JPH0814571B2 - DNA pattern recording method and apparatus for implementing the same - Google Patents

DNA pattern recording method and apparatus for implementing the same

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JPH0814571B2
JPH0814571B2 JP25199088A JP25199088A JPH0814571B2 JP H0814571 B2 JPH0814571 B2 JP H0814571B2 JP 25199088 A JP25199088 A JP 25199088A JP 25199088 A JP25199088 A JP 25199088A JP H0814571 B2 JPH0814571 B2 JP H0814571B2
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仁 藤宮
永典 奈須
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日立ソフトウェアエンジニアリング株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、DNAパターン記録方法及びその実施装置に
関し、特に、蛍光検出型電気泳動装置によるDNAシーケ
ンシング装置を用いて、検出されたDNAパターンの生デ
ータをそのまま取得し、証拠資料などとして残しておく
のに好適なDNAパターン記録技術に関するものである。
The present invention relates to a method for recording a DNA pattern and an apparatus for carrying out the method, and in particular, a DNA pattern detected by using a DNA sequencing device by a fluorescence detection type electrophoresis device. The present invention relates to a DNA pattern recording technique suitable for directly acquiring raw data of, and leaving it as evidence materials.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

蛍光検出型電気泳動装置によるDNAシーケンシング装
置は、危険で高価な放射性アイソトープが不要となる利
点を有している。
A DNA sequencing device using a fluorescence detection type electrophoresis device has an advantage that a dangerous and expensive radioactive isotope is not required.

一般に、DNAシーケンシング(遺伝子の塩基配列決
定)を蛍光法で行う場合、蛍光物質で標識してDNAの断
片を用いて電気泳動を行う。
Generally, when DNA sequencing (determination of the nucleotide sequence of a gene) is performed by a fluorescence method, electrophoresis is performed using a DNA fragment labeled with a fluorescent substance.

このDNA断片は、構造を決定しようとするDNAなどを制
限酵素によって各塩基の部所に特異的な化学反応の反応
率をコントロールすることにより、種々の長さを持ちか
つ切断端に特定の塩基(A,C,G,Tの4種のどれか)を持
つフラグメント(断片)をそれぞれ作成することができ
る。これらは、電気泳動により長さ別に分離され、各断
片にラベルした蛍光物質を励起することにより、その蛍
光物質から発する蛍光の強度分布から塩基の配列を決定
することができる。
This DNA fragment has various lengths and has a specific base at the cut end by controlling the reaction rate of a chemical reaction specific to each base part of the DNA whose structure is to be determined by a restriction enzyme. A fragment (fragment) having (any of four kinds of A, C, G, and T) can be created. These are separated by length by electrophoresis, and by exciting a fluorescent substance labeled on each fragment, the base sequence can be determined from the intensity distribution of fluorescence emitted from the fluorescent substance.

電気泳動を行ったDNA断片の分布例を第8図に示す。D
NA断片の持つ長さにより電気泳動される距離が異なるた
め、時間の経過と共に同一分子量のDNA断片毎に集まり
全体としては、バンド31に分離されたDNA断片の分布パ
ターンとなる。ここでA,C,G,Tの各塩基のレーン32〜35
におけるバンド31は必ず1塩基以上の分子量差が存在す
るため電気泳動される距離が全て異なり、他のレーンの
バンドと横一列に並ぶことはない。
FIG. 8 shows an example of distribution of DNA fragments subjected to electrophoresis. D
Since the electrophoretic distance varies depending on the length of the NA fragment, the DNA fragments separated by band 31 form a distribution pattern as a whole by collecting DNA fragments having the same molecular weight over time. Here, lanes 32 to 35 for A, C, G, and T bases
Since the band 31 has a molecular weight difference of 1 base or more, the electrophoretic distances are all different, and the band 31 does not line up with the bands of other lanes.

このようなDNA断片の分布は、レーザー光線等をゲル
上に照射することにより、励起されて発する蛍光を光電
変換素子で検出することによって知ることができる。
The distribution of such DNA fragments can be known by irradiating the gel with a laser beam or the like and detecting the fluorescence emitted upon excitation with a photoelectric conversion element.

従来のこの種の蛍光検出型電気泳動装置は、例えば、
特開昭61−62843号公報に開示されている。
A conventional fluorescence detection type electrophoresis apparatus of this type is, for example,
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-62843.

次に、このような蛍光検出型電気泳動装置によるDNA
シーケンシング装置について説明する。第6図に示すよ
うに、DNAシーケンシング装置は、蛍光を励起するため
の光源1、光源1からの光を導くファイバ2、電気泳動
を行う電気泳動部3、電気泳動部3に電圧を印加するた
めの上下の電極4、その電極4に電圧を印加する電源
5、蛍光を受光するためのレンズ系6、光信号を増幅す
るための光増幅器7、光増幅した画像を電気信号に変換
するための一次元光センサ8、該一次元光センサ8から
の電気信号を増幅するための増幅器9、さらに信号をア
ナログからディジタルへ変換するためのアナログ・ディ
ジタル変換回路10、ディジタル化した信号列から塩基の
並びを決定する処理部11、得られた塩基配列の記号列を
出力するための出力装置12から構成される。
Next, DNA using such a fluorescence detection type electrophoresis apparatus
The sequencing device will be described. As shown in FIG. 6, the DNA sequencing apparatus applies a voltage to a light source 1 for exciting fluorescence, a fiber 2 for guiding light from the light source 1, an electrophoretic section 3 for electrophoresis, and an electrophoretic section 3. Upper and lower electrodes 4, a power source 5 for applying a voltage to the electrode 4, a lens system 6 for receiving fluorescent light, an optical amplifier 7 for amplifying an optical signal, and an optically amplified image converted into an electrical signal. For one-dimensional photosensor 8, an amplifier 9 for amplifying an electric signal from the one-dimensional photosensor 8, an analog-digital conversion circuit 10 for converting the signal from analog to digital, and a digitized signal train It is composed of a processing unit 11 that determines the arrangement of bases, and an output device 12 that outputs the symbol string of the obtained base sequence.

次に、この蛍光検出型電気泳動装置によるDNAシーケ
ンシング装置の動作について第6図及び第7図を用いて
説明する。
Next, the operation of the DNA sequencing device using this fluorescence detection type electrophoresis device will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

電気泳動部3は、第7図に示すように、ポリアクリル
アミド等のゲル22の両側をガラス21で挟み込んだ構成と
なっており、光源1からの光は、光ファイバ2を通り電
気泳動部3のゲル22に電気泳動部3の下部左側から光路
13となるように照射される。ゲル22内の光路13に存在す
るDNAの標識の蛍光物質は、励起され蛍光24を発生す
る。
As shown in FIG. 7, the electrophoretic section 3 has a configuration in which both sides of a gel 22 such as polyacrylamide are sandwiched by glass 21, and light from the light source 1 passes through the optical fiber 2 and the electrophoretic section 3 is provided. To the gel 22 from the lower left side of the electrophoresis unit 3
It is irradiated so that it becomes 13. The fluorescent substance labeled with DNA existing in the optical path 13 in the gel 22 is excited to generate fluorescence 24.

この蛍光24は、レンズ系6に達し集光され光増幅器7
に達する。光増幅器7では、数千倍〜数万倍に光の強度
を増幅する。増幅された光は、一次元光センサ8に到達
し、電気信号に変換される。ここで、一次元光センサ8
は、光路13に沿った画像を得るため、電気泳動方向と垂
直に配置されている。一次元光センサ8で得られた電気
信号は、増幅器9で増幅され、アナログ・ディジタル
(A/D)変換回路10においてディジタル化され処理部11
へ送られる。
This fluorescent light 24 reaches the lens system 6 and is condensed to the optical amplifier 7.
Reach The optical amplifier 7 amplifies the light intensity several thousand to several ten thousand times. The amplified light reaches the one-dimensional photosensor 8 and is converted into an electric signal. Here, the one-dimensional optical sensor 8
Are arranged perpendicular to the electrophoretic direction in order to obtain an image along the optical path 13. The electric signal obtained by the one-dimensional optical sensor 8 is amplified by the amplifier 9, digitized by the analog / digital (A / D) conversion circuit 10, and processed by the processing unit 11.
Sent to.

処理部11では、光路13上における各レーン32〜35のほ
ぼ中央位置での蛍光強度の変化を捉え、バンドの有無を
判定し、A,C,G,T等の塩基の配列を決定する。決定した
塩基の並びは、画面やプリンタ等に文字コードなど記号
化して出力または、磁気記憶媒体に記録される。
The processing unit 11 captures the change in fluorescence intensity at approximately the central position of each lane 32 to 35 on the optical path 13, determines the presence or absence of a band, and determines the sequence of bases such as A, C, G, and T. The determined sequence of bases is converted into a symbol such as a character code on a screen, a printer, or the like, and is output or recorded in a magnetic storage medium.

このように、蛍光検出型電気泳動装置によるDNAシー
ケンシング装置では、検出されたデータにディジタル処
理を施し、各塩基に対応する特定のデータだけDNAシー
ケンスデータとしてディスプレイ等に出力していた。
As described above, in the DNA sequencing device using the fluorescence detection type electrophoretic device, the detected data is subjected to digital processing, and only specific data corresponding to each base is output as a DNA sequence data to a display or the like.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、このような従来のDNAシーケンシング
装置では、ゲル上に蛍光体の分布画像として現われるDN
Aシーケンスの生のデータを、証拠資料として残してお
く点について配慮されておらず、光電変換素子で検出さ
れたデータをディジタル処理し、特定のデータだけを出
力している。このため、処理結果の誤り確認が不可能
で、変造も容易であり、科学的な証拠能力が低いという
問題があった。
However, in such a conventional DNA sequencing device, the DN that appears as a distribution image of the fluorophore on the gel
No consideration is given to leaving the raw data of the A sequence as evidence data, and the data detected by the photoelectric conversion element is digitally processed and only specific data is output. Therefore, there is a problem that it is impossible to confirm the error of the processing result, the alteration is easy, and the scientific evidence ability is low.

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
である。
The present invention has been made to solve the above problems.

本発明の目的は、DNAシーケンシングを行う場合に、
ゲルに光照射して得られるDNAシーケンスの生のデータ
を、そのままのイメージで記録媒体に記録し、DNAシー
ケンシング結果と共に、そのディジタル解析の証拠資料
として残し、記録資料から直接人手で判定の誤りの解析
を可能とすることができる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to perform DNA sequencing,
Raw data of the DNA sequence obtained by irradiating the gel with light is recorded as it is on the recording medium, and it is left as the evidence data for the digital analysis together with the DNA sequencing result. It is to provide a technology that enables the analysis of.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記目的を達成するために、本発明のDNAパターン記
録方法は、蛍光物質で標識したDNAの断片を用いて電気
泳動を行い、電気泳動部に、その電気泳動方向を一次元
状に横切るように光を照射し、該照射された光を電気泳
動方向と垂直な方向に受光し、受光した蛍光強度の分布
の信号をディジタル処理して、DNAシーケンシング判定
を行うと共に、その際に、受光した蛍光強度の分布の信
号を所定の時間刻みで取得し、受光した方向を第1の軸
とし、時間の経過方向を第2の軸として2次元状に再構
成して記録媒体にこの分布の信号を濃淡画像のDNAパタ
ーン画像として記録することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the DNA pattern recording method of the present invention performs electrophoresis using a DNA fragment labeled with a fluorescent substance, and causes the electrophoresis section to cross the electrophoresis direction one-dimensionally. Irradiate light, receive the light in a direction perpendicular to the electrophoretic direction, digitally process the received fluorescence intensity distribution signal, and perform DNA sequencing determination, and at the same time, receive light. The signal of the distribution of the fluorescence intensity is acquired at a predetermined time interval, and the direction of the received light is used as the first axis, and the direction of the passage of time is used as the second axis to reconstruct the signal two-dimensionally and the signal of this distribution is recorded on the recording medium. Is recorded as a DNA pattern image of the grayscale image.

また、本発明の記録装置は、蛍光を励起するための光
源と、蛍光物質で標識したDNAの断片を用いて電気泳動
を行う電気泳装置と、電気泳動装置の電気泳動部に、前
記光源からの光を、その電気泳動方向を一次元状に横切
るように照射する光照射装置と、該電気泳動部の電気泳
動方向と垂直な方向に固定された一次元状に電気泳動部
の蛍光を受光する受光装置と、該受光装置で受光した蛍
光の信号から時間経過をディジタル処理してDNAシーケ
ンスを判定するシーケンシング処理装置と、前記受光装
置で受光した蛍光の信号の分布の信号を濃淡画像のDNA
パターン画像として記録する記録装置を備えることを特
徴とする。
In addition, the recording device of the present invention, a light source for exciting fluorescence, an electrophoretic device for performing electrophoresis using a DNA fragment labeled with a fluorescent substance, and an electrophoretic unit of the electrophoretic device, from the light source. Light irradiation device that irradiates the light of the above-mentioned light so as to traverse the electrophoresis direction in a one-dimensional manner, and receives the fluorescence of the electrophoresis portion in a one-dimensional shape fixed in a direction perpendicular to the electrophoresis direction of the electrophoresis portion. A light-receiving device, a sequencing processing device for digitally processing the elapsed time from the fluorescence signal received by the light-receiving device to determine the DNA sequence, and a signal of the distribution of the fluorescence signal received by the light-receiving device as a grayscale image. DNA
A recording device for recording as a pattern image is provided.

すなわち、前記目的は、蛍光物質で標識し、電気泳動
を行っている状態で、ゲル中のDNA断片に対する蛍光の
検出のための走査方向を一つの軸とし、検出位置を通過
する蛍光の変化を逐次記憶させ、記憶したデータは、シ
ーケンシング判定判定の結果と共に、該走査方向とは別
の軸の時間経過を対応させ感光フィルム等に記録させる
ことにより達成される。
That is, the purpose is to label with a fluorescent substance, and in the state of performing electrophoresis, one axis is the scanning direction for detecting the fluorescence of the DNA fragment in the gel, and the change in the fluorescence passing through the detection position is The data is sequentially stored, and the stored data is achieved by recording the result on the photosensitive film or the like along with the result of the sequencing judgment and the time lapse of the axis different from the scanning direction.

〔作用〕[Action]

前述した手段によれば、DNAシーケンシングを行う場
合に、蛍光物質で標識し、電気泳動を行いながら得たDN
A断片を含むゲルからの蛍光画像は、アナログデータ又
はディジタルデータとしてDNAシーケンシングの判定処
理が行なわれるが、このアナログデータ又はディジタル
データは、そのまま該画像の濃度分布として記録媒体に
記録されるため、放射性アイソトープで標識したゲルに
対して感光させた従来のフィルム画像と同じ形式の像が
得られる。
According to the method described above, when DNA sequencing is performed, the DN obtained by labeling with a fluorescent substance and performing electrophoresis is used.
The fluorescence image from the gel containing the A fragment is subjected to DNA sequencing determination processing as analog data or digital data, but this analog data or digital data is recorded as it is on the recording medium as the concentration distribution of the image. , An image of the same type as a conventional film image exposed to a gel labeled with a radioactive isotope.

したがって、記録媒体が紙、フィルムの場合、生のデ
ータをディジタル解析等の証拠資料として、DNAシーケ
ンシングの解析結果と共に、保存することができる。ま
た、このフィルム等を使用して従来からある機械でシー
ケンシングを行えば、ここでのDNAシーケンシングの結
果の正確さを確認できる。
Therefore, when the recording medium is paper or film, raw data can be saved as evidence data such as digital analysis together with the analysis result of DNA sequencing. In addition, if the film or the like is used to perform sequencing using a conventional machine, the accuracy of the DNA sequencing result here can be confirmed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。
An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

第1図は、本発明の一実施例の記録装置付蛍光検出型
電気泳動装置の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fluorescence detection type electrophoretic device with a recording device according to an embodiment of the present invention.

本実施例の記録装置付蛍光検出型電気泳動装置は、第
6図にしたDNAシーケンシング装置に付加されるもので
あり、すなわち、蛍光を励起するための光源1、光源か
らの光を導くファイバ2、電気泳動を行う電気泳動部
3、電気泳動部3に電圧を印加するための上下の電極
4、及びその電源5、蛍光を受光するためのレンズ系
6、光信号を増幅するための光増幅器7、光増幅した画
像を電気信号に変換するための一次元光センサ8、まで
の信号経路は同じであるので、第1図ではそれらについ
ては省略している。
The fluorescence detection type electrophoresis apparatus with a recording apparatus of this embodiment is added to the DNA sequencing apparatus shown in FIG. 6, that is, a light source 1 for exciting fluorescence, and a fiber for guiding light from the light source. 2. Electrophoresis unit 3 for performing electrophoresis, upper and lower electrodes 4 for applying voltage to electrophoresis unit 3, power source 5 thereof, lens system 6 for receiving fluorescence, light for amplifying optical signal Since the signal path up to the amplifier 7 and the one-dimensional photosensor 8 for converting the optically amplified image into an electric signal is the same, they are omitted in FIG.

本実施例の記録装置付蛍光検出型電気泳動装置は、第
6図に示すDNAシーケンシングを行う構成に構成に加え
て、第1図に示すように、増幅器39からの電気信号をデ
ィジタル化するためのアナログ・ディジタル(A/D)変
換回路40、該アナログ・ディジタル(A/D)変換回路40
によって得られたデータを蓄積するメモリ41、該メモリ
41と出力機器とを接続するためのインターフェイス部4
2、前記メモリ41にデータを書き込むための番地を指定
するアドレス生成回路43、全体を制御するための制御部
44、画像を表示するためのディスプレイ45、フィルムと
して保存するためのフィルムプリンタ46から構成され
る。
The fluorescence detection type electrophoretic device with a recording device of the present embodiment digitizes an electric signal from an amplifier 39 as shown in FIG. 1 in addition to the configuration for performing DNA sequencing shown in FIG. Analog / digital (A / D) conversion circuit 40, and the analog / digital (A / D) conversion circuit 40
A memory 41 for accumulating the data obtained by the
Interface part 4 for connecting the 41 to output devices
2, an address generation circuit 43 for designating an address for writing data in the memory 41, a control unit for controlling the whole
44, a display 45 for displaying an image and a film printer 46 for saving as a film.

前記一次元光センサ8からの電気信号は、第6図に示
す信号経路によりDNAシーケンシングを行うと共に、第
1図に示す増幅器39で適正なレベルまで増幅され、アナ
ログ・ディジタル変換回路40に加えられる。本実施例の
量子化数は、例えば8ビットとする。ディジタル化のタ
イミングは、制御部44より与えられる。また、このタイ
ミング信号は、アドレス生成回路43にも加えられ、アド
レス生成回路43から生成されるアドレスとデータの書き
込みの同期をとっている。このようにして画像データ
は、メモリ41内に時系列的に記憶される。
The electrical signal from the one-dimensional optical sensor 8 is subjected to DNA sequencing by the signal path shown in FIG. 6 and is amplified to an appropriate level by the amplifier 39 shown in FIG. 1 and added to the analog / digital conversion circuit 40. To be The quantization number in this embodiment is, for example, 8 bits. The digitization timing is given by the control unit 44. The timing signal is also applied to the address generation circuit 43 to synchronize the writing of the address and the data generated by the address generation circuit 43. In this way, the image data is stored in the memory 41 in time series.

前記メモリ41及びアドレス生成回路43の詳細構成を第
2図(構成ブロック図)に示す。
Detailed configurations of the memory 41 and the address generation circuit 43 are shown in FIG. 2 (configuration block diagram).

アドレス生成回路43は、第2図に示すように、アドレ
ス変換回路431、Xカウンタ432及びYカウンタ433で構
成されている。
As shown in FIG. 2, the address generation circuit 43 is composed of an address conversion circuit 431, an X counter 432, and a Y counter 433.

Xカウンタ432は、例えば“0"から“2375"までの“23
76"個を繰り返し数えるカウンタである。また、カウン
ト値が2375の時にキャリー(桁上がり信号)が発生す
る。このキャリーはYカウンタ433に加えられ、Yカウ
ンタ433が1インクリメントされる。
The X counter 432 is, for example, "23" from "0" to "2375".
It is a counter that repeatedly counts 76 ". A carry (carry signal) is generated when the count value is 2375. This carry is added to the Y counter 433 and the Y counter 433 is incremented by one.

一方、アドレス変換回路431は、メモリ41を効率的に
使用するためアドレスの変換を行っている。
On the other hand, the address conversion circuit 431 performs address conversion in order to use the memory 41 efficiently.

通常、メモリ41の容量は、アドレス入力線の数をNと
すると、“2"のN乗個となる。従ってアドレスは“0"か
ら“2N−1"番地までとなる。
Normally, the capacity of the memory 41 is "2" N powers, where N is the number of address input lines. Therefore, the address is from "0" to "2 N -1".

本実施例では、X方向のデータ数が2376個であるから
最低12ビット(211=2048<2376<212=4096)のアドレ
スが必要となる。従って単純にYカウンタ433の出力を
上位アドレス、Xカウンタ432の出力を下位アドレスと
してメモリのアドレス指定に加えると、各Yアドレス値
毎に“2376"から“4095"番地まで使用しないこととな
り、メモリの使用効率が悪くなってしまう。これを避け
るためにアドレス変換回路431において式(1)となる
変換を施している。
In this embodiment, since the number of data in the X direction is 2376, an address of at least 12 bits (2 11 = 2048 <2376 <2 12 = 4096) is required. Therefore, if the output of the Y counter 433 is simply used as the upper address and the output of the X counter 432 is used as the lower address for addressing the memory, the addresses from "2376" to "4095" will not be used for each Y address value. The efficiency of using will become poor. In order to avoid this, the address conversion circuit 431 performs the conversion represented by the expression (1).

メモリアドレス=Y×2376+X ……(1) この式(1)の計算を実施するためには、加算器及び
乗算器が基本的には必要となる。
Memory address = Y × 2376 + X (1) In order to carry out the calculation of this equation (1), an adder and a multiplier are basically required.

本実施例では、式(1)の右辺第1項の乗算は予め計
算し、Yの最大値以上のアドレスをもつROM又はRAM等に
書き込んでいる。従って、乗算は、単なるROMアクセス
となり、回路が簡単となり、安価でかつ高速、又はX方
向の画素数変更に対応することができる。アドレス生成
回路は、このROMとXカウンタの出力を加算する加算器
で構成される。
In the present embodiment, the multiplication of the first term on the right side of the equation (1) is calculated in advance and written in the ROM or RAM having an address equal to or larger than the maximum value of Y. Therefore, the multiplication is merely a ROM access, the circuit is simple, and the cost is low and the speed is high, or the number of pixels in the X direction can be changed. The address generation circuit is composed of an adder that adds the outputs of this ROM and the X counter.

これらの動作を第3図に示すタイミングチャートを用
いて説明する。
These operations will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

まず、アナログ・ディジタル変換回路40からの出力を
メモリ41に書き込む場合について述べる(第3図
(a))。制御部44からくるクロックの立ち下がりでX
カウンタ432がインクリメントされる。
First, the case where the output from the analog / digital conversion circuit 40 is written in the memory 41 will be described (FIG. 3 (a)). X at the falling edge of the clock coming from the control unit 44
The counter 432 is incremented.

2375までいくと、第3図に示すようにキャリーが出力
されYカウンタ433が1インクリメントされる。
When it reaches 2375, a carry is output and the Y counter 433 is incremented by 1 as shown in FIG.

アナログ・ディジタル変換回路40からのデータ(第3
図入力データにおいて斜線部分)は、クロックの立ち下
がりに同期してデータラインに出力され、アドレス及び
データの安定したストローブ信号の立ち上がりでメモリ
41に書き込まれる。
Data from the analog-digital conversion circuit 40 (3rd
The shaded portion in the input data in the figure) is output to the data line in synchronization with the falling edge of the clock, and the memory rises at the stable rising edge of the address and data strobe signal.
Written on 41.

次に、データ等を出力するためにメモリから読み出す
場合について第3図(b)を用いて説明する。読み出し
も書き込みと同様にクロックが加えられアドレスを生成
する。またストローブ信号が真(高いレベル)になると
その期間中データが出力されインターフェイス部42に送
られる。
Next, the case of reading from the memory to output data etc. will be described with reference to FIG. Similarly to writing, reading is also applied with a clock to generate an address. When the strobe signal becomes true (high level), data is output during that period and sent to the interface section 42.

インターフェイス部42は、メモリからのディジタルデ
ータをそのまま出力する機能の他に、ディジタル・アナ
ログ変換機能を持たせてある。制御部44の指令に基ずき
このデータをそのままディジタル・オーディオ・テープ
・レコーダ47に出力したり、アナログ信号に変換したビ
デオ信号としてディスプレイ45に出力することができ
る。また、必要に応じて光学式のフィルムプリンタ46に
出力し保存することもできる。
The interface unit 42 has a digital-analog conversion function in addition to the function of directly outputting the digital data from the memory. Based on a command from the control unit 44, this data can be output as it is to the digital audio tape recorder 47, or can be output to the display 45 as a video signal converted into an analog signal. Further, it can be output to and stored in the optical film printer 46 as needed.

出力結果としては、第4図,第5A図及び第5B図に示す
ようなDNAの電気泳動パターンの濃淡画像が得られる。
この場合、横軸は光路13に沿った1次元センサの配置方
向(主走査方向)であり、縦軸は時間の経過方向であ
る。バンド51の配置は、第8図と異なって縦軸の最小ピ
ッチが全体でほぼ等間隔となっている。これは、第8図
では泳動の途中の泳動面全体の画像であるのに対して、
第4図は、光路13の位置を通過するときの蛍光分布のた
めである。また、第5A図及び第5B図において、バンド52
やバンド53のように曲がったり(スマイリングと呼ばれ
る)傾いたりしているのは、電気泳動時に発生する温度
分布のばらつきやゲルの状態のばらつきなど種々の原因
により発生することが知られている。このような場合に
おいても、本実施例によれば、判定結果のDNAシーケン
スがそのDNA断片の分布のパターン画像と共に得られて
いるので、各レーン間のバンドの位置が確実に推定で
き、シーケンシング判定結果の正確さが判別できる。
As the output result, a grayscale image of the DNA electrophoresis pattern as shown in FIGS. 4, 5A and 5B is obtained.
In this case, the horizontal axis represents the arrangement direction (main scanning direction) of the one-dimensional sensor along the optical path 13, and the vertical axis represents the passage direction of time. Unlike the arrangement shown in FIG. 8, the bands 51 are arranged such that the minimum pitch on the vertical axis is substantially evenly spaced as a whole. While this is an image of the entire migration surface in the middle of migration in FIG. 8,
FIG. 4 is due to the fluorescence distribution when passing through the position of the optical path 13. Further, in FIGS. 5A and 5B, the band 52
It is known that bending or inclination (called smileing) like the band 53 and the band 53 occurs due to various causes such as temperature distribution variation and gel state variation occurring during electrophoresis. Even in such a case, according to the present example, since the DNA sequence of the determination result is obtained together with the pattern image of the distribution of the DNA fragment, it is possible to reliably estimate the position of the band between the lanes and perform sequencing. The accuracy of the determination result can be determined.

本実施例では、メモリ41を持たせたが、フィルムプリ
ンタ46やディスプレイ45、ディジタル・オーディオ・テ
ープ・レコーダ47などの動作とアナログ・ディジタル変
換の動作と同期させることにより、不要とすることも可
能である。また、本実施例では画像信号を一旦ディジタ
ル信号に変換してから画像を出力する構成としたが、ア
ナログ信号を直接電気光変換素子に加えフィルムに焼き
付けることも可能である。
Although the memory 41 is provided in the present embodiment, it can be eliminated by synchronizing the operation of the film printer 46, the display 45, the digital audio tape recorder 47, etc. with the operation of the analog-digital conversion. Is. In this embodiment, the image signal is once converted into a digital signal and then the image is output. However, an analog signal may be directly added to the electro-optical conversion element and printed on the film.

以上の説明からわかるように、本実施例によれば、蛍
光物質で標識し、電気泳動を行いながら得たDNA断片を
含むゲル上の蛍光画像は、DNAシーケンシング判定が行
われると共に、アナログデータ又はディジタルデータの
まま該画像の濃度分布として記録媒体に記録されるの
で、放射性アイソトープで標識したゲルに対して感光さ
せた従来のフィルムと同じ形式の像が得られる。
As can be seen from the above description, according to this example, a fluorescent image on a gel containing a DNA fragment obtained by labeling with a fluorescent substance and obtained by electrophoresis is used for DNA sequencing determination and analog data. Alternatively, since the digital data is recorded as a density distribution of the image on a recording medium, an image of the same type as that of a conventional film exposed to a gel labeled with a radioactive isotope can be obtained.

従って、記録媒体が紙、フィルムの場合、生のデータ
をディジタル解析等の証拠資料として保存することがで
きる。また、このフィルム等を使用して従来からある機
械等でシーケンシングを行えば、DNAシーケンシング判
定結果の正確さを確認できる。
Therefore, when the recording medium is paper or film, raw data can be saved as evidence data such as digital analysis. In addition, if the film or the like is used to perform sequencing with a conventional machine or the like, the accuracy of the DNA sequencing determination result can be confirmed.

また、電気泳動に伴うスマイリング等が発生した場合
においても確実にシーケンシング判定結果の正しさを確
認することができる。
Further, the correctness of the sequencing determination result can be surely confirmed even when smileing or the like accompanying electrophoresis occurs.

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
As mentioned above, although the present invention was explained concretely based on an example, the present invention is not limited to the above-mentioned example.
It goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明したように、本発明によれば、蛍光法によ
るDNAシーケンシングに際して、DNA断片を含むゲルの生
の蛍光画像をそのままのイメージで記録するので、DNA
シーケンシングの証拠資料として使用することができ
る。
As described above, according to the present invention, in the DNA sequencing by the fluorescence method, the raw fluorescence image of the gel containing the DNA fragments is recorded as it is.
It can be used as evidence for sequencing.

記録結果から直接DNA配列の解析結果を確認すること
が可能となる。
It is possible to directly confirm the analysis result of the DNA sequence from the recorded result.

また、電気泳動に伴うスマイリング等が発生した場合
においても確実にシーケンシング判定結果の正しさを確
認することができる。
Further, the correctness of the sequencing determination result can be surely confirmed even when smileing or the like accompanying electrophoresis occurs.

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

第1図は、本発明の一実施例の記録装置付蛍光検出型電
気泳動装置の概略構成を示す図、 第2図は、第1図に示すメモリ及びアドレス生成回路の
詳細構成を示すブロック図、 第3図は、第2図に示すメモリ及びアドレス生成回路に
よる記録動作を説明するためのタイミングチャート、 第4図,第5A図及び第5B図は、DNAの電気泳動パターン
を示す図、 第6図〜第8図は、従来の蛍光検出型電気泳動装置の問
題点を説明するためのものである。 図中、1……光源、2……ファイバ、3……電気泳動
部、4……電極、5……電源、6……レンズ系、7……
光増幅器、8……1次元光センサ、9……増幅器、10…
…アナログ・ディジタル変換回路、11……処理部、12…
…出力装置、13……光路、21……ガラス、22……ゲル、
24……蛍光、31……バンド、41……メモリ、42……イン
ターフェイス部、43……アドレス生成回路、44……制御
部、45……ディスプレイ、46……フィルムプリンタ、47
……ディジタル・オーディオ・テープ・レコーダ。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fluorescence detection type electrophoretic device with a recording device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a memory and an address generation circuit shown in FIG. 3, FIG. 3 is a timing chart for explaining the recording operation by the memory and the address generation circuit shown in FIG. 2, and FIGS. 4, 5A and 5B are diagrams showing the electrophoretic pattern of DNA, FIG. 6 to 8 are for explaining the problems of the conventional fluorescence detection type electrophoretic device. In the figure, 1 ... Light source, 2 ... Fiber, 3 ... Electrophoresis part, 4 ... Electrode, 5 ... Power supply, 6 ... Lens system, 7 ...
Optical amplifier, 8 ... One-dimensional optical sensor, 9 ... Amplifier, 10 ...
… Analog / digital conversion circuit, 11 …… Processing unit, 12…
… Output device, 13… Optical path, 21… Glass, 22… Gel,
24 …… fluorescence, 31 …… band, 41 …… memory, 42 …… interface section, 43 …… address generation circuit, 44 …… control section, 45 …… display, 46 …… film printer, 47
...... Digital audio tape recorder.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】蛍光物質で標識したDNAの断片を用いて電
気泳動を行い、電気泳動部に、その電気泳動方向を一次
元状に横切るように光を照射し、該照射された光を電気
泳動方向と垂直な方向に受光し、受光した蛍光強度の分
布の信号をディジタル処理して、DNAシーケンシング判
定を行うと共に、その際に、受光した蛍光強度の分布の
信号を所定の時間刻みで取得し、受光した方向を第1の
軸とし、時間の経過方向を第2の軸として2次元状に再
構成して記録媒体にこの分布の信号を濃淡画像のDNAパ
ターン画像として記録することを特徴とするDNAパター
ン記録方法。
1. A DNA fragment labeled with a fluorescent substance is electrophoresed, and the electrophoretic portion is irradiated with light so as to traverse the electrophoretic direction in a one-dimensional manner. Light is received in the direction perpendicular to the electrophoretic direction, and the received signal of the fluorescence intensity distribution is digitally processed to determine the DNA sequencing.At that time, the signal of the received fluorescence intensity distribution is measured at predetermined time intervals. Two-dimensional reconstruction is performed with the acquired and received light as the first axis and the time lapse direction as the second axis, and the signals of this distribution are recorded on the recording medium as the DNA pattern image of the grayscale image. Characteristic DNA pattern recording method.
【請求項2】蛍光を励起するための光源と、蛍光物質で
標識したDNAの断片を用いて電気泳動を行う電気泳装置
と、電気泳動装置の電気泳動部に、前記光源からの光
を、その電気泳動方向を一次元状に横切るように照射す
る光照射装置と、該電気泳動部の電気泳動方向と垂直な
方向に固定された一次元状に電気泳動部の蛍光を受光す
る受光装置と、該受光装置で受光した蛍光の信号から時
間経過をディジタル処理してDNAシーケンスを判定する
シーケンシング処理装置と、前記受光装置で受光した蛍
光の信号の分布の信号を濃淡画像のDNAパターン画像と
して記録する記録装置を備えることを特徴とする記録装
置付蛍光検出型電気泳動装置。
2. A light source for exciting fluorescence, an electrophoretic device for performing electrophoresis using a DNA fragment labeled with a fluorescent substance, and an electrophoretic section of the electrophoretic device, which is provided with light from the light source. A light irradiation device that irradiates the electrophoretic direction so as to cross the electrophoretic direction in a one-dimensional manner, and a light receiving device that receives fluorescence of the electrophoretic portion in a one-dimensional manner fixed in a direction perpendicular to the electrophoretic direction of the electrophoretic portion. , A sequencing processing device for digitally processing the elapsed time from the fluorescence signal received by the light receiving device to determine the DNA sequence, and a signal of the distribution of the fluorescence signal received by the light receiving device as a DNA pattern image of a grayscale image A fluorescence detection type electrophoresis apparatus with a recording device, comprising a recording device for recording.
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