[发明专利]光学分析装置、光学分析方法和用于光学分析的计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及对来自分散或溶解于溶液中的原子、分子或团聚体（在下文中，这些均称作“粒子”）的光进行检测以用于分析溶液中的粒子的状态的光学分析装置、光学分析方法和用于光学分析的计算机程序，更具体地，本发明涉及如下的光学分析装置、光学分析方法和用于光学分析的计算机程序：其能够通过使用诸如共聚焦显微镜的或多光子显微镜的光学系统等能对来自溶液中的微小区域的光进行检测的光学系统来获取对分析例如蛋白质、肽、核酸、脂质、糖链、氨基酸或其团聚体等生物分子以及例如病毒、细胞或非生物粒子等粒状物等等各种粒子的状态（相互作用、结合或离解状态，等等）有用的信息。

背景技术

根据近年来在光学测量技术上的发展，通过使用共聚焦显微镜的光学系统和能够对光子计数（单光子检测）的超高灵敏度光检测技术，使得单光子或单荧光分子水平的微弱光的检测和/或测量成为可能。因此，提出了借助于这种微弱光检测技术对生物分子等的分子间相互作用、结合或离解反应进行检测的各种装置或方法。例如，在荧光相关光谱分析（Fluorescence Correlation Spectroscopy：FCS，参见例如专利文献1和2以及非专利文献1-3）中，借助于激光共聚焦显微镜的光学系统和光子计数技术，对样品溶液中的微小区域（显微镜的激光会聚的聚焦区域，称作“共聚焦体积”）内进出的荧光分子或荧光标记分子（荧光分子等）的荧光强度进行测量，并且基于由测得的荧光强度的自相关函数值所确定的荧光分子等在微小区域中的平均驻留时间（平移扩散时间）和驻留分子数的平均值，实现了荧光分子等的诸如运动速度、尺寸或浓度等信息的获取和/或诸如分子的结构或大小的变化、分子的结合或离解反应或者分散和团聚等各种现象的检测。此外，在荧光强度分布分析（Fluorescence Intensity Distribution Analysis：FIDA，例如专利文献3）或者光子计数统计分析（Photon Counting Histogram：PCH，例如专利文献4）中，生成了通过与FCS类似的方式测得的进出共聚焦体积的荧光分子等的荧光强度的直方图，并且通过将统计模型公式与直方图的分布拟合来计算荧光分子等的特征亮度的平均值以及共聚焦体积内驻留的分子的平均数，从而，将基于这些信息估算分子的结构或尺寸变化、结合或离解状态或者分散和团聚状态。此外，在专利文献5和6中，提出了基于使用共聚焦显微镜的光学系统测得的样品溶液中荧光信号的时间演进来检测荧光物质的方法。专利文献7提出了一种信号计算处理技术，其利用光子计数技术测量来自流过流式细胞仪的荧光微粒或者来自固定在基板上的荧光微粒的微弱光，以检测荧光微粒是否存在于流体中或者基板上。

特别地，根据诸如FCS和FIDA等采用了使用共聚焦显微镜的光学系统和光子计数技术来对微小区域进行荧光测量的技术的方法，与现有技术相比，测量所需的样品量可以极少（一次测量所使用的量最多几十μL）且浓度极低，并且测量时间也大幅缩短（在一次测量中，反复进行若干次时间为秒量级的测量）。因此，特别是在对医学或生物学研究和开发领域中常用的稀有或昂贵的样品进行分析时，或者在诸如疾病临床诊断或生物活性物质的筛选等对大量的样本进行试验时，期望这些技术与传统的生化方法相比是使得能够以低成本和/或快速地进行实验或试验的强力的手段。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-098876

专利文献2：日本特开2008-292371

专利文献3：日本特许第4023523号

专利文献4：国际公开2008-080417

专利文献5：日本特开2007-20565

专利文献6：日本特开2008-116440

专利文献7：日本特开平4-337446号公报

非专利文献

非专利文献1：金城政孝，“蛋白质，核酸，酵素”，Vol.44，No.9，1431－1438页，1999年。

非专利文献2：F.J.梅耶-阿姆兹（F.J.Meyer-Alms），荧光相关光谱学（Fluorescence Correlation Spectroscopy），R.里格尔（R.Rigler）编，施普林格（Springer），柏林，2000年，204－224页。

非专利文献3：加藤则子外4名，遗传子医学，Vol.6，No.2，271－277页。

发明内容

需要解决的技术问题