分析装置的制作方法

专利2022-06-29  68


本发明涉及一种基于来自多个发光点的发光的计测进行分析的分析装置的技术。



背景技术:

近年来,作为电泳装置,广泛使用在毛细管内填充有高分子凝胶、聚合物溶液等泳动介质的毛细管电泳装置。

例如,专利文献1中公开毛细管阵列及毛细管阵列光检测装置,即:“毛细管阵列包括具有平坦的毛细管保持面的基板、和排列地配置在上述基板的上述毛细管保持面上的多个毛细管,从大致平行于上述毛细管保持面的方向朝位于上述毛细管的一侧端部或者两侧端部的毛细管照射的激光逐个地传播至相邻的毛细管并横穿上述毛细管,从大致垂直于上述毛细管保持面的方向检测从各毛细管产生的发光,该毛细管阵列的特征在于,在排列地配置有上述毛细管的上述基板中,在与上述毛细管的承接激光照射的部分对置的区域具有从上述毛细管保持面至背面的贯通孔,并且上述基板位于从光检测器观察上述毛细管的排列的情况下的上述毛细管的后方”(参照权利要求1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3897277号说明书



技术实现要素:

发明所要解决的课题

如在下文中说明那样,在毛细管电泳装置中,向毛细管照射激光束,并经由透镜等光学系统使其发光成像在拍摄装置上。使用其成像图像来进行分析。但是,在成像图像中,产生以下记载的串扰。

图25是毛细管ca的放大图。

此处,具备四根毛细管ca,分别从纸面左侧起为沟道(通道)1~4(ch1~ch4)。

图26是示出在仅向沟道4注入较浓的样本而不向其它沟道注入样本的状态下进行了泳动的情况下的各毛细管ca的信号强度(si:signalintensity)的时间变化的图。此处,放大纵轴的比例尺地显示了沟道1~3。

在样本泳动的沟道4中,检测到四个峰值。相对于此,在沟道1、3中,仅检测到基线和噪声。然而,尽管在沟道2中未流动样本,但也显现峰值。而且,沟道2的峰值的出现时机与沟道4的峰值相同。另外,沟道2的峰值的信号强度与沟道4的峰值的信号强度成为正比例的关系。也就是说,沟道4的信号的一部分漏入到沟道2。沟道2的峰值的信号强度比沟道4的峰值的信号强度小(例如0.1%~10%)。但是,即使是这样的较小的信号强度,若信号与其它沟道的信号重合,则解析精度也会大幅度地降低。此处,示出未向沟道2注入样本的情况,而在向沟道4注入样本并向沟道2注入与沟道4不同的样本的情况下,沟道2的正规信号与从沟道4漏入的信号混在一起。

这样,特定沟道的正规信号漏入到其它沟道,并作为其它沟道的伪信号被计测,将这样的现象称作串扰。

接下来,发明人调查了产生这样的串扰的条件。

图27是示出当使样本流向特定毛细管ca(参照图25)后在哪个毛细管ca中产生了串扰的表。

在图27所示的表中,列方向示出泳动较浓的样本的毛细管ca的沟道,行方向是评价串扰的有无的毛细管ca。

在图27所示的事例中,若使样本流向沟道2(ch2),则在沟道4(ch4)中产生串扰(“有”)。

相反,若使样本流向沟道4,则在沟道2中产生串扰(“有”)。

而且,在其它沟道的组合中未产生串扰(“无”)。

在图27所示的事例中,在沟道2与沟道4之间产生串扰,在其它组合中未产生串扰,但除此之外,也已观察到以下的事例。

·若使样本流向沟道1(ch1),则在沟道3(ch3)中产生串扰,若使样本流向沟道3,则在沟道1中产生串扰。

·若使样本流向沟道1(ch1),则在沟道4(ch4)中产生串扰,若使样本流向沟道4,则在沟道1中产生串扰。

·若使样本流向沟道2(ch2),则在沟道3(ch3)中产生串扰,若使样本流向沟道3,则在沟道2中产生串扰。

在任一事例下,除观察到串扰的毛细管ca的组合以外,都未观察到串扰。

这样,可知在特定毛细管ca的组合中产生串扰,并在除此以外的毛细管ca的组合中未产生串扰。并且,可知在进行波长分散分析的情况,在产生串扰的场所,有时颜色产生变化(色移)。

这样,发明人发现了在特定毛细管ca间产生较大的串扰。但是,其原因不明。串扰不仅阻碍利用不同毛细管ca进行的不同样本的独立分析,还使分析的灵敏度和动态范围降低,从而必须避免串扰。

鉴于这样的背景而完成了本发明,本发明的课题在于,利用简易的方法来避免成像图像中的串扰。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题,本发明的特征在于,具有:多个发光点;光学系统,其使从上述发光点射出的光成像;以及计测部,其对上述成像的光进行计测,上述发光点中任意两个上述发光点的中点从上述光学系统的光轴偏移。

以下,在实施方式中对其它解决方案进行说明。

发明的效果

根据本发明,能够利用简易的方法来避免成像图像中的串扰。

附图说明

图1是本实施方式的毛细管电泳装置w的装置结构图。

图2是图1中的a-a剖视图。

图3是说明用于调查串扰的原因的实验设备的图。

图4a是示出串扰的实际情况的图(其1)。

图4b是示出串扰的实际情况的图(其2)。

图5是示出主图像与重影图像的位置关系的图。

图6是示出毛细管阵列10的位置从光学系统p的中心偏移的例子的图(其1)。

图7是示出毛细管阵列10的位置从光学系统p的中心偏移的例子的图(其2)。

图8是使水流向四个毛细管ca流动并拍摄到其拉曼散射的图。

图9是示出使样本流向特定毛细管ca的情况下的结果的图像。

图10a是示出光学系统p及毛细管阵列10的配置的为ng例的图(其1)。

图10b是示出光学系统p及毛细管阵列10的配置的为ng例的图(其2)。

图11a是示出光学系统p及毛细管阵列10的配置的为ok例的图(其1)。

图11b是示出光学系统p及毛细管阵列10的配置的为ok例的图(其2)。

图12是示出成像图像及波长分散图像都为ng的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图13是示出成像图像及波长分散图像都为ok的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图(其1)。

图14是示出成像图像为ok但波长分散图像为ng的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图15是示出成像图像及波长分散图像都为ok的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图(其2)。

图16是示出成像图像及波长分散图像都为ng的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图17是示出成像图像及波长分散图像都为ok的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图18是示出为ng的微阵列配置例的图。

图19是示出为ok的微阵列配置例的图(其1)。

图20是示出为ok的微阵列配置例的图(其2)。

图21是示出为ok的微阵列配置例的图(其3)。

图22是示出发光点e呈斜方格子状地配置的例子的图。

图23是示出发光点e呈六边形格子状地配置的例子的图。

图24是示出发光点e呈平行格子状地配置的例子的图。

图25是毛细管ca的放大图。

图26是示出较浓的样本泳动到沟道4的情况下的各毛细管ca的信号强度的时间变化的图。

图27是示出当使样本流向特定毛细管ca后在哪个毛细管ca中产生串扰的表。

图28是示出在使毛细管阵列10偏移并且较浓的样本泳动到沟道4的情况下的各毛细管ca的信号强度的时间变化的图。

具体实施方式

接下来,适当地参照附图,对用于实施本发明的方式(称作“实施方式”)进行详细说明。

[毛细管电泳装置w]

图1是本实施方式的毛细管电泳装置(分析装置)w的装置结构图。

本装置能够大致分为位于装置下部的自动取样单元150和位于装置上部的照射检测/恒温槽单元160这两个单元。

在自动取样单元150的取样器基座80上具备y轴驱动体85。y轴驱动体85在y轴方向上驱动样本托盘100。并且,y轴驱动体85具备z轴驱动体90。z轴驱动体90在z轴方向上驱动样本托盘100。在z轴驱动体90上搭载有样本托盘100,并且用户将泳动介质容器20、阳极侧缓冲液容器30、阴极侧缓冲液容器40、样本容器50放置在样本托盘100上。样本容器50被放置在设置于样本托盘100下的x轴驱动体95上。z轴驱动体90还具备送液机构60。该送液机构60配置于泳动介质容器20的下方。

照射检测/恒温槽单元160具备恒温槽单元110、恒温槽门120。通过关闭恒温槽门120,能够将恒温槽单元110内保持为恒定温度。在恒温槽单元110的后方搭载有照射检测单元130,能够进行电泳时的检测。用户将毛细管阵列10放置在恒温槽单元110中,在恒温槽单元110内一边将毛细管阵列10保持为恒温一边进行电泳。之后,由照射检测单元130进行检测。并且,恒温槽单元110还具备在施加用于电泳的高电压时使之接地的电极115。毛细管阵列10由多个(图1的例子中为四根)毛细管ca构成。

这样,毛细管阵列10固定在恒温槽单元110的槽内。由自动取样单元150在yz轴方向上驱动泳动介质容器20、阳极侧缓冲液容器30、阴极侧缓冲液容器40、样本容器50。在x轴方向上仅驱动样本容器50。泳动介质容器20、阳极侧缓冲液容器30、阴极侧缓冲液容器40、样本容器50能够在自动取样单元150的动作中任意位置自动地与固定的毛细管阵列10连接。

在下文中对检测单元(计测部)111、检测单元111所包括的拍摄元件(计测部)im、以及光学系统p进行说明。

图2是图1中的a-a剖视图。图2中,能够对与图1相同的结构标注同一符号并省略说明。

泳动介质容器20插入地被放置在导向件101中,该导向件101埋入在样本托盘100中。并且,送液机构60配置为送液机构60所具备的柱塞61位于泳动介质容器20的下方。

当电泳时,对阴极侧的毛细管阵列10施加高电压,经由阴极侧缓冲液容器40、阳极侧缓冲液容器30(参照图1)而由电极115流向gnd(ground:地面),从而进行电泳。

而且,检测单元111向毛细管阵列10照射激光束。其结果,检测单元111检测毛细管ca所产生的发光点处的发光。检测到的发光在未图示的解析单元中解析。此外,检测单元111包括拍摄元件im、和用于使发光点所发出的光在拍摄元件im成像的透镜等亦即光学系统p。以下,在图10a、图10b等中说明拍摄元件im及光学系统p。

[串扰]

此处,再次对串扰进行详细说明。

图3是说明用于调查串扰的原因的实验设备的图。串扰由各种原因产生。例如,众所周知,因光学系统p的模糊,在特定沟道(例如沟道2)中产生的信号漏入到接近的沟道(例如沟道1及沟道3),在接近的沟道中产生串扰。然而,图27所示的串扰示出与此不同的特征。也就是说,在特定沟道(例如沟道2)中产生的信号漏入到不接近的沟道(例如沟道4),在不接近的沟道中产生串扰。因此,在本实施方式中,寻找具有图27所示的特征的串扰的原因。图3中,示出从毛细管ca的轴向观察到的实验设备的图。

首先,为了寻找串扰的原因,发明人代替毛细管ca而在特定毛细管ca、图3的例子中为沟道1(ch1)的发光点的位置配置有设于遮挡部件的针孔。而且,通过从与光学系统p相反的一侧(图3的纸面下侧)向该针孔照射单色光(图3中粗箭头),来将针孔作为单色光的发光点。在其它沟道中未配置发光点(未配置针孔)。从针孔射出的发光模拟了从在沟道1中电泳的样本射出的发光。

在针孔、即在沟道1的位置产生的发光通过图3的细实线的路径并由光学系统p而在拍摄元件im成像(正规的成像图像)。但是,发光的一部分在光学系统p内通过细虚线的路径,并在与正规的成像图像不同的位置处在拍摄元件im成像。由此,产生所谓的重影。认为这样的重影成为串扰的原因。

图4a及图4b示出使用图3所示的方法并由拍摄元件im拍摄到的结果。此外,以下的说明中,适当地参照图1及图2。

图4a及图4b是示出发光点的正规的成像图像(主波长分散像ml)和重影的成像(重影波长分散像gl)的实际情况的图。此外,图4a及图4b示出针孔的发光的波长分散图像,并且纸面纵向示出波长。

图4a中,图像201~204分别是使针孔的位置在毛细管ca的轴向上移动后的发光的波长分散图像。

图4a中,主波长分散像ml11~ml14是从针孔射出的发光的正规的波长分散像(主波长分散像ml)。而且,重影波长分散像gl11~gl14是从针孔射出的发光的伪波长分散像,且是针对主波长分散像ml11~ml14的重影波长分散像gl。可知因产生这样的重影波长分散像gl而产生毛细管ca间的串扰。

如图4a所示,可知,若主波长分散像ml11~ml14的位置向纸面下方移动,则与此相反,重影波长分散像gl11~gl14向纸面上方移动。

图4b是在图3中的沟道4(ch4)的发光点的位置配置有针孔的情况的结果。图4b中,图像205~209分别是使针孔的位置在毛细管ca的轴向上移动后的发光的波长分散图像。

图4b中,主波长分散像ml15~ml19是从针孔射出的发光的正规的波长分散像(主波长分散像ml)。而且,重影波长分散像gl15~gl19是从针孔射出的发光的伪波长分散像,且是针对主波长分散像ml15~ml19的重影波长分散像gl。

图4b中,可知,也与图4a相同,若主波长分散像ml15~ml19的位置向纸面上方移动,则与此相反,重影波长分散像gl15~gl19向纸面下方移动。

图5是示出主图像与重影图像的位置关系的图。主图像及重影图像包括图4a及图4b所示的波长分散像、不使波长分散的简单的成像点。

图5示出拍摄图像的区域。图5中,纵轴示出y纵向像素编号,横轴示出x横向像素编号。也就是说,图5的纵轴相当于图4a及图4b的图像201~209的纵向的像素,图5的横轴相当于图4a及图4b的图像201~209的横向的像素。图5中,进行包括图4a、图4b的多个条件下的实验,并使上述结果叠加。

而且,图5中较大的黑色圆圈示出主图像的位置,较小的黑色圆圈示出重影图像的位置。对于主图像的位置而言,由于主图像占据较大空间,所以主图像的位置作为其重心位置。重心设为光的强度(像素值)×坐标的总和。

而且,×示出将主图像的位置与对应于该主图像的重影图像的位置连接的线的中点。

如图5所示,它们的中点位置大致一致。这指的是,主图像的位置与重影图像的位置处于点对称的关系。另外,发明人清楚了中点(×)对应于光学系统p(参照图3)的光轴、更具体为光轴与拍摄面的交点。

即,认为因光学系统p内的多重反射等,在相对于光学系统p的中心点对称的位置产生针对主图像的重影图像。

而且,发明人发现了,若这样认为,则能够说明所有串扰的现象。

即,在配置图25所示的毛细管ca的情况下,若沟道3(ch3)位于光学系统p(参照图3)的中心上,则在沟道2(ch2)与沟道4(ch4)之间产生串扰。并且,若沟道2(ch2)位于光学系统p的中心上,则在沟道1(ch1)与沟道3(ch3)之间产生串扰。另外,在光学系统p的中心位于沟道2(ch2)与沟道3(ch3)的正中间点的情况下,在沟道(ch1)与沟道4(ch4)之间产生串扰,并在沟道2(ch2)与沟道3(ch3)之间也产生串扰。

并且,若多个毛细管ca中的连接各个发光点的直线从光学系统p的中心偏移,则在相对于各个主图像排列的方向倾斜的方向上产生重影图像。因此,波长分散像中的主图像的波长和重影图像的波长变化,并且产生可见的色移。

而且,可知,在这样的现象由伴随光学系统p的小型化,低成本化而产生的重影图像的增强引起。

根据上述结果,发明人想到使毛细管阵列10的位置从光学系统p的中心偏移。

图6及图7示出四根毛细管ca各自的发光点、即各毛细管ca的激光束照射位置全部从光学系统p的中心例如如图11a及图11b所示地偏移的例子。此外,图6~图9示出包含在各毛细管ca中的溶液的由激光束照射引起的拉曼散射光的波长分散图像,纸面纵向示出波长。

图6中,图像231示出使毛细管阵列10的位置偏移前的状态(毛细管阵列10的中央与光学系统p的中心大致一致),图像232中,毛细管阵列10的图像配置为从光学系统p的中心(点划线示出通过光学系统p的中心的纸面纵向的直线)向纸面左方向偏移。

并且,图7中,图像231是与图6的图像231相同的图像,示出使毛细管阵列10的位置偏移前的状态。而且,图像233中,毛细管阵列10的图像配置为从光学系统p的中心(点划线示出通过光学系统p的中心的纸面横向的直线)向纸面上方向偏移。

如图6及图7所示,发明人提出了如下方案:,以使毛细管阵列10的图像相对于光学系统p的中心在左右方向以及/或者上下方向上偏移的方式配置毛细管阵列10。

接下来,实际上,图8及图9示出以使毛细管阵列10的图像相对于光学系统p的中心偏移的方式配置光学系统p及毛细管阵列10的结果。

图8中,与图6及图7相同地拍摄到包含在各毛细管ca中的溶液的由激光束照射引起的拉曼散射光的波长分散像。图像241是调整曝光时间而拍摄到的图像,以便良好地观察到四根毛细管ca的主波长分散像ml21~ml24。主波长分散像ml21~ml24依次对应于沟道1~4(ch1~ch4)。另一方面,图像242是延长曝光时间而拍摄到的图像,以便在与图像241相比除曝光时间之外其它条件相同的条件下,良好地观察到四根毛细管ca的重影波长分散像gl21~gl24。重影波长分散像gl21~gl24依次对应于沟道1~4(ch1~ch4)。此时,图像242中,主波长分散像ml21~ml24的位置与图像241相同,但是在各自的信号强度饱和的状态下被拍摄到。

由图像242可知,重影波长分散像gl21~gl24不与主波长分散像ml21~ml24重合,从而避免串扰。也就是说,重影产生不对解析产生影响。

图9是示出使样本流向特定毛细管ca的情况下的结果的图像。图9中,沟道1(ch1)的图像配置为大致通过光学系统p的中心,并且沟道2~4(ch2~ch4)的图像配置为从光学系统p的中心(图像243及图像244的中心)向纸面右方向偏移。

图9的图像243是在四根毛细管ca中未流动任何液体的情况下的图像,与图8的图像241相同,示出包含在各毛细管ca中的溶液的由激光束照射引起的拉曼散射光的波长分散像。

而且,图9的图像244是使样本仅流向位于纸面最右侧的沟道4(ch4)、并拍摄到各毛细管ca的波长分散像的图像。

图像244中,在图像243之上重叠地拍摄到流向沟道4后的样本的主波长分散像ml31(ml)和重影波长分散像gl31(gl)。

拍摄到沟道4的重影波长分散像gl31,但该重影波长分散像gl31不仅不与流动有样本的沟道4的主波长分散像ml重合,在所有沟道中,都不与主波长分散像重合,从而不会产生串扰。故而,不对解析产生影响。

图28是示出以下的条件下的各毛细管ca的信号强度(si:signalintensity)的时间变化的图。即,首先,在与图9相同的条件下使毛细管阵列10偏移。而且,与图26相同,在仅向沟道4注入较浓的样本而不向其它沟道注入样本的状态下进行了泳动。此处,放大纵轴的比例尺地显示了沟道1~3。其结果,与图26的情况不同,仅在沟道1~3中检测到基线和噪声。而且,检测到来自仅注入到沟道4的样本的峰值。

这样,确认到以下内容:通过使毛细管阵列10从光学系统p的中心偏移,能够如期待那样避免串扰。

此外,此处,对波长分散像进行了说明,但在波长不分散的成像点处,也能够获得相同的结果。

作为针对串扰的对策,必须减少光学系统p的各要素(照相机透镜、过滤器等)的反射率。然而,这样的对策需要时间和成本。

根据本实施方式,仅使光学系统p的中心偏移,从而能够迅速且不增加成本地防止串扰。

[毛细管阵列10的配置(成像图像)]

接下来,参照图10a、图10b、图11a及图11b对光学系统p和毛细管阵列10的配置进行说明。图10a、图10b、图11a及图11b中,对波长不分散的成像图像进行说明。

图10b及图11b是从正面观察到的毛细管阵列10及发光点e的图。

图10a及图11a中,下图示出从图10b及图11b的上方向即毛细管ca的长轴方向观察到的毛细管阵列10以及毛细管阵列10中的发光点e的图。中图示出从图10b及图11b的上方向即毛细管ca的长轴方向观察到的光学系统p的图。而且,上图示出从图10b及图11b的正面方向观察到的拍摄元件im、主像m、以及重像(ゴースト像)g的图。

图10a及图11a的下图、图10b、图11b中,毛细管ca的实线表示外径,虚线表示内径。而且,黑色圆圈表示发光点e。也就是说,黑色圆圈表示在各毛细管ca中被照射到激光束的内径部分的位置。毛细管ca设置有四条沟道1~4(ch1~ch4)。图10a及图11a中,纸面纵向的点划线示出光学系统p的中心线cl。该中心线cl不限定于单一的直线。例如,在由光学系统p所包括的光学元件使光路折弯的情况下,中心线cl沿该折弯延长。并且,在光路因光的波长而产生变化的情况下,对主要使用的波长带的中央的单一波长定义光路。此处,图10b及图11b中,将毛细管阵列10及发光点e所排列的平面与中心线cl的交点设为光学系统p的中心ca。并且,图10a及图11a的上图中,将主像m所排列的平面与中心线cl的交点设为光学系统p的中心cd。

并且,图10a及图11a的上图中,空白圆圈表示主像(正规像)m,虚线空白圆圈表示重像g。主像m表示并非重像g的正规的像。

另外,图10b及图11b中,第一轴c1是与多个发光点e的至少一部分排列在一条直线上的任意直线平行而且通过原点(光学系统p的中心ca)的直线。并且,第二轴c2是与第一轴c1垂直(与毛细管ca的长轴平行)而且通过原点(光学系统p的中心ca)的直线。并且,图10a及图11a的下图中的第一轴c1与图10b及图11b中的第一轴c1相同。

图10a及图10b是示出光学系统p及毛细管阵列10的配置的为ng例(产生串扰的例子)的图。

如图10a的下图及图10b所示,以使光学系统p的中心ca位于毛细管阵列10的中央、即沟道2与沟道3各自的发光点e之间的大约中点的方式设置有毛细管阵列10。

若像这样设置毛细管阵列10,则沟道4的重影的成像点亦即重像g4与沟道1的发光点e的正规的成像点亦即主像m1重合。这是因为,在相对于光学系统p的中心cd而与主像m点对称的位置产生重像g。同样,沟道3的重像g3与沟道2的主像m2重合,沟道2的重像g2与沟道3的主像m3重合,并且沟道1的重像g1与沟道4的主像m4重合。此外,图10a的上图中,为了容易观察附图,使重合的主像m及重像g稍微偏移地显示。以下的附图中也相同。

图11a及图11b是示出光学系统p及毛细管阵列10的配置的为ok例(未产生串扰的例子)的图。图11a及图11b中,对与图10a及图10b相同的结构标注同一符号并省略说明。

如图11a的下图、图11b所示,毛细管ca的沟道1~4的发光点e全部设置为从光学系统p的中心ca向一个方向偏移。即,在毛细管阵列10的外侧设置有光学系统p的中心ca。

通过像这样设置毛细管阵列10,如图11a的上图所示,主像m1~m4能够不与重像g1~g4重合。此处,也是因为在相对于光学系统p的中心cd与主像m点对称的位置产生重像g。另外,如图11a的上图所示,以使各主像m所成像的位置的中央位于拍摄元件im的中央的方式配置有拍摄元件im。换言之,使拍摄元件im的重心位置从光学系统p的中心cd的位置向主像m的共用重心的位置接近。或者,使拍摄元件im的重心位置与各主像m的共用重心的位置之间的距离比光学系统p的中心cd的位置与各主像m的共用重心位置之间的距离小。各主像m的共用重心是相对于各主像m的共用的重心。各主像m的共用重心由以下的式(1)表示。

[式1]

式(1)中,t是各主像m的共用重心,i是主像m的编号(图11a的例子中为i=1~4,n是主像m的个数(图11a的例子中为n=4),j示出属于预定的主像m的坐标。此外,在图11a的例子中,各主像m的共用重心与拍摄元件im的中心大致一致。

更具体而言,主像m所处的平面与光学系统p的中心线cl的交点(即中心cd)位于拍摄元件im外。这样一来,能够仅高效地拍摄主像m。与此同时,也能够防止拍摄到重像g。

这样,在图11a及图11b所示的配置中,以使发光点e中任意两个发光点e的中点从光学系统p的中心ca(及中心线cl)偏移的方式配置毛细管阵列10。换言之,任意两个主像m的中点从光学系统p的中心cd(及中心线cl)偏移。

这样一来,即使不减少光学系统p的各要素的反射率,也能够防止串扰。即,能够迅速且不增加成本地防止串扰。

另外,在图11a及图11b所示的配置中,光学系统p的中心ca位于多个发光点e的集合体亦即发光点组的外侧。换言之,光学系统p的中心cd位于主像m的集合体亦即主像组的外侧。这样一来,能够使主像m的集合体与重像g的集合体完全分离。

[毛细管阵列10的配置(成像图像及波长分散图像)]

接下来,参照图12~图17对考虑到波长分散的光学系统p及毛细管阵列10的配置进行说明。

图12~图17中,下方的图(下方图)示出从正面观察到的毛细管阵列10的图。图12~图17的下方图与图10b及图11b相同,从而标注同一符号并省略说明。此外,图12~图17的下方图中,黑色圆圈表示发光点e。也就是说,图12~图17的下方图中,黑色圆圈表示在各毛细管ca中被照射到激光束的内径部分的位置。并且,图12~图17的下方图中,两条正交的点划线c1、c2(一条点划线垂直于各毛细管ca的长轴,另一条点划线平行于各毛细管ca的长轴)的交点表示光学系统p的中心ca。此外,根据与图10a及图11a中的中心cd相同的定义来定义图12~图17的上方图及下方图中的中心cd、ce。

而且,图12~图17的上方的图(上方图)示出拍摄元件im所处的平面中的发光点e的成像状态,由方形围起的拍摄元件im的拍摄区域示出由拍摄元件im拍摄到的成像图像。图12~图17的上方图中,空白圆圈m1~m4分别示出沟道1~4(ch1~ch4)的发光点e的正规的成像点亦即主像m。另外,虚线空白圆圈g1~g4分别示出沟道1~4的发光点e处的重影的成像点亦即重像g。

并且,图12~图17的中间的图(中间图)示出拍摄元件im所存在的平面中的发光点e的波长分散图像的状态。此处,图12~图17的中间图中,由方形围起的区域示出由拍摄元件im拍摄到的区域,并在里面示出波长分散图像。波长分散图像通过在光学系统p的内部配置衍射光栅或棱镜来获得。中间图中,纸面上下方向相当于波长的长短。例如,中间图中,随着趋向纸面上方向而波长变短,并且随着趋向纸面下方向而波长变长。并且,中间图中,粗实线ml1~ml4示出正规的成像点亦即主波长分散像ml,粗虚线gl1~gl4示出重影的成像点亦即重影波长分散像gl。

另外,图12~图17的下方图中,第一轴c1是与多个发光点e的至少一部分排列在一条直线上的任意直线平行并通过原点(光学系统p的中心ca)的直线。并且,第二轴c2是与第一轴c1垂直(与毛细管ca的长轴平行)而且通过原点(光学系统p的中心ca)的直线。

图12是示出成像图像及波长分散图像都为ng的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

如图12的下方图所示,图12与图10a及图10b相同,示出配置有毛细管阵列10和光学系统p的例子。

图12的上方图与图10a的上图相同,从而省略此处的说明,但主像m1~m4与重像g1~g4重合。

另外,当参照图12的中间图时,来自沟道4的发光点e的重影波长分散像gl4与来自沟道1的发光点e的主波长分散像ml1重合。同样,来自沟道3的发光点e的重影波长分散像gl3与来自沟道2的发光点e的主波长分散像ml2重合,来自沟道2的发光点e的重影波长分散像gl2与来自沟道3的发光点e的主波长分散像ml3重合,来自沟道1的发光点e的重影波长分散像gl1与来自沟道4的发光点e的主波长分散像ml4重合。

这样,在图12的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置中,成像图像、波长分散图像都产生串扰,可知为ng。

图13是示出成像图像及波长分散图像都为ok的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

如图13的下方图所示,图13与图11a及图11b相同,示出使毛细管阵列10和光学系统p偏移地配置的例子。

此外,图13~图17的中间图中,对与图12相同的结构标注同一符号并省略说明。

图13的上方图中的符号与图12的上方图相同,从而省略此处的说明,但主像m1~m4和重像g1~g4分离地成像。另外,通过将拍摄元件im配置于仅主像m1~m4成像的位置,从而能够避免拍摄到重像g1~g4。

当参照图13的中间图时,与上方图相同,分离地拍摄到主波长分散像ml1~ml4和重影波长分散像gl1~gl4。并且,图13的中间图中,拍摄元件im配置于仅主波长分散像ml1~ml4成像的位置。也就是说,光学系统p的中心ce位于主波长分散像ml的集合体亦即主波长分散像组的外侧。这样一来,能够避免拍摄到重影波长分散像gl1~gl4。

在图13所示的配置中,以使发光点e中任意两个发光点e的中点从光学系统p的中心ca(或者光轴cl(参照图10a及图11a))偏移的方式配置毛细管阵列10。换言之,任意两个主像m及主波长分散像ml的中点从光学系统p的中心cd、ce偏移。

此处,如图13的中间图所示,在相对于光学系统p的中心ce而与主波长分散像ml点对称的位置产生重影波长分散像gl。另外,如图13的中间图所示,以使各主波长分散像ml成像的位置的中央成为拍摄元件im的中央的方式配置有拍摄元件im。换言之,使拍摄元件im的重心位置从光学系统p的中心ce的位置向主波长分散像ml的共用重心的位置接近。或者,使拍摄元件im的重心位置与各主波长分散像ml的共用重心位置之间的距离比光学系统p的中心ce的位置与各主波长分散像ml的共用重心位置之间的距离小。

此外,对于各主波长分散像ml的共用重心位置而言,在上述的式(1)中,坐标是属于主波长分散像ml的坐标即可。

这样一来,即使不减少光学系统p的各要素的反射率,也能够防止串扰。即,能够迅速且不增加成本地防止串扰。

另外,在图13所示的配置中,如下方图所示,毛细管阵列10不横跨光学系统p的中心ca。即,光学系统p的中心ca位于多个发光点e的集合体亦即发光点组的外侧。换言之,光学系统p的中心cd及中心ce位于主像m的集合体亦即主像组以及主波长分散像ml的集合体亦即主波长分散像组的外侧。

这样一来,能够使主像m与重像g完全分离,并且能够使主波长分散像ml与重影波长分散像gl完全分离。

这样,在图13的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置中,在成像图像、波长分散图像中都能够避免串扰,能够为ok。

图14是示出成像图像为ok但波长分散图像为ng的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图14中,如下方图所示,与图12相同,毛细管阵列10横跨光学系统p的中心ca。但与图12不同,连接各毛细管ca的发光点e的直线不通过光学系统p的中心ca。也就是说,与图12的下方图的情况相比以下方面不同。即,通过光学系统p的中心ca并与各毛细管ca的长轴垂直的由点划线所示的第一轴c1和多个发光点e排列的直线不一致。但是,第二轴c2配置为位于沟道2的发光点e与沟道3的发光点e之间。

这样的配置能够如下表现。将发光点e所存在的平面与光轴的交点(光学系统p的中心ca)作为原点。而且,由从原点起的向量(连接发光点e和原点的向量)表示各发光点e的坐标。而且,当定义由所成的角度最大而且小于180度的两个向量和原点围起的区域时,任意向量纳入该区域内。所成的角度最大是指任意两个向量所成的角度中具有最大角度的两个向量所成的角度。在图14的下方图的例子中,沟道1(ch1)的向量与沟道4(ch4)的向量所成的角度为最大角度。此处,在发光点e占据较大空间的情况下,发光点e的坐标设为发光点e的重心即可。该重心是发光点e的(光的强度(像素值)×坐标)的总和。

当设为这样的毛细管阵列10、光学系统p的配置时,如图14的上方图所示,主像m1~m4和重像g1~g4在纸面上下方向上分离地在拍摄元件im成像。这基于以下情况:在相对于光学系统p的中心cd而与主像m点对称的位置产生重像g。因此,在主像m1~m4中不产生串扰,图14的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置为ok。

此外,图14的上方图中,在一个拍摄元件im上成像有主像m1~m4和重像g1~g4。然而,由于各个主像m1~m4与重像g1~g4分离,所以不会对解析产生影响。

相对于此,在波长分散图像中,如图14的中间图所示,主波长分散像ml1~ml4的一部分与重影波长分散像gl1~gl4的一部分重合,产生串扰。而且,在图14的中间图所示的波长分散图像中产生了色移。例如,沟道2的主波长分散像ml2和重影波长分散像gl2在波长分散方向上偏移地成像。因此,从沟道2的发光点e射出的单一波长的光在主波长分散像ml2和重影波长分散像gl2中作为不同波长被检测到。因此,关于波长分散图像,图14的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置为ng。

但是,图14的下方图中,通过以使发光点e(激光束照射位置)比图14的下方图更靠纸面上方的方式配置毛细管阵列10,能够使图14的中间图中的主波长分散像ml与重影波长分散像gl在上下方向上完全分离。这样一来,能够避免串扰。图7是这样的配置的例子。

图15是示出成像图像、波长分散图像都为ok的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图15中,如下方图所示,毛细管阵列10不横跨光学系统p的中心ca。另外,与图14相同,连接各毛细管ca的发光点e的直线不通过光学系统p的中心ca。

通过设为这样的配置,在成像图像中,能够如图15的上方图所示地使主像m1~m4和重像g1~g4分离地成像,从而能够避免串扰。另外,图15的上方图中,拍摄元件im配置于仅主像m1~m4成像的位置。也就是说,光学系统p的中心cd位于主像m的集合体亦即主像组的外侧。这样一来,能够避免拍摄到重像g1~g4。

图15的上方图能够如下表现。在主像m所存在的平面中,将与光学系统p的中心轴相交的交点的中心cd作为原点。而且,任意主像m的坐标由向量(从原点起的向量)表示。此时,当定义由所成的角度最大的两个向量和原点围起的区域时,任意向量纳入该区域内。但是,上述所成的最大角度小于180度。所成的角度最大是指任意两个向量所成的角度中具有最大角度的两个向量所成的角度。在图14的下方图的例子中,沟道1(ch1)的向量与沟道4(ch4)的向量所成的角度为最大角度。在主像m占据较大空间的情况下,主像m的坐标是主像m的重心即可。该重心是主像m的(光的强度(像素值)×坐标)的总和。

并且,如图15的中间图所示,通过设为图15的下方图所示的配置,能够分离地拍摄到主波长分散像ml1~ml4和重影波长分散像gl1~gl4,从而能够避免串扰。另外,图15的中间图中,拍摄元件im配置于仅主波长分散像ml1~ml4成像的位置。也就是说,光学系统p的中心ce位于主波长分散像ml的集合体亦即主波长分散像组的外侧。即,在波长分散像所存在的平面中,光学系统p的中心ce位于拍摄元件im外。这样一来,能够避免拍摄到重影波长分散像gl1~gl4。

另外,图15的中间图能够如下表现。在主波长分散像ml所存在的平面中,将光学系统p的中心ce作为原点。而且,任意的主波长分散像ml的坐标由向量(从原点起的向量)表示。此时,当定义由所成的角度最大的两个向量和原点围起的区域时,任意向量纳入上述区域内。但是,上述所成的最大角度小于180度。对于所成的角度的定义而言,在图15的上方图的说明中将主像m的重心作为主波长分散像ml的重心。主波长分散像ml的坐标是主波长分散像ml的重心即可。该重心是光的强度(像素值)×坐标的总和。

这样,通过设为图15的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置,成像图像、波长分散图像能够都为ok。

此外,在图11a、图11b、图13、图15所示的实施方式中,一组毛细管阵列10以不横跨光学系统p的中心ca的方式配置为从光学系统p的中心ca偏移。在该情况下,必须注意以下情况:不同的另一组毛细管阵列10并非配置为相对于光学系统p的中心ca而与毛细管阵列10点对称的位置。为此,采用无法在隔着光学系统p的中心ca的两侧设置两组(或者多组)毛细管阵列10的装置结构是有效的。

图16是示出成像图像、波长分散图像都为ng的毛细管阵列10和光学系统p的配置例的图。

图16中,如下方图所示,毛细管阵列10横跨光学系统p的中心ca。另外,以使沟道2的激光束照射位置亦即发光点e和光学系统p的中心ca位于相同位置的方式配置了毛细管阵列10和光学系统p。

当设为这样的配置时,如图16的上方图所示,沟道4的发光点e的正规的成像点亦即主像m4与任一发光点e的重影的成像点亦即重像g都不重合。并且,由于沟道2的主像m2与相同沟道2的重像g2重合,所以不会变成串扰。然而,沟道1的主像m1与沟道3的重像g3重合,沟道3的主像m3与沟道1的重像g1重合,从而在沟道1与沟道3之间产生串扰。

这样,在图16的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置中,在一部分毛细管ca中,成像图像为ng。但是,在图16的例子中,由于自身重像g与主像m重合、或者重像g不与主像m重合,所以能够使用沟道2、4。

并且,同样,如图16的中间图所示,沟道4的主波长分散像ml4与任一个重影波长分散像gl都不重合。并且,沟道2的主波长分散像ml2与相同沟道2的重影波长分散像gl2重合,从而不会变成串扰。然而,沟道1的主波长分散像ml1与沟道3的重影波长分散像gl3重叠,沟道3的主波长分散像ml3与沟道1的重影波长分散像gl1重合,从而在沟道1与沟道3之间产生串扰。

这样,在图16的下方图所示的毛细管阵列10和光学系统p的配置中,在一部分毛细管ca中,波长分散图像为ng。但是,在图16的例子中,由于自身的重影波长分散像gl与主波长分散像ml重合,所以能够使用沟道2。并且,由于重影波长分散像gl不与主波长分散像ml重合,所以能够使用沟道4。

与图16的情况相同,在以使沟道3的发光点e和光学系统p的中心ca位于相同位置的方式配置了毛细管阵列10和光学系统p的情况下,在沟道2与沟道4之间产生串扰,从而从而ng。然而,在以使沟道1的发光点e或沟道4的发光点e与光学系统p的中心ca位于相同位置的方式配置了毛细管阵列10和光学系统p的情况下,沟道1或沟道4仅与自身的重影重叠。因此,能够避免串扰,成为ok。

图17是示出成像图像、波长分散图像都为ok的毛细管阵列10和光学系统p的其它配置例的图。

图17中,如下方图所示,毛细管阵列10横跨光学系统p的中心ca,并以使光学系统p的中心ca位于比沟道2的发光点e与沟道3的发光点e的中间点更靠沟道2的发光点e的方式配置了毛细管阵列10和光学系统p。

这样的毛细管阵列10的配置能够如下表现。也就是说,在发光点e所存在的平面中,将光学系统p的中心ca作为原点。而且,多个发光点e中任意两个发光点e的坐标由从原点起的两个向量表示。此时,两个从原点起的向量所成的角度大致为0度或者大致为180度。

当设为这样的配置时,如图17的上方图所示,各主像m1~m4与任一重像g1~g4都不重合。

因此,通过设为图17的下方图所示的配置,能够如图17的上方图所示地使主像m1~m4和重像g1~g4分离地成像,从而能够避免串扰。此外,图17的上方图中,在一个拍摄元件im上成像有主像m1~m4和重像g1~g4。然而,由于各个主像m1~m4与重像g1~g4分离,所以不会对解析产生影响。

此处,当相邻的毛细管ca间(毛细管ca的中心间)的距离为大致恒定的x1、并且光学系统p的中心ca与离光学系统p的中心ca最近的毛细管ca(图17的例子中为沟道2)的距离为x1时,可以设为x1=x1/4。此时,因为相邻的主像m与重像g的分离距离最大,所以能够使串扰的影响变得最小。

并且,如图17的下方图所示,将毛细管阵列10配置为横跨光学系统p的中心ca并且避免串扰的机构也能够概括地如下表现。首先,多个发光点e设为在同一平面上、大致在同一直线上、并大致等间隔地排列,或者呈格子状地排列。此时设定第一轴c1,该第一轴c1与多个发光点e的至少一部分排列在一条直线上的任意直线平行并通过原点(光学系统p的中心ca)。而且设定第二轴c2,该第二轴c2垂直于第一轴c1并通过原点(光学系统p的中心ca)。而且,将发光点e相对于第一轴c1方向上的间隔设为x1,并将发光点e相对于第二轴c2方向上的间隔设为x2(图17的下方图的例子中为x2=0,从而未图示)。

另外,将离原点(光学系统p的中心ca)最近的发光点e(图17的下方图中为沟道2的发光点e)与第二轴c2的距离设为x1,并将与第一轴c1的距离设为x2(图17的例子中为x2=0,从而未图示)。此外,图17的下方图中,x1=x1/4,x2=0。

一般而言,x1及x2可以满足以下的条件。

当存在(a1)0≤x1<1/2×x1,(a2)0≤x2<1/2×x2的条件时,满足(a1)及(a2)的至少一方,并且(a3)x1和x2不会同时为零。即,图17的下方图中,x1≠0,x2=0。

该条件能够进一步如下限定。

满足(b1)1/8×x1≤x1≤3/8×x1,(b2)1/8×x2≤x2≤3/8×x2的至少一方。图17的下方图中,满足(b1)的条件。

该条件还能够如下限定。

满足(d1)x1≈1/4×x1,(d2)x2≈1/4×x2的至少一方。图17的下方图中,满足(d1)的条件。

并且,通过设为图17的下方图所示的配置,如图17的中间图所示,能够使主波长分散像ml1~ml4和重影波长分散像gl1~gl4分离地成像,从而能够避免串扰。此外,图17的上方图中,在一个拍摄元件im上成像有主波长分散像ml1~ml4和重影波长分散像gl1~gl4。然而,由于各个主波长分散像ml1~ml4与重影波长分散像gl1~gl4分离,所以不会对解析产生影响。

这样,根据图17所示的配置,主像m与重像g、或者主波长分散像ml与重影波长分散像gl不重合地在相同的拍摄元件im上成像。这样一来,毛细管ca的个数或者发光点e的个数较多,即使在难以将拍摄元件im配置于仅主像m或主波长分散像ml成像的位置的情况下,也能够避免串扰、或者减少串扰的影响。

此外,图17的上方图能够如下表现。在成像点所存在的平面中,将与光轴的交点(光学系统p的中心cd)作为原点。而且,任意两个主像m的坐标由两个向量(从原点起的向量)表示。此时,该两个从原点起的向量所成的角度大致为0度或者大致为180度。

此外,图17的中间图能够如下表现。在波长分散像所存在的平面中,将与光轴的交点(光学系统p的中心ce)作为原点。而且,任意两个主波长分散像ml的坐标由两个向量(从原点起的向量)表示。此时,该两个从原点起的向量所成的角度大致为0度或者大致为180度。

[在微阵列中的应用]

到目前为止,主要对将毛细管电泳装置w(参照图1、图2)作为应用例来使多个发光点e排列在直线上、即呈一维状地排列的情况进行了说明。但是,不限定于毛细管阵列电泳,在利用其它分析方法也会使多个发光点e呈一维状地排列的情况下,当然能够应用现有的方法。以下,对将微阵列作为应用例来使多个发光点e呈二维状地排列的情况进行说明。同样,不限定于微阵列,当然在多个发光点e呈二维状地排列的情况下也能够应用本实施方式。在微阵列的基板上离散地固定有各种各样的探针,并使它们与样本所包含的各种各样的成分的靶标反应。而且,微阵列是以下方法:通过使用化学发光、荧光发光观察基板整体,来检测已反应的探针的种类和量,从而分析在样本中包含的靶标的种类和量。也就是说,将排列在基板上的各种探针的位置作为呈二维状地排列的多个发光点e,计测哪个发光点e发出多少光。一般而言,为了容易使发光点e的位置与探针的种类对应,在大多情况下使二维平面内的多个发光点e的排列、即基板上的各种探针的排列呈格子状。dna(deoxyribonucleicacid)、rna(ribonucleicacid)等核酸、或者蛋白质等能够作为微阵列的探针及靶标来处理。并且,作为探针和靶标的反应,能够使用杂交或者抗原抗体反应。

参照图18~图23对将本实施方式应用于微阵列等的例子进行说明。

图18~图21的各图中,下方图示出在微阵列中的多个发光点e排列的平面中,该平面和光学系统p的中心线cl(参照图10a及图11a)相交的交点亦即光学系统p的中心ca与上述发光点e的关系,上方图示出拍摄元件im所存在的平面中的发光点e的成像点。

图18~图21的下方图中,黑色圆圈表示微阵列中的发光点e,点划线表示正交的第一轴c1及第二轴c2。而且,上述轴的交点表示光学系统p的中心ca。并且,发光点e以4×4的正方格子状存在,格子的正交地排列的两个方向分别与第一轴c1及第二轴c2平行。

并且,图18~图21的上方图中,空白圆圈表示来自发光点e的主像me,三角形表示重像ge。另外,图18~图21的上方图中,符号im所示的方形区域示出拍摄元件im及拍摄元件im的拍摄区域。

另外,图18~图21的上方图中,将主像me排列的平面与中心线cl的交点作为光学系统p的中心cf。

图18是示出微阵列中的多个发光点e的ng(产生串扰)的配置例的图。

首先,图18中,如下方图所示,以使光学系统p的中心ca与发光点组的重心大致一致的方式配置光学系统p。并且,如图18的下方图所示,发光点e相对于第一轴c1方向上的间隔为x1,发光点e相对于第二轴c2方向上的间隔为x2(图18的下方图中x1=x2),当将离光学系统p的中心ca最近的发光点e(图18的下方图中,例如为发光点e6)与第二轴c2的间隔设为x1、并将与第一轴c1的间隔设为x2时,x1=x1/2,x2=x2/2。

当设为这样的配置时,如图18的上方图所示,例如,下方图中的发光点e1的重影的成像点亦即重像ge1与下方图的发光点e16的正规的成像点亦即主像me16重合。并且,下方图的来自发光点e2的重像ge2与下方图的发光点e15的主像me15重合。重像ge也与其它的主像me重合。这基于以下情况:在相对于光学系统p的中心cf而与主像me点对称的位置产生重像ge。

这样,在图18的下方图所示的配置中,主像me与重像ge重合,产生串扰,从而不推荐。

图19是示出微阵列中的多个发光点e的ok(不产生串扰)的配置例的图。

图19中,如下方图所示,以使光学系统p的中心ca从发光点组偏移的方式配置光学系统p。

当设为这样的配置时,如图19的上方图所示,重像ge不与来自发光点e的主像me重合,能够避免串扰。这因为以下情况:在相对于光学系统p的中心cf而与主像me点对称的位置产生与主像me对应的重像ge。

而且,如图19的上方图所示,通过将拍摄元件im配置于仅主像me成像的位置,能够避免拍摄到重像ge。

此外,如图19的下方图所示,当将正交的两根轴(第一轴c1及第二轴c2)分别视为x轴、y轴时,以使发光点组位于第四象限的方式进行配置。但是,不限定于此,也可以配置于第一象限、第二象限、第三象限的任一象限。并且,也可以以横跨第一象限和第二象限的方式配置发光点组。同样,也可以以横跨第二象限和第三象限、横跨第三象限和第四象限、以及横跨第四象限和第一象限的方式配置发光点组。

图19的下方图中的发光点e的配置能够如下表现。

首先,光学系统p的中心ca位于多个发光点e的集合体亦即发光点组的外侧。

图19的上方图中的配置能够如下表现。

光学系统p的中心cf位于主像me的集合体亦即主像组的外侧。并且,在成像点所存在的平面中,将与光学系统p的中心cf的交点作为原点,由向量表示任意主像me的坐标,此时,当定义由所成的角度最大的两个向量和原点围起的区域时,任意向量纳入该区域内。但是,上述所成的最大角度小于180度。此处,所成的角度最大的两个向量是连接图19的上方图的主图像me4、主图像me13的各个与光学系统p的中心cf的向量。主图像me4相当于图19的下方图的发光点e4,主图像me13是对应于图19的下方图的发光点e13的主图像me。另外,光学系统p的中心cf位于拍摄元件im的拍摄区域外。此外,图19的上方图中参考地示出主图像me1、me16,下方图中参考地示出发光点e1、e6。

图20是示出微阵列中的多个发光点e的其它ok(不产生串扰)的配置例的图。

图20的下方图中,与图19的下方图的情况不同,光学系统p的中心ca位于发光点组内。

如图20的下方图所示地定义第一轴c1及第二轴c2,第一轴c1与多个发光点e的格子状排列所包含的任意直线上的排列平行而且通过原点(光学系统p的中心ca),第二轴c2与第一轴c1垂直而且通过原点(光学系统p的中心ca)。而且,将发光点e在第一轴c1方向上的间隔设为x1,并将发光点e在第二轴c2方向上的间隔设为x2。

并且,将离原点(光学系统p的中心ca)最近的发光点e(图20的下方图中为从纸面上方起的第二行并从左起的第二列的发光点e6)与第二轴c2的距离定义为x1,并将与第一轴c1的距离定义为x2(未图示)。

此时,图20的下方图中,发光点e配置为x1=x1/4,x2=0。

在如图20的下方图所示地配置了光学系统p的情况下,发光点e的主像me和重像ge如图20的上方图所示。

如图20的上方图所示,主像me和重像ge以分离的状态在拍摄元件im成像。即,在相邻的主像me的中间成像有重像ge。因此,利用图20的配置能够避免串扰。此时,如图20的上方图所示,在同一拍摄元件im上成像有主像me和重像ge,并且主像me和重像ge分离地成像,从而不会对解析产生影响。

一般而言,为了避免串扰,x1及x2可以满足以下的条件。

当存在(a1)0≤x1<1/2×x1,(a2)0≤x2<1/2×x2的条件时,满足(a1)及(a2)的至少一方,并且,(a3)x1和x2不会同时为零。

该条件能够进一步如下限定。

满足(b1)1/8×x1≤x1≤3/8×x1,(b2)1/8×x2≤x2≤3/8×x2的至少一方。

该条件还能够如下限定。

满足(d1)x1≈1/4×x1,(d2)x2≈1/4×x2的至少一方。

例如,优选配置为x1=0,x2=x2/4。

这样一来,即使在发光点e的个数较多、难以将拍摄元件im配置于仅主像me成像的位置的情况下,也能够避免串扰。

图21是示出微阵列中的多个发光点e的其它ok(不产生串扰)的配置例的图。

如图21的下方图所示,以使x1=x1/4以及x2=x2/4的方式配置光学系统p及发光点e。x1、x1、x2、x2如在图22中定义那样。

通过设为图21的下方图所示的配置,如图21的上方图所示,发光点e的主像me和重像ge分离地在拍摄元件im成像,从而能够避免串扰。并且,通过设为图21的下方图所示的配置,如图21的上方图所示,主像me和重像ge最大分离地成像,从而能够最高效地避免串扰。虽然在同一拍摄元件im上成像有主像me和重像ge,但主像me和重像ge分离地成像,从而不会对解析产生影响。

这样一来,即使在发光点e的个数较多、难以将拍摄元件im配置于仅主像me成像的位置的情况下,也能够避免串扰。

接下来,参照图22~图24对ok的另一其它配置例进行说明。

图22~图24中,仅示出发光点e与光学系统p的配置关系(相当于图18~图21的下方图)。

(斜方格子)

图22是示出发光点e呈斜方格子状地配置在同一平面上的例子的图。

图22中,与图20、图21的下方图相同地设置第一轴c1及第二轴c2,第一轴c1与多个发光点e的格子状排列所包含的附图横向的直线上的排列平行而且通过原点(光学系统p的中心ca),第二轴c2与第一轴c1垂直而且通过原点(光学系统p的中心ca)。而且,将发光点e在第一轴c1方向上的间隔设为x1,并将发光点e在第二轴c2方向上的间隔设为x2。并且,将离原点(光学系统p的中心ca)最近的发光点e(图22的例子中为发光点e39)与第二轴c2的距离定义为x1,并将与第一轴c1的距离定义为x2(未图示)。

图22中,发光点e配置为x1=x1/4,x2=0。这样一来,与图20、图21的上方图相同,在成像面中,能够使主像me与重像ge分离,从而能够避免串扰。

除该条件以外,满足上述的(a1)~(a3)、(b1)~(b2)、(d1)~(d2)所记载的条件的任一条件即可。例如,也可以设为x1=0,x2=x2/4。

(六边形格子)

图23是示出发光点e呈六边形格子状地配置在同一平面上的例子的图。与图22相同地定义第一轴c1、第二轴c2、x1、x2、x1、x2(未图示)。

图23中,发光点e配置为x1=x1/4,x2=0。这样一来,与图20、图21的上方图相同,在成像面中,能够使主像me与重像ge分离,从而能够避免串扰。

除该条件以外,满足上述的(a1)~(a3)、(b1)~(b2)、(d1)~(d2)所记载的条件的任一条件即可。例如,也可以设为x1=0,x2=x2/4。

或者,即使发光点e配置为x1=x1/8,x2=x2/8,在成像面中,也能够使主像me与重像ge分离。也就是说,能够避免串扰。

(平行格子)

图24是示出发光点e呈平行格子状地配置在同一平面上的例子的图。

与图22相同地定义第一轴c1、第二轴c2、x1、x2、x1、x2。

图24中,发光点e配置为x1=x1/4,x2=0。这样一来,与图20、图21的上方图相同,在成像面中,能够使主像me与重像ge分离,从而能够避免串扰。

除该条件以外,满足上述的(a1)~(a3)、(b1)~(b2)、(d1)~(d2)所记载的条件的任一条件即可。例如,也可以设为x1=0,x2=x2/4。

此外,在测定不同成像点、波长分散像之间的距离、成像点及波长分散像与光学系统p的中心ca、cd、ce、cf的距离、不同发光点e之间的距离、成像点与第一轴c1及第二轴c2的距离的情况下,作为发光点e、成像点、以及波长分散像各自的位置、坐标,也可以使用各自的重心。此处,重心由发光点e、成像点、以及波长分散像中的光的强度(像素值)与坐标的积的总和来定义。这样一来,即使在发光点、成像点、以及波长分散像占据较大空间的情况下,也能够定义上述的坐标、距离。

本发明不限定于上述的实施方式,包括各种变形例。例如,上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明,不限定于必须具有所说明的所有结构。并且,能够将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构,也能够在某实施方式的结构的基础上追加其它实施方式的结构。并且,能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。

而且,各实施方式中,对于控制线、信息线,示出认为在说明上需要的控制线、信息线,不限定于示出产品上的所有控制线、信息线。实际上,可以认为基本所有的结构相互连接。

符号的说明

10—毛细管阵列,111—检测单元(计测部),ca、cd、ce、cf—中心(光轴),c1—第一轴,c2—第二轴,ca—毛细管,e、e1、e2、e15、e16—发光点,g、g1~g4—重像(成像图像),ge、ge1、ge2—重像(成像图像),gl、gl1~gl4、gl11~gl19、gl21~gl24、gl31—重影波长分散像(成像图像),m、m1~m4—主像(成像图像、正规的成像图像),me、me15、me16—主像(成像图像、正规的成像图像),ml、ml1~ml4、ml11~ml19、ml21~ml24、ml31—主波长分散像(成像图像、正规的成像图像),im—拍摄元件(计测部),p—光学系统,z—毛细管电泳装置。


技术特征:

1.一种分析装置,其特征在于,具有:

多个发光点;

光学系统,其使从上述发光点射出的光成像;以及

计测部,其对上述成像的光进行计测,

上述发光点中任意两个上述发光点的中点从上述光学系统的光轴偏移。

2.根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于,

上述光轴位于多个上述发光点的集合体亦即发光点组的外侧。

3.根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于,

若将上述发光点所存在的平面与上述光轴的交点作为原点,由从上述原点起的向量表示多个上述发光点的坐标,并且定义由两个上述向量的组合中的两个上述向量所成的角度最大而且小于180度的两个向量所夹的区域,则任意的上述向量纳入上述区域。

4.根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于,

若将上述发光点所存在的平面与上述光轴的交点作为原点,并由从上述原点起的两个向量表示多个上述发光点中的任意两个发光点的坐标,则两个上述向量所成的角度大致为0度或者大致为180度。

5.根据权利要求4所述的分析装置,其特征在于,

上述光学系统使各个上述发光点在垂直于上述向量的方向上以波长分散的方式成像。

6.根据权利要求1所述的分析装置,其特征在于,

多个上述发光点以等间隔的直线状或者格子状排列,

将上述发光点所存在的平面与上述光轴的交点作为原点,

设定第一轴和第二轴,上述第一轴与多个上述发光点排列的任意直线平行而且通过上述原点,上述第二轴与上述第一轴垂直而且通过上述原点,

将上述发光点在上述第一轴向上的间隔设定为x1,并将上述发光点在上述第二轴向上的间隔设定为x2,

在将离上述原点最近的发光点与上述第二轴的距离设为x1、将离上述原点最近的发光点与上述第一轴的距离设为x2时,上述x1及上述x2满足以下的条件:

当存在(a1)0≤x1<1/2×x1,(a2)0≤x2<1/2×x2的条件时,满足(a1)及(a2)的任一条件,而且(a3)x1和x2不会同时为零。

7.根据权利要求6所述的分析装置,其特征在于,

上述x1及上述x2满足(b1)1/8×x1≤x1≤3/8×x1,(b2)1/8×x2≤x2≤3/8×x2的至少一方。

8.根据权利要求6所述的分析装置,其特征在于,

上述x1及上述x2满足(d1)x1≈1/4×x1,(d2)x2≈1/4×x2的至少一方。

9.根据权利要求1或2所述的分析装置,其特征在于,

上述发光点是构成毛细管阵列的多个毛细管的发光点。

10.根据权利要求9所述的分析装置,其特征在于,

上述光学系统使上述发光点在上述毛细管的长轴方向上以波长分散的方式成像。

11.一种分析装置,其特征在于,

具有光学系统,该光学系统使从具有多个发光点的发光点组发出的光在预定位置成像,

由于通过上述光学系统,所以上述发光点分别成像的正规的成像图像中的任意两个中点从光轴偏移。

12.根据权利要求11所述的分析装置,其特征在于,

上述光轴位于上述正规的成像图像的集合体亦即正规成像图像组的外侧。

13.根据权利要求11所述的分析装置,其特征在于,

在上述成像图像所存在的平面中,将与上述光轴的交点作为原点,由向量表示上述正规的成像图像的坐标,并且定义由两个上述向量的组合中的两个上述向量所成的角度最大而且小于180度的两个向量所夹的区域,此时,任意向量纳入上述区域内。

14.根据权利要求11所述的分析装置,其特征在于,

在上述成像图像所存在的平面中,若将与上述光轴的交点作为原点,并由两个向量表示任意两个正规的成像点的坐标,则该两个向量所成的角度大致为0度或者大致为180度。

15.根据权利要求11所述的分析装置,其特征在于,

上述光学系统使上述光波长分散,

上述成像图像是上述波长分散后的光的成像线。

16.根据权利要求11所述的分析装置,其特征在于,

具有对上述成像图像进行计测的计测部,

将上述成像图像所存在的平面与上述光轴的交点作为原点,

上述计测部的重心位置与各个上述成像图像中的上述正规的成像图像的共用重心的距离比上述原点与上述正规的成像图像的共用重心的距离小。

技术总结
为了利用简易的方法来避免成像图像间的串扰,本发明的特征在于,具有供从多个发光点发出的光通过的光学系统(P)、以及对由光学系统(P)成像的光进行计测的计测部,发光点中任意两个发光点的中点从光学系统(P)的中心(CA)偏移。更具体而言,其特征在于,光学系统(P)的中心(CA)位于多个发光点E的集合体亦即发光点组的外侧。通过以上结构,主像(M)与重像(G)分离,从而能够避免重影所引起的串扰,能够正确地分析从多个发光点(E)发出的光。

技术研发人员:穴泽隆;山崎基博;中泽太朗;藤冈满
受保护的技术使用者:株式会社日立高新技术
技术研发日:2018.08.29
技术公布日:2020.06.05

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