JP3761475B2 - 試料カートリッジ及び試料分析装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料カートリッジ及び試料分析装置に係り、例えばタンパク質を分析するのに用いて好適な試料カートリッジ及び試料分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、試料に含まれるタンパク質を分析するための試料分析方法が提案されている。
【0003】
図19は、タンパク質の分析手順を説明する図である。ビーズは、タンパク質を識別するために用いられ、1種類以上の蛍光色素で染色されている。ここで、各蛍光色素の含有量が識別コードとなる。したがって、例えばm色の蛍光色素を用い、各蛍光色素の含有量がN段階であるとすると、識別コードはNm通りになる。
【0004】
つぎに、ビーズに抗体Aを結合させる。抗体Aは、特定のタンパク質のみと結合する性質を有する。なお、識別コードが異なるビーズに対しては、異なるタンパク質と結合する性質の抗体Aを結合させる。これにより、ビーズの識別コードが分かれば、そのビーズに結合するタンパク質を特定することができる。
【0005】
そして、タンパク質と、抗体A及びビーズの結合体とを結合させる。
【0006】
一方、蛍光体は、タンパク質が存在しているかを判定するために用いられ、抗体Bと結合する。この抗体Bは、蛍光体だけではなく、特定のタンパク質と結合する性質を有する。
【0007】
蛍光体及び抗体Bが結合した後、この結合体と、ビーズ、抗体A及びタンパク質の結合体とを結合させる。
【0008】
以上のような試料に対してレーザ光を照射すると、ビーズの蛍光を検出することができる。そして、ビーズの蛍光光量に基づいて、ビーズに染色された蛍光色素の含有量を判別し、これによりビーズを判別することができる。一方、蛍光体の光も検出することができれば、試料の中にタンパク質が存在していることが分かる。
【0009】
この結果、識別コードを判別することでビーズを特定することができ、これにより、このビーズと結合したタンパク質を特定することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば血液に含まれるタンパク質を分析する場合、人への感染を防ぐために、人が直接血液に触れないようにする必要があった。また、非常に多くの試料を検査する必要があるので、試料の分析を容易にする必要もあった。
【0011】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、試料に触れることなく容易に分析することができる試料カートリッジ及び試料分析装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、光を透過する流動管と、前記流動管に供給するための試料であるビーズ、タンパク質及び蛍光体の結合体を貯蔵すると共に余分な蛍光体を吸着する吸着剤を有する貯蔵室と、前記流動管の一端側に設けられ、前記流動管内との気圧差によって前記試料を前記流動管の所定方向に流動させる気圧差発生室と、を備えている。
【0013】
ここで、気圧差発生室は、低圧室でもよいし、高圧室でもよいし、その両方であってもよい。このような構成により、試料を所定方向に流動させながら分析ができるので、試料が手や被服に触れることなく、容易に分析を行うことができる。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記流動管と前記気圧差発生室の間を封止し、外部からの作用によって前記流動管と前記気圧差発生室とを導通させる封止部材を更に備えたことを特徴とする。
【0015】
封止部材は、外部からの作用があったときに、流動管と気圧差発生室との封止を解除し、流動管と気圧差発生室とを導通させる。これにより、流動管内と気圧差発生室との間に気圧差が発生し、試料が流動管内を所定方向に流動するので、容易に分析可能な状態にすることができる。ここで、外部からの作用とは、例えば外部から力が加わったことや電圧・電流が与えられたことが該当する。
【0016】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記流動管内の試料からの光を所定の方向に導光する導光部材を更に備えたことを特徴とする。
【0017】
このような構成により、流動管に光を照射すれば、流動管からの光を容易に検出して試料を分析することができる。
【0018】
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項記載の発明において、内面が光反射部材で構成された反射球面体を更に備え、前記反射球面体は、その中心が前記流動管の中心軸上に位置するように配置され、前記中心を通りかつ前記流動管の中心軸と直交する直交軸上に1つ以上のレーザ挿通孔を備えたことを特徴とする。
【0019】
1つ以上のレーザ挿通孔としては、入射されるレーザ光をそのまま他方に出射させるためのものと、前記入射されたレーザ光によって流動管内の試料が発した光を外部に出射させるためのものと、がある。
【0020】
このような構成により、流動管内の試料が発した光は、反射球面体によって内部反射されて集光された後、レーザ挿通光を介して出射される。したがって、レーザ挿通光を介して出射された光を用いて試料を分析することができるので、分析精度を向上させることができる。
【0038】
請求項5記載の発明は、レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、所定方向に可動自在に構成され、前記レーザ光出射手段で出射されたレーザ光を反射する反射手段と、前記反射手段で反射されたレーザ光が、請求項1から3のいずれか1項記載の試料カートリッジの流動管に照射するように、前記反射手段の可動量を制御する制御手段と、前記試料カートリッジからの光に基づいて前記流動管を流動する試料を分析する分析手段と、を備えている。
【0039】
このような構成により、試料カートリッジの流動管が非常に細くても、レーザ光を精度よく流動管に照射させることができる。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0043】
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係るビーズカートリッジ10の構成を示す図である。
【0044】
ビーズカートリッジ10は、試料を貯蔵する試料貯蔵室11と、試料を所定方向に流動する光透過流路12と、光透過流路12の内部の気圧を低くして試料を流動させる低圧室13と、これらを保持する筐体14と、を備えている。
【0045】
試料貯蔵室11は、所定の試料を貯蔵しておくものである。所定の試料としては、本実施の形態では、例えばビーズ、タンパク質及び蛍光体の結合体であるものとする。試料貯蔵室11の形状は、図1のような直方体に限らず、他の形状であってもよい。
【0046】
試料貯蔵室11は、さらに、余分な蛍光体を吸着する吸着剤11aを有している。これにより、タンパク質と結合していない蛍光体が光を発するのを防止して、分析精度を上げる。なお、吸着させる蛍光体の拡散速度を遅くしておき、吸着剤11aが蛍光体とタンパク質の結合の妨げにならないようにする。
【0047】
また、試料貯蔵室11に吸着剤11aを設ける代わりに、試料貯蔵室11にウォッシュ液を流し込み、余分な蛍光体を外部に洗い流してもよい。
【0048】
光透過流路12は、光透過部材で構成された例えば直径30[μm]の管である。光透過流路12の一端には、光透過流路12に試料を供給するための試料貯蔵室11が接続されている。
【0049】
低圧室13は、大気圧に比べて低圧になっており、ヒューズ15を介して光透過流路12の他端に接続されている。したがって、低圧室13は、ヒューズ15によって栓が閉められた状態になっているが、ヒューズ15が壊れた場合には、光透過流路12との気圧差によって、試料を試料貯蔵室11から光透過流路12に流動させる。
【0050】
筐体14には、分析対象となる試料を外部から試料貯蔵室11に注入するための試料注入口16が形成されている。試料試料貯蔵室11と試料注入口16の間には、試料貯蔵室11に貯蔵されている試料が外部へ逆流するのを防止するための逆止弁17が設けられている。
【0051】
図2は、ビーズカートリッジ10の斜視図である。
【0052】
筐体14は、例えば、外形が縦40[mm]、横10[mm]、高さ5[mm]のスティック形状で構成されている。また、筐体14には、外部からのレーザ光を光透過流路12に照射させるためのレーザ貫通孔18と、後述する導光部材を挿入するための一対の導光部材挿入孔19a,19bとが形成されている。
【0053】
レーザ貫通孔18は、所定の大きさの孔が筐体14の一方の面から向かい合う他方の面まで貫通して構成されている。なお、光透過流路12は、レーザ貫通孔18の中間点を通ると共に、レーザ貫通孔18のレーザ方向に直交している。
【0054】
導光部材挿入孔19a,19bは、筐体14の一方の面から向かい合う他方の面まで貫通して構成されている。導光部材挿入孔19a,19bの断面は、導光部材の矩形断面よりやや大きい矩形状に形成されている。さらに、導光部材挿入孔19a,19bは、レーザ貫通孔18と平行にかつレーザ貫通孔18を挟むように筐体14に形成されている。導光部材挿入孔19a,19bの中心部は、光透過流路12からの光が入射されるように形成されている。
【0055】
以上のような構成のビーズカートリッジ10を用いることによって、実験者は、試料注入口16に、分析対象となる試料を注入するだけでよい。これにより、実験者は、試料が実験者の手や被服に触れることなく、容易に分析を行うことができる。さらに、ビーズカートリッジ10を使い捨てにすることで、実験者の安全性を向上させることができる。
【0056】
図3は、ビーズカートリッジ10内の試料を分析する試料分析装置30の構成を示すブロック図である。
【0057】
試料分析装置30は、所定波長のレーザ光を出射するレーザ光源31と、レーザ光源31と異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源32と、レーザ光をビーズカートリッジ10に照射させる光学系33と、光学系33の位置を調整する位置調整機構34と、レーザ光が所定位置を照射したことを検出するための位置検出センサ35と、ビーズカートリッジ10からの光を検出する光検出部36と、位置調整機構34を制御したり光検出部36の検出結果に基づいて試料を分析する制御部37と、制御部37の分析結果を出力する分析結果出力部38と、を備えている。
【0058】
レーザ光源31は、ビーズの識別コードを検出するためのレーザ光を光学系33に向けて出射する。レーザ光源32は、タンパク質に結合した蛍光体の存在を検出するためのレーザ光を光学系33に向けて出射する。
【0059】
図4は、光学系33の具体的な構成を示す斜視図である。図5は、光学系33及びビーズカートリッジ10の要部断面図である。
【0060】
光学系33は、レーザ光源31,32から出射されたレーザ光を集光する集光レンズ41と、レーザ光の照射位置を変えるための可動ミラー42と、ビーズカートリッジ10からの光を光検出部36に導光する一対の導光部材43a,43bと、で構成されている。
【0061】
集光レンズ41は、レーザ光源31,32からのレーザ光を集光して、集光したレーザ光を可動ミラー42に照射する。これにより、レーザの高感度化及び省電力化を図ることができる。
【0062】
可動ミラー42は、集光レンズ41からのレーザ光を反射して、ビーズカートリッジ10の光透過流路12に照射させる。可動ミラー42は、図示されていない支軸によって回転可能に構成され、レーザ光を光透過流路12の軸方向(長手方向)に直交する方向に振ることができるようになっている。また、位置調整機構34は、可動ミラー42の回転量を調整するものである。
【0063】
位置検出センサ35は、ビーズカートリッジ10が試料分析装置30に装着された場合に、ビーズカートリッジ10のレーザ貫通孔18の延長軸上になるように配置されている。そして、位置検出センサ35は、レーザ光を検出し、検出結果を制御部37に供給する。
【0064】
制御部37は、位置検出センサ35で検出されるレーザ光の強度に基づいて、光透過流路12に対するレーザ照射位置を判定する。そして、制御部37は、レーザ照射位置が光透過流路12の中心にくるように、位置調整機構34を介して可動ミラー42の回転量を調整する。
【0065】
一方、導光部材43a,43bは、光透過流路12からの反射光を光検出部36に導光する。
【0066】
図6は、ビーズカートリッジ10を試料分析装置30に装着した場合に、光透過流路12の軸方向からみたときの導光部材43a,43bの断面図である。以下、導光部材43aについて説明するが、導光部材43bも同様に構成されている。
【0067】
導光部材43aは、例えばガラスやプラスチック等で構成された光透過部材44aと、光反射膜45aとで構成されている。光透過部材44aの光透過流路12側にある第1の側面46aは、平面状に構成されている。第1の側面46aに対向する第2の側面47aの大部分も平面であるが、一部(ビーズカートリッジ10内に挿入される部分)は曲面になっている。この曲面部分は、光透過流路12の中心軸を焦点とする放物線に沿って形成されている。さらに、第2の側面47aの曲面部分には、内部方向に光を反射する反射膜45aが形成されている。これにより、光透過流路12からの光は、反射膜45aで反射された後、平行光となって光検出部36に導光される。
【0068】
なお、ビーズカートリッジ10は、このような構成の導光部材43a,43bを予め備えてもよい。すなわち、ビーズカートリッジ10は、試料分析装置30に装着された場合に、光透過流路12からの光を光検出部36に導光する導光部材を設けてもよい。
【0069】
光検出部36は、導光部材43a,43bを介して、光透過流路12内のビーズや蛍光体の光をそれぞれ検出し、検出結果を制御部37に供給する。
【0070】
制御部37は、光検出部36で検出されたビーズの蛍光光量に基づいて、蛍光色素の含有量を求め、ビーズの識別コードを判別する。また、制御部37は、蛍光体の光を検出したときは、試料にタンパク質が含まれていると判定する。
【0071】
つぎに、試料分析装置30を用いて試料を分析するときの手順について説明する。
【0072】
最初に、実験者は、ビーズカートリッジ10の試料貯蔵室11にビーズ、蛍光体、検体を注入し、ビーズカートリッジ10を試料分析装置30に装着する。
【0073】
試料分析装置30の制御部37は、ビーズカートリッジ10が装着されると、試料の反応が終了するまで一定温度で保管した後、次の手順に従ってビーズカートリッジ10内の試料を分析する。
【0074】
第1工程では、制御部37は、最初にヒューズ15に電流を流してヒューズ15を壊すと共に、レーザ光源31,32にレーザ光を出射させる。このとき、試料貯蔵室11内の試料は、光透過流路12に流れ出すと共に、レーザ光源31,32からのレーザ光を受けて蛍光を発する。
【0075】
第2工程では、制御部37は、光検出部36で検出された光の中に蛍光体からの光があるかを判定する。蛍光体からの光がない場合、試料にはタンパク質が存在していないので、分析処理を終了する。一方、蛍光体からの光がある場合、試料にタンパク質が存在しているので、次の処理に移行する。
【0076】
第3工程では、制御部37は、光検出部36で検出された光の中で、ビーズの蛍光強度に基づいてビーズの識別コードを判別する。識別コードを判別することでビーズを特定することができ、この結果、ビーズと結合したタンパク質を特定することができる。
【0077】
以上のように、試料分析装置30は、ビーズカートリッジ10を用いることによって、手や被服を汚すことなく、試料に含まれるタンパク質を安全かつ容易に分析することができる。
【0078】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば以下のようにすることもできる。
【0079】
図7は、ビーズカートリッジ10Aの構成を示す図である。
【0080】
ビーズカートリッジ10Aは、図1に示す構成に加えて、更に高圧室20を備えている。高圧室20は、大気圧に比べて高圧にされており、ヒューズ21を介して試料貯蔵室11に接続されている。したがって、高圧室20は、ヒューズ21によって栓が閉められた状態になっている。そして、ヒューズ15及び21が壊れると、低圧室13及び高圧室20は、光透過流路12との気圧差によって、試料を試料貯蔵室11から光透過流路12に流動させる。また、ビーズカートリッジは、図7に示す構成から低圧室13を除いた構成であってもよい。
【0081】
さらに、ビーズカートリッジ10,10Aに気圧差を調整する調整弁を設けてもよい。これにより、光透過流路12を流動する試料の速度を調整することができる。
【0082】
図8は、ビーズカートリッジの他の構成を示す要部斜視図である。ビーズカートリッジは、上述したビーズカートリッジ10,10Aとほぼ同様に構成されているが、光透過流路12の長手方向及びレーザ貫通孔18を通るレーザ方向の交点を中心とした内面ミラー球面体22を更に備えている。
【0083】
内面ミラー球面体22の中心点は、前記光透過流路12の中心軸上に位置している。また、内面ミラー球面体22には、レーザ貫通孔18と交差する部分に、レーザ孔22a,22bが設けられている。内面ミラー球面体22には、さらに、レーザ貫通孔18及び光透過流路12にそれぞれ直交する軸(X軸)と交差する部分に、反射光孔22c,22dが設けられている。
【0084】
これにより、光透過流路12内の試料からの光は、内面ミラー球面体22で内面反射した後、反射光孔22c,22dを介して出力される。したがって、ビーズカートリッジ10からの光を集光することで、分析精度を向上させることができる。
【0085】
[第2の実施の形態]
つぎに、第2の実施の形態について説明する。
【0086】
図9は、第2の実施の形態に係るビーズプレート50の斜視図である。
【0087】
ビーズプレート50は、矩形のプレート状に形成された筐体51と、筐体51の内部に吸収された試料例えば血液が外部に漏れないようにするため、ビーズプレート50の一平面を覆うように封止された封止シール52と、を備えている。
【0088】
図10は、ビーズプレート50の断面図である。
【0089】
筐体51は、平面矩形基盤51aの周端部に形成された周壁51bによって、凹部を有している。また、平面矩形基盤51aは、ガラスやプラスチック等の光を透過する透過部材で構成されている。
【0090】
筐体51の凹部には上から順にメッシュ53、フィルタ54、吸収体55、フィルム56が積層されており、その内部は液で満たされている。
【0091】
メッシュ53は、血液が直接人の手などに触れないようにするものである。フィルタ54は、例えば血液が注入された場合に、血液を濾過して必要な成分のみを透過する。吸収体55は、ビーズ等の試料を浸して保存するための液を吸収している。
【0092】
フィルム56は、ビーズ57を2次元の所定パターンで固定するために用いられる。具体的には、ビーズ57は、フィルム56に付着された所定パターンの接着剤によって位置決めされている。また、フィルム56は液を通すための複数の穴を有している。したがって、ビーズ57は、フィルム56によって固定されたままで、その液に浸される。なお、ビーズ57の位置決めの他の態様については後述する。
【0093】
また、上記液の中には、図示しないが、タンパク質と結合する蛍光体も含まれている。さらに、ビーズ57とビーズ57の間には、余分な蛍光体を吸着する吸着剤がある。
【0094】
さらに、ビーズプレート50は、後述の図11に示すように、フィルム56に固定された各ビーズの位置情報(例えば、XYアドレス)及びその識別コードを記憶する半導体メモリ58を備えている。なお、半導体メモリ58を用いる代わりに、次のようにしてもよい。
【0095】
例えば、ビーズプレート50にその識別情報を示すバーコードを貼ってもよい。そして、各ビーズの位置情報及びその識別コードを光ディスク等の外部記憶媒体に記録しておき、バーコードに対応する情報を外部記憶媒体から読み出すようにしてもよい。
【0096】
図11は、ビーズプレート50を用いて試料を分析する試料分析装置70の構成を示すブロック図である。
【0097】
試料分析装置70は、ビーズプレート50からの光を読み取る読取ヘッド71と、読取ヘッド71の位置を調整する位置調整機構72と、ビーズプレート50内の半導体メモリ58からデータを読み出す読出部73と、位置調整機構72の位置を調整したりタンパク質を分析する制御部74と、を備えている。
【0098】
図12は、試料分析装置70に備えられた読取ヘッド71及び位置調整機構72の斜視図である。
【0099】
読取ヘッド71は、基盤81上に設置されたレーザ光源82と、ビームスプリッタ83と、ビーズプレート50からの光を検出する光検出器84と、レーザ光源82、ビームスプリッタ83及び光検出器84を外部から保護するための透明カバー85と、を備えている。
【0100】
レーザ光源82は、蛍光体を発光させるためのレーザ光を出射する。ビームスプリッタ83は、レーザ光源82からのレーザ光を透過させると共に、ビーズプレート50からの光を光検出器84に向けて反射する。光検出器84は、ビーズプレート50からの光を、ビームスプリッタ83を介して検出し、検出結果を制御部74に供給する。
【0101】
位置調整機構72は、縦移動ガイド機構72a及び横移動ガイド機構72bで構成されている。横移動ガイド機構72bは、読取ヘッド71を支持しながら横方向に移動させる。縦移動ガイド機構72aは、横移動ガイド機構72bを支持しながら縦方向に移動させる。これにより、読取ヘッド71は、縦方向及び横方向に移動可能になっている。
【0102】
以上のように構成された試料分析装置70は、次の手順に従ってビーズプレート50内のタンパク質を分析する。
【0103】
実験者は、最初にビーズプレート50の封止シール52を少し剥がして、メッシュ53の上から分析対象となる血液を注入する。これにより、血液は、メッシュ53を介してフィルタ54に浸透する。フィルタ54は、血液から所定成分(例えば、タンパク質)のみを透過する。そして、タンパク質は、吸収体55によって貯蔵された後、フィルム56を通過して、ビーズ57に固定された各ビーズと結合し、さらに蛍光体と結合する。なお、タンパク質と結合しなかった蛍光体は、吸着剤によって吸着される。
【0104】
実験者は、封止シール52を筐体51に再び貼り付け、血液が外部に漏れないようにし、ビーズプレート50を試料分析装置70に装着する。
【0105】
一方、試料分析装置70の制御部74は、ビーズプレート50が装着されるとビーズプレート50を一定温度に制御すると共に所定の反応時間が経過するまで待機し、そして以下の制御を行う。
【0106】
第1工程では、制御部74は、読出部73を制御して、ビーズプレート50の半導体メモリ58から各ビーズの位置情報及びその識別コードを読み出す。
【0107】
第2工程では、制御部74は、読取ヘッド71のレーザ光源82にレーザ光を出射させると共に、位置調整機構72を制御して、読取ヘッド71を縦方向及び横方向にスキャンする。これによって、制御部74は、すべてのビーズ57にレーザ光を照射する共に、ビーズ57の蛍光を検出する。
【0108】
第3工程では、制御部74は、半導体メモリ58から読み出された位置情報の中から、蛍光が検出されたビーズの位置情報と同じものを選択し、選択された位置情報に対応するビーズの識別コードを判別する。タンパク質は、この識別コードのビーズと結合している。したがって、ビーズの識別コードを判別することで、タンパク質を特定することができる。
【0109】
以上のように、試料分析装置70は、ビーズプレート50に存在する各ビーズの位置情報及びその識別コードを読み出し、各ビーズにレーザ光を照射して、レーザ光を反射したビーズの位置情報を検出し、この位置情報に対応する識別コードを判別することにより、タンパク質を分析することができる。つまり、試料分析装置70は、ビーズプレート50からの位置情報と半導体メモリ58に予め記憶された情報とを照合することで、容易に試料を分析することができる。
【0110】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のようにすることもできる。
【0111】
蛍光体は、レーザ光が照射された場合、レーザ光をレーザ入射方向に反射するだけでなく様々な方向に反射する。したがって、光検出器84で検出される光量は小さい。そこで、光検出器84で検出される光量を大きくするために、ビーズプレートは次のように構成されてもよい。
【0112】
図13は、ビーズプレートの他の構成を示す断面図である。
【0113】
ビーズプレートの平面矩形基盤51aの外側(読取ヘッド71側)には、複数の凸部51cが形成されている。凸部51cは、ビーズの配置パターンに対応しており、各ビーズの鉛直方向にそれぞれ1つずつ形成されている。凸部51cは、ビーズの中心を通る鉛直方向の軸と交差する点で最も厚みを有し、上記軸から離れるに従って薄くなっていくような半球体状又は半楕円体状に形成されている。
【0114】
以上のように構成されたビーズプレートによると、蛍光体が発した光は、凸部51cによって読取ヘッド71方向に集光される。これにより、蛍光体の光を精度よく検出することができ、分析精度を向上させることができる。
【0115】
また、ビーズプレート50におけるビーズの位置決めは、上述した実施の形態に限定されるものではなく、以下のようにしてもよい。
【0116】
例えば、平面矩形基盤51a上に複数の凹部を2次元の所定パターンで形成し、各凹部にビーズを配置してもよい。また、平面矩形基盤51a上にビーズ位置を固定する部材、例えばメッシュを敷き、メッシュの各穴にビーズを配置してもよい。
【0117】
さらに、ビーズに磁性体を与えると共に、平面矩形基盤51a上の各点を所定パターンで磁化することで、ビーズを位置決めしてもよい。また、平面矩形基盤51aを磁化する代わりに、フィルム54に磁石を貼り付けてもよい。
【0118】
さらに、ビーズを持続性固体誘電体(エレクトレット:electret)にすると共に、平面矩形基盤51a上に所定パターンで電極を配置することで、ビーズを位置決めしてもよい。また、平面矩形基盤51aに電極を配置する代わりに、フィルム54に電極を貼り付けてもよい。
【0119】
[第3の実施の形態]
つぎに、第3の実施の形態について説明する。なお、上述した実施の形態と同一の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0120】
図14は、第3の実施の形態に係るビーズディスク90の斜視図である。ビーズディスク90は、ディスク状に形成された光透過部材からなる筐体91で構成されている。筐体91の上部表面には、複数の試料挿入孔92が形成されている。
【0121】
図15は、ビーズディスク90の要部斜視図である。試料挿入孔92は、筐体91の厚み方向に、筐体91の厚みより少し短い長さで形成されている。そして、試料挿入孔92の底部から周方向に空隙93が形成されている。空隙93には、周方向に沿って所定間隔毎にビーズが配置されている。なお、ビーズの位置決め方法については特に限定されるものではなく、第2の実施の形態と同様にすることができる。
【0122】
空隙93の一端は試料挿入孔92に接続されているが、空隙93の他端は液溜め94に接続されている。液溜め94は、空隙93の他端から上方に向かって形成された空洞であり、筐体91の表面までは貫通していない。
【0123】
したがって、試料挿入孔92に検体が注入されると、空隙93内は検体で満たされ、余分な検体は液溜め94に溜まる。
【0124】
また、筐体91は透明部材で構成されているので、外部からの光が空隙93に入射したり、空隙93に配置されたビーズ等の光が外部に出射されるようになっている。
【0125】
さらに、ビーズディスク90は、後述の図16に示すように、空隙93に配置された各ビーズの位置情報(例えば、半径r及び角度θからなる2次元アドレス)及びその識別コードを記憶する半導体メモリ95を備えている。
【0126】
以上のように構成されたビーズディスク90は、各試料挿入孔92にそれぞれ異なる検体を注入しても、それぞれの検体を独立に保持して分析可能にすることができる。また、本実施の形態においても、図13に示す構成と同様に、各ビーズの配置パターンに対応するように筐体91の外側に凸部を形成してもよい。このとき、凸部は、ビーズの中心を通る鉛直方向の軸と交差する点で最も厚みを有し、上記軸から離れるに従って薄くなっていくような半球体状又は半楕円体状にするのが好ましい。
【0127】
図16は、ビーズディスク90を用いて試料を分析する試料分析装置100の構成を示すブロック図である。なお、試料分析装置70とほぼ同一の構成であるので、試料分析装置70と同一の部位については同一の符号を付した。
【0128】
試料分析装置100は、ビーズディスク90からの光を読み取る読取ヘッド71と、読取ヘッド71の位置を調整する位置調整機構101と、ビーズディスク90内の半導体メモリ95からデータを読み出す読出部73と、位置調整機構101の位置を調整したりタンパク質を分析する制御部74と、を備えている。
【0129】
なお、試料分析装置100は、本実施の形態では読取ヘッド71をビーズディスク90の下側になるように設けているが、ビーズディスク90の上側になるように設けてもよい。
【0130】
位置調整機構102は、図14に示すように、読取ヘッド71を支持するアーム101aと、ビーズディスク90を回転させるスピンドルモータ101bと、で構成されている。
【0131】
アーム101aは、読取ヘッド71を支持すると共に、読取ヘッド71をビーズディスク90の径方向に移動させることができる。スピンドルモータ101bは、ビーズディスク90を360度自在に回転させることができる。これにより、2次元アドレスの半径rは、ビーズディスク90の径方向において、基準位置に対する読取ヘッド71の移動量によって決定される。また、2次元アドレスの角度θは、ビーズディスク90の周方向(回転方向)において、基準位置に対するビーズディスク90の回転量によって決定される。
【0132】
以上のように構成された試料分析装置100は、次の手順に従ってビーズディスク90内のタンパク質を分析する。
【0133】
実験者は、最初にビーズディスク90の試料挿入孔92に分析対象となる検体を注入する。なお、異なる検体については、異なる試料挿入孔92に注入する。これにより、検体に含まれるタンパク質は、空隙93に配置された各ビーズと結合する。
【0134】
実験者は、次に試料挿入孔92に蛍光体を注入して、蛍光体とタンパク質とを結合させる。蛍光体とタンパク質との結合が終了した後、試料挿入孔92にウォッシュ液を注入して不要な蛍光体を除去する。そして、ビーズディスク90を試料分析装置100に装着する。
【0135】
一方、試料分析装置100の制御部74は、ビーズディスク90が装着されると、ビーズディスク90を一定温度に制御すると共に所定の反応時間が経過するまで待機し、そして以下の制御を行う。
【0136】
第1工程では、制御部74は、読出部73を制御して、ビーズディスク90の半導体メモリ95から各ビーズの位置情報及びその識別コードを読み出す。
【0137】
第2工程では、制御部74は、読取ヘッド71のレーザ光源82にレーザ光を出射させると共に、位置調整機構101を制御して、ビーズディスク90を回転させると共に、読取ヘッド71を径方向に移動させる。これによって、制御部74は、空隙93に配置されたすべてのビーズにレーザ光を照射する共に、ビーズからの光を検出する。
【0138】
第3工程では、制御部74は、半導体メモリ95から読み出された位置情報の中から、反射光が検出されたビーズの位置情報と同じものを選択し、選択された位置情報に対応するビーズの識別コードを判別する。タンパク質は、この識別コードのビーズと結合している。したがって、ビーズの識別コードを判別することで、タンパク質を特定することができる。
【0139】
以上のように、試料分析装置100は、ビーズディスク90に存在する各ビーズの位置情報及びその識別コードを読み出し、各ビーズにレーザ光を照射して、レーザ光を反射したビーズの位置情報を検出し、この位置情報に対応する識別コードを判別することにより、タンパク質を分析することができる。
【0140】
また、試料分析装置100は、各試料挿入孔92に異なる検体を注入した場合でも、ビーズディスク90に存在する各ビーズの位置情報及びその識別コードを用いることによって、すべての検体を同時に検査することができる。
【0141】
なお、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、ビーズディスク90については例えば次のようにしてもよい。なお、上述した部位と同一の部位については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0142】
図17は、ビーズディスクの他の構成を示す要部斜視図である。各ビーズの上部に、内面が反射鏡からなる半球体状の反射半球面体96をかぶせてもよい。これにより、上記反射半球面体96は、蛍光体が発した光を読取ヘッド71方向に集光させることができる。
【0143】
図18は、ビーズディスクの他の構成を示す要部断面図である。このビーズディスクは、当該ビーズディスクの上側に読取ヘッドがある場合に好適なものである。空隙93の下側には、所定間隔毎に、半球状に形成された半球凹部93aが形成されている。この半球凹部93aによってビーズを容易に位置決めすることができると共に、ビーズのを上側に集光することができる。
【0144】
【発明の効果】
本発明に係る試料カートリッジは、試料であるビーズ、タンパク質及び蛍光体の結合体を貯蔵すると共に余分な蛍光体を吸着する吸着剤を有する貯蔵室と、流動管の一端側に設けられ流動管内との気圧差によって試料を流動管の所定方向に流動させる気圧差発生室とを備えることで、試料が手や被服に触れることなく、容易に分析を行うことができる。
【0146】
本発明に係る試料分析装置は、反射手段で反射されたレーザ光が試料カートリッジの流動管に照射するように反射手段の可動量を制御した後に、試料カートリッジからの光に基づいて試料を分析することによって、レーザ照射位置を正確に位置決めすることができ、精度よく試料を分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るビーズカートリッジの構成を示す図である。
【図2】ビーズカートリッジの斜視図である。
【図3】ビーズカートリッジ内の試料を分析する試料分析装置30の構成を示すブロック図である。
【図4】光学系の具体的な構成を示す斜視図である。
【図5】光学系及びビーズカートリッジの要部断面図である。
【図6】ビーズカートリッジを試料分析装置に装着した場合に、光透過流路の軸方向からみたときの導光部材の断面図である。
【図7】ビーズカートリッジの他の構成を示す図である。
【図8】ビーズカートリッジの他の構成を示す要部斜視図である。
【図9】第2の実施の形態に係るビーズプレートの斜視図である。
【図10】ビーズプレートの断面図である。
【図11】ビーズプレートを用いて試料を分析する試料分析装置の構成を示すブロック図である。
【図12】試料分析装置に備えられた読取ヘッド及び位置調整機構の斜視図である。
【図13】ビーズプレートの他の構成を示す断面図である。
【図14】第3の実施の形態に係るビーズディスクの斜視図である。
【図15】ビーズディスクの要部斜視図である。
【図16】ビーズディスクを用いて試料を分析する試料分析装置の構成を示すブロック図である。
【図17】ビーズディスクの他の構成を示す要部斜視図である。
【図18】ビーズディスクの他の構成を示す要部断面図である。
【図19】タンパク質の分析手順を説明する図である。
【符号の説明】
10 ビーズカートリッジ
11 試料貯蔵室
12 光透過流路
13 低圧室
22 内面ミラー球面体
30,70,100 試料分析装置
31,32 レーザ光源
33 光学系
34,72,101 位置調整機構
36 光検出部
50 ビーズプレート
51,91 筐体
54 フィルタ
55 吸収体
56 フィルム
57 ビーズ
58,95 半導体メモリ
71 読取ヘッド
73 読出部
90 ビーズディスク
93 空隙
Claims (5)
- 光を透過する流動管と、
前記流動管に供給するための試料であるビーズ、タンパク質及び蛍光体の結合体を貯蔵すると共に余分な蛍光体を吸着する吸着剤を有する貯蔵室と、
前記流動管の一端側に設けられ、前記流動管内との気圧差によって前記試料を前記流動管の所定方向に流動させる気圧差発生室と、
を備えた試料カートリッジ。 - 前記流動管と前記気圧差発生室の間を封止し、外部からの作用によって前記流動管と前記気圧差発生室とを導通させる封止部材を更に備えたこと
を特徴とする請求項1記載の試料カートリッジ。 - 前記流動管内の試料からの光を所定の方向に導光する導光部材を更に備えたこと
を特徴とする請求項1または2記載の試料カートリッジ。 - 内面が光反射部材で構成された反射球面体を更に備え、
前記反射球面体は、その中心が前記流動管の中心軸上に位置するように配置され、前記中心を通りかつ前記流動管の中心軸と直交する直交軸上に1つ以上のレーザ挿通孔を備えたこと
を特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の試料カートリッジ。 - レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
所定方向に可動自在に構成され、前記レーザ光出射手段で出射されたレーザ光を反射する反射手段と、
前記反射手段で反射されたレーザ光が、請求項1から3のいずれか1項記載の試料カートリッジの流動管に照射するように、前記反射手段の可動量を制御する制御手段と、
前記試料カートリッジからの光に基づいて前記流動管を流動する試料を分析する分析手段と、
を備えた試料分析装置。
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