JP3111064B2 - ポリヌクレオチド断片の分析用改良の実時間走査型蛍光電気泳動装置発明の技術分野 - Google Patents
ポリヌクレオチド断片の分析用改良の実時間走査型蛍光電気泳動装置発明の技術分野Info
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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- G01N27/447—Systems using electrophoresis
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- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気泳動を行うた
めの改良された装置、さらに詳しくは、ポリヌクレオチ
ド断片分析のために改良された実時間走査型蛍光電気泳
動装置に関する。
めの改良された装置、さらに詳しくは、ポリヌクレオチ
ド断片分析のために改良された実時間走査型蛍光電気泳
動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気泳動ポリヌクレオチド断片の分析法
は、一色あるいは複数色の蛍光検出と組み合わせて、電
界の影響下における高分子網状組識の中を通るポリヌク
レオチド断片の移動速度（すなわち、それらの電気泳動
移動度）にもとづいて、ポリヌクレオチド断片の混合物
の特色を記述するために使われている。一般的には、こ
れらの方法はＰＣＲのような方法を用いる標的ポリヌク
レオチドの増幅に続いて応用される、例えばムリスの米
国特許４，６８３，２０２。このような方法の例には次
のものが含まれる。ポリヌクレオチドシーケンス、例え
ばＴｒａｉｎｏｒ，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，６２：４１
８−４２６（１９９０）や、制限断片長多型（ＲＦＬ
Ｐ）分析、例えば、Ｗａｔｋｉｎｓ，Ｂｉｏｔｅｃｈｎ
ｉｑｕｅｓ，６：３１０−３１９（１９８８）、そして
変化する数の直列型繰り返し（ＶＮＴＲ）またはミクロ
付随体分析、例えばＺｉｅｇｌｅら、Ｇｅｎｏｍｉｃ
ｓ，１４：１０２６−１０３１．これらの方法のそれぞ
れは、標的ポリヌクレオチドについて、貴重な遺伝情報
を提供することができる。
は、一色あるいは複数色の蛍光検出と組み合わせて、電
界の影響下における高分子網状組識の中を通るポリヌク
レオチド断片の移動速度（すなわち、それらの電気泳動
移動度）にもとづいて、ポリヌクレオチド断片の混合物
の特色を記述するために使われている。一般的には、こ
れらの方法はＰＣＲのような方法を用いる標的ポリヌク
レオチドの増幅に続いて応用される、例えばムリスの米
国特許４，６８３，２０２。このような方法の例には次
のものが含まれる。ポリヌクレオチドシーケンス、例え
ばＴｒａｉｎｏｒ，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，６２：４１
８−４２６（１９９０）や、制限断片長多型（ＲＦＬ
Ｐ）分析、例えば、Ｗａｔｋｉｎｓ，Ｂｉｏｔｅｃｈｎ
ｉｑｕｅｓ，６：３１０−３１９（１９８８）、そして
変化する数の直列型繰り返し（ＶＮＴＲ）またはミクロ
付随体分析、例えばＺｉｅｇｌｅら、Ｇｅｎｏｍｉｃ
ｓ，１４：１０２６−１０３１．これらの方法のそれぞ
れは、標的ポリヌクレオチドについて、貴重な遺伝情報
を提供することができる。
【０００３】現在の電気泳動ポリヌクレオチド断片分析
システムは、平面配列に配置された多数の電気泳動レー
ンを特徴とする、例えばマルチレーンスラブゲル、実時
間走査型蛍光検出器と組合せる、例えばフンカピラーら
の米国特許４，８１１，２１８。多数のレーンは分析器
の全体の処理量を増加させるために使用される。多数の
レーンから電気泳動中にデーターを収集するために、光
学検出システムは、標識を付けたポリヌクレオチドの移
動方向に垂直な電気泳動チャンバの幅を横切って走査さ
れる。好ましくは、多色蛍光検出を使用してレーンに対
する情報密度を増加させる、例えばＤＮＡ配列分析のた
めに、各塩基に１色の４色の標識色を使用する。光源、
例えばレーザーは、ポリヌクレオチド断片に結合した蛍
光標識を励起し、多数の発光フィルターは異なるスペク
トルの性質を有する標識と標識を識別する。さらに、コ
ンピューターを使用して時間、レーン番号、および蛍光
発光波長情報からなるデーターを収集し、有用な情報、
例えばＤＮＡ配列にそれを返還する。
システムは、平面配列に配置された多数の電気泳動レー
ンを特徴とする、例えばマルチレーンスラブゲル、実時
間走査型蛍光検出器と組合せる、例えばフンカピラーら
の米国特許４，８１１，２１８。多数のレーンは分析器
の全体の処理量を増加させるために使用される。多数の
レーンから電気泳動中にデーターを収集するために、光
学検出システムは、標識を付けたポリヌクレオチドの移
動方向に垂直な電気泳動チャンバの幅を横切って走査さ
れる。好ましくは、多色蛍光検出を使用してレーンに対
する情報密度を増加させる、例えばＤＮＡ配列分析のた
めに、各塩基に１色の４色の標識色を使用する。光源、
例えばレーザーは、ポリヌクレオチド断片に結合した蛍
光標識を励起し、多数の発光フィルターは異なるスペク
トルの性質を有する標識と標識を識別する。さらに、コ
ンピューターを使用して時間、レーン番号、および蛍光
発光波長情報からなるデーターを収集し、有用な情報、
例えばＤＮＡ配列にそれを返還する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在のポリヌクレオチ
ド断片分析システムの速度と解像の重要な限界は、電気
泳動媒体を電流が通過する結果発生するジュール熱を放
散させる能力にある。ジュール熱による問題のため、現
在のシステムは低い、例えば２５Ｖ／ｃｍの電界に制限
され、その結果、例えば８時間の長時間の分析となる。
ジュール熱およびその結果としてゲルを横切る温度勾配
が、２方法で分離の質に否定的な影響を与える。第１
に、熱が電気泳動媒体全体に生成してもその外表面で放
散されるだけなので、チャネルの深さを横切って放射状
の温度プロフィルが確認される。電気泳動速度が温度の
大きい要因、例えば℃に対して２％であるから、この温
度プロフィルは移動分析に対して放射状の速度プロフィ
ルヘと導く。この速度の空間依存性により移動帯域が広
がって分離作業が進まなくなる。温度プロフィルの範囲
は電気泳動チャネルを薄くして小さくすることができ
る、例えばブルムレイら、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９：４１２１−４１２６（１９
９１）；ステジマンら、Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｍｏｌ
ｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏ
ｇｙ，２：１８２−１８４（１９９１）。従って、この
電気泳動チャネルを組み込む自動化システムが望まれ
る。
ド断片分析システムの速度と解像の重要な限界は、電気
泳動媒体を電流が通過する結果発生するジュール熱を放
散させる能力にある。ジュール熱による問題のため、現
在のシステムは低い、例えば２５Ｖ／ｃｍの電界に制限
され、その結果、例えば８時間の長時間の分析となる。
ジュール熱およびその結果としてゲルを横切る温度勾配
が、２方法で分離の質に否定的な影響を与える。第１
に、熱が電気泳動媒体全体に生成してもその外表面で放
散されるだけなので、チャネルの深さを横切って放射状
の温度プロフィルが確認される。電気泳動速度が温度の
大きい要因、例えば℃に対して２％であるから、この温
度プロフィルは移動分析に対して放射状の速度プロフィ
ルヘと導く。この速度の空間依存性により移動帯域が広
がって分離作業が進まなくなる。温度プロフィルの範囲
は電気泳動チャネルを薄くして小さくすることができ
る、例えばブルムレイら、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９：４１２１−４１２６（１９
９１）；ステジマンら、Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｍｏｌ
ｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏ
ｇｙ，２：１８２−１８４（１９９１）。従って、この
電気泳動チャネルを組み込む自動化システムが望まれ
る。
【０００５】第２に、電気泳動媒体の平均温度が高すぎ
ると、媒体の構造の保全が危うくなる。ポリマーゲル媒
体、例えば架橋したポリアクリルアミドゲルの場合、温
度が高くなるとゲルが完全に破壊される。電気泳動媒体
の平均温度は電気泳動チャネルから周囲の環境までの熱
伝達速度を増加することにより制御することができる。
従って、周囲環境に電気泳動の結果生成したジュール熱
をさらに有効に伝達するシステムが望ましい。
ると、媒体の構造の保全が危うくなる。ポリマーゲル媒
体、例えば架橋したポリアクリルアミドゲルの場合、温
度が高くなるとゲルが完全に破壊される。電気泳動媒体
の平均温度は電気泳動チャネルから周囲の環境までの熱
伝達速度を増加することにより制御することができる。
従って、周囲環境に電気泳動の結果生成したジュール熱
をさらに有効に伝達するシステムが望ましい。
【０００６】さらに電気泳動分離の速度と解像の限界
は、検出器が最初の移動分析物のバンドからのデーター
を獲得できる速度である。ポリヌクレオチド断片分析の
ための最も望ましい検出形態は同時多色検出である。し
かし、現在のアプローチ、すなわち、光電子増倍管（Ｐ
ＭＴ）検出器と組み合わせた指示できるフィルターホイ
ールは、検出器の領域から出てしまう前に各色を観察す
るために十分な速さでフィルターホイールが指示されな
ければならないので、理想的ではない。これは高速シス
テムでのポリヌクレオチド断片の高速の電気泳動速度の
ため間題がある。各分祈バンドについて十分な数のデー
ター点、例えばバンド当たり１０点が集められないなら
ば、近接するバンド間の識別力が失われる。多色システ
ムのための取得データーの割合を増やすための一つの方
法は、連続よりは同時に全色からの信号を収集すること
である。従って、同時に全色を取得する検出システムが
望ましい。
は、検出器が最初の移動分析物のバンドからのデーター
を獲得できる速度である。ポリヌクレオチド断片分析の
ための最も望ましい検出形態は同時多色検出である。し
かし、現在のアプローチ、すなわち、光電子増倍管（Ｐ
ＭＴ）検出器と組み合わせた指示できるフィルターホイ
ールは、検出器の領域から出てしまう前に各色を観察す
るために十分な速さでフィルターホイールが指示されな
ければならないので、理想的ではない。これは高速シス
テムでのポリヌクレオチド断片の高速の電気泳動速度の
ため間題がある。各分祈バンドについて十分な数のデー
ター点、例えばバンド当たり１０点が集められないなら
ば、近接するバンド間の識別力が失われる。多色システ
ムのための取得データーの割合を増やすための一つの方
法は、連続よりは同時に全色からの信号を収集すること
である。従って、同時に全色を取得する検出システムが
望ましい。
【０００７】上記のことから、必要なものは、熱散逸特
性および検出器性能を高めることにより高い電場に適応
できる改良された電気泳動装置であった。
性および検出器性能を高めることにより高い電場に適応
できる改良された電気泳動装置であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気泳動ポリ
ヌクレオチド分析用の装置を改良することにあり、前記
改良はシステムの処理量を増加することである。この改
良は（ｉ）データー取得速度を増加するためにスペクト
ル配列検出器を組み込み、そして（ｉｉ）電気泳動媒体
の温度を制御するために改良された装置を組み込むこと
を含む。本発明の分析システムは、次のものからなり、
組み合わせてなる。
ヌクレオチド分析用の装置を改良することにあり、前記
改良はシステムの処理量を増加することである。この改
良は（ｉ）データー取得速度を増加するためにスペクト
ル配列検出器を組み込み、そして（ｉｉ）電気泳動媒体
の温度を制御するために改良された装置を組み込むこと
を含む。本発明の分析システムは、次のものからなり、
組み合わせてなる。
【０００９】平面配列に配置された多数の電気泳動レー
ンを収容できる電気泳動分離媒体を含む電気泳動チャン
バ、移動できるステージ上に取りつけた蛍光検出器、蛍
光分子を励起する光源、時間、位置、蛍光波長および蛍
光強度情報を収集するためのコンピューターを有するタ
イプの蛍光により標識を付けたポリヌクレオチド断片の
電気泳動分祈のための改良された実時間走査型蛍光電気
泳動装置において、その改良が： （ａ）多数の蛍光標識の同時検出を含む前記蛍光により
標識を付けたポリヌクレオチド断片からの放射光を検出
するためのスペクトル配列検出器、（ｂ）電気泳動中に
電気泳動分離媒体の温度を制御するための温度制御装置
からなる。
ンを収容できる電気泳動分離媒体を含む電気泳動チャン
バ、移動できるステージ上に取りつけた蛍光検出器、蛍
光分子を励起する光源、時間、位置、蛍光波長および蛍
光強度情報を収集するためのコンピューターを有するタ
イプの蛍光により標識を付けたポリヌクレオチド断片の
電気泳動分祈のための改良された実時間走査型蛍光電気
泳動装置において、その改良が： （ａ）多数の蛍光標識の同時検出を含む前記蛍光により
標識を付けたポリヌクレオチド断片からの放射光を検出
するためのスペクトル配列検出器、（ｂ）電気泳動中に
電気泳動分離媒体の温度を制御するための温度制御装置
からなる。
【００１０】本発明は、蛍光標識した分析物の電気泳動
分析のための改良された実時間走査型蛍光電気泳動装置
であって、以下：電気泳動分離媒体を含みかつ複数の同
一平面上の電気泳動レーンを規定する電気泳動チャン
バ；レーザー光の光線を生成するためのレーザー光源；
該レーザー光を定常角度で該電気泳動チャンバへと配向
させるための曲げ鏡；複数の蛍光標識の同時検出を含
む、該蛍光標識された分析物からの放射光の検出のため
のスペクトル配列蛍光検出器；該レーザー光の光線およ
び該スペクトル配列蛍光検出器を、電気泳動の間、該電
気泳動チャンバを横切って正面ゲルプレートに平行な方
向でかつ該分析物の移動の方向に垂直な方向に走査させ
るために、該電気泳動チャンバに関して該曲げ鏡および
該スペクトル配列蛍光検出器を移動させるための、該ス
ペクトル配列蛍光検出器およびその上に該曲げ鏡を取り
付けるための移動可能なステージ；ならびに電気泳動中
に該電気泳動分離媒体の温度を制御するための温度制御
手段、を備える、実時間走査型蛍光電気泳動装置に関す
る。一つの実施態様において、上記スペクトル配列検出
器の出力は仮想フィルターをもたらすように処理され、
そのようなフィルターが複数の異なる波長範囲のサンプ
リングをもたらす。別の実施態様において、上記仮想フ
ィルターの波長範囲は５４０、５６０、５８０、および
６１０ｎｍであり、各々が１０ｎｍの幅である。他の実
施態様において、上記仮想フィルターの波長範囲が５３
０、５４５、５６０、５８０ｎｍであり、各々が１０ｎ
ｍの幅である。
分析のための改良された実時間走査型蛍光電気泳動装置
であって、以下：電気泳動分離媒体を含みかつ複数の同
一平面上の電気泳動レーンを規定する電気泳動チャン
バ；レーザー光の光線を生成するためのレーザー光源；
該レーザー光を定常角度で該電気泳動チャンバへと配向
させるための曲げ鏡；複数の蛍光標識の同時検出を含
む、該蛍光標識された分析物からの放射光の検出のため
のスペクトル配列蛍光検出器；該レーザー光の光線およ
び該スペクトル配列蛍光検出器を、電気泳動の間、該電
気泳動チャンバを横切って正面ゲルプレートに平行な方
向でかつ該分析物の移動の方向に垂直な方向に走査させ
るために、該電気泳動チャンバに関して該曲げ鏡および
該スペクトル配列蛍光検出器を移動させるための、該ス
ペクトル配列蛍光検出器およびその上に該曲げ鏡を取り
付けるための移動可能なステージ；ならびに電気泳動中
に該電気泳動分離媒体の温度を制御するための温度制御
手段、を備える、実時間走査型蛍光電気泳動装置に関す
る。一つの実施態様において、上記スペクトル配列検出
器の出力は仮想フィルターをもたらすように処理され、
そのようなフィルターが複数の異なる波長範囲のサンプ
リングをもたらす。別の実施態様において、上記仮想フ
ィルターの波長範囲は５４０、５６０、５８０、および
６１０ｎｍであり、各々が１０ｎｍの幅である。他の実
施態様において、上記仮想フィルターの波長範囲が５３
０、５４５、５６０、５８０ｎｍであり、各々が１０ｎ
ｍの幅である。
【００１１】好ましくは、上記スペクトル配列検出器
は：（ａ）上記放射光を分離するための回折格子、
（ｂ）該分離した放射光の位置および強度を検出するＣ
ＣＤアレイ、（ｃ）該検出器に到達する散乱したレーザ
ー光を最少にするために、該レーザー光の光線ならびに
該放射光の方向および条件を付けるための光学配置、を
備える。一つの実施態様において、以下：上記レーザー
光を所望の位置に向ける回転鏡、該レーザー光を電気泳
動チャンバ内の位置に焦点を合わせる望遠鏡レンズ、上
記放射光を平行にする非球面収集レンズ、上記検出器に
入る散乱レーザー光を減少させる一組のレーザー排除フ
ィルター、および所望の位置で該放射光の焦点を合わせ
る平凸レンズを含む光学配置を有する。好ましくは、上
記温度制御手段が電気泳動チャンバの正面とバック面と
で接触する、熱により制御された正面およびバック熱移
動プレートを備える。一つの局面において、正面および
バック熱移動プレートがコーティングされたアルミニウ
ムから作られ、該コーティングが熱移動プレートを電気
泳動電圧から電気的に絶縁するように作用する。別の局
面において、上記温度制御手段は：（ａ）上記電気泳動
チャンバの正面と接触して配置され、流動チャネルが入
り口および出口部位を含む該正面熱移動プレート内に形
成されている正面熱移動プレート、（ｂ）該電気泳動チ
ャンバのバック面と接触して配置され、流動チャネルが
入り口および出口部位を含む上記バック熱移動プレート
内に形成されているバック熱移動プレート、（ｏ）該正
面およびバック熱移動プレート中の該流動チャネルを通
って循環する流動性熱移動媒体、（ｄ）該流動性熱移動
媒体を循環させるポンプ、（ｅ）該流動性熱移動媒体が
周囲雰囲気と熱を交換できる熱交換器、（ｆ）該循環す
る熱移動媒体の流れを制御することによって該熱移動プ
レートの温度を制御するためのコンピュ一ター、（ｇ）
正面およびバック熱移動プレートと接触し、該コンピュ
ーターに電気的に連結され、該コンピューターに温度情
報を中継する温度センサを備える。他の局面において、
上記熱交換器がクーラーによって置換され、該クーラー
は周囲雰囲気の温度以下に上記流動性熱移動媒体を冷却
する。一つの実施態様において、上記熱交換器はヒータ
ーによって置換され、該ヒーターが周囲雰囲気の温度以
上に上記流動性熱移動媒体を加熱する。別の局面におい
て、上記電気泳動チャンバは：（ａ）正面プレートおよ
びバックプレートであって、該バックプレートが上記レ
ーザー光がそこを通って該電気泳動チャンバに入るプレ
ートとして定義される、正面プレートおよびバックプレ
ート、（ｂ）約０．１から約１．０ｍｍまでのチャンバ
厚を与えるように間隔を開けたガラスプレート間の均一
な分離を維持するための２枚のスペーサー、（ｃ）長さ
を変えたガラスプレートを適応させることができ、上記
電気泳動分離媒体を支持し確保するように働き、該プレ
ートが、該分離媒体が漏れないように密閉されたプレー
トの縁を保持するクランプによってプレートホルダー内
に適切に固定されるプレートホルダーを備える。好まし
くは、検出光学機械の構成部に関して電気泳動チャンバ
の検出領域を最適に配置するプレート配置機構をさらに
備える。別の局面において、本発明の装置は、正面プレ
ートの内表面に用いられる鏡コーティングをさらに備
え、上記バックプレートおよび上記電気泳動チャンバを
通過した後、上記励起レーザー光が該鏡コーティングに
ぶつかり、電気泳動チャンバを通って反射し、これによ
って次に光を集める追加の蛍光キャリヤを励起し、放射
光信号を増大させる。 （定義）ここで使われている”ポリヌクレオチド”とい
う用語は、天然あるいは改変のヌクレオシドモノマーか
らなる線状ポリマーを示し、これには、二本鎖あるいは
一本鎖デオキシリボヌクレオシド、リボヌクレオシド、
それらのα−アノマー形、あるいは類似体を含む。一般
に、ヌクレオシド単量体どうしは、ホスホジエステル結
合あるいはそれに類似した結合によってつながってい
て、数個単位のモノマー、例えば８〜４０、から数千個
単位のモノマーの幅をもった大きさのポリヌクレオチド
を形成している。ポリヌクレオチドが、”ＡＴＧＣＣＴ
Ｇ”のように連続した文字で表されるときは常に、ヌク
レオチドが５’から３’の方向に左から右へ並んでい
て、そして”Ａ”はデオキシアデノシンを示し、”Ｃ”
はデオキシシチジンを示し、”Ｇ”はデオキシグアノシ
ンを示し、”Ｔ”はチミジンを示すと解釈されることに
なっている。ホスホジエステル結合の類似物には、ホス
ホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホロセレ
ノエート，ホスホロジセレノエート、ホスホロアニロチ
オエート、ホスホルアニリデート、ホスホルアミデート
等を含む。
は：（ａ）上記放射光を分離するための回折格子、
（ｂ）該分離した放射光の位置および強度を検出するＣ
ＣＤアレイ、（ｃ）該検出器に到達する散乱したレーザ
ー光を最少にするために、該レーザー光の光線ならびに
該放射光の方向および条件を付けるための光学配置、を
備える。一つの実施態様において、以下：上記レーザー
光を所望の位置に向ける回転鏡、該レーザー光を電気泳
動チャンバ内の位置に焦点を合わせる望遠鏡レンズ、上
記放射光を平行にする非球面収集レンズ、上記検出器に
入る散乱レーザー光を減少させる一組のレーザー排除フ
ィルター、および所望の位置で該放射光の焦点を合わせ
る平凸レンズを含む光学配置を有する。好ましくは、上
記温度制御手段が電気泳動チャンバの正面とバック面と
で接触する、熱により制御された正面およびバック熱移
動プレートを備える。一つの局面において、正面および
バック熱移動プレートがコーティングされたアルミニウ
ムから作られ、該コーティングが熱移動プレートを電気
泳動電圧から電気的に絶縁するように作用する。別の局
面において、上記温度制御手段は：（ａ）上記電気泳動
チャンバの正面と接触して配置され、流動チャネルが入
り口および出口部位を含む該正面熱移動プレート内に形
成されている正面熱移動プレート、（ｂ）該電気泳動チ
ャンバのバック面と接触して配置され、流動チャネルが
入り口および出口部位を含む上記バック熱移動プレート
内に形成されているバック熱移動プレート、（ｏ）該正
面およびバック熱移動プレート中の該流動チャネルを通
って循環する流動性熱移動媒体、（ｄ）該流動性熱移動
媒体を循環させるポンプ、（ｅ）該流動性熱移動媒体が
周囲雰囲気と熱を交換できる熱交換器、（ｆ）該循環す
る熱移動媒体の流れを制御することによって該熱移動プ
レートの温度を制御するためのコンピュ一ター、（ｇ）
正面およびバック熱移動プレートと接触し、該コンピュ
ーターに電気的に連結され、該コンピューターに温度情
報を中継する温度センサを備える。他の局面において、
上記熱交換器がクーラーによって置換され、該クーラー
は周囲雰囲気の温度以下に上記流動性熱移動媒体を冷却
する。一つの実施態様において、上記熱交換器はヒータ
ーによって置換され、該ヒーターが周囲雰囲気の温度以
上に上記流動性熱移動媒体を加熱する。別の局面におい
て、上記電気泳動チャンバは：（ａ）正面プレートおよ
びバックプレートであって、該バックプレートが上記レ
ーザー光がそこを通って該電気泳動チャンバに入るプレ
ートとして定義される、正面プレートおよびバックプレ
ート、（ｂ）約０．１から約１．０ｍｍまでのチャンバ
厚を与えるように間隔を開けたガラスプレート間の均一
な分離を維持するための２枚のスペーサー、（ｃ）長さ
を変えたガラスプレートを適応させることができ、上記
電気泳動分離媒体を支持し確保するように働き、該プレ
ートが、該分離媒体が漏れないように密閉されたプレー
トの縁を保持するクランプによってプレートホルダー内
に適切に固定されるプレートホルダーを備える。好まし
くは、検出光学機械の構成部に関して電気泳動チャンバ
の検出領域を最適に配置するプレート配置機構をさらに
備える。別の局面において、本発明の装置は、正面プレ
ートの内表面に用いられる鏡コーティングをさらに備
え、上記バックプレートおよび上記電気泳動チャンバを
通過した後、上記励起レーザー光が該鏡コーティングに
ぶつかり、電気泳動チャンバを通って反射し、これによ
って次に光を集める追加の蛍光キャリヤを励起し、放射
光信号を増大させる。 （定義）ここで使われている”ポリヌクレオチド”とい
う用語は、天然あるいは改変のヌクレオシドモノマーか
らなる線状ポリマーを示し、これには、二本鎖あるいは
一本鎖デオキシリボヌクレオシド、リボヌクレオシド、
それらのα−アノマー形、あるいは類似体を含む。一般
に、ヌクレオシド単量体どうしは、ホスホジエステル結
合あるいはそれに類似した結合によってつながってい
て、数個単位のモノマー、例えば８〜４０、から数千個
単位のモノマーの幅をもった大きさのポリヌクレオチド
を形成している。ポリヌクレオチドが、”ＡＴＧＣＣＴ
Ｇ”のように連続した文字で表されるときは常に、ヌク
レオチドが５’から３’の方向に左から右へ並んでい
て、そして”Ａ”はデオキシアデノシンを示し、”Ｃ”
はデオキシシチジンを示し、”Ｇ”はデオキシグアノシ
ンを示し、”Ｔ”はチミジンを示すと解釈されることに
なっている。ホスホジエステル結合の類似物には、ホス
ホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホロセレ
ノエート，ホスホロジセレノエート、ホスホロアニロチ
オエート、ホスホルアニリデート、ホスホルアミデート
等を含む。
【００１２】ここで使われている”ヌクレオシド”は、
天然ヌクレオシドを含み、これは２’−デオキシ及び
２’−ヒドロキシの形、例えばコーンバーグおよびべー
カーのＤＮＡ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ、第２版（Ｆｒ
ｅｅｍａｎ，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，１９９２）
に述べられているようなものを含む。ヌクレオシドに関
しての”類似体”は、修飾塩基部分および／または改変
糖部分をもつ、合成ヌクレオシドを含み、例えば、Ｓｃ
ｈｅｉｔ，Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ａｎａｌｏｇｓ（Ｊ
ｏｈｎ Ｗｉｌｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８０）
において一般的に記述されている。
天然ヌクレオシドを含み、これは２’−デオキシ及び
２’−ヒドロキシの形、例えばコーンバーグおよびべー
カーのＤＮＡ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ、第２版（Ｆｒ
ｅｅｍａｎ，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，１９９２）
に述べられているようなものを含む。ヌクレオシドに関
しての”類似体”は、修飾塩基部分および／または改変
糖部分をもつ、合成ヌクレオシドを含み、例えば、Ｓｃ
ｈｅｉｔ，Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ａｎａｌｏｇｓ（Ｊ
ｏｈｎ Ｗｉｌｌｅｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８０）
において一般的に記述されている。
【００１３】ここで使われている”電気泳動分離媒体”
という用語は、その中を通って、ポリヌクレオチドが電
気泳動され、かつポリヌクレオチドに対して、大きさに
依存する電気泳動速度を与える物質のことを示す。代表
的には、このような物質は、直鎖あるいは有枝鎖ポリマ
ー分子からなる多孔性の網状組織、あるいは類似物、例
えば架橋ポリアクリルアミドである。
という用語は、その中を通って、ポリヌクレオチドが電
気泳動され、かつポリヌクレオチドに対して、大きさに
依存する電気泳動速度を与える物質のことを示す。代表
的には、このような物質は、直鎖あるいは有枝鎖ポリマ
ー分子からなる多孔性の網状組織、あるいは類似物、例
えば架橋ポリアクリルアミドである。
【００１４】ここで使われている”電気泳動チャンバ”
という用語は、電気泳動分離を含むコンテナを示す。一
般的には、このコンテナは、プレートの縁部の領域でプ
レートの間に挟まれた薄いポリマーシート、スペーサー
によって分離されている矩形の２枚のガラス板によって
形成される。これは伝統的にはスラブ電気泳動と呼ばれ
る。電気泳動分離媒体が堅い架橋ゲルであるとき、この
フォーマットはスラブゲル電気泳動と呼ばれる。
という用語は、電気泳動分離を含むコンテナを示す。一
般的には、このコンテナは、プレートの縁部の領域でプ
レートの間に挟まれた薄いポリマーシート、スペーサー
によって分離されている矩形の２枚のガラス板によって
形成される。これは伝統的にはスラブ電気泳動と呼ばれ
る。電気泳動分離媒体が堅い架橋ゲルであるとき、この
フォーマットはスラブゲル電気泳動と呼ばれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、垂直方向のスラブゲル
（８）の装填壁（４）に装填された複数の蛍光キャリヤ
の一つで標識を付けたポリヌクレオチド断片試料（２）
を示し、前記ゲルは本発明の分析器に取りつけられる。
断片はゲル（８）を通って電気泳動が行われ、相対的な
大きさによって分離される。分離後に、断片はレーザー
励起および検出領域（１２）を通過して、蛍光により標
識を付けたポリヌクレオチド断片が検出される。蛍光キ
ャリヤは使用した特定の染料に基づき特定の波長で発光
し、これによって各断片の同定を容易にする。
（８）の装填壁（４）に装填された複数の蛍光キャリヤ
の一つで標識を付けたポリヌクレオチド断片試料（２）
を示し、前記ゲルは本発明の分析器に取りつけられる。
断片はゲル（８）を通って電気泳動が行われ、相対的な
大きさによって分離される。分離後に、断片はレーザー
励起および検出領域（１２）を通過して、蛍光により標
識を付けたポリヌクレオチド断片が検出される。蛍光キ
ャリヤは使用した特定の染料に基づき特定の波長で発光
し、これによって各断片の同定を容易にする。
【００１６】ポリヌクレオチド断片を分離した後、同時
多色検出装置によって検出される。本発明のポリヌクレ
オチド分析器の重要な特徴は”スペクトル配列蛍光検出
器”である。ここに使用される”スペクトル配列蛍光検
出器”という用語は、（ｉ）蛍光発光をスペクトルによ
り分離する装置、例えば回折格子、またはプリズム等、
（ｉｉ）光放射に敏感な検出器素子のアレイ、例えばダ
イオードアレイ、電荷結合素子（ＣＣＤ）システム、光
電子増倍管のアレイ等、（ｉｉｉ）励起光源、例えば白
熱電球、アークランプ、レーザー、レーザーダイオード
等、および（ｉｖ）励起光および放射光の両方の方向と
条件を付けることができる関連光学器構成部分を利用す
る検出器を示す。スペクトル配列検出器の出力は、配列
位置の関数としての光強度であり、その位置で落下する
光の波長と直接関係することができる。このような検出
器の１例はカーゲルらのＮｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ １９：４９５５、４９６２（１９９
１）に示される。
多色検出装置によって検出される。本発明のポリヌクレ
オチド分析器の重要な特徴は”スペクトル配列蛍光検出
器”である。ここに使用される”スペクトル配列蛍光検
出器”という用語は、（ｉ）蛍光発光をスペクトルによ
り分離する装置、例えば回折格子、またはプリズム等、
（ｉｉ）光放射に敏感な検出器素子のアレイ、例えばダ
イオードアレイ、電荷結合素子（ＣＣＤ）システム、光
電子増倍管のアレイ等、（ｉｉｉ）励起光源、例えば白
熱電球、アークランプ、レーザー、レーザーダイオード
等、および（ｉｖ）励起光および放射光の両方の方向と
条件を付けることができる関連光学器構成部分を利用す
る検出器を示す。スペクトル配列検出器の出力は、配列
位置の関数としての光強度であり、その位置で落下する
光の波長と直接関係することができる。このような検出
器の１例はカーゲルらのＮｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ １９：４９５５、４９６２（１９９
１）に示される。
【００１７】
【実施例】スペクトル配列検出器の出力を扱う一つの好
ましい方法は、”仮想フィルター”を作ることである。
ここで使われている”仮想フィルター”という用語は、
複数の分離した波長領域がサンプルになるスペクトル配
列検出器から得られたデータを操作する方法を示し、こ
こでは、それぞれの波長領域の位置と領域幅は、ソフト
ウェアを使って動的に変えられる。仮想フィルターは、
物理学上の干渉あるいは吸収フィルターを模することが
でき、さらに幾つかの重要な利点を持つ。第１に、仮想
フィルターは、放射光を複数の光線に分裂させる必要な
く、多数の放射波長を同時に応答指令信号を送るように
プログラムすることが可能であり、多数のフィルターを
素早く指し示す必要がなく、移動の速い分析物の十分な
多色検出を行うことができる。第２に、仮想フィルター
は放射領域帯の幅を検出するようにプログラムすること
ができる。どんな応用でも感度および色の識別の最適な
組合せに帰する最適なバンド幅が存在するので、これは
重要なことである：検出バンド幅が広くなるので、検出
器がさらに光を収集し、それによって感度をあげるが、
しかしながら、それと同時に、より広いバンド幅は、ご
く近い関係の色と色を識別する能力を減らす。第３に、
仮想フィルターは本質的に完壁な送波カーブを描くこと
ができる、すなわち、フィルターは、ごく近い関係の色
と色を識別することができる。第４に、仮想フィルター
の選択された波長領域は、ソフトウェアを使って、多様
な放射光源および染料の組み合わせの特徴に適合するよ
うに、簡単に調節することができる。それ故、染料物質
を変えることは、ソフトウェアを使って仮想フィルター
を変えるという単純なことであり、一方、有形のフィル
ターが使用される場合は、システムを機械的操作するこ
とが必要になる。さらに、仮想フィルターの選択された
波長領域およびバンド幅は、動的、すなわち、走行の過
程で変えることができ、進行中におこる染料標識のどん
なスペクトル変化も補償することができる。
ましい方法は、”仮想フィルター”を作ることである。
ここで使われている”仮想フィルター”という用語は、
複数の分離した波長領域がサンプルになるスペクトル配
列検出器から得られたデータを操作する方法を示し、こ
こでは、それぞれの波長領域の位置と領域幅は、ソフト
ウェアを使って動的に変えられる。仮想フィルターは、
物理学上の干渉あるいは吸収フィルターを模することが
でき、さらに幾つかの重要な利点を持つ。第１に、仮想
フィルターは、放射光を複数の光線に分裂させる必要な
く、多数の放射波長を同時に応答指令信号を送るように
プログラムすることが可能であり、多数のフィルターを
素早く指し示す必要がなく、移動の速い分析物の十分な
多色検出を行うことができる。第２に、仮想フィルター
は放射領域帯の幅を検出するようにプログラムすること
ができる。どんな応用でも感度および色の識別の最適な
組合せに帰する最適なバンド幅が存在するので、これは
重要なことである：検出バンド幅が広くなるので、検出
器がさらに光を収集し、それによって感度をあげるが、
しかしながら、それと同時に、より広いバンド幅は、ご
く近い関係の色と色を識別する能力を減らす。第３に、
仮想フィルターは本質的に完壁な送波カーブを描くこと
ができる、すなわち、フィルターは、ごく近い関係の色
と色を識別することができる。第４に、仮想フィルター
の選択された波長領域は、ソフトウェアを使って、多様
な放射光源および染料の組み合わせの特徴に適合するよ
うに、簡単に調節することができる。それ故、染料物質
を変えることは、ソフトウェアを使って仮想フィルター
を変えるという単純なことであり、一方、有形のフィル
ターが使用される場合は、システムを機械的操作するこ
とが必要になる。さらに、仮想フィルターの選択された
波長領域およびバンド幅は、動的、すなわち、走行の過
程で変えることができ、進行中におこる染料標識のどん
なスペクトル変化も補償することができる。
【００１８】図２は本発明のスペクトル配列検出システ
ムの好適例の光略の概略図である。好ましくは、本発明
の分析器システムは、４０ｍＷ、直径０．６７ｍｍ、波
長４８８ｎｍおよび５１４ｎｍに最大強度をもつ、偏光
された光線ビームを放射するアルゴンイオンレーザーの
ような、蛍光励起波長源としてレーザーを使用する。レ
ーザー（６６）からの光は、希望する位置にレーザー光
を向けるように調節して取りつけられた回転鏡（６８）
で反射する。次に望遠鏡レンズ（７０）はビーム直径を
約１００μｍに減らし、曲げ鏡（７２）は光を直角に電
気泳動媒体（１０４）に向ける。
ムの好適例の光略の概略図である。好ましくは、本発明
の分析器システムは、４０ｍＷ、直径０．６７ｍｍ、波
長４８８ｎｍおよび５１４ｎｍに最大強度をもつ、偏光
された光線ビームを放射するアルゴンイオンレーザーの
ような、蛍光励起波長源としてレーザーを使用する。レ
ーザー（６６）からの光は、希望する位置にレーザー光
を向けるように調節して取りつけられた回転鏡（６８）
で反射する。次に望遠鏡レンズ（７０）はビーム直径を
約１００μｍに減らし、曲げ鏡（７２）は光を直角に電
気泳動媒体（１０４）に向ける。
【００１９】レーザー励起蛍光標識から放射した光は検
出器の方向に光を平行にする非球面収集レンズ（７４）
によって集められる。次に放射光は曲げ鏡（７２）の周
りを通りレーザー排除フィルター（７６）を通り、これ
によって検出器に入る散乱レーザー光のレベルを下げ
る。励起レーザー光は非球面収集レンズ（７４）の中央
を通過し、一定量のレーザー光を直接レンズ表面から検
出器の方向に反射させ、希望しないバックグラウンド信
号を出す。レーザー排除フィルター（７６）の中央に取
りつけられた曲げ鏡（７２）は、この反射した光を収集
路から偏光させて検出器に入る反射光の量を減らす。収
集した放射光は次に、分光器（８２）への入り口に取り
つけたスリット（８０）にて放射光を集光する平凸レン
ズ（７８）を通過する。（分光器（８２）は４０５ｇ／
ｍｍ、４５０ｎｍの真鍮回折格子、１７ｎｍ／ｍｍの分
光を使用する。）分光器（８２）を通過後、光はＣＣＤ
（９０）に落ちる。ＣＣＤ（９０）からの出力信号は次
のデーター分析と表示のために電子計算機（６４）に伝
送される。
出器の方向に光を平行にする非球面収集レンズ（７４）
によって集められる。次に放射光は曲げ鏡（７２）の周
りを通りレーザー排除フィルター（７６）を通り、これ
によって検出器に入る散乱レーザー光のレベルを下げ
る。励起レーザー光は非球面収集レンズ（７４）の中央
を通過し、一定量のレーザー光を直接レンズ表面から検
出器の方向に反射させ、希望しないバックグラウンド信
号を出す。レーザー排除フィルター（７６）の中央に取
りつけられた曲げ鏡（７２）は、この反射した光を収集
路から偏光させて検出器に入る反射光の量を減らす。収
集した放射光は次に、分光器（８２）への入り口に取り
つけたスリット（８０）にて放射光を集光する平凸レン
ズ（７８）を通過する。（分光器（８２）は４０５ｇ／
ｍｍ、４５０ｎｍの真鍮回折格子、１７ｎｍ／ｍｍの分
光を使用する。）分光器（８２）を通過後、光はＣＣＤ
（９０）に落ちる。ＣＣＤ（９０）からの出力信号は次
のデーター分析と表示のために電子計算機（６４）に伝
送される。
【００２０】さらに放射光信号を増大しバックグラウン
ド光散乱を減少させるため、正面のゲルプレート（１０
８）の内表面（１０２）に不導性鏡コーティングを行
う。この表面は、正面ゲルプレートを経て周囲にロスす
ることがないように収集レンズに放射光を反射させて戻
す。さらに、最初のレーザー光がこの反射表面に当たっ
たとき、ゲルを通して反射させて戻し、これにより蛍光
キャリヤを励起させてさらに放射光が得られるようにす
る。また、反射表面は正面ガラスプレート自身の蛍光に
よって生じた希望しないバックグラウンド光を減らす。
ド光散乱を減少させるため、正面のゲルプレート（１０
８）の内表面（１０２）に不導性鏡コーティングを行
う。この表面は、正面ゲルプレートを経て周囲にロスす
ることがないように収集レンズに放射光を反射させて戻
す。さらに、最初のレーザー光がこの反射表面に当たっ
たとき、ゲルを通して反射させて戻し、これにより蛍光
キャリヤを励起させてさらに放射光が得られるようにす
る。また、反射表面は正面ガラスプレート自身の蛍光に
よって生じた希望しないバックグラウンド光を減らす。
【００２１】実時間を基礎とした電気泳動レーンのすべ
てに応答指令信号を送るため、より少ない回転鏡（６
８）とコンピューター（９０）をもつ上記の光学システ
ムは、電気泳動チャンバの幅に沿って走査される。
てに応答指令信号を送るため、より少ない回転鏡（６
８）とコンピューター（９０）をもつ上記の光学システ
ムは、電気泳動チャンバの幅に沿って走査される。
【００２２】本発明の別の重要な特徴は分析器に電気泳
動チャンバを取りつけるために使用される新規の装置で
ある。好ましくは、電気泳動チャンバは左と右のプレー
ト縁に位置する２枚のスペーサーによって分かれた２枚
のガラスプレートによって形成される。ガラスプレート
は、従来の方法で上部緩衝液貯蔵器と共にガラスプレー
トを支持し確保するように働くプレートホルダーに取り
つけられる。図３参照。プレートホルダーは複数のツイ
ストクランプ（２０４）が連結された矩形フレーム（２
００）からなる。（図をはっきりさせるために、（８
４）として一個のみのツイストクランプを図３に示し
た。）ツイストクランプ（８４）は水平に向いており、
ホルダーにガラスプレートを確保するために役立ち、ツ
イストクランプ（８４）が垂直に向けられるとき、ガラ
スプレートをプレートホルダーに挿入し取り外すことを
簡便にする。矩形フレームは２個の位置選定登録ノッチ
（２０８）を含み、分析器中のプレートホルダーの的確
な位置ぎめをする。ビームストップ（２１２）はユーザ
ーが直接励起レーザー光に曝されないように保護するよ
うに配置される。フレームはまた２個のハンドル（２０
２）を含みプレートホルダーアセンブリイの輸送を容易
にする。プレートホルダーは上部緩衝液貯蔵器（２１
６）を取り外しできるように取りつけるための手段を提
供する。上部緩衝液貯蔵器（２１６）の各側の突出部
（２２８）は、最上部のツイストクランプが水平位置に
あるとき、上部緩衝液貯蔵器（２１６）が正面ガラスプ
レートに押しつけられ、上部緩衝液チャンバと正面ガラ
スプレートとの間に液密シールをつくるように位置す
る。上部緩衝液貯蔵器（２１６）は電極（２２０）とこ
の電極を電気泳動電源に連結するための電気ケーブル
（２２４）を含む。プレートホルダーは種々の長さのガ
ラスプレートを確保するように設計される。少ない分離
および／または短い分析時間を必要とする応用には、短
いものが使用され、さらに多い分離と一層長い分析時間
に耐えられる応用には、長いものが使用される。
動チャンバを取りつけるために使用される新規の装置で
ある。好ましくは、電気泳動チャンバは左と右のプレー
ト縁に位置する２枚のスペーサーによって分かれた２枚
のガラスプレートによって形成される。ガラスプレート
は、従来の方法で上部緩衝液貯蔵器と共にガラスプレー
トを支持し確保するように働くプレートホルダーに取り
つけられる。図３参照。プレートホルダーは複数のツイ
ストクランプ（２０４）が連結された矩形フレーム（２
００）からなる。（図をはっきりさせるために、（８
４）として一個のみのツイストクランプを図３に示し
た。）ツイストクランプ（８４）は水平に向いており、
ホルダーにガラスプレートを確保するために役立ち、ツ
イストクランプ（８４）が垂直に向けられるとき、ガラ
スプレートをプレートホルダーに挿入し取り外すことを
簡便にする。矩形フレームは２個の位置選定登録ノッチ
（２０８）を含み、分析器中のプレートホルダーの的確
な位置ぎめをする。ビームストップ（２１２）はユーザ
ーが直接励起レーザー光に曝されないように保護するよ
うに配置される。フレームはまた２個のハンドル（２０
２）を含みプレートホルダーアセンブリイの輸送を容易
にする。プレートホルダーは上部緩衝液貯蔵器（２１
６）を取り外しできるように取りつけるための手段を提
供する。上部緩衝液貯蔵器（２１６）の各側の突出部
（２２８）は、最上部のツイストクランプが水平位置に
あるとき、上部緩衝液貯蔵器（２１６）が正面ガラスプ
レートに押しつけられ、上部緩衝液チャンバと正面ガラ
スプレートとの間に液密シールをつくるように位置す
る。上部緩衝液貯蔵器（２１６）は電極（２２０）とこ
の電極を電気泳動電源に連結するための電気ケーブル
（２２４）を含む。プレートホルダーは種々の長さのガ
ラスプレートを確保するように設計される。少ない分離
および／または短い分析時間を必要とする応用には、短
いものが使用され、さらに多い分離と一層長い分析時間
に耐えられる応用には、長いものが使用される。
【００２３】本発明のさらに重要な局面はプレートの配
置機構である。蛍光放射光を有効に収集するために、電
気泳動チャンバの検出領域は収集光学機械の構成部に関
して正確に配置されなければならない。特に、検出領域
は収集光学機械の構成部の焦点を分離媒体内に配置する
ように配列しなければならず、電気泳動チャンバの壁中
ではない。プレートの配置機構はこの配置が再現できる
ように達成される。その機構は図４を参照して説明す
る。薄い即ち０．２ｍｍ以下の電気泳動チャンバが使用
されるとき、予め調整した配置ピン（３００）はノッチ
（３０４）を介してバックガラスプレート（３０８）に
合わせ、配置ピン（３００）の正面チップ（３２４）に
対して正面ガラスプレートを押しつける。厚い即ち０．
２ｍｍ以上の電気泳動チャンバが使用されるとき、配置
ピン（３００）のステップ部位（３００）をバックガラ
スプレートに対して押しつける。配置ピン（３００）は
予め調整して、電気泳動チャンバの内側が収集光学機械
の構成部の焦点にあるようにする。ガラスプレート（３
０８および３１２）はツイストクランプ（３３０）によ
って配置ピン（３００）に対して押しつける。
置機構である。蛍光放射光を有効に収集するために、電
気泳動チャンバの検出領域は収集光学機械の構成部に関
して正確に配置されなければならない。特に、検出領域
は収集光学機械の構成部の焦点を分離媒体内に配置する
ように配列しなければならず、電気泳動チャンバの壁中
ではない。プレートの配置機構はこの配置が再現できる
ように達成される。その機構は図４を参照して説明す
る。薄い即ち０．２ｍｍ以下の電気泳動チャンバが使用
されるとき、予め調整した配置ピン（３００）はノッチ
（３０４）を介してバックガラスプレート（３０８）に
合わせ、配置ピン（３００）の正面チップ（３２４）に
対して正面ガラスプレートを押しつける。厚い即ち０．
２ｍｍ以上の電気泳動チャンバが使用されるとき、配置
ピン（３００）のステップ部位（３００）をバックガラ
スプレートに対して押しつける。配置ピン（３００）は
予め調整して、電気泳動チャンバの内側が収集光学機械
の構成部の焦点にあるようにする。ガラスプレート（３
０８および３１２）はツイストクランプ（３３０）によ
って配置ピン（３００）に対して押しつける。
【００２４】電気泳動チャンバを横切る電場を増加させ
る間に、電気泳動分離の速度が増して、電気泳動媒体内
に発生するジュール熱も増加させ、電気泳動媒体の分解
へと導くことができる。”速い”電気泳動を走行させて
発生した熱を除くために、温度制御機構（図５）を開発
した。温度制御機構はバック熱移動プレート（４００）
を含みこれに対してバックガラスプレート（４０４）を
器具に取りつける。好ましくは、熱移動プレート（４０
０）はコーティングしたアルミニウムから作られる。コ
ーテイングは電気絶縁体として働きバックガラスプレー
ト（４０４）と器具の残部との間のアークを妨げる。バ
ック冷却プレート（４００）は流動性の熱移動媒体が循
環できるチャネルである。正面熱移動プレート（４０
８）は、また流動性熱移動媒体を充填することができる
チャネルを含み、正面ガラスプレート（４１２）と接触
している。ポンプ（４１６）は流動性熱移動媒体を貯蔵
器（４２０）から正面およびバック熱移動プレート（４
００および４０８）を通して循環する。熱は循環する流
動性熱移動媒体から、熱交換器（４２４）を通過して除
かれ、これによって室温まで流動性熱移動媒体を冷却す
る。ゲルを室温以上に加熱しまたは室温以下に冷却する
ことが特定の応用のために望ましい場合には、流動性熱
移動媒体は熱移動プレートを通って流れる前にヒーター
またはクーラー（図には示されていない）を通過する。
ゲルの活発な温度の制御は、熱移動プレートを通る流動
性熱移動媒体の流速を制御してプレートの温度を制御す
るコンピューター（４３４）と組み合わせて熱移動プレ
ートに取りつけた温度センサ（４３０）によって行われ
る。
る間に、電気泳動分離の速度が増して、電気泳動媒体内
に発生するジュール熱も増加させ、電気泳動媒体の分解
へと導くことができる。”速い”電気泳動を走行させて
発生した熱を除くために、温度制御機構（図５）を開発
した。温度制御機構はバック熱移動プレート（４００）
を含みこれに対してバックガラスプレート（４０４）を
器具に取りつける。好ましくは、熱移動プレート（４０
０）はコーティングしたアルミニウムから作られる。コ
ーテイングは電気絶縁体として働きバックガラスプレー
ト（４０４）と器具の残部との間のアークを妨げる。バ
ック冷却プレート（４００）は流動性の熱移動媒体が循
環できるチャネルである。正面熱移動プレート（４０
８）は、また流動性熱移動媒体を充填することができる
チャネルを含み、正面ガラスプレート（４１２）と接触
している。ポンプ（４１６）は流動性熱移動媒体を貯蔵
器（４２０）から正面およびバック熱移動プレート（４
００および４０８）を通して循環する。熱は循環する流
動性熱移動媒体から、熱交換器（４２４）を通過して除
かれ、これによって室温まで流動性熱移動媒体を冷却す
る。ゲルを室温以上に加熱しまたは室温以下に冷却する
ことが特定の応用のために望ましい場合には、流動性熱
移動媒体は熱移動プレートを通って流れる前にヒーター
またはクーラー（図には示されていない）を通過する。
ゲルの活発な温度の制御は、熱移動プレートを通る流動
性熱移動媒体の流速を制御してプレートの温度を制御す
るコンピューター（４３４）と組み合わせて熱移動プレ
ートに取りつけた温度センサ（４３０）によって行われ
る。
【００２５】本発明は、前述の記載によって説明される
が、そこで採用されている素材に限定されると解釈され
るものではなく、むしろ本発明は、上に明らかにされた
ところの包括的な範囲に向けられている。その様々な改
良および具体化はそれらの意図あるいは範囲から逸脱す
ることなく行うことができる。
が、そこで採用されている素材に限定されると解釈され
るものではなく、むしろ本発明は、上に明らかにされた
ところの包括的な範囲に向けられている。その様々な改
良および具体化はそれらの意図あるいは範囲から逸脱す
ることなく行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】標識された分析物の同時多色検出を実現
する、高処理量の電気泳動分析装置が提供される。
する、高処理量の電気泳動分析装置が提供される。
【図１】垂直方向のスラブゲルを示す図である。
【図２】本発明のスペクトル配列検出システムの好適例
の光路の概略図である。
の光路の概略図である。
【図３】本発明の好適例によるプレートホルダーを示す
図である。
図である。
【図４】本発明の好適例によるプレート配置機構を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の好適例による温度制御機構を示す図で
ある。
ある。
２ 電気泳動レーン中の試料 ４ 装填壁 ８ スラブゲル １２ 検出領域 ６４ 電子計算機 ６６ レーザー ６８ 回転鏡 ７０ 望遠鏡レンズ ７２ 曲げ鏡 ７４ 非球面収集レンズ ７６ レーザー排除フィルター ７８ 平凸レンズ ８０ スリット ８２ 分光器 ９０ ＣＣＤ １０２ 内表面 １０４ 電気泳動媒体 １０８ ゲルプレート ２００ 矩形フレーム ２０２ ハンドル ２０４ ツイストクランプ ２０８ 位置選定ノッチ ２１２ ビームストップ ２１６ 上部緩衝液貯蔵器 ２２０ 電極 ２２４ 電気ケーブル ２２８ 突出部 ３００ 配置ピン ３０４ ノッチ ３０８ バックガラスプレート ３１２ 正面ガラスプレート ３２４ 正面チップ ３３０ ツイストクランプ ４００ バック熱移動プレート ４０４ バックガラスプレート ４０８ 正面熱移動プレート ４１２ 正面ガラスプレート ４１６ ポンプ ４２０ 貯蔵器 ４２４ 熱交換器 ４３０ 温度センサ ４３４ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック，ダブリュ ラチェンマイヤー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94020 ラ ホンダ，ルート ２，ボッ クス 3245 エイ (72)発明者 イェフィム，エム レイスバーグ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フレモント，ブエッタ オリボ ス ストリート 1157 (72)発明者 エリック，エス ノードマン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94310 パロ アルト，ミドルフィール ド ロード 2150 (56)参考文献 特表 平９−505669（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/447 G01N 21/64 G01N 33/68
Claims (14)
- 【請求項１】 蛍光標識した分析物の電気泳動分析のた
めの改良された実時間走査型蛍光電気泳動装置であっ
て、以下： 電気泳動分離媒体を含みかつ複数の同一平面上の電気泳
動レーンを規定する正面ゲルプレートおよびバックゲル
プレートを含む電気泳動チャンバ；該バックゲルプレートに対して押しつけられる部位を備
えた、該プレートの両方を配置する手段； レーザー光の光線を生成するためのレーザー光源； 該レーザー光を該正面ゲルプレートを介して定常角度で
該電気泳動チャンバへと配向させるための曲げ鏡； 複数の蛍光標識の同時検出を含む、該蛍光標識された分
析物からの放射光の検出のためのスペクトル配列蛍光検
出器； 該レーザー光の光線および該スペクトル配列蛍光検出器
を、電気泳動の間、該電気泳動チャンバを横切って該正
面ゲルプレートに平行な方向でかつ該分析物の移動の方
向に垂直な方向に走査させるために、該電気泳動チャン
バに関して該曲げ鏡および該スペクトル配列蛍光検出器
を移動させるための、該スペクトル配列蛍光検出器およ
びその上に該曲げ鏡を取り付けるための移動可能なステ
ージ；ならびに電気泳動中に該電気泳動分離媒体の温度
を制御するための温度制御手段、 を備える、実時間走査型蛍光電気泳動装置。 - 【請求項２】 前記スペクトル配列検出器の出力が仮想
フィルターをもたらすように処理され、そのようなフィ
ルターが複数の異なる波長範囲のサンプリングをもたら
す、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記仮想フィルターの波長範囲が５４
０、５６０、５８０、および６１０ｎｍであり、各々が
１０ｎｍの幅である請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記仮想フィルターの波長範囲が５３
０、５４５、５６０、５８０ｎｍであり、各々が１０ｎ
ｍの幅である請求項２記載の装置。 - 【請求項５】 前記スペクトル配列検出器が： （ａ）前記放射光を分離するための回折格子、 （ｂ）該分離した放射光の位置および強度を検出するＣ
ＣＤアレイ、 （ｃ）該検出器に到達する散乱したレーザー光を最少に
するために、該レーザー光の光線ならびに該放射光の方
向および条件を付けるための光学配置、 を備える請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記スペクトル配列検出器が以下： 前記レーザー光を所望の位置に向ける回転鏡、 該レーザー光を電気泳動チャンバ内の位置に焦点を合わ
せる望遠鏡レンズ、 前記放射光を平行にする非球面収集レンズ、 前記検出器に入る散乱レーザー光を減少させる一組のレ
ーザー排除フィルター、および所望の位置で該放射光の
焦点を合わせる平凸レンズを含む光学配置を有する請求
項５記載の装置。 - 【請求項７】 前記温度制御手段が電気泳動チャンバの
正面とバック面とで接触する、熱により制御された正面
およびバック熱移動プレートを備える請求項１記載の装
置。 - 【請求項８】 正面およびバック熱移動プレートがコー
ティングされたアルミニウムから作られ、該コーティン
グが熱移動プレートを電気泳動電圧から電気的に絶縁す
るように作用する請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 前記温度制御手段が： （ａ）前記電気泳動チャンバの正面と接触して配置さ
れ、流動チャネルが入り口および出口部位を含む該正面
熱移動プレート内に形成されている正面熱移動プレー
ト、 （ｂ）該電気泳動チャンバのバック面と接触して配置さ
れ、流動チャネルが入り口および出口部位を含む前記バ
ック熱移動プレート内に形成されているバック熱移動プ
レート、 （ｃ）該正面およびバック熱移動プレート中の該流動チ
ャネルを通って循環する流動性熱移動媒体、 （ｄ）該流動性熱移動媒体を循環させるポンプ、 （ｅ）該流動性熱移動媒体が周囲雰囲気と熱を交換でき
る熱交換器、 （ｆ）該循環する熱移動媒体の流れを制御することによ
って該熱移動プレートの温度を制御するためのコンピュ
一ター、 （ｇ）正面およびバック熱移動プレートと接触し、該コ
ンピューターに電気的に連結され、該コンピューターに
温度情報を中継する温度センサを備える請求項７記載の
装置。 - 【請求項１０】 前記熱交換器がクーラーによって置換
され、該クーラーが周囲雰囲気の温度以下に前記流動性
熱移動媒体を冷却する請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 前記熱交換器がヒーターによって置換
され、該ヒーターが周囲雰囲気の温度以上に前記流動性
熱移動媒体を加熱する請求項９記載の装置。 - 【請求項１２】 前記電気泳動チャンバが： （ａ）正面プレートおよびバックプレートであって、該
バックプレートが前記レーザー光がそこを通って該電気
泳動チャンバに入るプレートとして定義される、正面プ
レートおよびバックプレート、 （ｂ）約０．１から約１．０ｍｍまでのチャンバ厚を与
えるように間隔を開けたガラスプレート間の均一な分離
を維持するための２枚のスペーサー、 （ｃ）長さを変えたガラスプレートを適応させることが
でき、前記電気泳動分離媒体を支持し確保するように働
き、該プレートが、該分離媒体が漏れないように密閉さ
れたプレートの縁を保持するクランプによってプレート
ホルダー内に適切に固定されるプレートホルダーを備え
る請求項１記載の装置。 - 【請求項１３】 検出光学機械の構成部に関して電気泳
動チャンバの検出領域を最適に配置するプレート配置機
構をさらに備える請求項１２記載の装置。 - 【請求項１４】 正面プレートの内表面に用いられる鏡
コーティングをさらに備え、前記バックプレートおよび
前記電気泳動チャンバを通過した後、前記励起レーザー
光が該鏡コーティングにぶつかり、電気泳動チャンバを
通って反射し、これによって次に光を集める追加の蛍光
キャリヤを励起し、放射光信号を増大させるようにした
請求項１２記載の装置。
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