JP2003057557A - バイオチップ読取装置 - Google Patents
バイオチップ読取装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来のように試料を載置したステージを走査さ
せる必要がなく、また蛍光色素の退色の心配もなく、そ
して簡単な構造でありながら、測定の高速化、装置の簡
素化、試料へのダメージ低減、励起光のレーザをマイク
ロレンズで集光する際に生ずるスポット内強度分布の平
坦化を実現すると共に、バイオチップ上の試料を配置す
るピッチが自由に設定でき、試料からの微弱光の測定が
できるようにしたバイオチップ読取り装置を提供する。 【解決手段】複数の試料を等間隔に配置したバイオチッ
プに励起光を照射して、受光素子により前記試料の画像
情報を読取るバイオチップ読取装置において、複数個の
マイクロレンズを備え前記バイオチップに照射する励起
光をマルチビーム化する集光基板と、この集光基板とバ
イオチップとの間に配置され前記マルチビームのピッチ
を変えて出射することのできるズームレンズを備える。
せる必要がなく、また蛍光色素の退色の心配もなく、そ
して簡単な構造でありながら、測定の高速化、装置の簡
素化、試料へのダメージ低減、励起光のレーザをマイク
ロレンズで集光する際に生ずるスポット内強度分布の平
坦化を実現すると共に、バイオチップ上の試料を配置す
るピッチが自由に設定でき、試料からの微弱光の測定が
できるようにしたバイオチップ読取り装置を提供する。 【解決手段】複数の試料を等間隔に配置したバイオチッ
プに励起光を照射して、受光素子により前記試料の画像
情報を読取るバイオチップ読取装置において、複数個の
マイクロレンズを備え前記バイオチップに照射する励起
光をマルチビーム化する集光基板と、この集光基板とバ
イオチップとの間に配置され前記マルチビームのピッチ
を変えて出射することのできるズームレンズを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオチップの試
料を励起光で励起し、発生した蛍光の微弱光を読み取る
バイオチップ読取り装置に関し、測定の高速化、装置の
簡素化、試料へのダメージ低減、励起光のレーザをマイ
クロレンズで集光する際に生ずるスポット内強度分布の
平坦化を実現すると共に、バイオチップ上の試料を配置
するピッチを自由に設定できるようにするための改良に
関するものである。
料を励起光で励起し、発生した蛍光の微弱光を読み取る
バイオチップ読取り装置に関し、測定の高速化、装置の
簡素化、試料へのダメージ低減、励起光のレーザをマイ
クロレンズで集光する際に生ずるスポット内強度分布の
平坦化を実現すると共に、バイオチップ上の試料を配置
するピッチを自由に設定できるようにするための改良に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＤＮＡや蛋白質などに蛍光物
質を標識しこれにレーザ光を照射してその蛍光物質を励
起し、これにより発生した蛍光を読取ってＤＮＡや蛋白
質などを検出し解析する装置がある。この場合、蛍光物
質が標識されたＤＮＡや蛋白質などをアレイ状の各サイ
トにスポットしたバイオチップが利用される。
質を標識しこれにレーザ光を照射してその蛍光物質を励
起し、これにより発生した蛍光を読取ってＤＮＡや蛋白
質などを検出し解析する装置がある。この場合、蛍光物
質が標識されたＤＮＡや蛋白質などをアレイ状の各サイ
トにスポットしたバイオチップが利用される。
【０００３】図３は従来の落射型のバイオチップ読取り
装置の一例を示す概念的構成図である。この装置は、図
３（ａ）に示すように基板ＰＬ上に配列が既知のＤＮＡ
分子（遺伝子）Ａ，Ｂ，Ｃ,…を複数個配置したバイオ
チップ６に、同図（ｂ）のように未知の遺伝子αを混合
（ハイブリダイゼーション）したものを、同図（ｃ）の
ような機構により読取るものである。
装置の一例を示す概念的構成図である。この装置は、図
３（ａ）に示すように基板ＰＬ上に配列が既知のＤＮＡ
分子（遺伝子）Ａ，Ｂ，Ｃ,…を複数個配置したバイオ
チップ６に、同図（ｂ）のように未知の遺伝子αを混合
（ハイブリダイゼーション）したものを、同図（ｃ）の
ような機構により読取るものである。
【０００４】同図（ｃ）において、光源１からの光（レ
ーザ光）はレンズ２で平行光になり、ダイクロイックミ
ラー４を透過した後レンズ３によりバイオチップ６上に
集光される。バイオチップ６からの戻り光はレンズ３で
平行光に戻り、ダイクロイックミラー４で反射してレン
ズ８により受光器９に結像する。
ーザ光）はレンズ２で平行光になり、ダイクロイックミ
ラー４を透過した後レンズ３によりバイオチップ６上に
集光される。バイオチップ６からの戻り光はレンズ３で
平行光に戻り、ダイクロイックミラー４で反射してレン
ズ８により受光器９に結像する。
【０００５】この場合、バイオチップ６を載置したステ
ージ（図示せず）を駆動手段（図示せず）によりＸＹ方
向に移動してバイオチップ６表面を走査し、バイオチッ
プ６表面の画像を得る。
ージ（図示せず）を駆動手段（図示せず）によりＸＹ方
向に移動してバイオチップ６表面を走査し、バイオチッ
プ６表面の画像を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置では次のような課題があった。バイオチ
ップ６に照射される１つのスポットを用いてステージを
走査してバイオチップ表面の画像を得ているが、ステー
ジの移動機構が複雑であり、時間もかかるという欠点が
ある。
うな従来の装置では次のような課題があった。バイオチ
ップ６に照射される１つのスポットを用いてステージを
走査してバイオチップ表面の画像を得ているが、ステー
ジの移動機構が複雑であり、時間もかかるという欠点が
ある。
【０００７】さらに、この場合ビームの光強度は強くな
ければならないが、光強度が強いと試料の蛍光色素は退
色し易いという問題もある。また、強い光強度のスポッ
トは受光器９やその後段のアナログ・デジタル変換器
（図示せず）を飽和させるきらいがあるため、ゲインを
下げる必要がある。ゲインを下げると微弱光が測定でき
なくなり、ダイナミックレンジが狭くなるという欠点も
ある。
ければならないが、光強度が強いと試料の蛍光色素は退
色し易いという問題もある。また、強い光強度のスポッ
トは受光器９やその後段のアナログ・デジタル変換器
（図示せず）を飽和させるきらいがあるため、ゲインを
下げる必要がある。ゲインを下げると微弱光が測定でき
なくなり、ダイナミックレンジが狭くなるという欠点も
ある。
【０００８】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、従来のように試料を載置したステージを走査させ
る必要がなく、また蛍光色素の退色の心配もなく、そし
て簡単な構造でありながら、測定の高速化、装置の簡素
化、試料へのダメージ低減、励起光のレーザをマイクロ
レンズで集光する際に生ずるスポット内強度分布の平坦
化を実現すると共に、バイオチップ上の試料を配置する
ピッチが自由に設定でき、試料からの微弱光の測定がで
きるようにしたバイオチップ読取り装置を提供すること
にある。
ので、従来のように試料を載置したステージを走査させ
る必要がなく、また蛍光色素の退色の心配もなく、そし
て簡単な構造でありながら、測定の高速化、装置の簡素
化、試料へのダメージ低減、励起光のレーザをマイクロ
レンズで集光する際に生ずるスポット内強度分布の平坦
化を実現すると共に、バイオチップ上の試料を配置する
ピッチが自由に設定でき、試料からの微弱光の測定がで
きるようにしたバイオチップ読取り装置を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明では、複数の試料を等間隔に
配置したバイオチップに励起光を照射して、受光素子に
より前記試料の画像情報を読取るバイオチップ読取装置
において、複数個のマイクロレンズを備え前記バイオチ
ップに照射する励起光をマルチビーム化する集光基板
と、この集光基板とバイオチップとの間に配置され前記
マルチビームのピッチを変えて出射することのできるズ
ームレンズを具備したことを特徴とする。
るために、請求項１の発明では、複数の試料を等間隔に
配置したバイオチップに励起光を照射して、受光素子に
より前記試料の画像情報を読取るバイオチップ読取装置
において、複数個のマイクロレンズを備え前記バイオチ
ップに照射する励起光をマルチビーム化する集光基板
と、この集光基板とバイオチップとの間に配置され前記
マルチビームのピッチを変えて出射することのできるズ
ームレンズを具備したことを特徴とする。
【００１０】このような構成によれば、光源からの励起
光をマイクロレンズによりマルチビーム化すると共に、
その各ビームをズームレンズを介して各試料に同時照射
する。このため、従来のように光走査をする必要がな
く、構造が簡単となる。また、同一の読取時間で比較す
ると、光走査のよりもビームの本数分だけ弱い光でよく
従来のような光強度の強いレーザ光を照射する必要がな
いため蛍光色素の退色の心配もなく、また微弱光の測定
も可能となる。また、ズームレンズを用いているため試
料照射のビームのピッチを容易に変えることができ、任
意のピッチの試料を対象とし得る利点もある。
光をマイクロレンズによりマルチビーム化すると共に、
その各ビームをズームレンズを介して各試料に同時照射
する。このため、従来のように光走査をする必要がな
く、構造が簡単となる。また、同一の読取時間で比較す
ると、光走査のよりもビームの本数分だけ弱い光でよく
従来のような光強度の強いレーザ光を照射する必要がな
いため蛍光色素の退色の心配もなく、また微弱光の測定
も可能となる。また、ズームレンズを用いているため試
料照射のビームのピッチを容易に変えることができ、任
意のピッチの試料を対象とし得る利点もある。
【００１１】この場合、請求項２のようにマルチビーム
とバイオチップの各サイトに配置された試料のピッチは
共に等間隔である
とバイオチップの各サイトに配置された試料のピッチは
共に等間隔である
【００１２】また、ズームレンズとしては、請求項３の
ように、テレセントリックレンズまたは非テレセントリ
ックレンズを使用する。非テレセントリックレンズの場
合は、ビームは試料面に対して斜めに入射し発散または
収束するが、バイオチップの励起が目的であるから、斜
め入射でも差し支えない。さらに、スペースを要する
が、テレセントリック系とすればビームはバイオチップ
表面に垂直入射できるので表面コートの反射防止膜など
がより有効に作用する。
ように、テレセントリックレンズまたは非テレセントリ
ックレンズを使用する。非テレセントリックレンズの場
合は、ビームは試料面に対して斜めに入射し発散または
収束するが、バイオチップの励起が目的であるから、斜
め入射でも差し支えない。さらに、スペースを要する
が、テレセントリック系とすればビームはバイオチップ
表面に垂直入射できるので表面コートの反射防止膜など
がより有効に作用する。
【００１３】さらに、請求項４のように、ズームレンズ
から出射されるマルチビームがサンプル面に対してオフ
フォーカスとなるように構成すると、ビーム内の強度分
布の強弱が低減され、各試料はその全面がほぼ均一な光
量で照射される。
から出射されるマルチビームがサンプル面に対してオフ
フォーカスとなるように構成すると、ビーム内の強度分
布の強弱が低減され、各試料はその全面がほぼ均一な光
量で照射される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係るバイオチップ読取装置の
一実施例を示す構成図である。図において、図３と同等
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
説明する。図１は本発明に係るバイオチップ読取装置の
一実施例を示す構成図である。図において、図３と同等
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００１５】図１において、１０は集光基板、１１はマ
イクロレンズ、１２はバリアフィルタ、２０はテレセン
トリックなズームレンズである。集光基板１０には複数
個のマイクロレンズ１１がピッチＰ１で等間隔に配置さ
れている。
イクロレンズ、１２はバリアフィルタ、２０はテレセン
トリックなズームレンズである。集光基板１０には複数
個のマイクロレンズ１１がピッチＰ１で等間隔に配置さ
れている。
【００１６】ズームレンズ２０は、焦点距離がｆ１のレ
ンズ２１と焦点距離ｆ２のレンズ２２から構成されてお
り、その焦点距離ｆ１とｆ２はいずれも可変である。こ
のズームレンズ２０はダイクロイックミラー４とサンプ
ル６の間に配置されている。なお、レンズ２１と２２
は、便宜上単レンズで示してあるが、通常それぞれ複数
枚のレンズから形成されたレンズ群である。
ンズ２１と焦点距離ｆ２のレンズ２２から構成されてお
り、その焦点距離ｆ１とｆ２はいずれも可変である。こ
のズームレンズ２０はダイクロイックミラー４とサンプ
ル６の間に配置されている。なお、レンズ２１と２２
は、便宜上単レンズで示してあるが、通常それぞれ複数
枚のレンズから形成されたレンズ群である。
【００１７】バリアフィルタ１２は、ダイクロイックミ
ラー４とレンズ８の間に配置され、サンプル６から発生
する蛍光は通すがその他の波長の光は除去する作用効果
を有する。
ラー４とレンズ８の間に配置され、サンプル６から発生
する蛍光は通すがその他の波長の光は除去する作用効果
を有する。
【００１８】このような構成において、集光基板１０の
上側から入射される励起光は複数個のマイクロレンズ１
１でマルチビーム化され、ズームレンズ２０に垂直に入
射する。この場合、マイクロレンズ１１でビーム化され
た光はマイクロレンズ１１の焦点位置に集光（各集光点
間のピッチをＰ１とする）した後、再び広がってズーム
レンズ２０に入射する。ビームレンズのレンズ２２から
垂直に出射される各ビームはそれぞれ集光され（各集光
点間のピッチをＰ２とする）サンプル６面をスポット照
射する。
上側から入射される励起光は複数個のマイクロレンズ１
１でマルチビーム化され、ズームレンズ２０に垂直に入
射する。この場合、マイクロレンズ１１でビーム化され
た光はマイクロレンズ１１の焦点位置に集光（各集光点
間のピッチをＰ１とする）した後、再び広がってズーム
レンズ２０に入射する。ビームレンズのレンズ２２から
垂直に出射される各ビームはそれぞれ集光され（各集光
点間のピッチをＰ２とする）サンプル６面をスポット照
射する。
【００１９】このとき、ズームレンズを調節してレンズ
の焦点距離ｆ１，ｆ２の比を変えることにより励起光ビ
ームのピッチＰ１，Ｐ２の比を変えることができる。ま
た、サンプル位置を垂直方向にずらせてサンプル面への
励起光ビームがオフフォーカスになるようにしても構わ
ない。オフフォーカスにすることによりサンプル面を照
射する励起光のスポット径は大きくなり、試料面内では
光強度分布が平坦化される。すなわち、試料はほぼ均一
な光量で照射されることになる。
の焦点距離ｆ１，ｆ２の比を変えることにより励起光ビ
ームのピッチＰ１，Ｐ２の比を変えることができる。ま
た、サンプル位置を垂直方向にずらせてサンプル面への
励起光ビームがオフフォーカスになるようにしても構わ
ない。オフフォーカスにすることによりサンプル面を照
射する励起光のスポット径は大きくなり、試料面内では
光強度分布が平坦化される。すなわち、試料はほぼ均一
な光量で照射されることになる。
【００２０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変
更、変形をも含むものである。例えば、図２に示すよう
にズームレンズは非テレセントリックレンズであっても
差し支えない。この場合、ズームレンズからの出射励起
光ビームはサンプル面に垂直に入射せず、同図（ａ）の
ように発散するかまたは同図（ｂ）のように収束する
が、バイオチップの励起用としては問題はない。
ことなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変
更、変形をも含むものである。例えば、図２に示すよう
にズームレンズは非テレセントリックレンズであっても
差し支えない。この場合、ズームレンズからの出射励起
光ビームはサンプル面に垂直に入射せず、同図（ａ）の
ように発散するかまたは同図（ｂ）のように収束する
が、バイオチップの励起用としては問題はない。
【００２１】また、図１において、ダイクロイックミラ
ー４からカメラ９までの部分はレンズ２２とサンプル６
の間に配置してもよい。なお、これらの場合もオフフォ
ーカスにして試料を均一な光量で照射するようにしても
構わない。
ー４からカメラ９までの部分はレンズ２２とサンプル６
の間に配置してもよい。なお、これらの場合もオフフォ
ーカスにして試料を均一な光量で照射するようにしても
構わない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果がある。 （１）マルチビームでサンプルを照射するため、従来の
ようにステージを走査させる必要がなく、従来に比べて
構造が簡単になる。 （２）また、マルチビーム化したことにより、同一の読
取時間で比較すると、光走査のよりもビームの本数分だ
け弱い光でよく従来のような光強度の強いレーザ光を照
射する必要がないため蛍光色素の退色の心配もなく、ま
た微弱光の測定も可能となる。
ような効果がある。 （１）マルチビームでサンプルを照射するため、従来の
ようにステージを走査させる必要がなく、従来に比べて
構造が簡単になる。 （２）また、マルチビーム化したことにより、同一の読
取時間で比較すると、光走査のよりもビームの本数分だ
け弱い光でよく従来のような光強度の強いレーザ光を照
射する必要がないため蛍光色素の退色の心配もなく、ま
た微弱光の測定も可能となる。
【００２３】（３）さらに、サンプルを照射する励起光
ビームスポットのピッチをズームレンズの調節により任
意に変えられるため、サンプルの試料のピッチは固定で
なくてよい。これによって目的や種類の異なる種々のバ
イオチップを１台の装置で読取ることができる。 （４）サンプルの位置を垂直方向にずらせることにより
サンプルに照射される励起光ビームを簡単にオフフォー
カスとすることができ、サンプルの各試料はその全面を
ほぼ均一な光量で照射することができる。
ビームスポットのピッチをズームレンズの調節により任
意に変えられるため、サンプルの試料のピッチは固定で
なくてよい。これによって目的や種類の異なる種々のバ
イオチップを１台の装置で読取ることができる。 （４）サンプルの位置を垂直方向にずらせることにより
サンプルに照射される励起光ビームを簡単にオフフォー
カスとすることができ、サンプルの各試料はその全面を
ほぼ均一な光量で照射することができる。
【００２４】（５）また、ズームレンズはテレセントリ
ックレンズに限らず非テレセントリックレンズも使用で
きる。なお、非テレセントリックレンズの場合、試料照
射のビームが発散あるいは収束して試料に対し斜めに入
射しても、バイオチップの励起用であるため問題となる
ことはない。
ックレンズに限らず非テレセントリックレンズも使用で
きる。なお、非テレセントリックレンズの場合、試料照
射のビームが発散あるいは収束して試料に対し斜めに入
射しても、バイオチップの励起用であるため問題となる
ことはない。
【図１】本発明に係るバイオチップ読取装置の一実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】従来のバイオチップ読取装置の一例を示す構成
図である。
図である。
４ ダイクロイックミラー
６ 試料
８ レンズ
９ カメラ
１０ 集光基板
１１ マイクロレンズ
１２ バリアフィルタ
２０ ズームレンズ
２１，２２ レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】複数の試料を等間隔に配置したバイオチッ
プに励起光を照射して、受光素子により前記試料の画像
情報を読取るバイオチップ読取装置において、 複数個のマイクロレンズを備え前記バイオチップに照射
する励起光をマルチビーム化する集光基板と、 この集光基板とバイオチップとの間に配置され前記マル
チビームのピッチを変えて出射することのできるズーム
レンズを具備したことを特徴とするバイオチップ読取装
置。 - 【請求項２】前記マイクロレンズにより集光するマルチ
ビームのピッチとバイオチップ上に配置された試料の配
置ピッチはそれぞれ等間隔であるように構成されたこと
を特徴とする請求項１記載のバイオチップ読取装置。 - 【請求項３】前記ズームレンズは、テレセントリックレ
ンズまたは非テレセントリックレンズであることを特徴
とする請求項１または２記載のバイオチップ読取装置。 - 【請求項４】前記ズームレンズから出射されるマルチビ
ームがサンプル面に対してオフフォーカスとなるように
構成されたことを特徴とする請求項１〜３記載のバイオ
チップ読取装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241862A JP2003057557A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | バイオチップ読取装置 |
| US10/198,174 US20030031596A1 (en) | 2001-08-09 | 2002-07-19 | Biochip reader and fluorometric imaging apparatus |
| EP02016363A EP1283416A3 (en) | 2001-08-09 | 2002-07-25 | Biochip reader and fluorometric imaging apparatus |
| EP05111237A EP1635165A3 (en) | 2001-08-09 | 2002-07-25 | Fluorometric imaging apparatus |
| US11/249,333 US20060029523A1 (en) | 2001-08-09 | 2005-10-14 | Biochip reader and fluorometric imaging apparatus |
| US12/232,704 US20090032736A1 (en) | 2001-08-09 | 2008-09-23 | Biochip reader and fluorometric imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001241862A JP2003057557A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | バイオチップ読取装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003057557A true JP2003057557A (ja) | 2003-02-26 |
Family
ID=19072226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001241862A Pending JP2003057557A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | バイオチップ読取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003057557A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005181181A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Yokogawa Electric Corp | バイオチップ基板保持方法およびバイオチップ読取装置 |
| US7209236B2 (en) | 2004-07-09 | 2007-04-24 | Yokogawa Electric Corporation | Biochip reader |
| JP2007322185A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 蛍光分析方法，蛍光分析装置及び画像検出方法 |
| JP2009180740A (ja) * | 2009-05-11 | 2009-08-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 蛍光分析方法，蛍光分析装置及び画像検出方法 |
| JP2010032400A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Yokogawa Electric Corp | バイオチップ読取装置 |
Citations (12)
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