JP2809422B2 - Multicolor fluorescence detection type electrophoresis device - Google Patents

Multicolor fluorescence detection type electrophoresis device

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JP2809422B2 JP1090845A JP9084589A JP2809422B2 JP 2809422 B2 JP2809422 B2 JP 2809422B2 JP 1090845 A JP1090845 A JP 1090845A JP 9084589 A JP9084589 A JP 9084589A JP 2809422 B2 JP2809422 B2 JP 2809422B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多色蛍光検出型電気泳動装置に関し、さらに
詳しくは、発光波長の異なる複数の蛍光体を用いて塩基
配列を決定すべきDNAを多色標識し、電気泳動分離した
後発する蛍光を検出することにより前記DNAの塩基配列
を決定するのに好適な多色蛍光検出型電気泳動装置に関
する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus, and more particularly, to a DNA for which a base sequence is to be determined using a plurality of phosphors having different emission wavelengths. The present invention relates to a multicolor fluorescence detection-type electrophoresis apparatus suitable for determining the base sequence of the DNA by detecting fluorescence emitted after multicolor labeling and electrophoretic separation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来DNA塩基配列決定は放射性同位元素標識によるオ
ートラジオグラフィによりなされていた。しかし、最
近、蛍光標識を用いる光学的に自動的にDNA断片を検出
し塩基配列を自動的に決定する手法が普及してきてい
る。この手法では、末端塩基種の異なる4種のDNA断片
群を発光波長の異なる蛍光体で標識し、ゲル電気泳動に
よりDNA断片を分離する。泳動路上レーザーで照射し、
発する蛍光を各発光波長を透過極大とする4種のバンド
パスフィルターを具備した検出器で受光する。検出器と
して回転板上に4種のバンドパスフィルターを具備した
光電子増倍管をスキャンするレーザー光に同期させて移
動させる方式などが用いられている。また、泳動板をラ
イン状にレーザーで照射し、線状の蛍光像をプリズムで
分光すると共に高感度二次元検出器を用いて検出するこ
となども提案されている。
Conventionally, DNA sequencing has been performed by autoradiography using radioisotope labeling. However, recently, a technique of automatically detecting a DNA fragment optically using a fluorescent label and automatically determining a base sequence has become widespread. In this method, four types of DNA fragment groups having different terminal base types are labeled with fluorescent materials having different emission wavelengths, and the DNA fragments are separated by gel electrophoresis. Irradiate with laser on electrophoresis path,
The emitted fluorescence is received by a detector equipped with four types of bandpass filters that maximize the transmission wavelength of each emission wavelength. As a detector, a method of moving a photomultiplier tube having four types of bandpass filters on a rotating plate in synchronization with a laser beam to be scanned is used. Further, it has been proposed to irradiate the electrophoresis plate with a laser in a line shape, to separate a linear fluorescence image with a prism, and to detect the fluorescence image using a high-sensitivity two-dimensional detector.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記蛍光検出装置では高感度を達成する事が重要であ
る。回転フィルターを用い照射光と共に検出器を掃引す
る計測系ではゲルの1つの測定点あたりの計測時間の割
合αは、測定領域の長さをl、照射レーザービームの幅
をdとすると となる。通常dは0.2〜0.3mm、l100mmなのでα10
-3となり、連続光照射、受光した場合の10-3程度の蛍光
受光量しか得られず、高感度の得られない難点があっ
た。一方、ゲル板の側面からレーザー光を入射し、各測
定点を連続照射し、得られる蛍光像をプリズムで分光
し、二次元検出器で検出する方式では受光量は大きくこ
の難点は克服されうる。しかし、プリズムによる分光精
度は低く、精度の高い塩基識別に難点があった。
It is important to achieve high sensitivity in the above fluorescence detector. In a measurement system that sweeps the detector with irradiation light using a rotating filter, the ratio α of the measurement time per one measurement point of the gel is as follows, where l is the length of the measurement area and d is the width of the irradiation laser beam. Becomes Usually d is 0.2-0.3mm, l100mm, so α10
-3 , which means that only about 10 -3 of the amount of fluorescence received when continuous light irradiation and light reception were performed was obtained, and there was a problem that high sensitivity could not be obtained. On the other hand, laser light is incident from the side of the gel plate, each measurement point is continuously irradiated, the obtained fluorescent image is spectrally separated by a prism and detected by a two-dimensional detector, the amount of received light is large, and this difficulty can be overcome. . However, the spectral accuracy by the prism is low, and there is a problem in highly accurate base identification.

本発明の目的はこの難点を解消した蛍光検出装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a fluorescence detection device that solves this difficulty.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは研究の結果、ゲル電気泳動分離板へのレ
ーザー照射によって得られる蛍光画像を像分割手段によ
ってまず複数の虚像に像分割し、ついで、前記像分割さ
れた個々の像の光りをバンドパスフィルターによって波
長選別させるプロセスを経て、これらの像を検出器上に
結像させて所要の分離検出を行うようにすることによ
り、上記目的が良好に達成させることを見出し、この新
知見に基づいてさらに研究を重ねて本発明を完成するに
至った。
As a result of the study, the present inventors first divided a fluorescent image obtained by laser irradiation on the gel electrophoresis separation plate into a plurality of virtual images by image dividing means, and then illuminated the light of each of the divided images. Through a process of wavelength selection by a band-pass filter, these images were formed on a detector to perform the required separation and detection, and found that the above object was successfully achieved. Based on further studies, the present invention has been completed.

したがって、本発明の多色蛍光検出型電気泳動装置
は、異なる蛍光体で標識された試料が泳動する複数の泳
動路を有するゲル電気泳動分離部と、複数の泳動路の泳
動開始点から所定の位置を励起光で照射して蛍光体を励
起し蛍光線像を形成する光照射手段と、光検出器と、像
分割手段と結像手段とを含み、蛍光線像を互いに位置が
ずれた複数の虚像に像分割したのち光検出器の互いに離
れた複数の結像位置に結像させる光学系と、ゲル電気泳
動分離部の光照射部位から光検出器の複数の結像位置に
至る各光路上に配置されたそれぞれ異なる透過波長帯を
有する複数の波長選択手段とを備え、光検出器は、複数
の波長選択手段のそれぞれを通過して結像位置に結像さ
れる波長帯の異なる複数の蛍光線像を検出することを特
徴とする。
Therefore, the multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus of the present invention includes a gel electrophoresis separation unit having a plurality of migration paths on which samples labeled with different fluorophores migrate, and a predetermined electrophoretic separation from a migration start point of the plurality of migration paths. A plurality of light irradiation means for irradiating the position with excitation light to excite the phosphor to form a fluorescent image, a photodetector, an image dividing means and an image forming means, wherein the fluorescent image is displaced from each other; An optical system that divides the image into virtual images and then forms an image at a plurality of imaging positions separated from each other on the photodetector, and each light from the light irradiation site of the gel electrophoresis separation unit to the plurality of imaging positions of the photodetector A plurality of wavelength selectors each having a different transmission wavelength band disposed on a road, wherein the photodetector has a plurality of different wavelength bands that pass through each of the plurality of wavelength selectors and are imaged at an imaging position. Is detected.

波長選択手段は、透過波長帯がそれぞれ異なるバンド
パスフィルタとすることができる。
The wavelength selection means may be bandpass filters having different transmission wavelength bands.

本発明の装置の実用的な構成としては、前記ゲル電気
泳動分離板の所要個所へのレーザー照射が、前記ゲル電
気泳動分離板の側面から前記ゲル電気泳動分離板の平面
に平行に貫通する方向のレーザー照射であり、レーザー
照射によって得られる線状の蛍光画像を前記ゲル板中の
レーザー照射の通路にそって発する蛍光画像である。
As a practical configuration of the apparatus of the present invention, a direction in which laser irradiation to a required portion of the gel electrophoresis separation plate penetrates from a side surface of the gel electrophoresis separation plate in parallel with a plane of the gel electrophoresis separation plate. Is a fluorescent image generated by emitting a linear fluorescent image obtained by laser irradiation along a path of laser irradiation in the gel plate.

像分割手段は、ゲル電気泳動分離板のレーザー照射部
を軸としてこれに平行に配設された複数の反射ミラーか
らなる構成、或いは、ゲル電気泳動分離板のレーザー照
射部から発する蛍光が蛍光検出器上の結像部位に至る通
路中に設けられた、少なくとも複数個の光軸の異なるレ
ンズ、又は、1枚のレンズを分割し、各断片の光軸をず
らしたレンズからなる構成とすることができ、さらに前
記像分割手段の像分割機能を補助するために、ゲル電気
泳動分離板のレーザー照射部から発する蛍光が蛍光検出
器上の結像部位に至る通路中に、像分割するためのプリ
ズムあるいはミラーを付設することもできる。
The image dividing means is constituted by a plurality of reflection mirrors arranged in parallel with the laser irradiation part of the gel electrophoresis separation plate as an axis, or the fluorescence emitted from the laser irradiation part of the gel electrophoresis separation plate is detected by fluorescence. At least a plurality of lenses with different optical axes, or a lens in which one lens is divided and the optical axis of each fragment is shifted, provided in a passage leading to an image formation site on the container In order to further assist the image dividing function of the image dividing means, the fluorescence emitted from the laser irradiating portion of the gel electrophoresis separation plate passes through the passage to the image formation site on the fluorescence detector, for image division. Prisms or mirrors can also be provided.

前記複数個の光軸の異なるレンズは、長方形をした集
光レンズ、2ヶあるいは4ヶを長辺を水平方向にして上
下に重ねるように配置して構成することができる。
The plurality of lenses having different optical axes may be configured by arranging two or four rectangular condensing lenses so that the long sides are horizontal and vertically.

前記1枚のレンズを分割し、各断片の光軸をずらした
レンズは、円形、集光レンズの中心をとおる線で7ある
いは4ケの断片に分割し、各断片をレンズの中心を頂角
とする多面体の面を構成するように1〜2゜平面から傾
けるように光軸をずらして構成することができる。
The lens in which the one lens is divided and the optical axis of each fragment is shifted is divided into 7 or 4 fragments by a line passing through the center of the circular, condenser lens, and each fragment is apical angled at the center of the lens. The optical axis can be shifted so as to incline from the plane of 1 to 2 ° so as to form the surface of the polyhedron.

前記像分割手段の像分割機能を補助するために付設す
るプリズムあるいはミラーの具体的構成としては、10mm
×100mmのミラー2枚を長辺で接合し、平面から1゜内
外ずれた状態で光照射部より5〜10mm後方の位置に設置
し、頂角150゜のプリズムを照射部前方20mmの所に頂点
が照射部と平行になるように設置した構成等を挙げるこ
とができる。
As a specific configuration of the prism or mirror attached to assist the image dividing function of the image dividing means, 10 mm
Two x100mm mirrors are joined at the long side, and set at a position 5 to 10mm behind the light irradiating part with a deviation of 1mm inside and outside from the plane, and a prism with a vertex angle of 150mm is placed 20mm in front of the irradiating part. A configuration in which the apex is set so as to be parallel to the irradiation unit can be given.

像分割手段が複数の反射ミラーからなる場合には、前
記反射ミラーの数と同数の透過波長帯の異なるバンドパ
スフィルターが、前記反射ミラーによって反射される蛍
光が、それぞれ、蛍光検出器上の結像部位に至る通路中
に対応して設けらる。
When the image dividing means includes a plurality of reflection mirrors, the same number of band-pass filters having different transmission wavelength bands as the number of the reflection mirrors cause the fluorescence reflected by the reflection mirrors to form light on the fluorescence detector. It is provided correspondingly in the passage leading to the image site.

また、好ましくは、前記複数の反射ミラーが電気泳動
分離板のレーザー照射部を片方の焦点とするダ円軌道上
に配置される。
Preferably, the plurality of reflection mirrors are arranged on a circular orbit with the laser irradiation part of the electrophoresis separation plate as one focal point.

前記複数の反射ミラーは、具体的には、10mm×100mm
の4枚のミラーの長辺を結合し、4枚が上記楕円に接す
るように折りまげて配置するようにして構成することが
できる。
The plurality of reflection mirrors are, specifically, 10 mm × 100 mm
The four mirrors can be configured such that the long sides of the four mirrors are combined and the four mirrors are folded and arranged so as to be in contact with the ellipse.

さらに、本発明の装置を、多色標識した試料の分離検
出に用いる多色蛍光検出型電気泳動装置とする場合にお
いては、ゲル電気泳動分離板を泳動させる分離検出用試
料として多色標識された試料が用いられる。そして、そ
の場合の多色標識のために用いられる蛍光色素として
は、FITC(fluoresceinisothiocyanate;発光波長515n
m)、NBD−F(4−fluoro−7 nitrobenzofurazan;発光
波長540nm),TRITC(tetramethy1 rhodamine isothiocy
anate;発光波長573)およびTexas Red(発光波長610n
m)などを利用できる。
Further, when the apparatus of the present invention is a multicolor fluorescence detection-type electrophoresis apparatus used for separation and detection of a multicolor-labeled sample, the multicolor-labeled sample is subjected to multicolor labeling as a separation detection sample for electrophoresis of a gel electrophoresis separation plate. A sample is used. The fluorescent dye used for multicolor labeling in that case includes FITC (fluorescein isothiocyanate; emission wavelength 515n).
m), NBD-F (4-fluoro-7 nitrobenzofurazan; emission wavelength 540 nm), TRITC (tetramethy1 rhodamine isothiocy
anate; emission wavelength 573) and Texas Red (emission wavelength 610n)
m) can be used.

多色標識に対応してバンドパスフィルタとしては、透
過帯の中心波長が上記発光波長に一致し、透過帯の巾が
20〜40nmの多層膜誘電体フィルター等が用いられる。
For a bandpass filter corresponding to a multicolor marker, the center wavelength of the transmission band coincides with the above emission wavelength, and the width of the transmission band is
A multilayer dielectric filter of 20 to 40 nm or the like is used.

前記蛍光検出器としては、通常、二次元蛍光検出器が
用いられる。
Usually, a two-dimensional fluorescence detector is used as the fluorescence detector.

本発明の蛍光検出型電気泳動装置による、分離検出の
対象試料としては、塩基配列を決定すべきDNA或いはRNA
が挙げられるが、蛋白等も対象試料とすることができ
る。
As a sample to be separated and detected by the fluorescence detection type electrophoresis apparatus of the present invention, DNA or RNA whose base sequence is to be determined
However, proteins and the like can also be used as the target sample.

〔作 用〕(Operation)

本発明によれば、ゲル電気泳動分離板へのレーザー照
射によって得られる蛍光画像は、まず、反射ミラー或い
は複数個の光軸の異なるレンズ、又は、相互に光軸をず
らした分割レンズ等よりなる像分割手段によってまず複
数の虚像に像分割され、ついで、前記像分割された個々
の像の光りがバンドパスフィルターによる波長分散のプ
ロセスを経て、これらの像が検出器上に結像され、要所
の分離検出が行われるものである。
According to the present invention, a fluorescent image obtained by irradiating a laser on a gel electrophoresis separation plate firstly includes a reflecting mirror or a plurality of lenses having different optical axes, or split lenses having optical axes shifted from each other. First, the image is divided into a plurality of virtual images by the image dividing means, and then the light of each of the divided images is subjected to a wavelength dispersion process by a band-pass filter, and these images are formed on a detector. In this case, separation and detection of places are performed.

したがって、本発明では発光波長の異なる蛍光を時分
割、すなわち、時間的に分けて検出することなしに高精
度で同時に分離検出できる。
Therefore, in the present invention, fluorescences having different emission wavelengths can be separated and detected with high accuracy at the same time without detecting them in a time-division manner, that is, time-sequentially.

したがって、本発明の装置は、多色蛍光標識されたDN
A断片の塩基配列の決定等に好適に使用できる。
Therefore, the device of the present invention is a multicolor fluorescently labeled DN
It can be suitably used for determining the nucleotide sequence of the A fragment.

また、照射部を側面から連続的に照射し、二次元検出
器で全照射領域を同時に観測するので受光光量も多く高
感度が得られる。
In addition, since the irradiation section is continuously irradiated from the side and the entire irradiation area is simultaneously observed with the two-dimensional detector, the amount of received light is large and high sensitivity can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図を用いて説明する。
2枚の0.3mm間隔のガラス板1(300mm×200mm×5mm)で
挟まれた6%ポリアクリルアミドのゲル板2はガラス
(あるいは石英)板1に挟まれたゲル板2の側面からア
ルゴンレーザー(400nm 10mw)光4を、レーザー光源3
から導いて入射させる。照射部は断面図では破線で表さ
れる。4種の末端塩基種別に4色蛍光体で標識されたDN
A試料はゲル上端に注入せられて下方に泳動する。泳動
路は複数個確保できるが、レーザー光4はすべての泳動
路を照射する。照射部に沿って蛍光が出る。従来の方法
の1つである、標識を単色とし、泳動路の違いによって
末端基種を識別する場合には、この蛍光線画像をフィル
ター6付レンズ7でラインセンサーあるいは二次元検出
器9上に結像させ蛍光強度の時間変化を観測している。
4色蛍光体としては、前述したFITC,NBD−F,TRITCおよ
びTexas Redを用いたが金属錯体蛍光体を用いることも
できる。4色蛍光体を用いる本実施例では泳動板をはさ
んで検出器と反対側に4枚の縦1cm,横10cmの長方形ミラ
ーを設置し、蛍光線画像を反射させ、検出器側から4つ
の虚像が見えるようにする。検出器側から見て4つの虚
像までの距離が等しくなるよう、レンズ7のひとみ位置
とゲルのレーザー照射位置を焦点とし、長径が20cmの楕
円の円周上にミラー5は配置されている。4つの虚像は
レンズ7により二次元検出器9上に4本の線として結像
する。それぞれの結像位置の全部には4種の蛍光体に対
応した515nm、573nm、540nm及び610nmに透過帯のあるバ
ンドパスフィルター8が設けられており波長選別を行な
える。バンドパスフィルターは二次元検出器の直前でな
くてもミラーと検出器の間にあればよい。二次元検出器
で観察される像はモニター13に示したような4本の線14
である。それぞれが波長の異なる蛍光体、従って末端塩
基種の異なるDNA断片、からの信号である。横軸は泳動
板の横方向に相当し、4本の線画像の横座標がおなじ位
置の信号は同一泳動路に含まれる試料からの情報であ
り、これを比較することにより末端塩基種を決定でき
る。第2図は光学系の詳細図である。上記4枚のミラー
で反射された蛍光は受光レンズのひとみ位置を中心とし
た円周上に虚像を作る。受光量を多くすると同時に照射
部からの蛍光が直接受光部に入らないようにするためゲ
ルに接する側のガラス板上に巾1mmの帯状の反射ミラー1
5がガラス板に蒸着して取りつけられている。ミラーの
幅は受光器に入り得る光をすべて反射できるのに十分な
広さとなっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A 6% polyacrylamide gel plate 2 sandwiched between two 0.3 mm glass plates 1 (300 mm × 200 mm × 5 mm) is an argon laser (from the side of the gel plate 2 sandwiched between glass (or quartz) plates 1). 400nm 10mw) Light 4 to laser light source 3
And then let it enter. The irradiation part is represented by a broken line in the sectional view. DN labeled with four-color fluorescent substance in four kinds of terminal bases
Sample A is injected at the top of the gel and migrates down. Although a plurality of migration paths can be secured, the laser beam 4 irradiates all the migration paths. Fluorescence is emitted along the irradiation part. In the case of one of the conventional methods, in which the label is monochromatic and the terminal base species is identified by the difference in the migration path, this fluorescent image is put on a line sensor or a two-dimensional detector 9 by a lens 7 with a filter 6. An image is formed and the time change of the fluorescence intensity is observed.
As the four-color phosphor, FITC, NBD-F, TRITC and Texas Red described above were used, but a metal complex phosphor can also be used. In this embodiment using four-color phosphors, four rectangular mirrors of 1 cm in length and 10 cm in width are installed on the opposite side of the detector across the electrophoresis plate, reflect the fluorescence image, and four mirrors from the detector side. Make the virtual image visible. The mirror 5 is arranged on the circumference of an ellipse having a major axis of 20 cm with the pupil position of the lens 7 and the laser irradiation position of the gel as focal points so that the distances to the four virtual images are equal when viewed from the detector side. The four virtual images are imaged by the lens 7 on the two-dimensional detector 9 as four lines. Bandpass filters 8 having transmission bands at 515 nm, 573 nm, 540 nm, and 610 nm corresponding to four kinds of phosphors are provided at all of the image forming positions, and can perform wavelength selection. The band-pass filter need only be between the mirror and the detector, not just before the two-dimensional detector. The image observed by the two-dimensional detector has four lines 14 as shown on the monitor 13.
It is. Each is a signal from a phosphor of a different wavelength, and thus a DNA fragment of a different terminal base type. The horizontal axis corresponds to the horizontal direction of the electrophoresis plate, and the signal at the same position on the abscissa of the four line images is information from the sample included in the same migration path, and the terminal base type is determined by comparing this information. it can. FIG. 2 is a detailed view of the optical system. The fluorescent light reflected by the four mirrors forms a virtual image on the circumference centered on the pupil position of the light receiving lens. In order to increase the amount of received light and at the same time prevent the fluorescence from the irradiated part from directly entering the light-receiving part, a 1 mm wide strip-shaped reflective mirror 1 on the glass plate on the side in contact with the gel
5 is attached by vapor deposition on a glass plate. The width of the mirror is large enough to reflect all the light that can enter the receiver.

ミラーの設置場所は検出器と泳動板の間にすることも
できる。また、プリズム付ミラーと組み合わて光路を調
節しても良い。
The mirror can be installed between the detector and the migration plate. Further, the optical path may be adjusted in combination with a mirror with a prism.

以下、本発明の他の実施例を第3図により説明する。
2枚の0.3mm間隔のガラス板1(300mm×200mm×5mm)で
挟まれた6%ポリアクリルアミドのゲル板2はガラス
(あるいは石英)板1に挟まれたゲル板2の側面からア
ルゴンレーザー(400nm 10nm)光4を入射させる。照射
部は断面図では破線で表される。4種の末端塩基種別に
4色蛍光体で標識されたDNA試料はゲル上部に注入さ
れ、下方に泳動する。通常20〜30泳動路が一枚の泳動板
上に確保される。レーザー光4はすべての泳動路を同時
に照射する。照射部に沿って蛍光がでる。
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A 6% polyacrylamide gel plate 2 sandwiched between two 0.3 mm glass plates 1 (300 mm × 200 mm × 5 mm) is an argon laser (from the side of the gel plate 2 sandwiched between glass (or quartz) plates 1). 400 nm 10 nm) Light 4 is incident. The irradiation part is represented by a broken line in the sectional view. A DNA sample labeled with a four-color fluorescent substance according to four terminal base types is injected into the upper part of the gel and migrates downward. Usually, 20 to 30 migration paths are secured on one migration plate. The laser beam 4 irradiates all the migration paths simultaneously. Fluorescence is emitted along the irradiation part.

4色蛍光体を用いて標識された断片群は試料毎に別の
泳動路上で長さに応じて分離される。レーザー照射部を
通過する時末端塩基種に応じて種々の波長の蛍光を発す
る。これら蛍光は照射領域に沿って線画像として観測さ
れる。蛍光をプリズムなどで分光すると波長分散が小さ
くそれぞれの信号を十分に分離できない。各蛍光の波長
分離にはバンドパスフィルターが優れている。本実施例
では複数屈折プリズム16および分割レンズ71を用いて蛍
光像を4種の像とし、それぞれの像が4種の標識蛍光に
対応したバンドパスフィルター81,82を通過して二次元
検出器9上に結像するように工夫されている。前記分割
レンズ71は焦点距離30mm、2枚の30mm×50mmの長方形レ
ンズから成っている。前記バンドパスフィルター81,82
は、それぞれ、2つの帯状の異なる透過波長帯を持つ誘
電体多層膜フィルターを具備している。中心透過波長は
515nm、540nmのセットおよび575nm、610nmのセットであ
るが、この組み合わせは変化してもよい。
The fragment group labeled with the four-color fluorescent substance is separated according to the length on a different electrophoresis path for each sample. When passing through the laser irradiation part, it emits fluorescence of various wavelengths depending on the terminal base type. These fluorescences are observed as line images along the irradiation area. When the fluorescence is separated by a prism or the like, the wavelength dispersion is small, and the respective signals cannot be separated sufficiently. Bandpass filters are excellent for wavelength separation of each fluorescence. A fluorescent image using a plurality refraction prism 16 and split lens 71 in the present embodiment the four image, band-pass filter 81, each image is corresponding to four labeling fluorescent, two passes through the 8 2 It is devised to form an image on the dimensional detector 9. The divided lens 71 is made up of focal length 30 mm, 2 sheets of 30 mm × 50 mm rectangular lenses. The band pass filters 8 1 and 8 2
Are each provided with a dielectric multilayer filter having two band-shaped different transmission wavelength bands. The center transmission wavelength is
A set of 515 nm, 540 nm and a set of 575 nm, 610 nm, but this combination may vary.

複屈折プリズムにより像は2重となり更にレンズ軸が
少しずれた分割レンズによりそれらは更に2つずつの像
となる。複屈折プリズムを用いる代わりに4分割され、
相互に軸が少しずれたレンズを用いても良い。
The images are doubled by the birefringent prism, and further split into two images by a split lens whose lens axis is slightly shifted. Instead of using a birefringent prism, it is divided into four,
Lenses whose axes are slightly shifted from each other may be used.

さらに他の実施例として、第4図に示したような4枚
レンズ72を用いる事もできる。前記4枚レンズ72は、長
方形の4枚レンズを長辺部で接合するようにして、4つ
並べたもので光軸が相互に異なるように構成されてい
る。
In yet another embodiment, it can also be used four lens 7 2 as shown in Figure 4. The four lens 7 2, the four lenses rectangular so as to bond with the long side portion, the optical axis is configured to differ from one another in an ordered four.

この実施例におけるバンドパスフィルター83は、前述
したフィルターと同じ材質の誘電体多層膜で構成され
る。そして、前記バンドパスフィルター83は、各レンズ
の前面に装着することもできる。二次元検出器上にモニ
ターされる画像は14のようなものである。それぞれの観
測ラインに相当する部分を読み出し、相互の強度を補正
計算により修正して、それぞれの断片群の強度変化を得
ることができる。
Band-pass filter 8 3 in this embodiment is constituted by a dielectric multilayer film made of the same material as the filter described above. Then, the band-pass filter 8 3 can also be mounted in front of each lens. The image monitored on the two-dimensional detector looks like 14. The portion corresponding to each observation line is read out, and the mutual intensity is corrected by correction calculation, thereby obtaining the intensity change of each fragment group.

上記、第3図又は第4図に示す実施例の場合における
像分割には複屈折プリズムあるいは分割レンズと併せて
反射ミラーあるいはプリズムを用いても良い。
In the case of the embodiment shown in FIG. 3 or FIG. 4, a reflecting mirror or a prism may be used in combination with a birefringent prism or a split lens.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、まず像分割手段を用いて複数個の蛍
光像を作り、ついで各々の像は波長の異なる発光を識別
して透過させるフィルターを通して受光器上に結像させ
るので、従来のプリズム分光のみによる分離検出の方式
に比べて、多色標識されたDNA断片等からの信号を高精
度で区別して同時に計測でき、高い精度の分離検出或い
は塩基配列決定等ができる。
According to the present invention, first, a plurality of fluorescent images are formed using the image dividing means, and then each image is formed on a light receiving device through a filter that identifies and transmits light having different wavelengths. Compared to the method of separation and detection using only spectroscopy, signals from multicolor-labeled DNA fragments and the like can be distinguished and measured simultaneously with high accuracy, and separation and detection or base sequence determination with high accuracy can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の装置構成の模式図、第2図
は実施例1の装置に用いる光学系の断面図、第3図は本
発明の他の実施例の装置構成の模式図、第4図はさらに
他の実施例の装置構成の模式図である。 1……ガラス(石英)、2……ゲル板、3……レーザ
ー、4……レーザー光、5……反射ミラー、6……励起
光カットフィルター、7……レンズ、71,72……分割レ
ンズ、8……バンドパスフィルター、81……上部フィル
ター、82……下部フィルター、83……モザイクフィルタ
ー、9……二次元検出器、10……制御装置、11……デー
タ処理装置、12……表示装置、13……モニター、14……
観測された線画像、15……反射ミラー、16……複屈折プ
リズム。
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus configuration of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical system used in the apparatus of Embodiment 1, and FIG. 3 is a schematic view of an apparatus configuration of another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a device configuration of still another embodiment. 1 ... Glass (quartz), 2 ... Gel plate, 3 ... Laser, 4 ... Laser light, 5 ... Reflection mirror, 6 ... Excitation light cut filter, 7 ... Lens, 7 1 , 7 2 ... … Division lens, 8… Band pass filter, 8 1 …… Upper filter, 8 2 …… Lower filter, 8 3 …… Mosaic filter, 9 …… 2 dimensional detector, 10 …… Control device, 11 …… Data Processing unit, 12 Display unit, 13 Monitor, 14 Unit
Observed line image, 15 ... reflection mirror, 16 ... birefringent prism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 21/62 - 21/74 G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G02B 5/04 G02B 3/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 21/62-21/74 G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 G02B 5 / 04 G02B 3/10

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試料が泳動する複数の泳動路にレーザー光
が照射されたレーザー照射部に平行に配置され、前記レ
ーザー照射部に形成される蛍光線像を複数の像に分割す
る複数の反射ミラーと、前記複数の像を分離して検出す
る光検出器と、前記反射ミラーで反射されて前記光検出
器に至る各蛍光線像の光路中にそれぞれ配置された波長
選択手段とを具備し、前記複数の反射ミラーは前記レー
ザー照射部を一方の焦点とする楕円の周線の上に配置さ
れ、前記光検出器は前記波長選択手段によりそれぞれ波
長選択された複数の蛍光線像を検出することを特徴とす
る多色蛍光検出型電気泳動装置。
1. A plurality of reflection means which are arranged in parallel with a laser irradiation part where a plurality of migration paths on which a sample migrates are irradiated with laser light, and divide a fluorescence image formed on the laser irradiation part into a plurality of images. A mirror, a photodetector that separates and detects the plurality of images, and a wavelength selection unit that is respectively disposed in an optical path of each fluorescent ray image that is reflected by the reflection mirror and reaches the photodetector. The plurality of reflection mirrors are arranged on an elliptical circumference having the laser irradiation section as one focal point, and the photodetector detects a plurality of fluorescent ray images whose wavelengths are selected by the wavelength selection means. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus, characterized in that:
【請求項2】異なる蛍光体でそれぞれ標識された試料が
泳動する複数の泳動路をレーザー光で照射して前記蛍光
体を励起し蛍光線像を形成する光照射手段と、光検出器
と、像分割手段と結像手段を含み前記蛍光線像を像分割
したのち前記光検出器の互いに離れた複数の結像位置に
結像させる光学系と、前記複数の泳動路に前記レーザー
光が照射される光照射部位から前記光検出器の複数の結
像位置に至る各光路上配置されたそれぞれ異なる透過波
長帯を有する複数の波長選択手段とを具備し、前記像分
割手段は、前記光照射部位に平行に配置され、前記レー
ザー照射部を一方の焦点とする楕円の周線の上に配置さ
れる複数の反射ミラーを有し、前記光検出器は、前記複
数の波長選択手段のそれぞれを通過して前記結像位置に
結像される波長帯の異なる複数の蛍光線像を検出するこ
とを特徴とする多色蛍光検出型電気泳動装置。
2. A light irradiating means for irradiating a plurality of migration paths on which a sample labeled with a different fluorescent substance migrates with laser light to excite the fluorescent substance to form a fluorescent ray image, a photodetector, An optical system including an image splitting unit and an image forming unit, which divides the fluorescence line image into an image and forms an image at a plurality of image forming positions separated from each other on the photodetector; and irradiates the plurality of migration paths with the laser beam. A plurality of wavelength selectors each having a different transmission wavelength band disposed on each optical path from a light irradiation site to be formed to a plurality of image forming positions of the photodetector; It has a plurality of reflection mirrors arranged in parallel with the part and arranged on the circumference of an ellipse having the laser irradiation unit as one focal point, and the photodetector has a plurality of wavelength selection units. Wavelength band that passes through and is imaged at the imaging position Multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus characterized by detecting a plurality of different fluorescent ray images.
【請求項3】異なる蛍光体でそれぞれ標識された複数の
試料が泳動する泳動路をレーザー光で照射して前記蛍光
体を励起し蛍光線像を形成する光照射手段と、前記複数
の泳動路に前記レーザーが照射されるレーザー照射部に
対向して配置される複屈折プリズム及び異なる光軸をも
つ断片に分割されるレンズとを具備する像分割手段と、
光検出器と、前記レーザー照射部から前記光検出器の複
数の結像位置への光路上に配置された異なる透過波長帯
を有する複数の波長選択手段とを具備し、前記光検出器
は、前記結像位置に結像される波長帯の異なる複数の前
記蛍光線像を検出することを特徴とする多色蛍光検出型
電気泳動装置。
3. A light irradiation means for irradiating a migration path on which a plurality of samples labeled with different fluorescent substances are respectively migrated with laser light to excite the fluorescent substance to form a fluorescent ray image, and the plurality of migration paths. Image splitting means comprising a birefringent prism and a lens split into fragments having different optical axes, which are arranged to face the laser irradiation unit where the laser is irradiated,
Photodetector, comprising a plurality of wavelength selection means having different transmission wavelength bands arranged on the optical path from the laser irradiation unit to a plurality of imaging positions of the photodetector, the photodetector, A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus, wherein a plurality of the fluorescence ray images having different wavelength bands formed at the image formation positions are detected.
【請求項4】発光波長の異なる複数種類の蛍光体で標識
された試料を分離する電気泳動部と、分離された前記試
料を電気泳動しながらレーザー光を照射して前記蛍光体
を励起し前記電気泳動部から蛍光線像を発生させる光照
射手段と、前記蛍光体線像を上下方向に像分割して互い
に平行な複数の線像を形成する分割手段と、前記複数の
線像のそれぞれに対応して異なる波長帯の光を通過させ
る複数のバンドパスフィルターとを具備し、前記複数の
バンドパスフィルターを通過した波長帯の異なる複数の
線像を平行な線像として1つの二次元光検出器の異なる
位置に分離して結像し検出することを特徴とする多色蛍
光検出型電気泳動装置。
4. An electrophoresis section for separating samples labeled with a plurality of types of phosphors having different emission wavelengths, and irradiating a laser beam while electrophoresing the separated samples to excite the phosphors. A light irradiation unit that generates a fluorescent line image from the electrophoresis unit, a dividing unit that vertically divides the phosphor line image to form a plurality of parallel line images, and each of the plurality of line images. A plurality of band-pass filters for transmitting light of correspondingly different wavelength bands, and a plurality of line images of different wavelength bands passing through the plurality of band-pass filters are converted into parallel line images to form one two-dimensional light detection. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus characterized in that the electrophoresis apparatus separates and forms an image at different positions of a vessel and detects it.
【請求項5】請求項4に記載の多色蛍光検出型電気泳動
装置において、前記像分割手段は、長辺を水平方向にし
て上下方向に配置した複数の光軸の異なる長方形の集光
レンズを有することを特徴とする多色蛍光検出型電気泳
動装置。
5. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus according to claim 4, wherein said image dividing means has a plurality of rectangular condensing lenses having different optical axes arranged vertically with a long side being horizontal. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus, comprising:
【請求項6】発光波長の異なる複数種類の蛍光体で標識
された試料を分離する電気泳動部と、分離された前記試
料を電気詠動しながらレーザー光を照射して前記蛍光体
を励起し前記電気泳動部から蛍光線像を発生させる光照
射手段と、前記蛍光線像を上下方向に像分割して平行な
複数の線像を形成する像分割手段と、該像分割手段によ
り形成されるべき前記複数の線像のそれぞれに対応して
異なる波長帯の光を通過させる複数のバンドパスフィル
ターとを具備し、前記複数のバンドパスフィルターを通
過した波長帯の異なる複数の線像を平行な線像として1
つの二次元光検出器の異なる位置に分離して結像し検出
することを特徴とする多色蛍光検出型電気泳動装置。
6. An electrophoresis section for separating samples labeled with a plurality of types of phosphors having different emission wavelengths, and irradiating the separated sample with a laser beam while exciting the sample to excite the phosphor. A light irradiating unit that generates a fluorescent line image from the electrophoretic unit; an image dividing unit that vertically divides the fluorescent line image to form a plurality of parallel line images; A plurality of bandpass filters that pass light of different wavelength bands corresponding to each of the plurality of line images to be processed, and a plurality of line images having different wavelength bands that have passed through the plurality of bandpass filters are parallelized. 1 as a line image
A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus characterized in that two two-dimensional photodetectors are separated at different positions to form an image and detected.
【請求項7】請求項6に記載の多色蛍光検出型電気泳動
装置において、前記像分割手段は、長辺を水平方向にし
て上下方向に複数個配置した光軸の異なる長方形の集光
レンズを有することを特徴とする多色蛍光検出型電気泳
動装置。
7. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus according to claim 6, wherein said image splitting means has a plurality of rectangular condensing lenses having different optical axes arranged vertically with a long side being horizontal. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus, comprising:
【請求項8】発光波長の異なる複数種類の蛍光体で標識
された試料が泳動する複数の泳動路にレーザー光を照射
して、前記蛍光体を励起し前記レーザー光が照射された
レーザー照射部に蛍光線像を形成する光照射手段と、前
記レーザー照射部に平行に配置され前記蛍光線像を複数
の線像に分割する複数の反射ミラーと、前記複数の反射
ミラーから1つの二次元光検出器に至る前記複数の線像
のそれぞれの光路中に配置される波長選択手段とを具備
し、前記二次元光検出器は、前記波長選択手段により波
長選択された波長帯の異なる複数の線像を平行な線像と
して前記二次元光検出器の異なる位置に分離して結像し
検出することを特徴とする多色蛍光検出型電気泳動装
置。
8. A laser irradiation unit that irradiates a plurality of migration paths on which a sample labeled with a plurality of types of fluorescent substances having different emission wavelengths migrates with laser light to excite the fluorescent substances and is irradiated with the laser light. A light irradiating means for forming a fluorescence image, a plurality of reflection mirrors arranged in parallel with the laser irradiation unit to divide the fluorescence image into a plurality of line images, and one two-dimensional light from the plurality of reflection mirrors Wavelength selecting means arranged in each optical path of the plurality of line images reaching the detector, wherein the two-dimensional photodetector includes a plurality of lines having different wavelength bands selected by the wavelength selecting means. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus, wherein an image is separated and formed as a parallel line image at different positions of the two-dimensional photodetector and detected.
【請求項9】発光波長の異なる複数種類の蛍光体で標識
された試料が泳動する複数の泳動路にレーザー光を照射
して、前記蛍光体を励起し前記レーザー光が照射された
レーザー照射部に蛍光線像を形成する光照射手段と、前
記レーザー照射部に平行に配置され前記蛍光線像を反射
する複数の反射ミラーと、波長選択手段及び1つの二次
元光検出器とを有する1つの光学系とを具備し、前記複
数の反射ミラーにより反射され見かけ上異なる位置から
発する前記蛍光線像を、波長帯の異なる複数の線像とし
て前記二次元光検出器の異なる位置に結像し検出するこ
とを特徴とする多色蛍光検出型電気泳動装置。
9. A laser irradiation section which irradiates a plurality of migration paths on which a sample labeled with a plurality of kinds of phosphors having different emission wavelengths migrates with laser light to excite the phosphor and is irradiated with the laser light. A light irradiating means for forming a fluorescent ray image, a plurality of reflecting mirrors arranged in parallel to the laser irradiating part and reflecting the fluorescent ray image, a wavelength selecting means and one two-dimensional photodetector An optical system, wherein the fluorescence ray images reflected from the plurality of reflection mirrors and emitted from apparently different positions are formed and detected at different positions of the two-dimensional photodetector as a plurality of line images having different wavelength bands. And a multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus.
【請求項10】請求項9に記載の多色蛍光検出型電気泳
動装置において、前記複数の反射ミラーは、前記レーザ
ー照射部を一方の焦点とする楕円の周線の上に配置され
ていることを特徴とする多色蛍光検出型電気泳動装置。
10. The multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus according to claim 9, wherein the plurality of reflection mirrors are arranged on an elliptical line having the laser irradiation section as one focal point. A multicolor fluorescence detection type electrophoresis apparatus characterized by the following.
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