JP6113549B2 - Electrophoresis device - Google Patents

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Description

本発明は、核酸やタンパク質等を電気泳動により分離分析する技術に関し、例えば、キャピラリ電気泳動装置に関する。   The present invention relates to a technique for separating and analyzing nucleic acids, proteins and the like by electrophoresis, for example, a capillary electrophoresis apparatus.

DNAの塩基配列及び塩基長の決定等を目的として、キャピラリを用いた電気泳動法が利用されている。キャピラリ電気泳動装置においては、複数のキャピラリに励起光を照射する必要があるが、複数のキャピラリへの光照射方式の一つに、特開2001−324472公報(特許文献1)に記載されているマルチフォーカス方式がある。   For the purpose of determining the base sequence and base length of DNA, an electrophoresis method using a capillary is used. In a capillary electrophoresis apparatus, it is necessary to irradiate a plurality of capillaries with excitation light. One of the light irradiation methods for a plurality of capillaries is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-324472 (Patent Document 1). There is a multi-focus method.

図14は、マルチフォーカス方式の概略図である。この方式では、蛍光色素によって標識されたDNAを含む試料をキャピラリ内に導入し、1列に並べられた複数のキャピラリ(キャピラリアレイ101)を伝播するようにレーザ光102を照射している。平面基板上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイ101の両端の端にレーザ光102を照射する。レーザ光102は、隣接するキャピラリに次々と伝播してキャピラリアレイ101を横断する。キャピラリに照射されたレーザ光によって、蛍光標識されたDNAは蛍光を発する。キャピラリアレイ101から発生する発光は、光検出器によって検出される。キャピラリの各々からの蛍光を測定することにより、各キャピラリに導入された試料のDNA解析を行うことが出来る。タンパク質等の解析を行う場合も同様である。   FIG. 14 is a schematic diagram of the multi-focus method. In this system, a sample containing DNA labeled with a fluorescent dye is introduced into a capillary and irradiated with laser light 102 so as to propagate through a plurality of capillaries (capillary array 101) arranged in a row. Laser light 102 is irradiated to both ends of a capillary array 101 composed of a plurality of capillaries arranged on a flat substrate. The laser beam 102 propagates one after another to adjacent capillaries and traverses the capillary array 101. The fluorescence-labeled DNA emits fluorescence by the laser beam irradiated to the capillary. The light emitted from the capillary array 101 is detected by a photodetector. By measuring the fluorescence from each capillary, DNA analysis of the sample introduced into each capillary can be performed. The same applies to the analysis of proteins and the like.

マルチフォーカス方式において、キャピラリアレイの両端の端にレーザを照射した場合、キャピラリ各々にほぼ均一にレーザ光が照射される。各キャピラリに均一にレーザ光が照射されるため、検出される信号強度は同程度となる。一方、キャピラリアレイの片側の端のみにレーザを照射した場合、キャピラリを透過するごとにレーザ光が減衰する。キャピラリに照射されるレーザ光が減衰するため、検出される信号強度にバラツキが生じる。このように片側照射においてはキャピラリごとに信号強度が異なる。すなわちキャピラリ内に導入されている試料ごとに検出精度に差が生じるため、マルチフォーカス方式においては両側照射が用いられている。   In the multi-focus method, when laser is applied to both ends of the capillary array, each capillary is irradiated with laser light substantially uniformly. Since each capillary is uniformly irradiated with laser light, the detected signal intensity is approximately the same. On the other hand, when the laser is irradiated only on one end of the capillary array, the laser beam attenuates every time it passes through the capillary. Since the laser beam applied to the capillary is attenuated, the detected signal intensity varies. Thus, in one-side irradiation, the signal intensity differs for each capillary. That is, since a difference occurs in detection accuracy for each sample introduced into the capillary, double-sided irradiation is used in the multifocus method.

マルチフォーカス方式においては、反射及び戻り光によるレーザ不安定が生じる。具体的には、キャピラリアレイの一方の端からレーザ光を照射する場合、キャピラリアレイ表面からの反射光がレーザ発振器に戻り、レーザの発振を不安定にするという問題がある。また、キャピラリアレイの両側の端からレーザ光を照射する場合には、キャピラリアレイ表面からの反射光だけでなく、キャピラリアレイを通過した光がレーザ発振器に戻ってしまいレーザ発振を不安定にするという問題がある。   In the multi-focus method, laser instability occurs due to reflection and return light. Specifically, when laser light is irradiated from one end of the capillary array, there is a problem that reflected light from the surface of the capillary array returns to the laser oscillator and makes the oscillation of the laser unstable. In addition, when laser light is irradiated from both ends of the capillary array, not only reflected light from the capillary array surface but also light that has passed through the capillary array returns to the laser oscillator, which makes laser oscillation unstable. There's a problem.

これらの問題を解決するために、特許文献1では、キャピラリアレイの両端から導入するレーザ光に角度を設ける手法が用いられている。また、特開2009−257804公報(特許文献2)では、レーザ光軸上にλ/4板と偏光子を配置し、透過戻り光及び反射戻り光を阻止する手法が用いられている。   In order to solve these problems, Patent Document 1 uses a method of providing an angle to the laser light introduced from both ends of the capillary array. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-257804 (Patent Document 2) uses a technique in which a λ / 4 plate and a polarizer are arranged on a laser optical axis to block transmitted return light and reflected return light.

特開2001−324472公報JP 2001-324472 A 特開2009−257804公報JP 2009-257804 A

マルチフォーカス方式において、特許文献1のようにキャピラリからの透過戻り光を防ぐために、キャピラリ両端からのレーザ光軸に角度をつけ、両側からの照射強度がほぼ等しくなる中心付近でレーザ位置を合わせた場合、キャピラリアレイ両端付近では両側からのレーザ位置がずれるため、レーザ光径は見かけ上太くなる。そのことにより、レーザ光の強度分布の広がりが大きくなり、計測したデータにスペクトルシフトをもたらし、擬似信号が発生してしまう。また、擬似信号の発生を防ぐためには特許文献2のようにレーザ光軸上にλ/4板と偏光子が必要となる。   In the multi-focus method, as in Patent Document 1, in order to prevent transmitted return light from the capillary, the laser optical axis from both ends of the capillary is angled, and the laser position is aligned near the center where the irradiation intensities from both sides are almost equal. In this case, the laser position from both sides is shifted near both ends of the capillary array, so that the laser beam diameter is apparently thick. As a result, the spread of the intensity distribution of the laser beam is increased, causing a spectral shift in the measured data and generating a pseudo signal. In order to prevent the generation of the pseudo signal, a λ / 4 plate and a polarizer are required on the laser optical axis as in Patent Document 2.

本発明では、マルチフォーカス方式に関して、キャピラリアレイへのレーザ光照射を片側側方から行い、透過側では反射防止材などを備え付けレーザ光の反射光を抑制する。   In the present invention, with respect to the multi-focus method, laser light irradiation to the capillary array is performed from one side, and an antireflection material or the like is provided on the transmission side to suppress the reflected light of the laser light.

すなわち、本発明の電気泳動装置は、レーザ光源と、複数本のキャピラリからなるキャピラリアレイと、キャピラリアレイを平面状に整列させた検出部と、レーザ光源から出射したレーザ光を、検出部に平面状に整列したキャピラリアレイの片側側方から照射し、当該レーザ光を隣接するキャピラリを次々と伝搬させて複数本のキャピラリを横断させる照射系と、レーザ光照射によってキャピラリアレイから発生する発光を検出する検出系とを備え、照射系は、キャピラリ表面の垂線に対して角度をつけてレーザ光を照射するとともに、キャピラリアレイの光透過側に光吸収材を備えキャピラリアレイを透過したレーザ光を前記光吸収材に入射させて吸収する。   In other words, the electrophoresis apparatus of the present invention has a laser light source, a capillary array composed of a plurality of capillaries, a detection unit in which the capillary arrays are arranged in a plane, and a laser beam emitted from the laser light source on the detection unit. Irradiates from one side of a capillary array aligned in a line, propagates the laser light one after another through adjacent capillaries, and detects light emitted from the capillary array by laser light irradiation The irradiation system irradiates the laser beam at an angle with respect to the normal to the capillary surface, and includes a light absorber on the light transmission side of the capillary array and transmits the laser beam transmitted through the capillary array. It is incident on the light absorbing material and absorbed.

また、片側入射に伴うキャピラリアレイの各キャピラリからの信号強度の不均一は、それぞれのキャピラリから発生した発光が透過する領域ごとに光学濃度が異なる可変濃度フィルタを用いることで、あるいは信号強度をソフトウェア上で補正することで均一化する。   In addition, the nonuniformity of the signal intensity from each capillary in the capillary array due to one-side incidence can be determined by using a variable density filter having a different optical density for each region through which light emitted from each capillary passes, or by changing the signal intensity to software. Uniform by correcting above.

キャピラリへの照射を片側で行うことで、両側照射に比べ照射されるレーザ光径が細くなり、かつ透過戻り光を根本的に排除できる。それにより、両側照射において発生していた擬似信号を抑制できる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
By irradiating the capillary on one side, the irradiated laser beam diameter becomes smaller than on both sides, and the transmitted return light can be fundamentally eliminated. Thereby, the pseudo signal generated in the both-side irradiation can be suppressed.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

電気泳動装置の概略図。Schematic of an electrophoresis apparatus. 実施例1の照射系の概略図。1 is a schematic diagram of an irradiation system of Example 1. FIG. 実施例1の照射系の概略図。1 is a schematic diagram of an irradiation system of Example 1. FIG. 実施例1の検出系の概略図。1 is a schematic diagram of a detection system of Example 1. FIG. 二次元撮像素子の受光面で得られる像の概略図。Schematic of the image obtained by the light-receiving surface of a two-dimensional image sensor. 片側照射における信号強度分布の概略図。Schematic of signal intensity distribution in single-sided irradiation. 可変濃度フィルタの性能の一例を示す図。The figure which shows an example of the performance of a variable density filter. 可変濃度フィルタを用いたことによる効果の説明図。Explanatory drawing of the effect by using a variable density filter. 実施例2の照射系の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of an irradiation system of Example 2. 実施例3の信号均一化の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of signal equalization according to the third embodiment. 実施例3の信号均一化の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of signal equalization according to the third embodiment. 実施例3の信号均一化の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of signal equalization according to the third embodiment. 実施例3の信号均一化の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of signal equalization according to the third embodiment. マルチフォーカス方式の概略図。Schematic diagram of the multi-focus method.

以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と効果を、図面を参酌して説明する。ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。   The above and other novel features and effects of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.

図1は、電気泳動装置の概要図である。本装置は、サンプルに励起光を照射する照射系201、サンプルを光学的に検出するための検出系202、キャピラリを恒温に保つための恒温槽203、キャピラリに高電圧を加えるための高電圧印加部204、単数もしくは複数本のキャピラリにより構成されるキャピラリアレイ205、キャピラリに緩衝液206及び分離媒体207を注入するためのポンプ機構208を有する。   FIG. 1 is a schematic diagram of an electrophoresis apparatus. This apparatus includes an irradiation system 201 for irradiating a sample with excitation light, a detection system 202 for optically detecting the sample, a thermostat 203 for keeping the capillary at a constant temperature, and a high voltage application for applying a high voltage to the capillary. A section 204, a capillary array 205 constituted by one or a plurality of capillaries, and a pump mechanism 208 for injecting the buffer solution 206 and the separation medium 207 into the capillaries.

キャピラリアレイ205は、単数もしくは複数のキャピラリ(本例では8本)を含む交換部材であり、ロードヘッダ209、検出部210、及びキャピラリヘッド221を含む。キャピラリアレイ205は、測定手法を変更する場合、既定の使用回数により交換時期となった場合、もしくはキャピラリに破損や品質の劣化が見られた場合、新品のキャピラリアレイと交換される。   The capillary array 205 is an exchange member including one or a plurality of capillaries (eight in this example), and includes a load header 209, a detection unit 210, and a capillary head 221. The capillary array 205 is replaced with a new capillary array when the measurement method is changed, when the replacement time comes due to a predetermined number of times of use, or when the capillary is damaged or deteriorated in quality.

キャピラリは、内径数十〜数百ミクロン、外形数百ミクロンのガラス管で構成され、強度を向上させるために表面をポリイミドでコーティングしている。ただし、レーザ光が照射される照射部分は内部の発光が外部に漏れやすいように、ポリイミド被膜が除去された構造になっている。キャピラリの内部は、電気泳動時に移動速度差を与えるための分離媒体207が充填される。分離媒体207には流動性と非流動性の双方が存在するが、本実施例では流動性のポリマーを用いる。   The capillary is composed of a glass tube having an inner diameter of several tens to several hundreds of microns and an outer diameter of several hundreds of microns, and the surface is coated with polyimide to improve the strength. However, the irradiated portion irradiated with the laser light has a structure in which the polyimide coating is removed so that internal light emission easily leaks to the outside. The inside of the capillary is filled with a separation medium 207 for providing a moving speed difference during electrophoresis. The separation medium 207 has both fluidity and non-fluidity, but in this embodiment, a fluid polymer is used.

キャピラリ電気泳動装置の光学系は、光源を含む照射系201、検出部210、キャピラリから生じる蛍光を検出する検出系202から構成される。光源は、コヒーレント光であるレーザ光211を照射する。光源には、Arガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなどが用いられる。検出部210では、キャピラリアレイを構成する複数本のキャピラリが平面状に整列して並べられ、レーザ光211が複数本のキャピラリを貫くようにキャピラリアレイの側方から照射される。このレーザ光がキャピラリ中を泳動している試料を励起し、試料から蛍光などの発光が放出される。この蛍光を二次元CCDを含む検出系202により検出して、DNA分子配列等の検査試料に依存した情報を取得できる。   The optical system of the capillary electrophoresis apparatus includes an irradiation system 201 including a light source, a detection unit 210, and a detection system 202 that detects fluorescence generated from the capillary. The light source emits laser light 211 that is coherent light. As the light source, an Ar gas laser, a solid-state laser, a semiconductor laser, or the like is used. In the detection unit 210, a plurality of capillaries constituting the capillary array are arranged in a plane and arranged, and the laser light 211 is irradiated from the side of the capillary array so as to penetrate the plurality of capillaries. The laser light excites the sample migrating in the capillary, and light emission such as fluorescence is emitted from the sample. This fluorescence can be detected by a detection system 202 including a two-dimensional CCD, and information depending on the test sample such as a DNA molecule sequence can be acquired.

[実施例1]
前述の通り、キャピラリ電気泳動装置は、照射系と検出系を備える。
図2、図3は、実施例1における照射系の構成を示す概略図である。図2はキャピラリアレイの泳動方向を紙面の表裏方向とした概略図、図3はキャピラリアレイの泳動方向を紙面の左右方向にとった概略図である。
[Example 1]
As described above, the capillary electrophoresis apparatus includes an irradiation system and a detection system.
2 and 3 are schematic views showing the configuration of the irradiation system in the first embodiment. 2 is a schematic diagram in which the migration direction of the capillary array is the front and back direction of the paper surface, and FIG. 3 is a schematic diagram in which the migration direction of the capillary array is the left-right direction of the paper surface.

照射系は、光源である半導体レーザ301、反射ミラー303、集光レンズ304、光吸収材307を備える。半導体レーザ301から出射されたレーザ光302は反射ミラー303により進行方向を変え、反射戻り光を防止するために角度θ(図3参照)を付けて検出部に平面状に整列して並べられたキャピラリアレイ305に片側側方からキャピラリ表面に対して斜め照射、すなわちキャピラリ表面に垂直入射ではなく、キャピラリ表面に立てた垂線に対して角度をつけて照射される。キャピラリアレイ305に照射されるレーザ光のビーム径は約0.8mmであるため、キャピラリアレイ表面での反射光308が半導体レーザ301に戻らないためには入射角度θは少なくとも0.58°程度必要となる。   The irradiation system includes a semiconductor laser 301 as a light source, a reflection mirror 303, a condenser lens 304, and a light absorbing material 307. The laser beam 302 emitted from the semiconductor laser 301 is changed in the traveling direction by the reflection mirror 303, and is arranged in a plane on the detector with an angle θ (see FIG. 3) to prevent reflected return light. The capillary array 305 is irradiated obliquely with respect to the capillary surface from one side, that is, not perpendicularly incident on the capillary surface, but with an angle with respect to a perpendicular standing on the capillary surface. Since the beam diameter of the laser light applied to the capillary array 305 is about 0.8 mm, the incident angle θ needs to be at least about 0.58 ° so that the reflected light 308 on the capillary array surface does not return to the semiconductor laser 301. It becomes.

角度θで入射されたレーザ光302は集光レンズ304で集光され、キャピラリアレイにおける照射部に片側から照射される。照射されたレーザ光302は、隣接するキャピラリを泳動方向と交差する方向に次々と伝搬して複数のキャピラリを横断し、検出部外へ透過する。キャピラリアレイを透過した透過レーザ光306は、光吸収材307に入射して吸収される。   The laser beam 302 incident at an angle θ is condensed by a condenser lens 304 and irradiated from one side to an irradiation part in the capillary array. The irradiated laser beam 302 propagates one after another in the direction intersecting the migration direction through the adjacent capillaries, traverses the plurality of capillaries, and passes outside the detection unit. The transmitted laser light 306 that has passed through the capillary array enters the light absorbing material 307 and is absorbed.

光吸収材307は、例えば吸収率99.99%の光吸収膜シート(Metal VelvetTM)を使用する。これを透過側に備えることで、両側照射により発生していた透過戻り光を根本的に排除出来る。さらにはキャピラリへの散乱光や背景光なども抑制できる。 As the light absorbing material 307, for example, a light absorbing film sheet (Metal Velvet ) having an absorption rate of 99.99% is used. By providing this on the transmission side, it is possible to fundamentally eliminate the transmitted return light generated by the both-side irradiation. Furthermore, scattered light and background light to the capillary can be suppressed.

次に、キャピラリ内で励起された試料の蛍光を検出する検出系について説明する。図4に検出系の構成を示す。検出系は、光学フィルタ401、蛍光集光レンズ402、透過型回折格子403、フォーカスレンズ404、可変濃度フィルタ405、CCDなどの二次元撮像素子406で構成される。   Next, a detection system for detecting the fluorescence of the sample excited in the capillary will be described. FIG. 4 shows the configuration of the detection system. The detection system includes an optical filter 401, a fluorescent condensing lens 402, a transmissive diffraction grating 403, a focus lens 404, a variable density filter 405, and a two-dimensional image sensor 406 such as a CCD.

キャピラリ内の試料から発光された蛍光は、光学フィルタ401を通過することにより励起光が除去された後、例えばF=1.4の蛍光集光レンズ402で平行光になり、透過型回折格子403によって分光される。蛍光は波長ごとに分光され、可変濃度フィルタ405でキャピラリごとの信号を均一化され、フォーカスレンズ404で二次元撮像素子406に結像される。図5に二次元撮像素子上の像の様子を示す。Y軸方向に8本のキャピラリが並び、X軸方向に各キャピラリからの蛍光が分光される。X軸方向は蛍光波長に対応する。   The fluorescence emitted from the sample in the capillary passes through the optical filter 401, and after the excitation light is removed, it becomes parallel light, for example, by the fluorescence condensing lens 402 of F = 1.4. Spectroscopy by The fluorescence is dispersed for each wavelength, the signal for each capillary is made uniform by the variable density filter 405, and imaged on the two-dimensional image sensor 406 by the focus lens 404. FIG. 5 shows an image on the two-dimensional image sensor. Eight capillaries are arranged in the Y-axis direction, and fluorescence from each capillary is dispersed in the X-axis direction. The X-axis direction corresponds to the fluorescence wavelength.

次に、可変濃度フィルタ405による信号の均一化について説明する。可変濃度フィルタを搭載しない場合、図6のように二次元撮像素子に結像される同一波長の蛍光の信号強度はキャピラリを通過するごとに減衰していく。信号強度を示す図において、横軸がY軸(キャピラリ位置)、縦軸が信号強度であり、半導体レーザ301からの照射位置が遠くなるほど信号強度が減衰していく様子が分かる。   Next, signal equalization by the variable density filter 405 will be described. When the variable density filter is not installed, the signal intensity of the fluorescence of the same wavelength formed on the two-dimensional image sensor is attenuated every time it passes through the capillary as shown in FIG. In the diagram showing the signal intensity, the horizontal axis is the Y-axis (capillary position), the vertical axis is the signal intensity, and it can be seen that the signal intensity decreases as the irradiation position from the semiconductor laser 301 increases.

このように減衰する信号を可変濃度フィルタ405で均一化する。図7に可変濃度フィルタの性能の一例を示す。可変濃度フィルタは領域ごとに光学濃度及び光透過率が異なるフィルタであり、図7のように領域に対して光学濃度がリニアに変化している。片側照射でキャピラリごとに強度の異なった蛍光を、可変濃度フィルタ405を通して検出信号を均一にすることで、図6に示したようにキャピラリ位置によって変化する信号を、図8のようにキャピラリ位置によらず均一な信号にすることが出来る。   The signal that attenuates in this way is made uniform by the variable density filter 405. FIG. 7 shows an example of the performance of the variable density filter. The variable density filter is a filter having different optical density and light transmittance for each region, and the optical density changes linearly with respect to the region as shown in FIG. By making the fluorescence having different intensities for each capillary by one-sided irradiation and the detection signal uniform through the variable density filter 405, a signal that changes depending on the capillary position as shown in FIG. Regardless of this, a uniform signal can be obtained.

以上のように、本実施例では片側照射による透過光を光吸収材により吸収することで反射を防止し、両側照射において発生する透過戻り光を排除した。これによりレーザ発振の安定化や擬似信号の発生が抑制できる。本実施例では光吸収材として光吸収膜シート(Metal VelvetTM)を使用したが、例えばアルマイト処理された金属でもよい。他の材料であっても、光を吸収するものであれば材料は限定しない。 As described above, in this embodiment, the transmitted light caused by the one-side irradiation is absorbed by the light absorbing material to prevent reflection, and the transmitted return light generated in the both-side irradiation is eliminated. Thereby, stabilization of laser oscillation and generation | occurrence | production of a pseudo signal can be suppressed. In this embodiment, a light absorbing film sheet (Metal Velvet ) is used as the light absorbing material, but an alumite-treated metal may be used, for example. Even if it is another material, a material will not be limited if it absorbs light.

[実施例2]
本実施例では、実施例1と異なりキャピラリ透過側に角度を持ったミラーを備えることで、透過光を排除する。図9は、本実施例による照射系の概略図である。
[Example 2]
Unlike the first embodiment, this embodiment includes a mirror having an angle on the capillary transmission side, thereby eliminating transmitted light. FIG. 9 is a schematic view of an irradiation system according to the present embodiment.

片側照射でキャピラリアレイ705内を伝搬し、キャピラリアレイを透過した透過レーザ光706はミラー708によって進行方向を変え、光吸収材707に入射して吸収される。光吸収材707は実施例1と同様、光を吸収するものであれば材料は限定しない。   The transmitted laser light 706 that propagates through the capillary array 705 by one-side irradiation and passes through the capillary array changes its traveling direction by the mirror 708 and is incident on the light absorbing material 707 to be absorbed. The material of the light absorbing material 707 is not limited as long as it absorbs light as in the first embodiment.

本実施例においては、透過レーザ光706をより確実に吸収できる。例えば、光吸収率99%の光吸収材707を実施例1のように透過側に備えた場合、キャピラリを伝搬した透過光の99%は吸収されるが、残り1%は反射し、キャピラリアレイを通り、半導体レーザ701に戻る可能性がある。そのような反射光が半導体レーザ701に戻るのを防止するために、ミラー708で透過レーザ光706の進行方向を変え、角度を付けた光吸収材707で透過光を吸収する。この配置によると、キャピラリアレイを透過した透過レーザ光706が半導体レーザ701に戻る確率を更に低減することができる。   In this embodiment, the transmitted laser beam 706 can be absorbed more reliably. For example, when the light absorbing material 707 having a light absorption rate of 99% is provided on the transmission side as in the first embodiment, 99% of the transmitted light propagated through the capillary is absorbed, but the remaining 1% is reflected, and the capillary array And may return to the semiconductor laser 701. In order to prevent such reflected light from returning to the semiconductor laser 701, the traveling direction of the transmitted laser light 706 is changed by the mirror 708, and the transmitted light is absorbed by the angled light absorber 707. According to this arrangement, the probability that the transmitted laser light 706 transmitted through the capillary array returns to the semiconductor laser 701 can be further reduced.

[実施例3]
実施例1、2では片側照射の信号強度の均一化を可変濃度フィルタで行ったが、本実施例ではソフトウェア上で行う。以下、詳細を説明する。
[Example 3]
In the first and second embodiments, the signal intensity of the one-side irradiation is uniformized by the variable density filter, but in the present embodiment, it is performed by software. Details will be described below.

照射系は実施例1、2のどちらでも良い。透過戻り光が排除されれば照射系の方式は限定しない。検出系は実施例1、2と異なり、可変濃度フィルタを備えないため、図6で説明したように、片側照射で次第に減衰した各キャピラリの信号の像がそのまま二次元撮像素子に入射する。   The irradiation system may be any of the first and second embodiments. If the transmitted return light is eliminated, the irradiation system is not limited. Unlike the first and second embodiments, the detection system does not include a variable density filter. Therefore, as described with reference to FIG. 6, as described with reference to FIG.

片側照射により減衰した信号をそのまま使用すると、前述の通り検出精度に差が生じてしまう。そのため、図6のように減衰した信号を解析時に補正する。以下補正方法について説明する。   If the signal attenuated by the one-side irradiation is used as it is, a difference in detection accuracy occurs as described above. Therefore, the attenuated signal is corrected at the time of analysis as shown in FIG. The correction method will be described below.

図10〜13に補正方法の略図を示す。図10のように片側照射においてキャピラリごとに得られた信号を二次元撮像素子801で検出する。キャピラリごとに信号強度をX軸で検出する。二次元撮像素子801のX軸方向は蛍光波長に対応し、Y軸方向はキャピラリ位置に対応する。信号強度は、キャピラリアレイの励起光入射側のキャピラリから励起光出射側のキャピラリに向かって次第に低下する。   10 to 13 schematically show the correction method. As shown in FIG. 10, a signal obtained for each capillary in one-side irradiation is detected by a two-dimensional image sensor 801. The signal intensity is detected on the X axis for each capillary. The X-axis direction of the two-dimensional image sensor 801 corresponds to the fluorescence wavelength, and the Y-axis direction corresponds to the capillary position. The signal intensity gradually decreases from the capillary on the excitation light incident side of the capillary array toward the capillary on the excitation light emission side.

図11では、簡略化のため1本目のキャピラリ(Ch1)と8本目のキャピラリ(Ch8)の信号強度の一例を示す。信号強度は下記式で算出される。
信号強度=Peak−Offset
Peakは最も高い信号、Offsetはベースラインの最小値である。ここで述べるPeakは蛍光色素の信号、ベースラインは分離媒体であるポリマーのラマン散乱光である。
FIG. 11 shows an example of signal intensities of the first capillary (Ch1) and the eighth capillary (Ch8) for simplification. The signal strength is calculated by the following formula.
Signal strength = Peak-Offset
Peak is the highest signal, and Offset is the minimum baseline value. The Peak described here is the signal of the fluorescent dye, and the baseline is the Raman scattered light of the polymer as the separation medium.

このように信号強度を各キャピラリで算出し、図12のように、横軸をキャピラリ位置とし縦軸に信号強度をプロットする。通常最も高い信号強度をもつキャピラリはCh1であるため、各キャピラリの信号強度がCh1となるように補正する。すなわち、Ch8の補正を行う場合補正値は次式のようになる。
補正値(Ch8)=信号強度(Ch1)/信号強度(Ch8)
この補正値はキャピラリごとに異なる。この補正値を検出の際に信号強度に乗算することにより、図13に示すように、各キャピラリの信号を擬似的に均一化することが出来る。
Thus, the signal intensity is calculated for each capillary, and the signal intensity is plotted on the vertical axis with the horizontal axis as the capillary position as shown in FIG. Usually, the capillary having the highest signal intensity is Ch1, so that the signal intensity of each capillary is corrected to Ch1. That is, when Ch8 is corrected, the correction value is as follows.
Correction value (Ch8) = Signal intensity (Ch1) / Signal intensity (Ch8)
This correction value differs for each capillary. By multiplying the correction value by the signal intensity at the time of detection, the signals of the capillaries can be made pseudo uniform as shown in FIG.

補正値、すなわち片側照射における信号強度のバラツキは光軸、二次元撮像素子の性能、透過型回折格子の性能等に依存するため装置ごとに異なる。そのため、装置ごとに補正値を算出し、メモリに記憶させる。光源、光学部品、二次元撮像素子の交換等が発生した場合には再度補正値を算出し記憶させる。   The correction value, that is, variation in signal intensity in one-sided irradiation, differs depending on the apparatus because it depends on the optical axis, the performance of the two-dimensional imaging device, the performance of the transmission diffraction grating, and the like. Therefore, a correction value is calculated for each apparatus and stored in the memory. When replacement of the light source, the optical component, the two-dimensional image sensor, etc. occurs, the correction value is calculated and stored again.

以上のように、本実施例では片側照射による発光強度の減衰を、ソフトウェアで補正することにより発光強度を均一化する。   As described above, in this embodiment, the emission intensity is uniformized by correcting the attenuation of the emission intensity due to the one-side irradiation by software.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

101,205,305,705 キャピラリアレイ
102,211,302,702 レーザ光
201 照射系
202 検出系
203 恒温槽
204 高電圧印加部
206 緩衝液
207 分離媒体
208 ポンプ機構
209 ロードヘッダ
210 キャピラリアレイの検出部
221 キャピラリヘッド
301,701 半導体レーザ
303,703 入射光反射ミラー
304,704 集光レンズ
306,706 透過レーザ光
307,707 光吸収材
308 反射光
401 光学フィルタ
402 蛍光集光レンズ
403 透過型回折格子
404 フォーカスレンズ
405 可変濃度フィルタ
406 二次元撮像素子
708 透過光反射ミラー
801 二次元撮像素子
101, 205, 305, 705 Capillary arrays 102, 211, 302, 702 Laser light 201 Irradiation system 202 Detection system 203 Constant temperature bath 204 High voltage application unit 206 Buffer solution
207 Separation medium 208 Pump mechanism 209 Load header 210 Capillary array detector 221 Capillary heads 301 and 701 Semiconductor lasers 303 and 703 Incident light reflecting mirrors 304 and 704 Condensing lenses 306 and 706 Transmitted laser beams 307 and 707 Light absorber 308 Reflection Light 401 Optical filter 402 Fluorescence condensing lens 403 Transmission diffraction grating 404 Focus lens 405 Variable density filter 406 Two-dimensional image sensor 708 Transmitted light reflection mirror 801 Two-dimensional image sensor

Claims (3)

レーザ光源と、
複数本のキャピラリからなるキャピラリアレイと、
前記キャピラリアレイを平面状に整列させた検出部と、
前記レーザ光源から出射したレーザ光を、前記検出部に平面状に整列した前記キャピラリアレイの片側側方から照射し、当該レーザ光を隣接するキャピラリを次々と伝搬させて前記複数本のキャピラリを横断させる照射系と、
前記レーザ光照射によって前記キャピラリアレイから発生する発光を検出する検出系とを備え、
前記照射系は、キャピラリ表面の垂線に対して角度をつけてレーザ光を照射するとともに、前記キャピラリアレイの光透過側にミラーと光吸収材を備え前記キャピラリアレイを透過したレーザ光を前記ミラーで反射させて前記光吸収材に角度を付けて入射させることを特徴とする電気泳動装置。
A laser light source;
A capillary array comprising a plurality of capillaries;
A detection unit in which the capillary array is aligned in a plane;
Laser light emitted from the laser light source is irradiated from one side of the capillary array aligned in a plane on the detection unit, and the laser light is propagated one after another through the plurality of capillaries to traverse the plurality of capillaries. An irradiation system
A detection system for detecting luminescence generated from the capillary array by the laser light irradiation,
The irradiation system irradiates laser light at an angle with respect to a normal to the capillary surface, and includes a mirror and a light absorbing material on the light transmission side of the capillary array, and transmits the laser light transmitted through the capillary array to the mirror The electrophoretic apparatus is characterized in that the light is reflected and incident on the light absorbing material at an angle .
請求項1記載の電気泳動装置において、前記検出系は前記キャピラリアレイの各キャピラリからの信号強度を均一化するために、それぞれのキャピラリから発生した発光が透過する領域に対して光学濃度がリニアに変化する可変濃度フィルタを備えることを特徴とする電気泳動装置。 2. The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein the optical density of the detection system is linear with respect to a region where light emitted from each capillary is transmitted in order to equalize the signal intensity from each capillary of the capillary array. An electrophoresis apparatus comprising a variable density filter that changes . 請求項1記載の電気泳動装置において、前記検出系は前記キャピラリアレイの各キャピラリから得られた信号強度を補正し、キャピラリ間の信号強度を均一にすることを特徴とする電気泳動装置。   2. The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein the detection system corrects the signal intensity obtained from each capillary of the capillary array and makes the signal intensity between the capillaries uniform.
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