JPH0798276A - Ｄｎａ塩基配列決定装置 - Google Patents
Ｄｎａ塩基配列決定装置Info
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- JPH0798276A JPH0798276A JP5264320A JP26432093A JPH0798276A JP H0798276 A JPH0798276 A JP H0798276A JP 5264320 A JP5264320 A JP 5264320A JP 26432093 A JP26432093 A JP 26432093A JP H0798276 A JPH0798276 A JP H0798276A
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- fluorescence
- filter
- dna
- line sensor
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44782—Apparatus specially adapted therefor of a plurality of samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
- G01N27/44721—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by optical means
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- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イメージインテンシファイヤのような大型
で、しかも高価な装置を使用することなく、更に、スマ
イリングなどの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光
を検出することのできる受光系を有するＤＮＡ塩基配列
決定装置を提供する。 【構成】 ＤＮＡ断片用の多数の泳動路を有する、垂直
に保持される平板型ゲル電気泳動手段、該電気泳動装置
の泳動路に、該電気泳動装置の横方向から該泳動路と直
交するように、レーザ光を照射する光励起用のレーザ光
照射手段、レーザ光によって照射されたＤＮＡ断片から
発生された蛍光を検出し電気信号に変換する蛍光検出手
段とからなるＤＮＡ塩基配列決定装置において、前記蛍
光検出手段は屈折率分布型レンズアレー，フィルタおよ
びＣＣＤラインセンサから構成されていることを特徴と
するＤＮＡ塩基配列決定装置。
で、しかも高価な装置を使用することなく、更に、スマ
イリングなどの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光
を検出することのできる受光系を有するＤＮＡ塩基配列
決定装置を提供する。 【構成】 ＤＮＡ断片用の多数の泳動路を有する、垂直
に保持される平板型ゲル電気泳動手段、該電気泳動装置
の泳動路に、該電気泳動装置の横方向から該泳動路と直
交するように、レーザ光を照射する光励起用のレーザ光
照射手段、レーザ光によって照射されたＤＮＡ断片から
発生された蛍光を検出し電気信号に変換する蛍光検出手
段とからなるＤＮＡ塩基配列決定装置において、前記蛍
光検出手段は屈折率分布型レンズアレー，フィルタおよ
びＣＣＤラインセンサから構成されていることを特徴と
するＤＮＡ塩基配列決定装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡ塩基配列決定装置
に関する。更に詳細には、本発明は蛍光標識を用いてＤ
ＮＡの塩基配列を効率的に迅速に決定することのできる
装置に関する。
に関する。更に詳細には、本発明は蛍光標識を用いてＤ
ＮＡの塩基配列を効率的に迅速に決定することのできる
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＮＡ等の塩基配列を決定する方法とし
て、ゲル電気泳動法が広く実施されている。
て、ゲル電気泳動法が広く実施されている。
【０００３】電気泳動する際に、従来は試料をラジオア
イソトープでラベルし、分析していたが、この方法では
手間と時間がかかる難点があった。更に、放射能管理の
点から常に最大限の安全性と管理が求められ、特別な施
設内でなければ分析を行うことができない。このため、
最近では、試料を蛍光体でラベルする方式が検討されて
いる。
イソトープでラベルし、分析していたが、この方法では
手間と時間がかかる難点があった。更に、放射能管理の
点から常に最大限の安全性と管理が求められ、特別な施
設内でなければ分析を行うことができない。このため、
最近では、試料を蛍光体でラベルする方式が検討されて
いる。
【０００４】光を用いる方法では、蛍光ラベルしたＤＮ
Ａ断片をゲル中を泳動させるが、泳動開始部から、１５
〜２０cm下方に各泳動路毎に光励起部と光検出器を設け
ておき、ここを通過するＤＮＡ断片を順に計測する。例
えば、配列を決定しようとするＤＮＡ鎖を鋳型として酵
素反応（ダイデオキシ法）による操作で末端塩基種がわ
かった種々の長さのＤＮＡを複製し、これらに蛍光体を
標識する。つまり、蛍光体で標識されたアデニン（Ａ）
断片群，シトシン（Ｃ）断片群，グアニン（Ｇ）断片群
およびチミン（Ｔ）断片群を得る。これらの断片群を混
合して電気泳動用ゲルの別々の泳動レーン溝に注入し、
電圧を印加する。ＤＮＡは負の電荷を持つ鎖状の重合体
高分子のため、ゲル中を分子量に反比例した速度で移動
する。短い（分子量の小さい）ＤＮＡ鎖ほど早く、長い
（分子量の大きい）ＤＮＡ鎖ほどゆっくりと移動するの
で、分子量によりＤＮＡを分画できる。
Ａ断片をゲル中を泳動させるが、泳動開始部から、１５
〜２０cm下方に各泳動路毎に光励起部と光検出器を設け
ておき、ここを通過するＤＮＡ断片を順に計測する。例
えば、配列を決定しようとするＤＮＡ鎖を鋳型として酵
素反応（ダイデオキシ法）による操作で末端塩基種がわ
かった種々の長さのＤＮＡを複製し、これらに蛍光体を
標識する。つまり、蛍光体で標識されたアデニン（Ａ）
断片群，シトシン（Ｃ）断片群，グアニン（Ｇ）断片群
およびチミン（Ｔ）断片群を得る。これらの断片群を混
合して電気泳動用ゲルの別々の泳動レーン溝に注入し、
電圧を印加する。ＤＮＡは負の電荷を持つ鎖状の重合体
高分子のため、ゲル中を分子量に反比例した速度で移動
する。短い（分子量の小さい）ＤＮＡ鎖ほど早く、長い
（分子量の大きい）ＤＮＡ鎖ほどゆっくりと移動するの
で、分子量によりＤＮＡを分画できる。
【０００５】特開昭６３−２１５５６号公報には、レー
ザで照射される電気泳動装置のゲル上のラインと光ダイ
オードアレイの配列方向が電気泳動装置内のＤＮＡ断片
の泳動方向と直角となるように構成されたＤＮＡ塩基配
列決定装置が開示されている。
ザで照射される電気泳動装置のゲル上のラインと光ダイ
オードアレイの配列方向が電気泳動装置内のＤＮＡ断片
の泳動方向と直角となるように構成されたＤＮＡ塩基配
列決定装置が開示されている。
【０００６】図６は該装置の構成を説明する模式図であ
る。泳動板７４は２枚のガラス板の間に電気泳動用ゲル
（例えば、ポリアクリルアミド）を挟み込んでいる。泳
動板全体の厚さは約１０ｍｍ程度であるが、ゲル電解質
層自体の厚さは約１ｍｍ未満である。泳動板７４の上端
より若干下の位置に櫛歯状のゲル電解質層上端が存在す
る。この櫛歯状の溝７５内に蛍光物質で標識されたＤＮ
Ａ断片を注入する。
る。泳動板７４は２枚のガラス板の間に電気泳動用ゲル
（例えば、ポリアクリルアミド）を挟み込んでいる。泳
動板全体の厚さは約１０ｍｍ程度であるが、ゲル電解質
層自体の厚さは約１ｍｍ未満である。泳動板７４の上端
より若干下の位置に櫛歯状のゲル電解質層上端が存在す
る。この櫛歯状の溝７５内に蛍光物質で標識されたＤＮ
Ａ断片を注入する。
【０００７】図６の装置では、光源７０から出たレーザ
光はミラー７２で反射され、泳動板７４のゲル中の一定
ポイントに横から水平にレーザ光を照射する。ゲル中を
泳動してきた蛍光ラベルされたＤＮＡ断片７６がこの照
射領域を通過する際、このＤＮＡ断片から蛍光が順次放
出される。このとき、蛍光放出の水平位置から末端塩基
の種類が、また、泳動スタートからの泳動時間の差から
断片の長さを、更に、発光波長で検体の識別ができる。
各泳動路からの蛍光はレンズ７８によりイメージインテ
ンシファイヤ８０の受光部８２で結像する。この信号は
増幅されて光ダイオードアレイ８４で電気信号に変換さ
れて計測される。計測結果をコンピュータ処理すること
によって各ＤＮＡ断片の配列を計算し、目的とするＤＮ
Ａの塩基配列を決定する。
光はミラー７２で反射され、泳動板７４のゲル中の一定
ポイントに横から水平にレーザ光を照射する。ゲル中を
泳動してきた蛍光ラベルされたＤＮＡ断片７６がこの照
射領域を通過する際、このＤＮＡ断片から蛍光が順次放
出される。このとき、蛍光放出の水平位置から末端塩基
の種類が、また、泳動スタートからの泳動時間の差から
断片の長さを、更に、発光波長で検体の識別ができる。
各泳動路からの蛍光はレンズ７８によりイメージインテ
ンシファイヤ８０の受光部８２で結像する。この信号は
増幅されて光ダイオードアレイ８４で電気信号に変換さ
れて計測される。計測結果をコンピュータ処理すること
によって各ＤＮＡ断片の配列を計算し、目的とするＤＮ
Ａの塩基配列を決定する。
【０００８】図６に示された装置は受光系としてイメー
ジインテンシファイヤカメラを使用しているが、イメー
ジインテンシファイヤカメラは非常に高価な光学装置で
あるばかりか、比較的大型の装置である。このため、図
７に示されるように、各泳動路８８の検出位置に蛍光検
出手段を個別的に配置した装置が開発された。各蛍光検
出手段はフィルタ１００と集光レンズ１１０と受光素子
１２０とから構成されている。フィルタ１００は励起光
やバックグランド光を除去し、蛍光だけを選択的に通過
させるためのものであり、集光レンズ１１０はフィルタ
で濾波された蛍光を受光素子１２０の受光面に合焦させ
るために使用されている。受光素子１２０はｐｎ接合さ
れたシリコンからなるホトダイオードなどである。
ジインテンシファイヤカメラを使用しているが、イメー
ジインテンシファイヤカメラは非常に高価な光学装置で
あるばかりか、比較的大型の装置である。このため、図
７に示されるように、各泳動路８８の検出位置に蛍光検
出手段を個別的に配置した装置が開発された。各蛍光検
出手段はフィルタ１００と集光レンズ１１０と受光素子
１２０とから構成されている。フィルタ１００は励起光
やバックグランド光を除去し、蛍光だけを選択的に通過
させるためのものであり、集光レンズ１１０はフィルタ
で濾波された蛍光を受光素子１２０の受光面に合焦させ
るために使用されている。受光素子１２０はｐｎ接合さ
れたシリコンからなるホトダイオードなどである。
【０００９】しかし、泳動路は温度条件、温度分布およ
びゲルの溶解などの要因により、直線状態から徐々に変
化し、下方へ向かうにつれて次第に湾曲し、左右何れか
の方向にシフトすることがある。このような泳動路のシ
フトは一般的にスマイリングと呼ばれている。スマイリ
ングが発生すると、レーザ励起光がＤＮＡサンプルに入
射した時の蛍光発生位置が蛍光検出手段の配設位置から
ずれるので、蛍光の検出率が低下し、その結果、ＤＮＡ
の塩基配列決定精度も不良になる。
びゲルの溶解などの要因により、直線状態から徐々に変
化し、下方へ向かうにつれて次第に湾曲し、左右何れか
の方向にシフトすることがある。このような泳動路のシ
フトは一般的にスマイリングと呼ばれている。スマイリ
ングが発生すると、レーザ励起光がＤＮＡサンプルに入
射した時の蛍光発生位置が蛍光検出手段の配設位置から
ずれるので、蛍光の検出率が低下し、その結果、ＤＮＡ
の塩基配列決定精度も不良になる。
【００１０】また、図７に示された装置では、蛍光検出
手段において集光レンズを使用しているため、蛍光像の
縮小による隣接泳動路間における干渉が起こり、隣接泳
動路間における蛍光波形を十分に分離することが困難に
なることがあり、分解能が低下する。このため、或る程
度の分解能を維持するためには、泳動路間の間隔を広げ
ることが必要になるが、この場合、一度に分析可能なサ
ンプル数が低下されるので、分析のスループットも低下
する。
手段において集光レンズを使用しているため、蛍光像の
縮小による隣接泳動路間における干渉が起こり、隣接泳
動路間における蛍光波形を十分に分離することが困難に
なることがあり、分解能が低下する。このため、或る程
度の分解能を維持するためには、泳動路間の間隔を広げ
ることが必要になるが、この場合、一度に分析可能なサ
ンプル数が低下されるので、分析のスループットも低下
する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、イメージインテンシファイヤのような大型で、しか
も高価な装置を使用することなく、更に、スマイリング
などの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光を検出す
ることのできる受光系を有するＤＮＡ塩基配列決定装置
を提供することである。
は、イメージインテンシファイヤのような大型で、しか
も高価な装置を使用することなく、更に、スマイリング
などの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光を検出す
ることのできる受光系を有するＤＮＡ塩基配列決定装置
を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、屈折率分布型レンズアレーとフィルタ
と荷電結合素子（ＣＣＤ）ラインセンサとからなる蛍光
検出手段を使用する。
に、本発明では、屈折率分布型レンズアレーとフィルタ
と荷電結合素子（ＣＣＤ）ラインセンサとからなる蛍光
検出手段を使用する。
【００１３】
【作用】泳動板の端から端までをカバーする、屈折率分
布型レンズアレーとフィルタと荷電結合素子ラインセン
サとからなる蛍光検出手段を使用するので、泳動中にサ
ンプルがスマイリングを起こしても蛍光を効果的に検出
することができる。
布型レンズアレーとフィルタと荷電結合素子ラインセン
サとからなる蛍光検出手段を使用するので、泳動中にサ
ンプルがスマイリングを起こしても蛍光を効果的に検出
することができる。
【００１４】従来のカメラレンズと異なり、屈折率分布
型レンズで密着して蛍光像を結像させるため、中心〜端
の間で均一な信号レベルがとれる。その結果、Ｓ／Ｎの
均一性が向上し、泳動板周辺部のレーンにおいても、中
心付近と同様の塩基長読取が可能となる。屈折率分布型
レンズをアレー状に並べた場合、隣合ったレンズ像が重
なり合い、レンズの配置エリアにおいて１：１の正立結
像系が得られる。このため、従来のカメラレンズと異な
り、隣接泳動路間の結像系の干渉は起こらない。
型レンズで密着して蛍光像を結像させるため、中心〜端
の間で均一な信号レベルがとれる。その結果、Ｓ／Ｎの
均一性が向上し、泳動板周辺部のレーンにおいても、中
心付近と同様の塩基長読取が可能となる。屈折率分布型
レンズをアレー状に並べた場合、隣合ったレンズ像が重
なり合い、レンズの配置エリアにおいて１：１の正立結
像系が得られる。このため、従来のカメラレンズと異な
り、隣接泳動路間の結像系の干渉は起こらない。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】図１は本発明のＤＮＡ塩基配列決定装置に
おける蛍光検出手段１の模式的構成を示す部分概要斜視
図である。蛍光検出手段は基本的に、屈折率分布型レン
ズアレー３と、フィルタ５とＣＣＤ（荷電結合素子）ラ
インセンサ７とから構成される。泳動板７４のゲル電解
質層８６の各泳動路８８に沿って下方に向かって泳動さ
れてきたＤＮＡ断片７６にレーザ光９０が横方向から照
射されたとき蛍光が発生する。この蛍光は屈折率分布型
レンズアレー３に入射し、このレンズアレーを通過した
光は次いでフィルタ５に入射する。このフィルタで蛍光
成分以外の波長の迷光あるいはバックグランド光などは
カットされる。その後、フィルタを通過した蛍光はＣＣ
Ｄラインセンサ７で受光され、電気信号に変換される。
おける蛍光検出手段１の模式的構成を示す部分概要斜視
図である。蛍光検出手段は基本的に、屈折率分布型レン
ズアレー３と、フィルタ５とＣＣＤ（荷電結合素子）ラ
インセンサ７とから構成される。泳動板７４のゲル電解
質層８６の各泳動路８８に沿って下方に向かって泳動さ
れてきたＤＮＡ断片７６にレーザ光９０が横方向から照
射されたとき蛍光が発生する。この蛍光は屈折率分布型
レンズアレー３に入射し、このレンズアレーを通過した
光は次いでフィルタ５に入射する。このフィルタで蛍光
成分以外の波長の迷光あるいはバックグランド光などは
カットされる。その後、フィルタを通過した蛍光はＣＣ
Ｄラインセンサ７で受光され、電気信号に変換される。
【００１７】図２は屈折率分布型レンズアレー３の模式
的拡大斜視図である。本発明で使用される屈折率分布型
レンズは、別名セルフォックレンズとも呼ばれ、屈折率
が半径方向に分布をもつ円柱状のレンズ９である。本発
明で使用するセルフォックレンズは例えば、ＳＬＡ−２
０Ｂ（Ｆ０．９６）の商品コードで市販されている直径
が約１ｍｍで長さが約１２〜１３ｍｍ程度のものであ
る。セルフォックレンズは一段のアレー状で使用するこ
ともできる。しかし、本発明では、このセルフォックレ
ンズを上下２段に組み合わせ、一段約２００本で合計４
００本使用することによりレンズアレーを構成してい
る。セルフォックレンズを上下２段に組み合わせて使用
する理由は、レンズ内に取り込まれる光の量を多くして
分解能を上げるためである。セルフォックレンズを上下
２段に組み合わせることによりレンズ系全体の開孔率が
上昇し、微弱な蛍光も検出することが可能になる。従っ
て、所望により、セルフォックレンズを３段以上重ねる
ことも可能である。言うまでもなく、レンズ９を束ねて
レンズアレー３を構成するために、レンズ９は適当な筐
体または保持具により支持されている。
的拡大斜視図である。本発明で使用される屈折率分布型
レンズは、別名セルフォックレンズとも呼ばれ、屈折率
が半径方向に分布をもつ円柱状のレンズ９である。本発
明で使用するセルフォックレンズは例えば、ＳＬＡ−２
０Ｂ（Ｆ０．９６）の商品コードで市販されている直径
が約１ｍｍで長さが約１２〜１３ｍｍ程度のものであ
る。セルフォックレンズは一段のアレー状で使用するこ
ともできる。しかし、本発明では、このセルフォックレ
ンズを上下２段に組み合わせ、一段約２００本で合計４
００本使用することによりレンズアレーを構成してい
る。セルフォックレンズを上下２段に組み合わせて使用
する理由は、レンズ内に取り込まれる光の量を多くして
分解能を上げるためである。セルフォックレンズを上下
２段に組み合わせることによりレンズ系全体の開孔率が
上昇し、微弱な蛍光も検出することが可能になる。従っ
て、所望により、セルフォックレンズを３段以上重ねる
ことも可能である。言うまでもなく、レンズ９を束ねて
レンズアレー３を構成するために、レンズ９は適当な筐
体または保持具により支持されている。
【００１８】フィルタ５としては、使用される蛍光標識
の種類および使用されるレーザ光源の種類（すなわち、
レーザ光の波長）に応じて適宜選択することができる。
例えば、本発明のＤＮＡ塩基配列決定装置では、レーザ
光源としてアルゴンイオンレーザを使用している。従っ
て、レーザ光の波長は約４８８ｎｍである。また、ＤＮ
Ａ断片を標識するための蛍光体として、ＦＩＴＣを使用
している。この蛍光体に前記のレーザ光が照射される
と、ここから波長約５１５ｎｍの蛍光が発生される。従
って、フィルタ５はこの波長５１５ｎｍの蛍光だけを通
過させ、それ以外の波長の迷光あるいはバックグランド
光などを除去できるものが好ましい。このようなフィル
タは例えば、誘電体多層膜コーティングフィルタなどで
ある。フィルタ５の厚さ自体は特に限定されない。一般
的には、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さが好適に使用さ
れる。
の種類および使用されるレーザ光源の種類（すなわち、
レーザ光の波長）に応じて適宜選択することができる。
例えば、本発明のＤＮＡ塩基配列決定装置では、レーザ
光源としてアルゴンイオンレーザを使用している。従っ
て、レーザ光の波長は約４８８ｎｍである。また、ＤＮ
Ａ断片を標識するための蛍光体として、ＦＩＴＣを使用
している。この蛍光体に前記のレーザ光が照射される
と、ここから波長約５１５ｎｍの蛍光が発生される。従
って、フィルタ５はこの波長５１５ｎｍの蛍光だけを通
過させ、それ以外の波長の迷光あるいはバックグランド
光などを除去できるものが好ましい。このようなフィル
タは例えば、誘電体多層膜コーティングフィルタなどで
ある。フィルタ５の厚さ自体は特に限定されない。一般
的には、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さが好適に使用さ
れる。
【００１９】ＣＣＤラインセンサ７はＣＣＤを横方向に
直線状に配列したものであり、ＯＣＲあるいはＦＡＸの
走査系の光電変換部などでも使用されている。本発明で
使用されるＣＣＤの種類は特に限定されない。例えば、
ＴＣＤ１０９ＡＣ（ＰＩＸ６５×６５μｍ）などを好適
に使用できる。ＣＣＤラインセンサの上下幅（すなわ
ち、泳動方向幅）は特に限定されないが、一般的に８５
μｍ以下であることが好ましい。泳動の初期段階はＤＮ
Ａ断片の分離性が良好なので断片の検出は容易である
が、泳動の終期段階になると、ＤＮＡ断片の分離性が悪
くなり、集団的に泳動するようになる。ＣＣＤラインセ
ンサの上下幅が８５μｍ以下であれば、ＤＮＡ断片が集
団的に泳動しても、各断片を個別的に検出することがで
きる。また、ＣＣＤラインセンサを一段で使用すれば一
次元センサとなるが、２段以上重ねて使用すれば二次元
のエリアセンサとして使用することができる。
直線状に配列したものであり、ＯＣＲあるいはＦＡＸの
走査系の光電変換部などでも使用されている。本発明で
使用されるＣＣＤの種類は特に限定されない。例えば、
ＴＣＤ１０９ＡＣ（ＰＩＸ６５×６５μｍ）などを好適
に使用できる。ＣＣＤラインセンサの上下幅（すなわ
ち、泳動方向幅）は特に限定されないが、一般的に８５
μｍ以下であることが好ましい。泳動の初期段階はＤＮ
Ａ断片の分離性が良好なので断片の検出は容易である
が、泳動の終期段階になると、ＤＮＡ断片の分離性が悪
くなり、集団的に泳動するようになる。ＣＣＤラインセ
ンサの上下幅が８５μｍ以下であれば、ＤＮＡ断片が集
団的に泳動しても、各断片を個別的に検出することがで
きる。また、ＣＣＤラインセンサを一段で使用すれば一
次元センサとなるが、２段以上重ねて使用すれば二次元
のエリアセンサとして使用することができる。
【００２０】図３は図１に示された蛍光検出手段１のア
センブリー（組立体）の一例の部分切欠斜視図である。
図３に示されるように、レンズアレー３は適当な固定板
１１により狭持されている。この固定板の一方はフィル
タマウント１３に固着されている。フィルタマウント１
３の内部にはフィルタ５が実装されている。フィルタマ
ウント１３に隣接してＣＣＤマウント１５が密着されて
いる。このＣＣＤマウント１５の内部にＣＣＤラインセ
ンサ７が設けられている。ＣＣＤは駆動により発熱して
暗電流が増大し、ノイズの発生、それによるＳ／Ｎ比の
低下などをきたす恐れがある。このため、ＣＣＤライン
センサ７の背後には均熱帯１７が密着され、更にこの均
熱帯１７にはペルチェ素子のような電子冷熱器１９が配
設されている。ペルチェ素子１９によりＣＣＤラインセ
ンサを１０℃〜１５℃程度の範囲内の温度に維持するこ
とが好ましい。更に、この電子冷熱器１９の放熱特性を
向上させるために、ヒートシンク２１が固着されてい
る。均熱帯１７および電子冷熱器１９は冷却マウント２
３により保持されている。一般的にＣＣＤはＣＣＤ基板
に実装されて使用されるが、図３および図４では基板部
分は省略され図示されていない。
センブリー（組立体）の一例の部分切欠斜視図である。
図３に示されるように、レンズアレー３は適当な固定板
１１により狭持されている。この固定板の一方はフィル
タマウント１３に固着されている。フィルタマウント１
３の内部にはフィルタ５が実装されている。フィルタマ
ウント１３に隣接してＣＣＤマウント１５が密着されて
いる。このＣＣＤマウント１５の内部にＣＣＤラインセ
ンサ７が設けられている。ＣＣＤは駆動により発熱して
暗電流が増大し、ノイズの発生、それによるＳ／Ｎ比の
低下などをきたす恐れがある。このため、ＣＣＤライン
センサ７の背後には均熱帯１７が密着され、更にこの均
熱帯１７にはペルチェ素子のような電子冷熱器１９が配
設されている。ペルチェ素子１９によりＣＣＤラインセ
ンサを１０℃〜１５℃程度の範囲内の温度に維持するこ
とが好ましい。更に、この電子冷熱器１９の放熱特性を
向上させるために、ヒートシンク２１が固着されてい
る。均熱帯１７および電子冷熱器１９は冷却マウント２
３により保持されている。一般的にＣＣＤはＣＣＤ基板
に実装されて使用されるが、図３および図４では基板部
分は省略され図示されていない。
【００２１】図４を参照する。図４は図３に示された蛍
光検出手段１のアセンブリーをＤＮＡ塩基配列決定装置
に配置した状態を示す模式的断面図である。本発明のＤ
ＮＡ塩基配列決定装置は基本的に、泳動板７４を配置す
る暗室３０と蛍光検出手段アセンブリー１を配置する測
定器室３２とを有する。暗室３０と測定器室３２とは隔
壁３４で仕切られている。泳動板７４のレーザ光入射位
置に対応する隔壁位置には蛍光を測定器室３２方向へ導
くための開口３６が設けられている。また、この開口３
６を通して暗室内の湿気および熱気などが測定器室内に
侵入することを防止するために、開口３６の測定器室側
端部には気密用ガラス３８が固着されている。泳動板７
４は隔壁３４に密着するように、かつ、着脱可能に垂直
に起立保持される。泳動板のレーザ光入射位置７６から
セルフォックレンズアレー前端までの距離は特に限定さ
れないが、本発明の実施例では約１５ｍｍとされてい
る。また、セルフォックレンズアレー後端からＣＣＤラ
インセンサ７の表面までの距離も特に限定されないが、
本発明の実施例では約１５ｍｍとされている。泳動板の
レーザ光入射位置７６からセルフォックレンズアレー前
端までの距離およびセルフォックレンズアレー後端から
ＣＣＤラインセンサ７の表面までの距離は同一であって
も、あるいは異なっていてもよい。しかし、同一である
ことが好ましい。なぜなら、セルフォックレンズの倍率
は１倍なので、レンズ前方および後方の空隙は同一にす
ることが好ましいからである。
光検出手段１のアセンブリーをＤＮＡ塩基配列決定装置
に配置した状態を示す模式的断面図である。本発明のＤ
ＮＡ塩基配列決定装置は基本的に、泳動板７４を配置す
る暗室３０と蛍光検出手段アセンブリー１を配置する測
定器室３２とを有する。暗室３０と測定器室３２とは隔
壁３４で仕切られている。泳動板７４のレーザ光入射位
置に対応する隔壁位置には蛍光を測定器室３２方向へ導
くための開口３６が設けられている。また、この開口３
６を通して暗室内の湿気および熱気などが測定器室内に
侵入することを防止するために、開口３６の測定器室側
端部には気密用ガラス３８が固着されている。泳動板７
４は隔壁３４に密着するように、かつ、着脱可能に垂直
に起立保持される。泳動板のレーザ光入射位置７６から
セルフォックレンズアレー前端までの距離は特に限定さ
れないが、本発明の実施例では約１５ｍｍとされてい
る。また、セルフォックレンズアレー後端からＣＣＤラ
インセンサ７の表面までの距離も特に限定されないが、
本発明の実施例では約１５ｍｍとされている。泳動板の
レーザ光入射位置７６からセルフォックレンズアレー前
端までの距離およびセルフォックレンズアレー後端から
ＣＣＤラインセンサ７の表面までの距離は同一であって
も、あるいは異なっていてもよい。しかし、同一である
ことが好ましい。なぜなら、セルフォックレンズの倍率
は１倍なので、レンズ前方および後方の空隙は同一にす
ることが好ましいからである。
【００２２】図５はＣＣＤ回路を含む信号処理系のブロ
ック図である。ＣＣＤラインセンサ７はＣＣＤ回路４０
により駆動される。ＣＣＤ回路４０の内容自体は公知慣
用のＣＣＤ駆動回路とほぼ同一である。すなわち、タイ
ミングコントローラおよびタイミングゼネレータ回路お
よびマルチプレクサなどからなる。ＣＣＤラインセンサ
７で受光され、ＣＣＤ回路４０で処理されたアナログ出
力はＨ８ボード４２に入る。このアナログ出力は増幅器
４４で増幅され、ノイズ成分を除去するためにローパス
フィルタ４６で濾波され、Ａ／Ｄ変換器４８でデジタル
信号に変換され、このデジタル信号はメモリ５０および
ＣＰＵ５２からなる演算処理システムにより処理され
る。Ｈ８ボードは更にホストコンピュータ５４に接続す
ることもできる。Ｈ８ボード４２はペルチェ素子コント
ローラ５６のＩ／Ｏも行う。サ−ミスタ（図示されてい
ない）からの信号によりペルチェ素子コントローラ５６
はペルチェ素子１９の駆動を“ＯＮ”／“ＯＦＦ”させ
る。ＣＣＤ回路にはＣＣＤ絵素信号積分回路を含めるこ
とができる。この積分回路によりノイズが低減されるば
かりか、画素調整が可能になる。例えば、ＣＣＤ出力が
１２５μｍ／pix とすると、４pix 分積分して５００μ
ｍ／pix とし、４pix 積分後の結果を出力する。
ック図である。ＣＣＤラインセンサ７はＣＣＤ回路４０
により駆動される。ＣＣＤ回路４０の内容自体は公知慣
用のＣＣＤ駆動回路とほぼ同一である。すなわち、タイ
ミングコントローラおよびタイミングゼネレータ回路お
よびマルチプレクサなどからなる。ＣＣＤラインセンサ
７で受光され、ＣＣＤ回路４０で処理されたアナログ出
力はＨ８ボード４２に入る。このアナログ出力は増幅器
４４で増幅され、ノイズ成分を除去するためにローパス
フィルタ４６で濾波され、Ａ／Ｄ変換器４８でデジタル
信号に変換され、このデジタル信号はメモリ５０および
ＣＰＵ５２からなる演算処理システムにより処理され
る。Ｈ８ボードは更にホストコンピュータ５４に接続す
ることもできる。Ｈ８ボード４２はペルチェ素子コント
ローラ５６のＩ／Ｏも行う。サ−ミスタ（図示されてい
ない）からの信号によりペルチェ素子コントローラ５６
はペルチェ素子１９の駆動を“ＯＮ”／“ＯＦＦ”させ
る。ＣＣＤ回路にはＣＣＤ絵素信号積分回路を含めるこ
とができる。この積分回路によりノイズが低減されるば
かりか、画素調整が可能になる。例えば、ＣＣＤ出力が
１２５μｍ／pix とすると、４pix 分積分して５００μ
ｍ／pix とし、４pix 積分後の結果を出力する。
【００２３】屈折率分布型レンズアレー３，フィルタ５
およびＣＣＤラインセンサ７は全て同じ長さを有するこ
とが好ましい。これらは泳動板７４の横方向長さと同じ
長さ、すなわち、泳動板７４の左端から右端までの長さ
であることもできるし、あるいは、右端の泳動路から左
端の泳動路までの長さにスマイリング分の余裕を持たせ
た、泳動板の横幅よりも若干短い長さであることもでき
る。
およびＣＣＤラインセンサ７は全て同じ長さを有するこ
とが好ましい。これらは泳動板７４の横方向長さと同じ
長さ、すなわち、泳動板７４の左端から右端までの長さ
であることもできるし、あるいは、右端の泳動路から左
端の泳動路までの長さにスマイリング分の余裕を持たせ
た、泳動板の横幅よりも若干短い長さであることもでき
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
屈折率分布型レンズアレー，フィルタおよびＣＣＤライ
ンセンサからなる蛍光検出手段を使用することにより、
ＤＮＡ塩基配列決定装置の製造コストを大幅に低下させ
ることができるばかりか、泳動中の泳動路のスマイリン
グによる悪影響を受けることなく、効率的に、しかも、
正確に蛍光を検出することができる。
屈折率分布型レンズアレー，フィルタおよびＣＣＤライ
ンセンサからなる蛍光検出手段を使用することにより、
ＤＮＡ塩基配列決定装置の製造コストを大幅に低下させ
ることができるばかりか、泳動中の泳動路のスマイリン
グによる悪影響を受けることなく、効率的に、しかも、
正確に蛍光を検出することができる。
【図１】本発明のＤＮＡ塩基配列決定装置における蛍光
検出手段の模式的構成を示す部分概要斜視図である。
検出手段の模式的構成を示す部分概要斜視図である。
【図２】屈折率分布型レンズアレーの模式的拡大斜視図
である。
である。
【図３】図１に示された蛍光検出手段のアセンブリー
（組立体）の一例の部分切欠斜視図である。
（組立体）の一例の部分切欠斜視図である。
【図４】図３に示された蛍光検出手段のアセンブリーを
ＤＮＡ塩基配列決定装置に配置した状態を示す模式的断
面図である。
ＤＮＡ塩基配列決定装置に配置した状態を示す模式的断
面図である。
【図５】ＣＣＤ回路を含む信号処理系のブロック図であ
る。
る。
【図６】特開昭６３−２１５５６号公報に開示されたＤ
ＮＡ塩基配列決定装置の模式的構成図である。
ＮＡ塩基配列決定装置の模式的構成図である。
【図７】各泳動路毎に、フィルタ，集光レンズおよび受
光素子からなる蛍光検出手段を配列したＤＮＡ塩基配列
決定装置の一例の模式的構成図である。
光素子からなる蛍光検出手段を配列したＤＮＡ塩基配列
決定装置の一例の模式的構成図である。
１ 本発明の蛍光検出手段 ３ 屈折率分布型レンズアレー ５ フィルタ ７ ＣＣＤラインセンサ ９ 屈折率分布型レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 ＤＮＡ断片用の多数の泳動路を有する、
垂直に保持される平板型ゲル電気泳動手段、該電気泳動
装置の泳動路に、該電気泳動装置の横方向から該泳動路
と直交するように、レーザ光を照射する光励起用のレー
ザ光照射手段、レーザ光によって照射されたＤＮＡ断片
から発生された蛍光を検出し電気信号に変換する蛍光検
出手段とからなるＤＮＡ塩基配列決定装置において、 前記蛍光検出手段は屈折率分布型レンズアレー，フィル
タおよびＣＣＤラインセンサから構成されていることを
特徴とするＤＮＡ塩基配列決定装置。 - 【請求項２】 屈折率分布型レンズアレーは屈折率分布
型レンズが上下２段に配列されて構成されている請求項
１のＤＮＡ塩基配列決定装置。 - 【請求項３】 ＣＣＤラインセンサはペルチェ素子によ
り冷却される請求項１のＤＮＡ塩基配列決定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5264320A JPH0798276A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
| EP94114626A EP0645622A3 (en) | 1993-09-28 | 1994-09-16 | DNA base analyzer. |
| US08/313,912 US5552322A (en) | 1993-09-28 | 1994-09-28 | DNA base sequencer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5264320A JPH0798276A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798276A true JPH0798276A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17401549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5264320A Pending JPH0798276A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5552322A (ja) |
| EP (1) | EP0645622A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0798276A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005233974A (ja) * | 2001-03-21 | 2005-09-02 | Olympus Corp | 生化学的検査方法 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3068413B2 (ja) * | 1994-07-13 | 2000-07-24 | 日立電子エンジニアリング株式会社 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
| SE9404166D0 (sv) * | 1994-11-30 | 1994-11-30 | Pharmacia Biotech Ab | Multifunctional surfaces |
| JPH10513553A (ja) * | 1995-01-23 | 1998-12-22 | マーレイ，アンソニー・ジェイ | 生物学的分子の分析 |
| SE9503991D0 (sv) * | 1995-11-10 | 1995-11-10 | Pharmacia Biotech Ab | Method and apparatus for determining the existence of a mutation |
| US5744102A (en) * | 1996-01-30 | 1998-04-28 | Chugai Biopharmaceuticals, Inc. | Solid phase synthesizer |
| JP3418292B2 (ja) * | 1996-04-24 | 2003-06-16 | 株式会社日立製作所 | 遺伝子解析装置 |
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| US6867851B2 (en) * | 1999-11-04 | 2005-03-15 | Regents Of The University Of Minnesota | Scanning of biological samples |
| US6784982B1 (en) * | 1999-11-04 | 2004-08-31 | Regents Of The University Of Minnesota | Direct mapping of DNA chips to detector arrays |
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| US20050054118A1 (en) * | 2002-02-27 | 2005-03-10 | Lebrun Stewart J. | High throughput screening method |
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| US20040072274A1 (en) * | 2002-05-09 | 2004-04-15 | Lebrun Stewart J. | System and method for visualization and digital analysis of protein and other macromolecule microarrays |
| US20060127963A1 (en) * | 2003-11-21 | 2006-06-15 | Lebrun Stewart J | Microarray-based analysis of rheumatoid arthritis markers |
| US20050124017A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-09 | Stewart Lebrun | Quantitative alkaline-phosphatase precipitation reagent and methods for visualization of protein microarrays |
| JP5279481B2 (ja) | 2008-12-25 | 2013-09-04 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 核酸分析装置 |
| US20120183965A1 (en) | 2009-06-15 | 2012-07-19 | David Ward | Nucleic acid detection |
| US9835587B2 (en) * | 2014-04-01 | 2017-12-05 | C.C. Imex | Electrophoresis running tank assembly |
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|---|---|---|---|---|
| DE3618605A1 (de) * | 1986-06-03 | 1987-12-10 | Europ Lab Molekularbiolog | Vorrichtung zur detektion von zur photonenemission anregbaren stoffen |
| JPS6321556A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-29 | Hitachi Ltd | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
| GB8621426D0 (en) * | 1986-09-05 | 1986-10-15 | Health Lab Service Board | Particle analysis |
| DE3812899A1 (de) * | 1988-04-18 | 1989-10-26 | Wilfried Heil | Elektronische kamera zur dokumentation von fluoreszenzmustern auf elektrophoresegelen |
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| US5143854A (en) * | 1989-06-07 | 1992-09-01 | Affymax Technologies N.V. | Large scale photolithographic solid phase synthesis of polypeptides and receptor binding screening thereof |
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| US5257086A (en) * | 1992-06-09 | 1993-10-26 | D.O.M. Associates Int'l | Optical spectrophotometer having a multi-element light source |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP5264320A patent/JPH0798276A/ja active Pending
-
1994
- 1994-09-16 EP EP94114626A patent/EP0645622A3/en not_active Withdrawn
- 1994-09-28 US US08/313,912 patent/US5552322A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2005233974A (ja) * | 2001-03-21 | 2005-09-02 | Olympus Corp | 生化学的検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0645622A2 (en) | 1995-03-29 |
| US5552322A (en) | 1996-09-03 |
| EP0645622A3 (en) | 1996-01-03 |
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