WO2003104805A1

WO2003104805A1 - バイオアッセイ装置及びバイオアッセイ用基板

Info

Publication number: WO2003104805A1
Application number: PCT/JP2003/006814
Authority: WO
Inventors: 山津　久行; 古木　基裕; 山本　眞伸
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2003-12-18
Also published as: US7709248B2; TWI237115B; CN100412547C; US20050048595A1; CN1551983A; TW200400352A; EP1510819A4; KR20050008631A; EP1510819A1; KR101215228B1; EP1510819B1; JP2004012273A; JP4193421B2

Abstract

検出部上方のスペース分配の問題を解決し、更には、ディスク基板におけるサーボ動作を安定化できるバイオアッセイ装置等を提供する。検出部（３）に、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他生体物質を検出用物質（Ｄ）として固定し、この固定された検出用物質（Ｄ）上に標的物質含有液（Ｓ）を滴下して、前記検出用物質（Ｄ）と前記標的物質（Ｔ）とを相互反応させた反応生成物（Ｒ）を作製する手段と、前記反応生成物（Ｒ）に特定波長の励起光（Ｐ）を照射することによって前記蛍光標識物質（Ｄ）から発せられた蛍光（Ｆ）を、前記検出部（３）の裏面（１０２）側に配置されたレンズ（５）を用いて集光し、前記蛍光（Ｆ）の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるバイオアッセイ装置（Ｕ）等を提供する。

Description

バイオアツセィ装置及びバイオアツセィ用基板

技術分野

明

本発明は、バイオインフォマティクス（生命情報科学）分野において有用なバイオアツセィ装置に関する田。より詳細には、所定構成の検出部に存在する蛍光標識物質から発せられる蛍光を、前記検出部の裏側で集光して該蛍光の強度を検出するように工夫されたバイオアッセィ装置に関する。

背景技術

現在、マイクロアレイ技術によって所定の DN Aが微細配列された、いわゆる DN Aチップ又は DN Aマイクロアレイ（以下、「DNAチップ」と総称する。）と称されるバイオアツセィ用の分子集積基板が、遺伝子の変異解析、 S N P s (—塩基多型）分析、遺伝子発現頻度解析等に利用されており、創薬、臨床診断、薬理ジエノミクス、法医学その他の分野において広範囲に活用され始めている。

この DNAチップは、ガラス基板やシリコン基板上に多種 · 多数の D N Aォリゴ鎖ゃ c D N A (complementary DNA) 等が集積されていることから、ハイブリダイゼーション等の分子間相互反応の網羅的解析が可能となる点が特徴とされている。

DN Aチップによる解析手法の一例を簡潔に説明すれば、ガラス基板やシリコン基板上に固相化された DN Aプローブに対して、細胞、組織等から抽出した mRN Aを逆転写 P C R反応等によって蛍光プローブ d N T Pを組み込みながら P C R増幅し、前記基板上においてハイブリダィゼーションを行い、所定の検出器で蛍光測定を行うという手法である。

ここで、前記 D N Aチップを用いたバイオアツセィ方法における、被処理ターゲット物質数の増大及び検出精度と検出速度の向上を図る為、光デイスクで培われた基板技術及びサーボ技術を応用したバイオアッセィ技術が提案できる。

即ち、円盤状のディスク基板を回転させながら所定の位置に検出用物質含有溶液を滴下し、これを基板上で固相化させる。次に、ディスク基板を回転させながら固相化した検出用物質上に、蛍光標識した標的物質含有溶液を滴下し、検出用物質と標的物質を相互反応させ、相互反応に寄与しなかった標的物質を洗浄する。続いて、ディスク基板を回転させながら相互反応を示した標的物質に励起光を照射し、蛍光標識より発せられる蛍光をディテクタで検出し、検出された蛍光強度を解析し検出用物質とターゲット物質の結合強度を分析する（例えば、特開 2 0 0 1— 2 3 8 6 7 4号報参照）。

ディスク基板を用いた上記バイオアッセィ方法（以下、説明の便宜上、「ディスクアツセィ」と称する。）は、光ディスクの基板作成に用いられる射出成型技術、及び表面微細加工技術を利用することにより、従来の D N Aチップと称されるものと比較して、非常に安価に膨大な数の検出物質、及びターゲット物質を基板所に配列することが可能であるという利点がある。

また、ディスク基板を高速で回転させ、高感度のディテクタを用いて蛍光検出を行うことにより、検出速度の向上を図ることが可能であり、更には、上記の様にディスク基板上に高集積化された標的物質を、高速のアツセィ装置で繰り返し分析すれば、結果を統計的に処理することが可能となり、検出精度の向上を図ることが可能であるという利点もある。しかしながら、上記ディスクアツセィにおいては、サンプル溶液は、水平に保持されたディスク基板の上方から所定の検出部（スポット領域）に滴下されるので、この滴下装置（例えば、インクジェットプリンティング装置）は基板上方に配置される。このため、蛍光標識された標的物質から発せられた蛍光の強度を検出するための検出装置を基板上方に配置する構成を採用すると、前記滴下装置群と検出装置のスペース分配が問題となり、装置群の配置構成が複雑となるという技術的課題が発生する。滴下装置の複雑化、多数ノズル化が進展すると予想される中で、前記技術的課題の解決は重要である。

また、ディスクアツセィでは、ディスク基板の偏心や反りに起因する動的な擾乱の影響を抑えるため、ディスク基板とレンズ集光距離を一定に保つフォーカスサーボや蛍光集光レンズをディスク上に配列された検出用物質やターゲット物質に追従させるためのトラッキングサーボを確実に動作させることが重要となる。

これらのサーボ機構を作動させる為に必要なサーボ情報（サーボエラ一信号）は、集光レンズを通してレーザー光をディスク表面に照射し、反射されて集光レンズに戻ってきたレーザー光を光学的、電気的に処理することで得られるが、ディスク基板の表面には検出用物質や標的物質が光学的見地から見て不均一に存在する。このため、ディスク基板の上方側からレーザー光を照射し、同上方側に反射されて戻ってくる反射レ一ザ一光は散乱を受けてしまう結果、サーボエラー信号は大きなノィズを含み、サーボの動作が不安定になってしまうという技術的課題が生じた。

そこで、本発明は、検出部上方のスペース分配の問題を解決し、更には、ディスク基板におけるサーボ動作を安定化できるバイオアツセィ装置を提供することを主目的とする。発明の開示

上記技術的課題を解決するため、本発明では以下のバイオアッセィ装置並びにバイオアッセィ用基板を提供する。

まず、本願では、反応領域に存在する検出用物質（例えば、ヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リボソームその他生体物質等）に、蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを前記反応領域において相互反応させて反応生成物を作成する手段と、前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を前記反応領域の裏側において集光して、前記蛍光の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるように工夫されたバイオアツセィ装置を提供する。

このバイオアツセィ装置では、検出部の反応領域の裏側に、蛍光強度検出手段を設けるように工夫したので、検出部上方により広いスペースを確保できるようになる。この結果、サンプル溶液を滴下するための装置及びその関連装置群を、より自由な構成で配置させることができるようになるという利点がある。

なお、本装置において、蛍光を得るための励起光照射手段に関しては、検出部の上方（表側）又は下方（裏側）のいずれに配置させても良いが、励起光照射手段を蛍光強度検出手段とともに検出部の裏側に配置する方力検出部上方にさらに広いスペースを形成できるので好適である。具体的には、少なくとも検出部には、蛍光標識された標的物質から発せられた蛍光に対して透光性を有する光透過層を形成しておき、前記検出部の裏側から励起光を（反応領域に存在する）検出用物質に向けて照射する構成とする。そして、前記光透過層を通過して前記裏側に戻ってくる前記蛍光の強度を検出するように工夫することによって、励起光照射手段と蛍光強度検出手段の両方を、検出部の裏側に配置できる。

次に、本願では、検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域を少なくとも備える検出部を配設され、前記検出部の反応領域側面に励起光と蛍光の双方に対して透過性を有する光透過層が形成された構成のバイオアツセィ用基板を提供する。なお、蛍光は、蛍光インタ一力レータを用いて得るようにしてもよレ、。

この「バイオアツセィ用基板」によれば、基板上に配設された検出部の裏側から励起光照射し、この照射によった検出部から得られる蛍光を検出部の裏側で集光し、該蛍光の強度を検出することが可能となる。このため、基板上方には、より広いスペースが得られるようになる。この結果、サンプル溶液を滴下するための装置及ぴその関連装置群を、基板上方側に、より自由な構成で配置させることができるようになる。

ここで、前記バイオアツセィ用基板においては、基板上に設けられる検出部の位置情報及びフォーカス情報を光学的に提供可能に構成されたディスク基板（円盤状基板）を採用し、検出部に設けられる光透過層を、レーザー光を反射させる性質を備える反射層として機能させる工夫する即ち、この光透過層は、励起光と蛍光の双方に対して透光性を有するとともに、レーザー光反射機能を有する。

ここで、本発明に係る上記バイオアツセィ装置では、前記構成のディスク基板を使用し、このディスク基板上に配設された検出部を用いてァッセィを行うように工夫することができる。

検出部の位置情報及びフォーカス情報を光学的に提供可能に構成されたディスク基板を用いる場合、ディスク基板の偏心や反りに起因する動的な擾乱の影響を抑えるため、該ディスク基板とレンズ集光距離を一定に保つフォーカスサーボや蛍光集光レンズをディスク上に配列された検出用物質やターゲット物質に追従させるためのトラッキングサーボを確実に動作させることが必要となる。

上記ディスク基板上に配設された検出部に形成された光透過層は、上記の通り、励起光と蛍光の双方に対して透光性を有するとともに、レーザ一光反射能を有するため、該基板の裏面側（検出部形成面の裏面側）に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し反射して戻ってくる反射レーザー光を用いてフォーカス情報を得、このフォーカス情報を用いて、前記レンズと前記ディスク基板との距離を一定に保持するフォーカスサーボを作動させることが可能となる。

更には、基板表面の裏面側に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻ってくる反射レーザー光を用いてトラッキング情報を得、このトラッキング情報を用いて、前記レンズを前記検出部位列に正確に追随させるトラッキングサーポを作動させることが可能となる。

ディスク基板の裏面側からレーザー光を照射し、該裏面側に反射レーザ一光を得る基本構成を備える上記サーポ関連手段によれば、ディスク基板の表面に光学的見地から見れば不均一に存在していると言える検出用物質や標的物質の影響によって、反射レーザー光が散乱することがなくなるので、サーボエラー信号のノイズが排除され、サーボ動作を安定化することができる。

なお、上記構成のバイオアツセィ装置では、蛍光標識された標的物質から蛍光を発生させるために基板に照射される励起光と前記サーボ動作を得るためのレーザー光を兼用することもできる。この手段によれば、基板周辺に配設される光学系を更に簡略な構成とすることができるので装置の低コスト化ゃコンパクト化等を推進できる。

また、上記バイオアツセィ装置では、ディスク基板表面が鉛直上向きとなるように、即ち水平に基板を保持しておくことによって、所定の検出部に対するサンプル溶液の滴下を重力方向に従って正確に行うことができ、また、検出部に滴下された微小滴のサイズや形態も均一化できるので、蛍光検出精度を向上させることが可能となる。

以上のように、本発明に係るバイオアツセィ装置は、サンプル溶液の滴下装置と蛍光強度検出装置のスペース分配の問題を解決する技術、更にはディスク基板を採用する場合では、サ一ポエラー信号にノイズが少なく、サーポ動作（フォーカスサーポとトラッキングサーボ）を安定化できる技術を、関連業界に提供するという技術的意義を有する。図面の簡単な説明

図 1は本発明に係るバイオアツセィ装置に好適に用いられるディスク基板（ 1 ) の上方視平面図である。

図 2は同基板（ 1 ) に設けられた検出部（ 3) 周辺の部分拡大図である。

図 3は励起光（P) を基板（ 1 ) 上方から検出部（ 3 ) に照射したときの様子を簡略に示す図である。

図 4は励起光（P) を基板（ 1 ) 下方から検出部（ 3 ) に照射したときの様子を簡略に示す図である。

図 5は本発明に係るバイオアツセィ装置（U) の構成を簡略に表すブロック図である。

図 6 A〜図 6 Eは同装置（U) を用いたバイオアツセィ手順を簡略に示すフロー図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係るバイオアツセィ装置の構成について、添付図面を参照しながら説明する。図 1は、同バイオアツセィ装置に好適に用いられる本発明に係るバイオアツセィ用基板の上方視平面図、図 2は、同基板に設けられる検出部周辺の構成を簡略に表す図である。

図 1中符号 1で示された基板は、 C D、 D V D , M D等の光情報記録媒体に用いられる円盤基板（ディスク）に採用される基材から形成されている。

該基材は、石英ガラスやシリコン、ポリカーボネート、ポリスチレンその他の円盤状に成形可能な合成樹脂、好ましくは射出成形可能な合成樹脂によって形成されている。なお、安価な合成樹脂基板を用いることで、従来使用されていたガラスチップに比して低ランニングコストを実現できる。

基板 1の表面 1 0 1には、光ディスクマスタリング技術により、検出用物質 Dと標的物質 Tの相互反応の場となる検出部 3， 3 · · · や、基板 1 の場所を特定する為に用いられァドレスピット 1 0 3， 1 0 3 · · •がスパイラル状に記録されている（図 1参照）。検出部 3の長さ、幅、深さは、それぞれ数 μ mから数百// mで、この値は励起光 Pのスポット径ゃサンプル溶液（検出用物質含有溶液、ターゲット物質含有溶液）の最小滴下可能量に基づいて決定する。

この基板 1の一方の表面には、厚さ数 n mから数十 n m程度の範囲の反射層 2が形成されている。反射層 2の膜厚は、前記範囲で反射層 2を構成する物質により適宜決定できる。

ここで、反射層 2が、単層の金属材料若しくは単層の無機材料からなる場合においては、後述するサーボ動作用のレーザー光に対する反射率は、 5 %以上、 5 0 %以下の範囲とすることが望ましい。これは、より安定なサーボ動作（フォーカスサーボ及びトラッキングサーボ）を行うために要求される、より高いレーザー光反射率と蛍光強度測定のために必要な励起光及び蛍光に対する透光性とを両立させることができる好適な範囲であるからである。また、前記反射率範囲により、基板表面 1 0 1に存在する液状物質 D， Tの屈折率が、基板 1の屈折率と非常に近い場合においても、基板 1上で反射したサーボ用レーザー光に対する外乱を完全に取り除くことができる。

なお、上記反射層 2は、複数の無機材料を積層し、波長選択性のある反射膜としてもよい。この場合、サーボ動作用のレーザー光だけを反射させることができるようになるので、蛍光強度測定用の励起光や蛍光の損失を心配する必要がなくなる。即ち、蛍光強度測定への影響を心配することなく。レーザー光反射率が 5 0 %を越える（例えば、反射率 9 0 %以上の）反射層 2を形成することができる。

前記光透過層には、以下の構成の検出部 3が凹設されている。

図 2に示すように、検出部 3は、サンプル溶液 Sが、例えばインクジエツトプリンティングノズル（図示せず）を介して滴下される窪み又は溝状の反応領域 3 1 と、この反応領域 3 1 を形成する壁面に形成された検出表面 3 2 と、を備える。なお、検出部 3は、図示された形状に限定されることなく、使用する基板 1に、目的に応じて所定箇所に必要数だけ配設する。

検出表面 3 2 (図 2参照）は、検出用物質 Dを固相化できるように表面処理されている。前記検出表面 3 2は、 D N Aプローブ等の所望の検出用物質を固相化するために好適な表面処理が適宜選択されて施されている。

例えば、ァミノ基含有のシラン力ップリング剤溶液ゃポリリシン溶液で表面処理される。合成樹脂製基板であれば、その表面をプラズマ処理及び D U V ( D e e p U V、深紫外）照射処理後、アミノ基含有シランカップリング剤溶液で処理する。また、表面に銅、銀、アルミニウム又は金をスパッタして成膜して、その表層にアミノ基、チオール基、カルボキシル基等の官能基（活性基）を有する物質やシステアミン、ストレブトアビジン等をコートしてもよい。また、検出表面には、必要に応じて検出用物質を固相化するためのリンカーを結合させておいてもよい。基板 1 の表面 1 0 1 の所定位置に配設された検 J1J部 3 ， 3 · · ·には、 D N Aプローブ等のヌクレオチド鎖、ペプチド、タンパク質、脂質、低分子化合物、リポソームその他生体物質等を検出用物質 Dとして固定する。この固定された検出用物質 D上に蛍光標識された標的物質含有サンプル液 Sを滴下して、前記検出用物質 Dと前記標的物質 Tとを相互反応させた反応生成物 Rを作製する。

なお、図 2中の符号 4は、標的物質 T (ここでは、ヌクレオチド鎖）の末端にメーキングされた蛍光色素を表している。この蛍光色素によるマーキングの替わりに、蛍光インターカレータを用いてハイブリダィゼーション等の相互反応を検出してもよい。

次に、図 3を参照して説明する。本発明に係るバイオアツセィ装置では、前記した反応生成物 Rに特定波長の励起光（励起用レーザー光） P を照射することによって、蛍光標識された標的物質 Tから発せられた蛍光 Fを、基板 1 の検出部 5が設けられた基板表面 1 0 1の裏面 1 0 2側に配置されたレンズ（集光レンズ） 5を用いて集光し、前記蛍光 Fの強度を検出する。なお、図 2中における符号 6は、ディテクタ 7の前に設置される集光レンズである。

励起光 Pの照射は、基板 1の表面 1 0 1又は裏面 1 0 2のいずれの方向からも可能であるが（図 3では、基板表面 1 0 1側から照射する構成が示されている）、基板表面 1 0 1の上方スペースを、サンプル溶液の滴下装置及びその関連装置の配置スペースとして有効に活用するためには、励起光 Pの照射は、裏面 1 0 2側から行うのが好適である（図 4参照） .。図 3に示されているように、励起光 Pを検出部 3に表面（又は裏面 1 0 2からでもよい。）から照射し、裏面 1 0 2側に戻ってくる蛍光 Fを検出する構成では、上記した反射層 2 (少なくとも検出部 3の底面部 3 3の反射層 2 ) は、前記蛍光 Fと前記励起光 Pに対して透光性を有する光透過層として機能させる。これにより、基板表面 1 0 1の裏面側から励起光 Pを検出部 3に照射し、光透過層を通過して裏面 1 0 2側に戻つてくる蛍光 Fの強度を検出することが可能となる。

ここで、励起光 Pの波長としては、一般の蛍光物質が励起される波長域と一致する。 4 0 0 n m〜 7 0 0 n m程度が適当である。

以下、図 5に基づいて、本発明に係るバイオアツセィ装置 Uの好適な実施形態の全体構成について説明する。

まず、上記構成の基板 1 は、回転手段を備えるディスク支持台 8の上方に突設されたスピンドル 9に固定されている。スピンドル 9は、基板 1の中心孔 1 0 4 (図 1参照）に揷着されている。

なお、ディスク基板 1の表面 1 0 1上に滴下される検出用物質 Dゃ標的物質 Tは、溶液状の体を成す。従って、液ダレ等の種々の問題を避けるために、溶液が滴下される基板 1は、水平に保持されていることが極' めて望ましい。

基板 1の上方には、サンプル溶液 Sを所定位置の検出部 3， 3 · · · に正確に追従しながら滴下する構成とされたノズル 1 0が配置されている。符号 1 1で示された制御部は、後述するフォーカス情報とトラツキング情報に基づいてノズル 1 0の滴下動作全体を制御する。

励起光 Pは、レーザーダイオード 1 2から出射され、コリメ一夕レンズ 6にて平行光とされた後、ダイクロイツクミラー 1 3で 9 0 ° 屈折された後、進行方向前方に配置されたミラー 1 4で 9 0 ° 屈折され、ァクチユエ一夕 1 5で支持された集光レンズ 5に入射し、基板 1の裏面 1 0 2側から検出部 3に照射される。なお、符号 1 6は、制御部 1 1から送信されるレーザーダイォードドライバ 1 7を制御するための信号である, ここで、励起光 Pは、集光レンズ 5によって基板表面で数 μ m程度の大きさまで絞り込まれる。この微小な励起光スポット径を活かすために、基板 1上に検出用物質含有溶液や標的物質含有溶液を滴下するノズル 1 0 としては、ピコリツトルオーダーの微少量溶液を滴下可能なィンクジエツトプリンティングノズルが好適である。

インクジヱットプリンティングノズルの数は、使用する溶液の数だけ用意してもよい。また、 1種類の溶液を滴下後、ー且ノズルを洗浄し、別種類の溶液を滴下することにより、少ないノズル数で多種の溶液を扱うこともできる。基板 1上にサンプル溶液 S (検出用物質含有溶液、タ一ゲット物質含有溶液）を滴下する際には、サーボ用レーザー光 V (後述）を用いて、基板上に予め記録されているアドレス情報を読み取りながら、所望のアドレスに所望の溶液を滴下する。

洗浄作業を経た検出部 3において依然存在する蛍光標識された標的物質 T、即ちハイブリダィゼーション等の相互反応を示した標的物質 Τに対して、励起光 Ρが照射されると、符号 Fで示される蛍光が発せられ、基板 1の裏面 1 0 2側に該蛍光 Fが戻ってくる（図 4再参照）。

この蛍光 Fは、基板 1の下方に配置された前記ミラー 1 4で 9 0 ° 屈折された後、光進行方向に配置された前記ダイクロイツクミラー 1 3を透過して直進し、更に前方に配置されたダイクロイツクミラー 1 8で 9 0 ° 屈折される。続いて蛍光 Fは、上方のレンズ 1 9に入射して集光され、ディテクタ 7に導かれる。このように、ダイクロイツクミラー 1 8 は、蛍光 Fを反射する性質を有するとともに、後述するサーボ用レーザ一光 Vに対して透光性を有する性質を備える。

ここで、蛍光強度は、一般の光ディスク R F信号等と比較して、非常に弱いことが予想される。従って、蛍光検出用のディテクタ 7には、一般のフォトダイォードと比較して非常に感度の高いフォトマルチプライヤー（光電管）やアバランシェフオトダイオード（A P D ) を採用するのが好適である。

前記ディテクタ 7で検出された蛍光 Fは、 A D変換機 2 0によって所定ビット数のデジタル信号 2 8に変換される。このデジタル信号 2 8は、例えば、基板 1上のァドレスと発せられた蛍光強度とを対応させたマップの作成等の解析に利用される。

次に、サーボ機構の構成について説明する。

まず、基板 1 の下方に配置される上記集光レンズ 5は、上記ァクチュエータ 1 5によって、フォーカス方向（上下方向）及ぴトラッキング方向（周方向）に駆動される構成とされる。このァクチユエータ 1 5 としては、光ディスクのピックアップに使用されるものと同じタイプの、 2 軸ボイスコィル型のものが好適である。

上記したように、基板 1は水平に保持され、かつ前記集光レンズ 5は、基板 1から見て鉛直下方に設置されているので、励起光 P並びにフォーカスサーボ及びトラッキングサーボに利用されるサーポ用レーザー光 V は、基板 1の裏面 1 0 2側から照射される。

基板 1の裏面 1 0 2側からサーボ用レーザー光 Vを照射する構成を採用したことによって、サーボ用レーザー光 Vは、基板 1 の検出部 3に、溶液中に存在している検出用物質 Dや標的物質の影響を全く受けずに、基板 1 の裏面 1 0 2から反射されて戻ってくる。このため、基板 1が回転しても、これら液状物質により反射光の方向及び強度が乱されることはないので大変好適である。即ち、フォーカスエラー及びトラッキングエラーも外乱を受けることなく、サーボが安定して動作できるようになる。具体的に説明すると、まず、図 5中の符号 2 1は、サ一ポ用レーザ一ダイォードを示しており、その後方には前記ダイォード 2 1 を制御するためのドライバ 2 2が配置されている。サーポ用レーザーダイォード 2 1の光出射方向には、コリメータレンズ 2 3が配置され、このレンズ 2 3によってサーポ用レーザー光 Vは平行光に変換されて直進する。

ここで、フォーカスエラ一の発生には、非点収差法、ナイフエッジ法、スキュー法等、幾つかの方法が考えられるが、図 5の構成の場合、非点収差発生レンズ 2 6を用いた非点収差法採用している。

また、トラッキングエラーの発生には、ディファレンシャルプシュプル法と 3スポット法が好適であると考えられる。両方法ともディスク上で 3つの光スポットを得る必要がある。従って、光ディスクピックアツプで一般的である様に、回折格子 2 4をサーポ用レーザー光学系に挿設して、回折された 0次及び ± 1次光を、集光レンズ 5を介して基板 1 に照射する。なお、図 5における符号 2 7は、サ一ポ用レーザ一反射光のディテクタを示している。ドライバ 2 2及びディテクタ 2 7は制御部 1 1 によって制御されている（図 5参照）。

なお、上記した励起光 Pの波長、蛍光 Fの波長、レーザー光 Vの波長は、それぞれ異なっていてもよい。これらの光 P 、 F 、 Vの波長が異なるようにした構成を採用する場合には、基板 1 に設けられた反射層 2が、蛍光 Fの波長に対して所定程度の透光性（透過率）を有し、かつサーポ動作が可能なレーザ一光反射率を備える物性が要求される。つまり、反射率 · 透過率に波長依存性があってもかまわず、好ましくはローパスフィル夕的な周波数特性があればよい。単一の波長の場合では、蛍光 Fの透過率とレーザ一光 Vの反射率の両方を向上させることは困難であるが. 波長依存性を持たせることによって、蛍光 Fの透過率及びレーザー光 V の反射率を向上させることができる。次に、本発明に係るバイオアツセィ装置を用いたバイオアツセィの手順の一例を、図 6 A〜図 6 Eに基づいて説明する。

まず、ディスク状の基板 1 を、水平にディスク支持台 8 (図 5参照）に固定する。そして、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを動作させながら基板 1 を回転させ、アドレス情報を検出しながら、所定の検出部 3に検出用物質含有液 S dを滴下ノズル 1 0 (図 5参照）を介して滴下する（図 6 A ) 。

続いて、フォーカスサーボ及ぴトラッキングサーボを動作させながら基板 1 を回転させ、アドレス情報を検出しながら、所定の検出部 3に対して、蛍光標識された標的物質含有溶液 S t を、滴下ノズル 1 0 (図 5 参照）によって滴下する（図 6 B ) 。

その後、検出用物質 Dと標的物質 Tのハイブリダィゼーシヨンその他の相互反応反応を促進するために、基板 1を恒温恒湿槽 Wにおいて数時間加温する（図 6 C ) 。

続いて基板 1 を、例えば界面活性剤 S D Sを含む S S C ( S a 1 i n e - S o d i u m C i t r a t e )バッファ一溶液 Bを用いて洗浄し、基板 1上に固相化されている検出用物質 Dと相互反応を示さなかった標的物質 Tを検出部 3から除去する（図 4 D ) 。

基板 1 を検出用物質 Dが固相化された表面 1 0 1 を上向きにしてディスク支持台 8に再び固定し、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを動作させながら基板 1 を回転させ、励起光 Pを蛍光標識された標的物質 T (相互反応を示した標的物質 T ) に照射する（図 4 E ) 。

蛍光標識から発せられた蛍光 Fの強度をディテクタで検出し、検出用物質 Dと標的物質丁との相互反応の状況を判断する。ディテクタ出力は A D変換機 2 0によって特定ビット数のデジタル信号 2 8に変換され、基板 1上のァドレスと蛍光強度を対応させたマップが作成される。なお、本発明に係るバイオアッセィ装置及びバイオアッセィ用基板は、上記実施形態に限定されるものではない。産業上の利用可能性

本発明に係るにバイオアッセィ装置は、検出部の検出表面に固定された状態の検出用物質に蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを相互反応させた反応生成物を作製する手段と、前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を、検出部の裏面側で集光し、前記蛍光の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるように工夫されているので、検出部上方により広いスペースを確保できる。この結果、検出部に対してサンプル溶液を滴下するための装置及びその関連装置群を、より自由な構成で配置させることができるようになるという有利な効果が得られる。

また、本発明によれば、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを作用させながら、ディスク基板を回転させて、その基板表面に検出用物質含有溶液を滴下し、固相化させ、その後固相化した検出用物質の上から蛍光標識等された標的物質を滴下し、両物質をハイプリダイゼーション等の相互反応をさせた後、励起光を基板上に照射し、それにより発せられた蛍光強度をディテクタで検出し、検出用物質と標的物質の相互反応の状況を分析する一連の手順を、安定かつ確実に実行できる。また、フォーカスサーボ及ぴトラッキングサーボの動作が安定するようになるので、測定結果の信頼性を向上させることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 反応領域に存在する検出用物質に、蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを前記反応領域において相互反応させて反応生成物を作成する手段と、

前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を前記反応領域の裏側において集光して, 前記蛍光の強度を検出する手段と、を少なくとも備えるバイオアツセィ 2 . 検出用物質を固定可能に表面処理された検出表面と、該検出表面に固定された状態の検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域と、を少なくとも備える検出部をさらに備えることを特徴とする請求項 1に記載のバイオアツセィ装置。

3 . 前記反応領域底面には、前記蛍光と前記励起光の双方

に対して透光性を有する光透過層を形成し、

前記励起光を、前記反応領域の裏側から前記光透過層を通過させて前記検出用物質に照射し、前記光透過層を通過して前記裏側に戻ってくる前記蛍光の強度を検出することを特徴とする請求項 1 に記載のバイオアッセィ装置。

4 . 反応領域に配置された検出用物質に、蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを前記反応領域において相互反応させて反応生成物を作成する手段と、

前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を前記反応領域の裏側において集光して、前記蛍光の強度を検出する手段とを配設することを特徴とするバイオアッセィ装置の製造方法。

5 . 検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域を少なくとも備える検出部を配設され、

前記検出部の反応領域側面に励起光と蛍光の双方に対して透過性を有する光透過層が形成されたことを特徴とするバイオアツセィ用基板。

6 . 検出用物質を固定可能に表面処理された検出表面と、該検出表面に固定された状態の検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域と、を少なくとも備える検出部をさらに備えることを特徴とする請求項 5に記載のバイオアツセィ用基盤。

7 . 前記検出部の位置情報及びフォーカス情報を光学的に提供可能に構成されたディスク基板であって、前記光透過層が、レーザー光を反射させる性質を備える反射層として機能することを特徴とする請求項 5に記載のバイオアツセィ用基板。

8 . 検出用物質と標的物質との相互反応の場を提供する反応領域を少なくとも備える検出部を配設し、

前記検出部の反応領域底面に励起光と蛍光の双方に対して透過性を有する光透過層を形成することを特徴とするバイオアツセィ用基板の製造方法。

9 . 請求項 7に記載のバイオアツセィ用基板の裏面側に配置されたレンズを介してレーザ一光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻つてくる反射レーザー光を用いてフォーカス情報を得る手段を備え、前記フォーカス情報を用いて、前記レンズと前記ディスク基板との距離を一定に保持するフォーカスサ一ボを作動させることを特徴とするバィオアッセィ装置。

1 0 . 請求項 7に記載のバイオアツセィ用基板の裏面側に配置されたレンズを介してレーザー光を集光して前記反射層に照射し、反射して戻つてくる反射レーザ一光を用いてトラッキング情報を得る手段を備え、前記トラッキング情報を用いて、前記レンズを前記検出部位列に正確に追随させるトラッキングサーボを作動させることを特徴とするバイオァッセィ装置。

1 1 . 前記励起光と前記レーザー光を兼用することを特徴とする請求項 5に記載のバイオアツセィ装置。

1 2 . 前記励起光と前記レーザー光を兼用することを特徴とする請求項 6に記載のバイオアッセィ装置。

1 3 . 請求項 7に記載のバイオアツセィ用基板を鉛直上向きとなるように保持することを特徴とするバイオアッセィ装置。

1 4 . 検出用物質を配置した反応領域へ、検出用物質に蛍光標識された蛍光標識物質を滴下するノズルと、

前記検出物質および前記蛍光標識物質を前記反応領域で相互反応させた反応生成物に励起光を照射するための光源と、

前記励起光によって前記反応生成物から発せられる蛍光を前記反応領域の裏側において集光する集光レンズを備えることを特徴とするバイォァッセィ装置。

1 5 . 反応領域に存在する検出用物質に、蛍光標識された標的物質含有液を滴下して、前記検出用物質と前記標的物質とを前記反応領域において相互反応させて反応生成物を作成し、

前記反応生成物に特定波長の励起光を照射することによって前記蛍光標識物質から発せられた蛍光を前記反応領域の裏側において集光して、前記蛍光の強度を検出することを特徴とするバイオアッセィ方法。