JPH09288088A - キャピラリーアレー電気泳動装置 - Google Patents
キャピラリーアレー電気泳動装置Info
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- JPH09288088A JPH09288088A JP8100889A JP10088996A JPH09288088A JP H09288088 A JPH09288088 A JP H09288088A JP 8100889 A JP8100889 A JP 8100889A JP 10088996 A JP10088996 A JP 10088996A JP H09288088 A JPH09288088 A JP H09288088A
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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- G01N27/447—Systems using electrophoresis
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- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
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- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N2035/00178—Special arrangements of analysers
- G01N2035/00237—Handling microquantities of analyte, e.g. microvalves, capillary networks
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数キャピラリーを機械的に走査、光学的に
光ビームを走査せず、複数キャピラリーを実質的に同時
照射して試料からの蛍光を検出するキャピラリーアレー
電気泳動装置を提供する。 【解決手段】 ロッドレンズ４としての石英ガラス円柱
棒（石英キャピラリー１と同外径）をキャピラリー１の
配列の間に配列して水中に配置し、レーザー光２を照射
した場合のレーザー光路のシミュレーション結果を示
す。レーザー光２のほぼ全てがゲル２０中を通過する。
本構成により、空気中に１０本のキャピラリーを配列す
る場合に比べ、約５倍の数のキャピラリーをレーザー照
射できる。断面が円の棒状レンズ（ロッドレンズ）の代
わりに、凸レンズ、球状レンズ、棒状の凸レンズ等を使
用してよく、また石英ガラス棒４の代わりにガラスと屈
折率の近い液体を満たした石英キャピラリーを配置して
もよく、ホルムアシド（屈折率１．４５）で満たす。 【効果】 より多くのキャピラリーを使用して、試料の
高感度検出ができる。
光ビームを走査せず、複数キャピラリーを実質的に同時
照射して試料からの蛍光を検出するキャピラリーアレー
電気泳動装置を提供する。 【解決手段】 ロッドレンズ４としての石英ガラス円柱
棒（石英キャピラリー１と同外径）をキャピラリー１の
配列の間に配列して水中に配置し、レーザー光２を照射
した場合のレーザー光路のシミュレーション結果を示
す。レーザー光２のほぼ全てがゲル２０中を通過する。
本構成により、空気中に１０本のキャピラリーを配列す
る場合に比べ、約５倍の数のキャピラリーをレーザー照
射できる。断面が円の棒状レンズ（ロッドレンズ）の代
わりに、凸レンズ、球状レンズ、棒状の凸レンズ等を使
用してよく、また石英ガラス棒４の代わりにガラスと屈
折率の近い液体を満たした石英キャピラリーを配置して
もよく、ホルムアシド（屈折率１．４５）で満たす。 【効果】 より多くのキャピラリーを使用して、試料の
高感度検出ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蛋白、核酸、糖等の
生体関連物質の分析装置に関し、特にＤＮＡ、ＲＮＡの
塩基配列決定、又は制限酵素の多型性の計測を行なうキ
ャピラリーアレー電気泳動装置に関する。
生体関連物質の分析装置に関し、特にＤＮＡ、ＲＮＡの
塩基配列決定、又は制限酵素の多型性の計測を行なうキ
ャピラリーアレー電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゲノム計画等の進展と共にＤＮＡを始め
とする生体関連物質の分析が重要となってきている。こ
れら生体関連物質の分析にはゲル電気泳動が用いられて
いる。２枚のガラス板の間に平板状のゲルを作り電界を
与えゲルの中でＤＮＡ等を泳動させてサイズにより分離
する。最近、泳動中の、蛍光体で標識したＤＮＡ等の試
料を実時間で計測する装置、ＤＮＡシーケンサー等が市
販され広く使用されている。一方、より簡便で、高速、
高スループットを実現できる装置として、内径０．０２
ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の石英製毛細管に分離媒体を入れ
多数本並べたものを平板ゲルに代えて用いるキャピラリ
ーアレー電気泳動装置が発展してきている（Ｎａｔｕｒ
ｅ ３６１（１９９３）５６５−５６６）。
とする生体関連物質の分析が重要となってきている。こ
れら生体関連物質の分析にはゲル電気泳動が用いられて
いる。２枚のガラス板の間に平板状のゲルを作り電界を
与えゲルの中でＤＮＡ等を泳動させてサイズにより分離
する。最近、泳動中の、蛍光体で標識したＤＮＡ等の試
料を実時間で計測する装置、ＤＮＡシーケンサー等が市
販され広く使用されている。一方、より簡便で、高速、
高スループットを実現できる装置として、内径０．０２
ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の石英製毛細管に分離媒体を入れ
多数本並べたものを平板ゲルに代えて用いるキャピラリ
ーアレー電気泳動装置が発展してきている（Ｎａｔｕｒ
ｅ ３６１（１９９３）５６５−５６６）。
【０００３】蛍光検出装置では光源（レーザーを用いる
事が多い）からの光が、泳動する試料を照射する方向
と、試料を標識する蛍光体から発する蛍光を受光する方
向とのなす角が、直角の方が散乱光等の背景光の原因と
なる光を小さくできるので都合が良い。キャピラリーア
レーではキャピラリーを多数並べて、キャピラリーの中
を泳動するＤＮＡ等を計測するが、検出器は個々のキャ
ピラリーからの光を検出できるように、キャピラリーが
並んだ平面に向かい合う型で設置されている。
事が多い）からの光が、泳動する試料を照射する方向
と、試料を標識する蛍光体から発する蛍光を受光する方
向とのなす角が、直角の方が散乱光等の背景光の原因と
なる光を小さくできるので都合が良い。キャピラリーア
レーではキャピラリーを多数並べて、キャピラリーの中
を泳動するＤＮＡ等を計測するが、検出器は個々のキャ
ピラリーからの光を検出できるように、キャピラリーが
並んだ平面に向かい合う型で設置されている。
【０００４】試料を標識する蛍光体から蛍光を励起する
ための励起光を照射する方法としては、（１）キャピラ
リーアレー上を各キャピラリー毎にスキャンして、各キ
ャピラリー毎を泳動するＤＮＡを照射したり（文献：Ａ
ｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６４、（１９９２）９６７−９７
２）、（２）個々のキャピラリー内からバッファー液中
にＤＮＡを抜き出し泳動路と直角方向から泳動路が並ん
だ平面に沿って平行に光を照射して、バッファー液中を
泳動するＤＮＡを照射する、代表的な方法がある。複数
キャピラリーを並べて複数キャピラリーを直接同時に励
起光を照射しないのは、最初の数本のキャピラリーで光
が散乱されたり、屈折されたりして全てのキャピラリー
を照射できないからである（文献：Ａｎａｌ．Ｃｈｅ
ｍ．６６、（１９９４）１０２１−１０２６）。
ための励起光を照射する方法としては、（１）キャピラ
リーアレー上を各キャピラリー毎にスキャンして、各キ
ャピラリー毎を泳動するＤＮＡを照射したり（文献：Ａ
ｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６４、（１９９２）９６７−９７
２）、（２）個々のキャピラリー内からバッファー液中
にＤＮＡを抜き出し泳動路と直角方向から泳動路が並ん
だ平面に沿って平行に光を照射して、バッファー液中を
泳動するＤＮＡを照射する、代表的な方法がある。複数
キャピラリーを並べて複数キャピラリーを直接同時に励
起光を照射しないのは、最初の数本のキャピラリーで光
が散乱されたり、屈折されたりして全てのキャピラリー
を照射できないからである（文献：Ａｎａｌ．Ｃｈｅ
ｍ．６６、（１９９４）１０２１−１０２６）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来提案されている上
記（１）の方法では、１個の泳動路当たりの光照射時間
が短く十分な受光量が得られにくく、また検出器も同時
にスキャンする等の場合には故障しやすい問題がある。
一方、上記（２）の方式では、バッファー液中で分離し
た成分が拡散して混合しない様に、バッファー液をフロ
ーさせるシースフロー式が提案されているが、キャピラ
リーからシースフロー中にＤＮＡ断片を溶出させると希
釈され、試料を計測する計測部におけるＤＮＡ断片の濃
度が低下するので感度低下を招きやすい問題があった。
記（１）の方法では、１個の泳動路当たりの光照射時間
が短く十分な受光量が得られにくく、また検出器も同時
にスキャンする等の場合には故障しやすい問題がある。
一方、上記（２）の方式では、バッファー液中で分離し
た成分が拡散して混合しない様に、バッファー液をフロ
ーさせるシースフロー式が提案されているが、キャピラ
リーからシースフロー中にＤＮＡ断片を溶出させると希
釈され、試料を計測する計測部におけるＤＮＡ断片の濃
度が低下するので感度低下を招きやすい問題があった。
【０００６】また、シースフローセルと専用のキャピラ
リーアレーホルダーを用意する必要がある上、最近注目
されているポリマーゲルを用いた詰め替え可能なキャピ
ラリーゲル装置には不向きである問題があった。これは
詰め替えゲルがキャピラリー端からシース液中に流れ出
たり、詰め替え操作をシースフローセルを介して行なう
必要があり、装置が複雑になるためである。
リーアレーホルダーを用意する必要がある上、最近注目
されているポリマーゲルを用いた詰め替え可能なキャピ
ラリーゲル装置には不向きである問題があった。これは
詰め替えゲルがキャピラリー端からシース液中に流れ出
たり、詰め替え操作をシースフローセルを介して行なう
必要があり、装置が複雑になるためである。
【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
決するために、オンカラム蛍光計測を行ないながら、複
数のキャピラリーを機械的に走査することなく、又は光
学的に光ビームを走査することなく、複数のキャピラリ
ーを実質的に同時に照射して、複数のキャピラリーの各
々を泳動する蛍光標識された試料から発する蛍光を実質
的に同時に計測できるキャピラリーアレー電気泳動装置
を提供することにある。
決するために、オンカラム蛍光計測を行ないながら、複
数のキャピラリーを機械的に走査することなく、又は光
学的に光ビームを走査することなく、複数のキャピラリ
ーを実質的に同時に照射して、複数のキャピラリーの各
々を泳動する蛍光標識された試料から発する蛍光を実質
的に同時に計測できるキャピラリーアレー電気泳動装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明では、試料が泳動するキャピラリーの泳動末
端近傍のキャピラリーの保護皮膜を除去した部分に、キ
ャピラリーを通してレーザーを照射し蛍光を計測する方
式として、キャピラリーとレンズを交互に平面状に多数
配列するか、又はキャピラリーとレンズを指定の順序で
混合して平面状に多数配列して、キャピラリーアレーが
形成する平面に沿って複数のキャピラリー、及びレンズ
を実質的に同時に貫通するようにレーザーを入射し、全
てを同時に照射する。また、レーザーの照射により試料
を標識する蛍光体から発する蛍光を検出する上記保護皮
膜を除去したレーザー光照射部の周囲を、水等のガラス
の屈折率に近い（空気より）物質で満たし、レーザー光
照射部をレーザーで照射する。
め、本発明では、試料が泳動するキャピラリーの泳動末
端近傍のキャピラリーの保護皮膜を除去した部分に、キ
ャピラリーを通してレーザーを照射し蛍光を計測する方
式として、キャピラリーとレンズを交互に平面状に多数
配列するか、又はキャピラリーとレンズを指定の順序で
混合して平面状に多数配列して、キャピラリーアレーが
形成する平面に沿って複数のキャピラリー、及びレンズ
を実質的に同時に貫通するようにレーザーを入射し、全
てを同時に照射する。また、レーザーの照射により試料
を標識する蛍光体から発する蛍光を検出する上記保護皮
膜を除去したレーザー光照射部の周囲を、水等のガラス
の屈折率に近い（空気より）物質で満たし、レーザー光
照射部をレーザーで照射する。
【０００９】多くのキャピラリーを１つのレーザーで直
列に照射した場合、照射レーザー光はキャピラリーを通
過するにつれ減衰する。これは（１）界面におけるレー
ザー光の反射、及び（２）キャピラリーのレンズ作用に
より光が発散し、キャピラリー外部に光が逃げる、の２
つの原因による。
列に照射した場合、照射レーザー光はキャピラリーを通
過するにつれ減衰する。これは（１）界面におけるレー
ザー光の反射、及び（２）キャピラリーのレンズ作用に
より光が発散し、キャピラリー外部に光が逃げる、の２
つの原因による。
【００１０】キャピラリーは凸レンズと類似の働きを
し、キャピラリー内部のゲルは凹レンズと同じ働きをし
てレーザーが発散してしまう。しかし、キャピラリーの
配列の間にレンズを配置してレーザー光の発散を抑える
ことにより、多数本のキャピラリーの中心軸の近傍から
レーザーをそらすことなく全てのキャピラリーを実質的
に同時に照射できる。さらに、キャピラリー、及びレン
ズを水等の溶液中に浸漬する事より、界面での反射を気
相中に置くよりはるかに小さくでき、実質上無視でき
る。
し、キャピラリー内部のゲルは凹レンズと同じ働きをし
てレーザーが発散してしまう。しかし、キャピラリーの
配列の間にレンズを配置してレーザー光の発散を抑える
ことにより、多数本のキャピラリーの中心軸の近傍から
レーザーをそらすことなく全てのキャピラリーを実質的
に同時に照射できる。さらに、キャピラリー、及びレン
ズを水等の溶液中に浸漬する事より、界面での反射を気
相中に置くよりはるかに小さくでき、実質上無視でき
る。
【００１１】より詳細に本発明を説明すると、本発明の
キャピラリー電気泳動装置は、蛍光標識が付加された試
料が泳動する泳動媒体が充填される複数のキャピラリー
と、上記蛍光標識を励起する励起光を得る光源と、上記
蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出器と、上記励
起光が照射される上記複数のキャピラリーの間に配置さ
れる光集束手段とを具備し、上記励起光が照射される上
記複数のキャピラリーと上記光集束手段の部分は平面状
に配列され、上記励起光は上記複数のキャピラリーと上
記光集束手段とを貫通して照射することに特徴がある。
キャピラリー電気泳動装置は、蛍光標識が付加された試
料が泳動する泳動媒体が充填される複数のキャピラリー
と、上記蛍光標識を励起する励起光を得る光源と、上記
蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出器と、上記励
起光が照射される上記複数のキャピラリーの間に配置さ
れる光集束手段とを具備し、上記励起光が照射される上
記複数のキャピラリーと上記光集束手段の部分は平面状
に配列され、上記励起光は上記複数のキャピラリーと上
記光集束手段とを貫通して照射することに特徴がある。
【００１２】上記キャピラリー電気泳動装置において、
上記励起光の照射される部分において、上記キャピラリ
ーと上記光集束手段とが交互に配置されること、上記光
集束手段が円柱状レンズからなり、上記円柱状レンズの
軸が上記キャピラリーとほぼ平行に配置されること、上
記光集束手段は液体または固体で内部が満たされたキャ
ピラリーであること、上記光集束手段は上記励起光の照
射軸上に配列される球面レンズ又は球形レンズであるこ
と、上記励起光が照射される上記複数のキャピラリーと
上記光集束手段の部分が、液体中に配置されること、こ
の液体が水であること、上記複数のキャピラリーと上記
光集束手段の少なくとも上記励起光が照射される部分の
外面に反射防止膜が形成されること等にも特徴がある。
上記励起光の照射される部分において、上記キャピラリ
ーと上記光集束手段とが交互に配置されること、上記光
集束手段が円柱状レンズからなり、上記円柱状レンズの
軸が上記キャピラリーとほぼ平行に配置されること、上
記光集束手段は液体または固体で内部が満たされたキャ
ピラリーであること、上記光集束手段は上記励起光の照
射軸上に配列される球面レンズ又は球形レンズであるこ
と、上記励起光が照射される上記複数のキャピラリーと
上記光集束手段の部分が、液体中に配置されること、こ
の液体が水であること、上記複数のキャピラリーと上記
光集束手段の少なくとも上記励起光が照射される部分の
外面に反射防止膜が形成されること等にも特徴がある。
【００１３】さらに、本発明のキャピラリー電気泳動装
置は、屈折率が１．４０以上のポリマーからなり、蛍光
標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填される
複数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起する励
起光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を検出
する光検出器と、上記励起光が照射される上記複数のキ
ャピラリーの部分は平面状に配列され水中に配置され、
上記励起光は上記複数のキャピラリーを貫通して照射す
ること、屈折率が１．４０以上のポリマーからなり、蛍
光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填され
る複数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起する
励起光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を検
出する光検出器と、上記複数のキャピラリーの間に配置
される光集束手段とを具備し、上記励起光が照射される
上記複数のキャピラリーと上記光集束手段の部分が平面
状に配列され水中に配置され、上記励起光は上記複数の
キャピラリーと上記光集束手段とを貫通して照射するこ
と、屈折率が１．４０以上のポリマーからなり、蛍光標
識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填される複
数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起する励起
光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を検出す
る光検出器と、６本以下の上記キャピラリー毎に周期的
に配置される光集束手段とを具備し、上記励起光が照射
される上記複数のキャピラリーと上記光集束手段の部分
が平面状に配列され水中に配置され、上記励起光は上記
複数のキャピラリーと上記光集束手段とを貫通して照射
すること、屈折率が１．３８以上のポリマーからなり、
蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填さ
れる複数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起す
る励起光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を
検出する光検出器と、５本以下の上記キャピラリー毎に
周期的に配置される光集束手段とを具備し、上記励起光
が照射される上記複数のキャピラリーと上記光集束手段
の部分が平面状に配列され水中に配置され、上記励起光
は上記複数のキャピラリーと上記光集束手段とを貫通し
て照射すること、屈折率が１．３６から１．４１の範囲
にあるポリマーからなり、蛍光標識が付加された試料が
泳動する泳動媒体が充填される複数の石英キャピラリー
と、上記蛍光標識を励起する励起光を得る光源と、上記
蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出器と、上記キ
ャピラリーと交互に配置される光集束手段とを具備し、
上記励起光が照射される上記複数のキャピラリーと上記
光集束手段の部分が平面状に配列され水中に配置され、
上記励起光は上記複数のキャピラリーと上記光集束手段
とを貫通して照射することに特徴があり、これらの特徴
を有する上記キャピラリー電気泳動装置において、上記
光集束手段が円柱状レンズからなり、上記円柱状レンズ
の軸が上記キャピラリーとほぼ平行に配置されること、
上記光集束手段は上記励起光の照射軸上に配列される球
面レンズ又は球形レンズであることに特徴がある。
置は、屈折率が１．４０以上のポリマーからなり、蛍光
標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填される
複数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起する励
起光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を検出
する光検出器と、上記励起光が照射される上記複数のキ
ャピラリーの部分は平面状に配列され水中に配置され、
上記励起光は上記複数のキャピラリーを貫通して照射す
ること、屈折率が１．４０以上のポリマーからなり、蛍
光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填され
る複数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起する
励起光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を検
出する光検出器と、上記複数のキャピラリーの間に配置
される光集束手段とを具備し、上記励起光が照射される
上記複数のキャピラリーと上記光集束手段の部分が平面
状に配列され水中に配置され、上記励起光は上記複数の
キャピラリーと上記光集束手段とを貫通して照射するこ
と、屈折率が１．４０以上のポリマーからなり、蛍光標
識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填される複
数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起する励起
光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を検出す
る光検出器と、６本以下の上記キャピラリー毎に周期的
に配置される光集束手段とを具備し、上記励起光が照射
される上記複数のキャピラリーと上記光集束手段の部分
が平面状に配列され水中に配置され、上記励起光は上記
複数のキャピラリーと上記光集束手段とを貫通して照射
すること、屈折率が１．３８以上のポリマーからなり、
蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充填さ
れる複数の石英キャピラリーと、上記蛍光標識を励起す
る励起光を得る光源と、上記蛍光標識から発する蛍光を
検出する光検出器と、５本以下の上記キャピラリー毎に
周期的に配置される光集束手段とを具備し、上記励起光
が照射される上記複数のキャピラリーと上記光集束手段
の部分が平面状に配列され水中に配置され、上記励起光
は上記複数のキャピラリーと上記光集束手段とを貫通し
て照射すること、屈折率が１．３６から１．４１の範囲
にあるポリマーからなり、蛍光標識が付加された試料が
泳動する泳動媒体が充填される複数の石英キャピラリー
と、上記蛍光標識を励起する励起光を得る光源と、上記
蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出器と、上記キ
ャピラリーと交互に配置される光集束手段とを具備し、
上記励起光が照射される上記複数のキャピラリーと上記
光集束手段の部分が平面状に配列され水中に配置され、
上記励起光は上記複数のキャピラリーと上記光集束手段
とを貫通して照射することに特徴があり、これらの特徴
を有する上記キャピラリー電気泳動装置において、上記
光集束手段が円柱状レンズからなり、上記円柱状レンズ
の軸が上記キャピラリーとほぼ平行に配置されること、
上記光集束手段は上記励起光の照射軸上に配列される球
面レンズ又は球形レンズであることに特徴がある。
【００１４】また、本発明のキャピラリー電気泳動装置
は、蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充
填される複数のキャピラリーからなる複数のキャピラリ
ーアレーと、上記蛍光標識を、上記複数のキャピラリー
アレーの各々の上記複数のキャピラリーの平面状に配置
される泳動末端の外部で励起する励起光を得る光源と、
上記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出器と、上
記複数のキャピラリーアレーの各々が延長された空間
の、上記励起光が照射される光軸上に配置される凸レン
ズとを具備し、上記励起光は、上記泳動末端の外部を照
射することに特徴があり、上記励起光は、上記泳動末端
の近傍に形成されるシースフローを照射することにも特
徴がある。
は、蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充
填される複数のキャピラリーからなる複数のキャピラリ
ーアレーと、上記蛍光標識を、上記複数のキャピラリー
アレーの各々の上記複数のキャピラリーの平面状に配置
される泳動末端の外部で励起する励起光を得る光源と、
上記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出器と、上
記複数のキャピラリーアレーの各々が延長された空間
の、上記励起光が照射される光軸上に配置される凸レン
ズとを具備し、上記励起光は、上記泳動末端の外部を照
射することに特徴があり、上記励起光は、上記泳動末端
の近傍に形成されるシースフローを照射することにも特
徴がある。
【００１５】また、本発明のキャピラリー電気泳動装置
は、蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充
填される複数のキャピラリーと、上記複数のキャピラリ
ーの末端で上記複数のキャピラリーの間に配置される光
集束手段とからなる複数のキャピラリーアレーと、上記
蛍光標識を、上記複数のキャピラリーアレーの各々の末
端で励起する励起光を得る光源と、上記蛍光標識から発
する蛍光を検出する光検出器とを具備し、上記励起光が
照射される上記複数のキャピラリーアレーの各々の末端
は平面状に配列され積層され、上記励起光は積層された
各層毎に上記複数のキャピラリーと上記光集束手段とを
貫通して照射することに特徴があり、上記光集束手段が
円柱状レンズからなり、上記円柱状レンズの軸が上記キ
ャピラリーとほぼ平行に配置されること、上記光集束手
段は上記励起光の照射軸上に配列される球面レンズ又は
球形レンズであることにも特徴がある。
は、蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動媒体が充
填される複数のキャピラリーと、上記複数のキャピラリ
ーの末端で上記複数のキャピラリーの間に配置される光
集束手段とからなる複数のキャピラリーアレーと、上記
蛍光標識を、上記複数のキャピラリーアレーの各々の末
端で励起する励起光を得る光源と、上記蛍光標識から発
する蛍光を検出する光検出器とを具備し、上記励起光が
照射される上記複数のキャピラリーアレーの各々の末端
は平面状に配列され積層され、上記励起光は積層された
各層毎に上記複数のキャピラリーと上記光集束手段とを
貫通して照射することに特徴があり、上記光集束手段が
円柱状レンズからなり、上記円柱状レンズの軸が上記キ
ャピラリーとほぼ平行に配置されること、上記光集束手
段は上記励起光の照射軸上に配列される球面レンズ又は
球形レンズであることにも特徴がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１７】（第１の実施例）図１は、本発明のキャピ
ラリーアレーの一例を示すレーザー照射部（もちろん、
キャピラリーの保護皮膜は除去されている）の断面図で
ある。図１に示すように、ゲル２０が内部に充填された
キャピラリー１の１０本が平面状に配列されたキャピラ
リーアレーに対して、平面に平行な方向からレーザー光
２が１０本のキャピラリーを実質的に同時に貫通するよ
うに照射される。なお、ここでは、空気、キャピラリー
材質、ゲル、水の各々の屈折率を、１．００、１．４
６、１．３６、１．３３とする。
ラリーアレーの一例を示すレーザー照射部（もちろん、
キャピラリーの保護皮膜は除去されている）の断面図で
ある。図１に示すように、ゲル２０が内部に充填された
キャピラリー１の１０本が平面状に配列されたキャピラ
リーアレーに対して、平面に平行な方向からレーザー光
２が１０本のキャピラリーを実質的に同時に貫通するよ
うに照射される。なお、ここでは、空気、キャピラリー
材質、ゲル、水の各々の屈折率を、１．００、１．４
６、１．３６、１．３３とする。
【００１８】キャピラリーアレーのレーザー照射部を空
気中に配置し、レーザー光を照射する場合、空気とガラ
ス界面における反射は約４％であり、キャピラリー１本
当たり８〜９％の照射光が反射されることになる（キャ
ピラリーの外面、内面での反射を含む）。一方、レーザ
ー照射部を水中に配置し、レーザー光を照射する場合で
は、界面当たりの反射は１桁小さく、合計４界面ある１
本のキャピラリーの通過当たり〜１．５％程度の照射光
の減衰が生じる。空気中でキャピラリーを１０本配置し
てレーザー光を照射すると、１０本目のキャピラリーは
１本目のキャピラリーの約３５％（１本のキャピラリー
当たりの照射光の減衰を１０％とすると、０．９10＝
０．３５となる）の強度のレーザー光で照射されること
になる。
気中に配置し、レーザー光を照射する場合、空気とガラ
ス界面における反射は約４％であり、キャピラリー１本
当たり８〜９％の照射光が反射されることになる（キャ
ピラリーの外面、内面での反射を含む）。一方、レーザ
ー照射部を水中に配置し、レーザー光を照射する場合で
は、界面当たりの反射は１桁小さく、合計４界面ある１
本のキャピラリーの通過当たり〜１．５％程度の照射光
の減衰が生じる。空気中でキャピラリーを１０本配置し
てレーザー光を照射すると、１０本目のキャピラリーは
１本目のキャピラリーの約３５％（１本のキャピラリー
当たりの照射光の減衰を１０％とすると、０．９10＝
０．３５となる）の強度のレーザー光で照射されること
になる。
【００１９】一方、水中でキャピラリーをレーザー光で
照射し、レーザー光がキャピラリーによる屈折等で発散
しないとすると、１０本目のキャピラリーは１本目のキ
ャピラリーの約８６％（１本のキャピラリー当たりの照
射光の減衰を１．５％とすると、０．９８５10＝０．８
６となる）の強度のレーザー光で照射されることにな
る。約７０本のキャピラリーを平面状に配置して、７０
本目のキャピラリーがレーザー光で照射される強度は１
本目の約３５％（１本のキャピラリー当たりの照射光の
減衰を１．５％とすると、０．９８５70＝０．３５とな
る）であり、水中の方がはるかに反射による光の損失が
少ないことがわかる。しかし、水中ではキャピラリーに
より光は発散する。
照射し、レーザー光がキャピラリーによる屈折等で発散
しないとすると、１０本目のキャピラリーは１本目のキ
ャピラリーの約８６％（１本のキャピラリー当たりの照
射光の減衰を１．５％とすると、０．９８５10＝０．８
６となる）の強度のレーザー光で照射されることにな
る。約７０本のキャピラリーを平面状に配置して、７０
本目のキャピラリーがレーザー光で照射される強度は１
本目の約３５％（１本のキャピラリー当たりの照射光の
減衰を１．５％とすると、０．９８５70＝０．３５とな
る）であり、水中の方がはるかに反射による光の損失が
少ないことがわかる。しかし、水中ではキャピラリーに
より光は発散する。
【００２０】図２は、外径０．２ｍｍ、内径０．１ｍｍ
のキャピラリーにゲルを充填したキャピラリーアレー
（１０本）を水中に配置した場合に、キャピラリーを通
過するレーザー光の光路をシミュレーションにより示
す。図２は、図１と同様に、ゲル２０が内部に充填され
たキャピラリー１の１０本が平面状に配列されたキャピ
ラリーアレーに対して、平面に平行な方向からレーザー
光２が１０本のキャピラリーを実質的に同時に貫通する
ように照射されたときの、レーザー光の進行する光路３
を示している。図２から明らかなように、ゲル２０の中
心部分をレーザー光が通過しない場合が多く、十分な強
度のレーザー光がゲルの中心部分に照射できないことが
分かる。この理由は、キャピラリーの内部のゲルの屈折
率が約１．３６でありガラスの屈折率１．４６に比べて
小さく、ゲルが凹レンズとして作用するためである。も
ちろん、キャピラリー１の外壁部は凸レンズとして作用
するが、周りが水（屈折率１．３３）であるため、空気
中ほど大きくレーザー光を集光せずにゲルを含むキャピ
ラリーは全体として凹レンズとして作用する。
のキャピラリーにゲルを充填したキャピラリーアレー
（１０本）を水中に配置した場合に、キャピラリーを通
過するレーザー光の光路をシミュレーションにより示
す。図２は、図１と同様に、ゲル２０が内部に充填され
たキャピラリー１の１０本が平面状に配列されたキャピ
ラリーアレーに対して、平面に平行な方向からレーザー
光２が１０本のキャピラリーを実質的に同時に貫通する
ように照射されたときの、レーザー光の進行する光路３
を示している。図２から明らかなように、ゲル２０の中
心部分をレーザー光が通過しない場合が多く、十分な強
度のレーザー光がゲルの中心部分に照射できないことが
分かる。この理由は、キャピラリーの内部のゲルの屈折
率が約１．３６でありガラスの屈折率１．４６に比べて
小さく、ゲルが凹レンズとして作用するためである。も
ちろん、キャピラリー１の外壁部は凸レンズとして作用
するが、周りが水（屈折率１．３３）であるため、空気
中ほど大きくレーザー光を集光せずにゲルを含むキャピ
ラリーは全体として凹レンズとして作用する。
【００２１】次に、十分な強度のレーザー光がキャピラ
リーアレーのゲルの中心部分に照射する構成について以
下説明する。本実施例では、ロッドレンズとしてガラス
円柱棒（材質はキャピラリーの材質と同じく石英とし、
外径は石英キャピラリーの外径と同じく０．２ｍｍであ
る）を使用して、キャピラリーの配列の間に配列して、
レーザー光を集光させる。
リーアレーのゲルの中心部分に照射する構成について以
下説明する。本実施例では、ロッドレンズとしてガラス
円柱棒（材質はキャピラリーの材質と同じく石英とし、
外径は石英キャピラリーの外径と同じく０．２ｍｍであ
る）を使用して、キャピラリーの配列の間に配列して、
レーザー光を集光させる。
【００２２】図３は、外径０．２ｍｍ、内径０．１ｍｍ
のキャピラリーの内部にゲルを満たした石英キャピラリ
ーを１０本分析管として使用し、各キャピラリーの間に
石英製（屈折率１．４６）の外径０．２ｍｍの棒を配列
し水中に配置した場合の、レーザー光の光路のシミュレ
ーション結果を示す。即ち、キャピラリー１とガラス棒
４の各々１０本ずつが交互に水中に配置される。図３の
結果から明らかなように、キャピラリーアレーに入射す
るレーザー光２のほぼ全てがゲル２０中を通過すること
がわかる。この場合、ガラス棒の径をキャピラリーと同
じ径にしたが、なお太くしても良い。しかし、ロッドレ
ンズの中心部とゲルの中心部とを同軸に合わせて並べる
必要があり同じ太さが都合が良い。
のキャピラリーの内部にゲルを満たした石英キャピラリ
ーを１０本分析管として使用し、各キャピラリーの間に
石英製（屈折率１．４６）の外径０．２ｍｍの棒を配列
し水中に配置した場合の、レーザー光の光路のシミュレ
ーション結果を示す。即ち、キャピラリー１とガラス棒
４の各々１０本ずつが交互に水中に配置される。図３の
結果から明らかなように、キャピラリーアレーに入射す
るレーザー光２のほぼ全てがゲル２０中を通過すること
がわかる。この場合、ガラス棒の径をキャピラリーと同
じ径にしたが、なお太くしても良い。しかし、ロッドレ
ンズの中心部とゲルの中心部とを同軸に合わせて並べる
必要があり同じ太さが都合が良い。
【００２３】また、石英ガラス棒の代わりにガラスと屈
折率の近い液体を満たした石英キャピラリーを配置して
も同様の効果がある。例えば、キャピラリー内部をホル
ムアシド（屈折率１．４５）で満たすと良い。ガラス棒
の場合、レーザー光が通過する界面は入射側と出射側の
２ヶ所であり、キャピラリーの場合の界面の数の半分で
ある。即ち、界面での反射による光損失を考える時、ガ
ラス棒２本でキャピラリ１本に相当する損失となる。例
えば、約４８本の石英キャピラリーと、各石英キャピラ
リーの間に石英キャピラリーと同じ外径の石英ガラス棒
とを水中で配置（合計４７本）したキャピラリーアレー
にレーザー光を照射する場合、４８本目の石英キャピラ
リーへのレーザー光の照射光量は、１本目の石英キャピ
ラリーへのレーザー光の照射光量の約３４％（１本のキ
ャピラリー当たりの照射光の減衰を１．５％とし、レー
ザー光が、４８＋（４７／２）→７２本相当の石英キャ
ピラリーを通過するとして、０．９８５72＝０．３４と
なる）であり、空気中でのレーザー光照射の場合の１０
本目の石英キャピラリーへのレーザー光の照射光量にほ
ぼ等しくなる。
折率の近い液体を満たした石英キャピラリーを配置して
も同様の効果がある。例えば、キャピラリー内部をホル
ムアシド（屈折率１．４５）で満たすと良い。ガラス棒
の場合、レーザー光が通過する界面は入射側と出射側の
２ヶ所であり、キャピラリーの場合の界面の数の半分で
ある。即ち、界面での反射による光損失を考える時、ガ
ラス棒２本でキャピラリ１本に相当する損失となる。例
えば、約４８本の石英キャピラリーと、各石英キャピラ
リーの間に石英キャピラリーと同じ外径の石英ガラス棒
とを水中で配置（合計４７本）したキャピラリーアレー
にレーザー光を照射する場合、４８本目の石英キャピラ
リーへのレーザー光の照射光量は、１本目の石英キャピ
ラリーへのレーザー光の照射光量の約３４％（１本のキ
ャピラリー当たりの照射光の減衰を１．５％とし、レー
ザー光が、４８＋（４７／２）→７２本相当の石英キャ
ピラリーを通過するとして、０．９８５72＝０．３４と
なる）であり、空気中でのレーザー光照射の場合の１０
本目の石英キャピラリーへのレーザー光の照射光量にほ
ぼ等しくなる。
【００２４】即ち、水中にキャピラリーアレーを配置
し、石英ガラス棒（ロッドレンズ）を石英キャピラリー
の間に配置する構成をとることにより、空気中に１０本
のキャピラリーを配列する場合に比較して、約５倍の数
のキャピラリーをレーザー照射できることがわかる。断
面が円の棒状レンズ（ロッドレンズ）の代わりに、凸レ
ンズ、球状レンズ、棒状の凸レンズ等を使用しても同様
の効果が得られることは言うまでもない。
し、石英ガラス棒（ロッドレンズ）を石英キャピラリー
の間に配置する構成をとることにより、空気中に１０本
のキャピラリーを配列する場合に比較して、約５倍の数
のキャピラリーをレーザー照射できることがわかる。断
面が円の棒状レンズ（ロッドレンズ）の代わりに、凸レ
ンズ、球状レンズ、棒状の凸レンズ等を使用しても同様
の効果が得られることは言うまでもない。
【００２５】さらに、後で図６において詳細に説明する
ように、屈折率を適切に選んだ泳動媒体（ポリマー）を
使用する場合には、ロッドレンズを使用することなく複
数本の石英キャピラリーへのレーザー光の照射光量を、
試料を標識する蛍光体を励起して蛍光を検出するに十分
な光量とすることができる。例えば、屈折率が１．４０
以上のポリマーを使用すればロッドレンズを使用する必
要はなく、図２に示すレーザー光の光路の広がりよりも
狭い、図３に示すレーザー光の光路のようになり、ポリ
マーをほぼ完全にレーザー光で照射できる。
ように、屈折率を適切に選んだ泳動媒体（ポリマー）を
使用する場合には、ロッドレンズを使用することなく複
数本の石英キャピラリーへのレーザー光の照射光量を、
試料を標識する蛍光体を励起して蛍光を検出するに十分
な光量とすることができる。例えば、屈折率が１．４０
以上のポリマーを使用すればロッドレンズを使用する必
要はなく、図２に示すレーザー光の光路の広がりよりも
狭い、図３に示すレーザー光の光路のようになり、ポリ
マーをほぼ完全にレーザー光で照射できる。
【００２６】図４は、本実施例のキャピラリーアレーを
使用したキャピラリーアレー蛍光計測装置（ＤＮＡシー
ケンサー）の概略構成を示す図である。図４に示すキャ
ピラリーアレーは、キャピラリー、及びガラス棒は蛍光
セル内に固定され、レーザーが照射される。図３と同様
に、外径０．２ｍｍ、内径０．１ｍｍの石英キャピラリ
ー１、外径０．２ｍｍの石英ガラス棒（ロッドレンズ）
４の各々１０本を、それぞれ交換に並べて配置した。石
英キャピラリー１、及び石英ガラス棒４は光学セル５中
でそのレーザー光照射部（キャピラリーの保護被服が除
去された部分であり、レーザー光２がキャピラリーアレ
ーのなす平面に沿って平行に石英キャピラリー１、及び
石英ガラス棒４を貫通するように照射され、レーザー照
射部分を通過する試料を標識する蛍光体からの蛍光を検
出する）が、透明ガラス板にサンドイッチされる型で水
中に保持される。各キャピラリーの両端はバッファー液
中につけられ電界が印加される（但し、図４ではキャピ
ラリーのレーザー照射部分の近傍を描いた）。レーザー
光はレーザー光照射部のキャピラリーアレー、ロッドレ
ンズの各中心軸を貫通するように側面から照射する。
使用したキャピラリーアレー蛍光計測装置（ＤＮＡシー
ケンサー）の概略構成を示す図である。図４に示すキャ
ピラリーアレーは、キャピラリー、及びガラス棒は蛍光
セル内に固定され、レーザーが照射される。図３と同様
に、外径０．２ｍｍ、内径０．１ｍｍの石英キャピラリ
ー１、外径０．２ｍｍの石英ガラス棒（ロッドレンズ）
４の各々１０本を、それぞれ交換に並べて配置した。石
英キャピラリー１、及び石英ガラス棒４は光学セル５中
でそのレーザー光照射部（キャピラリーの保護被服が除
去された部分であり、レーザー光２がキャピラリーアレ
ーのなす平面に沿って平行に石英キャピラリー１、及び
石英ガラス棒４を貫通するように照射され、レーザー照
射部分を通過する試料を標識する蛍光体からの蛍光を検
出する）が、透明ガラス板にサンドイッチされる型で水
中に保持される。各キャピラリーの両端はバッファー液
中につけられ電界が印加される（但し、図４ではキャピ
ラリーのレーザー照射部分の近傍を描いた）。レーザー
光はレーザー光照射部のキャピラリーアレー、ロッドレ
ンズの各中心軸を貫通するように側面から照射する。
【００２７】キャピラリーに充填されたゲル内をＤＮＡ
等がゲル中を泳動する。レーザー光照射部を通過するＤ
ＮＡを標識する蛍光体から発する蛍光は、キャピラリー
アレーのなす面に垂直な方向から、集光レンズ６、フィ
ルター７、結像レンズ８を通過しアレーセンサー（一次
元、又は二次元ＣＣＤカメラ等）上に結像し検出され
る。多種類の蛍光体でラベルされたＤＮＡを検出するに
は、既に報告されている像分割プリズム（Ａｎａｌ．Ｃ
ｈｅｍ．６６（１９９４）１０２１−１０２６）と複数
のフィルター、又は回転フィルターを使用する。
等がゲル中を泳動する。レーザー光照射部を通過するＤ
ＮＡを標識する蛍光体から発する蛍光は、キャピラリー
アレーのなす面に垂直な方向から、集光レンズ６、フィ
ルター７、結像レンズ８を通過しアレーセンサー（一次
元、又は二次元ＣＣＤカメラ等）上に結像し検出され
る。多種類の蛍光体でラベルされたＤＮＡを検出するに
は、既に報告されている像分割プリズム（Ａｎａｌ．Ｃ
ｈｅｍ．６６（１９９４）１０２１−１０２６）と複数
のフィルター、又は回転フィルターを使用する。
【００２８】図５は、図４に示す構成において、２４本
のキャピラリーゲルを使用して計測された蛍光信号の一
例を示す。図５において、横軸１３は２４本のキャピラ
リーの位置に対応し、レーザー光入射位置より数えたキ
ャピラリー番号、左縦軸１１は電気泳動時間（分）、右
縦軸１２は塩基長を表わす。蛍光信号（像の濃度は蛍光
強度を表わす）１０は図５中のキヤピラリー番号が大と
なる（レーザー光源から離れる）に従って弱くなるの
で、見やすいように同一の塩基長に対する蛍光信号がほ
ぼ同じ強度になるように強度補正した結果を示してい
る。本実施例の構成では、レーザー光の照射はキャピラ
リーを貫通して行なうオンカラム計測であるので、キャ
ピラリー端部の形状には影響されず無関係に計測が行な
える。
のキャピラリーゲルを使用して計測された蛍光信号の一
例を示す。図５において、横軸１３は２４本のキャピラ
リーの位置に対応し、レーザー光入射位置より数えたキ
ャピラリー番号、左縦軸１１は電気泳動時間（分）、右
縦軸１２は塩基長を表わす。蛍光信号（像の濃度は蛍光
強度を表わす）１０は図５中のキヤピラリー番号が大と
なる（レーザー光源から離れる）に従って弱くなるの
で、見やすいように同一の塩基長に対する蛍光信号がほ
ぼ同じ強度になるように強度補正した結果を示してい
る。本実施例の構成では、レーザー光の照射はキャピラ
リーを貫通して行なうオンカラム計測であるので、キャ
ピラリー端部の形状には影響されず無関係に計測が行な
える。
【００２９】即ち、ポリマー状のゲルを使用する場合、
キャピラリー端部からポリマーが徐々にバッファー液中
に流出する場合でも、レーザー光照射部に影響を及ぼさ
ない程度にレーザー光照射部とキャピラリー端部が離れ
ていれば、蛍光信号の計測に何ら影響はない。このよう
なポリマーゲルは圧力をかけて排出し、新しいゲルと置
き換えてキャピラリーを繰り返し使用できるので便利で
あり、また装置の全自動化にも都合が良い。
キャピラリー端部からポリマーが徐々にバッファー液中
に流出する場合でも、レーザー光照射部に影響を及ぼさ
ない程度にレーザー光照射部とキャピラリー端部が離れ
ていれば、蛍光信号の計測に何ら影響はない。このよう
なポリマーゲルは圧力をかけて排出し、新しいゲルと置
き換えてキャピラリーを繰り返し使用できるので便利で
あり、また装置の全自動化にも都合が良い。
【００３０】図６は、以上説明した本実施例の構成にお
いて、分離用の泳動媒体の屈折率の影響を検討した結果
を示す図である。図６は、上記で説明したアクリルアミ
ド（屈折率１．３６）の構成を変化させ、屈折率が１．
３６から１．４１の異なる値をもつ泳動媒体を使用し
て、石英キャピラリーと同外径、同屈折率をもつロッド
レンズを水中に配置して使用する時の、２０本の石英キ
ャピラリーとロッドレンズとの組合せ条件と、２０本目
の石英キャピラリーでのレーザー光の照射効率（２０本
目の石英キャピラリーでのレーザー光の照射強度／１本
目の石英キャピラリーでのレーザー光の照射強度）の関
係を示す。図６の縦軸は、２０本目の石英キャピラリー
でのレーザー光の照射効率（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ２０−ｔｈ ｃａｐｉｌ
ｌａｒｙ）、図６の下縦軸は、石英キャピラリーとロッ
ドレンズの周期的配列におけるガラスキャピラリー比
（ｇｌａｓｓ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒａｔｅ）を示
す。
いて、分離用の泳動媒体の屈折率の影響を検討した結果
を示す図である。図６は、上記で説明したアクリルアミ
ド（屈折率１．３６）の構成を変化させ、屈折率が１．
３６から１．４１の異なる値をもつ泳動媒体を使用し
て、石英キャピラリーと同外径、同屈折率をもつロッド
レンズを水中に配置して使用する時の、２０本の石英キ
ャピラリーとロッドレンズとの組合せ条件と、２０本目
の石英キャピラリーでのレーザー光の照射効率（２０本
目の石英キャピラリーでのレーザー光の照射強度／１本
目の石英キャピラリーでのレーザー光の照射強度）の関
係を示す。図６の縦軸は、２０本目の石英キャピラリー
でのレーザー光の照射効率（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ２０−ｔｈ ｃａｐｉｌ
ｌａｒｙ）、図６の下縦軸は、石英キャピラリーとロッ
ドレンズの周期的配列におけるガラスキャピラリー比
（ｇｌａｓｓ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒａｔｅ）を示
す。
【００３１】図６の上縦軸は、石英キャピラリーとロッ
ドレンズの周期的配列における、比＝ロッドレンズの本
数／石英キャピラリーの本数を示す。図６の上縦軸の具
体的例を説明をすると、０はロッドレンズを使用しない
場合（図１に相当）、１／６は６本の石英キャピラリー
対し１本のロッドレンズが配置されることを、１／５は
５本の石英キャピラリー対し１本のロッドレンズが配置
されることを、１／４は４本の石英キャピラリー対し１
本のロッドレンズが配置されることを、１／３は３本の
石英キャピラリー対し１本のロッドレンズが配置される
ことを、１／２は２本の石英キャピラリー対し１本のロ
ッドレンズが配置されることを、それぞれ示す。
ドレンズの周期的配列における、比＝ロッドレンズの本
数／石英キャピラリーの本数を示す。図６の上縦軸の具
体的例を説明をすると、０はロッドレンズを使用しない
場合（図１に相当）、１／６は６本の石英キャピラリー
対し１本のロッドレンズが配置されることを、１／５は
５本の石英キャピラリー対し１本のロッドレンズが配置
されることを、１／４は４本の石英キャピラリー対し１
本のロッドレンズが配置されることを、１／３は３本の
石英キャピラリー対し１本のロッドレンズが配置される
ことを、１／２は２本の石英キャピラリー対し１本のロ
ッドレンズが配置されることを、それぞれ示す。
【００３２】屈折率を適切に選んだ泳動媒体（ポリマ
ー）を使用する場合には、ロッドレンズを使用すること
なく複数本の石英キャピラリーへのレーザー光の照射光
量を、試料を標識する蛍光体を励起して蛍光を検出する
に十分な光量とすることもできることを図６の結果示し
ている。レーザー光の照射光量を、２０本目の石英キャ
ピラリーでのレーザー光の照射効率により評価すると以
下のように、（１）屈折率が１．４０以上のポリマーを
使用する時、ロッドレンズを使用する必要はなく、レー
ザー光の照射効率＞０．６５を達成できること、（２）
屈折率が１．４０以上のポリマーを使用する時、１本の
ロッドレンズに対して６本以下の石英キャピラリーを組
合せ周期的に配置して、レーザー光の照射効率＞０．８
５を達成できること、（３）屈折率が１．３８以上のポ
リマーを使用する時、１本のロッドレンズに対して５本
以下の石英キャピラリーを組合せ周期的に配置して、レ
ーザー光の照射効率＞０．６５を達成できること、
（４）屈折率が１．３６から１．４１の範囲にある時、
１本のロッドレンズと１本の石英キャピラリーとを交互
に配置して、レーザー光の照射効率＞０．８０を達成で
きること等、が明らかである。
ー）を使用する場合には、ロッドレンズを使用すること
なく複数本の石英キャピラリーへのレーザー光の照射光
量を、試料を標識する蛍光体を励起して蛍光を検出する
に十分な光量とすることもできることを図６の結果示し
ている。レーザー光の照射光量を、２０本目の石英キャ
ピラリーでのレーザー光の照射効率により評価すると以
下のように、（１）屈折率が１．４０以上のポリマーを
使用する時、ロッドレンズを使用する必要はなく、レー
ザー光の照射効率＞０．６５を達成できること、（２）
屈折率が１．４０以上のポリマーを使用する時、１本の
ロッドレンズに対して６本以下の石英キャピラリーを組
合せ周期的に配置して、レーザー光の照射効率＞０．８
５を達成できること、（３）屈折率が１．３８以上のポ
リマーを使用する時、１本のロッドレンズに対して５本
以下の石英キャピラリーを組合せ周期的に配置して、レ
ーザー光の照射効率＞０．６５を達成できること、
（４）屈折率が１．３６から１．４１の範囲にある時、
１本のロッドレンズと１本の石英キャピラリーとを交互
に配置して、レーザー光の照射効率＞０．８０を達成で
きること等、が明らかである。
【００３３】（第２の実施例）図７は、キャピラリー、
及びレンズを水中に浸漬する代わりに、反射防止膜をキ
ャピラリー、及びレンズ外面に形成して、キャピラリー
アレーを構成し、空気中でキャピラリーアレーにレーザ
ー光を照射する例であり、（ａ）はキャピラリー、レン
ズの外周全面に、（ｂ）キャピラリー、レンズの外周面
の一部に反射防止膜を形成する例である。反射防止膜を
形成することにより、キャピラリーの表面での反射は
０．５％程度に減少できる。この結果、１本のキャピラ
リーを通過する際のレーザー光の損失は約１％となり、
レーザー光が１００本のキャピラリーを通過した後で
も、レーザー光の強度は約３６％と十分強く、多数本の
キャピラリーを同時に照射できる。反射防止膜２１は、
少なくともレーザー光の光路に面するキャピラリー１、
レンズ４の外周面に形成されていればよい。例えば、キ
ャピラリー１、レンズ４の外周面の内、対向する約９０
°の範囲に反射防止膜２１を形成し、キャピラリー、レ
ンズの中心軸を結ぶ線上に、キャピラリー、レンズの外
周面に形成された反射防止膜の中央部分が配置されるよ
うに、キャピラリー、レンズを密着して配置する。
及びレンズを水中に浸漬する代わりに、反射防止膜をキ
ャピラリー、及びレンズ外面に形成して、キャピラリー
アレーを構成し、空気中でキャピラリーアレーにレーザ
ー光を照射する例であり、（ａ）はキャピラリー、レン
ズの外周全面に、（ｂ）キャピラリー、レンズの外周面
の一部に反射防止膜を形成する例である。反射防止膜を
形成することにより、キャピラリーの表面での反射は
０．５％程度に減少できる。この結果、１本のキャピラ
リーを通過する際のレーザー光の損失は約１％となり、
レーザー光が１００本のキャピラリーを通過した後で
も、レーザー光の強度は約３６％と十分強く、多数本の
キャピラリーを同時に照射できる。反射防止膜２１は、
少なくともレーザー光の光路に面するキャピラリー１、
レンズ４の外周面に形成されていればよい。例えば、キ
ャピラリー１、レンズ４の外周面の内、対向する約９０
°の範囲に反射防止膜２１を形成し、キャピラリー、レ
ンズの中心軸を結ぶ線上に、キャピラリー、レンズの外
周面に形成された反射防止膜の中央部分が配置されるよ
うに、キャピラリー、レンズを密着して配置する。
【００３４】反射防止膜の形成は、各キャピラリーを矩
形のホルダーに固定し、反射防止膜（ＭｇＦ2膜、多層
膜等）を、対向する両面から蒸着する。平面状に配列し
たキャピラリーの上下の側が反射防止膜となるようにす
る。または、反射防止膜蒸着部の間隔を２ｍｍ以上離し
て各キャピラリーを並べアレー状に保持し、反射防止膜
を蒸着し、各キャピラリーの反射防止膜蒸着部を密着さ
せて使用する。もちろん、各キャピラリーを矩形のホル
ダーに固定しホルダーを回転させながら反射防止膜をキ
ャピラリーの全周に蒸着してもよい。
形のホルダーに固定し、反射防止膜（ＭｇＦ2膜、多層
膜等）を、対向する両面から蒸着する。平面状に配列し
たキャピラリーの上下の側が反射防止膜となるようにす
る。または、反射防止膜蒸着部の間隔を２ｍｍ以上離し
て各キャピラリーを並べアレー状に保持し、反射防止膜
を蒸着し、各キャピラリーの反射防止膜蒸着部を密着さ
せて使用する。もちろん、各キャピラリーを矩形のホル
ダーに固定しホルダーを回転させながら反射防止膜をキ
ャピラリーの全周に蒸着してもよい。
【００３５】周知のように、単層反射防止膜の厚さは、
レーザ光の波長をλ、空気の屈折率を、ｎ0＝１．０
０、単層反射防止膜の屈折率をｎとする時、０°入射の
単一波長λの光の場合、単層反射防止膜の厚さｄは、ｄ
＝λ／（４ｎ）で与えられる。例えば、ＭｇＦ2膜の屈
折率を、ｎ＝１．３８、λ＝５３２ｎｍとすると、ｄ＝
９６．４ｎｍとなる。また、理想的には、単層反射防止
膜の屈折率は石英の屈折率を、ｎbase＝１．４６とする
と、√（ｎbase）＝１．２１で与えられ、λ＝５３２ｎ
ｍとすると、ｄ＝１１０ｎｍとなる。さらに、０°入射
の単一波長λの光の場合、空気、第１層、第２層、石英
の構成とし、第１層、第２層からなる２単層反射防止膜
の屈折率をｎ0、空気の屈折率をｎ0＝１．００、２層の
各反射防止膜の屈折率をｎ1、ｎ2、石英の屈折率を、ｎ
base＝１．４６とするとする時、反射率を０とするため
には、ｎ0＝（ｎ1 2・ｎbase）／ｎ2 2の関係を満たすよ
うにして、第１層、第２層の厚さを、λ／４とすればよ
い。例えば、ｎ1＝１．３８（ＭｇＦ2）とすると、ｎ2
＝１．６７に近い物質を第２層として選べばよい。
レーザ光の波長をλ、空気の屈折率を、ｎ0＝１．０
０、単層反射防止膜の屈折率をｎとする時、０°入射の
単一波長λの光の場合、単層反射防止膜の厚さｄは、ｄ
＝λ／（４ｎ）で与えられる。例えば、ＭｇＦ2膜の屈
折率を、ｎ＝１．３８、λ＝５３２ｎｍとすると、ｄ＝
９６．４ｎｍとなる。また、理想的には、単層反射防止
膜の屈折率は石英の屈折率を、ｎbase＝１．４６とする
と、√（ｎbase）＝１．２１で与えられ、λ＝５３２ｎ
ｍとすると、ｄ＝１１０ｎｍとなる。さらに、０°入射
の単一波長λの光の場合、空気、第１層、第２層、石英
の構成とし、第１層、第２層からなる２単層反射防止膜
の屈折率をｎ0、空気の屈折率をｎ0＝１．００、２層の
各反射防止膜の屈折率をｎ1、ｎ2、石英の屈折率を、ｎ
base＝１．４６とするとする時、反射率を０とするため
には、ｎ0＝（ｎ1 2・ｎbase）／ｎ2 2の関係を満たすよ
うにして、第１層、第２層の厚さを、λ／４とすればよ
い。例えば、ｎ1＝１．３８（ＭｇＦ2）とすると、ｎ2
＝１．６７に近い物質を第２層として選べばよい。
【００３６】（第３の実施例）図８はシースフロー中に
レーザー光を照射して試料を検出するさいに、レーザー
光の進行方向の一定距離毎に凸レンズを配置して、レー
ザー光を再収束させる例を示す図である。この構成は、
レーザー光照射がキャピラリーを貫通して行なわれる場
合の他に、キャピラリー内を泳動する生体関連物質をキ
ャピラリーから抜き出して、レーザー光を照射して検出
する場合にも有効である。第１の実施例のように、キャ
ピラリーアレーのなす面に沿ってキャピラリーを貫通し
てレーザー光を照射する場合、キャピラリーの軸方向に
垂直な方向には前述した光を収束させる効果があるが、
縦方向（管の軸方向）はレンズ効果がなく、レーザー光
を細く絞った状態で長い距離を照射することは困難であ
る。一方、キャピラリー内で分離されたＤＮＡ等をシー
スフロー中にキャピラリーから抜き出して、レーザー光
を照射する場合にも事情は同じであり、シースフロー中
ではレーザー光はあまり減衰しないが、長い距離に渡っ
て細いレーザー光中で試料を照射できない。そこで一定
距離毎に凸レンズを配置し、レーザーを縦横方向に再収
束させることが有効である。図８に示す例は、シースフ
ローセル（図示せず）内に、１００本のキャピラリー１
を配置し、各キャピラリーの溶出端の近傍で、各キャピ
ラリーから溶出した蛍光標識された試料１６を一度にレ
ーザー光で照射し、図８の紙面と垂直な方向から蛍光
を、図４に示すのと同様の方法で検出する。キャピラリ
ーを５０本ずつの２つのブロックに分け、その中間のレ
ーザー軸上に凸レンズ１５を配置し、レーザービームを
再収束させている。使用したレンズは焦点距離２０ｍｍ
の両凸レンズである。第１の実施例の構成において、ロ
ットレンズ４の代わりに、凸レンズ、又は球状レンズを
使用してもよいことは言うまでもない。
レーザー光を照射して試料を検出するさいに、レーザー
光の進行方向の一定距離毎に凸レンズを配置して、レー
ザー光を再収束させる例を示す図である。この構成は、
レーザー光照射がキャピラリーを貫通して行なわれる場
合の他に、キャピラリー内を泳動する生体関連物質をキ
ャピラリーから抜き出して、レーザー光を照射して検出
する場合にも有効である。第１の実施例のように、キャ
ピラリーアレーのなす面に沿ってキャピラリーを貫通し
てレーザー光を照射する場合、キャピラリーの軸方向に
垂直な方向には前述した光を収束させる効果があるが、
縦方向（管の軸方向）はレンズ効果がなく、レーザー光
を細く絞った状態で長い距離を照射することは困難であ
る。一方、キャピラリー内で分離されたＤＮＡ等をシー
スフロー中にキャピラリーから抜き出して、レーザー光
を照射する場合にも事情は同じであり、シースフロー中
ではレーザー光はあまり減衰しないが、長い距離に渡っ
て細いレーザー光中で試料を照射できない。そこで一定
距離毎に凸レンズを配置し、レーザーを縦横方向に再収
束させることが有効である。図８に示す例は、シースフ
ローセル（図示せず）内に、１００本のキャピラリー１
を配置し、各キャピラリーの溶出端の近傍で、各キャピ
ラリーから溶出した蛍光標識された試料１６を一度にレ
ーザー光で照射し、図８の紙面と垂直な方向から蛍光
を、図４に示すのと同様の方法で検出する。キャピラリ
ーを５０本ずつの２つのブロックに分け、その中間のレ
ーザー軸上に凸レンズ１５を配置し、レーザービームを
再収束させている。使用したレンズは焦点距離２０ｍｍ
の両凸レンズである。第１の実施例の構成において、ロ
ットレンズ４の代わりに、凸レンズ、又は球状レンズを
使用してもよいことは言うまでもない。
【００３７】（第４の実施例）図９はキャピラリーアレ
ーを重ね、レーザー光の照射位置をキャピラリーアレー
毎にずらして複数の蛍光像を作り検出する構成例を示す
図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。キ
ャピラリーアレー１−１、１−２、１−３を重ねて、レ
ーザー光２−１、２−２、２−３を、それぞれキャピラ
リーアレー１−１、１−２、１−３を貫通させて照射す
る。キャピラリーの本数を多くし過ぎるとレーザー光の
進行に従い、レーザー光の巾が大きくなり、レーザー光
の照射密度が低下して、レーザー光の照射はできても試
料の検出が困難になる。蛍光を検出する検出器として
は、ラインセンサーやエリアセンサーが良い。しかし、
長い幅の蛍光像を受光しようとする時、結像レンズを使
用して蛍光像の縮小像を検出器上に作るが、受光量が小
さくなってしまう。この場合、図９に示すように、蛍光
像を二次元的に形成して、エリアセンサー（図示せず）
で検出することが有効である。図９に示すキャピラリー
アレーでは、キャピラリー（外径０．２ｍｍ、内径０．
１ｍｍ）とガラス棒（ロットレンズ）（外径０．２ｍ
ｍ）とを交互に配列（キャピラリー、ロットレンズの各
５０本のそれぞれを交互に配列（１つのキャピラリーア
レーの巾は２０ｍｍとなる））したものを３段重ねて、
水中に配置した。各段のレーザー光の照射位置をキャピ
ラリー軸方向にずらして、キャピラリーアレーに対して
垂直な方向から見た時、蛍光像がお互いに重ならないよ
うにする。即ち、各段のレーザー光の照射位置で発する
蛍光（蛍光像）は図９（ａ）の紙面に垂直な方向から
（図９（ｂ）では左側から）検出される。
ーを重ね、レーザー光の照射位置をキャピラリーアレー
毎にずらして複数の蛍光像を作り検出する構成例を示す
図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。キ
ャピラリーアレー１−１、１−２、１−３を重ねて、レ
ーザー光２−１、２−２、２−３を、それぞれキャピラ
リーアレー１−１、１−２、１−３を貫通させて照射す
る。キャピラリーの本数を多くし過ぎるとレーザー光の
進行に従い、レーザー光の巾が大きくなり、レーザー光
の照射密度が低下して、レーザー光の照射はできても試
料の検出が困難になる。蛍光を検出する検出器として
は、ラインセンサーやエリアセンサーが良い。しかし、
長い幅の蛍光像を受光しようとする時、結像レンズを使
用して蛍光像の縮小像を検出器上に作るが、受光量が小
さくなってしまう。この場合、図９に示すように、蛍光
像を二次元的に形成して、エリアセンサー（図示せず）
で検出することが有効である。図９に示すキャピラリー
アレーでは、キャピラリー（外径０．２ｍｍ、内径０．
１ｍｍ）とガラス棒（ロットレンズ）（外径０．２ｍ
ｍ）とを交互に配列（キャピラリー、ロットレンズの各
５０本のそれぞれを交互に配列（１つのキャピラリーア
レーの巾は２０ｍｍとなる））したものを３段重ねて、
水中に配置した。各段のレーザー光の照射位置をキャピ
ラリー軸方向にずらして、キャピラリーアレーに対して
垂直な方向から見た時、蛍光像がお互いに重ならないよ
うにする。即ち、各段のレーザー光の照射位置で発する
蛍光（蛍光像）は図９（ａ）の紙面に垂直な方向から
（図９（ｂ）では左側から）検出される。
【００３８】キャピラリーアレーはバッファー液中に置
かれ、キャピラリー端部近傍のキャピラリーを貫通し
て、レーザー光が照射される。レーザー光の照射位置の
間隔は約７ｍｍである。３本の蛍光像は像分割プリズ
ム、色フィルターを通して１２本の線状蛍光像として二
次元検出器上に結像され、全部で６００個の点画像とし
て検出される。これから１５０個の発光点から発した蛍
光をＤＮＡに付加された蛍光体の種類毎の信号に分離し
て、塩基配列が決定できる。
かれ、キャピラリー端部近傍のキャピラリーを貫通し
て、レーザー光が照射される。レーザー光の照射位置の
間隔は約７ｍｍである。３本の蛍光像は像分割プリズ
ム、色フィルターを通して１２本の線状蛍光像として二
次元検出器上に結像され、全部で６００個の点画像とし
て検出される。これから１５０個の発光点から発した蛍
光をＤＮＡに付加された蛍光体の種類毎の信号に分離し
て、塩基配列が決定できる。
【００３９】（第５の実施例）以上説明した（第１の実
施例）から（第４の実施例）では、平面状に配列された
キャピラリーのなす平面に平行に、１方向から各キャピ
ラリー軸を通るようにレーザビームを照射する構成につ
いて説明したが、（第１の実施例）から（第４の実施
例）において、図１０に示すように、２方向から各キャ
ピラリー軸を通るようにレーザビームを照射する構成と
してもよい。図１０（ａ）の構成は、レーザビーム２
（単一波長のレーザ光、又は複数のレーザ光源からの複
数波長のレーザ光を混合して同軸にしたレーザ光でもよ
い）を、半透明鏡２９、及び３０−１、３０−２、３０
−３により、分岐させて２方向から各キャピラリー軸を
通るようにレーザビームを照射する構成である。図１０
（ｂ）の構成は、２つのレーザビーム２、２’を、対向
する２方向から複数のキャピラリーに照射するする構成
であり、レーザビーム２、２’はそれぞれ単一波長のレ
ーザ光、又は複数のレーザ光源からの複数波長のレーザ
光を混合して同軸にしたレーザ光でもよい。
施例）から（第４の実施例）では、平面状に配列された
キャピラリーのなす平面に平行に、１方向から各キャピ
ラリー軸を通るようにレーザビームを照射する構成につ
いて説明したが、（第１の実施例）から（第４の実施
例）において、図１０に示すように、２方向から各キャ
ピラリー軸を通るようにレーザビームを照射する構成と
してもよい。図１０（ａ）の構成は、レーザビーム２
（単一波長のレーザ光、又は複数のレーザ光源からの複
数波長のレーザ光を混合して同軸にしたレーザ光でもよ
い）を、半透明鏡２９、及び３０−１、３０−２、３０
−３により、分岐させて２方向から各キャピラリー軸を
通るようにレーザビームを照射する構成である。図１０
（ｂ）の構成は、２つのレーザビーム２、２’を、対向
する２方向から複数のキャピラリーに照射するする構成
であり、レーザビーム２、２’はそれぞれ単一波長のレ
ーザ光、又は複数のレーザ光源からの複数波長のレーザ
光を混合して同軸にしたレーザ光でもよい。
【００４０】図１０（ａ）、（ｂ）の構成では、（第１
の実施例）から（第４の実施例）において、各キャピラ
リーに照射されるレーザ光の強度の低下を、改善してよ
り強い強度のレーザ光を各キャピラリーに照射できる。
この結果、より多数の本数を使用するキャピラリーアレ
イ電気泳動が可能となる。なお、図１０（ａ）の構成で
は、分岐させて２方向から各キャピラリー軸を通るよう
にレーザビームを照射するため、レーザ光照射強度が減
少するので、高出力のレーザ光源の使用が望ましい。更
に、（第１の実施例）から（第４の実施例）に、図１０
（ｂ）の構成を適用する際に、レーザビーム２が含む単
数、又複数のレーザ光の波長と、レーザビーム２’が含
む単数、又複数のレーザ光の波長とを同一波長、異なる
波長のいずれかとする。
の実施例）から（第４の実施例）において、各キャピラ
リーに照射されるレーザ光の強度の低下を、改善してよ
り強い強度のレーザ光を各キャピラリーに照射できる。
この結果、より多数の本数を使用するキャピラリーアレ
イ電気泳動が可能となる。なお、図１０（ａ）の構成で
は、分岐させて２方向から各キャピラリー軸を通るよう
にレーザビームを照射するため、レーザ光照射強度が減
少するので、高出力のレーザ光源の使用が望ましい。更
に、（第１の実施例）から（第４の実施例）に、図１０
（ｂ）の構成を適用する際に、レーザビーム２が含む単
数、又複数のレーザ光の波長と、レーザビーム２’が含
む単数、又複数のレーザ光の波長とを同一波長、異なる
波長のいずれかとする。
【００４１】図１０では、図１に示すキャピラリーアレ
ーの構成を例にとり、本実施例を説明したが、本実施例
は、図１に示すキャピラリーアレーの構成に限らず、図
３、図４、図６、図７、図９に示すような、集光レンズ
を含むキャピラリーアレーの構成にも適用でき、さらに
図８に示すようなシースフロー中で試料を検出する場合
にも適用できる。
ーの構成を例にとり、本実施例を説明したが、本実施例
は、図１に示すキャピラリーアレーの構成に限らず、図
３、図４、図６、図７、図９に示すような、集光レンズ
を含むキャピラリーアレーの構成にも適用でき、さらに
図８に示すようなシースフロー中で試料を検出する場合
にも適用できる。
【００４２】以上説明したように、本発明では複数キャ
ピラリーを機械的に走査、光学的に光ビームを走査せ
ず、複数キャピラリーを実質的に同時照射して試料から
の蛍光を検出するキャピラリーアレー電気泳動装置が可
能となる。
ピラリーを機械的に走査、光学的に光ビームを走査せ
ず、複数キャピラリーを実質的に同時照射して試料から
の蛍光を検出するキャピラリーアレー電気泳動装置が可
能となる。
【００４３】
【発明の効果】複数のキャピラリーを同時に照射するレ
ーザービームをキャピラリー配列中に置いたレンズによ
り集光させ、多数のキャピラリーを泳動する試料を効率
良く励起でき、検出感度が向上する。複数のキャピラリ
ーを同一平面上に配列して、平面に沿って複数のキャピ
ラリーを実質的に同時に貫通するようにレーザーを照射
するさいに、レーザー光源から離れたキャピラリーほど
反射、屈折等によってレーザー強度が下がり、感度が低
下することを防止できる。
ーザービームをキャピラリー配列中に置いたレンズによ
り集光させ、多数のキャピラリーを泳動する試料を効率
良く励起でき、検出感度が向上する。複数のキャピラリ
ーを同一平面上に配列して、平面に沿って複数のキャピ
ラリーを実質的に同時に貫通するようにレーザーを照射
するさいに、レーザー光源から離れたキャピラリーほど
反射、屈折等によってレーザー強度が下がり、感度が低
下することを防止できる。
【図１】本発明の第１の実施例であるキャピラリーアレ
ーの一例を示すレーザー照射部の断面図。
ーの一例を示すレーザー照射部の断面図。
【図２】図１のキャピラリーアレーを水中に配置した場
合に、キャピラリーを通過するレーザー光の光路をシミ
ュレーションにより示す図。
合に、キャピラリーを通過するレーザー光の光路をシミ
ュレーションにより示す図。
【図３】図１のキャピラリーの各々の間に石英製棒を配
列し水中に配置した場合の、レーザー光の光路のシミュ
レーション結果を示す図。
列し水中に配置した場合の、レーザー光の光路のシミュ
レーション結果を示す図。
【図４】実施例１のキャピラリーアレーを使用したキャ
ピラリーアレー蛍光計測装置（ＤＮＡシーケンサー）の
概略構成を示す図。
ピラリーアレー蛍光計測装置（ＤＮＡシーケンサー）の
概略構成を示す図。
【図５】図４の構成において、２４本のキャピラリーゲ
ルを使用して計測された蛍光信号の一例を示す図。
ルを使用して計測された蛍光信号の一例を示す図。
【図６】実施例１の構成において、分離用泳動媒体の屈
折率の影響を検討した結果を示す図。
折率の影響を検討した結果を示す図。
【図７】本発明の第２の実施例であり、反射防止膜をキ
ャピラリー、及びレンズ外面に形成してキャピラリーア
レーを構成し、空気中でキャピラリーアレーにレーザー
光を照射する例を示す図であり、（ａ）はキャピラリ
ー、及びレンズの外周全面に、（ｂ）キャピラリー、及
びレンズの外周面の一部に反射防止膜を形成する例を示
す図。
ャピラリー、及びレンズ外面に形成してキャピラリーア
レーを構成し、空気中でキャピラリーアレーにレーザー
光を照射する例を示す図であり、（ａ）はキャピラリ
ー、及びレンズの外周全面に、（ｂ）キャピラリー、及
びレンズの外周面の一部に反射防止膜を形成する例を示
す図。
【図８】本発明の第３の実施例であり、シースフロー中
にレーザー光を照射して試料を検出するさいに、レーザ
ー光の進行方向の一定距離毎に凸レンズを配置して、レ
ーザー光を再収束させる例を示す図。
にレーザー光を照射して試料を検出するさいに、レーザ
ー光の進行方向の一定距離毎に凸レンズを配置して、レ
ーザー光を再収束させる例を示す図。
【図９】本発明の第４の実施例であり、キャピラリーア
レーを重ね、レーザー光の照射位置をキャピラリーアレ
ー毎にずらして複数の蛍光像を作り検出する構成例を示
す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
レーを重ね、レーザー光の照射位置をキャピラリーアレ
ー毎にずらして複数の蛍光像を作り検出する構成例を示
す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図１０】本発明の第５の実施例であり、２方向から各
キャピラリー軸を通るようにレーザビームを照射する構
成を示し、（ａ）はレーザビームを半透明鏡によりレー
ザビームを分岐させて２方向から各キャピラリー軸を通
るように照射する構成、（ｂ）は２つのレーザビーム
を、対向する２方向から複数のキャピラリーに照射する
構成を示す図。
キャピラリー軸を通るようにレーザビームを照射する構
成を示し、（ａ）はレーザビームを半透明鏡によりレー
ザビームを分岐させて２方向から各キャピラリー軸を通
るように照射する構成、（ｂ）は２つのレーザビーム
を、対向する２方向から複数のキャピラリーに照射する
構成を示す図。
１…キャピラリー、１−１、１−２、１−３…キャピラ
リーアレー、２、２’、２−１、２−２、２−３…レー
ザー光、３…シュミレーションによるレーザー光の光
路、４…レンズ（ロッドレンズ（ガラス棒）、凸レン
ズ、球状レンズ等）、５…光学セル、６…集光レンズ、
７…フィルター、８…結像レンズ、９…アレーセンサ
ー、１０…２４本のキャピラリーによる蛍光信号、１１
…泳動時間、１２…読み取り塩基長、１３…キャピラリ
ー番号、１４…シースフロー、１５…凸レンズ、１６…
試料、２０…泳動媒体（ゲル、ポリマー）、２９、３０
−１、３０−２、３０−３…半透明鏡。
リーアレー、２、２’、２−１、２−２、２−３…レー
ザー光、３…シュミレーションによるレーザー光の光
路、４…レンズ（ロッドレンズ（ガラス棒）、凸レン
ズ、球状レンズ等）、５…光学セル、６…集光レンズ、
７…フィルター、８…結像レンズ、９…アレーセンサ
ー、１０…２４本のキャピラリーによる蛍光信号、１１
…泳動時間、１２…読み取り塩基長、１３…キャピラリ
ー番号、１４…シースフロー、１５…凸レンズ、１６…
試料、２０…泳動媒体（ゲル、ポリマー）、２９、３０
−１、３０−２、３０−３…半透明鏡。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神原 秀記 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高橋 智 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 今井 一成 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測事業部内 (72)発明者 奈須 永典 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内
Claims (20)
- 【請求項１】蛍光標識が付加された試料が泳動する泳動
媒体が充填される複数のキャピラリーと、前記蛍光標識
を励起する励起光を得る光源と、前記蛍光標識から発す
る蛍光を検出する光検出器と、前記励起光が照射される
前記複数のキャピラリーの間に配置される光集束手段と
を具備し、前記励起光が照射される前記複数のキャピラ
リーと前記光集束手段の部分は平面状に配列され、前記
励起光は前記複数のキャピラリーと前記光集束手段とを
貫通して照射することを特徴とするキャピラリー電気泳
動装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のキャピラリー電気泳動装
置において、前記励起光の照射される部分において、前
記キャピラリーと前記光集束手段とが交互に配置される
ことを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項３】請求項２に記載のキャピラリー電気泳動装
置において、前記光集束手段が円柱状レンズからなり、
前記円柱状レンズの軸が前記キャピラリーとほぼ平行に
配置されることを特徴とするキャピラリー電気泳動装
置。 - 【請求項４】請求項１又は請求項２に記載のキャピラリ
ー電気泳動装置において、前記光集束手段は液体または
固体で内部が満たされたキャピラリーであることを特徴
とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項５】請求項１又は請求項２に記載のキャピラリ
ー電気泳動装置において、前記光集束手段は前記励起光
の照射軸上に配列される球面レンズ又は球形レンズであ
ることを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項６】請求項１又は請求項２に記載のキャピラリ
ー電気泳動装置において、前記励起光が照射される前記
複数のキャピラリーと前記光集束手段の部分が、液体中
に配置されることを特徴とするキャピラリー電気泳動装
置。 - 【請求項７】請求項６に記載のキャピラリー電気泳動装
置において、前記液体が水であることを特徴とするキャ
ピラリー電気泳動装置。 - 【請求項８】請求項１又は請求項２に記載のキャピラリ
ー電気泳動装置において、前記複数のキャピラリーと前
記光集束手段の少なくとも前記励起光が照射される部分
の外面に反射防止膜が形成されることを特徴とするキャ
ピラリー電気泳動装置。 - 【請求項９】蛍光標識が付加された試料が泳動する、屈
折率が１．４０以上の泳動媒体が充填される複数の石英
キャピラリーと、前記蛍光標識を励起する励起光を得る
光源と、前記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検出
器と、前記励起光が照射される前記複数のキャピラリー
の部分は平面状に配列され水中に配置され、前記励起光
は前記複数のキャピラリーを貫通して照射することを特
徴とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１０】蛍光標識が付加された試料が泳動する、
屈折率が１．４０以上の泳動媒体が充填される複数の石
英キャピラリーと、前記蛍光標識を励起する励起光を得
る光源と、前記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検
出器と、前記複数のキャピラリーの間に配置される光集
束手段とを具備し、前記励起光が照射される前記複数の
キャピラリーと前記光集束手段の部分が平面状に配列さ
れ水中に配置され、前記励起光は前記複数のキャピラリ
ーと前記光集束手段とを貫通して照射することを特徴と
するキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１１】蛍光標識が付加された試料が泳動する、
屈折率が１．４０以上の泳動媒体が充填される複数の石
英キャピラリーと、前記蛍光標識を励起する励起光を得
る光源と、前記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検
出器と、６本以下の前記キャピラリー毎に配置される光
集束手段とを具備し、前記励起光が照射される前記複数
のキャピラリーと前記光集束手段の部分が平面状に配列
され水中に配置され、前記励起光は前記複数のキャピラ
リーと前記光集束手段とを貫通して照射することを特徴
とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１２】蛍光標識が付加された試料が泳動する、
屈折率が１．３８以上の泳動媒体が充填される複数の石
英キャピラリーと、前記蛍光標識を励起する励起光を得
る光源と、前記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検
出器と、５本以下の前記キャピラリー毎に配置される光
集束手段とを具備し、前記励起光が照射される前記複数
のキャピラリーと前記光集束手段の部分が平面状に配列
され水中に配置され、前記励起光は前記複数のキャピラ
リーと前記光集束手段とを貫通して照射することを特徴
とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１３】蛍光標識が付加された試料が泳動する、
屈折率が１．３６から１．４１の範囲にある泳動媒体が
充填される複数の石英キャピラリーと、前記蛍光標識を
励起する励起光を得る光源と、前記蛍光標識から発する
蛍光を検出する光検出器と、前記キャピラリーと交互に
配置される光集束手段とを具備し、前記励起光が照射さ
れる前記複数のキャピラリーと前記光集束手段の部分が
平面状に配列され水中に配置され、前記励起光は前記複
数のキャピラリーと前記光集束手段とを貫通して照射す
ることを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１４】請求項９から請求項１３の何れかに記載
のキャピラリー電気泳動装置において、前記光集束手段
が円柱状レンズからなり、前記円柱状レンズの軸が前記
キャピラリーとほぼ平行に配置されることを特徴とする
キャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１５】請求項９から請求項１３の何れかに記載
のキャピラリー電気泳動装置において、前記光集束手段
は前記励起光の照射軸上に配列される球面レンズ又は球
形レンズであることを特徴とするキャピラリー電気泳動
装置。 - 【請求項１６】蛍光標識が付加された試料が泳動する泳
動媒体が充填される複数のキャピラリーからなる複数の
キャピラリーアレーと、前記蛍光標識を、前記複数のキ
ャピラリーアレーの各々の前記複数のキャピラリーの平
面状に配置される泳動末端の外部で励起する励起光を得
る光源と、前記蛍光標識から発する蛍光を検出する光検
出器と、前記複数のキャピラリーアレーの各々が延長さ
れた空間の、前記励起光が照射される光軸上に配置され
る凸レンズとを具備し、前記励起光は、前記泳動末端の
外部を照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動
装置。 - 【請求項１７】請求項１６に記載のキャピラリー電気泳
動装置において、前記励起光は、前記泳動末端の近傍に
形成されるシースフローを照射することを特徴とするキ
ャピラリー電気泳動装置。 - 【請求項１８】蛍光標識が付加された試料が泳動する泳
動媒体が充填される複数のキャピラリーと、前記複数の
キャピラリーの末端で前記複数のキャピラリーの間に配
置される光集束手段とからなる複数のキャピラリーアレ
ーと、前記蛍光標識を、前記複数のキャピラリーアレー
の各々の末端で励起する励起光を得る光源と、前記蛍光
標識から発する蛍光を検出する光検出器とを具備し、前
記励起光が照射される前記複数のキャピラリーアレーの
各々の末端は平面状に配列され積層され、前記励起光は
積層された各層毎に前記複数のキャピラリーと前記光集
束手段とを貫通して照射することを特徴とするキャピラ
リー電気泳動装置。 - 【請求項１９】請求項１８に記載のキャピラリー電気泳
動装置において、前記光集束手段が円柱状レンズからな
り、前記円柱状レンズの軸が前記キャピラリーとほぼ平
行に配置されることを特徴とするキャピラリー電気泳動
装置。 - 【請求項２０】請求項１８に記載のキャピラリー電気泳
動装置において、前記光集束手段は前記励起光の照射軸
上に配列される球面レンズ又は球形レンズであることを
特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
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