JPH06221992A - キャピラリー電気泳動を用いた分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガラス細管であるキャピラリー１内に泳動溶媒
を満たし、電位勾配をかけながら、一端から試料成分を
溶解させた溶液を注入して試料成分を電気泳動させる場
合に、キャピラリー１内での試料成分の分布状態を正確
に検出する。 【構成】注目する試料成分がイメージセンサ４の１サン
プリングの間に移動する素子数Δｎを、測定開始後の経
過時間ｔ、又はその間のイメージセンサのサンプリング
回数に基づいて自動的に決定し、前記移動素子数Δｎ又
はそのｍ倍（ｍは整数）だけずらせた２つのサンプリン
グに係るデータの平均をとって、試料成分の泳動パター
ンを求める。 【効果】受光素子数Δｎを迅速かつ容易に得ることがで
き、高Ｓ／Ｎ比の泳動パターンを決定することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス細管であるキャ
ピラリー内に泳動溶媒を満たし、キャピラリーに沿って
電位勾配をかけながら、キャピラリーの一端から試料成
分を溶解させた溶液を注入して試料成分を電気泳動させ
る場合において、キャピラリー内での試料成分の分布状
態を正確に検出することができるキャピラリー電気泳動
を用いた分析方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】キャピラリー内での試料成分の移動中の
分布状態を正確に検出し、それに基づいて試料成分の存
在やその濃度を求めるためには、泳動中の試料成分の一
部に光を当て、光検出器を配置して試料成分の蛍光像や
吸光像の強度分布を検出する必要がある。

【０００３】ところで、蛍光像や吸光像の前記強度はキ
ャピラリーが細いので非常に弱いため、検出感度を上げ
る必要があるが、検出感度を上げると、雑音の問題が持
ち上がってくる。そこで、従来の技術では、一次元アレ
ーからなる光検出器によって光信号を一定時間ごとに検
出し、信号の同一試料に対応する波形が重なるように時
間軸をずらせて積算平均演算を行っている（特開平４−
２３２８４０号公報参照）。これにより、平均化された
雑音の少ないデータを得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記公報の技術では、
ある素子の検出波形と別の素子の検出波形とを時間Δｔ
ずらせて重ね合わせている。この波形をずらせる時間Δ
ｔは、同一の試料成分が一次元アレーを構成するある素
子から別の素子に到達するまでの時間であって、この時
間Δｔを求めるには「単一ピークの得られる試料を測定
し、その分析条件におけるΔｔをピーク位置のずれから
求める」か、又は「測定試料の信号ピークそのものから
求める」と記載されている（同公報２７８ページ，右欄
第３５−４０行）。

【０００５】ところが、前者の方法では、試料の測定と
は別に、あるいは同時に単一のピークを持つ試料を測定
する必要があるので、測定が煩雑になる。また、測定条
件を変えるごとに単一のピークを持つ試料を測定し直さ
なければならない。後者の方法では、単一のピークを持
つ試料を測定する必要はないが、次のような問題があ
る。すなわち、試料が複数成分からなり沢山のピークを
持つとき、各ピークの移動速度は互いに異なっている。
なぜならキャピラリーに沿って電位勾配をかけながら、
キャピラリーの一端から試料成分を電気泳動させる場
合、必然的に、速度の速い成分は早く到達し、速度の遅
い成分は遅く到達するからである。図６はこの状態を図
示したもので、横軸に受光素子の位置（距離に対応す
る）、縦軸に検出器のサンプリング次数（時間に対応す
る）をとっている。最初に測定領域に入ってくる波形Ｗ
₁ の速度ｖ₁ は比較的速く、後に測定領域に入ってくる
波形Ｗ_2,Ｗ₃ の速度ｖ_2,ｖ₃ は比較的遅くなっている。
このため、時間Δｔあるいはピーク位置のずれΔｎは一
義的に決まらず、ピークごとに個別の値を適用しなけれ
ばならなくなる。

【０００６】ところが、実際に観測する波形は、複数の
ピークが連山のように連なっていて、どのピークがどの
ピークに対応するのか見分けられない場合がある。そこ
で、人間が時間をかけてグラフを読まなければならず、
大量のデータを短時間で処理するのに非常に不利であっ
た。そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決
し、波形をずらせる量を即時かつ自動的に決定でき、も
って試料成分の波形を正確に測定することができるキャ
ピラリー電気泳動を用いた分析方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】前記の目的を達
成するための請求項１記載のキャピラリー電気泳動を用
いた分析方法は、イメージセンサを構成する各受光素子
の出力データＤ_S （ｎ）（Ｓはイメージセンサのサンプ
リング次数、ｎは素子番号を表わす）をサンプリングご
とに読取って記憶し、注目する試料成分が１サンプリン
グの間に移動する距離に相当する素子数Δｎを、測定開
始後の経過時間ｔ、又はその間のイメージセンサのサン
プリング回数に基づいて所定の式に当てはめることによ
り求め、基準となるサンプリング次数Ｓに注目し、それ
よりｍ（ｍ＝０，１，２，・・・・，Ｍ−１）回後のサンプ
リングに係る、前記素子数Δｎのｍ倍だけ素子をずらせ
たデータＤ _S+m （ｎ＋ｍΔｎ）をそれぞれ読出し、これ
らのデータＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）を、ｍ＝０からＭ−１
まで平均することによって、像の強度パターンＤ
_S （ｎ）を求める方法である。

【０００８】ガラス細管であるキャピラリー内に泳動溶
媒を満たし、キャピラリーに沿って電位勾配をかけなが
ら、キャピラリーの一端から試料成分を溶解させた試料
溶液を注入して、試料成分を電気泳動させるときの、キ
ャピラリーの試料注入位置から測定ゾーンまでの距離を
Ｌ、イメージセンサの受光素子の配列ピッチをＰ、光学
系の倍率をＫ、イメージセンサのサンプリング間隔をＴ
とする（図１、図３参照）。

【０００９】測定開始後試料成分の注目するもの（以下
単に「試料成分」という）が測定ゾーンに到達した時間
をｔとすると、試料成分の測定ゾーンでの泳動速度Ｖ
は、 Ｖ＝Ｌ／ｔ となり（試料成分の泳動速度Ｖは、試料成分がキャピラ
リーに沿って移動する間一定としている）、これを、イ
メージセンサ上の泳動速度ｖに書き直すと、 ｖ＝Ｋ・Ｌ／ｔ となる。イメージセンサ上で１サンプリングの間に試料
成分が移動する距離ｄは、 ｄ＝ｖ・Ｔ＝Ｋ・Ｌ・Ｔ／ｔ となり、これを移動素子数Δｎに換算すると、 Δｎ＝ｄ／Ｐ＝Ｋ・Ｌ・Ｔ／ｔ・Ｐ となる。すなわち、試料成分が１サンプリングの間に移
動する素子数Δｎは、その試料成分が測定ゾーンに到達
した時間すなわち測定開始後の経過時間ｔの関数とな
る。

【００１０】このように、「測定開始後の経過時間ｔ」
が分かれば「１サンプリングの間に移動する素子数Δ
ｎ」が決まる訳であるが、「測定開始後の経過時間ｔ」
を求めるためにはタイマーが必要である。そこで、タイ
マーを不要にするため、「測定開始後の経過時間ｔ」
を、測定開始後のイメージセンサのサンプリング回数Ｓ
で表わしてもよい。

【００１１】すると、 ｔ＝Ｓ・Ｔ となる。この式を使えば、試料成分が１サンプリングの
間に移動する素子数Δｎは、 Δｎ＝Ｋ・Ｌ／Ｓ・Ｐ となる。この式の右辺の各量Ｋ，Ｌ，Ｐは、いずれも測
定装置の構成により決定されている量である。したがっ
て、試料成分が１サンプリングの間に移動する素子数Δ
ｎを、測定開始後のイメージセンサのサンプリング回数
Ｓの関数として表わすことができる。

【００１２】そこで、イメージセンサの出力データＤ_S
（ｎ）と次のサンプリングに係るイメージセンサの出力
データＤ_S+1 （ｎ＋Δｎ）とを足算し、平均する。 ＜Ｄ_S （ｎ）＞＝｛Ｄ_S （ｎ）＋Ｄ_S+1 （ｎ＋Δｎ）｝
／２ あるいは、前記データＤ_S （ｎ）と、前記移動素子数Δ
ｎのｍ倍（ｍは１以上の整数）だけずらせた後のサンプ
リングに係るデータＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）とを足算し、
平均する。

【００１３】＜Ｄ_S （ｎ）＞＝｛Ｄ_S （ｎ）＋Ｄ
_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）｝／２ さらに一般的には、前記データＤ_S （ｎ）と、前記移動
素子数Δｎずつずらせた後のサンプリングに係る各デー
タＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）との総和をとり平均する。 ＜Ｄ_S （ｎ）＞＝（１／Ｍ）ΣＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ） ここに、Σはｍ＝０，１，２，・・・・，Ｍ−１について総
和するものとする。

【００１４】以上の平均化処理により、１回のサンプリ
ングにより出力されるデータのみに基づいて試料成分の
スペクトル分布を求めるよりも、ノイズの少ない正確な
スペクトルを求めることができる。請求項１記載の方法
では、試料成分が１サンプリングの間に移動する素子数
Δｎ又はその整数倍ｍΔｎが整数であるかどうかは考慮
せずに処理していたので、多ければ受光素子１個分の誤
差が入ってしまう。

【００１５】そこでこの方法では、移動素子数Δｎ又は
ｍΔｎが整数でない場合に、受光素子１個に受光される
データを２つの隣接受光素子から出力されたデータに案
分しそれぞれに重み付けをして求めている。すなわち、
請求項２記載のキャピラリー電気泳動を用いた分析方法
は、基準となるサンプリング次数Ｓに注目し、それより
ｍ（ｍ＝０，１，２，・・・・，Ｍ−１）回後のサンプリン
グに係る、素子数ｘ（ｘは０≦ｍΔｎ−ｘ＜１を満たす
整数とする）だけ素子をずらせたデータＤ_S+m （ｎ＋
ｘ）と、素子数ｘ＋１だけ素子をずらせたデータＤ_S+m
（ｎ＋ｘ＋１）とを読み出し、それぞれ（ｘ＋１−ｍΔ
ｎ）、（ｍΔｎ−ｘ）の重みを付けて加算し、このよう
にして得られたデータを、ｍ＝０からＭ−１まで平均す
ることによって、像の強度パターンＤ_S （ｎ）を求めて
いる。

【００１６】この請求項２記載の方法を図２を用いて説
明する。図２(a) 〜(d) は、素子列ｎ＝１，２，３，・・
・・，ｘ，ｘ＋１，・・・・における泳動パターンの変化の様
子を示したものであり、サンプリング次数Ｓにおける泳
動パターンを図２(a) に、それより１回後におけるサン
プリングの泳動パターンを図２(b) に、２回後における
サンプリングの泳動パターンを図２(c) に、ｍ回後にお
けるサンプリングの泳動パターンを図２(d) に示す。

【００１７】図２(a) において、素子１により受光され
た部分は、１サンプリングの間に素子数Δｎだけ移動す
る（Δｎは、図２(b) ，(c) の説明の便宜のため、１よ
り小さい数とする）ので、図２(b) では素子１と素子２
とに分けて受光されることになる。この案分比率は、１
サンプリングの間の移動素子数Δｎを使うと、１−Δ
ｎ：Δｎとなる。したがって、次のサンプリングＳ＋１
では、素子１に受光される光量Ｄ_S+1 （１）に（１−Δ
ｎ）をかけたものと、素子２に受光される光量Ｄ
_S+1 （２）にΔｎをかけたものとの和が、前のサンプリ
ングＳにおける素子１に受光された光量Ｄ_S （１）に等
しくなる。すなわち、 Ｄ_S （１）＝（１−Δｎ）Ｄ_S+1 （１）＋ΔｎＤ_S+1 （２） となる。次のサンプリングＳ＋２では、素子１に受光さ
れる光量Ｄ_S+2 （１）に（１−２Δｎ）をかけたもの
と、素子２に受光される光量Ｄ_S+2 （２）にΔ２ｎをか
けたものとの和が、前のサンプリングＳにおける素子１
に受光された光量Ｄ _S （１）に等しくなる。すなわち、 Ｄ_S （１）＝（１−２Δｎ）Ｄ_S+2 （１）＋２ΔｎＤ_S+2 （２） となる。

【００１８】一般に、サンプリングＳ＋ｍでは、ｘを０
≦ｍΔｎ−ｘ＜１を満たす整数とすると（この場合Δｎ
は、１より小さい数である必要はない）、素子１＋ｘに
受光される光量Ｄ_S+m （１＋ｘ）に（ｘ＋１−ｍΔｎ）
をかけたものと、素子２＋ｘに受光される光量Ｄ
_S+m （２＋ｘ）に（ｍΔｎ−ｘ）をかけたものとの和
が、前のサンプリングＳにおける素子１に受光された光
量Ｄ_S （１）に等しくなる。すなわち、 Ｄ_S （１）＝（ｘ＋１−ｍΔｎ）Ｄ_S+m （１＋ｘ）＋
（ｍΔｎ−ｘ）Ｄ_S+m （２＋ｘ） となる。

【００１９】前記の解析では、サンプリング次数Ｓにお
ける素子１の光量Ｄ_S （１）を後のサンプリングにおけ
る素子１＋ｘと素子２＋ｘとの光量で表わすこととした
が、一般にサンプリング次数Ｓにおける素子ｎの光量Ｄ
_S （ｎ）を後のサンプリングにおける素子ｎ＋ｘと素子
ｎ＋ｘ＋１との光量で表わすことができる。その結果、
次のようになる。

【００２０】＜Ｄ_S （ｎ）＞＝（ｘ＋１−ｍΔｎ）Ｄ
_S+m （ｎ＋ｘ）＋（ｍΔｎ−ｘ）Ｄ_S+m （ｎ＋ｘ＋１） このようにして得られたデータ＜Ｄ_S （ｎ）＞を、ｍ＝
０からＭ−１まで平均することによって、像の強度パタ
ーンＤ_S （ｎ）を求める。

【００２１】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図３は、キャピラリー電気泳動法による測定シ
ステム図であり、有効長Ｌの溶融石英製キャピラリー１
の中に試料溶液を注入して両端に高電圧Ｖを印加してい
る。キャピラリー１の終端近くには、光が照射される測
定ゾーンＺがあり、このゾーンＺにおいて発生した試料
成分の蛍光像や吸光像の強度分布が検出部（後述）によ
り検出される。なお、電流計Ａは、キャピラリー１内に
気泡が発生して電流が中断するのをモニタするために設
けているものである。

【００２２】図１は、検出部の拡大図であり、光源（図
示せず）によって照らされたキャピラリー１の測定ゾー
ンＺからの蛍光像や吸光像をレンズ２を通してイメージ
センサ４の上に結像させ検出している。イメージセンサ
４の状態は、サンプリングごとに読み取られ、出力デー
タＤ_S （ｎ）（Ｓはイメージセンサ４のサンプリング次
数、ｎは素子番号を表わす）としてデータ処理部５に入
力される。出力データＤ_S （ｎ）は、測定開始後のイメ
ージセンサ４のサンプリング回数Ｓとともに記憶部６に
記憶される。そして、データ処理部５はこのデータに基
づき、次のような演算を行って、試料成分の泳動パター
ンを決定する。

【００２３】なお、イメージセンサ４には、測定外波長
成分を取り除く光学フィルタ３が取り付けられている。
この光学フィルタ３は、図示するように縦に４分割され
ており、各部分の透過波長は異なっている。こうするこ
とによって、蛍光波長や吸光波長の異なる試料成分につ
いて、一度に測定を行うことができる。次にキャピラリ
ー電気泳動を用いた測定の手順を説明する。測定を始め
る際には、まず吸引によるキャピラリー１の洗浄を行
う。具体的には、一方の容器に洗浄液を満たして他方の
容器を密閉してポンプで吸引し、次に泳動溶媒を同様に
して満たし吸引する。

【００２４】そして、キャピラリー１内に泳動溶媒を満
たし、キャピラリー１に沿って電位勾配をかけながら、
キャピラリー１の一端から試料成分を溶解させた試料溶
液を注入して、試料成分を電気泳動させる。まず、試料
成分の最初のものが測定ゾーンＺに到達した時間ｔ₁ を
検出する。そして、試料成分の最初のものが測定ゾーン
Ｚに到達してから注目する試料成分が測定ゾーンＺに到
達するまでのイメージセンサ４のサンプリング回数Ｓ′
をデータ処理部５においてカウントする。注目する試料
成分が測定ゾーンＺに到達する時間ｔは、 ｔ＝ｔ₁ ＋Ｓ′・Ｔ となる。したがって、この式を使えば、試料成分が１サ
ンプリングの間に移動する素子数Δｎは、 Δｎ＝Ｋ・Ｌ・Ｔ／（ｔ₁ ＋Ｓ′・Ｔ）Ｐ となる。この式の右辺の各量Ｋ，Ｌ，Ｐ，Ｔは、それぞ
れ、光学系の倍率、キャピラリー１の試料注入位置から
測定ゾーンＺまでの距離、イメージセンサ４の受光素子
の配列ピッチ、サンプリング間隔であり、いずれも測定
装置の構成により決定されている量であるので、試料成
分が１サンプリングの間に移動する素子数Δｎを、試料
成分の最初のものが測定ゾーンＺに到達した時間ｔ
₁ と、その後のイメージセンサ４のサンプリング回数
Ｓ′を知って求めることができる。

【００２５】具体的数値を掲げると、次のようになる。
光学系の倍率Ｋ＝０．２，キャピラリー１の試料注入位
置から測定ゾーンＺまでの距離Ｌ＝７５０ｍｍ，受光素
子の配列ピッチＰ＝５０μｍ，サンプリング間隔Ｔ＝
０．１ｓｅｃ，試料成分の最初のものが測定ゾーンＺに
到達した時間ｔ₁ ＝１５ｓｅｃであるとする。この場
合、最初に測定ゾーンＺに到達した試料成分について
は、サンプリング回数Ｓ′＝０を適用することによっ
て、試料成分が１サンプリングの間に移動する素子数Δ
ｎは、 Δｎ＝０．２×７５０×０．１／（１５×０．０５） ＝２０ となる。

【００２６】もし、最初の試料成分が測定ゾーンＺに到
達してから２０分（１２００秒）後にゆっくり到達した
試料成分について、試料成分が１サンプリングの間に移
動する素子数Δｎを求めようとすると、２０分間のイメ
ージセンサ４のサンプリング回数Ｓ′は１２０００とな
るから、 Δｎ＝Ｋ・Ｌ・Ｔ／（ｔ₁ ＋Ｓ′・Ｔ）Ｐ Δｎ＝０．２×７５０×０．１／（１５＋１２０００×０．１）×０．０５ ＝０．２５ となる。

【００２７】したがって、最初に到達した試料成分は、
１サンプリングの間に２０素子も移動するのに、２０分
後に到達した試料成分は、４サンプリングの間に１素子
しか移動しないことが分かる。データ処理部５は、記憶
部６に記憶されているイメージセンサ４の出力データＤ
_S （ｎ）を読み出すとともに、次のサンプリングに係る
イメージセンサ４の出力データＤ_S+1 （ｎ）をΔｎずら
せたものＤ_S+1 （ｎ＋Δｎ）を読出し、両者を足算し平
均する。

【００２８】＜Ｄ（ｎ）＞＝｛Ｄ_S （ｎ）＋Ｄ_S+1 （ｎ
＋Δｎ）｝／２ 以上のようにして、データ処理部５に記憶されているデ
ータを平均化処理することにより、１回のサンプリング
により出力されるデータのみに基づいて試料成分のスペ
クトル分布を求めるよりも、ノイズの少ない正確なスペ
クトルを求めることができる。したがって、得られたス
ペクトルを時間積分することにより試料成分の濃度を、
より正確に決定できる。

【００２９】図４は、キャピラリー電気泳動法による他
の測定システムを示す図である。キャピラリー１は複数
本束ねられており、各キャピラリー１の終端面から光が
入射されている。光は透明な伝搬ゾーンを通って、測定
ゾーンＺに達し、このゾーンＺにおいて発生した試料成
分の蛍光像や吸光像の強度分布が検出部により検出され
る。その後、光は減衰性のあるリークゾーンに入り、徐
々に減衰していく。このようにリークゾーンを設けるこ
とによって試料成分と光とが相互作用する長さを短くす
ることができ、光による試料の損傷を防ぐことができ
る。検出部は、レンズ２、４分割光学フィルタ３、及び
２次元イメージセンサ４を備えている。

【００３０】図５は、図４の測定システムを採用したと
きの２次元イメージセンサ４に結像される泳動パターン
を例示した図であって、５本のキャピラリーの各色ごと
の泳動パターンが、４分割光学フィルタ３を通して表わ
れている。２次元イメージセンサ４では、分割された各
部分ごとのデータに対して、前述したデータ平均化処理
を施して、合計４×５＝２０の泳動パターンを得ること
ができる。

【００３１】このような構成を採用することによって、
分光しながら一度に測定できる試料の種類を増やすこと
ができるという効果が得られる。次に、記憶部６に記憶
されているイメージセンサ４の出力データＤ_S （ｎ）
と、これよりｍ（ｍは１以上の整数）回後のサンプリン
グに係る、前記移動素子数Δｎのｍ倍だけずらせたデー
タＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）との和をとり平均する他の方法
を説明する。

【００３２】前述の方法では、試料成分が１サンプリン
グの間に移動する素子数Δｎが整数であるかどうかは問
題にしていなかった。しかし一般には、移動素子数Δｎ
又はその整数倍ｍΔｎが整数になる確率はほとんど０で
あり、必ず端数が出る。したがって、「データＤ
_S （ｎ）と、これよりｍ回後のサンプリングに係る、前
記移動素子数Δｎのｍ倍だけずらせたデータＤ_S+m （ｎ
＋ｍΔｎ）との和」をとると、多ければ受光素子１個分
の誤差が入ってしまう。

【００３３】そこで、この実施例では、移動素子数Δｎ
が整数でない場合に、受光素子１個分に受光されるデー
タを案分しそれぞれに重み付けをして処理する手法を説
明する。この実施例では、試料成分が１サンプリングの
間に移動する素子数Δｎは、説明の都合上、１未満とし
ておく。

【００３４】まず、任意の次数のサンプリングを基準
（０回目）にして、これ以後のサンプリングを１回目、
２回目、・・・・のサンプリングということにする。０回目
のサンプリングに係る１番目の素子のデータＤ₀ （１）
は、１回目のサンプリングではΔｎだけ移動しているの
であるが、Δｎは整数ではないので、データＤ₀ （１）
の値は、１番目の素子と２番目の素子とに、１−Δｎ：
Δｎの割合で案分されると考える。したがって、データ
Ｄ₀ （１）の値は、１回目のサンプリングに係る１番目
の素子のデータＤ₁ （１）と、１回目のサンプリングに
係る２番目の素子のデータＤ₁ （２）とから次のように
表される。

【００３５】 Ｄ₀ （１）＝（１−Δｎ）Ｄ₁ （１）＋ΔｎＤ₁ （２） ２回目のサンプリングでは、データＤ₀ （１）の値は、
同様に、１番目の素子と２番目の素子とに、１−２Δ
ｎ：２Δｎの割合で案分されると考える。したがって、
データＤ₀ （１）の値は、２回目のサンプリングに係る
１番目の素子のデータＤ₂ （１）と、２回目のサンプリ
ングに係る２番目の素子のデータＤ₂ （２）とで表され
る。

【００３６】 Ｄ₀ （１）＝（１−２Δｎ）Ｄ₂ （１）＋２ΔｎＤ₂ （２） ｍ回目のサンプリングでは、データＤ₀ （１）の値は、 Ｄ₀ （１）＝（１−ｍΔｎ）Ｄ_m （１）＋ｍΔｎＤ_m （２） で表される。もし、ｍΔｎが１以上２未満となれば、デ
ータＤ₀ （１）の値は、２番目の素子と３番目の素子と
に、２−ｍΔｎ：ｍΔｎ−１の割合で案分されると考え
る。したがって、データＤ₀ （１）の値は、 Ｄ₀ （１）＝（２−ｍΔｎ）Ｄ_m （２）＋（ｍΔｎ−１）Ｄ_m （３） と表される。

【００３７】一般に、ｍΔｎがｘ以上ｘ＋１未満である
と、データＤ₀ （１）の値は、ｘ＋１番目の素子と、ｘ
＋２番目の素子とに、 Ｄ₀ （１）＝（ｘ＋１−ｍΔｎ）Ｄ_m （ｘ＋１）＋（ｍ
Δｎ−ｘ）Ｄ_m （ｘ＋２） （ｍ＝０，１，２，・・・・，ｘは０≦ｍΔｎ−ｘ＜１を満
たす整数）により案分される。

【００３８】上の計算では、１番目の素子のデータＤ₀
（１）を、他のデータで表わすことを考えたが、２番目
の素子のデータＤ₀ （２）も、同様にして他の素子デー
タで表わすことができる。一般にｎ番目の素子のデータ
Ｄ₀ （ｎ）も他の素子データで表わすことができる。式
で表すと、 Ｄ₀ （２）＝（ｘ＋１−ｍΔｎ）Ｄ_m （ｘ＋２）＋（ｍ
Δｎ−ｘ）Ｄ_m （ｘ＋３）・・・・ Ｄ₀ （ｎ）＝（ｘ＋１−ｍΔｎ）Ｄ_m （ｎ＋ｘ）＋
（ｍΔｎ−ｘ）Ｄ_m （ｎ＋ｘ＋１） （ｍ＝０，１，２，・・・・，ｘは０≦ｍΔｎ−ｘ＜１を満
たす整数） このようにして、試料成分が１サンプリングの間に移動
する素子数Δｎを使って、データＤ₀ （１），Ｄ
₀ （２），・・・・，Ｄ₀ （ｎ）を、ｍ組収集することがで
きる。したがって、各組についてデータＤ₀ （１）の平
均 ＜Ｄ₀ （１）＞＝（１／Ｍ）Σ｛（ｘ＋１−ｍΔｎ）Ｄ
_m （ｘ＋１）＋（ｍΔｎ−ｘ）Ｄ_m （ｘ＋２）｝ を得ることができる。ここに、Σはｍ＝０，１，２，・・
・・，Ｍ−１について総和するものとする。

【００３９】同様にして、データＤ₀ （２）の平均＜Ｄ
₀ （２）＞，・・・・，データＤ₀ （ｎ）の平均＜Ｄ
₀ （ｎ）＞を求めることができる。そこで、求められた
＜Ｄ₀ （１）＞，＜Ｄ₀ （２）＞，・・・・，＜Ｄ₀ （ｎ）
＞を使って泳動波形を再現すれば、非常に正確な波形と
なる。次に、具体的数値を当てはめてみる。表１は、１
１回のサンプリング（ｍ＝０からｍ＝１０まで）にわた
る９個の素子の出力データ（Ｄ（１）からＤ（９）ま
で）を掲げたものであり、４番目の素子の０回目のサン
プリング値を１００として、各出力値を正規化してあ
る。

【００４０】

【表１】

【００４１】この表によれば、泳動パターンのピーク
が、１回目のサンプリングでは４番目の素子の出力値Ｄ
（４）にあって、サンプリングを重ねるに連れて徐々に
番号の大きな素子に移動していることが分かる（１０回
目のサンプリングｍ＝９では、ピークは６番目の素子の
位置に移動している）。まず、試料成分が１サンプリン
グの間に移動する素子数Δｎを求める。この素子数Δｎ
は、前述したように、光学系の倍率Ｋ、キャピラリー１
の試料注入位置から測定ゾーンＺまでの距離Ｌ、イメー
ジセンサ４の受光素子の配列ピッチＰ、サンプリング間
隔Ｔ、試料成分の最初のものが１番目の素子に到達した
時間ｔ₁、その後のイメージセンサ４のサンプリング回
数Ｓ′を使って、式 Δｎ＝Ｋ・Ｌ・Ｔ／（ｔ₁ ＋Ｓ′・Ｔ）Ｐ により求めることができる。

【００４２】このようにして求められたΔｎが、０．２
２という値であったとする。０回目のサンプリングに係
る１番目の素子のデータ２５．０は、１回目のサンプリ
ングでは１番目の素子と２番目の素子とに、０．７８：
０．２２の割合で案分されると考える。したがって、デ
ータＤ（１）の値は、１回目のサンプリングに係る１番
目の素子のデータ１９．５と、１回目のサンプリングに
係る２番目の素子のデータ４６．１とで表される。

【００４３】 ０．７８×１９．５＋０．２２×４６．１＝２５．３５ また、２回目のサンプリングでは、データＤ（１）の値
は、同様に、１番目の素子と２番目の素子とに、０．５
６：０．４４の割合で案分されると考える。したがっ
て、データＤ（１）の値は、２回目のサンプリングに係
る１番目の素子のデータ１４．０と、２回目のサンプリ
ングに係る２番目の素子のデータ４０．１とで表され
る。

【００４４】 ０．５６×１４．０＋０．４４×４０．１＝２５．４８ ３回目のサンプリングでは、同様にして、 ０．３４×８．５＋０．６６×３４．２＝２５．４６ ４回目のサンプリングでは、 ０．１２×３．０＋０．８８×２８．２＝２５．１８ となる。５回目のサンプリングでは、ｍΔｎ＝５×０．
２２＝１．１０となり、１以上となる。したがって、デ
ータＤ（１）の値は、２番目の素子と３番目の素子と
に、０．９：０．１の割合で案分されると考える。した
がって、データＤ（１）の値は、 ０．９×２２．５＋０．１×４９．３＝２５．１８ と表される。６回目のサンプリングでは、データＤ
（１）の値は、２番目の素子と３番目の素子とに、０．
６８：０．３２の割合で案分されると考えれば、 ０．６８×１７．０＋０．３２×４３．４＝２５．４５ ７回目のサンプリングでは、 ０．４６×１１．５＋０．５４×３７．４＝２５．４９ と表される。８回目のサンプリングでは、 ０．２４×６．０＋０．７６×３１．５＝２５．３８ ９回目のサンプリングでは、 ０．０２×０．５＋０．９８×２５．５＝２５．００ １０回目のサンプリングでは、 ０．８×２０．０＋０．２×４０．７＝２４．１４ このようにして求めた１１個の値を総和し平均すると、
次のようになる。

【００４５】２５．０＋２５．３５＋２５．４８＋２
５．４６＋２５．１８＋２５．１８＋２５．４５＋２
５．４９＋２５．３８＋２５．００＋２４．１４＝２
５．１９×１１ これにより、１番目の素子の出力データＤ（１）の平均
値を求めることができた。

【００４６】２番目の素子の出力データＤ（２）の平均
値、３番目の素子の出力データＤ（３）の平均値、・・・
・、９番目の素子の出力データＤ（９）の平均値も同様
にして求めることができる。結局、各受光素子に対応す
る平均化された強度を求めることができ、これらの強度
に基づき正確な泳動パターンを求めることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように請求項１記載のキャピラリ
ー電気泳動を用いた分析方法によれば、注目する試料成
分が１サンプリングの間に移動する素子数Δｎを、測定
開始後の経過時間ｔ、又はその間のイメージセンサのサ
ンプリング回数に基づいて自動的に決定できる。そし
て、前記移動素子数Δｎ又はそのｍ倍（ｍは整数）だけ
ずらせた複数のサンプリングに係るデータの平均をとっ
て、試料成分の泳動パターンを求めるので、従来よりも
迅速かつ容易に、高Ｓ／Ｎ比の泳動パターンを決定する
ことができる。

【００４８】請求項２記載のキャピラリー電気泳動を用
いた分析方法によれば、ｍΔｎが整数でないときでも、
０≦ｍΔｎ−ｘ＜１を満たす整数ｘを導入し、素子ｎに
受光される光量を、それよりｍサンプリング後の素子ｎ
＋ｘに受光される光量と、素子ｎ＋ｘ＋１に受光される
光量とに重みを付けて案分することにより、より正確な
泳動パターンを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光源（図示せず）によって照らされたキャピラ
リーの測定ゾーンからの蛍光像や吸光像をレンズを通し
てイメージセンサの上に結像させ検出する部分の拡大図
である。

【図２】素子列ｎ＝１，２，３，・・・・，ｘ，ｘ＋１，・・
・・における泳動パターンの変化の様子を示したものであ
り、サンプリング次数Ｓにおける泳動パターンを図２
(a) に、それより１回後におけるサンプリングの泳動パ
ターンを図２(b) に、２回後におけるサンプリングの泳
動パターンを図２(c) に、ｍ回後におけるサンプリング
の泳動パターンを図２(d) にそれぞれ示す。

【図３】キャピラリー電気泳動法による測定システム図
である。

【図４】キャピラリー電気泳動法による他の測定システ
ムを示す図である。

【図５】図４の測定システムを採用したときの２次元イ
メージセンサに結像される泳動パターンを例示した図で
ある。

【図６】キャピラリーに沿って電位勾配をかけながら、
キャピラリーの一端から試料成分を電気泳動させる場
合、速度の速い成分は早く到達して速く移動し、速度の
遅い成分は遅く到達してゆっくり移動することを説明す
る図である。

【符号の説明】

１ キャピラリー ４ イメージセンサ Ｚ 測定ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北岸 恵子 滋賀県草津市東矢倉３−34−23 (72)発明者 関和 三直 大阪府枚方市町楠葉１−24−14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャピラリーの中の試料液に電界を印加し
   ながら、このキャピラリーの測定ゾーンに対応する像を
   イメージセンサ上に結像させ、像の強度パターンを求め
   ることにより試料の分析を行うキャピラリー電気泳動を
   用いた分析方法において、 イメージセンサを構成する各受光素子の出力データＤ_S
   （ｎ）（Ｓはイメージセンサのサンプリング次数、ｎは
   素子番号を表わす）をサンプリングごとに読取って記憶
   し、 注目する試料成分が１サンプリングの間に移動する距離
   に相当する素子数Δｎを、測定開始後の経過時間ｔ、又
   はその間のイメージセンサのサンプリング回数に基づい
   て所定の式に当てはめることにより求め、 基準となるサンプリング次数Ｓに注目し、それよりｍ
   （ｍ＝０，１，２，・・・・，Ｍ−１；Ｍは２以上の整数）
   回後のサンプリングに係る、前記素子数Δｎのｍ倍だけ
   素子をずらせたデータＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）をそれぞれ
   読出し、これらのデータＤ_S+m （ｎ＋ｍΔｎ）を、ｍ＝
   ０からＭ−１まで平均することによって、像の強度パタ
   ーンＤ_S （ｎ）を求めることを特徴とするキャピラリー
   電気泳動を用いた分析方法。
2. 【請求項２】キャピラリーの中の試料液に電界を印加し
   ながら、このキャピラリーの測定ゾーンに対応する像を
   イメージセンサ上に結像させ、像の強度パターンを求め
   ることにより試料の分析を行うキャピラリー電気泳動を
   用いた分析方法において、 イメージセンサを構成する各受光素子の出力データＤ_S
   （ｎ）（Ｓはイメージセンサのサンプリング次数、ｎは
   素子番号を表わす）をサンプリングごとに読取って記憶
   し、 注目する試料成分が１サンプリングの間に移動する距離
   に相当する素子数Δｎを、測定開始後の経過時間ｔ、又
   はその間のイメージセンサのサンプリング回数に基づい
   て所定の式に当てはめることにより求め、 基準となるサンプリング次数Ｓに注目し、それよりｍ
   （ｍ＝０，１，２，・・・・，Ｍ−１；Ｍは２以上の整数）
   回後のサンプリングに係る、素子数ｘ（ｘは０≦ｍΔｎ
   −ｘ＜１を満たす整数とする）だけ素子をずらせたデー
   タＤ_S+m （ｎ＋ｘ）と、素子数ｘ＋１だけ素子をずらせ
   たデータＤ_S+m （ｎ＋ｘ＋１）とを読み出し、それぞれ
   （ｘ＋１−ｍΔｎ）、（ｍΔｎ−ｘ）の重みを付けて加
   算して得られたデータを、ｍ＝０からＭ−１まで平均す
   ることによって、像の強度パターンＤ_S （ｎ）を求める
   ことを特徴とするキャピラリー電気泳動を用いた分析方
   法。