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JP2002186480A - ビーズ - Google Patents

ビーズ

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Publication number
JP2002186480A
JP2002186480A JP2000391365A JP2000391365A JP2002186480A JP 2002186480 A JP2002186480 A JP 2002186480A JP 2000391365 A JP2000391365 A JP 2000391365A JP 2000391365 A JP2000391365 A JP 2000391365A JP 2002186480 A JP2002186480 A JP 2002186480A
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JP
Japan
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beads
points
axis
dimensional
fluorescent
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Pending
Application number
JP2000391365A
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English (en)
Inventor
Sunao Nakao
素直 中尾
Kenji Yamamoto
顕次 山本
Toshiaki Ito
敏明 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Software Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Software Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Software Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Software Engineering Co Ltd
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Priority to US10/029,606 priority patent/US20020081751A1/en
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    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B60/00—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/12—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for screening libraries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度勾配により、色分けを行う際に、2次元
および3次元における勾配のとり方に創意工夫を凝らす
ことにより、色分けの種類の増やす。従来の色分けの際
は２次元の際はＸ軸、Ｙ軸それぞれに平行な交点にポイ
ントをとり、３次元の際はＸＹ軸ＹＺ軸ＺＸ軸にそれぞ
れ平行な交点にポイントをとり分離を行っていた。 【解決手段】 軸上に平行な直線の交点上にポイントを
とらずに、各々をずらして配置し、解析することにより
従来よりも確実な分離が行え、その結果従来と同精度な
解析においては、ポイント数を増やすことが可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】ＳＮＰ（Single Nucleotide
Polymorphism：一塩基変異多型）の検出のためのプロー
ブなどの標識として用いることができるビーズに関し、
特に、例えば少ない色の種類で数多くに分離することが
できるビーズに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、分離用に使用するビーズを示す
図である。透明又は半透明のビーズ２に＃１蛍光物質１
及び＃２蛍光物質１を封入しておいて、蛍光の励起光を
照射すると、＃１蛍光物質１に特有の蛍光ＦＬ２及び＃
２蛍光物質１に特有の蛍光ＦＬ３をそれぞれ発光する。
そこで、＃１蛍光物質１及び＃２蛍光物質１を入れる量
をそれぞれ適当に変えることによって発光する蛍光の明
るさがそれぞれ変わるので、その発光する蛍光の強度を
それぞれ検出することによって、＃１蛍光物質１及び＃
２蛍光物質１がそれぞれどれ位の量だけ入っていたかを
検出することができ、これによりビーズを分離すること
ができる。したがって、ＳＮＰの検出のためのプローブ
の標識としてこのビーズを用いることで、プローブを識
別することができる。なお、さらに定量用の蛍光物質を
標識しておいて、その蛍光物質が発光する光量を検出す
ることによって分離されたビーズの量を定量的に測定す
るようにしてもよい。
【０００３】このようなビーズの分離技術によって、例
えば、ビーズの中に入れる２種類の蛍光物質の濃度をそ
れぞれ１０段階に切り分けることによって、計１００
（＝１０×１０）種類のビーズを色分けすることができ
る。理論的には、濃度の間隔を細かくすることによっ
て、１０段階に切り分けを行っているところを増やすこ
とも可能ではあるが、実際に蛍光を測定する際には測定
誤差等も発生するため、確実に切り分けるためには、濃
度間隔に一定のしきい値を設ける必要性がある。
【０００４】また、使用している蛍光物質の種類を増や
すことにより３次元、４次元とすれば、３次元で１００
０（＝１０3）種類、４次元では１００００（＝１０4）
種類のビーズの色分けを行うことが可能となる。ビーズ
の作成には、通常透明度の高いポリスチレンなどを使用
する。用いるビーズの大きさは、識別する対象に応じ
て、ナノメートルオーダーから、マイクロメートルオー
ダー、ミリメートルオーダー、センチメートルオーダー
など任意である。
【０００５】分離装置としては例えば、フローサイトメ
ーターを使用する。フローサイトメーターは本来は細胞
の状態を調べるための装置として開発されたものであ
り、細胞の形状及びに表面を蛍光で標識することによ
り、赤血球や白血球の状態を調べるための分析機械であ
る。細胞粒子を一つ一つ流すためのノズルと細胞を測定
するためのレーザー光源と検出部としてフォトダイオー
ドやＰＭＴ（光電子増倍管）などを兼ね備えている。
【０００６】図４は、従来の２次元に色分離する色配置
の例を示す図である。横軸にオレンジの蛍光物質濃度、
すなわち、蛍光強度をとり、縦軸に赤の蛍光物質濃度、
すなわち、蛍光強度をとると、それぞれ１０段階に切り
分けることによって、計１００（＝１０×１０）種類の
ビーズを色分けすることができる。したがって、例えば
＃１〜＃３ビーズ２として、その１００の中の１つの蛍
光物質濃度の組を選択することにより、各ビーズを色分
離することができる。
【０００７】図５は、測定誤差を説明する図である。ビ
ーズに入っている蛍光物質が発光する蛍光を実際に計測
すると、まったく同じ濃度の蛍光物質を含んだビーズで
あっても、その蛍光強度にはある程度の広がりを持った
分布がでてくる。これは実際に測定する際には、入れる
蛍光物質の量、その蛍光物質が発光する光量、及び、発
光した光量を測定する測定器などで誤差がでるためであ
る。ビーズの分離はこれらの誤差を考慮したうえで行う
必要性がある。これらの誤差は通常は本来の濃度である
一点を中心に正規分布にそった形で分布するために、と
なりの濃度のポイントはこれら分布の誤差範囲を考え
て、一定の間隔をあける必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】例えば、ＳＮＰの検出
などで使用するためには、分離を行うためのビーズの種
類を逐次増やす必要がある。このため、より少ない種類
の色でより多くのビーズを分離する技術が求められてい
る。本発明は、上記問題点に鑑み、より少ない切り分け
段階の特徴量でより多くのビーズを分離することができ
るビーズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のビーズは、相互
の間隔が最短である所定の方向の直線状に配列されてい
る複数の位置に対して、平行して隣接する直線状に配列
されている複数の位置がそれら直線方向において互いに
ずれている２次元上の複数の位置に応じた特徴量を各ビ
ーズが有する複数のビーズの組から成る。また、３次元
以上の複数の位置に応じた特徴量を各ビーズが有する複
数のビーズの組からなることで、一層分離可能解像度を
増やすことができる。また、前記複数の各位置が最密構
造の位置であることで、理想的な分離解像度を実現する
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施の形態によるビーズの平面色配置を
示す図である。図１(a) の従来例に対して図１(b) に本
発明の色配置を示している。特徴量の１つの例として色
を用いて、横軸に蛍光ＦＬ２の発光強度をとり、縦軸に
蛍光ＦＬ３の発光強度をとって、黒く示される各ポイン
トは色分離するための各ビーズを示しており、その位置
における蛍光ＦＬ２及び蛍光ＦＬ３を発光する濃度の蛍
光物質が入れられているビーズを示している。図１(a)
の従来例では、蛍光ＦＬ２方向の直線状に配列されてい
る位置に対して蛍光ＦＬ３方向に、すべて同じ位置にポ
イントをおいている。すなわち、各ポイントは碁盤の目
の位置に存在している。これにより各ポイントの間隔の
最短距離が「１」となるようにしている。これに対して
図１(b) の本発明では、蛍光ＦＬ２方向の直線状に配列
されている位置に対して、平行に隣接する直線状に配列
されている位置が蛍光ＦＬ２方向においてずれている２
次元上の複数の位置にポイントをおいている。図示例の
場合は特に、各ポイントは平面上の最密構造の位置に存
在している。これによりやはり各ポイントの間隔の最短
距離が「１」となるようにしている。
【００１１】このため、同じように各ポイントの間隔の
最短距離が「１」となるようにしつつ、２次元目（ＦＬ
３方向）の濃度間隔を従来に比べて(√３)／２（≒０.
８６６）で行うことが可能となる。すなわち、分離可能
解像度を約１５％（≒１／０.８６６−１）増やすこと
が可能になる。実際にビーズを分離する際には、ビーズ
から発光している蛍光ＦＬ２及び蛍光ＦＬ３の各量か
ら、その周囲のポイントの位置までの距離を計算して最
短距離にあるポイントのビーズであると分離することに
なる。
【００１２】本発明ではたとえば、ＦＩＴＣ（イソチオ
シアン酸フルオレセイン）とＰＥ（フィコエリスリン）
で染色したビーズにアルゴンレーザーを照射すると、ど
ちらの蛍光物質も４８８ｎｍの光で励起され、ＦＩＴＣ
は５３０ｎｍの蛍光を、ＰＥは５７５ｎｍの蛍光を発す
る。このようにしてＦＩＴＣとＰＥの濃度を変えてビー
ズを染色することにより、ビーズを識別することが可能
になる。ここで使用する蛍光試薬は特に限定するわけで
はなく、蛍光試薬の励起波長と蛍光波長は重なり合わな
いように組み合わせれば、なんでもよい。
【００１３】その他、４８８ｎｍで励起する蛍光物質と
しては、ＥＣＤ（Beckman Coulter社製：６１３ｎｍの
蛍光）、PC5/PE-Cy5（Beckman Coulter社製：６７０ｎ
ｍの蛍光波長）などが存在する。また、レーザー光源を
複数搭載することにより、他の蛍光試薬にも対応するこ
とが可能となる。また、ビーズの大きさについては通常
のフローサイトメーターは細胞に最適化されているため
に直径は数μｍ程度が望ましい。この際にフローサイト
メーターには前方錯乱光を測定することができるが、こ
れは測定物の大きさを反映するために、この前方錯乱光
を指標に目的とするビーズのみを分類することが可能と
なる。
【００１４】図２は、本発明の一実施の形態によるビー
ズの立体色配置を示す図である。図２(a) は上から見た
図であり、横軸に蛍光ＦＬ２の発光強度をとり、縦軸に
蛍光ＦＬ３の発光強度をとって、黒く示されるポイント
は１つの平面上にあり、斜めではあるがここでは従来と
同様に碁盤の目の位置に存在している。これによりやは
り各ポイントの間隔の最短距離が「１」となるようにし
ている。これに対して、白く示されるポイントは黒く示
されるポイントとは異なる平面上にあり、平面的には、
すなわち、上から見た図では、黒く示されるポイントと
白く示されるポイントとが異なる位置に存在している。
そして、白く示されるポイントは周りの黒く示されるポ
イントからの距離が等しい位置に存在している。図２
(b) はこれを横から見た図であり、横軸に蛍光ＦＬ２の
発光強度をとり、縦軸に３番目の蛍光物質による蛍光Ｆ
Ｌ４の発光強度をとっている。
【００１５】３次元においては図２のような切り分けを
行うことにより、３次元目の濃度勾配は(√２)／２（≒
０.７０７）で行うことが可能となり、同じ有効部分に
おいて、分離可能解像度を約４１％（≒１／０.７０７
−１）増やすことが可能になる。図２は全体として立方
最密構造であるが、六方最密構造であっても同様に分離
可能解像度を約４１％増やすことが可能になる。なお、
本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】図２にも示すように、相互の間隔が最短で
ある直線状の方向は必ずしも各特徴量、すなわち例え
ば、色の軸と同一の方向である必要はない。特徴量は色
に限られず、例えば発振器の周波数などであってもよ
く、この場合には発振器の発振強度又は発振パルスの衝
撃係数などで段階分けを行うことができる。次元は、２
次元、３次元に限られず、４次元以上であってもよい。
いずれにしても最密構造であることが望ましい。各特徴
量のスケールは線形のものに限られず、対数目盛りなど
の非線形の目盛りであってもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、２次元
の分離可能解像度において約１５％、３次元の分離可能
解像度において約４１％、さらに４次元以上の分離可能
解像度においても、勾配における切り分けを増やすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるビーズの平面色配
置を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるビーズの立体色配
置を示す図である。
【図３】分離用に使用するビーズを示す図である。
【図４】従来の２次元に色分離する色配置の例を示す図
である。
【図５】測定誤差を説明する図である。
【符号の説明】
１ 蛍光物質 ２ ビーズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 顕次 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 伊藤 敏明 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 Ｆターム(参考） 4B024 AA11 CA01 CA09 CA20 HA12 4B029 AA07 BB20 CC03 FA12 4B063 QA01 QQ42 QR56 QR90 QS34 QS36 QX02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相互の間隔が最短である所定の方向の直
    線状に配列されている複数の位置に対して、平行して隣
    接する直線状に配列されている複数の位置がそれら直線
    方向において互いにずれている２次元上の複数の位置に
    応じた特徴量を各ビーズが有する複数のビーズの組から
    成ることを特徴とするビーズ。
  2. 【請求項２】 ３次元以上の複数の位置に応じた特徴量
    を各ビーズが有する複数のビーズの組からなることを特
    徴とする請求項１記載のビーズ。
  3. 【請求項３】 前記複数の各位置が最密構造の位置であ
    ることを特徴とする請求項１又は２記載のビーズ。
JP2000391365A 2000-12-22 2000-12-22 ビーズ Pending JP2002186480A (ja)

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