JPH06138037A - Cataphoresis device - Google Patents

Cataphoresis device

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JPH06138037A
JPH06138037A JP5198157A JP19815793A JPH06138037A JP H06138037 A JPH06138037 A JP H06138037A JP 5198157 A JP5198157 A JP 5198157A JP 19815793 A JP19815793 A JP 19815793A JP H06138037 A JPH06138037 A JP H06138037A
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sample
capillaries
capillary
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electrophoretic
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Satoshi Takahashi
智 高橋
Hideki Kanbara
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Abstract

PURPOSE:To provide a cataphoresis device for measuring fluorescence and light absorption of a sample which has been molecular weight-isolated, with ease and high sensitivity and then a device for measuring the DNA base arrangement with a high throughput. CONSTITUTION:Capillaries 1a-1t and 2a-2t where gel is filled are fixed into a fluorescent cell 4 coaxially so that space parts 3a-3t with constant length are retained. Sheath liquid is poured into the fluorescent cell by a fall, thus causing a sample migrating at the space parts 3a-3t to be in sheath flow state. Fluorescence or light absorption measurement is performed at the space parts 3a-3t at a part without the capillaries and gel. Four bases are identified simultaneously for a plurality of samples simultaneously by the multiplexed capillary and an image-splitting prism, thus achieving the cataphoresis device and the DNA base arrangement measuring device which allow a plurality of samples to migrate and can measure them simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、核酸、蛋白、糖等を分
離分析する電気泳動装置に関し、特にDNA(核酸)等
の検出、DNAの塩基配列の解析等に好適な電気泳動装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrophoretic device for separating and analyzing nucleic acids, proteins, sugars and the like, and more particularly to an electrophoretic device suitable for detecting DNA (nucleic acid) and analyzing the base sequence of DNA. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】蛍光標識された試料を電気泳動により分
子量分離し解析する電気泳動装置としては、例えば蛍光
体を標識物にしたDNAの塩基配列決定装置がある。塩
基配列決定方法は、周知のサンガー(Sanger)ら
のジデオキシ法による。分子量分離は、ポリアクリルア
ミドゲル等を使った電気泳動で行う。通常は2枚のガラ
ス板の間に作成した平板上のポリアクリルアミドゲルを
使用して電気泳動を行うが、近年、キャピラリー内にゲ
ル(キャピラリーゲル)を作成して電気泳動を行うキャ
ピラリーゲル電気泳動法が開発されている。キャピラリ
ーゲル電気泳動法では、一般にキャピラリーの径が小さ
いためにゲルの体積当たりの表面積が大きく、ジュール
熱の放散が容易であるため、高電圧を印加することがで
き、高速に分離することができ、有用な方法である。キ
ャピラリーゲル電気泳動法の第1の従来例として、「ニ
ュークレイック アシッド リサーチ」誌、第18巻、
第1415〜1419頁(1990年)(Nuclei
c Acid Research、18、1415〜1
419(1990))に記載の方法がある。図19に示
すように、内径75μmのキャピラリーを使用し、9k
Vの高電圧を印加し、DNA断片等の高速及び高分離検
出を図っている。この方法の検出部では、キャピラリー
の軸とレーザ光の照射軸とを、垂直方向から25度程度
傾斜させ、レーザ光をキャピラリーの中心部に直径約2
0μmに集光して照射し、生じる蛍光をバンドパス干渉
フィルタ等で分光して検出している。なお、図19は上
記従来例記載の装置図を基にわかりやすく書き直してあ
る。さらに、第2の従来例として、「ジャーナル オブ
クロマトグラフィー」誌、第516巻、第61〜67
頁(1990年)(Journal of Chrom
atography、516、61〜67(199
0))に、キャピラリーゲル電気泳動法によってDNA
の塩基配列を決定する方法が記載されている。この方法
では、内径が50μmのキャピラリーを使用してDNA
断片を分子量分離している。本例での測定装置は基本的
には「サイエンス」誌、第242巻、第562〜564
頁(1988年)(Science、242、562〜
564(1988))に記載されているものである。
「サイエンス」誌記載の装置図に、判り易くするため、
記載内容に基づいて、レーザ光源やシースフロー用のポ
ンプ等を加えた装置構成を図20に示した。DNA断片
の検出は、分子量分離された分離液を石英製フローチャ
ンバー(内形250μm×250μm)に導き、EDT
Aを含むトリス−ほう酸緩衝液をシース液として液体ク
ロマトグラフィー用ポンプによりフローさせてシースフ
ロー状態にし、フローチャンバーのほぼ中心部を流れる
分離液に対して、レーザ光を直径10μm程度に集光し
て照射し、分光フィルタ等を通してDNA断片からの蛍
光を検出している。なお、第3の従来例である、1つの
泳動路で塩基配列を決定する方法として、例えば「ネイ
チャー」誌、第321巻、第674〜679頁(198
6年)(Nature、321、674〜679(19
86))等に記載されているように、DNA断片の末端
塩基の種類毎に、4種の異なる最大蛍光波長を有する蛍
光体(フルオレセイン、4−クロロ−7−ニトロベンゾ
−2−オキサ−1−ジアゾール(NBD)、テトラメチ
ルローダミン、テキサスレッド(モレキュラプローブ社
製品))で標識し、分子量順に泳動されてくる断片をレ
ーザ光で励起して、4種のバンドパス干渉フィルタによ
って各々の蛍光を分離して蛍光検出し、塩基配列を決定
する方法がある。このように、キャピラリーゲル電気泳
動では、通常1本のキャピラリーのみを使用し計測をお
こなっている。
2. Description of the Related Art As an electrophoretic device for separating a molecular weight of a fluorescently labeled sample by electrophoresis and analyzing it, there is, for example, a DNA base sequencer for labeling a fluorescent substance. The nucleotide sequence is determined by the well-known dideoxy method of Sanger et al. Molecular weight separation is performed by electrophoresis using polyacrylamide gel or the like. Usually, electrophoresis is performed using a polyacrylamide gel on a flat plate created between two glass plates, but in recent years, a capillary gel electrophoresis method in which a gel (capillary gel) is created in a capillary and electrophoresis is performed. Being developed. In the capillary gel electrophoresis method, the surface area per volume of the gel is generally large due to the small diameter of the capillaries, and it is easy to dissipate the Joule heat. Is a useful method. As a first conventional example of the capillary gel electrophoresis method, “Newclaic Acid Research”, Vol. 18,
1415-1419 (1990) (Nucleei
c Acid Research, 18, 1415-1
419 (1990)). As shown in FIG. 19, using a capillary with an inner diameter of 75 μm,
By applying a high voltage of V, high speed and high separation detection of DNA fragments etc. is achieved. In the detection part of this method, the axis of the capillary and the irradiation axis of the laser light are tilted by about 25 degrees from the vertical direction, and the diameter of the laser light is about 2 at the center of the capillary.
The fluorescence is condensed and emitted to 0 μm, and the generated fluorescence is spectrally detected by a bandpass interference filter or the like and detected. Note that FIG. 19 has been rewritten for easier understanding based on the apparatus diagram described in the above-mentioned conventional example. Further, as a second conventional example, "Journal of Chromatography", Vol. 516, Nos. 61-67.
Page (1990) (Journal of Chrom
atomography, 516, 61-67 (199
0)) to DNA by capillary gel electrophoresis.
Has been described. In this method, a capillary with an inner diameter of 50 μm is used
The fragments are separated by molecular weight. The measuring device in this example is basically "Science" magazine, Volume 242, 562-564.
Page (1988) (Science, 242, 562-)
564 (1988)).
In order to make it easier to understand in the device diagram described in "Science" magazine,
FIG. 20 shows an apparatus configuration in which a laser light source, a pump for sheath flow, and the like are added based on the described contents. For detection of DNA fragments, the separated solution whose molecular weight has been separated is introduced into a quartz flow chamber (internal shape 250 μm × 250 μm), and EDT is performed.
A tris-borate buffer solution containing A is used as a sheath liquid to flow by a pump for liquid chromatography to make a sheath flow state, and a laser beam is condensed to a diameter of about 10 μm with respect to the separation liquid flowing in almost the center of the flow chamber. The fluorescence from the DNA fragment is detected through a spectral filter or the like. In addition, as a method of determining the base sequence by one migration path, which is the third conventional example, for example, "Nature", Vol. 321, pp. 674-679 (198).
6 years) (Nature, 321, 674-679 (19)
86)) and the like, four types of fluorophores having different maximum fluorescence wavelengths (fluorescein, 4-chloro-7-nitrobenzo-2-oxa-1- Labeled with diazole (NBD), tetramethylrhodamine, Texas red (product of Molecular Probes)), the fragments that migrate in order of molecular weight are excited by laser light, and each fluorescence is detected by four kinds of bandpass interference filters. There is a method of determining the base sequence by separating and detecting fluorescence. Thus, in capillary gel electrophoresis, measurement is usually performed using only one capillary.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】キャピラリー電気泳動
装置では、試料の微量化等に伴い、検出の高感度化が望
まれている。さらに、処理能力の向上、例えば同時処理
できる試料数の増大が望まれている。一般に電気泳動状
態での蛍光測定では、目的とする蛍光体自体からの蛍光
の他に、背景光として、ゲルによる励起光の散乱光(レ
ーリー散乱など)及び蛍光、ゲルの支持体つまりキャピ
ラリーの内壁及び外壁での散乱光、あるいはキャピラリ
ー自体からの蛍光が生じる。そのため、バックグラウン
ドレベルが高くなり、検出感度の低下を招くことにな
る。つまり、高感度な蛍光検出を達成するには、このよ
うな背景光をいかに除去するかが重要な課題となる。ま
た、処理能力を向上させるには、泳動速度をより速くす
ること、また泳動路であるキャピラリーを複数本同時に
泳動し、計測することが必要であり、これらをいかに達
成するかが重要な課題となる。第1の従来例では、バン
ドパス干渉フィルタ等により励起光(散乱光)を除去
し、蛍光成分を分離して検出する第1の対策と、キャピ
ラリーの軸をレーザ光の照射軸と蛍光集光軸とを含む平
面に対して垂直から25度程度傾斜させる第2の対策の
2つの対策により、より高感度な蛍光検出を図ってい
る。しかし第1の対策では、干渉フィルタの特性上散乱
光を完全に除去することは困難である。加えて、ゲル及
びガラス製チューブ自体からも微弱ながらも蛍光が生じ
ることがあり、バンドパス干渉フィルタ等では十分に背
景光を除去することは困難である。第2の対策では、キ
ャピラリーを傾けることで、蛍光集光用レンズに入射す
る散乱光そのものを低減させることができ有効な方法で
あるが、キャピラリーは断面が円形でありその径が小さ
いために散乱光強度が大きいこと、さらに散乱光はすく
なからず全方向に放射されること、加えてゲル及びガラ
ス製チューブ自体からの蛍光を低減することはキャピラ
リーを傾けることではできないこと等から、背景光を十
分に除去することは困難である。以上の観点から、背景
光の除去が十分とはいえず蛍光を高感度に検出すること
は難しい。なお、本従来例はキャピラリーが1本であ
り、複数の試料の同時処理の方法については記載も示唆
もされてもいない。単純に図19の装置を複数使用する
ことが考えられるが、レーザ光源や検出器、光学部品等
も複数個必要であり、装置が大きく高価になり現実的で
はない。さらに、キャピラリーを複数本並べて単一のレ
ーザ光で全てのキャピラリーを照射することも考えられ
うるが、レーザ光等の光をキャピラリーに照射すると、
キャピラリーの断面が円形であるためその界面で光の屈
折・散乱が生じ、キャピラリーを通過する光は広く拡散
するため、この構成を達成することは現実的にできな
い。つまり、キャピラリーが1本の場合は問題ないが、
複数本のキャピラリーを連続的に照射する場合、キャピ
ラリーを通過する度に次のキャピラリーに照射される光
強度が極端に弱くなり、蛍光測定が困難になる。以上の
ことから、本従来例を複数の試料の同時処理に適用し、
処理能力の向上させることは困難である。
In the capillary electrophoresis apparatus, there is a demand for higher detection sensitivity as the amount of sample is reduced. Further, it is desired to improve the processing capacity, for example, increase the number of samples that can be processed simultaneously. Generally, in fluorescence measurement in an electrophoresis state, in addition to fluorescence from the target phosphor itself, scattered light of excitation light by the gel (Rayleigh scattering, etc.) and fluorescence as the background light, the inner wall of the gel support, that is, the capillary. And, scattered light on the outer wall or fluorescence from the capillary itself is generated. Therefore, the background level becomes high and the detection sensitivity is lowered. In other words, how to remove such background light is an important issue in achieving highly sensitive fluorescence detection. In addition, in order to improve the processing capacity, it is necessary to make the migration speed faster, and to simultaneously migrate and measure multiple capillaries, which are migration paths, and how to achieve these is an important issue. Become. In the first conventional example, the first measure for removing the excitation light (scattered light) by a bandpass interference filter or the like and separating and detecting the fluorescent component, and the capillary axis and the laser light irradiation axis and the fluorescent light condensing With the two measures of the second measure in which the plane including the axis is inclined by about 25 degrees from the perpendicular, the fluorescence detection with higher sensitivity is achieved. However, with the first countermeasure, it is difficult to completely remove the scattered light due to the characteristics of the interference filter. In addition, fluorescence may be generated from the gel and the glass tube itself although they are weak, and it is difficult to sufficiently remove the background light with a bandpass interference filter or the like. The second measure is an effective method in which the scattered light itself incident on the fluorescence condensing lens can be reduced by tilting the capillary. However, since the capillary has a circular cross section and its diameter is small, it is scattered. Since the light intensity is high, scattered light is emitted in all directions without being scooped, and in addition, it is not possible to tilt the capillaries to reduce the fluorescence from the gel and glass tube itself. Difficult to remove. From the above viewpoint, the background light is not sufficiently removed, and it is difficult to detect fluorescence with high sensitivity. It should be noted that this conventional example has only one capillary, and the method for simultaneous treatment of a plurality of samples is neither described nor suggested. Although it is conceivable to simply use a plurality of devices of FIG. 19, a plurality of laser light sources, detectors, optical parts, etc. are also required, and the device becomes large and expensive, which is not realistic. Further, it is conceivable to arrange a plurality of capillaries and irradiate all capillaries with a single laser light, but when irradiating light such as laser light to the capillaries,
Since the capillary has a circular cross section, light is refracted / scattered at the interface, and the light passing through the capillary is widely diffused. Therefore, it is practically impossible to achieve this configuration. In other words, there is no problem if there is only one capillary,
When continuously irradiating a plurality of capillaries, the intensity of light irradiated to the next capillary becomes extremely weak every time it passes through the capillary, and fluorescence measurement becomes difficult. From the above, applying this conventional example to the simultaneous processing of a plurality of samples,
It is difficult to improve the processing capacity.

【0004】第2の従来例は、キャピラリーゲル電気泳
動でキャピラリー及びゲルによる散乱光を効果的に除去
できる方法である。つまり、キャピラリーゲル端をシー
スフローチャンバーのサンプル注入口とすることで、キ
ャピラリーゲル外に試料液を導出させ、シースフロー下
で蛍光測定を行うため、キャピラリーの界面での散乱光
並びにゲルからの散乱光及び蛍光の発生がなくなる。ま
た、シースフローチャンバーでは、試料液はそのほぼ中
心を層流状態で流れ、シースフローチャンバーの内壁と
接触しないため、シースフローチャンバーからの散乱光
と試料からの蛍光とを空間的に分離することができ、蛍
光強度を高感度に検出することができる。しかし、シー
スフローを形成するために、トリス−ほう酸緩衝液をシ
ース液として液体クロマトグラフィー用ポンプ等でシー
スフローチャンバー内に一定流量で常時フローさせる必
要がある。そのため、装置的に高価で、複雑になる等の
問題がある。また、シースフローチャンバーは、シース
液注入部が太く、シースフロー部である蛍光測定部が細
いという複雑な形状であり、シースフローチャンバーの
製作が難しく、高価である。さらに第1の従来例と同様
に、本従来例では複数の試料の同時処理については記載
も示唆もされていない。単純に図20の装置を複数使用
することは装置が大きく高価になり現実的ではない。ま
た、複数のシースフローチャンバーを使用し、各シース
フローチャンバーにキャピラリーを配置し、単一のレー
ザ光を照射することも考えられうる。この場合、レーザ
光はキャピラリーを照射しないため、キャピラリーによ
る光の屈折・散乱がない。しかし、各キャピラリー毎に
シースフローチャンバーがあるため、キャピラリーとキ
ャピラリーとの間隔を空間的に狭めることは困難であ
り、その結果シースフローチャンバー部が大きくなって
しまい、複数のシースフローチャンバーを使用すると、
装置が大型化し、高価になるという問題がある。さらに
複数のシースフローチャンバー内を流れる試料液束の全
てを同一の条件で照射するには、レーザ光を細く絞るこ
とができない。なぜなら、レーザ光の焦点深度は照射ス
ポットサイズと関連し、照射スポットサイズが小さくな
るとその焦点深度は浅くなるのに対し、複数のシースフ
ローチャンバー内を流れる試料液束間の間隔が広いため
である。以上のことから、本従来例を複数の試料の同時
処理に適用し、処理能力の向上させることは困難であ
る。本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決
し、電気泳動により分離される試料の蛍光測定または光
吸収測定を高感度で簡便に行うことのできる電気泳動装
置、及び、複数の試料の同時処理を簡便に行うことので
きる電気泳動装置を提供することにある。また、本発明
の目的は、DNA塩基配列計測に好適で、操作性・安全
性がよく、高感度で高スループットの電気泳動装置を提
供することにある。
The second conventional example is a method capable of effectively removing scattered light by the capillary and gel by capillary gel electrophoresis. In other words, the capillary gel end is used as the sample injection port of the sheath flow chamber to draw the sample solution out of the capillary gel and perform fluorescence measurement under the sheath flow. Therefore, scattered light at the capillary interface and scattering from the gel Elimination of light and fluorescence. Further, in the sheath flow chamber, the sample liquid flows in a laminar flow state almost at the center thereof and does not come into contact with the inner wall of the sheath flow chamber. Therefore, the scattered light from the sheath flow chamber and the fluorescence from the sample should be spatially separated. The fluorescence intensity can be detected with high sensitivity. However, in order to form the sheath flow, it is necessary to constantly flow the Tris-borate buffer solution as a sheath liquid into the sheath flow chamber at a constant flow rate by a liquid chromatography pump or the like. Therefore, there is a problem that the device is expensive and complicated. Further, the sheath flow chamber has a complicated shape such that the sheath liquid injection portion is thick and the fluorescence measurement portion which is the sheath flow portion is thin, and it is difficult and expensive to manufacture the sheath flow chamber. Further, like the first conventional example, this conventional example does not describe or suggest the simultaneous treatment of a plurality of samples. It is not realistic to simply use a plurality of devices shown in FIG. 20 because the device becomes large and expensive. It is also conceivable to use a plurality of sheath flow chambers, arrange a capillary in each sheath flow chamber, and irradiate a single laser beam. In this case, since the laser light does not irradiate the capillary, there is no refraction / scattering of light by the capillary. However, since there is a sheath flow chamber for each capillary, it is difficult to narrow the space between the capillaries spatially, and as a result, the sheath flow chamber part becomes large, and if multiple sheath flow chambers are used. ,
There is a problem that the device becomes large and expensive. Further, in order to irradiate all the sample liquid bundles flowing in the plurality of sheath flow chambers under the same condition, the laser light cannot be narrowed down. This is because the focal depth of the laser light is related to the irradiation spot size, and as the irradiation spot size becomes smaller, the focal depth becomes shallower, whereas the interval between the sample liquid bundles flowing in the plurality of sheath flow chambers is wide. . From the above, it is difficult to improve the processing capacity by applying this conventional example to the simultaneous processing of a plurality of samples. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an electrophoresis apparatus capable of easily performing fluorescence measurement or light absorption measurement of a sample separated by electrophoresis with high sensitivity, and a plurality of samples. It is an object of the present invention to provide an electrophoretic device capable of easily performing the simultaneous treatment of. Another object of the present invention is to provide an electrophoretic apparatus suitable for measuring DNA base sequences, having good operability and safety, high sensitivity, and high throughput.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電源によって電圧を印加された陰極電極槽と陽極電
極槽の間に設けた試料分離部がキャピラリーから成る泳
動路である電気泳動装置において、(1)それぞれの一
端がそれぞれ陰極電極槽または陽極電極槽に接続された
1対または複数対のキャピラリーのそれぞれの他端を光
学セル中にその軸をほぼ一致させ一定の間隙を保持して
対向させて配置して光学セルを貫通する泳動路を形成
し、外部から光学セル内にシース液を注入して流し、試
料分離部である上流側の泳動路のキャピラリー端から泳
動される試料をシースフロー状態にして対向するキャピ
ラリーに導き、この間隙部を光学検出部とし、光学検出
部に光源から光照射して試料を検出するように、あるい
は、(2)一端が電極槽に浸されている複数のキャピラ
リーを光学セル中に終端させ、外部から光学セル内にシ
ース液を注入して流すことにより、各キャピラリーを泳
動する試料をシースフロー状態で光学セル中をフローさ
せ、シースフロー部を光学検出部とし、光学検出部に光
源から光照射して試料を検出するように電気泳動装置を
構成する。また、(3)一端が電極槽に浸されている複
数本のキャピラリーの他端を光学セル内に適当な間隔を
もって一直線上に並ぶように保持し固定し、光学セル内
に水溶液から成るシース液を流し込み、各キャピラリー
の末端の近傍及びその下部にシースフローを形成させ
て、各キャピラリーを泳動する試料をシースフロー状態
で光学セル中をフローさせ、注入したシース液を光学セ
ルから排出し、励起光源部の光を、光学セル内の一直線
上に並んだ複数本のキャピラリーの末端の直下部に、上
記の直線にほぼ並行に照射し、各々のキャピラリーから
泳動流出する試料から蛍光を生じさせ、生じる複数の蛍
光の像を各々分割し、分割された像が各々異なる波長域
の光成分を有するように、分割手段の前部または後部に
分光フィルタを各々配置し、分割した像を結像させ、結
像した像を検知する電気泳動装置を構成する。
In order to achieve the above object, an electrophoretic device in which a sample separating section provided between a cathode electrode tank and an anode electrode tank to which a voltage is applied by a power source is a migration path composed of capillaries. In (1), one end of each of the one or more pairs of capillaries whose one end is connected to the cathode electrode tank or the anode electrode tank respectively has the other ends in the optical cell so that their axes are substantially aligned and a constant gap is maintained. The sample to be migrated from the capillary end of the upstream migration path, which is the sample separation section, is formed by injecting a sheath liquid into the optical cell from the outside In a sheath flow state and guide them to the opposite capillaries, and use this gap as an optical detection section so that the optical detection section is irradiated with light from a light source to detect a sample, or (2) one end is electrically charged. A plurality of capillaries immersed in the bath are terminated in the optical cell, and a sheath liquid is injected into the optical cell from the outside and allowed to flow, so that the sample migrating in each capillary flows in the optical cell in the sheath flow state. The electrophoretic device is configured so that the sheath flow section serves as an optical detection section and the optical detection section is irradiated with light from a light source to detect a sample. (3) The other end of a plurality of capillaries, one end of which is immersed in the electrode tank, is held and fixed in the optical cell so as to be aligned in a straight line at an appropriate interval, and the sheath liquid is formed of an aqueous solution in the optical cell. To form a sheath flow in the vicinity of the end of each capillary and its lower part, and the sample that migrates each capillary flows in the optical cell in the sheath flow state, and the injected sheath liquid is discharged from the optical cell and excited. The light of the light source unit, immediately below the ends of the plurality of capillaries aligned on a straight line in the optical cell, is irradiated substantially parallel to the above straight line, and fluorescence is generated from the sample flowing out from each capillary, Each of the plurality of generated fluorescence images is divided, and a spectral filter is arranged in front of or behind the dividing means so that the divided images have light components in different wavelength regions, and It is imaged to the image, constituting the electrophoresis apparatus for detecting the formed image.

【0006】なお、(1)の構成において、複数のキャ
ピラリー対によって形成される複数の光学検出部を光学
セル中に配置する。さらに、複数本のキャピラリー対に
よる複数の光学検出部が一直線上に位置するように複数
のキャピラリー対を光学セル中に整列して配置し、全て
の光学検出部を同時に照射するように励起光をこの直線
に沿って照射し、上記複数の光学検出部で同時に蛍光測
定を行ない、(2)の構成において、複数のキャピラリ
ーによって形成される複数の光学検出部を一直線上に位
置するように前記複数のキャピラリーを光学セル中に整
列して配置し、全ての光学検出部を同時に照射するよう
に励起光を上記直線に沿って照射して各キャピラリーを
泳動する試料から発せられる蛍光を同時に検出する。ま
た(3)の構成では、(1)と同様に、泳動分離用のキ
ャピラリーと同数または同数以上で、泳動分離用のキャ
ピラリーと同じの間隔をもってその端を一直線上に保持
し、泳動分離用のキャピラリー末端とレーザ光照射軸と
を含む平面内の近傍に配置した中空キャピラリーを介し
て光学セルから水溶液を排出する構造としてもよい。各
々のキャピラリーを泳動する複数の試料からの像を、多
面体のプリズムを用いて分割する構造とする。像を4つ
に分割してそれぞれを同時に検出する構造としてもよ
い。複数本のキャピラリーを各々泳動する試料からの蛍
光像または各々分割された蛍光像は、同時に検出器に結
像させ、その強度を同時に計測する。試料から発光する
蛍光等は、レンズで集光した後、分割し、結像させる構
成とし、また、円筒レンズで一方向を集光した後、分割
し、結像させて検出してもよい。
In the structure of (1), a plurality of optical detecting portions formed by a plurality of capillary pairs are arranged in the optical cell. Furthermore, a plurality of pairs of capillaries are arranged in an optical cell so that the plurality of pairs of capillary detectors are located on a straight line, and the excitation light is irradiated so as to irradiate all the pairs of detectors at the same time. Irradiation is performed along this straight line, and fluorescence measurement is performed simultaneously by the plurality of optical detection units. In the configuration of (2), the plurality of optical detection units formed by the plurality of capillaries are arranged so as to be aligned. The capillaries are arranged side by side in the optical cell, and excitation light is irradiated along the straight line so that all the optical detection parts are irradiated at the same time, and fluorescence emitted from the sample running through each capillary is detected at the same time. Further, in the configuration of (3), as in the case of (1), the number of capillaries for electrophoretic separation is equal to or more than the number of capillaries for electrophoretic separation. A structure may be adopted in which the aqueous solution is discharged from the optical cell via a hollow capillary arranged in the vicinity of the plane including the capillary end and the laser light irradiation axis. An image from a plurality of samples migrating each capillary is divided by using a polyhedral prism. The image may be divided into four and each may be detected simultaneously. Fluorescent images from a sample on which each of a plurality of capillaries migrates or fluorescent images divided into each are simultaneously formed on a detector, and their intensities are measured at the same time. Fluorescence or the like emitted from the sample may be focused by a lens and then split to form an image. Alternatively, the light may be focused in one direction by a cylindrical lens and then split and imaged to be detected.

【0007】また、(1)および(2)および(3)の
構成において、以下のように各部を構成してもよい。試
料分離部はキャピラリーゲルで構成し、シース液はキャ
ピラリー内部の緩衝液と同等の成分とし、また、試料の
変性剤を含ませることもできる。また、複数本のキャピ
ラリーを保持する手段と、光学セルとが脱着可能である
ようにし、光学セル内部に、キャピラリー保持具を指定
した位置に保持するための挿入ガイドを設けることもで
きる。光学セル内部への水溶液の注入は、水溶液を含む
シース液容器を光学セルの外部に設け、その液面を光学
セルより排した液の面より高い位置に配置し、落差によ
り行うこと、または、上部が開放している光学セルを使
用し、光学セル内部に水溶液を流し込む手段が、水溶液
を含むシース液容器を光学セルの外部に設け、その液面
を光学セル内の排水口より高い位置に配置し、落差によ
り行ってもよい。光学セル内の液面がほぼ一定に成るよ
うに制御する機構を設けることもできる。これは、光学
セルの上部が開放しており、光学セル内の液面を検知す
る機構と、液面の低下時にシース液容器内の水溶液をバ
ルブを介して補給する機構によって構成できる。光学検
出部では試料の蛍光または光吸収を測定する。また、励
起光源部をレーザ装置とし、また少なくとも2種類のレ
ーザ装置とし、これらのレーザ光を同軸にして1本にし
てもよい。生じる蛍光などの像は、二次元検出器によっ
て検出できる。また、複数本のキャピラリーの各々への
試料の注入は同時に行う。泳動下流側の電極はシース液
の排出される容器内だけでなく、光学セル内部、または
シース液容器内部とすることもできる。この泳動下流側
の電極はその電位が0V(接地)、またはその絶対値が
他方の泳動上流側の電位の絶対値に比べて小さい値とす
る。また、試料が泳動される下流側の電極槽内に溜る水
溶液の液面がほぼ一定になるようにし、槽に過剰の水溶
液を排する機構を設けてもよい。さらに、多数本のキャ
ピラリーを泳動する試料から発する蛍光の両端の長さの
二次元検出器の受光サイズに対する比が3以下、つまり
全体としての像倍率が1/3倍以上とする。また隣合う
キャピラリーとの間隔がキャピラリーサイズの10倍以
下とするのが望ましい。電気泳動では、試料が泳動され
る下流側の電極の数が1個で、試料の注入側の電極の数
が泳動分離用キャピラリーの本数に一致する構造とする
のが望ましい。さらに、泳動分離用のキャピラリー内部
を流れる電流値をキャピラリー毎に測定し、表示する機
構を設ける。その電流値はそれぞれ2値化して表示して
もよい。また、泳動分離用キャピラリーには、少なくと
も光学セル内部に保持される側の端近傍の内面をシラン
化処理し、ゲルを充填することで、少なくとも光学セル
内部に保持される側の端近傍のゲルをキャピラリー内壁
と化学的に結合させてもよい。
Further, in the configurations of (1), (2) and (3), each part may be configured as follows. The sample separation unit is composed of a capillary gel, the sheath liquid has a component equivalent to the buffer solution inside the capillary, and a denaturant for the sample can be included. Further, the means for holding a plurality of capillaries and the optical cell can be made detachable, and an insertion guide for holding the capillary holder at a designated position can be provided inside the optical cell. The injection of the aqueous solution into the optical cell is performed by providing a sheath liquid container containing the aqueous solution outside the optical cell, arranging the liquid surface at a position higher than the surface of the liquid discharged from the optical cell, and dropping it, or Using an optical cell with an open upper part, the means for pouring the aqueous solution inside the optical cell is to install a sheath liquid container containing the aqueous solution outside the optical cell, and place the liquid surface at a position higher than the drain port in the optical cell. You may arrange and carry out by a head. It is also possible to provide a mechanism for controlling the liquid level in the optical cell to be substantially constant. This can be configured by a mechanism in which the upper part of the optical cell is open and a mechanism for detecting the liquid level in the optical cell and a mechanism for replenishing the aqueous solution in the sheath liquid container via a valve when the liquid level is lowered. The optical detector measures fluorescence or light absorption of the sample. Further, the excitation light source unit may be a laser device, or at least two types of laser devices may be used, and these laser lights may be coaxially formed into one. The resulting image, such as fluorescence, can be detected by a two-dimensional detector. In addition, the sample is injected into each of the plurality of capillaries at the same time. The electrode on the downstream side of the migration can be not only inside the container from which the sheath liquid is discharged, but also inside the optical cell or inside the sheath liquid container. The potential of the electrode on the downstream side of migration is set to 0 V (ground) or its absolute value is smaller than the absolute value of the potential on the upstream side of the other migration. Further, a mechanism may be provided in which the liquid surface of the aqueous solution accumulated in the electrode bath on the downstream side where the sample is migrated is kept substantially constant and the excess aqueous solution is discharged into the bath. Further, the ratio of the length of both ends of the fluorescence emitted from the sample which migrates a large number of capillaries to the light receiving size of the two-dimensional detector is 3 or less, that is, the overall image magnification is 1/3 or more. Further, it is desirable that the distance between adjacent capillaries is 10 times or less the capillary size. In electrophoresis, it is preferable that the number of electrodes on the downstream side on which the sample is migrated is one and the number of electrodes on the injection side of the sample is equal to the number of capillaries for electrophoretic separation. Further, a mechanism for measuring and displaying the value of the current flowing through the capillary for electrophoretic separation is provided. The current values may be binarized and displayed. Further, in the capillary for electrophoresis separation, at least the inner surface in the vicinity of the end on the side held inside the optical cell is silanized and filled with gel, so that at least the gel near the end on the side held inside the optical cell is filled. May be chemically bonded to the inner wall of the capillary.

【0008】[0008]

【作用】電気泳動装置の構成(1)または(3)では、
それぞれの一端がそれぞれ陰極電極槽または陽極電極槽
に接続された1対または複数対のキャピラリーのそれぞ
れの他端を光学セル中にその軸をほぼ一致させ一定の間
隙を保持して対向させて配置するので、光学セルの一部
を貫通する泳動路を形成できる。外部から光学セル内に
シース液を注入して流すので、試料分離部である上流側
の泳動路のキャピラリー端から泳動される試料をシース
フロー状態にして対向するキャピラリーに導くことがで
き、上流側のキャピラリーと下流側のキャピラリーとを
連続的に試料が電気泳動することができ、しかも上流側
のキャピラリーと下流側のキャピラリーとの軸上の間隙
部のみに試料を確実に電気泳動させることができる。こ
の間隙部を光学検出部とし、光源から光学検出部への光
照射をキャピラリーの無い液中で行なうことができ、試
料の蛍光または光吸収等の光学計測を行うことができ
る。これにより、キャピラリーまたはキャピラリーゲル
による散乱光及び蛍光の発生を回避することができ、高
感度な蛍光または光吸収計測が可能となる。このよう
に、複数のキャピラリーを光学セル中に軸をほぼ一致さ
せ一定の間隙を保持して対向させることにより、試料分
離部である上流側のキャピラリーと、光学検出部である
間隙部とを簡便に構成することができる。しかも下流側
に対となるキャピラリーを配置することで、試料の泳動
路を正確に規定することができ、光源から光照射を容易
にかつ確実にすることができ、また蛍光等の受光をも容
易にかつ確実にすることができる。また、シース液及び
試料液は下流側のキャピラリー内部のみを通って光学セ
ル外部に流出するが、キャピラリーはその径が小さいた
め、光学セルに注入するシース液の流量を少なくするこ
とができ、シース液量の低減が可能となる。シース液の
流量は光学セルの寸法によらず、キャピラリーの内径に
よって規定されるため、通常のシースフローチャンバー
のようにシース液の注入部の内部の断面積を太くし、シ
ースフロー部の断面積を細くするような形状に光学セル
を調整する必要がなく、角形の光学セルを使用できるの
で、光学セルを容易に、しかも安価に作製することがで
きる。このように、複数のキャピラリー対によって形成
される複数の光学検出部を光学セル中に近接して配置す
ることができ、装置の小型化が達成できる。光学セルも
1個、シースフローを形成させる配管も1個で済むため
安価に、しかも容易に装置を構成できる。また各キャピ
ラリーから泳動される試料は、光学検出部を通過する際
に、各キャピラリー毎にシースフロー状態となり、シー
ス液の流れはすべて同じ条件となるため、そのフロー速
度等のシースフロー状態は各キャピラリー毎に均一にな
り、光学検出の精度を向上させることができる。光学セ
ルの内部は、複数のキャピラリー対を保持するため、そ
の断面積が大きくなるが、シース液等は下流側の各キャ
ピラリーを通って流れ出るため、シース液が流れる実効
的な断面積はキャピラリーの内径面積の総和となり、光
学セル自体の断面積に比べて微小になる。そのため、シ
ース液の流量は少なくて済み、シース液量の低減が可能
となり、装置の小型化を図ることができる。
In the configuration (1) or (3) of the electrophoretic device,
One end of each pair of capillaries whose one end is connected to the cathode electrode tank or the anode electrode tank, respectively, and the other ends of the capillaries are arranged to face each other in the optical cell with their axes being substantially aligned with each other while maintaining a constant gap. Therefore, a migration path that penetrates a part of the optical cell can be formed. Since the sheath liquid is injected into the optical cell from the outside and allowed to flow, the sample migrated from the capillary end of the migration path on the upstream side, which is the sample separation unit, can be guided to the opposite capillary in a sheath flow state. The sample can be continuously electrophoresed in the capillary and the downstream capillary, and the sample can be surely electrophoresed only in the axial gap between the upstream capillary and the downstream capillary. . By using this gap portion as an optical detection portion, light irradiation from the light source to the optical detection portion can be performed in a liquid without a capillary, and optical measurement such as fluorescence or light absorption of the sample can be performed. As a result, it is possible to avoid the generation of scattered light and fluorescence due to the capillary or the capillary gel, and it is possible to perform highly sensitive fluorescence or light absorption measurement. In this way, by making a plurality of capillaries face each other in the optical cell so that their axes are substantially aligned with each other while maintaining a constant gap, the capillary on the upstream side that is the sample separation unit and the gap that is the optical detection unit can be easily Can be configured to. Moreover, by arranging a pair of capillaries on the downstream side, the migration path of the sample can be accurately defined, the light irradiation from the light source can be made easy and reliable, and the reception of fluorescence etc. is also easy. And can be assured. Further, the sheath liquid and the sample liquid flow out to the outside of the optical cell only through the inside of the capillary on the downstream side, but since the capillary has a small diameter, it is possible to reduce the flow rate of the sheath liquid to be injected into the optical cell. The amount of liquid can be reduced. Since the flow rate of the sheath liquid is regulated by the inner diameter of the capillary, not by the size of the optical cell, the cross-sectional area inside the sheath liquid injection part must be thickened like the normal sheath flow chamber, Since it is not necessary to adjust the optical cell into a shape that makes the shape narrower and a prismatic optical cell can be used, the optical cell can be easily manufactured at low cost. In this way, it is possible to arrange a plurality of optical detection units formed by a plurality of capillary pairs in the optical cell in close proximity, and it is possible to achieve miniaturization of the device. Since only one optical cell and one pipe for forming the sheath flow are required, the device can be constructed inexpensively and easily. When passing through the optical detection unit, the sample migrated from each capillary is in a sheath flow state for each capillary, and the sheath liquid flows under the same conditions. It becomes uniform for each capillary, and the accuracy of optical detection can be improved. Since the inside of the optical cell holds a plurality of capillary pairs, its cross-sectional area becomes large, but since the sheath liquid and the like flow out through each capillary on the downstream side, the effective cross-sectional area through which the sheath liquid flows is that of the capillary. This is the sum of the inner diameter areas, which is smaller than the cross-sectional area of the optical cell itself. Therefore, the flow rate of the sheath liquid is small, the amount of sheath liquid can be reduced, and the device can be downsized.

【0009】1個の光学セル中に、複数の光学検出部を
一直線上に位置するように複数のキャピラリー対を整列
して配置し、励起光をこの直線に沿って照射するので、
全ての光学検出部を同時に照射することができ、複数の
光学検出部での蛍光測定を同時に行うことができる。ま
た、複数の光学検出部が互いに液体を介して連結するた
め、励起光がキャピラリー等による光散乱を受けずに各
光学検出部を照射することができ、励起光を効率良く各
光学検出部に導くことができ、高精度に蛍光を検出する
ことができる。なお、光の検出器として2次元のTVカ
メラ等を使用すれば、複数の光学検出部の蛍光像を同時
に受光することができる。1個の光学セル中に、複数の
光学検出部を一直線上に位置するように複数のキャピラ
リー対を整列して配置し、複数のキャピラリー対の間隔
を近接させることができ、装置を小型に、安価に構成す
ることができるだけではなく、上記の直線上の両端の光
学検出部間の長さを短くすることができる。両端の光学
検出部間の長さが短くなれば、励起光をレンズ等で細く
絞っても、すべての光学検出部をほぼ同等の光ビーム径
で照射することができる。例えば、レーザ光を焦点位置
で100μm径程度に絞ったとき、その前後約10mm
程度に渡ってレーザ光径が100μm程度になる。外径
200μmで内径100μmのキャピラリーを400μ
m毎に並べると、焦点の前後約10mm程度の内側に5
0本程度配置することができ、これらを同等の光ビーム
径・光ビーム強度で照射することができる。これより、
励起光を細く絞った状態で各光学検出部を光照射でき、
蛍光強度を増大させることができ、高感度に試料を検出
することができる。
In a single optical cell, a plurality of pairs of capillaries are aligned so that a plurality of optical detectors are located on a straight line, and excitation light is irradiated along this straight line.
It is possible to irradiate all the optical detection sections at the same time, and it is possible to simultaneously perform fluorescence measurement in a plurality of optical detection sections. Further, since the plurality of optical detection units are connected to each other through the liquid, each optical detection unit can be irradiated without the excitation light being scattered by the capillary or the like, and the excitation light can be efficiently transmitted to each optical detection unit. Therefore, the fluorescence can be detected with high accuracy. If a two-dimensional TV camera or the like is used as the light detector, it is possible to simultaneously receive the fluorescent images of the plurality of optical detection units. In a single optical cell, a plurality of pairs of capillaries can be aligned and arranged so that a plurality of optical detectors are located on a straight line, and the intervals of the plurality of pairs of capillaries can be close to each other. Not only can it be constructed at a low cost, but the length between the optical detection portions at both ends on the above straight line can be shortened. If the length between the optical detection portions at both ends is shortened, even if the excitation light is narrowed down by a lens or the like, it is possible to irradiate all the optical detection portions with a substantially equal light beam diameter. For example, when the laser light is focused to a diameter of about 100 μm at the focal position, about 10 mm before and after that
The laser beam diameter becomes about 100 μm. 400μ with a capillary with an outer diameter of 200μm and an inner diameter of 100μm
If you arrange every m, 5 will be inside about 10mm before and after the focal point.
About 0 lines can be arranged and they can be irradiated with the same light beam diameter and light beam intensity. Than this,
You can irradiate each optical detection part with the excitation light narrowed down,
The fluorescence intensity can be increased, and the sample can be detected with high sensitivity.

【0010】なお、試料分離部をキャピラリーゲルで構
成して容易に分子量分離ができる。また、下流側のキャ
ピラリーを中空のキャピラリーとし、シース液等を効率
良く流すことができる。下流側にはキャピラリーそのも
のではなくても同等の動作を行いうるもの、例えば平板
に上部キャピラリー数に相当する孔や溝を形成させたも
のを使用できる。シース液を、キャピラリー内部の緩衝
液と同等の成分とすることで、間隙部つまり光学検出部
での電気の流れを確保することができ、試料の電気泳動
を可能にする。さらに、キャピラリー内部と外部の緩衝
液の組成が同等であるため、キャピラリー内部の緩衝液
が光学セル内部に流れでて組成が変動することを防ぐこ
とができ、電気泳動での試料の分離能を損なわない。ま
た、試料が一本鎖のDNA等の場合には、シース液に変
性剤を含ませることもできる。この場合、試料DNAが
間隙部つまり光学検出部を泳動する際に再結合すること
を防ぐことができ、測定精度が向上する。キャピラリー
内部に閉じ込めたの変性剤が光学セル内へ漏れでる可能
性が少なくなり、電気泳動での試料の分離能を損なわな
い。また、シース液の光学セルへの注入は、シース液容
器内のシース液の液面を下流側電極槽内の液面よりも高
い位置に配置することで、落差により簡便にシース液を
フローさせることができ、シース液を機械的にフローさ
せる必要が無く、簡便で安価な装置構成となる。さら
に、ポンプ等を使用する場合に発生する脈流が無くなる
ため、安定したシースフローが可能になり測定精度が高
まる。なお、シース液の流量は、シース液容器内のシー
ス液の液面と下流側電極槽内の液面の落差を変えること
で容易に調整することができる。光学セルは、キャピラ
リーを取り付けた際に密封される形状の他、上部が開放
している形状のセルを使用するとキャピラリー保持具の
取付けが簡便にできる。このとき、シース液容器の液面
を光学セル内の排水口より高い位置に配置することで、
前述と同様の効果が得られる。また、光学セル内の液面
を検知する機構と、液面の低下時にシース液容器内の水
溶液をバルブを介して補給する機構を設け、光学セル内
の液面がほぼ一定になるように制御し、脈流の少ない安
定したシースフローが達成でき、簡便で安価に装置を構
成できる。光学検出部では、試料の蛍光または光吸収の
どちらでも測定することができる。なお、間隙部の間隙
距離は特に規定されないが、0.1mmから3mm程度
とするのが好ましい。一般に、間隙部の間隙距離を短く
すればするほど試料が間隙空間を泳動しやすくなるた
め、基本的に間隙長は短い方が好ましい。しかしなが
ら、装置を組立てる上で、間隙長が短すぎるとその調整
が難しくなるため、通常現実的には0.1mm以上が好
ましい。ただし、0.1mm以下に設定することも可能
であって、その限界は、間隙部でのレーザ光等の励起光
束の幅により決定される。また逆に、間隙部の間隙距離
を長くすると、試料が拡散しやすくなる。間隙長が3m
m程度であれば、試料が正常に泳動することを確認し
た。つまり、間隙長を0.1mmから3mm程度とする
ことで、試料を簡便に効率よく電気泳動させることがで
きる。また、キャピラリー対を光学セル内部に保持し電
気泳動させることにより、試料はキャピラリーとキャピ
ラリーとを結ぶ線上を泳動し、光学セル内面と接触しな
いため、試料のセル内面への吸着、及びセル内面からの
散乱光の影響を除去することができ、検出感度の向上を
図ることができる。
The sample separation section is composed of a capillary gel so that the molecular weight can be easily separated. In addition, the capillary on the downstream side is a hollow capillary, so that the sheath liquid or the like can be efficiently flown. On the downstream side, it is possible to use one that can perform the same operation without being the capillary itself, for example, a flat plate on which holes or grooves corresponding to the number of upper capillaries are formed. By using the sheath liquid as a component equivalent to the buffer liquid inside the capillary, the flow of electricity in the gap portion, that is, the optical detection portion can be secured, and the sample can be electrophoresed. Furthermore, since the composition of the buffer solution inside the capillary is the same as the composition of the buffer solution outside the capillary, it is possible to prevent the buffer solution inside the capillary from flowing into the inside of the optical cell and to fluctuate the composition, and to improve the resolution of the sample by electrophoresis. Does not spoil. Further, when the sample is single-stranded DNA or the like, the denaturing agent can be included in the sheath liquid. In this case, it is possible to prevent the sample DNA from recombining during migration in the gap, that is, the optical detection section, and the measurement accuracy is improved. The possibility that the denaturant confined inside the capillary leaks into the optical cell is reduced, and the resolution of the sample in electrophoresis is not impaired. Further, the sheath liquid is injected into the optical cell by placing the sheath liquid level in the sheath liquid container at a position higher than the liquid level in the downstream electrode tank, so that the sheath liquid easily flows due to the drop. Therefore, it is not necessary to mechanically flow the sheath liquid, and the device configuration is simple and inexpensive. Furthermore, since the pulsating flow that occurs when using a pump or the like is eliminated, a stable sheath flow is possible and the measurement accuracy is improved. The flow rate of the sheath liquid can be easily adjusted by changing the drop between the liquid level of the sheath liquid in the sheath liquid container and the liquid level in the downstream electrode tank. The optical cell can be easily attached to the capillary holder by using a cell having a shape in which it is sealed when the capillary is attached and the shape of the optical cell is open. At this time, by arranging the liquid surface of the sheath liquid container at a position higher than the drain port in the optical cell,
The same effect as described above can be obtained. In addition, a mechanism that detects the liquid level in the optical cell and a mechanism that replenishes the aqueous solution in the sheath liquid container via a valve when the liquid level drops is provided, and the liquid level in the optical cell is controlled to be almost constant. However, a stable sheath flow with little pulsation can be achieved, and the device can be configured simply and inexpensively. The optical detector can measure either fluorescence or light absorption of the sample. The gap distance of the gap portion is not particularly limited, but is preferably about 0.1 mm to 3 mm. Generally, the shorter the gap distance of the gap portion, the easier the sample migrates in the gap space. Therefore, basically, the shorter gap length is preferable. However, when assembling the apparatus, if the gap length is too short, it is difficult to adjust the gap length. However, it is also possible to set it to 0.1 mm or less, and its limit is determined by the width of the excitation light beam such as laser light in the gap. On the contrary, if the gap distance of the gap portion is increased, the sample is likely to diffuse. Gap length is 3m
It was confirmed that the sample migrated normally when it was about m. That is, by setting the gap length to about 0.1 mm to 3 mm, the sample can be easily and efficiently electrophoresed. In addition, by holding the pair of capillaries inside the optical cell and performing electrophoresis, the sample migrates on the line connecting the capillaries and does not come into contact with the inner surface of the optical cell. The influence of scattered light can be eliminated, and the detection sensitivity can be improved.

【0011】また各々のキャピラリーを泳動する複数の
試料からの像を、多面体のプリズム等を用いて分割し、
それぞれが異なる波長域の光成分を通すように分光フィ
ルタを用い、1試料から複数の情報を容易に得ることが
できる。特に、像をDNAの塩基種の数である4つに分
割すれば、それぞれの塩基種に対し別々の蛍光体で標識
しDNA塩基配列を効率よく決定できる。複数本のキャ
ピラリーを各々泳動する試料からの蛍光像または各々分
割された蛍光像は、同時に二次元検出器に結像させその
強度を同時に計測することで、キャピラリーの本数に選
らずに高速に計測することが可能になる。また、光学セ
ル内部に、キャピラリー保持具を指定した位置に保持す
るための挿入ガイドを設け、複数本のキャピラリーと光
学セルとが脱着可能とすることでキャピラリーの取付
け、取扱等の操作性が向上する。また、励起光源部をレ
ーザ装置とし、また少なくとも2種類のレーザ装置と
し、これらのレーザ光を同軸にして1本にして照射する
ことで、DNA断片への励起を効率良く行うことができ
る。泳動分離用の複数本のキャピラリーの本数に等しい
電極を設け、複数の試料液に各々キャピラリーと電極を
浸し、同時に電圧を印加して複数本のキャピラリーの各
々への試料の注入を同時に行うことにより、試料の注入
が容易に、かつ一度の操作でできることになり、従来の
ように1本単位で行う場合に比較して、時間の短縮、操
作性の向上が図れ、さらに、泳動分離用のキャピラリー
内部を流れる電流値をキャピラリー毎に測定することが
可能になる。キャピラリー内部を流れる電流値は、キャ
ピラリーの状態を知るのに有効であり、例えば、ゲルの
破損等による分離の不良をあらかじめ予測できる。電流
値の表示は、2値化のレベルを任意に設定し、電流値を
2値化して通常の泳動電流以下のときにランプが点灯す
るように表示するので、キャピラリーゲルの破損等がモ
ニタでき、ゲルキャピラリーの交換、再計測を行う必要
性を効率よく判断でき使い勝手の向上が図れる。
Further, images from a plurality of samples migrating each capillary are divided by using a polyhedral prism or the like,
It is possible to easily obtain a plurality of pieces of information from one sample by using a spectral filter so that light components of different wavelength ranges pass through. In particular, if the image is divided into four, which is the number of DNA base species, each base species can be labeled with a different fluorophore to efficiently determine the DNA base sequence. A fluorescence image from a sample that migrates multiple capillaries or divided fluorescence images is simultaneously imaged on a two-dimensional detector and its intensity is measured at the same time, enabling high-speed measurement regardless of the number of capillaries. It becomes possible to do. In addition, an insertion guide for holding the capillary holder at the specified position is provided inside the optical cell, and multiple capillaries and optical cells can be attached and detached, improving the operability of mounting and handling the capillaries. To do. Further, the excitation light source unit is a laser device, and at least two types of laser devices are used, and by irradiating these laser lights coaxially into one, the DNA fragments can be efficiently excited. By providing electrodes equal in number to multiple capillaries for electrophoretic separation, immersing each capillary and electrode in multiple sample solutions, and applying voltage simultaneously to inject sample into each of multiple capillaries simultaneously. In addition, sample injection can be performed easily and in a single operation, which saves time and improves operability as compared to the conventional case where a single unit is used. Furthermore, a capillary for electrophoresis separation is used. It is possible to measure the value of the current flowing inside each capillary. The value of the current flowing inside the capillary is effective for knowing the state of the capillary, and for example, a separation failure due to gel breakage or the like can be predicted in advance. The current level can be displayed by setting the binarization level to any value and turning on the lamp when the current level is below the normal electrophoretic current so that damage to the capillary gel can be monitored. Therefore, it is possible to efficiently judge the necessity of exchanging the gel capillary and re-measurement, and improve the usability.

【0012】さらに、光学セル内部に保持する隣合うキ
ャピラリーとの間隔がキャピラリーサイズの10倍以下
とし、検出する蛍光像の全体としての像倍率を1/3倍
以上とすることで、平板ゲル方式と比べ受光立体角を増
大させることかでき、同じ量の蛍光体に対する検出感度
の向上が図れる。電気泳動装置の構成(2)または
(3)の一部の構成では、一端が電極槽に浸されている
複数のキャピラリーを光学セル中に終端させ、外部から
光学セル内にシース液を注入して流すことにより、各キ
ャピラリーを泳動する試料が各々シースフロー状態で光
学セル中をフローすることになり、シースフロー部を光
学検出部とし、電気泳動装置の構成(1)と同様にし
て、各々のキャピラリーを泳動する試料を別々に測定す
ることができ、電気泳動装置の構成(1)と同様の作用
を得る。電気泳動装置の構成(1)に関して説明した関
連するその他作用は、電気泳動装置の構成(2)につい
ても同様である。
Further, the distance between adjacent capillaries held inside the optical cell is 10 times or less the capillary size, and the overall image magnification of the fluorescent image to be detected is 1/3 or more, whereby the flat gel system is adopted. It is possible to increase the light receiving solid angle as compared with, and it is possible to improve the detection sensitivity for the same amount of phosphor. In a part of the configuration (2) or (3) of the electrophoretic device, a plurality of capillaries whose one end is immersed in the electrode tank are terminated in the optical cell, and the sheath liquid is injected into the optical cell from the outside. Flow through the optical cell in a sheath flow state, and the sheath flow section serves as an optical detection section, and each sample is run in the same manner as in the configuration (1) of the electrophoresis apparatus. It is possible to separately measure the samples to be migrated through the capillaries, and obtain the same effect as the configuration (1) of the electrophoresis apparatus. Other related operations described with respect to the configuration (1) of the electrophoretic device are the same as for the configuration (2) of the electrophoretic device.

【0013】[0013]

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
する。 〔実施例1〕本実施例では、蛍光標識したDNA断片を
電気泳動により分子量分離し、蛍光によって検出を行
う。標識用の蛍光体として、フルオレセイン・イソチオ
シアネート(FITC)を使用する場合について説明す
る。試料である蛍光標識したDNA断片としては、DN
A断片の一部に蛍光体で標識したもの等が使用できる。
例えば、周知のサンガー(Sanger)らのジデオキ
シ法により、蛍光標識したプライマーを使い、DNAポ
リメラーゼ反応を行うことで調製する。つまり、プライ
マーとして、FITCが結合したプライマー(標識プラ
イマー)を使用し、鋳型の一本鎖DNAに標識プライマ
ーを加えてアニールし、一本鎖DNAに標識プライマー
を結合させる。次にdATP、dTTP、dCTP、d
GTP及びddATPを加え、DNAポリメラーゼ反応
を行わせる。以上の操作で、末端がAの種々の長さの蛍
光標識DNA断片を得る。これを試料とする。まず、装
置構成について説明する。図1に、本実施例の電気泳動
装置の電気泳動部及びレーザ光照射系の構成図を示す。
図2に、電気泳動装置の蛍光検出系の構成図を示す。電
気泳動装置は試料分離部となるキャピラリーを20本並
べて、複数の試料を同時に計測する構成とする。試料分
離部として、20本のシリカ製のキャピラリー1a、1
b、1c、1d……、1tを使用する。これらは各々内
径100μm、外径375μm、長さ40cmのシリカ
製の同じキャピラリーとする。さらにそれらと同じ内外
径を有する長さ10cmの20本のシリカ製のキャピラ
リー2a、2b、2c、2d、……、2tを使用する。
キャピラリー1a〜1tには、変性剤の尿素を含むポリ
アクリルアミドゲルを充填したキャピラリーゲルを作成
する。まず、キャピラリー内部を洗浄し、シランカップ
リング処理する。次いで、脱気した3.84%のアクリ
ルアミド、0.16%のビスアクリルアミド、7Mの尿
素、2mMのEDTAを含むトリス、ほう酸緩衝液にテ
トラメチルエチレンジアミン、過硫酸アンモニュウム溶
液を加えキャピラリーに注入して重合させ、アクリルア
ミドゲルを作成する。キャピラリーはシランカップリン
グ処理されているため、アクリルアミドゲルとキャピラ
リーとは化学的に結合しており、泳動時にキャピラリー
からゲルがはみでることがない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. [Example 1] In this example, a fluorescently labeled DNA fragment is subjected to molecular weight separation by electrophoresis and detected by fluorescence. A case where fluorescein isothiocyanate (FITC) is used as a fluorescent substance for labeling will be described. The sample of the fluorescently labeled DNA fragment is DN
A part of the A fragment labeled with a fluorescent substance can be used.
For example, it is prepared by carrying out a DNA polymerase reaction using a fluorescently labeled primer by the well-known Sanger et al. Dideoxy method. That is, a FITC-bound primer (labeled primer) is used as a primer, the labeled primer is added to the single-stranded DNA of the template and annealed, and the labeled primer is bound to the single-stranded DNA. Next, dATP, dTTP, dCTP, d
GTP and ddATP are added and the DNA polymerase reaction is carried out. By the above operation, fluorescent labeled DNA fragments having various lengths with A at the ends are obtained. This is used as a sample. First, the device configuration will be described. FIG. 1 shows a configuration diagram of an electrophoretic unit and a laser light irradiation system of the electrophoretic device of this embodiment.
FIG. 2 shows a configuration diagram of the fluorescence detection system of the electrophoretic device. The electrophoresis apparatus has a configuration in which 20 capillaries serving as a sample separation unit are arranged and a plurality of samples are simultaneously measured. As the sample separation unit, 20 silica capillaries 1a and 1 were used.
b, 1c, 1d ... 1t are used. These are the same capillaries made of silica, each having an inner diameter of 100 μm, an outer diameter of 375 μm, and a length of 40 cm. Furthermore, 20 silica capillaries 2a, 2b, 2c, 2d, ..., 2t having the same inner and outer diameters and 10 cm in length are used.
For the capillaries 1a to 1t, a capillary gel filled with a polyacrylamide gel containing urea as a denaturant is prepared. First, the inside of the capillary is washed and subjected to silane coupling treatment. Then, degassed 3.84% acrylamide, 0.16% bisacrylamide, 7 M urea, Tris containing 2 mM EDTA, tetramethylethylenediamine and ammonium persulfate solution were added to the borate buffer solution and the mixture was injected into the capillary. Polymerize to make an acrylamide gel. Since the capillaries have been subjected to silane coupling treatment, the acrylamide gel and the capillaries are chemically bonded, and the gel does not stick out from the capillaries during the migration.

【0014】キャピラリー2a〜2tは、それらの内面
が正の電荷を有するように処理する。まず、キャピラリ
ーに3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメト
キシシラン溶液を注入して反応させ、110℃で熱処理
して、キャピラリー内面をアミノシラン化して正の電荷
を有するようにする。このようにすることでキャピラリ
ー2a〜2tの各々の内部の電気浸透流の向きが負極か
ら正極の向きになり、アクリルアミドゲルを充填したキ
ャピラリー1a〜1tでの試料の泳動方向(負極→正
極)と、キャピラリー2での試料の移動方向(負極→正
極)が一致し、試料の泳動を確実にすることができる。
以上のキャピラリー1a〜1t及び2a〜2tのそれぞ
れの一端を、光学セル内部に対向させて、一定の間隙を
保持するように固定し、試料を光学的に検出する。ここ
では蛍光により試料を検出するため、光学セルとして蛍
光セルを使用する。つまり、上記キャピラリー1a〜1
t及び2a〜2tのそれぞれの一端を角形の石英製蛍光
セル4(外形:幅36mm×奥行4.5mm×長さ3m
m、内形:幅30mm×奥行2mm×長さ3mm、:幅
は図の横方向(キャピラリー1a→1tの並び方向)、
奥行は図の紙面に対して垂直方向、長さは図の縦方向
(各キャピラリーの1→2の試料泳動方向))内部に配
置する。配置方法は、キャピラリー1aとキャピラリー
2aとが同軸になるように、しかも、1mmの長さの間
隙部3aを形成して対向させる。キャピラリー1bと2
b、1cと2c、1dと2d……、1tと2tも同様
に、各々同様の間隙部3b、3c、3d……、3tとを
形成するように配置する。キャピラリーの光学セル内へ
の固定は、ふっ素樹脂、例えば四ふっ化エチレン樹脂製
の平板状のブロックに0.6mm間隔で20箇所の垂直
孔を設けたマルチキャピラリー保持具5a及び5bを使
用する。つまり、マルチキャピラリー保持具5aの20
箇所の垂直孔に1本ずつキャピラリー1a〜1tを差し
込み、またマルチキャピラリー保持具5bの20箇所の
垂直孔に1本ずつキャピラリー2a〜2tを差し込み、
キャピラリー1aと2a、1bと2b、1cと2c、1
dと2d……、1tと2tとがそれぞれ同軸になるよう
にマルチキャピラリー保持具5aと5bを蛍光セル4の
上部と下部に密着させて固定する。さらに間隙部3a〜
3tを光学検出部、ここでは蛍光検出部とするため、各
々の間隙部3a〜3tが1直線上に整列するように、石
英製蛍光セル4内でのキャピラリー1a〜1t及び2a
〜2tの長さ等を調整する。なお、キャピラリー1a〜
1t及びキャピラリー2a〜2tのそれぞれの他端は、
緩衝液(トリス、ほう酸、EDTA、尿素を含む緩衝
液)を入れた陰極側電極槽6及び陽極側電極槽7に浸
す。蛍光セル4には、その内部をシース液で満たすため
のシース液注入口8が設けられており、四ふっ化エチレ
ン樹脂製のチューブ9を介してシース液容器10内のシ
ース液11が注入できる構造としている。シース液に
は、トリス、ほう酸、EDTA、尿素を含む緩衝液を使
用し、キャピラリー1a〜1tのキャピラリーゲル内の
緩衝液と同じ成分とし、キャピラリーゲルの構成成分の
蛍光セル4内への漏れ出しを防止するようにする。
The capillaries 2a to 2t are processed so that their inner surfaces have a positive charge. First, a 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane solution is injected into the capillaries to cause a reaction, and heat treatment is performed at 110 ° C. to aminosilanize the inner surfaces of the capillaries so that they have a positive charge. By doing so, the direction of the electroosmotic flow inside each of the capillaries 2a to 2t is changed from the negative electrode to the positive electrode, and the migration direction of the sample in the capillaries 1a to 1t filled with acrylamide gel (negative electrode → positive electrode). , The moving direction of the sample in the capillary 2 (negative electrode → positive electrode) is the same, and the migration of the sample can be ensured.
One end of each of the above-mentioned capillaries 1a to 1t and 2a to 2t is opposed to the inside of the optical cell and fixed so as to maintain a constant gap, and the sample is optically detected. Since a sample is detected by fluorescence here, a fluorescence cell is used as an optical cell. That is, the capillaries 1a-1
t and 2a to 2t each have one end having a prismatic quartz fluorescent cell 4 (outer shape: width 36 mm x depth 4.5 mm x length 3 m).
m, inner shape: width 30 mm x depth 2 mm x length 3 mm ,: width is the lateral direction of the figure (capillary 1a → 1t arrangement direction),
The depth is arranged in the vertical direction with respect to the paper surface of the drawing, and the length is arranged in the vertical direction of the drawing (the 1 → 2 sample migration direction of each capillary). The arrangement method is such that the capillaries 1a and the capillaries 2a are coaxial with each other, and a gap portion 3a having a length of 1 mm is formed so as to face each other. Capillaries 1b and 2
Similarly, b, 1c and 2c, 1d and 2d, ..., 1t and 2t are arranged so as to form the same gap portions 3b, 3c, 3d ,. The capillaries are fixed in the optical cell by using multi-capillary holders 5a and 5b in which a flat plate block made of a fluororesin such as ethylene tetrafluoride resin is provided with 20 vertical holes at 0.6 mm intervals. That is, 20 of the multi-capillary holder 5a
Insert the capillaries 1a to 1t into the vertical holes at each position, and insert the capillaries 2a to 2t into the vertical holes at 20 positions of the multi-capillary holder 5b.
Capillaries 1a and 2a, 1b and 2b, 1c and 2c, 1
d and 2d ... The multi-capillary holders 5a and 5b are fixed in close contact with the upper and lower portions of the fluorescent cell 4 so that 1t and 2t are coaxial with each other. Furthermore, the gap 3a-
Since 3t is an optical detection unit, here a fluorescence detection unit, the capillaries 1a to 1t and 2a in the quartz fluorescence cell 4 are arranged so that the gaps 3a to 3t are aligned on a straight line.
Adjust the length of ~ 2t, etc. The capillaries 1a-
The other ends of the 1t and the capillaries 2a to 2t are
It is dipped in a cathode side electrode tank 6 and an anode side electrode tank 7 containing a buffer solution (a buffer solution containing Tris, boric acid, EDTA and urea). The fluorescent cell 4 is provided with a sheath liquid injection port 8 for filling the inside thereof with a sheath liquid, and the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 can be injected through a tube 9 made of ethylene tetrafluoride resin. It has a structure. A buffer solution containing Tris, boric acid, EDTA, and urea is used as the sheath liquid, and the same component as the buffer solution in the capillary gel of the capillaries 1a to 1t is used to leak the constituent components of the capillary gel into the fluorescent cell 4. To prevent.

【0015】また、キャピラリー1a〜1t及びキャピ
ラリー2a〜2tを内部に配置した状態の蛍光セル4内
を、シース液で満たし、シース液容器10内のシース液
11の液面を陽極側電極槽7内の緩衝液の液面より高く
配置することで、シース液はキャピラリー2a〜2tを
通って陽極側電極槽7内に流れる。この状態では、蛍光
セル4内及びキャピラリー2a〜2tの内部がシース液
つまり緩衝液で満たされ、またキャピラリー1a〜1t
もキャピラリーゲルで満ちており、陰極側電極槽6と陽
極側電極槽7の間に直流高電圧電源12により直流電圧
を印加することで、例えばキャピラリー1aと間隙部3
aとキャピラリー2aを貫くように電流が流れ、試料を
電気泳動させることができる。また、シース液容器10
内のシース液11の液面を陽極側電極槽7内の緩衝液の
液面より高く配置することで、キャピラリー2a〜2t
の内部をシース液が流れでることになり、各々のキャピ
ラリー2a〜2tの上部、即ち間隙部3a〜3tの各々
を中心とした流れが生じる。そこでキャピラリー1a〜
1tから泳動されてくる試料は、キャピラリー2a〜2
tの上部の流れに沿って、各々間隙部3a〜3tをシー
スフロー状態で通過し、各々のキャピラリーに導かれ、
陽極側電極槽7側に泳動される。キャピラリー2a〜2
tはその内部が正の電荷を有するように処理しており、
キャピラリー2a〜2t内の電気浸透流はキャピラリー
1a〜1tから陽極側電極槽7の方向になり、間隙部へ
の液の逆流が無く、シース液を安定に陽極側電極槽7方
向に流すことができ、特にシース液の流量が少ない場合
でも安定にシース液を陽極側電極槽7方向に流すことが
できる。
Further, the inside of the fluorescent cell 4 in which the capillaries 1a to 1t and the capillaries 2a to 2t are arranged is filled with a sheath liquid, and the surface of the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 is filled with the anode side electrode tank 7 By arranging it higher than the liquid level of the buffer solution inside, the sheath solution flows into the anode-side electrode tank 7 through the capillaries 2a to 2t. In this state, the inside of the fluorescent cell 4 and the inside of the capillaries 2a to 2t are filled with the sheath liquid, that is, the buffer liquid, and the capillaries 1a to 1t.
Is also filled with the capillary gel, and by applying a DC voltage between the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7 by the DC high-voltage power supply 12, for example, the capillary 1a and the gap 3
An electric current flows so as to penetrate a and the capillary 2a, and the sample can be electrophoresed. In addition, the sheath liquid container 10
By arranging the liquid level of the sheath liquid 11 in the inner side higher than the liquid level of the buffer liquid in the anode-side electrode tank 7, the capillaries 2a to 2t are provided.
The sheath liquid flows inside the inside of the tube, and a flow is generated around the upper portions of the capillaries 2a to 2t, that is, the gaps 3a to 3t. Therefore, capillary 1a ~
Samples migrated from 1t are capillaries 2a to 2
Along the flow of the upper part of t, they pass through the gaps 3a to 3t in the sheath flow state and are guided to the respective capillaries,
It migrates to the side of the anode-side electrode tank 7. Capillaries 2a-2
t is treated so that the inside has a positive charge,
The electroosmotic flow in the capillaries 2a to 2t is directed from the capillaries 1a to 1t toward the anode side electrode tank 7, and there is no backflow of the liquid into the gap portion, and the sheath liquid can be stably flowed toward the anode side electrode tank 7. In particular, even when the flow rate of the sheath liquid is small, the sheath liquid can stably flow in the direction of the anode-side electrode tank 7.

【0016】電気泳動は、陰極側電極槽6と陽極側電極
槽7の間に直流高電圧電源12により直流電圧を印加す
ることで行う。電圧印加により、キャピラリー1aとキ
ャピラリー2aを流れる電流は主に間隙部3aを中心に
流れ、同様にキャピラリー1bと2b、1cと2c、1
dと2d……、1tと2tを流れる電流は主に各々間隙
部3b、3c、3d……、3tを中心に流れる。さらに
上述のように、キャピラリー1a〜1tから泳動されて
くる試料は、キャピラリー2a〜2tの上部の流れに沿
って、各々間隙部3a〜3tをシースフロー状態で通過
し、各々のキャピラリーに導かれる。つまり、各々のキ
ャピラリー及び間隙部を泳動する試料は、隣の間隙部を
泳動する試料と接触せずに泳動し、各々の間隙部を泳動
する試料を分離して蛍光計測することができる。また、
試料は蛍光セル4の内面にも接触しないため、蛍光セル
への試料の吸着の影響が無く、また蛍光セル面での散乱
光をスリット等で空間的に除去することができ、高感度
な蛍光測定が可能になる。試料である蛍光標識DNA断
片の導入は、陰極側のキャピラリー1aの端を一時的に
試料液に浸し、試料液と陽極側電極槽7の間に6kVの
電圧を20秒間程度印加することで行う。その後キャピ
ラリーの端を元の陰極側電極槽6に戻す。この操作をキ
ャピラリー1b〜1tの各々について行い、キャピラリ
ー1a〜1tのキャピラリーゲル内に試料を注入する。
なお、試料の注入は、上記のように1本ずつ順番に行っ
ても良いし、またキャピラリー1a〜1tをそれぞれ試
料液に浸し、同時に電圧を印加することで行っても良
い。試料の電気泳動による分子量分離は、陰極側電極槽
6と陽極側電極槽7の間に6kVの直流電圧を印加して
行う。キャピラリー1a〜1tの各々に注入された試料
は、各々キャピラリー1a〜1tのキャピラリーゲル内
を陰極側から陽極側に向かって分子量分離されつつ泳動
され、各々間隙部3a〜3tを通過する。間隙部3a〜
3tを通過する試料の検出は、標識用の蛍光体であるF
ITCを励起するために波長488nmのアルゴンレー
ザ光を使用し、レーザ光が、1直線上に整列させた間隙
部3a〜3tを同時に、またほぼ同じ条件で照射するよ
うにレーザ光軸を調整して照射し、発する蛍光を計測す
ることで行う。つまり、アルゴンレーザ光源20の波長
488nmのレーザ光21をレンズ22により絞って照
射し、間隙部3a〜3tを通過する蛍光標識DNA断片
を励起する。ビーム径が約0.7mmのレーザ光を使用
し、焦点距離が100mmのレンズ22を使用し、間隙
部3a〜3tの中間に焦点を合わせる。この場合、焦点
でのレーザ光のスポットサイズは150μm程度で、そ
の焦点深度は約20mmである。間隙部3aから間隙部
3tまでの距離は、キャピラリー1aからキャピラリー
1tまでの距離に等しく、本例の場合0.6mm×19
つまり約12mmである。つまり、レーザ光は間隙部3
a〜3tの20箇所をほぼ同一のスポットサイズで照射
しており、またそのスポットサイズがキャピラリーゲル
の太さ(100μm)とほぼ同等となる。以上のよう
に、レーザ光のスポットサイズをキャピラリーゲルの太
さとほぼ同等の大きさにでき、また全ての間隙部をほぼ
同一のスポットサイズで照射するように、光源とレンズ
系を選定することにより、間隙部3a〜3tを泳動する
蛍光標識DNA断片を均一にしかも効率良く励起するこ
とができる。
The electrophoresis is performed by applying a DC voltage between the cathode side electrode tank 6 and the anode side electrode tank 7 by a DC high voltage power supply 12. When a voltage is applied, the current flowing through the capillaries 1a and 2a mainly flows through the gap 3a, and similarly the capillaries 1b and 2b, 1c and 2c, 1
The currents flowing through d and 2d ... 1t and 2t mainly flow through the gaps 3b, 3c, 3d. Further, as described above, the samples migrated from the capillaries 1a to 1t pass through the gaps 3a to 3t in the sheath flow state along the upper flow of the capillaries 2a to 2t and are guided to the respective capillaries. . That is, the sample migrating in each capillary and the gap can be migrated in the adjacent gap without contacting the migrating sample, and the sample migrating in each gap can be separated for fluorescence measurement. Also,
Since the sample does not come into contact with the inner surface of the fluorescent cell 4, there is no influence of the adsorption of the sample on the fluorescent cell, and the scattered light on the fluorescent cell surface can be spatially removed by a slit or the like, thus providing highly sensitive fluorescent light. Measurement becomes possible. The fluorescence-labeled DNA fragment as a sample is introduced by temporarily immersing the end of the capillary 1a on the cathode side in the sample solution and applying a voltage of 6 kV for about 20 seconds between the sample solution and the anode-side electrode tank 7. . After that, the end of the capillary is returned to the original cathode-side electrode tank 6. This operation is performed for each of the capillaries 1b to 1t, and the sample is injected into the capillary gel of the capillaries 1a to 1t.
The samples may be injected one by one as described above, or by immersing each of the capillaries 1a to 1t in the sample solution and applying a voltage at the same time. The molecular weight separation of the sample by electrophoresis is performed by applying a DC voltage of 6 kV between the cathode side electrode tank 6 and the anode side electrode tank 7. The sample injected into each of the capillaries 1a to 1t is electrophoresed in the capillary gel of each of the capillaries 1a to 1t while being separated in molecular weight from the cathode side toward the anode side, and passes through the gaps 3a to 3t, respectively. Gap 3a ~
The detection of the sample passing 3t is carried out by using F which is a fluorescent substance for labeling.
Argon laser light having a wavelength of 488 nm is used to excite the ITC, and the laser optical axis is adjusted so that the laser light irradiates the gap portions 3a to 3t aligned in a straight line at the same time and under substantially the same conditions. It is performed by measuring the amount of fluorescence emitted. That is, the laser light 21 of the wavelength of 488 nm of the argon laser light source 20 is narrowed down by the lens 22 and irradiated to excite the fluorescence labeled DNA fragment passing through the gaps 3a to 3t. A laser beam having a beam diameter of about 0.7 mm is used, and a lens 22 having a focal length of 100 mm is used to focus on the middle of the gaps 3a to 3t. In this case, the spot size of the laser light at the focus is about 150 μm, and the depth of focus is about 20 mm. The distance from the gap 3a to the gap 3t is equal to the distance from the capillary 1a to the capillary 1t, and in the case of this example, 0.6 mm × 19.
That is, it is about 12 mm. That is, the laser light is generated in the gap 3
The 20 spots a to 3t are irradiated with almost the same spot size, and the spot size is almost the same as the thickness (100 μm) of the capillary gel. As described above, by selecting the light source and the lens system so that the spot size of the laser beam can be made almost the same as the thickness of the capillary gel and all gaps can be irradiated with almost the same spot size. The fluorescently labeled DNA fragments that migrate in the gaps 3a to 3t can be excited uniformly and efficiently.

【0017】間隙部3a〜3tを泳動する蛍光標識DN
A断片からの蛍光はレーザ光照射方向と垂直方向から検
出する。その構成図を図2に示した。DNA断片から発
せられた蛍光30は、干渉フィルタ32で散乱光などの
背景光等を除去し、レンズ33で、CCDカメラ等の二
次元検出器34に結像する。二次元検出器34はコント
ローラ35により制御されて間隙部3a〜3tの蛍光像
を検出し、コンピュータ等のデータ処理装置36で各間
隙部3a〜3t毎の蛍光強度の時間変化を連続的に、し
かも全ての間隙部を同時に計測し、それらの結果をモニ
タ37に表示し、プリンタ38に出力し、またメモリ3
9に保存する。これにより、1a〜1tの各キャピラリ
ー毎に分子量分離された泳動パターンを同時にかつ連続
的に測定することができる。なお、本例の場合、間隙部
の蛍光像は一次元上に並ぶため、CCDカメラのような
や二次元検出器のかわりに、ホトダイオードアレイ等の
一次元検出器をも使用することができる。また干渉フィ
ルタ32には、FITCからの蛍光を効果的に検出する
ために、500nm〜540nmの波長域を通過するバ
ンドパス干渉フィルタを使用する。また、間隙部3a〜
3tの像が二次元検出器の受光面に全て結像するよう
に、レンズ33の像倍率を設定する。本実施例では間隙
部は基本的に緩衝液であるため、レーザ光は、キャピラ
リー等の散乱を受けずに間隙部を伝播する。そのため、
複数のキャピラリーを泳動する試料を同時に、均質に、
効率的に光照射することができる。また、キャピラリー
やキャピラリーゲルによる散乱光や蛍光などの背景光を
大幅に低減することができ、高感度に蛍光を検出するこ
とが可能になる。背景光の低減効果としては、例えば間
隙部を形成させることなく、被覆を除去したキャピラリ
ーそのものにレーザ光を照射して蛍光検出する場合と比
べて、本実施例のように間隙部で蛍光計測を行うと、検
出される背景光強度が1/10程度以下になり、より低
濃度の試料を検出できるようになる。また、複数の間隙
部を1直線上に整列させることで、すべての間隙部を同
時にしかも簡単にレーザ光で照射することができ、簡便
な装置構成とすることができる。また、複数のキャピラ
リー対を1個の光学セルに保持できることにより、光学
セルが1個で済み、シース液の注入に要する配管も1系
統で済む。またシースフローは間隙部近傍でのみ生じる
ため、各間隙部での流速はすべての間隙部でほぼ同等と
なり、間隙部間での再現性が高い。そのため、泳動路間
のバラツキが少なく、また、光学セルも本実施例のよう
に単純な構造の光学セルで十分であり、通常のシースフ
ローチャンバのように複雑な形状の光学セルを使用する
必要が無く、全体的に、簡便な装置構成となる。本実施
例では、隣合うキャピラリー間の間隔は0.6mmに設
定した。このようにキャピラリー対を一定の間隙を保持
して対向させることにより、試料の泳動する位置を規定
することができ、複数のキャピラリー(及び間隙部)を
近接して配置することができ、光学セルを小型化するこ
とが可能である。また、このことにより、レーザ光をよ
り細く絞って間隙部を照射することも可能になる。また
逆に、同じ光学セル内により多くのキャピラリー対を保
持することができるようになる。本実施例によれば、分
子量分離部が従来と同様のキャピラリーゲルであるた
め、分子量分離特性を損なうことなく、高感度に試料を
検出することができる。
Fluorescently labeled DN that migrates in the gaps 3a to 3t
The fluorescence from the A fragment is detected in the direction perpendicular to the laser light irradiation direction. The block diagram is shown in FIG. The fluorescence 30 emitted from the DNA fragment is filtered by an interference filter 32 to remove background light such as scattered light, and is imaged by a lens 33 on a two-dimensional detector 34 such as a CCD camera. The two-dimensional detector 34 is controlled by the controller 35 to detect the fluorescence image of the gaps 3a to 3t, and the data processing device 36 such as a computer continuously changes the fluorescence intensity of each gap 3a to 3t with time. Moreover, all the gaps are measured at the same time, the results are displayed on the monitor 37, output to the printer 38, and the memory 3
Save in 9. As a result, the migration patterns whose molecular weights have been separated for each of the capillaries 1a to 1t can be measured simultaneously and continuously. In the case of this example, since the fluorescent images in the gap are arranged one-dimensionally, a one-dimensional detector such as a photodiode array can be used instead of the CCD camera or the two-dimensional detector. Further, as the interference filter 32, a bandpass interference filter that passes a wavelength range of 500 nm to 540 nm is used in order to effectively detect the fluorescence from the FITC. In addition, the gap 3a-
The image magnification of the lens 33 is set so that the 3t image is entirely formed on the light receiving surface of the two-dimensional detector. In this embodiment, since the gap is basically a buffer solution, the laser light propagates through the gap without being scattered by the capillaries and the like. for that reason,
Simultaneously and homogenize samples running multiple capillaries
Light can be efficiently irradiated. Further, background light such as scattered light or fluorescence due to the capillaries or the capillary gel can be significantly reduced, and fluorescence can be detected with high sensitivity. As the effect of reducing the background light, for example, as compared with the case where the capillary itself without the coating is irradiated with laser light and fluorescence is detected without forming a gap, fluorescence measurement is performed in the gap as in the present embodiment. When this is done, the background light intensity to be detected becomes about 1/10 or less, and it becomes possible to detect a sample having a lower concentration. Further, by arranging the plurality of gaps on a straight line, it is possible to irradiate all the gaps with the laser light simultaneously and easily, and it is possible to provide a simple device configuration. Further, since a plurality of pairs of capillaries can be held in one optical cell, only one optical cell is required, and only one pipe is required for injecting the sheath liquid. Moreover, since the sheath flow occurs only in the vicinity of the gaps, the flow velocity in each gap is almost the same in all the gaps, and the reproducibility between the gaps is high. Therefore, there is little variation between migration paths, and an optical cell with a simple structure as in the present embodiment is sufficient, and it is necessary to use an optical cell with a complicated shape like a normal sheath flow chamber. There is no problem, and the device configuration is simple as a whole. In this embodiment, the distance between adjacent capillaries is set to 0.6 mm. In this way, by allowing the pair of capillaries to face each other while holding a certain gap, the position where the sample migrates can be defined, a plurality of capillaries (and gaps) can be arranged in close proximity, and the optical cell Can be miniaturized. Further, this also makes it possible to squeeze the laser beam more finely and irradiate the gap. On the contrary, it becomes possible to hold more capillary pairs in the same optical cell. According to this example, since the molecular weight separation unit is a capillary gel similar to the conventional one, it is possible to detect a sample with high sensitivity without impairing the molecular weight separation characteristics.

【0018】また、本実施例によれば、液体クロマトグ
ラフィ用ポンプ等の機械的手段を使用せずに緩衝液をフ
ローさせることができるため、装置構成が簡便になり、
安価になる。また、ポンプ等を使用する場合に生じる脈
流が無いため、シース液の流れが安定になり、流速の変
動が少なくなり、間隙部を流れる試料の蛍光強度の変動
が抑えられ、測定精度を高めることができる。なお、シ
ース液の流量はシース液容器内のシース液の液面と泳動
下流側の陽極側電極槽内の緩衝液の液面との落差を変え
ることで容易に調整することができる。また、泳動下流
側のキャピラリーの内径を変えることでも調整すること
ができる。なお、液体クロマトグラフィ用ポンプ等の機
械的手段によりシース液をフローさせることも基本的に
可能である。この場合、流量が直接設定できるという利
点がある。しかし、ポンプの脈流により蛍光強度が変動
しやすくなるため、データ処理において平滑化等の処理
を十分に行う必要がある。
Further, according to the present embodiment, since the buffer solution can be flowed without using a mechanical means such as a liquid chromatography pump, the apparatus structure is simplified,
It will be cheaper. In addition, since there is no pulsating flow that occurs when using a pump or the like, the flow of the sheath liquid is stable, fluctuations in the flow velocity are reduced, fluctuations in the fluorescence intensity of the sample flowing through the gap are suppressed, and measurement accuracy is improved. be able to. The flow rate of the sheath liquid can be easily adjusted by changing the difference between the liquid level of the sheath liquid in the sheath liquid container and the liquid level of the buffer liquid in the anode-side electrode tank downstream of the migration. It can also be adjusted by changing the inner diameter of the capillary on the downstream side of the migration. It is basically possible to flow the sheath liquid by a mechanical means such as a liquid chromatography pump. In this case, there is an advantage that the flow rate can be set directly. However, the fluorescence intensity is likely to change due to the pulsating flow of the pump, and therefore it is necessary to sufficiently perform smoothing processing in data processing.

【0019】光学セル内部のシース液は、下流側のキャ
ピラリー2a〜2tを通りセル外に流れ出る。キャピラ
リーは一般にその内径が細いため、そこを流れる流量は
一般に少なくなる。そのため、シース液の液量が低減で
き操作性が向上する。また、本実施例では、キャピラリ
ー2a〜2tの内部が正の電荷を有するように処理し
て、キャピラリー2a〜2t内の電気浸透流の向きをキ
ャピラリー1a〜1tから陽極側電極槽7の方向になる
ようにして、間隙部へのキャピラリー2a〜2tからの
液の逆流が無いようにした。このことより、特にシース
液の流量が少ない場合でも安定にシース液を陽極側電極
槽7方向に流すことができる。なお、キャピラリー2a
〜2tの内径が大きい場合等のようにシース液の間隙部
での流速が大きい場合には、電気浸透流の効果が小さく
なるため、必ずしもキャピラリー2a〜2tの内面の処
理を施す必要はない。本実施例では、シース液及び陽極
側電極槽、陰極側電極槽内の緩衝液には、トリス、ほう
酸、EDTA、尿素を含む緩衝液を使用し、キャピラリ
ーゲルの緩衝液と同じ成分とした。このことにより、キ
ャピラリーゲルの構成成分が蛍光セル4内または電極槽
へ漏れ出ることかなくなり、キャピラリーゲルの再使用
を含めより安定で分離能の良い電気泳動を続けることが
できる。なお、DNAの変性剤である尿素を含まない状
態の緩衝液を使用することもできる。この場合は、キャ
ピラリーゲル内の尿素が時間とともにキャピラリーゲル
から電極槽や蛍光セル内に漏れ出る可能性が有り、繰返
しの使用回数が多少減少するが、尿素を含む緩衝液の場
合と同様の泳動が可能である。
The sheath liquid inside the optical cell flows out of the cell through the capillaries 2a to 2t on the downstream side. Since the inner diameter of a capillary is generally small, the flow rate therethrough is generally low. Therefore, the amount of sheath liquid can be reduced and the operability is improved. In addition, in the present embodiment, the capillaries 2a to 2t are processed so as to have a positive charge, and the direction of the electroosmotic flow in the capillaries 2a to 2t is changed from the capillaries 1a to 1t to the anode side electrode tank 7. As a result, there was no backflow of liquid from the capillaries 2a to 2t into the gap. As a result, even when the flow rate of the sheath liquid is low, the sheath liquid can be stably flown toward the anode electrode chamber 7. In addition, the capillary 2a
When the flow velocity of the sheath liquid in the gap is large, such as when the inner diameter of ~ 2t is large, the effect of the electroosmotic flow becomes small, so that it is not always necessary to treat the inner surfaces of the capillaries 2a to 2t. In this example, a buffer solution containing Tris, boric acid, EDTA, and urea was used as the buffer solution in the sheath solution, the anode-side electrode tank, and the cathode-side electrode tank, and the same component as the buffer solution of the capillary gel was used. This prevents the constituents of the capillary gel from leaking into the fluorescent cell 4 or into the electrode tank, and electrophoresis, which is more stable and has good resolution, can be continued including reuse of the capillary gel. It is also possible to use a buffer solution containing no urea that is a denaturant for DNA. In this case, there is a possibility that urea in the capillary gel will leak from the capillary gel into the electrode tank or fluorescent cell over time, and the number of times of repeated use will decrease somewhat, but the same migration as in the case of a buffer solution containing urea will occur. Is possible.

【0020】なお、使用するレーザ装置及び蛍光体は、
アルゴンレーザ及びFITCに限られるものではなく、
任意の蛍光体及び適当なレーザ装置が使用できる。本実
施例では、DNA断片の測定を例にして説明したが、蛋
白、糖等の分析にも当然のことながら使用できる。ま
た、本実施例では2本とも同じ内径のキャピラリーを使
用したが、異なる内径のキャピラリーの組合せも可能で
ある。例えば、上流側のキャピラリーの内径より下流側
のキャピラリーの内径を細くすれば、上流側のキャピラ
リー端から泳動される試料が下流側のキャピラリーに導
入される時に絞られるため、試料液の濃度が高くなり、
より高感度に検出することができるようにもできる。ま
た上流側のキャピラリーの内径より下流側のキャピラリ
ーの内径を太くすれば、上流側のキャピラリー端から泳
動される試料をより容易にかつ確実に下流側のキャピラ
リーに導びくこともできる。さらに、本実施例によれ
ば、励起光をキャピラリー部を透過させることなく試料
からの蛍光を測定できることから、キャピラリーが透明
である必要はない。つまりキャピラリーの被覆を除去す
る必要がないため、取り扱いが容易になる。さらに四ふ
っ化エチレン樹脂や三ふっ化塩化エチレン樹脂などの不
透明なふっ素樹脂製のキャピラリー等種々の材質のキャ
ピラリーを使用することも可能となる。ふっ素樹脂製の
キャピラリーは試料の吸着が少ないため、表面処理等の
処理操作が不必要であり、また破損がないため、操作性
が向上する。また耐薬品性に優れるので、幅広いpH範
囲の溶媒を使用することが可能になる。なお、本実施例
では、複数のキャピラリー対の場合について説明した
が、1つのキャピラリー対だけの場合も同様に、泳動
し、蛍光検出し、試料の分離パターンを測定することが
可能である。この場合は、光検出器として光電子増倍管
等が使用できる。
The laser device and phosphor used are:
Not limited to argon laser and FITC,
Any phosphor and suitable laser device can be used. In the present embodiment, the measurement of DNA fragments has been described as an example, but it can be naturally used for analysis of proteins, sugars and the like. Further, in this embodiment, both capillaries having the same inner diameter are used, but capillaries having different inner diameters can be combined. For example, if the inner diameter of the capillary on the downstream side is made smaller than the inner diameter of the capillary on the upstream side, the sample migrated from the end of the capillary on the upstream side is narrowed down when it is introduced into the capillary on the downstream side, so that the concentration of the sample solution is high. Becomes
It is also possible to detect with higher sensitivity. Further, by making the inner diameter of the downstream capillary larger than the inner diameter of the upstream capillary, the sample migrated from the upstream capillary end can be more easily and reliably guided to the downstream capillary. Further, according to the present embodiment, the fluorescence from the sample can be measured without transmitting the excitation light through the capillary portion, and therefore the capillary does not need to be transparent. That is, since it is not necessary to remove the coating of the capillary, the handling becomes easy. Furthermore, capillaries made of various materials such as opaque fluororesin capillaries such as tetrafluoroethylene resin and trifluoroethylene chloride resin can be used. Since the capillary made of fluororesin absorbs a small amount of a sample, it does not require a treatment operation such as surface treatment, and since it does not break, the operability is improved. Further, since it has excellent chemical resistance, it is possible to use a solvent having a wide pH range. In the present embodiment, the case of a plurality of capillary pairs has been described, but in the case of only one capillary pair, migration, fluorescence detection, and sample separation pattern can be similarly measured. In this case, a photomultiplier tube or the like can be used as the photodetector.

【0021】〔実施例2〕次に、実施例1の装置を使用
し、DNAの塩基配列を決定する方法について説明す
る。周知のサンガー(Sanger)らのジデオキシ法
により、蛍光標識したプライマーを使い、DNAポリメ
ラーゼ反応を行って蛍光標識DNA断片を調製する。プ
ライマーとして、FITCが結合したプライマー(標識
プライマー)を使用する。まず、一本鎖DNAに標識プ
ライマーを加え、アニール(2本鎖形成)して、一本鎖
DNAに標識プライマーを結合させる。この反応液を4
分割し、それぞれにA、C、G、Tに対応したDNAポ
リメラーゼ反応を行わせる。つまり、標識プライマーの
結合した一本鎖DNAに4種のデオキシヌクレオチド三
りん酸(dATP、dTTP、dCTP、dGTP)と
ターミネータとなるddATPを加えポリメラーゼ反応
を行わせる。この反応により、末端がAの種々の長さの
蛍光標識DNA断片を得る。同様の反応をC、G、Tに
ついても行う。上述のようにして得られる4つのA、
C、G、Tの反応液を、キャピラリー1a〜1tのうち
の4本例えばキャピラリー1a、1b、1c、1dのそ
れぞれに注入する。注入法は実施例1と同様で、A反応
液を1aに、C反応液を1bに、G反応液を1cに、T
反応液を1dに注入する。注入後約6kVの電圧を印加
することで電気泳動させる。波長488nmのアルゴン
レーザ光を励起光として、各ギャップ3a〜3dでの蛍
光強度の時間変化を測定する。DNA断片は分子量の小
さい順に泳動されることから、蛍光ピークの生じたギャ
ップ位置を時間順に解析することで塩基配列が解析でき
る。実施例1の装置は、試料を注入できるキャピラリー
を20本有している。上記のDNA塩基配列決定方法に
よれば、同時に5種類のDNA試料の塩基配列を決定す
ることができる。光学セル内に保持するキャピラリー対
の数を増やせばより多くのDNA試料の塩基配列を決定
することもできる。なお、本実施例では、蛍光体として
FITCの1種を使用している。しかし、同時に2種以
上の蛍光体からの蛍光を検出することも可能である。そ
の場合には、例えば周知のように図2において干渉フィ
ルタ32、レンズ33、検出器34からなる光検出装置
の組を蛍光体の数に一致する数だけ設け、それぞれが別
々の波長域の蛍光を検出するようにしてもよいし、また
は、レンズ33の後に分散プリズムを配置して分光し、
それをカメラ等の二次元検出器に結像させて受光し、泳
動路毎及び波長毎に蛍光強度を測定し、泳動路毎及び蛍
光体毎の蛍光強度を算定するようにしてもよい。
[Example 2] Next, a method for determining the nucleotide sequence of DNA using the apparatus of Example 1 will be described. By the well-known Sanger et al. Dideoxy method, a fluorescently labeled primer is used to carry out a DNA polymerase reaction to prepare a fluorescently labeled DNA fragment. A FITC-bound primer (labeled primer) is used as the primer. First, a labeled primer is added to the single-stranded DNA and annealed (double-strand formation) to bind the labeled primer to the single-stranded DNA. Add this reaction mixture to 4
It is divided, and each is subjected to a DNA polymerase reaction corresponding to A, C, G, and T. That is, four kinds of deoxynucleotide triphosphates (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) and ddATP serving as a terminator are added to the single-stranded DNA bound with the labeled primer to carry out a polymerase reaction. By this reaction, fluorescently labeled DNA fragments having various lengths with A at the ends are obtained. The same reaction is performed for C, G and T. Four A's obtained as described above,
The reaction liquids of C, G, and T are injected into four of the capillaries 1a to 1t, for example, capillaries 1a, 1b, 1c, and 1d. The injection method was the same as in Example 1, except that A reaction liquid was 1a, C reaction liquid was 1b, G reaction liquid was 1c, and T reaction liquid was 1T.
The reaction solution is poured into 1d. Electrophoresis is performed by applying a voltage of about 6 kV after the injection. The time change of the fluorescence intensity in each of the gaps 3a to 3d is measured by using the argon laser light having the wavelength of 488 nm as the excitation light. Since the DNA fragments are electrophoresed in ascending order of molecular weight, the base sequence can be analyzed by analyzing the gap positions where the fluorescence peaks occur in chronological order. The device of Example 1 has 20 capillaries into which a sample can be injected. According to the above DNA base sequence determination method, the base sequences of 5 types of DNA samples can be determined at the same time. It is also possible to determine the base sequence of more DNA samples by increasing the number of capillary pairs retained in the optical cell. In this embodiment, one type of FITC is used as the phosphor. However, it is also possible to detect fluorescence from two or more kinds of phosphors at the same time. In that case, for example, as is well known, as shown in FIG. 2, a set of photodetecting devices each including an interference filter 32, a lens 33, and a detector 34 is provided in a number corresponding to the number of phosphors, and each set has a different wavelength range. May be detected, or a dispersive prism may be arranged after the lens 33 to disperse light,
It is also possible to form an image on a two-dimensional detector such as a camera to receive the light, measure the fluorescence intensity for each migration path and each wavelength, and calculate the fluorescence intensity for each migration path and each phosphor.

【0022】上記のように、複数の蛍光体を同時に測定
できる装置構成とした場合も、DNAの塩基配列を決定
することができる。つまり、末端塩基の種類毎に、異な
る蛍光体で標識したプライマーを使用し、それぞれDN
Aポリメラーゼ反応を行わせた後、反応液を混合し、電
気泳動させる。そして、間隙部空間を通過するDNA断
片の蛍光を検出し、そのときの蛍光体の種類を識別する
ことで塩基種が同定でき、塩基配列が決定できる。な
お、蛍光体の種類の識別は、4種の蛍光体の蛍光極大波
長での蛍光強度を比較する等により決定することができ
る。この場合は、1対のキャピラリーと間隙部で構成さ
れる泳動路で、DNA試料の塩基配列を決定することが
できる。つまり図1のように複数の泳動路を有する場
合、複数のDNA試料の塩基配列を同時に決定すること
が可能になる。
As described above, the base sequence of DNA can be determined even when the apparatus is constructed so that a plurality of fluorescent substances can be simultaneously measured. In other words, primers labeled with different fluorophores are used for each type of terminal base, and
After carrying out the A polymerase reaction, the reaction solutions are mixed and electrophoresed. The base species can be identified and the base sequence can be determined by detecting the fluorescence of the DNA fragment passing through the gap space and identifying the type of the fluorophore at that time. The type of the phosphor can be identified by comparing the fluorescence intensities of the four types of phosphors at the maximum fluorescence wavelength. In this case, the base sequence of the DNA sample can be determined by the migration path composed of a pair of capillaries and a gap. That is, in the case of having a plurality of migration paths as shown in FIG. 1, it becomes possible to simultaneously determine the base sequences of a plurality of DNA samples.

【0023】〔実施例3〕上記第1の実施例及び第2に
実施例では、蛍光測定により試料を検出する装置につい
て説明したが、吸光度の測定、透過光強度の測定などの
光吸収測定の場合も同様に装置を構成することができ
る。図3に、光吸収測定の場合の電気泳動装置の光照射
系・検出系の部分の構成図を示す。電気泳動部分は、実
施例1の図1と同様の構成とする。試料、例えばDNA
の制限酵素切断断片の導入は実施例1と同様に行い、分
子量分離するための泳動も実施例1と同様に行う。間隙
部3a〜3tを通過するDNA断片に対して、キセノン
ランプやD2ランプ等の光源50の光をモノクロメータ
51を通し、レンズ52で集光し、間隙部3a〜3tを
照射する。照射する光波長は試料の吸収波長に設定する
のが通常であり、例えばDNA断片に対しては、260
nm程度が適当である。DNA断片により光吸収を受け
透過した光は、再びレンズ53で集光されてホトダイオ
ードアレイ等の一次元センサ54で検出する。一次元セ
ンサ54は一次元センサ用のコントローラ55により動
作が制御され、コンピュータ等のデータ処理装置56で
各間隙部毎の泳動パターン等が測定され、それらの結果
はモニタ57に表示、プリンタ58に出力され、またメ
モリ59に保存される。本実施例では、間隙部をキャピ
ラリー間に設け、キャピラリー部を分子量分離部、間隙
部空間を吸光度を測定する光学検出部と分けることで、
照射光は光散乱の極めて少ないシース液中を透過するた
め、キャピラリーやゲル等で散乱されることなく試料を
効率よく照射することができ、高精度な吸光度測定が可
能になる。具体的には、本実施例のように間隙部に光を
入射させた時の透過光強度(試料が通過しない場合で受
光用のレンズの開口数が0.19の場合)を1とする
と、従来のようにキャピラリーを透過させる場合はその
透過光強度が0.6程度に低下する。これはキャピラリ
ー自体及び電気泳動で分子量分離させるための媒体であ
るポリアクリルアミドゲル等のゲルが光の散乱体である
ため、その部分で入射光が散乱され、その結果透過光が
減少するためである。透過光強度が低下することはその
分だけ光検出器等のS/Nが低下することを意味し、測
定精度が低下する。また、従来の場合はキャピラリーの
表面等で散乱や反射した光もその一部が検出されてしま
うが、これらの光は試料を照射することなく(試料によ
る吸収を受けずに)直接検出器に入射する。このような
試料の存在にかかわらずに検出される光成分があると、
微小な光強度変化が測定しにくくなり、つまり精度の高
い吸光度測定が困難になる。なお、本実施例では、モノ
クロメータ51を通した光を、レンズにより間隙部部に
集光して照射しているが、集光せずにほぼ平行光として
照射し、間隙部を通過した光のみを空間的に分離してそ
の光強度を測定することでも同様に測定が可能である。
[Embodiment 3] In the above-mentioned first and second embodiments, the apparatus for detecting a sample by fluorescence measurement has been described. However, it can be used for light absorption measurement such as absorbance measurement and transmitted light intensity measurement. In such a case, the device can be similarly configured. FIG. 3 shows a configuration diagram of the light irradiation system / detection system portion of the electrophoretic apparatus in the case of light absorption measurement. The electrophoretic portion has the same configuration as that of FIG. 1 of the first embodiment. Sample, eg DNA
The introduction of the restriction enzyme-cleavage fragment is carried out in the same manner as in Example 1, and the electrophoresis for molecular weight separation is carried out in the same manner as in Example 1. Light from a light source 50 such as a xenon lamp or a D 2 lamp is passed through a monochromator 51 to a DNA fragment passing through the gaps 3a to 3t, and is condensed by a lens 52 to irradiate the gaps 3a to 3t. The light wavelength for irradiation is usually set to the absorption wavelength of the sample.
About nm is suitable. The light absorbed and transmitted by the DNA fragment is condensed again by the lens 53 and detected by the one-dimensional sensor 54 such as a photodiode array. The operation of the one-dimensional sensor 54 is controlled by the controller 55 for the one-dimensional sensor, the migration pattern and the like for each gap is measured by the data processing device 56 such as a computer, and the results are displayed on the monitor 57 and displayed on the printer 58. It is output and stored in the memory 59. In the present embodiment, the gap portion is provided between the capillaries, the capillary portion is separated from the molecular weight separation portion, and the gap portion space is separated from the optical detection portion for measuring the absorbance,
Since the irradiation light passes through the sheath liquid with extremely little light scattering, the sample can be efficiently irradiated without being scattered by the capillaries, gels, etc., and highly accurate absorbance measurement can be performed. Specifically, when the transmitted light intensity (when the sample does not pass and the numerical aperture of the light-receiving lens is 0.19) when light is incident on the gap portion as in this embodiment, is 1. When transmitting through a capillary as in the conventional case, the transmitted light intensity is reduced to about 0.6. This is because the capillary itself and a gel such as polyacrylamide gel, which is a medium for separating molecular weights by electrophoresis, are light scatterers, so that incident light is scattered at that portion, and as a result, transmitted light is reduced. . A decrease in transmitted light intensity means a corresponding decrease in S / N ratio of the photodetector and the like, which results in a decrease in measurement accuracy. Moreover, in the conventional case, a part of the light scattered or reflected by the surface of the capillary is also detected, but the light is directly detected by the detector without irradiating the sample (without being absorbed by the sample). Incident. If there is a light component that is detected regardless of the presence of such a sample,
It becomes difficult to measure a minute change in light intensity, that is, it becomes difficult to measure the absorbance with high accuracy. In the present embodiment, the light passing through the monochromator 51 is focused on the gap portion by the lens for irradiation, but it is irradiated as substantially parallel light without being focused and the light passing through the gap portion. The same measurement can be performed by spatially separating only the light and measuring the light intensity.

【0024】〔実施例4〕上記第1から第3の実施例で
は、キャピラリー対により間隙部を形成したが、間隙部
はキャピラリー対のみによって形成されるものではな
い。例えば、分子量分離部を上記実施例と同じくキャピ
ラリーとし、このキャピラリー端と細孔を有した平板と
で間隙部を形成することもできる。図4に間隙部の構成
図を示す。実施例1と同様に、分子量分離部である20
本のキャピラリー1a〜1tをマルチキャピラリー保持
具5aに保持し、蛍光セル60に固定する。蛍光セル6
0の反対側には内径200μmの細孔61a〜61tを
有する平板62を固定する。キャピラリー1a〜1tの
各々と対向する位置に細孔61a〜61tを設けること
で、間隙部が形成され、シース液を流すことで各々のキ
ャピラリーから泳動される試料を対応する細孔に導くこ
とができる。なお、平板62の下には、液溜め63を配
置し、細孔から流れ入る溶液を一旦溜め、チューブ64
を介して電極槽65に導く。電気泳動は電極槽65とも
う一方の電極槽(図示せず)に電圧を印加することで、
実施例1と同様に行うことができる。レーザ光の照射、
蛍光検出等も同様である。
[Embodiment 4] In the first to third embodiments, the gap portion is formed by the capillary pair, but the gap portion is not formed by only the capillary pair. For example, the molecular weight separation part may be a capillary as in the above-mentioned embodiment, and the gap part may be formed by the end of the capillary and a flat plate having pores. FIG. 4 shows a configuration diagram of the gap portion. As in Example 1, the molecular weight separating unit 20
The book capillaries 1a to 1t are held by the multi-capillary holder 5a and fixed to the fluorescent cell 60. Fluorescent cell 6
On the opposite side of 0, a flat plate 62 having pores 61a to 61t having an inner diameter of 200 μm is fixed. By providing the pores 61a to 61t at positions facing each of the capillaries 1a to 1t, a gap is formed, and by flowing the sheath liquid, the sample migrated from each capillary can be guided to the corresponding pore. it can. In addition, below the flat plate 62, a liquid reservoir 63 is arranged to temporarily store the solution flowing in through the pores, and a tube 64
Through the electrode tank 65. Electrophoresis is performed by applying a voltage to the electrode tank 65 and the other electrode tank (not shown),
It can be performed in the same manner as in the first embodiment. Irradiation of laser light,
The same applies to fluorescence detection and the like.

【0025】〔実施例5〕実施例1に対して、下流側の
キャピラリーを使用せずに、上流側のキャピラリーのみ
を使用し、シース液を流して泳動する方式を構築するこ
ともできる。図5に電気泳動装置の電気泳動部の構成図
を示す。実施例1と同様にキャピラリー1a〜1tのそ
れぞれの一端を、光学セル4内部に各々の先端をそろえ
て保持する。キャピラリーの光学セル内への固定は、ふ
っ素樹脂、例えば四ふっ化エチレン樹脂製の平板状のブ
ロックに0.6mm間隔で20箇所の垂直孔を設けたマ
ルチキャピラリー保持具5aを使用する。つまり、マル
チキャピラリー保持具5aの20箇所の垂直孔に1本ず
つキャピラリー1a〜1tを差し込み、マルチキャピラ
リー保持具5aを蛍光セル4の上部に密着させて固定す
る。蛍光セル4の下部はシール板70と四ふっ化エチレ
ン樹脂製のチューブ71を接続し、チューブ71端を陽
極側電極槽7内に浸し、シース液が流れるように、ま
た、電気泳動が可能なようにする。蛍光セル4には、そ
の内部をシース液で満たすためのシース液注入口8が設
けられており、四ふっ化エチレン樹脂製チューブ9を介
してシース液容器10内のシース液11が注入できる構
造とする。また、シース液容器10内のシース液11の
液面を陽極側電極槽7内の緩衝液の液面より高く配置す
ることで、キャピラリー1a〜1tから泳動されてくる
試料をシース液に包んで蛍光セル4内を流すことができ
る。これらの溶液は最終的に陽極側電極槽7側に導かれ
る。電気泳動は、陰極側電極槽6と陽極側電極槽7の間
に直流高電圧電源12により直流電圧を印加することで
行う。各々のキャピラリーを泳動され出る試料は、キャ
ピラリーの直下では、他のキャピラリーを泳動する試料
と接触せずに光学セル内を泳動し、最終的に陽極側電極
槽7に泳動される。試料の検出は蛍光セル4内のキャピ
ラリー端より500μm下流側の部分をレーザ光照射し
て蛍光を受光する。受光系は実施例1と同様の構成で行
う。本実施例では、基本的にシースフローの形成方法の
部分において実施例1と異なる。本実施例では、光学セ
ル内部の全体をシース液が層流状態で流れる。そのた
め、光学セル内部の位置によってシース液の流速が多少
異なり、また、試料の泳動する路が変化しやすいという
不安定性がある。しかし、感度、装置構成の簡便性等に
おいて実施例1とほぼ同様の効果が得られる。
[Embodiment 5] In contrast to Embodiment 1, it is also possible to construct a system in which only the capillary on the upstream side is used without using the capillary on the downstream side and a sheath liquid is caused to flow to migrate. FIG. 5 shows a configuration diagram of the electrophoretic section of the electrophoretic device. Similar to the first embodiment, one end of each of the capillaries 1a to 1t is held inside the optical cell 4 with its tip aligned. For fixing the capillaries in the optical cell, a multi-capillary holder 5a having 20 vertical holes provided at 0.6 mm intervals in a flat plate block made of fluororesin, for example, ethylene tetrafluoride resin, is used. That is, the capillaries 1a to 1t are inserted into the 20 vertical holes of the multi-capillary holder 5a one by one, and the multi-capillary holder 5a is fixed in close contact with the upper portion of the fluorescent cell 4. A sealing plate 70 and a tube 71 made of ethylene tetrafluoride resin are connected to the lower part of the fluorescent cell 4, and the end of the tube 71 is immersed in the anode-side electrode tank 7 so that the sheath liquid can flow and electrophoresis can be performed. To do so. The fluorescent cell 4 is provided with a sheath liquid injection port 8 for filling the inside thereof with a sheath liquid so that the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 can be injected through a tetrafluoroethylene resin tube 9. And In addition, by arranging the liquid level of the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 higher than the liquid level of the buffer liquid in the anode electrode tank 7, the sample migrated from the capillaries 1a to 1t is wrapped in the sheath liquid. It can flow in the fluorescent cell 4. These solutions are finally led to the anode electrode tank 7 side. The electrophoresis is performed by applying a DC voltage between the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7 by the DC high-voltage power supply 12. The sample migrated out of each capillary migrates in the optical cell immediately below the capillary without contacting with the sample migrated in other capillaries, and finally migrates into the anode-side electrode tank 7. The sample is detected by irradiating the portion of the fluorescent cell 4 on the downstream side of 500 μm from the capillary end with laser light to receive the fluorescent light. The light receiving system has the same configuration as that of the first embodiment. This embodiment is basically different from the first embodiment in the method of forming the sheath flow. In this embodiment, the sheath liquid flows in a laminar flow state inside the optical cell. Therefore, there is an instability that the flow velocity of the sheath liquid is slightly different depending on the position inside the optical cell, and the migration path of the sample is easily changed. However, substantially the same effects as in Example 1 can be obtained in terms of sensitivity, simplicity of device configuration, and the like.

【0026】〔実施例6〕実施例1記載の装置におい
て、下流側キャピラリーを複数の溝を有する平板とし
て、間隙部を形成することもできる。図6に複数の溝を
有する平板の斜視図を示す。図ではキャピラリー4本に
対応するように4つの溝を有する場合を図示した。蛍光
セルの内部の形状に一致する平板80の片面に4つの溝
81a、81b、81c、81dを形成させる。溝の形
状は分子量分離用のキャピラリーの大きさに対応させ、
例えば、幅300μm、深さ600μmとする。また、
溝と溝との間隔は1mmとする。なお、これらの間隔、
溝の形状は自由に変更しうる。図7に、上記平板を使っ
た電気泳動装置の電気泳動部の蛍光セル部分の断面図の
斜視図を示す。蛍光セル84は、セル内部が幅20m
m、奥行3mm、長さ40mmであり、(石英)ガラス
の板厚が2mmの上下端が開いているフローセル型のも
のを使用する。また図は蛍光セルの手前側のガラス部を
除いた状態を示す。この蛍光セル84内部に平板80を
密着させてはめ込み、溝81a、81b、81c、81
dと蛍光セルのガラスとで形成される4つの流路を形成
させる。また、内径100μm、外形200のキャピラ
リー(実施例1と同様にして内部にゲルを作製する)8
2a、82b、82c、82dをマルチキャピラリー保
持具83により蛍光セル84内部に固定する。キャピラ
リー同志の間隔は1mmとして溝と溝との間隔に一致さ
せ、また各々の溝の中央部にキャピラリーの軸がくるよ
うに調整する。これらはマルチキャピラリー保持具83
に設ける孔等の位置を調整することで対応できる。ま
た、キャピラリー82a、82b、82c、82dの蛍
光セル内部での端を揃え、各キャピラリー端と平板80
とが1mm程度離れるように調整して蛍光セル内部に固
定する。なお、蛍光セルの下部を陽極電極槽内の緩衝液
と接触させるようにすることで電気泳動を可能にする。
また、実施例4または実施例5と同様にチューブを介し
て電極槽と接続させることも可能である。蛍光セル84
には、その内部をシース液で満たすためのシース液注入
口85が設けられており、四ふっ化エチレン樹脂製チュ
ーブ86を介してシース液容器87内のシース液88が
注入できる構造とする。また、シース液容器87内のシ
ース液88の液面を陽極側電極槽内の緩衝液の液面より
高く配置することで、キャピラリー82a〜82dから
泳動されてくる試料をシース液に包んで蛍光セル84内
を流し、各々溝81a〜81dを通して陽極側電極槽に
導くことができる。電気泳動、レーザ光照射、蛍光検出
は、実施例1で説明したのと同様に行うことで、複数の
キャピラリーの各々で分離される試料を、同時に効率良
く検出することができる。本実施例では、下流側をキャ
ピラリーではなく、溝を形成した平板により構成した。
そのため、各々の溝の端面を容易に揃えることができ調
整が容易になる。また、平板を石英ガラスなどとすれ
ば、レーザ光が乱反射して平板にあたってもその部分か
ら蛍光が生じることが無く、蛍光測定が容易になる。
[Embodiment 6] In the apparatus described in Embodiment 1, the gap portion can be formed by using the downstream capillary as a flat plate having a plurality of grooves. FIG. 6 shows a perspective view of a flat plate having a plurality of grooves. In the figure, the case where four grooves are provided so as to correspond to four capillaries is illustrated. Four grooves 81a, 81b, 81c, 81d are formed on one surface of the flat plate 80 that conforms to the internal shape of the fluorescent cell. The shape of the groove corresponds to the size of the capillary for molecular weight separation,
For example, the width is 300 μm and the depth is 600 μm. Also,
The distance between the grooves is 1 mm. In addition, these intervals,
The shape of the groove can be freely changed. FIG. 7 shows a perspective view of a cross-sectional view of the fluorescent cell portion of the electrophoretic unit of the electrophoretic device using the flat plate. The width of the fluorescent cell 84 is 20 m inside the cell.
m, depth 3 mm, length 40 mm, and a flow cell type of (quartz) glass having a plate thickness of 2 mm with open upper and lower ends is used. Further, the figure shows a state in which the glass portion on the front side of the fluorescent cell is removed. The flat plate 80 is closely fitted into the inside of the fluorescent cell 84 and fitted into the groove 81a, 81b, 81c, 81.
Four channels formed by d and the glass of the fluorescent cell are formed. Further, a capillary having an inner diameter of 100 μm and an outer diameter of 200 (a gel is prepared inside in the same manner as in Example 1) 8
2a, 82b, 82c and 82d are fixed inside the fluorescent cell 84 by the multi-capillary holder 83. The distance between the capillaries is set to 1 mm to match the distance between the grooves, and the capillaries are adjusted so that the axes of the capillaries are located at the center of each groove. These are multi-capillary holders 83
This can be dealt with by adjusting the positions of holes and the like provided in the. In addition, the ends of the capillaries 82a, 82b, 82c, and 82d inside the fluorescent cell are aligned, and the ends of the capillaries and the flat plate 80 are aligned.
And are adjusted to be separated by about 1 mm and fixed inside the fluorescent cell. In addition, electrophoresis can be performed by bringing the lower part of the fluorescent cell into contact with the buffer solution in the anode electrode tank.
It is also possible to connect to the electrode tank via a tube as in the case of the fourth or fifth embodiment. Fluorescent cell 84
Is provided with a sheath liquid injection port 85 for filling the inside thereof with a sheath liquid, and the sheath liquid 88 in the sheath liquid container 87 can be injected through a tube 86 made of a tetrafluoroethylene resin. Further, by arranging the liquid level of the sheath liquid 88 in the sheath liquid container 87 to be higher than the liquid level of the buffer liquid in the anode-side electrode tank, the sample migrated from the capillaries 82a to 82d is wrapped in the sheath liquid to cause fluorescence. It can flow in the cell 84 and can be guided to the anode-side electrode tank through the grooves 81a to 81d. By performing the electrophoresis, laser light irradiation, and fluorescence detection in the same manner as described in the first embodiment, the samples separated by each of the plurality of capillaries can be simultaneously and efficiently detected. In this embodiment, the downstream side is not a capillary but a flat plate having grooves.
Therefore, the end faces of the respective grooves can be easily aligned, and the adjustment becomes easy. Further, if the flat plate is made of quartz glass or the like, the laser light is not diffusely reflected and even if the flat plate hits the flat plate, fluorescence is not generated from that portion, and the fluorescence measurement becomes easy.

【0027】〔実施例7〕ゲル充填キャピラリーアレイ
を使ったDNAの塩基配列を決定する装置及び方法につ
いて説明する。実施例2と同様の方法により、DNAシ
ーケンシング用の試料(蛍光標識DNA断片)を調製す
る。1本の泳動路(ゲルキャピラリー)で4つの塩基種
を識別するために、A、C、G、T断片毎に異なる蛍光
体を標識したプライマーを使用する。A断片には、蛍光
極大波長が約550nmの蛍光体を標識したプライマー
(プライマーAと略記)を結合させた。同様にC、G、
T断片には、蛍光極大波長が各々約520、575、6
05nmの蛍光体を標識したプライマー(各々プライマ
ーC、プライマーG、プライマーTと略記)を結合させ
た。これらの断片群は最終的に単一容器にいれて混合
し、エタノール沈殿処理の後、脱イオン化ホルムアミド
(1/100量のトリス緩衝液を含む)に溶解させた。
ゲルキャピラリーへの注入前には、90℃で2分間加熱
して熱変性させて断片を1本鎖にし、その後すぐに氷冷
し、注入操作に使用した。なお、蛍光標識をプライマー
にではなく、ターミネータにして試料を調製してもよ
い。次に測定装置について説明する。図8はキャピラリ
ーアレイを構成するためのサブアレイの構成図をであ
り、図9は図8のサブアレイを複数個組み合わせた本実
施例のキャピラリーアレイの構成図をしめす。さらに、
図10はキャピラリーアレイを使ったDNA塩基配列決
定装置の構成図、図11は試料注入部の拡大断面図、図
12はDNA塩基配列決定装置の泳動電流計測・表示部
の構成図、図13は光学セル部近傍の構成を示すための
光学セル断面を含む説明図、図14は蛍光検出・色分離
部の原理構成図、図15は2次元検出器で得られる蛍光
像のイメージ図、図16は使用した蛍光標識プライマー
の蛍光特性と分光フィルタの透過特性図、図17は1本
のゲルキャピラリーを泳動する試料から発する蛍光信号
強度の時間波形の1例(生データ)、図18は解析して
得られたA、C、G、T断片毎の時間波形である。
[Embodiment 7] An apparatus and method for determining the base sequence of DNA using a gel-filled capillary array will be described. A sample for DNA sequencing (fluorescently labeled DNA fragment) is prepared in the same manner as in Example 2. In order to identify the four base species in one migration path (gel capillary), a primer labeled with a different fluorescent substance for each of the A, C, G, and T fragments is used. A primer (abbreviated as primer A) labeled with a fluorescent substance having a maximum fluorescence wavelength of about 550 nm was bound to the A fragment. Similarly C, G,
The T-fragments have maximum fluorescence wavelengths of about 520, 575, and 6 respectively.
Primers labeled with a 05 nm fluorescent substance (abbreviated as primer C, primer G, and primer T, respectively) were bound. These fragments were finally mixed in a single container, mixed with ethanol, and then dissolved in deionized formamide (containing 1/100 amount of Tris buffer).
Prior to injection into the gel capillaries, the fragments were heat-denatured by heating at 90 ° C. for 2 minutes to make the fragments single-stranded, and immediately thereafter, ice-cooled and used for the injection operation. The sample may be prepared by using the fluorescent label as a terminator instead of the primer. Next, the measuring device will be described. FIG. 8 is a block diagram of a sub-array for forming a capillary array, and FIG. 9 is a block diagram of the capillary array of the present embodiment in which a plurality of sub-arrays of FIG. 8 are combined. further,
10 is a configuration diagram of a DNA base sequence determination device using a capillary array, FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a sample injection part, FIG. 12 is a configuration diagram of a migration current measurement / display part of the DNA base sequence determination device, and FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram including an optical cell cross section for showing the configuration in the vicinity of the optical cell portion, FIG. 14 is a principle configuration diagram of a fluorescence detection / color separation portion, FIG. 15 is an image diagram of a fluorescence image obtained by a two-dimensional detector, and FIG. 16 is FIG. 17 shows an example (raw data) of a time waveform of the fluorescence signal intensity emitted from a sample which migrates one gel capillary, and FIG. 18 is analyzed. It is a time waveform for each of the obtained A, C, G, and T fragments.

【0028】内部にゲルを充填したキャピラリーを96
本用い、一端を1直線状に並べた並べたキャピラリーア
レイを作製した。96本を1つの保持具でアレイ状に組
立てると、組立が複雑になり、またキャピラリーの交換
が難しくなるため、8本単位のサブアレイを形成し、こ
のサブアレイを12組並べて96本のキャピラリーアレ
イを構成した。図8に示すように、8本のキャピラリー
90を同一平面上に並べ、キャピラリーの中心間の間隔
が、一端が9mm間隔、他端が0.5mm間隔になるよ
うにキャピラリー保持具91及び92でそれぞれ固定
し、それらの端の位置を揃える。9mm間隔に固定され
たキャピラリー端90aは試料注入側端であり、反対側
の90bは光学検出側端である。このサブアレイは図9
のように12組組み合わされ、キャピラリーアレイ10
7が構成される。12個のキャピラリー保持具91は同
一平面上に12列に並べるようにエリア・アレイ保持具
93で固定し、他端のキャピラリー保持具92は12個
が順番に1直線上に並ぶようにリニア・アレイ保持具2
14で固定する。その結果キャピラリー端90aは同一
平面上に8本12列の格子状に並び、90b側は96本
のキャピラリー端が1直線上に並ぶ。図9では1列目の
サブアレイについてのみキャピラリー90をつなげて示
した。2〜12列目のサブアレイについては途中のキャ
ピラリーは省略してある。3〜11列目についてはサブ
アレイそのものを省略したが、1列目、2列目、12列
目のサブアレイの間に順番に配置してある。使用したキ
ャピラリーは内径0.1mm、外径0.2mm、長さ約
35cmのものを使用し、実施例1と同様にその内部に
アクリルアミドゲルを充填して使用した。ゲル濃度は9
%T((アクリルアミド+ビスアクリルアミド)の全溶
液量に対する比率)、0%C(ビスアクリルアミドの
(アクリルアミド+ビスアクリルアミド)に対する比
率)とした。本実施例のキャピラリーアレイ107の使
用により、96試料の同時解析が可能になる。
96 capillaries filled with gel inside
Using this, a capillary array was prepared in which one end was arranged in a straight line. Assembling 96 pieces in an array with one holder complicates the assembly and makes it difficult to replace the capillaries. Therefore, a sub-array of 8 units is formed, and 12 sub-arrays are arranged to form a 96-capillary array. Configured. As shown in FIG. 8, eight capillaries 90 are arranged on the same plane, and the capillary holders 91 and 92 are arranged so that the centers of the capillaries are spaced at 9 mm at one end and 0.5 mm at the other end. Fix each and align their ends. Capillary ends 90a fixed at 9 mm intervals are the sample injection side ends, and 90b on the opposite side is the optical detection side end. This sub-array is shown in Figure 9.
12 sets are combined as shown in FIG.
7 are configured. The twelve capillary holders 91 are fixed by the area array holder 93 so that they are arranged in 12 rows on the same plane, and the capillary holders 92 at the other end are linear so that 12 pieces are arranged in a straight line in order. Array holder 2
Fix at 14. As a result, the capillary ends 90a are arranged in a grid pattern of eight 12 columns on the same plane, and on the 90b side, 96 capillary ends are arranged in a straight line. In FIG. 9, the capillaries 90 are connected and shown only for the first row sub-array. The capillaries in the middle of the subarrays in the 2nd to 12th columns are omitted. Although the sub-arrays themselves are omitted for the 3rd to 11th columns, they are arranged in order between the subarrays of the 1st, 2nd, and 12th columns. The capillary used had an inner diameter of 0.1 mm, an outer diameter of 0.2 mm, and a length of about 35 cm, and was filled with an acrylamide gel in the same manner as in Example 1. Gel concentration is 9
% T (ratio of (acrylamide + bisacrylamide) to the total amount of solution) and 0% C (ratio of bisacrylamide to (acrylamide + bisacrylamide)). The use of the capillary array 107 of this embodiment enables simultaneous analysis of 96 samples.

【0029】図10は、DNA塩基配列決定装置の構成
図である。キャピラリーアレイ107は、格子状に並ん
だ端を96穴のウエルを有するマイクロプレート様の上
部個別電極槽104の緩衝液(または、試料液)に挿入
する。なお、図では、キャピラリーアレイ107と上部
個別電極槽104との接続状態は図示していないが、こ
れは図11において説明する。なお、図では、わかりや
すくするために、キャピラリーの本数を96本から20
本に少なくして表示した。直線状に並べたキャピラリー
アレイ107の他端は光学セル103の内部に固定され
る。光学セル103にはシース液容器105からシース
液(緩衝液)をチューブ122とバルブ121を介して
注入し、キャピラリーアレイ107の下部に配置した中
空のキャピラリーアレイ108内部を通って下部電極槽
106に排出される。キャピラリーアレイ107と中空
のキャピラリーアレイ108とは、それぞれの端を対向
させ、2mm離して固定されている。試料を励起するた
めの光源として、2種のレーザ装置を使用した。1つは
波長488nmのアルゴンレーザ装置101であり、も
う1つは波長532nmのYAGレーザ装置102であ
り、これらをミラー109とダイクロイックミラー11
0によりアルゴンレーザ光111とYAGレーザ光11
2を同軸にして、1本のレーザ光113となるようにし
て、光学セル103にレンズ(図示せず)で絞って照射
した。蛍光標識された試料から生じる蛍光は、集光レン
ズ114、4種の分光フィルタ115a〜d、像分割プ
リズム116、結像レンズ117により、2次元検出器
118に結像させ、各試料のDNA断片からの蛍光強度
の時間波形をデータ処理ユニット119で解析する構成
とした。
FIG. 10 is a block diagram of a DNA base sequence determination device. The ends of the capillary array 107 arranged in a grid pattern are inserted into the buffer solution (or sample solution) of the upper individual electrode tank 104 like a microplate having 96 wells. Although the connection state between the capillary array 107 and the upper individual electrode tank 104 is not shown in the figure, this will be described with reference to FIG. 11. In the figure, the number of capillaries is changed from 96 to 20 for the sake of clarity.
Shown less in the book. The other end of the linearly arranged capillary array 107 is fixed inside the optical cell 103. A sheath liquid (buffer solution) is injected into the optical cell 103 from a sheath liquid container 105 through a tube 122 and a valve 121, passes through the inside of a hollow capillary array 108 arranged in the lower part of the capillary array 107, and enters a lower electrode tank 106. Is discharged. The capillary array 107 and the hollow capillary array 108 are fixed with their ends facing each other and separated by 2 mm. Two types of laser devices were used as light sources for exciting the sample. One is an argon laser device 101 having a wavelength of 488 nm, the other is a YAG laser device 102 having a wavelength of 532 nm, and these are a mirror 109 and a dichroic mirror 11.
0 for argon laser light 111 and YAG laser light 11
The optical cell 103 was irradiated with the laser beam 113 so that the laser beam 113 becomes a single laser beam 113 with the lens 2 (not shown). Fluorescence generated from the fluorescently labeled sample is imaged on the two-dimensional detector 118 by the condensing lens 114, the four kinds of spectral filters 115a to 115d, the image division prism 116, and the imaging lens 117, and the DNA fragment of each sample. The data processing unit 119 analyzes the time waveform of the fluorescence intensity from Eq.

【0030】キャピラリーアレイ107への試料の注入
について、図11(試料注入部/上部電極槽の拡大断面
図)により説明する。図11は、12個の中の1個のキ
ャピラリー保持具91に保持されるキャピラリーを含む
面の断面図を示す。8穴×12列(合計96穴)の容器
様凹み104a、104b…を有する上部個別電極槽1
04を使用する。例えば、96穴のV底ウエルのマイク
ロプレートや96個のサンプリングチューブを8個×1
2列の格子状に9mm間隔に配置したものが使用でき
る。キャピラリーアレイ107の間隔は上部個別電極槽
104の形状に合致させる必要がある。また容器様凹み
104a、104b…を各々上部電極槽とするため、9
6本の白金電極120a、120b…を、容器様凹みに
対応したキャピラリーアレイ107端と同様に、電極保
持板120により、8本×12列の格子状に配置して固
定した。また、電極保持板120には、それぞれの白金
電極の近傍にはキャピラリーを通すための孔252a、
252b…が設けてある。試料240は凹み104a、
104b…の内部に入れる。上部個別電極槽104の上
部に電極保持板120をスペーサ250をはさんで重
ね、さらにエリア・アレイ保持具93をスペーサ251
をはさんで重ねる構造とする。個々のキャピラリー10
7a、107b…は電極保持板120の孔252a、2
52b…を貫いて試料液240に浸り、同様に個々のキ
ャピラリー別に白金電極120a、120b…も試料液
240に浸る。これらの電極と下部電極槽106内の電
極との間にほぼ同時に電圧を印加して試料240中のD
NA断片をキャピラリー内に注入する。電圧は、100
〜200V/cmの電界強度となるようにし、数秒〜1
0秒程度印加する。例えば5kVで10秒間印加する。
試料注入後は、上部個別電極槽104を取外し、代わり
に緩衝液の入った別の上部個別電極槽104をセット
し、100〜400V/cmの電界強度、例えば7kV
を印加して泳動を続けることで、分子量分離が行われ
る。この構成により、96試料を同時に注入し、次いで
96試料を同時に電気泳動できる。また、試料の注入
は、電極保持板120とエリア・アレイ保持具93つま
りキャピラリーアレイ107を重ねるだけで済み、従来
の平板ゲルの場合のようにピペッティングにより1試料
ずつ手操作で行う必要が無くなり、操作性を大幅に向上
させることができる。
Injection of the sample into the capillary array 107 will be described with reference to FIG. 11 (enlarged sectional view of the sample injection part / upper electrode tank). FIG. 11 shows a cross-sectional view of a surface including a capillary held by one of the 12 capillary holders 91. Upper individual electrode tank 1 having 8 holes x 12 rows (96 holes in total) of container-like depressions 104a, 104b ...
Use 04. For example, a 96-well V-bottom well microplate or 96 sampling tubes 8 x 1
It is possible to use two rows of grids arranged at 9 mm intervals. The space between the capillary arrays 107 needs to match the shape of the upper individual electrode tank 104. Further, since the container-like depressions 104a, 104b ...
Six platinum electrodes 120a, 120b ... Are arranged and fixed in a grid of 8 × 12 rows by the electrode holding plate 120, similarly to the end of the capillary array 107 corresponding to the container-like depression. Further, in the electrode holding plate 120, holes 252a for passing capillaries are provided in the vicinity of the respective platinum electrodes,
252b ... Are provided. The sample 240 has a recess 104a,
Put it inside 104b. The electrode holding plate 120 is overlapped with the spacer 250 on the upper part of the upper individual electrode tank 104, and the area array holder 93 is further attached with the spacer 251.
The structure is such that they are sandwiched between. Individual capillaries 10
7a, 107b ... Are holes 252a, 2 of the electrode holding plate 120.
52b ... Are soaked in the sample liquid 240, and similarly, the platinum electrodes 120a, 120b. A voltage is applied between these electrodes and the electrodes in the lower electrode tank 106 almost at the same time, and
The NA fragment is injected into the capillary. The voltage is 100
To 200 V / cm for several seconds to 1
Apply for about 0 seconds. For example, it is applied at 5 kV for 10 seconds.
After the sample injection, the upper individual electrode tank 104 is removed, and another upper individual electrode tank 104 containing a buffer solution is set instead, and the electric field strength of 100 to 400 V / cm, for example, 7 kV.
The molecular weight separation is performed by applying and continuing the migration. With this configuration, 96 samples can be simultaneously injected, and then 96 samples can be simultaneously electrophoresed. Further, the sample injection need only be performed by stacking the electrode holding plate 120 and the area array holder 93, that is, the capillary array 107, and it is not necessary to manually perform each sample by pipetting as in the case of the conventional flat gel. , The operability can be greatly improved.

【0031】なお、電界印加時には、図12に示すよう
に個々のキャピラリーを流れる電流値を個別に同時に連
続的に計測し、表示する機構を設けた。上部個別電極槽
104内の電極(120a、120b…)と下部電極槽
106内の白金電極209には泳動電源133により電
圧が印加される。電極120aと泳動電源133の間に
10kΩ程度の抵抗131と電圧計132を図12のよ
うに結線する。電流は電極209→バッファー液245
→キャピラリーアレイ108→光学セル部→キャピラリ
ーアレイ107の個々のキャピラリー107a→容器様
凹み104a内のバッファー液246→電極120a→
抵抗131→端子260とながれる。なお、キャピラリ
ー107aとキャピラリーアレイ108の間には光学セ
ル部等があるが図12では省略した。電圧計132の値
によりキャピラリーを流れる電流値を換算し、その電流
値を二値化手段により二値化して電流表示パネル140
に伝送する。端子261、262も、図12では省略し
たが、同様にそれぞれ電極120b、120cに接続
し、キャピラリー107b、107cをながれる電流値
を二値化して電流表示パネル140に伝送する。以下キ
ャピラリーアレイ107の全てのキャピラリーについて
も同様である。端子270は最後の96本目の端子であ
る。電流表示パネル140には8個×12列の表示ラン
プ140a、140b…が配置され、それぞれキャピラ
リー107a、107b…の電流値を表示する。なお、
抵抗131はキャピラリーゲルの抵抗値に比べて十分小
さい抵抗値のものを選ぶ。通常、100kΩ以下であれ
ば問題はない。また二値化のレベルは適当に調整できる
ようにする。通常泳動電流は、印加電圧、キャピラリー
長などにより異なるが、0.01mA程度である。ゲル
が破損したりすると電流が流れなくなったり、小さくな
ったりする。そこで、例えば0.003mA以下になっ
たときに表示ランプが点灯するようすると、ゲルの破損
などの異常をキャピラリー単位で認識することができ
る。その結果、異常のあるキャピラリーに対する測定結
果の解析を中止するなどの処置を施すことができる。ま
た、本例では、8本単位にキャピラリーをサブアレイ化
しており、破損したキャピラリーのあるユニットのみを
交換することができ、キャピラリーアレイを有効に使用
し続けることができる。このように操作性がよく経済的
な装置構成となる。
When an electric field is applied, as shown in FIG. 12, a mechanism is provided for continuously and simultaneously measuring and displaying the current value flowing in each capillary. A voltage is applied from the migration power supply 133 to the electrodes (120a, 120b ...) In the upper individual electrode tank 104 and the platinum electrode 209 in the lower electrode tank 106. A resistance 131 of about 10 kΩ and a voltmeter 132 are connected between the electrode 120a and the migration power supply 133 as shown in FIG. Current is electrode 209 → buffer solution 245
→ capillary array 108 → optical cell portion → individual capillaries 107a of the capillary array 107 → buffer solution 246 in the container-like recess 104a → electrode 120a →
The resistance 131 can be connected to the terminal 260. Although there is an optical cell section or the like between the capillary 107a and the capillary array 108, it is omitted in FIG. The current value flowing through the capillary is converted by the value of the voltmeter 132, and the current value is binarized by the binarizing means to display the current display panel 140.
To transmit. Although not shown in FIG. 12, the terminals 261 and 262 are similarly connected to the electrodes 120b and 120c, respectively, and the current values flowing through the capillaries 107b and 107c are binarized and transmitted to the current display panel 140. The same applies to all capillaries of the capillary array 107 below. The terminal 270 is the last 96th terminal. .. are arranged on the current display panel 140. The display lamps 140a, 140b ... Are arranged in 8 rows and 12 columns to display the current values of the capillaries 107a, 107b. In addition,
The resistor 131 has a resistance value sufficiently smaller than the resistance value of the capillary gel. Usually, there is no problem if it is 100 kΩ or less. The binarization level should be adjusted appropriately. The electrophoretic current is usually about 0.01 mA, though it depends on the applied voltage, the capillary length, and the like. If the gel is broken, the current will stop flowing or it will become smaller. Therefore, for example, when the display lamp is turned on when the current becomes 0.003 mA or less, an abnormality such as breakage of gel can be recognized on a capillary unit basis. As a result, it is possible to take a measure such as stopping the analysis of the measurement result for the abnormal capillary. Further, in this example, the capillaries are made into sub-arrays in units of eight, and only the unit having a broken capillary can be replaced, and the capillary array can be used effectively. In this way, the operability is good and the device configuration is economical.

【0032】次に、光学セル部近傍の構造を図13によ
り説明する。光学セル103は、箱状の形状であり、筐
体201、アレイガイド202及び205、シース液注
入口203、光学窓204及び206などから構成され
る。なお、図13が記載される紙面の前面及び後面にも
筐体や光学窓があるが、図では省略した。また、筐体2
01、光学窓204及び206の部分は断面を示した。
光学セル103の上部は開放しており、この部分からリ
ニア・アレイ保持具214に固定されているキャピラリ
ーアレイ107を、アレイガイド202及び205に沿
って光学セル内に挿入し、固定する。光学セル103に
はシース液容器105からシース液(緩衝液)がチュー
ブ122とバルブ121を介して注入され、実施例1と
同様に、セル内でシースフローを形成し、キャピラリー
アレイ107の下部に配置した中空のキャピラリーアレ
イ108内部を通って下部電極槽106に排出される。
光学セル103は上部に開放しており、シース液容器の
シース液の液面230とセル内に流れ込んだシース液の
液面231は連動しており、この高さと下部電極槽10
6の液面の高さの差等によってシース液がセル内をフロ
ーすることになる。中空のキャピラリーアレイ108
は、実施例1と同様の内面処理をほどこした内径0.2
mm、外径0.35mm、長さ3cmのものを使用し、
リニア・アレイ保持具215によって、0.5mm間隔
に均等に並べ、光学セル103内部のキャピラリーアレ
イ107端と2mm離し、キャピラリーアレイ107と
108のそれぞれのキャピラリー同士の端が対向するよ
うに固定した。中空のキャピラリーアレイ108及びリ
ニア・アレイ保持具215は光学セル103に固定さ
れ、水漏れなどの無いようにシールされている。また光
学セル103と下部電極槽106は気密性よく密着さ
せ、その内部に溜る液は排出口210からバルブ21
1、チューブ212を介して廃液容器213に捨てられ
る。つまり排出口210の高さを超える液は排されるこ
とになり、下部電極槽106内の液面の高さは、ほぼ一
定となるため。そのため、シース液が流れ込んできても
落差はあまり変化せず、シースフローが安定に形成され
る。またバルブ211を閉じると、下部電極槽106内
がシース液で満ちるため、シース液の流れがとめること
ができ、シース液を有効に使用することができるように
なる。特に、測定を終了し、次の測定まで時間が空くと
きに、この機構は必要になる。本例では、液面230と
231がほぼ一致するが、例えば、液面231の液面セ
ンサを設け、液面の減少に応じてバルブ121を開閉す
る機構をもうけてもよい。この場合、シース液容器10
5を光学セルよりも高い位置に配置することができ、装
置構成が容易になる。
Next, the structure near the optical cell portion will be described with reference to FIG. The optical cell 103 has a box-like shape and includes a housing 201, array guides 202 and 205, a sheath liquid injection port 203, optical windows 204 and 206, and the like. It should be noted that although a housing and an optical window are provided on the front surface and the rear surface of the paper in which FIG. 13 is described, they are omitted in the drawing. Also, the housing 2
01, the optical windows 204 and 206 are shown in cross section.
The upper part of the optical cell 103 is open, and the capillary array 107 fixed to the linear array holder 214 is inserted from this portion along the array guides 202 and 205 into the optical cell and fixed. The sheath liquid (buffer solution) is injected into the optical cell 103 from the sheath liquid container 105 via the tube 122 and the valve 121, and a sheath flow is formed in the cell as in the first embodiment. It is discharged into the lower electrode tank 106 through the inside of the arranged hollow capillary array 108.
The optical cell 103 is opened to the upper side, and the liquid level 230 of the sheath liquid in the sheath liquid container and the liquid level 231 of the sheath liquid flowing into the cell are interlocked, and this height and the lower electrode tank 10 are connected.
The sheath liquid flows in the cell due to the difference in the height of the liquid surface of No. 6 and the like. Hollow capillary array 108
Has an inner diameter of 0.2 after being subjected to the same inner surface treatment as in Example 1.
mm, outer diameter 0.35 mm, length 3 cm,
The linear array holders 215 were evenly arranged at intervals of 0.5 mm, separated by 2 mm from the end of the capillary array 107 inside the optical cell 103, and fixed so that the ends of the capillaries of the capillary arrays 107 and 108 face each other. The hollow capillary array 108 and the linear array holder 215 are fixed to the optical cell 103 and sealed to prevent water leakage. Further, the optical cell 103 and the lower electrode tank 106 are brought into close contact with each other with good airtightness, and the liquid accumulated therein is discharged from the discharge port 210 to the valve 21.
1, and is discarded into the waste liquid container 213 via the tube 212. That is, the liquid that exceeds the height of the discharge port 210 is discharged, and the height of the liquid surface in the lower electrode tank 106 becomes substantially constant. Therefore, even if the sheath liquid flows in, the head does not change much, and the sheath flow is stably formed. Further, when the valve 211 is closed, the inside of the lower electrode tank 106 is filled with the sheath liquid, so that the flow of the sheath liquid can be stopped and the sheath liquid can be effectively used. In particular, this mechanism is necessary when the measurement is finished and there is time until the next measurement. In this example, the liquid levels 230 and 231 are substantially the same, but for example, a liquid level sensor for the liquid level 231 may be provided and a mechanism for opening and closing the valve 121 according to the decrease in the liquid level may be provided. In this case, the sheath liquid container 10
5 can be arranged at a position higher than the optical cell, and the device configuration becomes easy.

【0033】下部電極槽106には電圧印加用の白金電
極209、その端子台208が設けられておる。ゲルキ
ャピラリーを使う場合、白金電極209には(反対側の
電極に対して)正の電圧を印加する。例えば白金電極1
20aに0V、白金電極209に7kVというような印
加も可能だが、白金電極120aに−7kV、白金電極
209に0V(接地)という電圧印加が安全性を確保す
るため望ましい。これは、シース液全体が白金電極20
9の電圧とほぼ同電位になり、電極209が高電圧状態
になると、シース液容器内、光学セル内、廃液容器内の
シース液がすべて高電圧になり、漏水等による感電、漏
電、絶縁破壊の危険性が増すからである。電極209に
0V(接地)の場合は、試料側が負高電圧になるが、緩
衝液のフローなどは無いため、漏水などが無く、感電、
漏電を容易に防ぐことができるため、装置構成が容易に
できるようになる。また、光学セルの筐体201として
ステンレスなどの金属を使用することも容易になり、加
工性がよくなり、安価に光学セルを作製することかでき
る。なお、電極209は本例のように中空のキャピラリ
ーアレイ108の下部に配置したが、光学セル内または
シース液容器内に配置してもよく、同様の効果がある。
The lower electrode tank 106 is provided with a platinum electrode 209 for voltage application and its terminal block 208. When using a gel capillary, a positive voltage is applied to the platinum electrode 209 (relative to the opposite electrode). For example, platinum electrode 1
It is possible to apply 0V to 20a and 7kV to the platinum electrode 209, but it is desirable to apply a voltage of -7kV to the platinum electrode 120a and 0V (ground) to the platinum electrode 209 to ensure safety. This is because the whole sheath liquid is the platinum electrode 20.
When the potential of the electrode 209 becomes a high voltage and the potential of the electrode 209 becomes a high voltage, the sheath liquid in the sheath liquid container, the optical cell, and the waste liquid container all become a high voltage, resulting in electric shock, leakage, insulation breakdown due to water leakage, etc. This increases the risk of. When the electrode 209 is at 0 V (grounded), the sample side has a negative high voltage, but since there is no buffer solution flow, there is no water leakage, and electric shock,
Since the electric leakage can be easily prevented, the device can be easily constructed. Further, it becomes easy to use metal such as stainless steel as the casing 201 of the optical cell, the workability is improved, and the optical cell can be manufactured at low cost. Although the electrode 209 is arranged in the lower part of the hollow capillary array 108 as in this example, it may be arranged in the optical cell or the sheath liquid container, and the same effect is obtained.

【0034】レーザ光113は光学窓204または20
6をとおって光学セル内に入射し、実施例1と同様にシ
ースフロー状態で泳動するDNA断片を励起し、蛍光を
生じさせる。蛍光発光点220は、図のようにキャピラ
リーのほぼ直下に点状に発生する。ことになる。これら
の像は紙面の垂直方向から光学窓(図示していない)を
通して検出する。なお、レーザ光113はレンズによ
り、絞って照射するが、焦点距離が約150mmのレン
ズを使用することで、キャピラリーアレイの幅(本例の
場合約50mm)全体に渡って均一に照射することがで
きる。また、レーザ光は同軸にしないで照射することも
可能であるが、同軸にした場合、2本のレーザ光が同一
個所を照射するので、それぞれのレーザで励起されるD
NA断片の泳動距離が一定にできるので泳動時間のずれ
がなくなり、解析精度が向上する。また、両方のレーザ
光波長に吸収のある蛍光体の場合、同軸にすると、励起
光強度が実質的に増大するので検出感度が向上する。な
お、1本のみのレーザでも測定は可能である。
The laser light 113 is transmitted through the optical window 204 or 20.
The light enters through 6 to enter the optical cell, and excites the DNA fragment that migrates in the sheath flow state in the same manner as in Example 1 to generate fluorescence. The fluorescent light emission points 220 occur in a dot shape just below the capillary as shown in the figure. It will be. These images are detected from the direction perpendicular to the paper surface through an optical window (not shown). Note that the laser light 113 is squeezed and irradiated by a lens, but by using a lens having a focal length of about 150 mm, the laser light 113 can be uniformly irradiated over the entire width of the capillary array (about 50 mm in this example). it can. It is also possible to irradiate the laser light without making it coaxial, but in the case of making it coaxial, two laser lights irradiate the same location, so that each laser excites D
Since the migration distance of NA fragments can be made constant, there is no shift in migration time, and analysis accuracy is improved. Further, in the case of a phosphor that absorbs both laser light wavelengths, if it is coaxial, the excitation light intensity will increase substantially, and the detection sensitivity will improve. It should be noted that measurement is possible with only one laser.

【0035】蛍光像の検出について、図14により説明
する。蛍光発光点220から発する蛍光は、集光レンズ
114により集光し、像分割プリズム116により4つ
に分割し、結像レンズ117により、それぞれ結像(2
21a〜b)させる。この際、4種の分光フィルタ11
5a〜dを像分割プリズムの前面(または後面)に配置
することで、それぞれ分割された光が別々の波長成分と
なるようにできる。これは1つの蛍光発光点220につ
いて説明したが、すべての発光点についても同様であ
り、しかもこれら分割が同時に行われる。つまり、レー
ザ光走査や検出器の機械的走査をする場合のように時間
分割されることはなく、蛍光強度の測定間隔が長くなる
ことはなく高速に計測できる。リアルタイムで連続的に
計測することも可能である。また、像分割プリズムの前
に集光レンズを配置することで蛍光の集光効率が向上
し、検出感度の向上が図れる。また集光レンズの代わり
に円筒レンズを使うことも可能である。この場合、1方
向のみの光を集光するので通常の凸レンズを使う場合に
比べて効率は約半分になるが、使わない場合に比べ大幅
に検出感度を向上できる。また像分割プリズムを使う場
合、蛍光発光位置がずれると分割される像の強度の比率
が大きく変動する。平板ゲルを使う場合は、ゲルの発熱
などにより、ゲルに入射したレーザ光が曲がって蛍光発
光位置がずれ、測定精度が低下しやすいという問題があ
るが、本実施例の場合、レーザ光は水溶液中を通るので
レーザ光は曲がることなく一定位置を照射するので従来
に比べ測定精度が向上する。
The detection of the fluorescent image will be described with reference to FIG. The fluorescence emitted from the fluorescence emission point 220 is condensed by the condensing lens 114, divided into four by the image division prism 116, and imaged by the imaging lens 117 (2
21a-b). At this time, the four types of spectral filters 11
By arranging 5a to 5d on the front surface (or the rear surface) of the image division prism, it is possible to make the respective divided lights have different wavelength components. This has been described for one fluorescent emission point 220, but the same applies to all the emission points, and these divisions are performed simultaneously. That is, it is not time-divided as in the case of laser beam scanning or mechanical scanning of the detector, and the fluorescence intensity measurement interval does not become long and high-speed measurement is possible. It is also possible to measure continuously in real time. Further, by disposing the condenser lens in front of the image division prism, the fluorescence condensing efficiency is improved and the detection sensitivity can be improved. It is also possible to use a cylindrical lens instead of the condenser lens. In this case, since the light in only one direction is condensed, the efficiency is about half that in the case where a normal convex lens is used, but the detection sensitivity can be greatly improved compared to the case where it is not used. Further, in the case of using the image division prism, if the fluorescence emission position shifts, the ratio of the intensity of the divided image changes greatly. In the case of using a flat gel, there is a problem that the laser light incident on the gel is bent due to heat generation of the gel and the fluorescence emission position is displaced, and the measurement accuracy is easily deteriorated. Since the laser light passes through the inside, the laser light irradiates a fixed position without bending, so that the measurement accuracy is improved as compared with the conventional case.

【0036】また、光学セル内では、キャピラリーが密
に配置されるので、96泳動レーンという多数の場合で
も、その配置の両端の間隔は5cm程度以下となる。そ
のため、像分割プリズムの前に集光レンズや円筒レンズ
などの集光素子を使用することができ、蛍光をより高感
度に検出できる。従来の平板ゲルの場合には、24泳動
レーンでも、その両端の泳動レーンの間隔は30cm程
度であり、像分割プリズムの前に集光レンズを置く場
合、直径30cmのレンズが必要になるなどの理由で現
実的に困難である。本実施例では、キャピラリーアレイ
の幅が約50mmに対して、2次元検出器の受光素子の
幅が約27mmのものを使用した。全体としての像倍率
は約1/2であり、平板ゲル方式の場合は1/10程度
になるのに比べて集光効率がよい。さらに、キャピラリ
ーアレイを20から30本程度と少ない場合は、等倍の
拡大率になり、集光効率が向上し、より高感度化する。
集光効率の低下を防ぐため、キャピラリーアレイでのキ
ャピラリー同士の間隔はキャピラリー径の10倍程度以
下とするのが望ましい。図15は実際に得られる2次元
検出器上での蛍光像のイメージ図であり、20本のキャ
ピラリーアレイの場合である。図の横方向は、キャピラ
リーアレイ(配列)方向であり、縦方向は(色)分割方
向である。96本の場合も同様に、横に96個、縦に4
個の蛍光像が得られる。このようにキャピラリーアレイ
を泳動するすべての試料を、同時に、各々4(色)分割
して計測できる。そこで4種の分光フィルタ115a〜
dをプライマーA、プライマーC、プライマーG、プラ
イマーTの蛍光を透過するように調整することにより、
プライマーA、プライマーC、プライマーG、プライマ
ーTを識別して計測できる。図16は蛍光標識プライマ
ーの蛍光特性と分光フィルタの透過特性図であり、この
ようにそれぞれの蛍光標識プライマーの蛍光極大波長付
近に最大透過率を有する分光フィルタ(但し、励起レー
ザ光の波長を透過しないようにする)を使用し、計測を
行う。
Further, since the capillaries are densely arranged in the optical cell, the distance between both ends of the arrangement is about 5 cm or less even in the case of a large number of 96 migration lanes. Therefore, a condenser element such as a condenser lens or a cylindrical lens can be used in front of the image division prism, and fluorescence can be detected with higher sensitivity. In the case of a conventional slab gel, even with 24 migration lanes, the distance between the migration lanes at both ends is about 30 cm, and if a condenser lens is placed in front of the image division prism, a lens with a diameter of 30 cm is required. Really difficult for a reason. In this example, the width of the capillary array was about 50 mm, and the width of the light receiving element of the two-dimensional detector was about 27 mm. The image magnification as a whole is about 1/2, which is about 1/10 in the case of the flat gel method, which is better in light collection efficiency. Further, when the number of the capillary arrays is as small as about 20 to 30, the enlargement ratio becomes the same size, the light collection efficiency is improved, and the sensitivity is further enhanced.
In order to prevent a decrease in the light collection efficiency, it is desirable that the distance between the capillaries in the capillary array be about 10 times the capillary diameter or less. FIG. 15 is an image diagram of a fluorescence image on a two-dimensional detector that is actually obtained, and is a case of 20 capillary arrays. The horizontal direction in the figure is the capillary array (arrangement) direction, and the vertical direction is the (color) division direction. Similarly, in the case of 96 pieces, 96 pieces horizontally and 4 pieces vertically
Individual fluorescent images are obtained. In this way, all the samples that migrate on the capillary array can be divided into 4 (color) and measured simultaneously. Therefore, four types of spectral filters 115a-
By adjusting d so that the fluorescence of the primer A, the primer C, the primer G, and the primer T is transmitted,
The primer A, the primer C, the primer G, and the primer T can be identified and measured. FIG. 16 is a diagram showing the fluorescence characteristics of the fluorescent-labeled primer and the transmission characteristic of the spectral filter. Do not use) to make measurements.

【0037】図17はキャピラリーアレイのうちの1本
のゲルキャピラリーを泳動する試料から発する蛍光信号
強度の時間波形の実測値である。上から分光フィルタ1
15a、b、c、dを透過した蛍光強度の時間波形であ
る。このように1試料/1キャピラリーから4種の蛍光
情報を同時に得ることができる。ただし、図16からわ
かるように、蛍光標識プライマーの蛍光はブロードであ
り、4種の蛍光標識プライマーの蛍光が重なり合ってい
る。そのため、図17の波形は、単一の蛍光標識プライ
マーの信号ではなく複数の蛍光標識プライマーの蛍光の
和として観測されている。例えば、IaはプライマーT
の蛍光に、プライマーG、プライマーA、プライマーC
の蛍光成分が混ざったものである。Ib、Ic、Idに
ついても同様である。蛍光標識プライマーの蛍光特性と
分光フィルタの透過特性と検出器の感度特性を基にこれ
らの影響を補正すると、図18のように上からプライマ
ーT、プライマーG、プライマーA、プライマーC単独
の蛍光強度の時間波形が得られる。これはそれぞれT、
G、A、C断片の泳動スペクトルとなり、この波形から
通常の方法により、DNAの塩基配列が決定できる。本
実施例では、塩基配列決定を96試料同時に行うことが
でき、高スループット化達成できる。具体的には、泳動
速度が200塩基/時間程度であり、全体としてスルー
プットは、20k塩基/時間と平板ゲルを使用する従来
法に比較して10倍以上の高スループット化が達成でき
る。また本実施例についても実施例1に関し記載した同
様の効果がある。また、上記光学セルを実施例1または
実施例4〜6に記載の構造の光学セルとしても上記とほ
ぼ同様にDNAの塩基配列決定のための計測をすること
ができ、また実施例1または実施例4〜6に関し記載し
た同様の効果がある。また本実施例では4分割プリズム
を使用したが、2分割プリズムを使用し、特開平5−1
18991号公報に記載の方法に従って塩基種を識別す
ることにより、DNAの塩基配列が決定できる。なお、
本実施例では、実施例1と同様にキャピラリーアレイの
キャピラリーはその内面をシランカップリング処理し、
ゲルをキャピラリー内壁に化学的に結合させた。この処
理はキャピラリー内壁全面に行なう必要はなく、一部、
つまり光学セル側の端近傍のみでもよい。これによって
光学セル内部のシース液へのゲルのはみ出しを同様に防
ぐことができ、かつ処理が簡単になり、しかもゲルが安
定に調製できる。またゲルには界面活性剤等を添加して
もよい。これらのことは、先に説明した実施例1〜6に
ついても同様に適用できる。
FIG. 17 is an actual measurement value of the time waveform of the fluorescence signal intensity emitted from the sample in which one gel capillary of the capillary array is electrophoresed. Spectral filter 1 from above
15A, 15B, 15C, and 15D are time waveforms of fluorescence intensity transmitted through 15a, b, c, and d. In this way, four types of fluorescence information can be obtained simultaneously from one sample / one capillary. However, as can be seen from FIG. 16, the fluorescence of the fluorescence-labeled primer is broad, and the fluorescences of the four types of fluorescence-labeled primers overlap. Therefore, the waveform of FIG. 17 is observed as the sum of the fluorescence of a plurality of fluorescent-labeled primers, not the signal of a single fluorescent-labeled primer. For example, Ia is the primer T
To the fluorescence of primer G, primer A, primer C
It is a mixture of fluorescent components. The same applies to Ib, Ic, and Id. When these influences are corrected based on the fluorescence characteristics of the fluorescence-labeled primer, the transmission characteristics of the spectral filter, and the sensitivity characteristics of the detector, the fluorescence intensities of the primer T, the primer G, the primer A, and the primer C alone as shown in FIG. The time waveform of is obtained. This is T,
The migration spectra of the G, A, and C fragments are obtained, and the base sequence of the DNA can be determined from this waveform by a usual method. In this example, the nucleotide sequence determination can be performed simultaneously on 96 samples, and high throughput can be achieved. Specifically, the migration rate is about 200 bases / hour, and the overall throughput is 20 k bases / hour, which is 10 times higher than the conventional method using a slab gel. Further, this embodiment also has the same effect as described in the first embodiment. Further, even when the above optical cell is used as the optical cell having the structure described in Example 1 or Examples 4 to 6, the measurement for determining the nucleotide sequence of DNA can be carried out in substantially the same manner as described above. There are similar effects as described for Examples 4-6. Further, in this embodiment, the four-division prism is used, but the two-division prism is used.
The base sequence of DNA can be determined by identifying the base species according to the method described in 18991. In addition,
In the present embodiment, the capillaries of the capillary array are subjected to silane coupling treatment on the inner surface in the same manner as in the first embodiment,
The gel was chemically bound to the inner wall of the capillary. It is not necessary to perform this treatment on the entire inner wall of the capillary,
That is, it may be only near the end on the optical cell side. This makes it possible to prevent the gel from squeezing out into the sheath liquid inside the optical cell, simplify the process, and stably prepare the gel. Further, a surfactant or the like may be added to the gel. These can be similarly applied to the first to sixth embodiments described above.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、光学測定をキャピラリ
ーゲル等の試料分離部の外で行うことにより、背景光等
の影響の少ない高感度な蛍光または光吸収計測が可能な
電気泳動装置が実現できる。また、複数の試料を同時に
泳動し、同時に計測することのできる簡便な電気泳動装
置が実現できる。また、操作性・安全性が高く高スルー
プットでDNAの塩基配列決定が可能な装置が実現でき
る。
According to the present invention, an electrophoretic device capable of highly sensitive fluorescence or optical absorption measurement with little influence of background light or the like is obtained by performing optical measurement outside a sample separation unit such as a capillary gel. realizable. Further, it is possible to realize a simple electrophoretic device capable of simultaneously migrating a plurality of samples and simultaneously measuring them. Further, it is possible to realize an apparatus which has high operability and safety and can determine the base sequence of DNA with high throughput.

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

【図1】本発明の第1の実施例の電気泳動装置の電気泳
動部及びレーザ光照射系の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an electrophoretic unit and a laser light irradiation system of an electrophoretic device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の電気泳動装置の蛍光検
出系の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a fluorescence detection system of the electrophoretic device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例の電気泳動装置の光照射
系・検出系の部分の構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a light irradiation system / detection system portion of an electrophoretic device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例の電気泳動装置の間隙部
付近の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram in the vicinity of a gap of an electrophoretic device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例の電気泳動装置の電気泳
動部の構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of an electrophoretic unit of an electrophoretic device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例の複数の溝を有する平板
の斜視図。
FIG. 6 is a perspective view of a flat plate having a plurality of grooves according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施例の電気泳動装置の電気泳
動部の蛍光セル部分を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a fluorescent cell portion of an electrophoretic unit of an electrophoretic device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施例で使用するキャピラリー
のサブアレイの構成図。
FIG. 8 is a configuration diagram of a sub-array of capillaries used in a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第7の実施例で使用するキャピラリー
アレイの構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram of a capillary array used in a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第7の実施例の電気泳動装置の構成
図。
FIG. 10 is a configuration diagram of an electrophoretic device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第7の実施例における試料注入部/
上部電極槽の拡大断面図。
FIG. 11 shows a sample injection part / in a seventh embodiment of the present invention.
The expanded sectional view of an upper electrode tank.

【図12】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る泳動電流計測・表示部の構成図。
FIG. 12 is a configuration diagram of an electrophoretic current measurement / display unit in an electrophoretic device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る光学セル部の近傍の構成を示す一部断面を含む説明
図。
FIG. 13 is an explanatory diagram including a partial cross section showing the configuration in the vicinity of the optical cell portion in the electrophoretic device according to the seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る蛍光検出・色分離部の原理構成図。
FIG. 14 is a principle configuration diagram of a fluorescence detection / color separation unit in an electrophoretic device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る2次元検出器で得られる蛍光像のイメージ図。
FIG. 15 is an image diagram of a fluorescence image obtained by a two-dimensional detector in the electrophoretic device according to the seventh embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施例で使用した蛍光標識プ
ライマーの蛍光特性と分光フィルタの透過特性図。
FIG. 16 is a diagram showing the fluorescence characteristics of the fluorescence-labeled primer used in the seventh embodiment of the present invention and the transmission characteristics of the spectral filter.

【図17】本発明の第7の実施例による1本のゲルキャ
ピラリーを泳動する試料から発する蛍光信号強度の時間
波形の測定データの一例を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing an example of measurement data of time waveform of fluorescence signal intensity emitted from a sample on which one gel capillary is migrated according to the seventh embodiment of the present invention.

【図18】図17のデータを解析して得られたA、C、
G、T断片に対する時間波形。
FIG. 18 is a graph obtained by analyzing the data in FIG.
Time waveforms for G and T fragments.

【図19】従来例のキャピラリー電気泳動装置の蛍光測
定部の構成図。
FIG. 19 is a configuration diagram of a fluorescence measurement unit of a conventional capillary electrophoresis device.

【図20】従来例のキャピラリー電気泳動装置のシース
フローキュベットを使用した蛍光測定部の構成図。
FIG. 20 is a configuration diagram of a fluorescence measurement unit using a sheath flow cuvette of a conventional capillary electrophoresis apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b、1c、1d〜、1t…キャピラリー、2
a、2b、2c、2d〜、2t…キャピラリー、4…蛍
光セル、3a、3b、3c、3d〜、3t…間隙部、5
a及び5b…マルチキャピラリー保持具、6…陰極側電
極槽、7…陽極側電極槽、8…シース液注入口、9…四
ふっ化エチレン樹脂製のチューブ、10…シース液容
器、11…シース液、12…直流高電圧電源、20…ア
ルゴンレーザ光源、21…レーザ光、22…レンズ、3
0…蛍光、32…干渉フィルタ、33…レンズ、34…
二次元検出器、35…コントローラ、36…データ処理
装置、37…モニタ、38…プリンタ、39…メモリ、
50…光源、51…モノクロメータ、52…レンズ、5
3…レンズ、54…一次元センサ、55…一次元センサ
用のコントローラ、56…データ処理装置、57…モニ
タ、58…プリンタ、59…メモリ、60…蛍光セル、
61a〜61t…細孔、62…平板、63…液溜め、6
4…チューブ、65…電極槽、70…シール板、71…
チューブ、80…平板、81a、81b、81c、81
d…溝、84…蛍光セル、82a、82b、82c、8
2d…キャピラリー、83…マルチキャピラリー保持
具、85…シース液注入口、86…チューブ、87…シ
ース液容器、88…シース液、90…キャピラリー、9
0a、90b…キャピラリー端、91、92…キャピラ
リー保持具、93…エリア・アレイ保持具、107…キ
ャピラリーアレイ、214…リニア・アレイ保持具、1
01…アルゴンレーザ装置、102…YAGレーザ装
置、103…光学セル、104…上部個別電極槽、10
4a、104b〜…容器様凹み、105…シース液容
器、106…下部電極槽、107…キャピラリーアレ
イ、107a、107b〜…キャピラリー、108…中
空のキャピラリーアレイ、109…ミラー、110…ダ
イクロイックミラー、111…アルゴンレーザ光、11
2…YAGレーザ光、113…レーザ光、114…集光
レンズ、115a〜d…分光フィルタ、116…像分割
プリズム、117…結像レンズ、118…2次元検出
器、119…データ処理ユニット、120…電極保持
板、120a、120b…白金電極、121…バルブ、
122…チューブ、131…抵抗、132…電圧計、1
33…泳動電源、140…電流表示パネル、140a、
140b〜…表示ランプ、201…筐体、202、20
5…アレイガイド、203…シース液注入口、204、
206…光学窓、208…端子台、209…白金電極、
210…排出口、211…バルブ、212…チューブ、
213…廃液容器、214…リニア・アレイ保持具、2
15…リニア・アレイ保持具、220…蛍光発光点、2
21a〜221d…結像、230…シース液容器のシー
ス液の液面、231…セル内に流れ込んだシース液の液
面、240…試料、245、246…バッファー液、2
50、251…スペーサ、252、253…孔、26
0、261、262、270…端子。
1a, 1b, 1c, 1d to 1t ... Capillaries, 2
a, 2b, 2c, 2d to 2t ... Capillary, 4 ... Fluorescent cell, 3a, 3b, 3c, 3d to 3t ... Gap portion, 5
a and 5b ... Multi-capillary holder, 6 ... Cathode side electrode tank, 7 ... Anode side electrode tank, 8 ... Sheath liquid injection port, 9 ... Tetrafluoroethylene resin tube, 10 ... Sheath liquid container, 11 ... Sheath Liquid, 12 ... DC high voltage power source, 20 ... Argon laser light source, 21 ... Laser light, 22 ... Lens, 3
0 ... Fluorescence, 32 ... Interference filter, 33 ... Lens, 34 ...
Two-dimensional detector, 35 ... Controller, 36 ... Data processing device, 37 ... Monitor, 38 ... Printer, 39 ... Memory,
50 ... Light source, 51 ... Monochromator, 52 ... Lens, 5
3 ... Lens, 54 ... One-dimensional sensor, 55 ... One-dimensional sensor controller, 56 ... Data processing device, 57 ... Monitor, 58 ... Printer, 59 ... Memory, 60 ... Fluorescent cell,
61a to 61t ... Pores, 62 ... Flat plate, 63 ... Liquid reservoir, 6
4 ... Tube, 65 ... Electrode tank, 70 ... Seal plate, 71 ...
Tube, 80 ... Flat plate, 81a, 81b, 81c, 81
d ... Groove, 84 ... Fluorescent cell, 82a, 82b, 82c, 8
2d ... Capillary, 83 ... Multi-capillary holder, 85 ... Sheath liquid inlet, 86 ... Tube, 87 ... Sheath liquid container, 88 ... Sheath liquid, 90 ... Capillary, 9
0a, 90b ... Capillary end, 91, 92 ... Capillary holder, 93 ... Area array holder, 107 ... Capillary array, 214 ... Linear array holder, 1
01 ... Argon laser device, 102 ... YAG laser device, 103 ... Optical cell, 104 ... Upper individual electrode tank, 10
4a, 104b -... Container-like recess, 105 ... Sheath liquid container, 106 ... Lower electrode tank, 107 ... Capillary array, 107a, 107b -... Capillary, 108 ... Hollow capillary array, 109 ... Mirror, 110 ... Dichroic mirror, 111 … Argon laser light, 11
2 ... YAG laser light, 113 ... Laser light, 114 ... Condensing lens, 115a-d ... Spectral filter, 116 ... Image splitting prism, 117 ... Imaging lens, 118 ... Two-dimensional detector, 119 ... Data processing unit, 120 ... Electrode holding plate, 120a, 120b ... Platinum electrode, 121 ... Valve,
122 ... Tube, 131 ... Resistance, 132 ... Voltmeter, 1
33 ... Migration power source, 140 ... Current display panel, 140a,
140b -... Indicator lamp, 201 ... Housing, 202, 20
5 ... Array guide, 203 ... Sheath liquid inlet, 204,
206 ... Optical window, 208 ... Terminal block, 209 ... Platinum electrode,
210 ... outlet, 211 ... valve, 212 ... tube,
213 ... Waste liquid container, 214 ... Linear array holder, 2
15 ... Linear array holder, 220 ... Fluorescent emission point, 2
21a to 221d ... Imaging, 230 ... Liquid level of sheath liquid in sheath liquid container, 231 ... Liquid level of sheath liquid flowing into cell, 240 ... Sample, 245, 246 ... Buffer liquid, 2
50, 251 ... Spacer, 252, 253 ... Hole, 26
0, 261, 262, 270 ... Terminals.

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電源によって電圧を印加された陰極電極槽
と陽極電極槽の間に設けた試料分離部がキャピラリーか
ら成る泳動路である電気泳動装置であって、一端がそれ
ぞれ前記陰極電極槽または前記陽極電極槽に接続された
キャピラリー対の他端を光学セル中にその軸をほぼ一致
させ一定の間隙を保持して対向させて配置して前記光学
セルを貫通する泳動路と、前記光学セルの外部の設けら
れたシース液容器と、該シース液容器から前記光学セル
内にシース液を注入して流し試料分離部である上流側の
泳動路である泳動分離用キャピラリー端から泳動される
試料をシースフロー状態にして対向するキャピラリーに
導くシースフロー形成手段と、前記間隙部を光学検出部
とし該光学検出部に光源から光照射して試料の検出を行
う光検出手段を有することを特徴とする電気泳動装置。
1. An electrophoretic device in which a sample separating portion provided between a cathode electrode tank and an anode electrode tank to which a voltage is applied by a power source is a migration path composed of a capillary, and one end of which is the cathode electrode tank or The other end of the pair of capillaries connected to the anode electrode tank are arranged in the optical cell so that their axes are substantially aligned with each other and are opposed to each other with a certain gap therebetween, and a migration path that penetrates the optical cell, and the optical cell. And a sample to be electrophoresed from the capillary end for electrophoretic separation, which is an electrophoretic passage on the upstream side that is a sample separation unit, by injecting and flowing the sheath liquid into the optical cell from the sheath liquid container. Sheath flow forming means for introducing the sheath flow state to the opposite capillary, and light detecting means for detecting the sample by irradiating the optical detecting portion with light from a light source. Electrophoresis apparatus according to claim Rukoto.
【請求項2】複数のキャピラリー対によって形成される
複数の光学検出部を前記光学セル中に配置し、前記複数
の光学検出部が互いに電解液を介して連結していること
を特徴とする請求項1記載の電気泳動装置。
2. A plurality of optical detectors formed by a plurality of capillary pairs are arranged in the optical cell, and the plurality of optical detectors are connected to each other through an electrolytic solution. Item 1. The electrophoresis apparatus according to Item 1.
【請求項3】前記複数の光学検出部を一直線上に位置す
るように前記複数のキャピラリー対を整列して配置し、
全ての光学検出部を同時に照射するように励起光を前記
直線に沿って照射して前記各キャピラリーを泳動流出す
る試料から発せられる蛍光を同時に検出することを特徴
とする請求項2記載の電気泳動装置。
3. The plurality of pairs of capillaries are aligned and arranged so that the plurality of optical detectors are located on a straight line.
3. The electrophoresis according to claim 2, wherein the excitation light is irradiated along the straight line so as to simultaneously irradiate all the optical detection units, and fluorescence emitted from the sample flowing out of the respective capillaries is detected at the same time. apparatus.
【請求項4】電源によって電圧を印加された陰極電極槽
と陽極電極槽の間に設けた試料分離部がキャピラリーか
ら成る泳動路である電気泳動装置であって、一端が電極
槽に浸されている試料分離部である複数の泳動分離用キ
ャピラリーがその中に終端する光学セルと、該光学セル
の外部に設けられたシース液容器と、該シース液容器か
ら前記光学セル内にシース液を注入して流すことにより
前記複数の泳動分離用キャピラリーの各々から泳動流出
する試料をシースフロー状態で前記光学セル中をフロー
させるシースフロー形成手段と、該シースフロー部を光
学検出部とし該光学検出部に光源から光照射して試料の
検出を行う光検出手段と有することを特徴とする電気泳
動装置。
4. An electrophoretic device in which a sample separating portion provided between a cathode electrode tank and an anode electrode tank to which a voltage is applied by a power source is a migration path composed of capillaries, and one end of which is immersed in the electrode tank. An optical cell in which a plurality of electrophoretic separation capillaries serving as sample separation units terminate, a sheath liquid container provided outside the optical cell, and a sheath liquid injected into the optical cell from the sheath liquid container. Sheath flow forming means for causing a sample to flow out from each of the plurality of phoretic separation capillaries by flowing in the optical cell in a sheath flow state, and the sheath flow part as an optical detection part. An electrophoretic device comprising: a light detection unit that irradiates light from a light source to detect a sample.
【請求項5】複数の前記光学検出部を一直線上に位置す
るように前記複数の泳動分離用キャピラリーを整列して
配置し、全ての前記光学検出部を同時に照射するように
励起光を前記直線に沿って照射して前記複数の泳動分離
用キャピラリーの各々から泳動する試料から発せられる
蛍光を同時に検出することを特徴とする請求項4記載の
電気泳動装置。
5. The plurality of electrophoretic separation capillaries are arranged in line so that the plurality of optical detection sections are positioned on a straight line, and the excitation light is linearly irradiated so that all the optical detection sections are simultaneously irradiated. 5. The electrophoresis apparatus according to claim 4, wherein the fluorescence emitted from the sample migrating from each of the plurality of capillaries for electrophoretic separation is simultaneously detected by irradiating the sample along the path.
【請求項6】前記複数の泳動分離用キャピラリーの内部
がゲルで充填されることを特徴とする請求項1から請求
項5のいずれかに記載の電気泳動装置。
6. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the insides of the plurality of electrophoresis separation capillaries are filled with a gel.
【請求項7】前記シース液が、前記キャピラリー内部に
充填される緩衝液と同等の成分であることを特徴とする
請求項1または4記載の電気泳動装置。
7. The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein the sheath liquid is a component equivalent to a buffer liquid filled in the capillary.
【請求項8】前記シース液が、前記試料の変性剤を含む
ことを特徴とする請求項1または4記載の電気泳動装
置。
8. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the sheath liquid contains a denaturant for the sample.
【請求項9】前記シースフロー形成手段は、前記シース
液の前記光学セルへの注入を、前記シース液容器のシー
ス液の液面を前記試料が泳動される下流側の電極槽内の
液面よりも高い位置に配置し、落差により前記シース液
をフローさせることを特徴とする請求項1または4記載
の電気泳動装置。
9. The sheath flow forming means is configured to inject the sheath liquid into the optical cell, and to move a surface of the sheath liquid in the sheath liquid container to a liquid surface in an electrode tank on a downstream side where the sample is migrated. The electrophoretic device according to claim 1 or 4, wherein the electrophoretic device is arranged at a higher position than the above, and the sheath liquid is caused to flow by a drop.
【請求項10】前記光学検出部において前記試料から発
せられる蛍光を前記光検出手段が検出することを特徴と
する請求項1、請求項2、請求項4のいずれかに記載の
電気泳動装置。
10. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the photodetection means detects the fluorescence emitted from the sample in the optical detection section.
【請求項11】前記光学検出部において前記試料による
光吸収を前記光検出手段が測定することを特徴とする請
求項1、請求項2、請求項4のいずれかに記載の電気泳
動装置。
11. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the light detecting means measures the light absorption by the sample in the optical detecting section.
【請求項12】電源によって電圧を印加された陰極電極
槽と陽極電極槽の間に設けた試料分離部がキャピラリー
からなる泳動路である電気泳動装置であって、試料が泳
動分離される複数本の泳動分離用キャピラリーと、前記
試料の泳動方向での前記複数本のキャピラリーの末端が
所定の間隔をもって一直線上に並ぶように保持するキャ
ピラリー保持手段と、前記試料の泳動方向での前記複数
本の泳動分離用キャピラリーの末端をその内部に固定す
る光学セルと、前記光学セル内部に水溶液を流し前記複
数本の泳動分離用キャピラリーの末端の少なくとも近傍
及びその下部にシースフローを形成させるシースフロー
形成手段と、前記光学セルから水溶液を排出する排出手
段と、前記シースフロー内を泳動する前記試料から蛍光
を発生させるための光を出射する励起光源部と、前記励
起光源部からの光を前記光学セル内の直線上に並んだ前
記複数本の泳動分離用キャピラリーの末端の直下部で前
記直線にほぼ平行に照射し前記複数本の泳動分離用キャ
ピラリーの各々のキャピラリーから泳動流出する前記試
料から蛍光を発生させる励起光照射手段と、前記試料か
ら生じる複数の蛍光の像を各々分割する像分割手段と、
分割された像が各々異なる波長域の光成分を有するよう
に像分割手段の前部または後部に配置された分光フィル
タと、分割された像を結像させる像結像手段と、結像さ
れた像を検知する像検知手段とを含み、前記複数本の泳
動分離用キャピラリーの各々のキャピラリー毎にその内
部から泳動してきた試料から発した蛍光を同時に検出す
ることを特徴とする電気泳動装置。
12. An electrophoretic device in which a sample separation section provided between a cathode electrode tank and an anode electrode tank to which a voltage is applied by a power source is a migration path composed of capillaries, and a plurality of samples are electrophoretically separated. A capillary for electrophoretic separation, a capillary holding means for holding the ends of the plurality of capillaries in the migration direction of the sample so as to be aligned on a straight line at a predetermined interval, and the plurality of capillaries in the migration direction of the sample. An optical cell for fixing the ends of the capillaries for electrophoretic separation therein, and a sheath flow forming means for forming a sheath flow at least in the vicinity of the ends of the plurality of capillaries for electrophoretic separation and in the lower part thereof by flowing an aqueous solution into the optical cells. And discharge means for discharging the aqueous solution from the optical cell, and for generating fluorescence from the sample migrating in the sheath flow. An excitation light source unit that emits light, and irradiates the light from the excitation light source unit substantially parallel to the straight line directly below the ends of the plurality of electrophoresis separation capillaries arranged on the straight line in the optical cell, Excitation light irradiation means for generating fluorescence from the sample flowing out from each of the plurality of capillaries for electrophoretic separation, and image division means for respectively dividing a plurality of fluorescence images generated from the sample,
A spectral filter arranged in front of or behind the image dividing means so that the divided images have light components in different wavelength ranges, an image forming means for forming the divided image, An electrophoretic device comprising: an image detection unit that detects an image, and simultaneously detecting fluorescence emitted from a sample migrated from the inside of each of the plurality of capillaries for electrophoretic separation.
【請求項13】前記測定試料が泳動分離される前記複数
本の泳動分離用キャピラリーにゲル状物質が充填されて
いることを特徴とする請求項12記載の電気泳動装置。
13. The electrophoresis apparatus according to claim 12, wherein a gel-like substance is filled in the plurality of capillaries for electrophoretic separation on which the measurement sample is electrophoretically separated.
【請求項14】前記キャピラリー保持手段と前記光学セ
ルとが脱着可能であることを特徴とする請求項1から請
求項5、請求項12から請求項13のいずれかに記載の
電気泳動装置。
14. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the capillary holding means and the optical cell are detachable.
【請求項15】前記キャピラリー保持手段の所定の部分
を、前記光学セル内部の所定の位置に保持するための挿
入ガイドが設けられたことを特徴とする請求項1から請
求項5、請求項12から請求項14のいずれかに記載の
電気泳動装置。
15. An insertion guide for holding a predetermined portion of the capillary holding means at a predetermined position inside the optical cell, wherein the insertion guide is provided. 15. The electrophoretic device according to claim 14.
【請求項16】前記シースフロー形成手段は、シース液
容器を前記光学セルの外部に配置し、前記シース液容器
内の液面を前記光学セルより排出し保持された液の面よ
り高い位置に配置し、落差を利用してシース液を流しシ
ースフローを形成することを特徴とする請求項12記載
の電気泳動装置。
16. The sheath flow forming means arranges a sheath liquid container outside the optical cell, and sets a liquid level in the sheath liquid container at a position higher than a liquid surface discharged from the optical cell and held therein. 13. The electrophoresis apparatus according to claim 12, wherein the electrophoresis apparatus is arranged, and the sheath liquid is caused to flow by utilizing the drop.
【請求項17】前記光学セルの上部は開放しており、前
記シースフロー形成手段は、シース液容器を前記光学セ
ルの外部に配置し、前記シース液容器内の液面を前記光
学セル内の排水口の位置より高い位置に配置し、落差を
利用してシース液を流しシースフローを形成することを
特徴とする請求項1、請求項4、請求項12、請求項1
3のいずれかに記載の電気泳動装置。
17. An upper part of the optical cell is open, the sheath flow forming means arranges a sheath liquid container outside the optical cell, and a liquid level in the sheath liquid container is inside the optical cell. It arrange | positions in a position higher than the position of a drainage port, and a sheath liquid is made to flow and a sheath flow is formed using a fall, The Claim 1, Claim 4, Claim 12, Claim 1 characterized by the above-mentioned.
The electrophoretic device according to any one of 3 above.
【請求項18】前記光学セル内の液面がほぼ一定になる
ように制御する手段を設けたことを特徴とする請求項
1、請求項4、請求項12、請求項16、請求項17の
いずれかに記載の電気泳動装置。
18. A means for controlling the liquid level in the optical cell to be substantially constant is provided. The electrophoretic device according to any one of claims.
【請求項19】前記光学セルの上部が開放しており、前
記光学セル内の液面を検知する手段と、液面の低下時に
シース液容器内から水溶液をバルブを介して補給する機
構とを設けたことを特徴とする請求項1、請求項4、請
求項12、請求項17、請求項18のいずれかに記載の
電気泳動装置。
19. An upper part of the optical cell is opened, and means for detecting the liquid level in the optical cell and a mechanism for replenishing the aqueous solution from the sheath liquid container through a valve when the liquid level is lowered are provided. The electrophoretic device according to any one of claims 1, 4, 12, 17, and 18, which is provided.
【請求項20】前記排出手段が、前記泳動分離用キャピ
ラリーと同数以上の中空キャピラリーであり、前記泳動
分離用キャピラリーと同じ間隔をもってその一端が一直
線上に保持され、前記泳動分離用キャピラリーの末端
と、前記試料から蛍光を発生させるために光が照射され
る軸とを含む平面内の近傍に配置された中空キャピラリ
ーであることを特徴とする請求項12に記載の電気泳動
装置。
20. The discharge means is a hollow capillary having the same number as or more than the capillaries for electrophoretic separation, one end of which is held in a straight line at the same interval as the capillaries for electrophoretic separation, and the end of the capillary for electrophoretic separation. The electrophoretic device according to claim 12, wherein the electrophoretic device is a hollow capillary disposed in the vicinity of a plane including an axis on which light is emitted to generate fluorescence from the sample.
【請求項21】前記励起光源部が、レーザ装置であるこ
とを特徴とする請求項1、請求項4、請求項12のいず
れかに記載の電気泳動装置。
21. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the excitation light source unit is a laser device.
【請求項22】前記励起光源部が、少なくとも2種類の
レーザ装置を有し、前記励起光照射手段はこれらのレー
ザ光を同軸にして1本にすることを特徴とする請求項
1、請求項4、請求項12、請求項21のいずれかに記
載の電気泳動装置。
22. The excitation light source section has at least two kinds of laser devices, and the excitation light irradiating means coaxially combines these laser lights into one. The electrophoretic device according to claim 4, claim 12, or claim 21.
【請求項23】前記像分割手段が、多面体のプリズムで
あることを特徴とする請求項12記載の電気泳動装置。
23. The electrophoretic device according to claim 12, wherein the image dividing means is a polyhedral prism.
【請求項24】前記像分割手段は、像を4つに分割する
ことを特徴とする請求項12または請求項23に記載の
電気泳動装置。
24. The electrophoretic device according to claim 12, wherein the image dividing means divides the image into four.
【請求項25】前記像検知手段が、二次元検出器である
ことを特徴とする請求項3、請求項5、請求項12のい
ずれかに記載の電気泳動装置。
25. The electrophoretic device according to claim 3, wherein the image detecting means is a two-dimensional detector.
【請求項26】複数本の前記泳動分離用キャピラリーか
ら各々泳動した試料からの蛍光像の強度を同時に計測す
ることを特徴とする請求項12または請求項25に記載
の電気泳動装置。
26. The electrophoresis apparatus according to claim 12 or 25, wherein the intensities of the fluorescent images from the samples migrated from a plurality of the electrophoresis separation capillaries are simultaneously measured.
【請求項27】前記像検知手段による結像した像の強度
を同時に計測することを特徴とする請求項12、請求項
25、請求項26のいずれかに記載の電気泳動装置。
27. The electrophoretic device according to claim 12, 25, or 26, wherein the intensities of the images formed by the image detection means are measured at the same time.
【請求項28】複数本の前記泳動分離用キャピラリーの
各々に試料を同時に注入することを特徴とする請求項
1、請求項4、請求項12のいずれか記載の電気泳動装
置。
28. The electrophoretic device according to claim 1, wherein a sample is simultaneously injected into each of the plurality of capillaries for electrophoretic separation.
【請求項29】前記光学セル内部、または前記シース液
容器内部の水溶液に電極が接触することを特徴とする請
求項1、請求項4、請求項12、請求項16、請求項1
7のいずれかに記載の電気泳動装置。
29. The electrode contacting an aqueous solution inside the optical cell or inside the sheath liquid container, claim 1, claim 4, claim 12, claim 16 or claim 1.
7. The electrophoresis apparatus according to any one of 7.
【請求項30】前記光学セルの内部の水溶液に接する電
極、前記光学セルからシース液が排出される側の電極槽
の電極、前記シース液容器内部の水溶液に接する電極、
または前記試料が泳動される下流側の電極槽の電極に印
加される電位が、0V(接地)、またはその絶対値が前
記試料が泳動開始される上流側の電極槽の電極に印加さ
れる電位の絶対値に比べて小さい値であることを特徴と
する請求項1、請求項4、請求項12、請求項16、請
求項17、請求項29のいずれかに記載の電気泳動装
置。
30. An electrode in contact with the aqueous solution inside the optical cell, an electrode in an electrode tank on the side where the sheath liquid is discharged from the optical cell, an electrode in contact with the aqueous solution inside the sheath liquid container,
Alternatively, the potential applied to the electrode of the electrode bath on the downstream side where the sample is migrated is 0 V (ground), or the potential whose absolute value is applied to the electrode of the electrode bath on the upstream side where the sample starts to migrate. The electrophoretic device according to any one of claims 1, 4, 12, 16, 17, and 29, which is a value smaller than the absolute value of.
【請求項31】前記試料が泳動される下流側の電極槽内
に溜る水溶液の液面の高さがほぼ一定になるようにする
ことを特徴とする請求項1、請求項4、請求項12、請
求項30のいずれかに記載の電気泳動装置。
31. The method according to claim 1, wherein the height of the liquid surface of the aqueous solution accumulated in the electrode tank on the downstream side where the sample is migrated is made substantially constant. 31. The electrophoretic device according to claim 30.
【請求項32】前記試料が泳動される下流側の電極槽
に、過剰の水溶液を排出する手段を設けたことを特徴と
する請求項1、請求項4、請求項12、請求項30、請
求項31のいずれかに記載の電気泳動装置。
32. A means for discharging an excessive aqueous solution is provided in an electrode tank on the downstream side where the sample is electrophoresed, wherein the method is provided in claim 1, claim 4, claim 12, claim 30, and claim 30. Item 32. The electrophoretic device according to any one of Items 31.
【請求項33】レーザ光によって発光する蛍光を、レン
ズで集光した後、分割し、結像させることを特徴とする
請求項12、請求項23、請求項24のいずれかに記載
の電気泳動装置。
33. The electrophoresis according to claim 12, 23, or 24, wherein the fluorescence emitted by the laser light is condensed by a lens and then divided to form an image. apparatus.
【請求項34】前記試料から蛍光を発生させるための光
がレーザ光であり、発した蛍光を円筒レンズで一方向に
集光した後、分割し結像させることを特徴とする請求項
12、請求項23、請求項24のいずれかに記載の電気
泳動装置。
34. The light for generating fluorescence from the sample is laser light, and the fluorescence emitted is condensed in one direction by a cylindrical lens and then divided and imaged. The electrophoretic device according to any one of claims 23 and 24.
【請求項35】前記光学セル内に配置された前記複数本
の泳動分離用キャピラリーから泳動した試料から発する
蛍光による像は、像倍率が1/3倍以上で検出されるこ
とを特徴とする請求項3、請求項5、請求項12から請
求項15、請求項25から請求項27、請求項33、請
求項34のいずれかに記載の電気泳動装置。
35. An image by fluorescence emitted from a sample electrophoresed from the plurality of electrophoretic separation capillaries arranged in the optical cell is detected at an image magnification of 1/3 or more. The electrophoretic device according to any one of claim 3, claim 5, claim 12 to claim 15, claim 25 to claim 27, claim 33, and claim 34.
【請求項36】前記複数本の泳動分離用キャピラリーの
隣合うキャピラリーとの間隔がキャピラリーの径サイズ
の10倍以下であることを特徴とする請求項3、請求項
5、請求項12から請求項15、請求項20、請求項3
5のいずれかに記載の電気泳動装置。
36. The method according to claim 3, wherein the distance between the plurality of capillaries for electrophoretic separation and the adjacent capillaries is 10 times or less the diameter size of the capillaries. 15, claim 20, claim 3
The electrophoretic device according to any one of 5 above.
【請求項37】前記試料が泳動される下流側に設けられ
る電極の数が1個であることを特徴とする請求項1、請
求項4、請求項12、請求項29、請求項30のいずれ
かに記載の電気泳動装置。
37. Any one of claim 1, claim 4, claim 12, claim 29, and claim 30, wherein the number of electrodes provided on the downstream side on which the sample is electrophoresed is one. An electrophoretic device according to item 1.
【請求項38】前記試料の前記泳動分離用キャピラリー
の注入側に設けられる電極の数が、前記泳動分離用キャ
ピラリーの本数に一致することを特徴とする請求項1、
請求項4、請求項12、請求項28のいずれかに記載の
電気泳動装置。
38. The number of electrodes provided on the injection side of the electrophoresis separation capillaries of the sample matches the number of the electrophoresis separation capillaries.
The electrophoretic device according to any one of claims 4, 12, and 28.
【請求項39】前記泳動分離用キャピラリー内部を流れ
る電流値をキャピラリー毎に測定および/または表示す
ることを特徴とする請求項1、請求項4、請求項12、
請求項38のいずれかに記載の電気泳動装置。
39. The method according to claim 1, wherein the current value flowing through the inside of the capillary for electrophoresis separation is measured and / or displayed for each capillary.
The electrophoretic device according to claim 38.
【請求項40】前記泳動分離用のキャピラリー内部を流
れる電流値をそれぞれ2値化して表示することを特徴と
する請求項1、請求項4、請求項12、請求項39のい
ずれかに記載の電気泳動装置。
40. The method according to claim 1, wherein the current value flowing inside the capillary for electrophoretic separation is binarized and displayed. Electrophoresis device.
【請求項41】少なくとも前記光学セル内部に保持され
る側の前記泳動分離用キャピラリーの内面をシラン化す
ることを特徴とする請求項1から請求項6、請求項1
2、請求項13のいずれかに記載の電気泳動装置。
41. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein at least the inner surface of the capillary for electrophoresis separation on the side held inside the optical cell is silanized.
The electrophoretic device according to claim 2 or claim 13.
【請求項42】少なくとも前記光学セル内部に保持され
る側の前記泳動分離用のキャピラリーの内壁とゲル状物
質とを化学的に結合させることを特徴とする請求項1か
ら請求項、請求項12、請求項13、請求項41のいず
れかに記載の電気泳動装置。
42. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein at least the inner wall of the capillary for electrophoresis separation on the side held inside the optical cell and the gel-like substance are chemically bonded. 42. The electrophoretic device according to any one of claims 13 and 41.
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