JPWO2016125244A1 - 多色検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
f≦−0.20*(d/D)*g+2.8*D
を満足する。
f≧0.95*(d/p)*g
を満足する。
f≦−0.20*(d/D)*g+2.8*D
を満足する。
f≧0.95*(d/p)*g
を満足する。
f≦−0.20*(d/D)*g+2.8*D (1)
で表せることが分かった。図2の結果と同様に,fとgはそれぞれ小さいほど,つまり図3の原点に近いほど相対検出光量が大きくなる。しかし,実際には様々な物理的な制約があるため,図3に示す領域の中から,適当なfとgを設定するのが良い。
f≧0.95*(d/p)*g (2)
で表せることが分かった。図3の相対検出光量の場合と異なり,fは大きいほど,gは小さいほどクロストークを低く抑えることができる。つまり,fについては,相対検出光量を大きくする場合と,クロストークを小さくする場合でトレードオフの関係になることが分かった。
[実施例1]
図6は,キャピラリアレイDNAシーケンサの装置構成例を示す模式図である。図6を用いて分析手順を説明する。まず,複数のキャピラリ1(図6では4本のキャピラリを示す)の試料注入端2を陰極側緩衝液4に浸し,試料溶出端3をポリマブロック9を介して陽極側緩衝液5に浸す。ポンプブロック9のバルブ14を閉じ,ポンプブロック9に接続されたシリンジ8により内部のポリマ溶液に加圧し,ポリマ溶液を各キャピラリ1の内部に,試料溶出端3から試料注入端2に向かって充填する。次に,バルブ14を開け,各試料注入端2から異なる試料を注入した後,陰極6と陽極7の間に電源13により高電圧を印加することにより,キャピラリ電気泳動を開始する。4色の蛍光体で標識されたDNAは試料注入端2から試料溶出端3に向かって電気泳動される。各キャピラリ1の,試料注入端2より一定距離電気泳動された位置(レーザ照射位置12)は,被覆が除去され,同一平面上に配列されており,レーザ光源10より発振されたレーザビーム11が,集光されてから,配列平面の側方より,配列平面に沿って導入され,各キャピラリ1のレーザ照射位置12が一括照射される。4色の蛍光体で標識されたDNAがレーザ照射位置12を通過する際に励起され,蛍光を発光する。各発光蛍光は,配列平面に対して垂直方向(図6の紙面に垂直方向)から蛍光検出装置によって検出される。なお,キャピラリの内部はチャンネルを構成している。従って,キャピラリアレイはチャンネルアレイの一種である。
図10は,発光点アレイからの発光を,個別集光レンズ,共通ダイクロイックミラーセット,及びセンサにより多色検出する装置構成例を示す模式図である。図10(a)はレーザ照射位置における各キャピラリの長軸に垂直な断面を示し,図10(b)は任意の一つのキャピラリの長軸に平行な断面を示す。また,図10(c)は2次元センサで検出される画像を示す。
図12は,発光点アレイからの発光を,個別集光レンズ,及びカラーセンサにより多色検出する装置構成例を示す断面模式図である。図12(a)はレーザ照射位置における各キャピラリの長軸に垂直な断面を示し,図10(b)は2次元センサで検出される画像を示す。本実施例は,2次元センサ,例えば2次元CCDにカラーセンサ面73を用いる例である。
本発明の実装上の課題のひとつは,各発光点と各集光レンズの位置合わせを如何に精度良く,簡便に行うかである。本実施例は,複数のキャピラリについて,これを実現する手段を示すものである。
図15は,マルチチャンネルを有するマイクロチップと個別集光レンズアレイが一体化したデバイスの構成例を示す断面模式図である。本実施例は,複数のキャピラリではなく,マイクロチップ86に設けられた複数のチャンネル82,すなわちチャンネルアレイを対象とする。
10 レーザ光源
11 レーザビーム
12 レーザ照射位置
15 発光点
17 集光レンズアレイ
18 集光レンズ
20 ロングパスフィルタ
21 透過型回折格子
23 結像レンズ
27 センサ面
28 センサ領域
38 凹面反射型回折格子
39 Aダイクロイックミラー
41 Bダイクロイックミラー
43 Cダイクロイックミラー
45 Dダイクロイックミラー
47 波長分散像
56 ロングパスフィルタ
73 カラーセンサ面
80 サブデバイス
81 V溝
82 チャンネル
83 チャンネル基板
84 平面基板
86 マイクロチップ
90 LED光源
91 コリメートレンズ
97 低分散プリズム
Claims (20)
- 複数の発光点が配列した発光点アレイの各発光点からの発光をそれぞれ個別に平行光束とする複数の集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
前記平行光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個の分光素子と,
前記分光素子によって分光された光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個のセンサと,
を有する多色検出装置。 - 請求項1に記載の多色検出装置において,
前記センサが1個の2次元センサであり,前記2次元センサのセンサ面が前記集光レンズの光軸に垂直である多色検出装置。 - 請求項1又は2に記載の多色検出装置において,
前記分光素子が回折格子又はプリズムである多色検出装置。 - 請求項3に記載の多色検出装置において,
前記分光素子による波長分散の方向が,前記発光点の配列方向及び前記集光レンズの光軸方向に垂直であり,
前記分光素子によって分光された光束を,それぞれ個別に集光束とする複数の結像レンズが配列した結像レンズアレイを有する多色検出装置。 - 請求項1又は2に記載の多色検出装置において,
前記分光素子は少なくとも2個のダイクロイックミラーが配列されたものである多色検出装置。 - 請求項5に記載の多色検出装置において,
前記少なくとも2個のダイクロイックミラーの配列方向が,前記発光点の配列方向及び前記集光レンズの光軸方向に垂直であり,
前記少なくとも2個のダイクロイックミラーを透過又は反射した光束のうち,1方向に進む少なくとも2個の光束が前記センサに入射する多色検出装置。 - 複数の発光点が配列した発光点アレイの各発光点からの発光をそれぞれ個別に平行光束とする複数の集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
前記平行光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個のカラーセンサと,
を有する多色検出装置。 - 請求項7に記載の多色検出装置において,
前記カラーセンサは,少なくとも2種類の分光特性の異なる画素が2次元状に配列した1個の2次元カラーセンサであり,
前記2次元カラーセンサの画素サイズが,前記集光レンズの有効径よりも小さい多色検出装置。 - 請求項1又は7に記載の多色検出装置において,
複数のチャンネルの少なくとも一部が同一平面上に配列したチャンネルアレイを有し,
前記チャンネルアレイの側方より前記同一平面に平行にレーザビームを導入して各チャンネルをレーザ照射することにより,前記発光点を前記チャンネル内部にもたらすものである多色検出装置。 - 請求項9に記載の多色検出装置において,
前記複数のチャンネルは複数のキャピラリの内部であり,
前記集光レンズの,前記発光点アレイの方向の焦点距離と,前記発光点アレイの方向及び前記集光レンズの光軸方向に垂直な方向の焦点距離とが異なっている多色検出装置。 - 請求項9に記載の多色検出装置において,
前記チャンネルが前記レーザビームの導入側から離れるに従い,当該チャンネルに対応する前記集光レンズの集光効率が高くなっている多色検出装置。 - 複数の発光点が配列した発光点アレイの各発光点からの発光をそれぞれ個別に平行光束とする複数の集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
前記平行光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個のセンサとを有し,
前記発光点の有効径の平均をd,前記集光レンズの焦点距離の平均をf,前記集光レンズの有効径の平均をD,前記集光レンズと前記センサの光学的な距離の平均をgとするとき,
f≦−0.20*(d/D)*g+2.8*D
を満足する多色検出装置。 - 請求項12に記載の多色検出装置において,
前記発光点の配列間隔の平均をpとするとき,
f≧0.95*(d/p)*g
を満足する多色検出装置。 - 複数の発光点が配列した発光点アレイの各発光点からの発光をそれぞれ個別に平行光束とする集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
前記平行光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個のセンサとを有し,
前記発光点の有効径の平均をd,前記発光点の配列間隔の平均をp,前記集光レンズと前記センサの光学的な距離の平均をgとするとき,
f≧0.95*(d/p)*g
を満足する多色検出装置。 - 複数の発光点が配列した発光点アレイの各発光点からの発光をそれぞれ個別に平行光束とする集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
前記平行光束を,それぞれ個別に集光束とする複数の結像レンズが配列した結像レンズアレイと,
前記集光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個のセンサとを有し,
前記発光点の有効径の平均をd,前記集光レンズの焦点距離の平均をf,前記集光レンズの有効径の平均をD,前記集光レンズと当該集光レンズに対応する前記結像レンズとの間の光学的な距離の平均をgとするとき,
f≦−0.20*(d/D)*g+2.8*D
を満足する多色検出装置。 - 請求項15に記載の多色検出装置において,
前記発光点の配列間隔の平均をpとするとき,
f≧0.95*(d/p)*g
を満足する多色検出装置。 - 複数の発光点が配列した発光点アレイの各発光点からの発光をそれぞれ個別に平行光束とする集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
前記平行光束を,それぞれ個別に集光束とする複数の結像レンズが配列した結像レンズアレイと,
前記集光束がそれぞれ並列に入射される,共通かつ少なくとも1個のセンサとを有し,
前記発光点の有効径の平均をd,前記発光点の配列間隔の平均をp,前記集光レンズの焦点距離の平均をf,前記集光レンズと当該集光レンズに対応する前記結像レンズとの間の光学的な距離の平均をgとするとき,
f≧0.95*(d/p)*g
を満足する多色検出装置。 - 複数のチャンネルの少なくとも一部が同一平面上に配列したチャンネルアレイと,
前記チャンネルアレイの各チャンネルからの発光をそれぞれ個別に平行光束とする集光レンズが配列した集光レンズアレイと,
が一体化されているデバイス。 - 請求項18に記載のデバイスにおいて,
前記複数のチャンネルは複数のキャピラリの内部であり,
複数のV型の溝が配列したV溝アレイと前記集光レンズアレイとが一体化されたサブデバイスを備えるデバイス。 - 請求項18に記載のデバイスにおいて,
前記複数のチャンネルは1個のマイクロチップの内部にあり,前記集光レンズアレイが前記マイクロチップと一体化されているデバイス。
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