比べて、内周部に位置付けられている赤血球は容易に外周方向に移動することになる。
こうして、所定時間が経過すると、コントローラ２０５は、ターンテーブル３２０の回転を停止させ（Ｓ１６）、反射膜２３への電圧の印加を停止する（Ｓ２３）。
＜実施例３の効果＞
本実施例によれば、ウエル層１２の領域Ａ１、Ａ２に対応して、それぞれ反射膜２３、２５が設置され、反射膜２３、２５には別々に電圧を印加することができるよう、蛍光検出装置１００が構成されている。また、バイオセンサ基板１を回転させて、内周部に位置付けられた赤血球を外周方向へ移動させる際に、反射膜２３にはマイナスの電圧が印加されるため、上記実施例１に比べて、内周部に位置付けられている赤血球を容易に外周方向に移動させることができる。
＜実施例４＞
上記実施例１では、収容体１０の上面にフィルム１ｂが配されたが、本実施例では、フィルム１ｂの替わりに、蓋３０が収容体１０に固定される。
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本実施例のバイオセンサ基板１の構成を模式的に示す図である。図１２（ａ）は、バイオセンサ基板１を上側から見た場合の図であり、図１２（ｂ）は、蓋３０の下面３０ｂの構成を示す図であり、図１２（ｃ）は、バイオセンサ基板１の断面図である。
図１２（ａ）、（ｂ）を参照して、蓋３０の内周部には、蓋３０を上下方向に貫通する４つの孔３１が形成されており、蓋３０の上面３０ａには、４つの孔３１を塞ぐ４つのカバー３２が設置されている。カバー３２の下面には、あらかじめ剥離、再接着可能な接着剤が塗布されており、ユーザは、カバー３２を上面３０ａから容易に取り外すことができ、且つ、上面３０ａから取り外したカバー３２を、再度上面３０ａに設置することができる。
図１２（ｂ）を参照して、蓋３０の下面３０ｂの内周部には、４つの孔３１の下端を含むように、４つの凹部３３が形成されている。また、下面３０ｂの外周部には、放射状に延びた複数の流路３４が周方向の全領域に亘って形成されている。なお、図１２（ｂ）には、便宜上、一部の流路３４のみが図示されている。
図１２（ｃ）を参照して、ユーザは、バイオセンサ基板１を使用する際、まずカバー３２を上面３０ａから剥がして、あらかじめ被検体（赤血球）に蛍光標識を施すことにより作製した試料を、孔３１を介して、凹部３３とウエル層１２の領域Ａ１とによって形成される空間Ｓに滴下する。そして、ユーザは、取り外したカバー３２を再度上面３０ａの元の位置に貼り付ける。しかる後、バイオセンサ基板１を蛍光検出装置１００にセットし、バイオセンサ基板１を回転させる。これにより、空間Ｓに収容されている試料は、流路３４を通って遠心力により外周方向へ移動し、ウエル１３に収容される。そして、バイオセンサ基板１の回転が停止され、上記実施例１と同様、図８（ａ）のＳ１７以降の処理が行われる。
＜実施例４の効果＞
本実施例によれば、試料の滴下の際に、カバー３２を剥がして、再度元の位置に貼り付けるだけで良いため、上記実施例１のように、収容体１０全体を覆うフィルム１ｂを剥がし、再度元の位置に貼り付ける場合に比べて、容易に試料の滴下作業を行うことができる。また、蓋３０が収容体１０に対して固定されているため、試料が外部に飛び散ることを確実に防ぐことができる。
また、本実施例によれば、蓋３０に４つの孔３１と４つの凹部３３が形成されているため、空間Ｓも４つに分割されて形成されることになる。これにより、４つの空間Ｓに、それぞれ、異なる患者から採取した赤血球に基づく試料を収容させることができるため、１つのバイオセンサ基板１により、４人分の検査を同時に行うことができる。これにより、バイオセンサ基板１の消費量を抑えることができるため、環境負荷等を小さくすることができる。
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、これに限られず、試料がマイナスまたはプラスに帯電しているものであれば良い。また、静電気等で試料を帯電させてもよい。なお、試料および判定対象となる事象がプラスに帯電している場合、上記実施例の各電極には、上記実施例で示した極性とは反対の極性の電圧が印加される。
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。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（特に哺乳類および鳥類）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、上記実施例では、図１（ａ）と図２（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、四角柱、楕円柱、錐形等に設定されても良い。また、ｄ１〜ｄ６は、上記実施例の値に限られず、適宜設定されても良い。また、反射面Ｒ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れば良い。励起光および蛍光の波長の変更に伴い、ダイクロイックプリズム１０５とフィルタ１１１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、上記実施例では、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。なお、対物レンズ１０７のＮＡを大きくすることで検出光量を増加させることができるため、対物レンズ１０７のＮＡは大きい方が望ましい。
また、上記実施例では、トラックがグルーブによって形成されたが、既存のＣＤのようにアドレス情報がピット列によって形成されても良く、ピット列とグルーブの組合せによって形成されても良い。
また、上記実施例１では、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、ベース基板１１が射出成型により成型され、反射膜１６の上面に、あらかじめ成型された底面層１２ａと上面層１２ｂと、棚部１４ａ、１４ｂが設置された。しかしながら、バイオセンサ基板１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。たとえば、底面層１２ａがスピンコートにより積層され、上面層１２ｂと棚部１４ａ、１４ｂが２Ｐ成型法により形成されても良い。また、底面層１２ａと、上面層１２ｂと、棚部１４ａ、１４ｂが、スタンパにより別々に形成され、貼り合せられても良い。
また、上記実施例１では、導電リング１５により反射膜１６とベース基板１１の下面側とが導通され、上記実施例３では、導電リング２１、１５により、それぞれ反射膜２３、２５が、ベース基板１１の下面側と導通されたが、これに限らず、適宜別の方法により反射膜とベース基板１１の下面側とが導通されても良い。たとえば、ベース基板１１に孔を開けて、この孔に銀粒子を樹脂等と混合して生成した銀ペーストを流し込み、かかる銀ペーストを硬化させることにより、上面側の反射膜と、下面側に配された電極とが電気的に接続されるようにしても良い。
また、上記実施例において、バイオセンサ基板１の領域Ａ１に対応するトラック部分に、図８（ａ）のＳ１５でバイオセンサ基板１を回転させる速度と時間、Ｓ１７とＳ１８で印加する交番電圧の電圧値と時間、Ｓ２０とＳ２１で印加する電圧値等が保持されるようにしても良い。また、読み出されたこれらの情報に基づいて、蛍光検出動作が行われるようにしても良い。上記実施例では、ウエル層１２の領域Ａ１にはウエル１３が形成されていないため、これらの情報を読み取る際に、ウエル１３による不要な反射光が光検出器１０９に入射し難くなるため、これらの情報を精度良く取得することが可能となる。
また、上記実施例では、バイオセンサ基板１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。
また、上記実施例では、領域Ａ２に対応する反射膜１６、２５にプラスの電圧が印加されたが、これに限らず、ウエル１３がそれぞれ位置付けられる領域の下側のみにプラスの電圧が印加されるよう、バイオセンサ基板１が構成されるようにしても良い。
また、上記実施例では、収容体１０の上面側を覆うように、フィルム１ｂまたは蓋３０が設置されたが、バイオセンサ基板１は、フィルム１ｂと蓋３０の何れも備えない構成、すなわち、フィルム１ｂと蓋３０等の部材によって収容体１０の上面が覆われない構成としても良い。この場合、ウエル１３に直接試料が滴下され、図８（ａ）のＳ１７以降の処理が行われる。これにより、上記実施例と同様、赤血球をウエル１３の底面部１３ａに一様に並べることができる。
また、上記実施例では、試料に蛍光標識を施してからバイオセンサ基板１に試料を滴下していたが、これに限らず、蛍光体染料と試料とを別々にバイオセンサ基板１に滴下して、バイオセンサ基板１上で試料に蛍光標識を施す処理を行ってもよい。
また、上記実施例では、反射膜１６、２３、２５とフィルム１ｂには、電極を介して、直接的に電圧の供給が行われたが、これに限られず、電磁誘導方式により間接的に電圧の供給が行われるようにしても良い。
また、上記実施例３では、上記実施例１と同様、上部筐体３５０の下面には電極３５１が設置されたが、これに限らず、領域Ａ１、Ａ２に対応するように電極３５１が２つの電極に分割され、別々に電圧を印加することが可能となるよう構成されても良い。この場合、２つの電極には、それぞれの電極の下方に位置する反射膜２３、２５とは異なる電圧が印加される。
また、上記実施例３のフィルム１ｂは、上記実施例１と同様、試料が飛び散ることを防止するために用いられたが、上記実施例２と同様、フィルム１ｂによって反射膜２３、２５の上側から赤血球に電圧が印加されるようにしても良い。また、この場合、フィルム１ｂの領域Ａ１、Ａ２に対応する領域に、異なる極性の電圧を印加することができるようフィルム１ｂが構成されても良い。
また、上記実施例４の蓋３０に、反射膜と対応するように電極が設けられても良い。この場合の電極は、蓋３０の内部に設置されており、図９（ａ）と同様、内周部から電圧が供給される。
また、上記実施例では、反射膜１６、２３、２５の材料はＺｎＯにより構成されたが、これに限られず、ＺｎＯと同様の導電性と反射率を備える他の材料により構成されても良い。たとえば、反射膜１６、２３、２５は、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、βＧａ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＧｅＯ２、ＷＯ３、ＭｏＯ３により構成されても良く、これらの材料を基材にＡｌ、Ｂｉ、Ｃｒなどをドープした複合材料により構成されても良い。また、反射膜１６、２３、２５は、反射率や熱伝導性が改善されるよう、これらの材料の多層膜によって構成されても良い。
また、反射膜１６、２３、２５は、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）、クロム、タングステン、モリブデン、マンガン等の導電性発熱材料により構成されても良い。導電性発熱材料は、電流を流したときの発熱性が高い材料である。導電性発熱材料の電気抵抗率は、３０ｎΩ・ｍ以上であることが望ましい。さらに、導電性発熱材料の電気抵抗率は、熱伝達効率等を考慮すると、５０ｎΩ・ｍ以上であることがより望ましい。
このように、反射膜１６、２３、２５を導電性発熱材料で構成すると、温度管理が必要となる測定方法にて試料の測定を行う場合に、試料近傍において試料を温めることができ、効率良く温度管理を行うことができる。なお、温度管理が必要となる測定としては、たとえば、ＰＣＲ法を用いたＤＮＡ検出を挙げることができる。
また、ベース基板１１は、ポリカーボネートにより構成されたが、これに限られず、励起光および蛍光を透過する材料であればよく、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィン、生分解性材料等の透光性材料により構成されても良い。また、ウエル層１２は、ＰＤＭＳにより構成されたが、これに限られず、紫外線硬化樹脂、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により構成されても良い。
この他、本発明の実施の形態は、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。
また、本願の請求の範囲、明細書中の「上」「下」の記載は、構成要素間の位置関係を明確にするために便宜上規定したものであり、必ずしも地面に対しての上下を意味するものと限定して解釈されるものではない。
１ … バイオセンサ基板（試料保持担体）
１ｂ … フィルム（蓋部）
１１ … ベース基板（基板）
１３ … ウエル（試料収容部）
１３ａ … 底面部（底部）
１５ … 導電リング（第１の電通部）
１６、２５ … 反射膜（第１の反射膜）
２３ … 反射膜（第２の反射膜）
２１ … 導電リング（第２の電通部）
２６ … 導電部（第１の電通部）
１００ … 蛍光検出装置
１０１ … 半導体レーザ（光源）
１０７ … 対物レンズ
１０９ … 光検出器
１１２ … 蛍光検出器
２０５ … コントローラ（電圧印加部）
２０６ … 電圧供給回路（電圧印加部）
３２０ … ターンテーブル（電圧印加部）
３２１ａ、３２１ｂ、３２２ａ、３２２ｂ、３３１ａ、３３２ａ … 電極（電圧印加部）
３３０ … クランパ（電圧印加部）
３４１、３４３、３７１ … 導電部（電圧印加部）
３４２、３７２ … 支持部（電圧印加部）
３５１ … 電極

Claims (9)

  1. 下面から照射光が入射される基板と、
    前記基板の上面側に配置され、導電性を有する第１の反射膜と、
    前記第１の反射膜の上面側に配置され、底部を有する試料収容部と、
    前記第１の反射膜に対して外部から電圧を印加するための第１の電通部と、を備える、試料保持担体。
  2. 前記試料収容部が配置されない領域に配置され、導電性を有する第２の反射膜と、
    前記第２の反射膜に対して外部から電圧を印加するための第２の電通部と、をさらに備える、請求項１に記載の試料保持担体。
  3. 前記試料保持担体の上面を覆う蓋部を備え、
    前記蓋部は、導電性を有し、外部から電圧を印加可能に構成されている、請求項１または２に記載の試料保持担体。
  4. 前記第１の反射膜は、導電性発熱材料からなる、請求項１または２に記載の試料保持担体。
  5. 前記第１の反射膜には、前記試料収容部に収容された試料が帯電している電荷の極性と反対の極性の電荷が付与される、請求項１ないし４の何れか一項に記載の試料保持担体。
  6. 前記第１の反射膜の上面に複数の前記試料収容部が配置された、請求項１に記載の試料保持担体。
  7. 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、前記基板の上面側に配置され、導電性を有する第１の反射膜と、前記第１の反射膜の上面側に配置され、底部を有する試料収容部と、前記第１の反射膜に対して外部から電圧を印加するための第１の電通部と、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、
    前記第１の反射膜によって反射された前記照射光を受光する光検出器と、
    前記照射光が照射されることにより前記試料から生じる蛍光を受光する蛍光検出器と、
    前記第１の電通部を介して前記第１の反射膜に電圧を印加する電圧印加部と、を備える、蛍光検出装置。
  8. 前記試料保持担体は、前記試料収容部が配置されない領域に配置され、導電性を有する第２の反射膜と、前記第２の反射膜に対して外部から電圧を印加するための第２の電通部と、をさらに備え、
    前記電圧印加部は、前記第１および第２の電通部を介して、前記第１および第２の反射膜に個別に電圧を印加する、請求項７に記載の蛍光検出装置。
  9. 前記電圧印加部は、前記試料保持担体の上面側に配置され、前記試料収容部が配置されている領域に対向する電極を備える、請求項７または８に記載の蛍光検出装置。
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