JP7050122B2 - Capillary electrophoresis device - Google Patents

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JP7050122B2 JP2020124810A JP2020124810A JP7050122B2 JP 7050122 B2 JP7050122 B2 JP 7050122B2 JP 2020124810 A JP2020124810 A JP 2020124810A JP 2020124810 A JP2020124810 A JP 2020124810A JP 7050122 B2 JP7050122 B2 JP 7050122B2
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Description

本発明は,分析システム及び分析方法に関する。 The present invention relates to an analysis system and an analysis method.

DNA,タンパク質,細胞,等々の生体試料を始めとする試料に含まれる複数種類の成分を複数種類の蛍光体で標識し(ただし,必ずしも1対1の対応ではない),複数種類の蛍光体からの発光蛍光を識別しながら検出することによって,複数種類の成分を分析する分析法が広く用いられている。そのような分析法として,例えば,クロマトグラフィー,DNAシーケンサ,DNAフラグメント解析,フローサイトメータ,PCR,HPLC,ウェスタン・ノーザン・サザンブロット,顕微鏡観察等がある。 Multiple types of components contained in biological samples such as DNA, proteins, cells, etc. are labeled with multiple types of phosphors (however, not necessarily one-to-one correspondence), and from multiple types of phosphors. Analytical methods that analyze multiple types of components by detecting while identifying the emission fluorescence of the protein are widely used. Such analytical methods include, for example, chromatography, DNA sequencer, DNA fragment analysis, flow cytometer, PCR, HPLC, Western Northern Southern blot, microscopic observation and the like.

一般に,用いる複数種類の蛍光体の蛍光スペクトルは互いに重なりを有する(以下では,スペクトルオーバーラップと呼ぶ)。さらに,複数種類の蛍光体の蛍光発光が時間的あるいは空間的に互いに重なりを有する(以下では,時空間オーバーラップと呼ぶ)。上記の重なりがある状況において複数種類の蛍光体からの発光蛍光を識別しながら検出するための技術が必要である。 In general, the fluorescence spectra of a plurality of types of phosphors used have overlaps with each other (hereinafter, referred to as spectrum overlap). Furthermore, the fluorescence emission of a plurality of types of phosphors overlaps each other temporally or spatially (hereinafter, referred to as spatiotemporal overlap). In the above-mentioned situation with overlap, a technique for detecting emission fluorescence from a plurality of types of phosphors while distinguishing them is required.

次に,電気泳動を用いたDNAシーケンサを例にこの技術を説明する。電気泳動を用いたDNAシーケンサは,1980年代のスラブ電気泳動から始まり,1990年代以降のキャピラリ電気泳動による手法へと変化しているが,上記の課題を解決する技術は基本的に変化がない。非特許文献1の図3は,スラブ電気泳動における手法である。なお,本技術はキャピラリ電気泳動でも用いられている。本技術の基本的な工程は,M≦Nを条件として,次の(1)~(4)から構成される。
(1)M種類の蛍光体で標識されたM種類のDNA断片を含む試料を電気泳動で分離しながらレーザビームを照射することによって蛍光体を発光させ,N種類の波長帯でN色検出してN色蛍光強度の時系列データを取得する。
(2)時系列データ(1)の各時刻について色変換を施し,M種類の蛍光体,すなわちM種類のDNA断片の濃度の時系列データを取得する。
(3)時系列データ(2)の各時刻について,M種類の蛍光体の移動度の違いに基づく補正(以下では,移動度補正と呼ぶ)を施し,M種類の蛍光体,すなわちM種類のDNA断片の濃度の前記移動度補正された時系列データを取得する。
(4)時系列データ(3)に基づいて,ベースコールを行う。
Next, this technique will be described using a DNA sequencer using electrophoresis as an example. DNA sequencers using electrophoresis started with slab electrophoresis in the 1980s and have changed to methods using capillary electrophoresis since the 1990s, but the technology to solve the above problems is basically unchanged. FIG. 3 of Non-Patent Document 1 is a method in slab electrophoresis. This technique is also used in capillary electrophoresis. The basic process of the present technology is composed of the following (1) to (4) on condition that M ≦ N.
(1) A sample containing M types of DNA fragments labeled with M types of phosphors is separated by electrophoresis and irradiated with a laser beam to emit light, and N colors are detected in N types of wavelength bands. Acquire time-series data of N-color fluorescence intensity.
(2) Time-series data Color conversion is performed for each time of (1), and time-series data of the concentration of M-type phosphors, that is, M-type DNA fragments is acquired.
(3) Each time of the time series data (2) is corrected based on the difference in mobility of M types of phosphors (hereinafter referred to as mobility correction), and M types of phosphors, that is, M types of phosphors are corrected. The mobility-corrected time-series data of the concentration of the DNA fragment is acquired.
(4) Make a base call based on the time series data (3).

上記(1)~(4)を踏まえて,非特許文献1の図3を詳細に説明する。ここでは,M=4,N=4である。以下では,1つの電気泳動路を用いて1つのサンプルを分析する場合について説明する。複数の電気泳動路を用いて複数のサンプルを分析する場合は,以下を並列に行う。 Based on the above (1) to (4), FIG. 3 of Non-Patent Document 1 will be described in detail. Here, M = 4 and N = 4. In the following, the case of analyzing one sample using one electrophoresis path will be described. When analyzing multiple samples using multiple electrophoresis paths, do the following in parallel:

まず,(1)を説明する。サンガー反応により,鋳型DNAに対する様々な長さのDNA断片のコピーを作製する際に,DNA断片を、その末端の塩基種C,A,G,およびTに応じて4種類の蛍光体(以下では,簡単のため,これらの蛍光体をそれぞれC,A,G,およびTと呼ぶ)で標識する。当該蛍光体で標識されたDNA断片を電気泳動によって長さ分離しながら順番に,レーザビームをそれらに照射して蛍光体を発光させる。発光した蛍光を4種類の波長帯b,g,y,およびr(各波長帯は,C,A,G,およびTの極大発光波長に合わせるのが良い)で検出する(以下、4色検出と呼ぶ)。これにより、それらの4色の蛍光強度I(b),I(g),I(y),およびI(r)の時系列データが取得される。非特許文献1の図3Aは,これらの時系列データであり(生データと呼ばれることもある),I(b),I(g),I(y),およびI(r)がそれぞれ青,緑,黒,および赤で示されている。 First, (1) will be described. When making copies of DNA fragments of various lengths to template DNA by the Sanger reaction, the DNA fragment is divided into four types of fluorophore (below) depending on the base species C, A, G, and T at the ends. , For simplicity, these phosphors are labeled with C, A, G, and T, respectively). The DNA fragments labeled with the fluorophore are separated in length by electrophoresis and sequentially irradiated with a laser beam to cause the fluorophore to emit light. The emitted fluorescence is detected in four types of wavelength bands b, g, y, and r (each wavelength band should be matched to the maximum emission wavelengths of C, A, G, and T) (hereinafter, four color detection). Called). As a result, time-series data of the fluorescence intensities I (b), I (g), I (y), and I (r) of those four colors are acquired. FIG. 3A of Non-Patent Document 1 is these time-series data (sometimes called raw data), and I (b), I (g), I (y), and I (r) are blue, respectively. Shown in green, black, and red.

次に,(2)を説明する。各時刻における4色の蛍光強度は,式(1)のように,その時刻の4種類の蛍光体C,A,G,およびTの濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)によって表される。

Figure 0007050122000001
ここで,4行4列の行列Wの要素w(XY)は,スペクトルオーバーラップによって,蛍光体種Y(C,A,G,またはT)が波長帯X(b,g,y,またはr)で検出される強度比率を表す。w(XY)は,蛍光体種Y(C,A,G,またはT)および波長帯X(b,g,y,またはr)の特性のみで決まる固定値であり,電気泳動中に変化しない。 Next, (2) will be described. The fluorescence intensities of the four colors at each time are the concentrations D (C), D (A), D (G) of the four types of phosphors C, A, G, and T at that time, as shown in equation (1). , And D (T).
Figure 0007050122000001
Here, in the element w (XY) of the matrix W of 4 rows and 4 columns, the phosphor type Y (C, A, G, or T) has the wavelength band X (b, g, y, or r) due to the spectral overlap. ) Represents the detected intensity ratio. w (XY) is a fixed value determined only by the characteristics of the fluorophore type Y (C, A, G, or T) and the wavelength band X (b, g, y, or r), and does not change during electrophoresis. ..

したがって,各時刻における4種類の蛍光体の濃度は,式(2)のように,その時刻の4色の蛍光強度によって求められる。

Figure 0007050122000002
このように,逆行列W-1を,4色の蛍光強度に乗じることによってスペクトルオーバーラップを解消する(以下では,この工程を色変換と呼ぶ)。これにより,C,A,G,およびTの4種類の蛍光体濃度,すなわち末端が4種類の塩基のDNA断片の濃度の時系列データが取得される。 Therefore, the concentrations of the four types of phosphors at each time can be obtained from the fluorescence intensities of the four colors at that time, as shown in equation (2).
Figure 0007050122000002
In this way, the spectral overlap is eliminated by multiplying the inverse matrix W -1 by the fluorescence intensities of the four colors (hereinafter, this step is referred to as color conversion). As a result, time-series data of the concentrations of the four types of phosphors C, A, G, and T, that is, the concentrations of the DNA fragments of the bases having four types at the ends are acquired.

非特許文献1の図3Bはこの時系列データである。色変換は,時空間オーバーラップの有無を問わず実行可能である。図3Bに見られるように,同一時刻における複数種類の蛍光体濃度の存在が時空間オーバーラップの存在を示している。 FIG. 3B of Non-Patent Document 1 is this time series data. Color conversion can be performed with or without spatiotemporal overlap. As can be seen in FIG. 3B, the presence of multiple types of phosphor concentrations at the same time indicates the presence of spatiotemporal overlap.

非特許文献1の図3Cは,(1)~(4)に該当しない工程であり,必ずしも必要がない工程である。図3Bの時系列データを,逆畳み込みによって個々のピーク,つまりC,A,G,およびTの4種類の蛍光体のいずれかで標識された単一の長さのDNA断片の濃度を表す信号に分離することにより,時空間オーバーラップが解消されている。 FIG. 3C of Non-Patent Document 1 is a process that does not correspond to (1) to (4) and is not necessarily necessary. A signal representing the concentration of a single length DNA fragment labeled with the time series data of FIG. 3B by deconvolution with individual peaks, one of the four fluorophore C, A, G, and T. By separating into, the spatiotemporal overlap is eliminated.

最後に,(3)および(4)を説明する。一般に,電気泳動によって,1塩基長ずつ異なる様々な長さのDNA断片がほぼ等間隔に分離される。しかし,DNA断片に標識される蛍光体の影響によって移動度(電気泳動速度)が変化し,上記の等間隔が崩れることがある。そこで,標識される蛍光体の種類による移動度の大小関係を予め調べておき,それらの情報を元にして,非特許文献1の図3Bまたは図3Cの時系列データを補正する。これにより、1塩基長ずつ異なる様々な長さのDNA断片がほぼ等間隔に並んだ時系列データが取得される。非特許文献1の図3Dはこの時系列データである。青,緑,黒,および赤の各ピークはそれぞれ,末端塩基種がC,A,G,およびTの単一の長さのDNA断片の濃度を表し,これらが,1塩基ずつ長さが異なる順番で並んでいる。したがって,図3Dに示されている通り,上記末端塩基種を順番に記すことによってベースコールの結果を取得することができる。 Finally, (3) and (4) will be described. Generally, by electrophoresis, DNA fragments of various lengths, which differ by one base length, are separated at approximately equal intervals. However, the mobility (electrophoretic rate) may change due to the influence of the phosphor labeled on the DNA fragment, and the above equal intervals may be disrupted. Therefore, the magnitude relationship of the mobility depending on the type of the labeled phosphor is investigated in advance, and the time series data of FIG. 3B or FIG. 3C of Non-Patent Document 1 is corrected based on the information. As a result, time-series data in which DNA fragments of various lengths different by one base length are arranged at substantially equal intervals is acquired. FIG. 3D of Non-Patent Document 1 is this time series data. The blue, green, black, and red peaks each represent the concentration of a single length DNA fragment with terminal base species C, A, G, and T, each of which is one base different in length. They are lined up in order. Therefore, as shown in FIG. 3D, the result of the base call can be obtained by listing the terminal base species in order.

また,以上の各工程の中で,あるいは各工程の前後において,時系列データに対するスムージング,ノイズフィルタリング,ベースライン除去等の処理が適宜行われることがある。 In addition, in each of the above steps, or before and after each step, processing such as smoothing, noise filtering, and baseline removal for time-series data may be performed as appropriate.

(2)の色変換の工程では,式(1)で表されているように,各時刻について,C,A,G,およびTの4種類の蛍光体濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の未知数を,b,g,y,およびrの4種類の蛍光検出強度I(b),I(g),I(y),およびI(r)の既知数から構成される4元連立方程式を解くことで求めている。一般には,M種類の未知数をN元連立方程式で解くことに対応するため,上述の通り,M≦Nの条件が必要である。仮に,M>Nであると,解を一意に求めることができないため(つまり,複数の解が存在し得るため),式(2)のように色変換を実行できない。 In the color conversion step (2), as represented by the equation (1), the four types of phosphor concentrations D (C) and D (A) of C, A, G, and T are used for each time. , D (G), and D (T) unknowns, four types of fluorescence detection intensities I (b), I (g), I (y), and I (r), b, g, y, and r. It is obtained by solving a quaternary simultaneous equation composed of the known numbers of. In general, the condition of M ≦ N is required as described above in order to correspond to solving M kinds of unknowns by N-element simultaneous equations. If M> N, the solution cannot be uniquely obtained (that is, a plurality of solutions can exist), so that the color conversion cannot be performed as in Eq. (2).

しかしながら,非特許文献2では,M=4,N=3のM>Nの条件で電気泳動によるDNAシーケンスに取り組んでいる。発光蛍光を3種類の波長帯b,g,およびrで検出すると(以下、3色検出と呼ぶ),式(1)の各時刻における4色蛍光強度は,式(3)の各時刻における3色蛍光強度に置き換えられる。

Figure 0007050122000003
このとき,行列Wは3行4列となり,その逆行列は存在しないため,式(2)のように,4種類の蛍光体の濃度を一意に求めることができない。上述の通り,一般には,M>Nの条件下で解を求めることができないが,以下のように,前提条件を加えることによって解を求めることができるようになる。 However, Non-Patent Document 2 deals with the DNA sequence by electrophoresis under the condition of M> N of M = 4, N = 3. When emission fluorescence is detected in three types of wavelength bands b, g, and r (hereinafter referred to as three-color detection), the four-color fluorescence intensity at each time of the formula (1) is 3 at each time of the formula (3). Replaced by color fluorescence intensity.
Figure 0007050122000003
At this time, since the matrix W has 3 rows and 4 columns and its inverse matrix does not exist, the concentrations of the four types of phosphors cannot be uniquely obtained as in the equation (2). As described above, in general, the solution cannot be obtained under the condition of M> N, but the solution can be obtained by adding the preconditions as follows.

まず,第一のステップでは,複数種類の蛍光体の時空間オーバーラップがない,つまり,一度に一種類の蛍光体のみが発光すると仮定する。このとき,各時刻において,3色の蛍光強度(I(b) I(g) I(r))の比率と,行列Wの4つの各列(w(bY) w(gY) w(rY))の比率が最も近くなるY(C,A,G,またはT)を選定することができる。別な表現をすれば,式(3)において,1種類の蛍光体を選び,残り3種類の蛍光体の濃度をゼロとする,すなわち,(D(C) D(A) D(G) D(T))を,(D(C) 0 0 0),(0 D(A) 0 0),(0 0 D(G) 0),または(0 0 0 D(T))としたときに,左辺と右辺の差が最も小さくなるD(Y)(YはC,A,G,またはT)をそれぞれ求める。その際の左辺と右辺の差が最も小さくなるY(C,A,G,またはT)を選定することができる。ここで,左辺と右辺の差が,いずれの場合も十分に小さくならない場合は,次の第二のステップに進む。 First, in the first step, it is assumed that there is no spatiotemporal overlap of multiple types of phosphors, that is, only one type of phosphor emits light at a time. At this time, at each time, the ratio of the fluorescence intensities (I (b) I (g) I (r)) T of the three colors and each of the four columns of the matrix W (w (bY) w (gY) w (rY). )) Y (C, A, G, or T) with the closest ratio of T can be selected. In other words, in equation (3), one type of phosphor is selected and the concentration of the remaining three types of phosphors is set to zero, that is, (D (C) D (A) D (G) D. (T)) T , (D (C) 0 0 0) T , (0 D (A) 0 0) T , (0 0 D (G) 0) T , or (0 0 0 D (T)) When T is used, D (Y) (Y is C, A, G, or T) at which the difference between the left side and the right side is the smallest is obtained. At that time, Y (C, A, G, or T) having the smallest difference between the left side and the right side can be selected. Here, if the difference between the left side and the right side is not sufficiently small in either case, the process proceeds to the next second step.

第二のステップでは,一度に二種類の蛍光体のみが発光すると仮定する。今度は,式(3)において,2種類の蛍光体を選び,残り2種類の蛍光体の濃度をゼロとする,すなわち,(D(C) D(A) D(G) D(T))を,(D(C) D(A) 0 0),(D(C) 0 D(G) 0),(D(C) 0 0 D(T)),(0 D(A) D(G) 0),(0 D(A) 0 D(T)),または(0 0 D(G) D(T))としたときに,左辺と右辺の差が最も小さくなる2種類のD(Y)(YはC,A,G,またはT)をそれぞれ求める。その際の左辺と右辺の差が最も小さくなる2種類のY(C,A,G,またはT)を選定することができる。 In the second step, it is assumed that only two types of fluorophore emit light at a time. This time, in the formula (3), two types of phosphors are selected and the concentrations of the remaining two types of phosphors are set to zero, that is, (D (C) D (A) D (G) D (T)). T , (D (C) D (A) 0 0) T , (D (C) 0 D (G) 0) T , (D (C) 0 0 D (T)) T , (0 D (A) ) D (G) 0) T , (0 D (A) 0 D (T)) T , or (0 0 D (G) D (T)) T , the difference between the left side and the right side is the smallest. Two types of D (Y) (Y is C, A, G, or T) are obtained. At that time, two types of Y (C, A, G, or T) having the smallest difference between the left side and the right side can be selected.

このようにして,非特許文献1における工程(2)と同様に,4種類の蛍光体,すなわち4種類のDNA断片の濃度の時系列データを取得する。その後,非特許文献1における工程(3),(4)と同等の工程を行い,ベースコールの結果を取得することができる。 In this way, similar to the step (2) in Non-Patent Document 1, time-series data of the concentrations of the four types of phosphors, that is, the four types of DNA fragments are acquired. After that, the same steps as the steps (3) and (4) in Non-Patent Document 1 can be performed, and the result of the base call can be obtained.

非特許文献2における第一および第二のステップを実施するための条件,すなわち,一度に一種類または二種類の蛍光体のみが発光するという仮定が成立するためには,時空間オーバーラップが小さいこと,つまり,次の2つが成立している必要がある。
(a)4種類のDNA断片の濃度の時系列データにおいて,それぞれが単一の長さのDNA断片に由来する複数のピークがほぼ等間隔で並んでいること
(b)4種類のDNA断片の濃度の時系列データにおいて,一塩基長さが異なるDNA断片に由来する隣り合う二つのピークの分離が良いこと
The spatiotemporal overlap is small in order for the conditions for carrying out the first and second steps in Non-Patent Document 2, that is, the assumption that only one or two kinds of phosphors emit light at a time are satisfied. That is, the following two must be established.
(A) In the time-series data of the concentrations of the four types of DNA fragments, a plurality of peaks, each derived from a DNA fragment of a single length, are arranged at approximately equal intervals. (B) Of the four types of DNA fragments. In the time series data of concentration, the separation of two adjacent peaks derived from DNA fragments with different base lengths is good.

非特許文献2では,サンガー反応で用いる4種類のプライマーにそれぞれ異なる4種類の蛍光体を標識(正確には3種類の蛍光体の標識法を変更)し,かつDNA断片に標識される蛍光体の影響による移動度の差が十分に小さくなるようにしている。また,電気泳動分離性能が十分に高い条件となっている。これらの結果,上記の(a),(b)が成立している3色の蛍光強度(I(b) I(g) I(r))の時系列データが取得される(非特許文献2の図2上段)。また,これらの条件の下で,上記の第一および第二のステップを実施する。これにより,4種類の蛍光体,すなわち4種類のDNA断片の濃度の時系列データを取得し,ベースコールの結果を得ている(非特許文献2の図2下段)。 In Non-Patent Document 2, four different types of phosphors are labeled on each of the four types of primers used in the Sanger reaction (to be exact, the labeling method of the three types of fluorescent substances is changed), and the fluorescent substance is labeled on the DNA fragment. The difference in mobility due to the influence of is sufficiently small. In addition, the conditions are such that the electrophoresis separation performance is sufficiently high. As a result, time-series data of the fluorescence intensities (I (b) I (g) I (r)) T of the three colors for which the above (a) and (b) are satisfied are acquired (Non-Patent Document). 2 in the upper part of Fig. 2). In addition, under these conditions, the above first and second steps are carried out. As a result, time-series data on the concentrations of four types of phosphors, that is, four types of DNA fragments, is acquired, and the result of the base call is obtained (the lower part of FIG. 2 of Non-Patent Document 2).

Genome Res. 1998 Jun;8(6):644-65.Genome Res. 1998 Jun; 8 (6): 644-65. Electrophoresis. 1998 Jun;19(8-9):1403-14.Electrophoresis. 1998 Jun; 19 (8-9): 1403-14.

RGBカラーセンサは,人間の目が識別できる3原色に相当する,赤(R),緑(G),青(B)の波長帯をそれぞれ検出する3種類の画素が配列された2次元センサである。RGBカラーセンサは,一眼レフデジタルカメラ,コンパクトデジタルカメラだけではなく,近年はスマートフォンに搭載されるデジタルカメラに使用され,世界中で爆発的に普及するようになった。そのため,その性能が著しく向上するとともに,その価格も著しく低下している。したがって,RGBカラーセンサを,複数種類の蛍光体からの発光蛍光を識別しながら検出し,複数種類の成分を検出する分析法に応用することは極めて有用である。しかしながら,RGBカラーセンサは3色の検出しかできないため,4種類以上の蛍光体の発光蛍光を識別するには困難が伴う。上記で説明した通り,一般に,M種類の蛍光体の発光蛍光を識別するには,M種類の蛍光体がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップ有している場合,M≦Nの条件となるN種類の波長帯でN色検出を行う必要がある。 The RGB color sensor is a two-dimensional sensor in which three types of pixels that detect the red (R), green (G), and blue (B) wavelength bands, which correspond to the three primary colors that can be identified by the human eye, are arranged. be. RGB color sensors have been used not only in single-lens reflex digital cameras and compact digital cameras, but also in digital cameras installed in smartphones in recent years, and have become explosively popular all over the world. Therefore, its performance is significantly improved and its price is also significantly reduced. Therefore, it is extremely useful to apply the RGB color sensor to an analytical method that detects emission fluorescence from a plurality of types of phosphors while discriminating them and detects a plurality of types of components. However, since the RGB color sensor can detect only three colors, it is difficult to distinguish the emission fluorescence of four or more types of phosphors. As described above, in general, in order to identify the emission fluorescence of M types of phosphors, when the M types of phosphors have spectral overlap and spatiotemporal overlap, the condition of M ≦ N is N. It is necessary to perform N color detection in various wavelength bands.

非特許文献2では,電気泳動を用いたDNAシーケンサについて,M=4種類の蛍光体の発光蛍光をN=3色で検出する場合(つまり、M>Nの場合)について,時空間オーバーラップに前提条件を設けることによって上記困難を解決している。その条件は,一度に一種類または二種類の蛍光体のみが蛍光発光すること,すなわち,上記の(a)および(b)が成立することであった。 In Non-Patent Document 2, in the case of a DNA sequencer using electrophoresis, when the emission fluorescence of M = 4 types of phosphors is detected in N = 3 colors (that is, in the case of M> N), there is a spatiotemporal overlap. The above difficulties are solved by setting preconditions. The condition was that only one or two types of phosphors emit fluorescent light at a time, that is, the above (a) and (b) were satisfied.

しかしながら,一般に上記の(a)および(b)の条件が成立しないことが多い。非特許文献2の図2における3色の蛍光強度の時系列データ(上段)および4種類の蛍光体の濃度の時系列データ(下段)においても,アスタリクで示される領域では,電気泳動の分離性能が高いにも関わらず,コンプレッションと呼ばれる現象によって,それぞれが単一の長さのDNA断片に由来する3個以上のピークが密集している。これにより,上記の条件(a)が崩れ,正しいベースコールに至っていない。また,非特許文献2の図2の電気泳動の後段においては,電気泳動の分離性能が低下する。したがって,一塩基長さが異なるDNA断片に由来する隣り合う二つのピークの分離が不十分となり,上記の条件(b)が崩れ,正しいベースコールに至っていない。 However, in general, the above conditions (a) and (b) are often not satisfied. Even in the time-series data of the fluorescence intensities of the three colors (upper row) and the time-series data of the concentrations of the four types of phosphors (lower row) in FIG. However, due to a phenomenon called compression, three or more peaks, each derived from a DNA fragment of a single length, are densely packed. As a result, the above condition (a) is broken and the correct base call has not been reached. Further, in the latter stage of the electrophoresis in FIG. 2 of Non-Patent Document 2, the separation performance of the electrophoresis deteriorates. Therefore, the separation of two adjacent peaks derived from DNA fragments having different base lengths is insufficient, the above condition (b) is broken, and the correct base call is not reached.

非特許文献2では,サンガー反応で用いる4種類のプライマーにそれぞれ異なる4種類の蛍光体を標識するプライマーラベル法を用いることで条件(a)を実現している。ところが,近年では,プライマーラベル法の代わりに,サンガー反応で用いる4種類のターミネーターにそれぞれ異なる4種類の蛍光体を標識するターミネーターラベル法が主として用いられている。プライマーラベル法では4種類のプライマーを用いたサンガー反応を別々に,つまり4つの異なるサンプルチューブ内で行う必要があったのに対して,ターミネーターラベル法では4種類のターミネーターを用いたサンガー反応を一緒に,つまり1つのサンプルチューブ内で行うことができる。したがって,ターミネーターラベル法は,サンガー反応を大幅に簡略化できる。 In Non-Patent Document 2, the condition (a) is realized by using a primer labeling method in which four different types of phosphors are labeled on each of the four types of primers used in the Sanger reaction. However, in recent years, instead of the primer labeling method, a terminator labeling method in which four different types of phosphors are labeled on each of the four types of terminators used in the Sanger reaction is mainly used. Whereas the primer labeling method required the Sanger reaction using four types of primers to be performed separately, that is, in four different sample tubes, the terminator labeling method required the Sanger reaction using four types of terminators together. That is, it can be done in one sample tube. Therefore, the terminator label method can greatly simplify the Sanger reaction.

しかしながら,プライマーラベル法では4種類の蛍光体を標識したDNA断片の移動度の差が小さいのに対して,ターミネーターラベル法では4種類の蛍光体を標識したDNA断片の移動度の差が大きくなるため,条件(a)が必然的に成立しない。つまり,一種類または二種類の蛍光体のみが蛍光発光するとは限らず,三種類以上の蛍光体が一度に蛍光発光する場合が生じることがある。したがって,少なくともターミネーターラベル法を用いる場合,非特許文献2の手法によってDNAシーケンスを行うことは困難である。 However, in the primer labeling method, the difference in mobility of DNA fragments labeled with four types of phosphors is small, whereas in the terminator labeling method, the difference in mobility of DNA fragments labeled with four types of phosphors is large. Therefore, the condition (a) is inevitably not satisfied. That is, not only one or two types of phosphors emit fluorescent light, but three or more types of phosphors may emit fluorescent light at one time. Therefore, at least when the terminator label method is used, it is difficult to perform DNA sequencing by the method of Non-Patent Document 2.

そこで、本発明は、M種類の蛍光体からの発光蛍光がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップを有している状態で,N種類(M>N)の波長帯におけるN色検出によって,M種類の成分を検出する分析技術を提供する。 Therefore, in the present invention, in a state where the emission fluorescence from the M types of phosphors has spectral overlap and spatiotemporal overlap, M types are detected by N color detection in the wavelength band of N types (M> N). Provides an analysis technique for detecting the components of.

例えば、上記課題を解決するために、請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、M種類の蛍光体のいずれかで標識された複数の成分を含む試料をクロマトグラフィーにより分離し,前記複数の成分の少なくとも一部が完全には分離していない状態で,N種類(M>N)の波長帯で検出された蛍光信号の第1時系列データを取得する分析装置と,前記複数の成分の個々のモデル蛍光信号の第2時系列データを格納する記憶部と,前記第1時系列データと前記第2時系列データとを比較することにより,前記複数の成分のそれぞれがM種類の内のいずれの蛍光体で標識されたものであるかを決定する計算機と,を備える分析システムが提供される。 For example, in order to solve the above problem, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems, and to give an example thereof, a sample containing a plurality of components labeled with any of the M types of phosphors is separated by chromatography, and the plurality of the above-mentioned plurality. An analyzer that acquires the first time-series data of the fluorescence signal detected in the N types (M> N) wavelength band in a state where at least a part of the components is not completely separated, and the plurality of components. By comparing the storage unit that stores the second time-series data of each model fluorescence signal with the first time-series data and the second time-series data, each of the plurality of components is included in the M types. An analytical system is provided that includes a computer to determine which fluorophore is labeled.

また,他の例によれば,M種類の蛍光体のいずれかで標識された複数の成分を含む試料をクロマトグラフィーにより分離し,前記複数の成分の少なくとも一部が完全には分離していない状態で,N種類(M>N)の波長帯で検出された蛍光信号の第1時系列データを取得する工程と,前記第1時系列データと,前記複数の成分の個々のモデル蛍光信号の第2時系列データとを比較することにより,前記複数の成分のそれぞれがM種類の内のいずれの蛍光体で標識されたものであるかを決定する工程と,を含む,分析方法が提供される。 Further, according to another example, a sample containing a plurality of components labeled with any of the M types of phosphors was separated by chromatography, and at least a part of the plurality of components was not completely separated. In the state, the step of acquiring the first time-series data of the fluorescence signal detected in the wavelength band of N types (M> N), the first time-series data, and the individual model fluorescence signals of the plurality of components. An analysis method is provided that includes, by comparing with the second time series data, a step of determining which of the M types each of the plurality of components is labeled with a fluorophore. Fluorescent.

本発明によれば、M種類の蛍光体からの発光蛍光がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップを有している状態で,M>Nであっても,M種類の成分を検出できる。なお、本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to the present invention, M types of components can be detected even if M> N in a state where the emission fluorescence from the M types of phosphor has spectral overlap and spatiotemporal overlap. Further features related to the present invention will be clarified from the description of the present specification and the accompanying drawings. In addition, problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the examples.

モデルデータを用いた非特許文献1のDNAシーケンス方法を示す図である。It is a figure which shows the DNA sequencing method of Non-Patent Document 1 using the model data. モデルデータを用いた非特許文献2のDNAシーケンス方法を示す図である。It is a figure which shows the DNA sequencing method of Non-Patent Document 2 using the model data. 実施例1に係るモデルデータを用いたDNAシーケンス方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the DNA sequencing method using the model data which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係るモデルデータを用いたDNAシーケンス方法の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the DNA sequencing method using the model data which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る処理工程とシステム構成図を示す図である。It is a figure which shows the processing process and system block diagram which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る処理工程とシステム構成図を示す図である。It is a figure which shows the processing process and system block diagram which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係る処理工程とシステム構成図を示す図である。It is a figure which shows the processing process and the system block diagram which concerns on Example 2. FIG. 実施例3に係る処理工程とシステム構成図を示す図である(M=4,N=3)。It is a figure which shows the processing process and the system block diagram which concerns on Example 3 (M = 4, N = 3). 実施例4に係る処理工程とシステム構成図を示す図である(M=4,N=2)。It is a figure which shows the processing process and the system block diagram which concerns on Example 4 (M = 4, N = 2). キャピラリ電気泳動装置の構成図である。It is a block diagram of the capillary electrophoresis apparatus. マルチキャピラリ電気泳動装置の多色検出装置の構成図である。It is a block diagram of the multicolor detection device of a multi-capillary electrophoresis device. 計算機の構成図である。It is a block diagram of a computer. 図9~12に示す処理工程とシステム構成を用いて,DNAシーケンスを行った実施例5を示す。Example 5 in which the DNA sequence was performed using the processing steps and system configurations shown in FIGS. 9 to 12 is shown. 実施例5に係る,4種類の蛍光体で標識された単一の長さのDNA断片のモデルピークの2色蛍光強度の時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time-series data of the two-color fluorescence intensity of the model peak of the DNA fragment of a single length labeled with four kinds of phosphors which concerns on Example 5. FIG. 実施例5に係るDNAシーケンスの工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of the DNA sequence which concerns on Example 5. FIG. 実施例5に係るDNAシーケンスの工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of the DNA sequence which concerns on Example 5. FIG. 図15(5)の各モデルピークについて,末端塩基種,フィッティング精度,およびQV(クオリティーバリュー)を電気泳動時間順に纏めた図である。It is the figure which summarized the terminal base type, fitting accuracy, and QV (quality value) in order of the electrophoresis time for each model peak of FIG. 15 (5). 図15(6)の各モデルピークについて,末端塩基種,フィッティング精度,およびQVを補正後の電気泳動時間順に纏めた図である。It is the figure which summarized the terminal base type, fitting accuracy, and QV in the order of the corrected electrophoresis time for each model peak of FIG. 15 (6).

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings show specific examples in accordance with the principles of the present invention, but these are for the purpose of understanding the present invention and are never used for a limited interpretation of the present invention. is not.

以下の実施例は,複数の蛍光体で標識された複数の成分を含む試料を,各蛍光を識別しながら検出することで各成分を分析する装置に関する。以下の実施例は,例えば,クロマトグラフィー,DNAシーケンサ,DNAフラグメント解析,フローサイトメータ,PCR,HPLC,ウェスタン・ノーザン・サザンブロット,顕微鏡観察等の分野に適用可能である。 The following examples relate to an apparatus for analyzing each component by detecting a sample containing a plurality of components labeled with a plurality of phosphors while distinguishing each fluorescence. The following examples are applicable, for example, in the fields of chromatography, DNA sequencer, DNA fragment analysis, flow cytometer, PCR, HPLC, Western Northern Southern blot, microscopic observation and the like.

電気泳動によるDNAシーケンスを行う場合について,非特許文献1及び2の内容を,図1から図4を用いてより詳細に説明する。 The contents of Non-Patent Documents 1 and 2 will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 4 in the case of performing DNA sequencing by electrophoresis.

図1は,非特許文献1の方法を示す。図1(1)は,4種類の蛍光体C,A,G,およびTの発光蛍光を4種類の波長帯b,g,y,およびrで4色検出することによって得られる4色蛍光強度I(b),I(g),I(y),およびI(r)の時系列データを示す。当該図の横軸は時間であり,縦軸は蛍光強度である。 FIG. 1 shows the method of Non-Patent Document 1. FIG. 1 (1) shows the four-color fluorescence intensity obtained by detecting the emission fluorescence of the four types of phosphors C, A, G, and T in four colors in the four wavelength bands b, g, y, and r. Time series data of I (b), I (g), I (y), and I (r) are shown. The horizontal axis of the figure is time, and the vertical axis is fluorescence intensity.

図1(W)は,行列Wの4行4列の要素w(XY)を示す。例えば,4本の黒の棒グラフは,左から順に,w(bC),w(gC),w(yC),およびw(rC)を示す。同様に,横縞の棒グラフは,w(XA)(Xはb,g,y,およびr),斜縞の棒グラフはw(XG)(Xはb,g,y,およびr),チェックの棒グラフは,w(XT)(Xはb,g,y,およびr)を示す。また,w(bY),w(gY),w(yY),およびw(rY)は,w(bY)+w(gY)+w(yY)+w(rY)=1となるようにそれぞれ規格化されている(YはC,A,G,またはT)。 FIG. 1 (W) shows the elements w (XY) of the matrix W having 4 rows and 4 columns. For example, the four black bar graphs show w (bC), w (gC), w (yC), and w (rC) in order from the left. Similarly, the horizontal striped bar graph is w (XA) (X is b, g, y, and r), the diagonally striped bar graph is w (XG) (X is b, g, y, and r), and the check bar graph. Indicates w (XT) (where X is b, g, y, and r). Further, w (bY), w (gY), w (yY), and w (rY) are standardized so that w (bY) + w (gY) + w (yY) + w (rY) = 1, respectively. (Y is C, A, G, or T).

行列W,および,その逆行列W-1は,具体的には,以下の通りである。

Figure 0007050122000004
Specifically, the matrix W and its inverse matrix W -1 are as follows.
Figure 0007050122000004

行列Wの逆行列W-1を,図1(1)の各時刻のI(b),I(g),I(y),およびI(r)に乗じることによって(すなわち色変換によって),図1(2)に示すように,C,A,G,およびTの4種類の蛍光体,すなわち,末端が塩基種C,A,G,およびTの4種類のDNA断片の濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データが取得される。 By multiplying the inverse matrix W -1 of the matrix W by I (b), I (g), I (y), and I (r) at each time in FIG. 1 (1) (ie, by color conversion), As shown in FIG. 1 (2), the concentrations D (C) of the four types of phosphors C, A, G, and T, that is, the four types of DNA fragments whose ends are the base types C, A, G, and T. ), D (A), D (G), and D (T) time series data are acquired.

図1(2)では,C,A,G,およびTの4個のピークが得られている。それぞれのピークの頂点の高さ,すなわち濃度(任意単位)は,D(C)=100,D(A)=80,D(G)=90,およびD(T)=80である。また,それぞれのピークの頂点の時刻(任意単位)は30,55,60,および75である。AのピークとGのピークは互いに時空間オーバーラップが大きいが,色変換はこのような場合にも,それぞれの濃度を正しく求めることができる。 In FIG. 1 (2), four peaks C, A, G, and T are obtained. The height of the apex of each peak, that is, the concentration (arbitrary unit) is D (C) = 100, D (A) = 80, D (G) = 90, and D (T) = 80. The time (arbitrary unit) of the apex of each peak is 30, 55, 60, and 75. The peak of A and the peak of G have a large spatiotemporal overlap with each other, and even in such a case, the color conversion can correctly obtain the respective densities.

図1(3)は,図1(2)の結果に対して,予め調べてある標識される蛍光体の種類による移動度の差に基づいて,移動度補正を施して得られる4種類の蛍光体あるいはDNA断片の濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データである。具体的には,蛍光体Aで標識されたDNA断片の移動度が,他の蛍光体で標識されたDNA断片の移動度に対して,時間幅(任意単位)10だけ遅くなることが分かっているため,蛍光体Aで標識されたDNA断片のピーク検出時間(任意単位)を10だけ先行させる移動度補正を行っている。つまり,図1(2)におけるAのピークの検出時間(任意単位)を55から45に修正している。この移動度補正の結果,1塩基長ずつ異なる様々な長さのDNA断片がほぼ等間隔に並んだ時系列データが取得される。 FIG. 1 (3) shows four types of fluorescence obtained by performing mobility correction on the result of FIG. 1 (2) based on the difference in mobility depending on the type of labeled phosphor examined in advance. It is time series data of the concentration D (C), D (A), D (G), and D (T) of a body or a DNA fragment. Specifically, it was found that the mobility of the DNA fragment labeled with the fluorescent substance A is delayed by 10 in the time width (arbitrary unit) with respect to the mobility of the DNA fragment labeled with the other fluorescent substance. Therefore, mobility correction is performed in which the peak detection time (arbitrary unit) of the DNA fragment labeled with the phosphor A is preceded by 10 by 10. That is, the detection time (arbitrary unit) of the peak A in FIG. 1 (2) is corrected from 55 to 45. As a result of this mobility correction, time-series data in which DNA fragments of various lengths different by one base length are arranged at substantially equal intervals are acquired.

図1(4)は,図1(3)に基づいて行ったベースコールの結果である。各ピークが帰属するDNA断片の標識蛍光体種あるいは末端塩基種を時間順に読めば良い。 FIG. 1 (4) is the result of a base call made based on FIG. 1 (3). The labeled fluorophore species or terminal base species of the DNA fragment to which each peak belongs may be read in chronological order.

図2は,非特許文献2の方法を示す。図2(1)は,4種類の蛍光体C,A,G,およびTの発光蛍光を3種類の波長帯b,g,およびrで3色検出することによって得られる3色蛍光強度I(b),I(g),およびI(r)の時系列データを示す。 FIG. 2 shows the method of Non-Patent Document 2. FIG. 2 (1) shows the three-color fluorescence intensity I (3 color fluorescence intensity I) obtained by detecting the emission fluorescence of the four types of phosphors C, A, G, and T in three colors in the three types of wavelength bands b, g, and r. b), I (g), and I (r) time series data are shown.

図2(1)は,図1(1)からI(y)の時系列データのみを除いたものであり,I(b),I(g),およびI(r)の時系列データは両図で同一である。 FIG. 2 (1) is obtained by removing only the time series data of I (y) from FIG. 1 (1), and the time series data of I (b), I (g), and I (r) are both. It is the same in the figure.

図2(W)は,行列Wの3行4列の要素w(XY)を示す。例えば,4本の黒の棒グラフは,左から順に,w(bC),w(gC),およびw(rC)を示す。同様に,横縞の棒グラフはw(XA)(Xはb,g,およびr),斜縞の棒グラフはw(XG)(Xはb,g,およびr),チェックの棒グラフはw(XT)(Xはb,g,およびr)を示す。また,w(bY),w(gY),およびw(rY)は,w(bY)+w(gY)+w(rY)=1となるようにそれぞれ規格化されている(YはC,A,G,またはT)。 FIG. 2 (W) shows the elements w (XY) of the matrix W in 3 rows and 4 columns. For example, the four black bar graphs show w (bC), w (gC), and w (rC) in order from the left. Similarly, the horizontal striped bar graph is w (XA) (X is b, g, and r), the diagonal striped bar graph is w (XG) (X is b, g, and r), and the check bar graph is w (XT). (X is b, g, and r). Further, w (bY), w (gY), and w (rY) are standardized so that w (bY) + w (gY) + w (rY) = 1 (Y is C, A, respectively). G, or T).

行列Wは,具体的には,以下の通りである。

Figure 0007050122000005
Specifically, the matrix W is as follows.
Figure 0007050122000005

第一のステップとして,図2(W)を用いて,図2(1)で一度に一種類の蛍光体のみが発光する場合を考える。図2(1)において,左サイドおよび右サイドに観察される二つのピークは,3色蛍光強度(I(b) I(g) I(r))の比率がそれぞれ(0.63 0.31 0.06)および(0.13 0.25 0.63)の比率と近いことから,それぞれCおよびTの単独ピークであると判断できる。これらCおよびTのピークの頂点の高さ,すなわち濃度(任意単位)は,D(C)=100,およびD(T)=80であり,それぞれのピークの頂点の時刻(任意単位)は30,および75となる。 As a first step, consider the case where only one type of phosphor emits light at a time in FIG. 2 (1) using FIG. 2 (W). In FIG. 2 (1), the two peaks observed on the left side and the right side have a ratio of three-color fluorescence intensity (I (b) I (g) I (r)) T , respectively (0.63 0. 31 0.06) Since it is close to the ratio of T and (0.13 0.25 0.63) T , it can be judged that it is a single peak of C and T, respectively. The heights of the peaks of C and T, that is, the concentrations (arbitrary units) are D (C) = 100 and D (T) = 80, and the time (arbitrary units) of the peaks of each peak is 30. , And 75.

一方,図2(1)の中央に観察されるピークは,3色蛍光強度(I(b) I(g) I(r))の比率が(w(bY) w(gY) w(rY))(YはC,A,G,またはT)のいずれの比率とも近くない。そこで,第二のステップとして,図2(W)を用いて,一度に二種類の蛍光体のみが発光する場合を考える。ここで、AおよびGのピークが同時検出されるという解が導かれ得る。具体的には,ピークの頂点の高さ,すなわち濃度(任意単位)が,D(A)=80,およびD(G)=90であり,それぞれのピークの頂点の時刻(任意単位)が55,および55とするとき,式(3)の左辺と右辺の差が小さくなり,図2(1)の中央に観察されるピークを説明できる。以上の結果より,図2(2)のC,A,G,およびTの4種類の蛍光体,すなわち,末端が塩基種C,A,G,およびTの4種類のDNA断片の濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データが取得される。 On the other hand, in the peak observed in the center of FIG. 2 (1), the ratio of the three-color fluorescence intensity (I (b) I (g) I (r)) T is (w (bY) w (gY) w (rY). )) Not close to any ratio of T (Y is C, A, G, or T). Therefore, as a second step, consider the case where only two types of phosphors emit light at a time by using FIG. 2 (W). Here, a solution can be derived in which the peaks of A and G are detected at the same time. Specifically, the height of the peak peak, that is, the concentration (arbitrary unit) is D (A) = 80 and D (G) = 90, and the time (arbitrary unit) of the peak of each peak is 55. , And 55, the difference between the left side and the right side of Eq. (3) becomes small, and the peak observed in the center of FIG. 2 (1) can be explained. From the above results, the concentration D of the four types of phosphors C, A, G, and T in FIG. 2 (2), that is, the four types of DNA fragments whose ends are the base types C, A, G, and T ( Time-series data of C), D (A), D (G), and D (T) are acquired.

図2(3)は,図1(3)と同様に,移動度補正を行うことによって得られる4種類の蛍光体あるいはDNA断片の濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データである。Aのピーク検出時間(任意単位)を10だけ先行させ,55から45に修正する。さらに,ピーク間隔を揃えるために,Gのピーク検出時間(任意単位)を5だけ後退させ,55から60に修正する。結果として,図2(3)と図1(3)は同一となる。図2(4)は,図1と同様に行ったベースコールの結果であり,図1(4)と同一である。 2 (3) shows the concentrations D (C), D (A), D (G), of the four types of phosphors or DNA fragments obtained by performing mobility correction, as in FIG. 1 (3). And D (T) time series data. The peak detection time (arbitrary unit) of A is advanced by 10 and corrected from 55 to 45. Further, in order to make the peak intervals uniform, the peak detection time (arbitrary unit) of G is set back by 5 and corrected from 55 to 60. As a result, FIG. 2 (3) and FIG. 1 (3) are the same. FIG. 2 (4) is the result of the base call made in the same manner as in FIG. 1, and is the same as in FIG. 1 (4).

一方で,図2は,図2(1)から図2(2)に至る工程が一通りに決まらないことを示している。第一のステップは上記と同じであるが,第二のステップで他の解が導かれ,図2(2)の代わりに図2(2)’が得られる。すなわち,AおよびTのピークが同時検出されるという解が導かれ得る。具体的には,ピークの頂点の高さ,すなわち濃度(任意単位)が,D(A)=107,およびD(G)=34,それぞれのピークの頂点の時刻(任意単位)が55,および55とするとき,式(3)の左辺と右辺の差が小さくなり,図2(1)の中央に観察されるピークを説明できる。以上の結果より,図2(2)’のC,A,G,およびTの4種類の蛍光体,すなわち,末端が塩基種C,A,G,およびTの4種類のDNA断片の濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データが取得される。 On the other hand, FIG. 2 shows that the steps from FIG. 2 (1) to FIG. 2 (2) cannot be determined in a single step. The first step is the same as above, but in the second step another solution is derived and FIG. 2 (2)'is obtained instead of FIG. 2 (2). That is, a solution can be derived in which the peaks of A and T are detected at the same time. Specifically, the height of the peak peak, that is, the concentration (arbitrary unit) is D (A) = 107, and D (G) = 34, and the time (arbitrary unit) of each peak peak is 55, and When it is set to 55, the difference between the left side and the right side of the equation (3) becomes small, and the peak observed in the center of FIG. 2 (1) can be explained. From the above results, the concentrations D of the four types of phosphors C, A, G, and T in FIG. 2 (2)', that is, the four types of DNA fragments whose ends are the base types C, A, G, and T. (C), D (A), D (G), and D (T) time series data are acquired.

ただし,図2(2)’では,Gは検出されず,D(G)=0である。図2(3)’は,図1(3)と同様に,移動度補正を行うことによって得られる4種類の蛍光体あるいはDNA断片の濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データである。Aのピーク検出時間(任意単位)を10だけ先行させ,55から45に修正している。図2(4)’は,図2(3)’に基づいて行ったベースコールの結果である。同じ図2(1)と図2(W)を用いているにも関わらず,図2(2),図2(3),および図2(4)と,図2(2)’,図2(3)’,および図2(4)’は全く異なっており,異なるベースコール結果が導かれている。ここで用いているモデルデータでは,図1(4)に示されているベースコール結果が正解であるため,図2(4)は正しいベースコール結果であるが,図2(4)’は間違ったベースコール結果である。 However, in FIG. 2 (2)', G is not detected and D (G) = 0. 2 (3)'shows the concentrations D (C), D (A), D (G) of the four types of phosphors or DNA fragments obtained by performing mobility correction, as in FIG. 1 (3). , And D (T) time series data. The peak detection time (arbitrary unit) of A is preceded by 10 and corrected from 55 to 45. FIG. 2 (4)'is the result of a base call made based on FIG. 2 (3)'. Despite using the same FIGS. 2 (1) and 2 (W), FIGS. 2 (2), 2 (3), and 2 (4), 2 (2)', 2 (3)'and FIG. 2 (4)' are completely different, leading to different base call results. In the model data used here, since the base call result shown in FIG. 1 (4) is correct, FIG. 2 (4) is a correct base call result, but FIG. 2 (4)'is incorrect. This is the result of the base call.

したがって,非特許文献2の方法では同じ計測結果から複数の解が導かれる可能性があり,間違ったベースコール結果,一般には間違った分析結果を生じるリスクがある。 Therefore, in the method of Non-Patent Document 2, a plurality of solutions may be derived from the same measurement result, and there is a risk of producing an incorrect base call result, generally an incorrect analysis result.

[実施例1]
図3は,実施例1に係るモデルデータを用いたDNAシーケンス方法を示す図である。図3(1)は,4種類の蛍光体C,A,G,およびTの発光蛍光を3種類の波長帯b,g,およびrで3色検出することによって得られる3色蛍光強度I(b),I(g),およびI(r)の時系列データであり,図2(1)と同一である。
[Example 1]
FIG. 3 is a diagram showing a DNA sequencing method using the model data according to the first embodiment. FIG. 3 (1) shows the three-color fluorescence intensity I (3 color fluorescence intensity I) obtained by detecting the emission fluorescence of the four types of phosphors C, A, G, and T in three colors in the three types of wavelength bands b, g, and r. b), I (g), and I (r) time-series data, which is the same as FIG. 2 (1).

図3(5)は,蛍光体Cで標識された単一の長さのDNA断片が3色で検出されたときの,モデルピークの3色蛍光強度I(b),I(g),およびI(r)の時系列データである。図3(5)の縦軸は蛍光強度であり,横軸は時間である。図3(5)のデータは,蛍光体Cで標識された単一の長さのDNA断片が検出されたときの、3色蛍光(b,g,およびr)のモデルピーク間の蛍光強度比の時間的変化を表すデータである。ここで,各時刻における3色蛍光強度比は,式(6)の行列Wの(w(bC) w(gC) w(rC))=(0.63 0.31 0.06)になっている。同様に,図3(6),(7),および(8)は,蛍光体A,G,およびTで標識された単一の長さのDNA断片が3色で検出されたときの,モデルピークの3色蛍光強度I(b),I(g),およびI(r)の時系列データである。図3(6),(7),および(8)における3色蛍光強度比は,それぞれ,(0.33 0.56 0.11),(0.27 0.40 0.33),(0.13 0.25 0.63)になっている。 FIG. 3 (5) shows the three-color fluorescence intensities I (b), I (g), and model peaks of the model peaks when a single-length DNA fragment labeled with phosphor C was detected in three colors. It is time series data of I (r). The vertical axis of FIG. 3 (5) is the fluorescence intensity, and the horizontal axis is time. The data in FIG. 3 (5) show the fluorescence intensity ratio between the model peaks of three-color fluorescence (b, g, and r) when a single length DNA fragment labeled with phosphor C was detected. It is the data which shows the time change of. Here, the three-color fluorescence intensity ratio at each time is (w (bC) w (gC) w (rC)) T = (0.63 0.31 0.06) T in the matrix W of the equation (6). It has become. Similarly, FIGS. 3 (6), (7), and (8) are models when single length DNA fragments labeled with the fluorophores A, G, and T were detected in three colors. It is the time series data of the three-color fluorescence intensity I (b), I (g), and I (r) of the peak. The three-color fluorescence intensity ratios in FIGS. 3 (6), (7), and (8) are (0.33 0.56 0.11) T and (0.27 0.40 0.33) T , respectively. (0.13 0.25 0.63) It is T.

各モデルピークの形状は,ここではガウス分布とし,その分散は,実験で観察された単一の長さのDNA断片のそれと一致させている。なお,各モデルピークの形状は,この例に限定されず,他の構成でもよい。ここで,図3(5),(6),(7),および(8)を用いて,モデルピークの頂点の高さと時刻のみを変化させて,図3(1)の時系列データに対するフィッティング処理が行われる。フィッティング処理の一例を図3を用いて説明する。例えば,図3(1)のデータの左端からフィッティング処理が実行される。例えば,図3(5)の高さ(蛍光強度)及びガウス分布の中央値(電気泳動時間)を変動させ,図3(1)のデータとの誤差が所定の誤差よりも小さくなったときに,フィットしたと判定される。すなわち,ここでは,図3(1)のデータにおいて,蛍光強度と電気泳動時間が最も一致したところが探索される。なお,ガウス分布の幅を変化させながらフィッティングさせてもよい。図3(5)でフィットしない場合,他のデータ(図3(6),(7),および(8))または他のデータとの組み合わせでフィットするかが判定される。このように,図3(5),(6),(7),および(8)のいずれか,または,これらの組み合わせによって,図3(1)のデータに対するフィッティングが行われる。フィッティング処理における誤差が,例えば、図3(1)のピークの形状と、モデルピークの形状との差分によって算出されてよい。誤差の算出には、様々な公知の手法が適用されてよい。なお,効率化の観点から,フィッティングは,例えば,図3(1)のデータの端から順に行われることが好ましい。これは,ある蛍光のピークに対して隣接するピークの裾が漏れこむため,データの端からフィッティングを行った方が,隣接するピークの漏れこみも考慮してフィッティングを行うことができ,効率的となるためである。 The shape of each model peak is here Gaussian, and its variance is consistent with that of the single length DNA fragment observed in the experiment. The shape of each model peak is not limited to this example, and other configurations may be used. Here, using FIGS. 3 (5), (6), (7), and (8), only the height and time of the apex of the model peak are changed, and the fitting to the time series data of FIG. 3 (1) is performed. Processing is done. An example of the fitting process will be described with reference to FIG. For example, the fitting process is executed from the left end of the data in FIG. 3 (1). For example, when the height (fluorescence intensity) and the median value of the Gaussian distribution (electrophoresis time) in FIG. 3 (5) are varied and the error from the data in FIG. 3 (1) becomes smaller than a predetermined error. , It is judged that it fits. That is, here, in the data of FIG. 3 (1), the place where the fluorescence intensity and the electrophoresis time most match is searched for. The fitting may be performed while changing the width of the Gaussian distribution. If it does not fit in FIG. 3 (5), it is determined whether it fits with other data (FIGS. 3 (6), (7), and (8)) or in combination with other data. In this way, fitting to the data of FIG. 3 (1) is performed by any one of FIGS. 3 (5), (6), (7), and (8), or a combination thereof. The error in the fitting process may be calculated, for example, by the difference between the shape of the peak in FIG. 3 (1) and the shape of the model peak. Various known methods may be applied to calculate the error. From the viewpoint of efficiency, it is preferable that the fitting is performed in order from the end of the data in FIG. 3 (1), for example. This is because the tail of the adjacent peak leaks from the peak of a certain fluorescence, so it is more efficient to perform the fitting from the edge of the data because the fitting can be performed in consideration of the leakage of the adjacent peak. This is because.

図3(2)は,フィッティング処理を行った結果を示す。このとき,Cのピーク形状は,I(b)の時系列データの高さを1/w(bC)=1/0.63=1.59倍した時系列データである。Aのピーク形状は,I(g)の時系列データの高さを1/w(gA)=1/0.56=1.79倍した時系列データである。Gのピーク形状は,I(g)の時系列データの高さを1/w(gG)=1/0.40=2.50倍した時系列データである。Tのピーク形状は,I(r)の時系列データの高さを1/w(rT)=1/0.63=1.59倍した時系列データである。 FIG. 3 (2) shows the result of performing the fitting process. At this time, the peak shape of C is the time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (b) by 1 / w (bC) = 1 / 0.63 = 1.59. The peak shape of A is time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (g) by 1 / w (gA) = 1 / 0.56 = 1.79. The peak shape of G is time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (g) by 1 / w (gG) = 1 / 0.40 = 2.50. The peak shape of T is time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (r) by 1 / w (rT) = 1 / 0.63 = 1.59.

これらの結果,図3(2)は図1(2)と同一になった。以降の図3(3)および(4)を取得する方法は,図1(3)および(4)を取得する方法と同様である。本実施例によれば,図3(1)から図3(2)を導く工程が一意に決まるため,図3(4)に示す通り,正しいベースコール結果を取得できる。 As a result, FIG. 3 (2) became the same as FIG. 1 (2). Subsequent methods for acquiring FIGS. 3 (3) and (4) are the same as the methods for acquiring FIGS. 1 (3) and (4). According to this embodiment, since the process of deriving FIG. 3 (1) to FIG. 3 (2) is uniquely determined, a correct base call result can be obtained as shown in FIG. 3 (4).

図2の非特許文献2の方法では,図2(1)から図2(2)または図2(2)’を導く際に,式(6)に示される行列W,すなわち各蛍光体の発光蛍光の3色蛍光検出強度比のみを用いている。これに対して,図3で示す本実施例では,図3(1)から図3(2)を導く際,式(6)に示される行列W,すなわち各蛍光体の発光蛍光の3色蛍光検出強度比に加えて,各蛍光体の発光蛍光のピーク形状,すなわち時間的変化情報が用いられる。これらの違いが,解を一意に導けるか,すなわち正しいベースコール結果を得ることができるかどうかの差を生んでいる。 In the method of Non-Patent Document 2 of FIG. 2, when deriving FIG. 2 (2) or FIG. 2 (2)'from FIG. 2 (1), the matrix W shown in the equation (6), that is, the emission of each phosphor. Only the three-color fluorescence detection intensity ratio of fluorescence is used. On the other hand, in this embodiment shown in FIG. 3, when deriving FIG. 3 (1) to FIG. 3 (2), the matrix W shown in the equation (6), that is, the three-color fluorescence of the emission fluorescence of each phosphor. In addition to the detection intensity ratio, the peak shape of the emission fluorescence of each phosphor, that is, the temporal change information is used. These differences make a difference in whether the solution can be uniquely derived, that is, whether the correct base call result can be obtained.

図4は,図3で実施している3色検出をさらに2色検出に絞った場合の例を示す。図4(1)は,4種類の蛍光体C,A,G,およびTの発光蛍光を2種類の波長帯bおよびrで2色検出することによって得られる2色蛍光強度I(b)およびI(r)の時系列データであり,図3(1)からI(g)の時系列データを取り除いたものである。 FIG. 4 shows an example in which the three-color detection carried out in FIG. 3 is further narrowed down to the two-color detection. FIG. 4 (1) shows the two-color fluorescence intensity I (b) obtained by detecting the emission fluorescence of the four types of phosphors C, A, G, and T in two colors in the two types of wavelength bands b and r. It is the time-series data of I (r), and the time-series data of I (g) is removed from FIG. 3 (1).

図4(5)は,蛍光体Cで標識された単一の長さのDNA断片が2色で検出されたときの,モデルピークの2色蛍光強度I(b)およびI(r)の時系列データであり,図3(5)から,I(g)の時系列データを取り除いたものである。同様に,図4(6),(7),および(8)は,蛍光体A,G,およびTで標識された単一の長さのDNA断片が2色で検出されたときの,モデルピークの2色蛍光強度I(b)およびI(r)の時系列データであり,図3(6),(7),および(8)から,I(g)の時系列データをそれぞれ取り除いたものである。 FIG. 4 (5) shows the two-color fluorescence intensities I (b) and I (r) of the model peak when a single-length DNA fragment labeled with phosphor C is detected in two colors. It is a series data, and the time series data of I (g) is removed from FIG. 3 (5). Similarly, FIGS. 4 (6), (7), and (8) are models when single length DNA fragments labeled with fluorophores A, G, and T are detected in two colors. It is the time-series data of the two-color fluorescence intensities I (b) and I (r) of the peak, and the time-series data of I (g) is removed from FIGS. 3 (6), (7), and (8), respectively. It is a thing.

ここで,図4(5),(6),(7),および(8)を用いて,モデルピークの頂点の高さと時刻のみを変化させて,図4(1)の時系列データに対するフィッティング処理が行われる。図4(2)は,フィッティング処理を行った結果を示す。このとき,Cのピーク形状は,I(b)の時系列データの高さを1/w(bC)=1/0.63=1.59倍した時系列データである。Aのピーク形状は,I(b)の時系列データの高さを1/w(bA)=1/0.33=3.03倍した時系列データである。Gのピーク形状は,I(r)の時系列データの高さを1/w(rG)=1/0.33=3.03倍した時系列データである。Tのピークは,I(r)の時系列データの高さを1/w(rT)=1/0.63=1.59倍した時系列データである。 Here, using FIGS. 4 (5), (6), (7), and (8), only the height and time of the apex of the model peak are changed, and the fitting to the time series data of FIG. 4 (1) is performed. Processing is done. FIG. 4 (2) shows the result of performing the fitting process. At this time, the peak shape of C is the time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (b) by 1 / w (bC) = 1 / 0.63 = 1.59. The peak shape of A is time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (b) by 1 / w (bA) = 1 / 0.33 = 3.03. The peak shape of G is time-series data obtained by multiplying the height of the time-series data of I (r) by 1 / w (rG) = 1 / 0.33 = 3.03. The peak of T is the time series data obtained by multiplying the height of the time series data of I (r) by 1 / w (rT) = 1 / 0.63 = 1.59.

これらの結果,図4(2)は図1(2)と同一になった。以降の図4(3)および(4)を取得する方法は,図1(3)および(4)を取得する方法と同様である。本実施例によれば,図4(1)から図4(2)を導く工程が一意に決まるため,図4(4)に示す通り,正しいベースコール結果を取得できる。 As a result, FIG. 4 (2) became the same as FIG. 1 (2). Subsequent methods for acquiring FIGS. 4 (3) and (4) are the same as the methods for acquiring FIGS. 1 (3) and (4). According to this embodiment, since the process of deriving FIG. 4 (1) to FIG. 4 (2) is uniquely determined, a correct base call result can be obtained as shown in FIG. 4 (4).

図5は,本実施例の処理工程とシステム構成を示している。実施例1に係るシステムは,分析装置510と,計算機520と,表示装置530とを備える。分析装置510は,例えば,液体クロマトグラフィー装置である。計算機520は、例えば、汎用のコンピュータを用いて実現されてもよい。計算機520の処理部は、コンピュータ上で実行されるプログラムの機能として実現されてもよい。コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサと、メモリなどの記憶部とを少なくとも備える。計算機520の処理は、各処理に対応するプログラムコードがメモリに格納され、プロセッサが各プログラムコードを実行することによって実現されてもよい。 FIG. 5 shows the processing process and the system configuration of this embodiment. The system according to the first embodiment includes an analyzer 510, a computer 520, and a display device 530. The analyzer 510 is, for example, a liquid chromatography device. The computer 520 may be realized by using, for example, a general-purpose computer. The processing unit of the computer 520 may be realized as a function of a program executed on a computer. A computer includes at least a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit such as a memory. The processing of the computer 520 may be realized by storing the program code corresponding to each processing in the memory and executing each program code by the processor.

この構成では,分析装置510は,M種類の蛍光体のいずれかで標識された複数の成分を含む試料をクロマトグラフィーにより分離し,前記複数の成分の少なくとも一部が完全には分離していない状態で,N種類(M>N)の波長帯で検出された蛍光信号の第1時系列データを取得する。蛍光信号の第1時系列データとは,以下で説明する,M色標識サンプルのN色検出時系列データ513に対応する。計算機520は記憶部(例えば,メモリ、HDDなど)を備え,記憶部は,前記複数の成分の個々のモデル蛍光信号の第2時系列データをあらかじめ格納している。複数の成分の個々のモデル蛍光信号の第2時系列データとは,以下で説明する,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541に対応する。計算機520は,前記第1時系列データと前記第2時系列データとを比較することにより,前記複数の成分のそれぞれがM種類の内のいずれの蛍光体で標識されたものであるかを決定する。表示装置530は,前記蛍光信号に寄与するM種類の蛍光体の濃度の第3時系列データを表示する。蛍光体の濃度の第3時系列データとは,以下で説明する,M色標識時系列データ523に対応する。以下,より具体的に上記の処理を説明する。 In this configuration, the analyzer 510 chromatographically separates a sample containing a plurality of components labeled with any of the M types of phosphors, and at least a part of the plurality of components is not completely separated. In the state, the first time series data of the fluorescence signal detected in the wavelength band of N types (M> N) is acquired. The first time-series data of the fluorescence signal corresponds to the N-color detection time-series data 513 of the M color-labeled sample described below. The computer 520 includes a storage unit (for example, a memory, an HDD, etc.), and the storage unit stores in advance the second time-series data of the individual model fluorescence signals of the plurality of components. The second time-series data of the individual model fluorescence signals of the plurality of components corresponds to the N-color detection time-series data 541 of a single peak of each M color label described below. By comparing the first time-series data with the second time-series data, the computer 520 determines which of the M types of phosphors each of the plurality of components is labeled with. do. The display device 530 displays the third time-series data of the concentrations of the M types of phosphors that contribute to the fluorescence signal. The third time-series data of the concentration of the phosphor corresponds to the M color-labeled time-series data 523 described below. Hereinafter, the above processing will be described more specifically.

まず,M種類の蛍光体で標識された複数の成分を含む,M色標識サンプル501を分析装置510に投入する。次に,分析装置510において,サンプル501に含まれる複数の成分の分離分析処理511が行われる。分析装置510は,M種類の蛍光体の発光蛍光をN種類(M>N)の波長帯で検出(N色検出)し,M色標識サンプルのN色検出時系列データ(蛍光検出時系列データ)513を取得する。ここで,複数の成分は必ずしもすべてが良好に分離されていない。つまり,異なる蛍光体で標識された,異なる成分の一部が時空間オーバーラップした状態で蛍光検出される。分析装置510は,計算機520にN色検出時系列データ513を出力する。 First, the M color-labeled sample 501 containing a plurality of components labeled with M-type phosphors is charged into the analyzer 510. Next, in the analyzer 510, the separation analysis process 511 of the plurality of components contained in the sample 501 is performed. The analyzer 510 detects the emission fluorescence of M types of phosphors in N types (M> N) wavelength bands (N color detection), and N color detection time series data (fluorescence detection time series data) of the M color labeled sample. ) Get 513. Here, not all of the plurality of components are well separated. That is, fluorescence is detected in a state where some of the different components labeled with different phosphors overlap in space and time. The analyzer 510 outputs the N color detection time series data 513 to the computer 520.

次に,計算機520は,N色検出時系列データ513と,M種類の蛍光体のいずれかで標識された単一の成分のN色検出時系列データである,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541とを入力情報として取得する。各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541とは,例えば,図3(5),(6),(7),および(8)に相当するデータである。なお,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541は,あらかじめ第1データベース540に格納されている。 Next, the computer 520 uses the N color detection time series data 513 and the N color detection time series data of a single component labeled with any of the M types of phosphors, that is, a single peak of each M color label. N color detection time series data 541 and the above are acquired as input information. The N color detection time series data 541 of a single peak of each M color label is, for example, data corresponding to FIGS. 3 (5), (6), (7), and (8). The N color detection time series data 541 for a single peak of each M color indicator is stored in advance in the first database 540.

次に,計算機520は,N色検出時系列データ513と,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541との比較解析処理521を実行する。この結果,計算機520は,検出されたM種類の蛍光体の濃度,すなわちM種類の蛍光体で標識された成分の濃度の時系列データである,M色標識時系列データ523を取得する。M色標識時系列データ523とは,例えば,図3(2)に相当するデータである。最後に,表示装置530は,M色標識時系列データ523の表示処理531を行う。 Next, the computer 520 executes a comparative analysis process 521 of the N color detection time series data 513 and the N color detection time series data 541 of a single peak of each M color label. As a result, the computer 520 acquires the M color-labeled time-series data 523, which is the time-series data of the detected concentrations of the M-type phosphors, that is, the concentrations of the components labeled with the M-type phosphors. The M color indicator time series data 523 is, for example, data corresponding to FIG. 3 (2). Finally, the display device 530 performs the display process 531 of the M color indicator time series data 523.

図6は,図5の計算機520における比較解析を具体化した図である。計算機520は,比較解析として,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541を用いて,N色検出時系列データ513に対してフィッティング解析処理522を行う。この結果,計算機520は,M色標識時系列データ523と共に,N色検出時系列データ541とそのフィッティング結果との差分である,フィッティング誤差データ(あるいはフィッティング精度データ)524を取得する。表示装置530は,M色標識時系列データ523とフィッティング誤差データ524のいずれか,または両方の表示処理531を行う。 FIG. 6 is a diagram embodying the comparative analysis in the computer 520 of FIG. As a comparative analysis, the computer 520 performs a fitting analysis process 522 on the N color detection time series data 513 using the N color detection time series data 541 of a single peak of each M color label. As a result, the computer 520 acquires the fitting error data (or fitting accuracy data) 524, which is the difference between the N color detection time series data 541 and the fitting result, together with the M color indicator time series data 523. The display device 530 performs display processing 531 of either or both of the M color indicator time series data 523 and the fitting error data 524.

[実施例2]
図7は,本発明をDNA断片の電気泳動分析に適用した場合の処理工程とシステム構成を示す。分析対象となる複数の成分が,異なる長さ,または異なる組成の核酸断片であり,クロマトグラフィーが電気泳動であってもよい。
[Example 2]
FIG. 7 shows a processing process and a system configuration when the present invention is applied to electrophoretic analysis of DNA fragments. The plurality of components to be analyzed may be nucleic acid fragments of different lengths or different compositions, and the chromatography may be electrophoresis.

分析装置510は,電気泳動装置である。まず,M種類の蛍光体で標識された複数種類のDNA断片を含む,M色標識DNAサンプル502を分析装置510に投入する。次に,分析装置510において,DNAサンプルに含まれる複数種類のDNA断片の電気泳動分離分析処理512が行われる。分析装置510は,M種類の蛍光体の発光蛍光をN種類(M>N)の波長帯で検出(N色検出)し,N色検出時系列データ513を取得する。ここで,複数種類のDNA断片は必ずしもすべてが良好に分離されていない。つまり,異なる蛍光体で標識された,異なる種類のDNA断片の一部が時空間オーバーラップした状態で蛍光検出される。分析装置510は,計算機520にN色検出時系列データ513を出力する。 The analyzer 510 is an electrophoresis device. First, an M color-labeled DNA sample 502 containing a plurality of types of DNA fragments labeled with M types of phosphors is charged into the analyzer 510. Next, in the analyzer 510, the electrophoretic separation analysis process 512 of a plurality of types of DNA fragments contained in the DNA sample is performed. The analyzer 510 detects the emission fluorescence of M types of phosphors in the wavelength band of N types (M> N) (N color detection), and acquires N color detection time series data 513. Here, not all of the multiple types of DNA fragments are well separated. That is, a part of DNA fragments of different types labeled with different fluorescent substances is detected by fluorescence in a state of spatiotemporal overlap. The analyzer 510 outputs the N color detection time series data 513 to the computer 520.

次に,計算機520は,N色検出時系列データ513と,M種類の蛍光体のいずれかで標識された単一種類のDNA断片のN色検出時系列データである,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541とを入力情報として取得する。次に,計算機520は,N色検出時系列データ513と,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541との比較解析を行う。具体的には,計算機520は,各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541を用いて,N色検出時系列データ513に対してフィッティング解析処理522を行う。この結果,計算機520は,検出されたM種類の蛍光体の濃度,すなわちM種類の蛍光体で標識されたDNA断片の濃度の時系列データである,M色標識時系列データ523を取得する。それと同時に,計算機520は,フィッティング誤差データ(あるいはフィッティング精度データ)524を取得する。 Next, the computer 520 is a single M color label, which is N color detection time series data 513 and N color detection time series data of a single type of DNA fragment labeled with any of M types of phosphors. The N color detection time series data 541 of one peak is acquired as input information. Next, the computer 520 performs a comparative analysis between the N color detection time series data 513 and the N color detection time series data 541 of a single peak of each M color label. Specifically, the computer 520 performs fitting analysis processing 522 on the N color detection time series data 513 using the N color detection time series data 541 of a single peak of each M color label. As a result, the computer 520 acquires the M color-labeled time-series data 523, which is the time-series data of the detected concentrations of the M-type phosphors, that is, the concentrations of the DNA fragments labeled with the M-type phosphors. At the same time, the computer 520 acquires the fitting error data (or fitting accuracy data) 524.

ここで,DNA断片の電気泳動による移動度は,標識されるM種類の蛍光体により影響を受ける。そこで,計算機520は,その影響を低減するため,標識されるM種類の蛍光体による移動度の違いを示す,各M色標識の移動度差データ551を用いた処理を行う。各M色標識の移動度差データ551は,あらかじめ第2データベース550に格納されている。計算機520は,各M色標識の移動度差データ551を用いて,M色標識時系列データ523に対して移動度補正処理525を実行し,M色標識時系列データの移動度補正されたデータ(以下,補正データと呼ぶ)526を取得する。補正データ526とは,例えば,図3(3)に相当するデータである。 Here, the mobility of the DNA fragment by electrophoresis is affected by the labeled M types of phosphors. Therefore, in order to reduce the influence thereof, the computer 520 performs a process using the mobility difference data 551 of each M color label showing the difference in mobility between the labeled M types of phosphors. The mobility difference data 551 of each M color sign is stored in the second database 550 in advance. The computer 520 executes the mobility correction process 525 on the M color indicator time series data 523 using the mobility difference data 551 of each M color indicator, and the mobility correction data of the M color indicator time series data. (Hereinafter referred to as correction data) 526 is acquired. The correction data 526 is, for example, data corresponding to FIG. 3 (3).

最後に,表示装置530は,M色標識時系列データ523,フィッティング誤差データ(あるいはフィッティング精度データ)524,補正データ526の,一部または全部の表示処理531を行う。 Finally, the display device 530 performs a part or all display processing 531 of the M color indicator time series data 523, the fitting error data (or fitting accuracy data) 524, and the correction data 526.

[実施例3]
図8は,本発明を電気泳動によるDNAシーケンスに適用した場合の処理工程とシステム構成を示す。図8では,N=3,M=4である。分析装置510は,DNAシーケンサである。
[Example 3]
FIG. 8 shows a processing process and a system configuration when the present invention is applied to a DNA sequence by electrophoresis. In FIG. 8, N = 3 and M = 4. The analyzer 510 is a DNA sequencer.

まず,標的DNAを鋳型とするサンガー法によって調製された,4種類の末端塩基種に応じて4種類の蛍光体で標識された4種類のDNA断片を含む4色標識DNAシーケンスサンプル503を準備する。そして、4色標識DNAシーケンスサンプル503を分析装置510に投入する。次に,分析装置510において,DNAシーケンスサンプルに含まれる4種類のDNA断片の電気泳動分離分析処理512が行われる。分析装置510は,4種類の蛍光体の発光蛍光を3種類の波長帯で検出(3色検出)し,3色検出時系列データ513を取得する。ここで,4種類のDNA断片は必ずしもすべてが良好に分離されていない。つまり,異なる蛍光体で標識された,異なる長さのDNA断片の一部が時空間オーバーラップした状態で蛍光検出される。分析装置510は,計算機520に3色検出時系列データ513を出力する。 First, a four-color labeled DNA sequence sample 503 containing four types of DNA fragments labeled with four types of phosphors according to four types of terminal base species prepared by the Sanger method using the target DNA as a template is prepared. .. Then, the four-color labeled DNA sequence sample 503 is put into the analyzer 510. Next, in the analyzer 510, the electrophoretic separation analysis process 512 of the four types of DNA fragments contained in the DNA sequence sample is performed. The analyzer 510 detects the emission fluorescence of four types of phosphors in three types of wavelength bands (three-color detection), and acquires three-color detection time-series data 513. Here, not all of the four types of DNA fragments are well separated. That is, a part of DNA fragments of different lengths labeled with different phosphors are detected by fluorescence in a state of spatiotemporal overlap. The analyzer 510 outputs the three-color detection time-series data 513 to the computer 520.

次に,計算機520は,3色検出時系列データ513と,4種類の蛍光体のいずれかで標識された単一長さのDNA断片の3色検出時系列データである,各4色標識の単一ピークの3色検出時系列データ541とを入力情報として取得する。各4色標識の単一ピークの3色検出時系列データ541は,あらかじめ第1データベース540に格納されている。計算機520は,3色検出時系列データ513と,各4色標識の単一ピークの3色検出時系列データ541との比較解析を行う。具体的には,計算機520は,各4色標識の単一ピークの3色検出時系列データ541を用いて,4色標識DNAシーケンスサンプルの3色検出時系列データ513に対してフィッティング解析処理522を行う。この結果,計算機520は,検出された4種類の蛍光体の濃度,すなわち4種類の蛍光体で標識された,末端塩基種が異なる4種類のDNA断片の濃度の時系列データである,4色標識時系列データ523を取得する。それと同時に,計算機520は,フィッティング誤差データ(あるいはフィッティング精度データ)524を取得する。 Next, the computer 520 has three-color detection time-series data 513 and three-color detection time-series data of a single-length DNA fragment labeled with any of the four types of phosphors, each of which is a four-color label. The three-color detection time-series data 541 of a single peak is acquired as input information. The three-color detection time-series data 541 of a single peak of each four-color indicator is stored in advance in the first database 540. The computer 520 performs comparative analysis between the three-color detection time-series data 513 and the three-color detection time-series data 541 with a single peak of each of the four-color labels. Specifically, the computer 520 uses the three-color detection time-series data 541 for a single peak of each four-color label to perform fitting analysis processing 522 for the three-color detection time-series data 513 of the four-color labeled DNA sequence sample. I do. As a result, the computer 520 is a time-series data of the concentrations of the detected four types of phosphors, that is, the concentrations of the four types of DNA fragments labeled with the four types of phosphors and having different terminal base types, four colors. The indicator time series data 523 is acquired. At the same time, the computer 520 acquires the fitting error data (or fitting accuracy data) 524.

ここで,DNA断片の電気泳動による移動度は,標識される4種類の蛍光体により影響を受ける。そこで,その影響を低減するため,標識される4種類の蛍光体による移動度の違いを示す,各4色標識の移動度差データ551を用いた処理を行う。各4色標識の移動度差データ551は,あらかじめ第2データベース550に格納されている。計算機520は,各4色標識の移動度差データ551を用いて,4色標識時系列データ523に対して移動度補正処理525を実行し,4色標識時系列データの補正データ(以下,補正データと呼ぶ)526を取得する。 Here, the mobility of the DNA fragment by electrophoresis is affected by the four types of fluorescent substances labeled. Therefore, in order to reduce the influence, processing is performed using the mobility difference data 551 of each of the four color labels, which shows the difference in mobility between the four types of labeled phosphors. The mobility difference data 551 of each of the four color signs is stored in advance in the second database 550. The computer 520 executes the mobility correction process 525 on the four-color labeling time-series data 523 using the mobility difference data 551 of each four-color labeling, and corrects the four-color labeling time-series data (hereinafter, correction). (Called data) 526 is acquired.

さらに,計算機520は,補正データ526を用いてDNA塩基配列決定処理528を行う。一方で,計算機520は,フィッティング誤差データ(あるいはフィッティング精度データ)524を用いて,DNA塩基配列決定した各塩基について塩基配列決定誤差データ(あるいは塩基配列決定精度データ)527を取得する。 Further, the computer 520 performs the DNA base sequence determination process 528 using the correction data 526. On the other hand, the computer 520 acquires the base sequence determination error data (or base sequence determination accuracy data) 527 for each base whose DNA base sequence has been determined by using the fitting error data (or fitting accuracy data) 524.

最後に,表示装置530は,4色標識時系列データ523,フィッティング誤差データ(あるいはフィッティング精度データ)524,補正データ526,DNA塩基配列決定結果,および塩基配列決定誤差データ(あるいは塩基配列決定精度データ)527の,一部または全部の表示処理531を行う。 Finally, the display device 530 displays the four-color labeling time series data 523, the fitting error data (or fitting accuracy data) 524, the correction data 526, the DNA base sequence determination result, and the base sequence determination error data (or the base sequence determination accuracy data). ) Perform some or all of the display processing 531 of 527.

[実施例4]
図9は,図8の構成をN=2,M=4の条件で置き換えた場合の処理工程とシステム構成を示す。処理工程及びシステム構成は図8と同様であるため,説明を省略する。
[Example 4]
FIG. 9 shows a processing process and a system configuration when the configuration of FIG. 8 is replaced by the conditions of N = 2 and M = 4. Since the processing process and the system configuration are the same as those in FIG. 8, the description thereof will be omitted.

図10は,分析装置510の例であるキャピラリ電気泳動装置の構成図である。キャピラリ電気泳動装置100は,DNAシーケンサやDNAフラグメント解析装置などとして用いられる。内部に電解質を含む電気泳動分離媒体を充填したキャピラリ1の試料注入端2および試料溶出端3が,それぞれ,陰極側電解質溶液4および陽極側電解質溶液5に浸される。また,陰電極6が陰極側電解質溶液4に浸され,陽電極7が陽極側電解質溶液5に浸される。高圧電源8によって陰電極6及び陽電極7間に高電圧を印加することで,電気泳動が行われる。 FIG. 10 is a block diagram of a capillary electrophoresis apparatus which is an example of the analyzer 510. The capillary electrophoresis apparatus 100 is used as a DNA sequencer, a DNA fragment analysis apparatus, and the like. The sample injection end 2 and the sample elution end 3 of the capillary 1 filled with the electrophoresis separation medium containing an electrolyte are immersed in the cathode side electrolyte solution 4 and the anode side electrolyte solution 5, respectively. Further, the negative electrode 6 is immersed in the cathode side electrolyte solution 4, and the positive electrode 7 is immersed in the anode side electrolyte solution 5. Electrophoresis is performed by applying a high voltage between the negative electrode 6 and the positive electrode 7 by the high voltage power source 8.

キャピラリ1への試料注入は,試料注入端2および陰電極6を試料溶液9に浸し,高圧電源8によって陰電極6及び陽電極7間に高電圧を短時間印加することで実施される。試料溶液9は,複数種類の蛍光体で標識された複数種類の成分を含む。試料注入後は,試料注入端2および陰電極6が再び陰極側電解質溶液4に浸され,陰電極6及び陽電極7間に高電圧を印加することで,電気泳動が行われる。 The sample injection into the capillary 1 is carried out by immersing the sample injection end 2 and the negative electrode 6 in the sample solution 9 and applying a high voltage between the negative electrode 6 and the positive electrode 7 for a short time by the high voltage power source 8. The sample solution 9 contains a plurality of types of components labeled with a plurality of types of phosphors. After the sample is injected, the sample injection end 2 and the negative electrode 6 are immersed in the cathode side electrolyte solution 4 again, and a high voltage is applied between the negative electrode 6 and the positive electrode 7 to perform electrophoresis.

試料に含まれる負電荷を帯びた成分,例えばDNA断片は,キャピラリ1の中を,試料注入端2から試料溶出端3に向かって,矢印で示す電気泳動方向10に電気泳動される。電気泳動による移動度の違いにより,試料溶液9に含まれる複数種類の成分は徐々に分離される。キャピラリ1上の一定距離だけ電気泳動された位置(レーザビーム照射位置15)に,レーザ光源11から出射されたレーザビーム12が照射される。レーザビーム照射位置15を順次通過する成分に標識された複数種類の蛍光体による蛍光13の発光を促す。電気泳動に伴って時間変化する蛍光13は,複数種類の波長帯で光検出を行う多色検出装置14によって計測される。図10ではキャピラリ1が1本のみ描かれているが,複数本のキャピラリ1を用いて電気泳動分析を並列して行うマルチキャピラリ電気泳動装置が用いられてもよい。 The negatively charged component contained in the sample, for example, a DNA fragment, is electrophoresed in the capillary 1 from the sample injection end 2 toward the sample elution end 3 in the electrophoresis direction 10 indicated by the arrow. Due to the difference in mobility due to electrophoresis, a plurality of types of components contained in the sample solution 9 are gradually separated. The laser beam 12 emitted from the laser light source 11 is irradiated to a position (laser beam irradiation position 15) electrophoresed by a certain distance on the capillary 1. It promotes the emission of fluorescence 13 by a plurality of types of phosphors labeled with components that sequentially pass through the laser beam irradiation position 15. The fluorescence 13 that changes with time with electrophoresis is measured by a multicolor detection device 14 that detects light in a plurality of wavelength bands. Although only one capillary 1 is drawn in FIG. 10, a multi-capillary electrophoresis apparatus that performs electrophoresis analysis in parallel using a plurality of capillaries 1 may be used.

図11は,マルチキャピラリ電気泳動装置の多色検出装置の例を示す。複数本のキャピラリ1のレーザビーム照射位置15が、同一平面上に等間隔で並べられている。図11の左図は複数本のキャピラリ1の長軸に垂直な断面図であり,図11の右図は任意のキャピラリ1の長軸に平行な断面図である。 FIG. 11 shows an example of a multicolor detection device of a multicapillary electrophoresis device. The laser beam irradiation positions 15 of the plurality of capillaries 1 are arranged on the same plane at equal intervals. The left view of FIG. 11 is a cross-sectional view perpendicular to the long axis of a plurality of capillaries 1, and the right view of FIG. 11 is a cross-sectional view parallel to the long axis of any capillary 1.

レーザビーム12が,複数本のキャピラリ1の配列平面に沿って照射される。これにより,レーザビーム12によって,複数本のキャピラリ1が同時に照射される。各キャピラリ1から発光される蛍光13は,個別のレンズ16によってそれぞれ並列に集光される。集光された各光束は,2次元カラーセンサ17に直接入射する。2次元カラーセンサ17は,3種類の波長帯で3色検出を行うことが可能なRGBカラーセンサである。各キャピラリ1から発光される蛍光13は,2次元カラーセンサ17上の異なる位置にスポットを形成するため,それぞれを独立に3色で検出することができる。 The laser beam 12 is irradiated along the arrangement plane of the plurality of capillaries 1. As a result, the laser beam 12 simultaneously irradiates a plurality of capillaries 1. The fluorescence 13 emitted from each capillary 1 is focused in parallel by the individual lenses 16. Each of the collected light fluxes is directly incident on the two-dimensional color sensor 17. The two-dimensional color sensor 17 is an RGB color sensor capable of detecting three colors in three kinds of wavelength bands. Since the fluorescence 13 emitted from each capillary 1 forms spots at different positions on the two-dimensional color sensor 17, each can be independently detected in three colors.

図12は,計算機520の構成例を示す。図5~9で示したように,計算機520は分析装置510に接続されている。計算機520は,図5~9で説明したデータ解析だけでなく,分析装置510の制御も行ってもよい。図5~9では,表示装置530およびデータベース540,550が計算機520の外部に描かれているが,これらが計算機520に含まれてもよい。 FIG. 12 shows a configuration example of the computer 520. As shown in FIGS. 5 to 9, the computer 520 is connected to the analyzer 510. The computer 520 may control not only the data analysis described with reference to FIGS. 5 to 9 but also the analyzer 510. In FIGS. 5 to 9, the display device 530 and the databases 540 and 550 are drawn outside the computer 520, but these may be included in the computer 520.

計算機520は,CPU(プロセッサ)1201と,メモリ1202と,表示部1203と,HDD1204と,入力部1205と,ネットワークインターフェース(NIF)1206とを備える。表示部1203は,例えばディスプレイであり,表示装置530として使用されてもよい。入力部1205は,例えばキーボードやマウスなどの入力装置である。ユーザは,入力部1205を介して,データ解析の条件設定及び分析装置510の制御条件設定を行うことができる。分析装置510から出力されるN色検出時系列データ513は,順次メモリ1202に格納される。 The computer 520 includes a CPU (processor) 1201, a memory 1202, a display unit 1203, an HDD 1204, an input unit 1205, and a network interface (NIF) 1206. The display unit 1203 is, for example, a display, and may be used as a display device 530. The input unit 1205 is an input device such as a keyboard or a mouse. The user can set the conditions for data analysis and the control conditions for the analyzer 510 via the input unit 1205. The N color detection time series data 513 output from the analyzer 510 is sequentially stored in the memory 1202.

HDD1204は,データベース540,550を含んでもよい。また,HDD1204は,計算機520のフィッティング解析処理,移動度補正処理,およびDNA塩基配列決定処理などの行うためのプログラムを含んでよい。計算機520の処理は,各処理に対応するプログラムコードがメモリ1202に格納され、CPU1201が各プログラムコードを実行することによって実現されてもよい。 HDD 1204 may include databases 540,550. Further, the HDD 1204 may include a program for performing fitting analysis processing, mobility correction processing, DNA base sequence determination processing, and the like of the computer 520. The processing of the computer 520 may be realized by storing the program code corresponding to each processing in the memory 1202 and executing each program code by the CPU 1201.

例えば,HDD1204に格納されている各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541がメモリ1202に格納され,CPU1201は,N色検出時系列データ513と各M色標識の単一ピークのN色検出時系列データ541を用いて比較解析処理を実行する。表示部1203は,解析結果を表示する。なお,解析結果が,NIF1206を介してネットワーク上の情報と照合されてもよい。 For example, the N color detection time series data 541 of a single peak of each M color indicator stored in the HDD 1204 is stored in the memory 1202, and the CPU 1201 has the N color detection time series data 513 and a single peak of each M color indicator. The comparative analysis process is executed using the N color detection time series data 541 of. The display unit 1203 displays the analysis result. The analysis result may be collated with the information on the network via NIF1206.

[実施例5]
図13~18は,図9~12に示す処理工程とシステム構成を用いて,DNAシーケンスを行った実施例を示す。
[Example 5]
13 to 18 show examples in which DNA sequencing was performed using the processing steps and system configurations shown in FIGS. 9 to 12.

4色標識DNAシーケンスサンプルとして,3500/3500xL Sequencing Standards, BigDye Terminator v3.1(Thermo Fisher Scientific)を300μLのホルムアミドで溶かしたものを使用した。このサンプルは,4種類の蛍光体dROX(極大発光波長618 nm),dR6G(同568 nm),dR110(541 nm),およびdTAMRA(同595 nm)でそれぞれ標識されている末端塩基種C,A,G,およびTの4種類のDNA断片を含んでいる。 As a 4-color labeled DNA sequence sample, 3500/3500xL Sequencing Standards, BigDye Terminator v3.1 (Thermo Fisher Scientific) dissolved in 300 μL formamide was used. This sample was labeled with the four phosphors dROX (maximum emission wavelength 618 nm), dR6G (568 nm), dR110 (541 nm), and dTAMRA (595 nm), respectively. It contains four types of DNA fragments,, G, and T.

キャピラリ1は4本あり,それぞれ外径360μm,内径50μm,全長56cm,有効長36cmである。電気泳動分離媒体には,ポリマ溶液であるPOP-7(Thermo Fisher Scientific)を用いた。電気泳動時には,キャピラリ1を60℃に調節し,電界強度は182 V/cmとした。試料注入は,電界強度27 V/cmで8秒間の電界注入により行った。レーザビーム12は,波長505nm,出力20mWとした。レンズ16と2次元カラーセンサの間に,レーザビーム12を遮断するためのロングパスフィルタを用いた。 There are four capillaries 1, each of which has an outer diameter of 360 μm, an inner diameter of 50 μm, a total length of 56 cm, and an effective length of 36 cm. As the electrophoresis separation medium, POP-7 (Thermo Fisher Scientific), which is a polymer solution, was used. During electrophoresis, the capillary 1 was adjusted to 60 ° C. and the electric field strength was 182 V / cm. The sample was injected by electric field injection at an electric field strength of 27 V / cm for 8 seconds. The laser beam 12 has a wavelength of 505 nm and an output of 20 mW. A long-pass filter for blocking the laser beam 12 was used between the lens 16 and the two-dimensional color sensor.

図13(1)は,図4(1)に対応するもので,電気泳動に伴って,4本の内の1本のキャピラリ1から発光した蛍光13をRGBカラーセンサで検出して得られた2色検出時系列データである。本実施例で用いているRGBカラーセンサは,R(赤),G(緑),およびB(青)に対応する3種類の波長帯r,g,bで3色検出を行うことができるが,上記4種類の蛍光体の発光蛍光はいずれも,bの波長帯ではほとんど検出されず,rおよびgの波長帯でのみ検出された。そのため,図13(1)は,これら2色の蛍光強度I(r)およびI(g)の時系列を示している。横軸は電気泳動開始から経過した時間(電気泳動時間)を秒の単位で示し,縦軸は蛍光強度を任意単位で示している。 FIG. 13 (1) corresponds to FIG. 4 (1), and was obtained by detecting the fluorescence 13 emitted from one of the four capillarys 1 with an RGB color sensor during electrophoresis. Two-color detection time-series data. The RGB color sensor used in this embodiment can detect three colors in three types of wavelength bands r, g, and b corresponding to R (red), G (green), and B (blue). , The emission fluorescence of the above four types of phosphors was hardly detected in the wavelength band of b, and was detected only in the wavelength bands of r and g. Therefore, FIG. 13 (1) shows the time series of the fluorescence intensities I (r) and I (g) of these two colors. The horizontal axis shows the time elapsed from the start of electrophoresis (electrophoresis time) in seconds, and the vertical axis shows the fluorescence intensity in arbitrary units.

図14(1)は,図4(5)に対応するもので,蛍光体dROXで標識された単一の長さの末端塩基種CのDNA断片が2色検出されたときの,モデルピークの2色蛍光強度I(g)およびI(r)の時系列データである。ここで,各時刻における2色蛍光強度比は,(w(gC) w(rC))=(0.02 0.98)になっている。同様に,図14(2)は,図4(6)に対応するもので,蛍光体dR6Gで標識された単一の長さの末端塩基種AのDNA断片が2色検出されたときの,モデルピークの2色蛍光強度I(g)およびI(r)の時系列データである。2色蛍光強度比は,(w(gA) w(rA))=(0.50 0.50)になっている。図14(3)は,図4(7)に対応するもので,蛍光体dR110で標識された単一の長さの末端塩基種GのDNA断片が2色検出されたときの,モデルピークの2色蛍光強度I(g)およびI(r)の時系列データである。2色蛍光強度比は,(w(gG) w(rG))=(0.71 0.29),になっている。図14(4)は,図4(8)に対応するもので,蛍光体dTAMRAで標識された単一の長さの末端塩基種TのDNA断片が2色検出されたときの,モデルピークの2色蛍光強度I(g)およびI(r)の時系列データである。2色蛍光強度比は,(w(gT) w(rT))=(0.16 0.84),になっている。各モデルピークの形状は,ガウス分布とし,オフセットはゼロ,標準偏差を1秒とした。これは,本電気泳動条件で計測される単一の長さのDNA断片のピークの形状に合わせた結果である。 FIG. 14 (1) corresponds to FIG. 4 (5), and is a model peak when two colors of DNA fragments of a single length terminal base species C labeled with the fluorescent substance dROX are detected. It is time series data of two-color fluorescence intensity I (g) and I (r). Here, the two-color fluorescence intensity ratio at each time is (w (gC) w (rC)) T = (0.02 0.98) T. Similarly, FIG. 14 (2) corresponds to FIG. 4 (6), when two colors of DNA fragments of a single length terminal base species A labeled with the fluorescent substance dR6G were detected. It is the time series data of the two-color fluorescence intensity I (g) and I (r) of the model peak. The two-color fluorescence intensity ratio is (w (gA) w (rA)) T = (0.50 0.50) T. FIG. 14 (3) corresponds to FIG. 4 (7), and is a model peak when two colors of DNA fragments of a single length terminal base species G labeled with the fluorescent substance dR110 are detected. It is time series data of two-color fluorescence intensity I (g) and I (r). The two-color fluorescence intensity ratio is (w (gG) w (rG)) T = (0.71 0.29) T. FIG. 14 (4) corresponds to FIG. 4 (8), which is a model peak when two colors of DNA fragments of a single length terminal base species T labeled with the fluorescent substance dTAMRA are detected. It is time series data of two-color fluorescence intensity I (g) and I (r). The two-color fluorescence intensity ratio is (w (gT) w (rT)) T = (0.16 0.84) T. The shape of each model peak was Gaussian, the offset was zero, and the standard deviation was 1 second. This is the result of matching the shape of the peak of a single length DNA fragment measured under this electrophoresis condition.

図14(1)から(4)に示す4種類のモデルピークの2色検出時系列データを順次,図13(1)の電気泳動分析で得られた2色検出時系列データに対してフィッティングした。フィッティングでは,ガウス分布の2色蛍光強度比および標準偏差を保ったまま,ガウス分布の中央値(電気泳動時間)と高さ(蛍光強度)のみを変動させ,2色検出時系列データとの誤差が最小になるように中央値と高さを決定した。 The two-color detection time-series data of the four types of model peaks shown in FIGS. 14 (1) to 14 (4) were sequentially fitted to the two-color detection time-series data obtained by the electrophoretic analysis of FIG. 13 (1). .. In the fitting, only the median (electrometry time) and height (fluorescence intensity) of the Gaussian distribution are changed while maintaining the two-color fluorescence intensity ratio and standard deviation of the Gaussian distribution, and the error from the two-color detection time series data. The median and height were determined to minimize.

図13(2)は,図13(1)の一番左に観察されるgのピークに対して,図14(3)のG(dR110)のモデルピークを精度良くフィッティングした結果である。図13(3)は,図13(1)の上記のgのピークの右隣のrのピークに対して,図14(4)のT(dTAMRA)のモデルピークを精度良くフィッティングした結果である。図13(4)は,図13(1)の上記のrのピークの右隣のrのピークに対して,図14(4)のC(dROX)のモデルピークを精度良くフィッティングした結果である。図13(5)は,図13(2),(3)および(4)の重ね合わせた2色検出時系列データ,すなわち図13(2),(3)および(4)のI(g)およびI(r)を合算した時系列データである。図13(5)は,図13(1)の対応する部分を忠実に再現できている。 FIG. 13 (2) shows the result of accurately fitting the model peak of G (dR110) of FIG. 14 (3) to the peak of g observed on the leftmost side of FIG. 13 (1). FIG. 13 (3) is a result of accurately fitting the model peak of T (dTAMRA) of FIG. 14 (4) to the peak of r to the right of the peak of g in FIG. 13 (1). .. FIG. 13 (4) is a result of accurately fitting the model peak of C (dROX) of FIG. 14 (4) to the peak of r to the right of the peak of r in FIG. 13 (1). .. 13 (5) shows the superimposed two-color detection time series data of FIGS. 13 (2), (3) and (4), that is, I (g) of FIGS. 13 (2), (3) and (4). It is a time series data obtained by adding I (r) and I (r). FIG. 13 (5) faithfully reproduces the corresponding portion of FIG. 13 (1).

フィッティングの誤差および精度を次のように評価した。フィッティング誤差は,フィッティングしたモデルピークの頂点の時刻を中央とする2秒幅(ガウス分布の標準偏差の2倍)の区間における,フィッティングしたモデルピークと実測された2色検出時系列データとの差の標準偏差を,モデルピークの頂点の時刻における実測された2色検出蛍光強度の大きい方の値で除して求めた。また,フィッティング精度は,1からフィッティング誤差を差し引いたものとした。フィッティング精度は,フィッティングと実測が完全一致したときに100%となり,乖離の増大に伴って減少し,実測された2色検出蛍光強度の大きい方の値と同程度以上に乖離すると0%となるようにした。本実施例では,以上のようにフィッティング誤差および精度を定義したが,これ以外の定義でももちろん構わない。 The fitting error and accuracy were evaluated as follows. The fitting error is the difference between the fitted model peak and the measured two-color detection time series data in a 2-second width (twice the standard deviation of the Gaussian distribution) section centered on the time of the peak of the fitted model peak. The standard deviation of was divided by the larger value of the measured two-color detection fluorescence intensity at the time of the peak of the model peak. The fitting accuracy is 1 minus the fitting error. The fitting accuracy becomes 100% when the fitting and the actual measurement completely match, and decreases as the deviation increases, and becomes 0% when the deviation is equal to or more than the larger value of the measured two-color detection fluorescence intensity. I did it. In this embodiment, the fitting error and accuracy are defined as described above, but other definitions may be used.

図13(3)のTのモデルピークの単独のフィッティング精度はわずか43.41%であったが,図13(5)のG,T,およびCのモデルピークを重ね合わせた際のTのモデルピークのフィッティング精度は95.56%に及んだ。これはつまり,時空間オーバーラップが存在する場合には,単一のモデルピークだけでフィッティングするよりも,共存する前後のモデルピークと一緒にフィッティングすることが重要であることを意味している。 The single fitting accuracy of the T model peak in FIG. 13 (3) was only 43.41%, but the T model when the G, T, and C model peaks in FIG. 13 (5) were superposed. The peak fitting accuracy reached 95.56%. This means that in the presence of spatiotemporal overlap, it is more important to fit with model peaks before and after coexistence than with a single model peak alone.

同様に,図13(1)のすべてのgおよびrのピークに対して,図14(1)から(4)に示す4種類のモデルピークの2色検出時系列データを順次,フィッティングさせた。図13(6)は,上記のフィッティングした個々のモデルピークを重ね合わせた2色検出時系列データである。図13(6)は,図13(1)の全体を忠実に再現できている。 Similarly, the two-color detection time-series data of the four types of model peaks shown in FIGS. 14 (1) to 14 (4) were sequentially fitted to all the peaks of g and r in FIG. 13 (1). FIG. 13 (6) is a two-color detection time-series data in which the above-mentioned fitted individual model peaks are superimposed. FIG. 13 (6) can faithfully reproduce the whole of FIG. 13 (1).

図15(1)は,図13(2)のI(g)とI(r)を合算したものであり,蛍光体dR110の濃度,すなわち末端塩基種GのDNA断片の濃度の時系列データを示したものである。図15(2)は,図13(3)のI(g)とI(r)を合算したものであり,蛍光体dTAMRAの濃度,すなわち末端塩基種TのDNA断片の濃度の時系列データを示したものである。図15(3)は,図13(4)のI(g)とI(r)を合算し,蛍光体dROXの濃度,すなわち末端塩基種CのDNA断片の濃度の時系列データを示したものである。同様に,図15(5)は,図13(6)のフィッティングした個々のモデルピークに関する,末端塩基種C,A,G,およびTのDNA断片の濃度の時系列データを示したものである。 FIG. 15 (1) is the sum of I (g) and I (r) of FIG. 13 (2), and shows the time-series data of the concentration of the fluorescent substance dR110, that is, the concentration of the DNA fragment of the terminal base species G. It is shown. FIG. 15 (2) is the sum of I (g) and I (r) in FIG. 13 (3), and shows the time-series data of the concentration of the fluorescent substance dTAMRA, that is, the concentration of the DNA fragment of the terminal base species T. It is shown. FIG. 15 (3) shows the time-series data of the concentration of the fluorescent substance dROX, that is, the concentration of the DNA fragment of the terminal base species C by adding up I (g) and I (r) of FIG. 13 (4). Is. Similarly, FIG. 15 (5) shows time-series data on the concentrations of DNA fragments of terminal base species C, A, G, and T for the individual model peaks fitted in FIG. 13 (6). ..

図17は,図15(5)の各モデルピークについて,末端塩基種,フィッティング精度,およびQV(クオリティーバリュー)を電気泳動時間順に纏めたものである。ここで,QVはフィッティング精度をSとするとき,QV=-10*Log(1-S)で求められる。電気泳動時間1100秒から1300秒の200秒間の間に,76個の一塩基ずつ長さが異なるDNA断片が計測され,それぞれの末端塩基種を同定できている。フィッティング精度は平均94.72%,QVは平均13.95であり,高精度なフィッティングを実現できている。なお,計算機520が,図17のデータを算出し,表示装置530が,図17のデータを表示してもよい。 FIG. 17 summarizes the terminal base species, fitting accuracy, and QV (quality value) for each model peak in FIG. 15 (5) in order of electrophoresis time. Here, QV is obtained by QV = −10 * Log (1-S), where S is the fitting accuracy. During the 200 seconds of the electrophoresis time of 1100 seconds to 1300 seconds, 76 DNA fragments having different lengths of one base were measured, and each terminal base species could be identified. The fitting accuracy is 94.72% on average and the QV is 13.95 on average, and high-precision fitting can be realized. The computer 520 may calculate the data of FIG. 17, and the display device 530 may display the data of FIG.

図15(6)は,図15(5)に対して,上記の4種類の蛍光体の違いによる移動度の差に基づいて移動度補正を施して得られた,末端塩基種C,A,G,およびTのDNA断片の濃度の時系列データの補正データである。具体的には,図15(5)の末端塩基種Gのモデルピークの中央値の電気泳動時間を1.6秒だけ後退させ,図15(5)の末端塩基種Tのモデルピークの中央値の電気泳動時間を1.1秒だけ前進させ,末端塩基種CおよびAのモデルピークについては補正しなかった。以上の結果,一塩基ずつ長さの異なるDNA断片のピークが,短い順に,ほぼ等間隔に並んだ。特徴的なのは,図15(5)では,蛍光体の違いによる移動度の差による影響により,末端塩基種Gと末端塩基種TのDNA断片が逆転して(つまり,長いDNA断片が短いDNA断片を追い越して)計測されているが,図15(6)ではそれが見事に補正されていることである。 FIG. 15 (6) shows terminal base types C, A, obtained by performing mobility correction based on the difference in mobility due to the difference in the above four types of phosphors with respect to FIG. 15 (5). It is the correction data of the time series data of the concentration of the DNA fragment of G and T. Specifically, the median electrophoresis time of the model peak of the terminal base species G in FIG. 15 (5) is set back by 1.6 seconds, and the median value of the model peak of the terminal base species T in FIG. 15 (5) is set back. The electrophoresis time was advanced by 1.1 seconds, and the model peaks of terminal base species C and A were not corrected. As a result of the above, the peaks of DNA fragments having different lengths by one base were arranged at almost equal intervals in ascending order. Characteristically, in FIG. 15 (5), the DNA fragments of the terminal base species G and the terminal base species T are reversed (that is, the long DNA fragment is the short DNA fragment) due to the influence of the mobility difference due to the difference in the phosphor. It is measured (overtaking), but in FIG. 15 (6), it is brilliantly corrected.

図18は,図15(6)の各モデルピークについて,末端塩基種,フィッティング精度,およびQVを補正後の電気泳動時間順に纏めたものである。図18は,図17を並び替えたものであり,用いている数値は同じである。図18の末端塩基種の並びはDNAシーケンス結果(ベースコール結果)を与える。各塩基のフィッティング精度およびQVは,塩基配列決定の精度と相関する指標であるが,同じものではない。一般には,フィッティング精度よりも塩基配列決定精度の方が大きくなると期待される。実際,このDNAシーケンス結果は100%正しいものであった。なお,計算機520が,図18のデータを算出し,表示装置530が,図18のデータを表示してもよい。 FIG. 18 summarizes the terminal base species, fitting accuracy, and QV in order of corrected electrophoresis time for each model peak in FIG. 15 (6). FIG. 18 is a rearrangement of FIG. 17, and the numerical values used are the same. The sequence of terminal base species in FIG. 18 gives a DNA sequence result (base call result). The fitting accuracy and QV of each base are indicators that correlate with the accuracy of base sequence determination, but they are not the same. In general, it is expected that the accuracy of base sequence determination will be higher than the accuracy of fitting. In fact, this DNA sequencing result was 100% correct. The computer 520 may calculate the data of FIG. 18, and the display device 530 may display the data of FIG.

図16は,本実施例のDNAシーケンスの工程を纏めたものである。図16(1)は,図15(1)と同じであり,電気泳動分析で得られた2色検出時系列データであり,図4(1)に対応する。図16(2)は,図15(5)と同じであり,末端塩基種C,A,G,およびTのDNA断片の濃度の時系列データであり,図4(2)に対応する。図16(3)は,図15(6)と同じであり,末端塩基種C,A,G,およびTのDNA断片の濃度の時系列データに対して移動度補正を施した補正データであり,図4(3)に対応する。最後に,図16(4)は,図16(3)の結果に基づいて,ベースコールを行った結果であり,図4(4)に対応する。図16(4)のベースコール結果は,標的DNAの塩基配列と一致している。 FIG. 16 summarizes the steps of the DNA sequence of this example. FIG. 16 (1) is the same as FIG. 15 (1), is two-color detection time-series data obtained by electrophoresis analysis, and corresponds to FIG. 4 (1). FIG. 16 (2) is the same as FIG. 15 (5), and is time-series data of the concentrations of DNA fragments of the terminal base species C, A, G, and T, and corresponds to FIG. 4 (2). FIG. 16 (3) is the same as FIG. 15 (6), and is the correction data obtained by mobility-correcting the time-series data of the concentrations of the DNA fragments of the terminal base species C, A, G, and T. , Corresponds to FIG. 4 (3). Finally, FIG. 16 (4) is the result of making a base call based on the result of FIG. 16 (3), and corresponds to FIG. 4 (4). The base call result in FIG. 16 (4) is consistent with the base sequence of the target DNA.

以上の実施例1~5の手段及び効果について纏める。上述の実施例によれば,M種類の蛍光体からの発光蛍光がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップを有している状態で,N種類(M>N)の波長帯におけるN色検出によって,M種類の成分を識別して検出する分析法を提供することができる。以下,非特許文献2に倣い,電気泳動を用いたDNAシーケンサについて,M=4種類の蛍光体の発光蛍光をN=3色検出する手段について説明する。 The means and effects of the above Examples 1 to 5 are summarized. According to the above embodiment, the emission fluorescence from the M types of phosphors has spectral overlap and spatiotemporal overlap, and N color detection in the wavelength band of N types (M> N) is performed. An analytical method for identifying and detecting M types of components can be provided. Hereinafter, following Non-Patent Document 2, a means for detecting emission fluorescence of M = 4 types of phosphors in N = 3 colors will be described for a DNA sequencer using electrophoresis.

分析装置510は,4種類の蛍光体C,A,G,およびTの発光蛍光を3種類の波長帯b,g,およびrで3色検出する。各時刻について式(3)の3色蛍光強度を得るところまでは非特許文献2と同様である。ここで,計算機520のHDD(記憶部)1204は,C,A,G,およびTの4種類の蛍光体のいずれかで標識された単一の長さのDNA断片が3色検出されたときの4種類の時系列データ,すなわち4種類のモデルピークデータを格納している。蛍光体Y(C,A,G,またはT)で標識されたDNA断片のモデルピークデータの3色蛍光強度比は,(w(bY) w(gY) w(rY))になっている。つまり,モデルピークデータは行列Wと同等の情報を内包する。それに加えてモデルピークデータは,ピークの形,すなわち時間変化情報を内包している。 The analyzer 510 detects the emission fluorescence of the four types of phosphors C, A, G, and T in three colors in the three types of wavelength bands b, g, and r. It is the same as in Non-Patent Document 2 up to the point where the three-color fluorescence intensity of the formula (3) is obtained for each time. Here, when the HDD (storage unit) 1204 of the computer 520 detects three colors of a single length DNA fragment labeled with any of the four types of phosphors C, A, G, and T. 4 types of time series data, that is, 4 types of model peak data are stored. The three-color fluorescence intensity ratio of the model peak data of the DNA fragment labeled with the phosphor Y (C, A, G, or T) is (w (bY) w (gY) w (rY)) T. .. That is, the model peak data contains the same information as the matrix W. In addition, the model peak data contains the peak shape, that is, the time change information.

非特許文献2では,各時刻について,行列Wを用いて蛍光発光している一種類または二種類の蛍光体を選定し,それらの濃度を求めていた。これに対して,上述の実施例では,計算機520は,式(3)で示される3色蛍光強度の時系列データに対して,4種類のモデルピークデータを用いてフィッティング解析処理を実行する。4種類の蛍光体からの発光蛍光がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップを有している場合でも,計算機520はフィッティング解析処理を実行可能である。例えば,一度に3種類以上の蛍光体が蛍光発光しても構わない。フィッティング結果を構成するC,A,G,およびTのモデルピークデータの集合は,C,A,G,およびTの濃度D(C),D(A),D(G),およびD(T)の時系列データを表す。つまり,色変換を行っていないにも関わらず,3色蛍光強度の時系列データを用いて,非特許文献1における式(2)に相当する4種類の蛍光体濃度,すなわち4塩基種濃度の時系列データを取得できる。上述の実施例は,非特許文献2と異なり,4種類の蛍光体濃度の時間変化の情報を活用していることが大きな特徴である。その後,計算機520は,非特許文献1における工程(3)(4)と同等の工程を行い,ベースコールの結果を取得することができる。 In Non-Patent Document 2, one or two types of phosphors emitting fluorescent light were selected using the matrix W for each time, and their concentrations were determined. On the other hand, in the above-described embodiment, the computer 520 executes a fitting analysis process using four types of model peak data for the time-series data of the three-color fluorescence intensity represented by the equation (3). Even when the emission fluorescence from the four types of phosphors has spectral overlap and spatiotemporal overlap, the computer 520 can execute the fitting analysis process. For example, three or more types of phosphors may emit fluorescence at one time. The set of model peak data of C, A, G, and T constituting the fitting result is the concentration D (C), D (A), D (G), and D (T) of C, A, G, and T. ) Represents the time series data. That is, even though the color conversion is not performed, the time-series data of the three-color fluorescence intensity is used to obtain the four types of phosphor concentrations corresponding to the formula (2) in Non-Patent Document 1, that is, the four base type concentrations. Time series data can be acquired. Unlike Non-Patent Document 2, the above-mentioned example is characterized in that it utilizes information on the time-varying changes in the concentrations of four types of phosphors. After that, the computer 520 performs the same steps as the steps (3) and (4) in Non-Patent Document 1, and can obtain the result of the base call.

上述の実施例によれば,M種類の蛍光体からの発光蛍光がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップを有している状態で,N種類(M>N)の波長帯でN色検出によって得られるN色蛍光強度の時系列データに対して,M種類の蛍光体のモデルピークデータを用いてフィッティングを行うことによって,M種類の蛍光体の濃度の時系列データ,すなわちM種類の成分を分析することが可能である。 According to the above-mentioned embodiment, it is obtained by N color detection in the wavelength band of N kinds (M> N) in a state where the emission fluorescence from the M kinds of phosphors has spectral overlap and spatiotemporal overlap. By fitting the time-series data of the N-color fluorescence intensity to be obtained using the model peak data of M-type phosphors, the time-series data of the concentrations of M-type phosphors, that is, the M-type components are analyzed. It is possible to do.

M種類の蛍光体からの発光蛍光がスペクトルオーバーラップと時空間オーバーラップを有している状態で,N種類の波長帯におけるN色検出によってM種類の成分を識別して検出する分析を行うためには,従来はM≦Nである必要があった。上述の実施例によれば,M>Nであっても,同様にM種類の成分を識別して検出する分析できる。つまり,同様の分析を,より簡便,小型,低コストな装置構成,によって実現できる効果をもたらす。例えば,高性能化と低コスト化が急速に進んでいるRGBカラーセンサを用いたN=3色検出によって,M=4種類以上の蛍光体で標識されたM=4種類以上の成分を識別して検出する分析が可能となる。以上の結果,高精度かつ低コストな多色検出による分析が可能となる。例えば,サンガー反応によってM=4種類の蛍光体で標識されたM=4種類のDNA断片を電気泳動分離しながら,低コストなRGBカラーセンサを用いたN=3色検出することによって,M=4種類の蛍光体で標識された異なる長さのDNA断片が互いに交じり合った状態で計測されたとしても,M=4種類のDNA断片の濃度の時系列データを取得することができ,DNAシーケンスを良好に行うことが可能となる。 In order to perform analysis to identify and detect M types of components by N color detection in N types of wavelength bands in a state where the emission fluorescence from M types of phosphors has spectral overlap and spatiotemporal overlap. Conventionally, it was necessary to set M ≦ N. According to the above-mentioned embodiment, even if M> N, it is possible to analyze by identifying and detecting M kinds of components in the same manner. In other words, it has the effect that the same analysis can be realized by a simpler, smaller, and lower cost device configuration. For example, by N = 3 color detection using an RGB color sensor whose performance and cost are rapidly increasing, M = 4 or more types of components labeled with M = 4 or more types of phosphors are identified. The analysis to be detected becomes possible. As a result of the above, analysis by multicolor detection with high accuracy and low cost becomes possible. For example, M = by detecting N = 3 colors using a low-cost RGB color sensor while electrophoretically separating M = 4 types of DNA fragments labeled with M = 4 types of phosphors by the Sanger reaction. Even if DNA fragments of different lengths labeled with 4 types of phosphors are measured in a mixed state, time-series data of the concentration of M = 4 types of DNA fragments can be obtained, and the DNA sequence can be obtained. Can be performed well.

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。上記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もできる。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できる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。 The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications. The above-mentioned embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the configurations described. It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, other configurations can be added / deleted / replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.

また、上記の計算機520の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)に記憶させることが可能である。非一時的なコンピュータ可読媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。 Further, each configuration, function, processing unit, processing means and the like of the above-mentioned computer 520 may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in various types of non-transitory computer readable medium. As the non-temporary computer-readable medium, for example, a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-R, a magnetic tape, a non-volatile memory card, a ROM, or the like is used.

上記の実施例において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。 In the above embodiment, the control lines and information lines are shown as necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown in the product. All configurations may be interconnected.

c 波長帯cで検出された蛍光信号
g 波長帯gで検出された蛍光信号
y 波長帯yで検出された蛍光信号
r 波長帯rで検出された蛍光信号
C 蛍光体Cまたは塩基種C
A 蛍光体Aまたは塩基種A
G 蛍光体Gまたは塩基種G
T 蛍光体Tまたは塩基種T
1 キャピラリ
2 試料注入端
3 試料溶出端
4 陰極側電解質溶液
5 陽極側電解質溶液
6 陰電極
7 陽電極
8 高圧電源
9 試料溶液
10 電気泳動方向
11 レーザ光源
12 レーザビーム
13 蛍光
14 多色検出装置
15 レーザビーム照射位置
16 レンズ
17 2次元カラーセンサ
510 分析装置
520 計算機
530 表示装置
540,550 データベース
c Fluorescent signal detected in wavelength band c g Fluorescent signal detected in wavelength band g y Fluorescent signal detected in wavelength band y Fluorescent signal r Fluorescent signal detected in wavelength band r Fluorescent signal C Fluorescent substance C or base type C
A Fluorescent substance A or base species A
G Fluorescent substance G or base species G
T Fluorescent substance T or base type T
1 Capillary 2 Sample injection end 3 Sample elution end 4 Cathode side electrolyte solution 5 Anode side electrolyte solution 6 Negative electrode 7 Positive electrode 8 High pressure power supply 9 Sample solution 10 Electrophoresis direction 11 Laser light source 12 Laser beam 13 Fluorescence 14 Multicolor detector 15 Laser beam irradiation position 16 Lens 17 Two-dimensional color sensor 510 Analyzer 520 Computer 530 Display device 540, 550 Database

Claims (11)

4種類以上の複数種類の蛍光体を含むサンプルと,
前記サンプルの電気泳動分析を行うためのキャピラリと,
前記キャピラリにレーザビームを照射する光源と,
前記レーザビームの照射によって前記キャピラリの発光点から発光される蛍光を集光する光学系と,
前記光学系によって生成される前記の発光点の像を計測するセンサと,を備えるキャピラリ電気泳動装置において,
前記センサがRGBカラーセンサであることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
Samples containing 4 or more types of phosphors and
Capillaries for performing electrophoretic analysis of the sample,
A light source that irradiates the capillary with a laser beam,
An optical system that collects fluorescence emitted from the emission point of the capillary by irradiation with the laser beam, and an optical system.
In a capillary electrophoresis apparatus including a sensor for measuring an image of the emission point generated by the optical system.
A capillary electrophoresis apparatus, wherein the sensor is an RGB color sensor.
請求項1に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記電気泳動分析によって,前記サンプルのDNAシーケンスを行うことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to claim 1,
A capillary electrophoresis apparatus characterized in that the DNA sequence of the sample is performed by the electrophoresis analysis.
請求項1に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記電気泳動分析によって,前記サンプルのDNAフラグメント解析を行うことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to claim 1,
A capillary electrophoresis apparatus characterized in that DNA fragment analysis of the sample is performed by the electrophoresis analysis.
請求項1~3いずれか1項に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記サンプルの電気泳動分析時に得られる前記RGBカラーセンサの信号の時系列データと,
前記複数種類の蛍光体のそれぞれ単体の電気泳動分析で得られる前記RGBカラーセンサの信号の時系列データとを比較する工程が実行されることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Time-series data of the signal of the RGB color sensor obtained during the electrophoretic analysis of the sample, and
A capillary electrophoresis apparatus, characterized in that a step of comparing time-series data of signals of the RGB color sensor obtained by electrophoretic analysis of each of the plurality of types of phosphors is executed.
請求項1~3いずれか1項に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記サンプルの電気泳動分析時に得られる前記RGBカラーセンサの信号の時系列データを,
前記複数種類の蛍光体のそれぞれ単体の電気泳動分析で得られる前記RGBカラーセンサの信号の時系列データの組み合わせで表現する工程が実行されることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The time-series data of the signal of the RGB color sensor obtained at the time of the electrophoretic analysis of the sample is obtained.
A capillary electrophoresis apparatus characterized in that a step of expressing a combination of time-series data of signals of the RGB color sensor obtained by electrophoretic analysis of each of the plurality of types of phosphors is executed.
それぞれ4種類以上の複数種類の蛍光体を含む,複数種類のサンプルと,
前記複数種類サンプルの電気泳動分析を行うための複数本のキャピラリと,
前記複数本のキャピラリの被計測部が同一平面上に配列されたキャピラリアレイと,
前記キャピラリアレイにレーザビームを照射する光源と,
前記レーザビームの照射によって前記複数本のキャピラリの発光点から発光される蛍光を集光する光学系と,
前記光学系によって生成される前記複数の発光点からの蛍光の像を計測するエリアセンサと,を備えるキャピラリ電気泳動装置において,
前記エリアセンサがRGBカラーセンサであることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
Multiple types of samples, each containing four or more types of phosphors, and
Multiple capillaries for performing electrophoretic analysis of the multiple types of samples,
A capillary array in which the measured parts of the plurality of capillaries are arranged on the same plane, and
A light source that irradiates the capillary array with a laser beam,
An optical system that collects fluorescence emitted from the emission points of the plurality of capillaries by irradiation with the laser beam, and an optical system.
In a capillary electrophoresis apparatus including an area sensor for measuring an image of fluorescence from the plurality of emission points generated by the optical system.
A capillary electrophoresis apparatus, wherein the area sensor is an RGB color sensor.
請求項6に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記電気泳動分析によって,前記複数種類のサンプルのDNAシーケンスを行うことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to claim 6,
A capillary electrophoresis apparatus characterized in that DNA sequences of the plurality of types of samples are performed by the electrophoresis analysis.
請求項6に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記電気泳動分析によって,前記複数種類のサンプルのDNAフラグメント解析を行うことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to claim 6,
A capillary electrophoresis apparatus characterized in that DNA fragment analysis of the plurality of types of samples is performed by the electrophoresis analysis.
請求項6~8いずれか1項に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記複数種類のサンプルの電気泳動分析時に得られる前記RGBカラーセンサのそれぞれの信号の時系列データと,
前記複数種類の蛍光体のそれぞれ単体の電気泳動分析で得られる前記RGBカラーセンサの信号の時系列データとを比較する工程が実行されることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to any one of claims 6 to 8, in the capillary electrophoresis apparatus.
Time-series data of each signal of the RGB color sensor obtained during the electrophoretic analysis of the plurality of types of samples, and
A capillary electrophoresis apparatus, characterized in that a step of comparing time-series data of signals of the RGB color sensor obtained by electrophoretic analysis of each of the plurality of types of phosphors is executed.
請求項6~8いずれか1項に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記複数種類のサンプルの電気泳動分析時に得られる前記RGBカラーセンサのそれぞれの信号の時系列データを,
前記複数種類の蛍光体のそれぞれ単体の電気泳動分析で得られる前記RGBカラーセンサの信号の時系列データの組み合わせで表現する工程が実行されることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to any one of claims 6 to 8, in the capillary electrophoresis apparatus.
The time-series data of each signal of the RGB color sensor obtained during the electrophoretic analysis of the plurality of types of samples can be obtained.
A capillary electrophoresis apparatus characterized in that a step of expressing a combination of time-series data of signals of the RGB color sensor obtained by electrophoretic analysis of each of the plurality of types of phosphors is executed.
請求項6に記載のキャピラリ電気泳動装置において,
前記光学系が,前記複数本のキャピラリの発光点から発光される蛍光をそれぞれ個別に集光する複数個のレンズを含み,
前記個別に集光された複数の蛍光が前記RGBカラーセンサに直接入射されることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
In the capillary electrophoresis apparatus according to claim 6,
The optical system includes a plurality of lenses that individually collect the fluorescence emitted from the emission points of the plurality of capillaries.
A capillary electrophoresis apparatus, characterized in that a plurality of individually condensed fluorescence is directly incident on the RGB color sensor.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060275771A1 (en) 2003-04-04 2006-12-07 Hideyuki Suzuki Quantitative reagent, method and equipment of substance utilizing fluorescence lifetime
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Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060275771A1 (en) 2003-04-04 2006-12-07 Hideyuki Suzuki Quantitative reagent, method and equipment of substance utilizing fluorescence lifetime
US20070109536A1 (en) 2003-06-20 2007-05-17 The Regents Of The University Of California Modulated excitation fluorescense analysis
JP2011027706A (en) 2009-06-25 2011-02-10 Hitachi High-Technologies Corp Fluorescence analyzing apparatus and fluorescence detecting apparatus
JP2014117222A (en) 2012-12-17 2014-06-30 Hitachi High-Technologies Corp Device for genotypic analysis and method for genotypic analysis
WO2015111349A1 (en) 2014-01-27 2015-07-30 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Multicolor-fluorescence-image analysis device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KHETERPAL, Indu et al.,A three-wavelength labeling approach for DNA sequencing using energy transfer primers and capillary electrophoresis,Electrophoresis,1998年,19,1403-1414
PETTERSON, Pettersson et al.,Research Article: Visual DNA as a diagnostic tool,Electrophoresis ,2009年,3691-3695

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