JPH0943236A - 走査型蛍光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光検出用に単一の光検出器を用い、かつ受
光光学系を機械的に走査することなく走査線上から発生
する蛍光を受光できるようにする。 【解決手段】 レーザビーム２０が走査線１４上を移動
するようにミラー２２の回転が制御され、レーザビーム
２０により励起されたＤＮＡ断片の泳動バンドから発生
した蛍光を検出するために、その蛍光をアークサインレ
ンズ２６で集光し、ミラー２８を経て光電子増倍管３０
で受光する受光光学系が設けられている。ミラー２２と
２８はコンピュータ２４により制御され、ミラー２２又
は２８の角度から割り出された走査線上の位置がコンピ
ュータ２４内で検知され、検出された蛍光強度は、その
走査線上の位置に対応して記録されていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＤＮＡの拡散断片を
螢光物質で標識して電気泳動させ、オンラインで読み取
る蛍光型自動塩基配列決定装置や、イメージングプレー
トの読取りなどに利用される走査型蛍光検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１に蛍光型自動塩基配列決定装置を概
略的に示す。表面と裏面をガラス版で挾まれて形成され
た電気泳動ゲル２の上端と下端にそれぞれバッファ容器
４，６が設けられ、それらのバッファ容器４，６にはバ
ッファ液が収納される。ゲル２の上端のサンプル投入部
８にはシャーク型コームを用いて、互いに接近して配置
された複数の泳動レーンに末端塩基別にＤＮＡ断片試料
が投入され、ゲル２の上下両端間に泳動電圧が印加され
ることによりそれらのＤＮＡ断片試料が上端から下端に
向かう泳動方向１２に沿って同時に電気泳動させられ
る。１０は泳動して分離したＤＮＡ断片の泳動バンドで
ある。泳動方向１２と直交する方向の走査線１４上にＤ
ＮＡ断片試料をラベルした蛍光を励起するための励起光
ビームが照射され、その走査線上に到達した泳動バンド
１０から発生する蛍光が検出されてＤＮＡの塩基配列が
決定される。

【０００３】ＤＮＡ断片の泳動バンド１０は−極から＋
極へ向かって泳動し、その際走査線１４を通過してい
く。泳動は高速で行なわれる方が望ましいため、走査線
１４上に泳動バンド１０が存在する時間も短かく、した
がって蛍光を検出するための励起光ビームによる走査及
び蛍光を検出する受光光学系の走査も高速であることが
要求される。

【０００４】走査線１４に沿って励起光ビームを走査
し、発生する蛍光を受光する方法としては、主なものに
以下の３つの方法が知られている。 （１）走査線１４に沿って、ゲル２の側方から端面にレ
ーザビームを入射させ、走査線１４に沿って複数の光電
子増倍管を配列して蛍光を検出する。 （２）ゲル２の表面側からミラーを使って走査線１４に
沿ってレーザビームを走査し、その照射点の移動にあわ
せて光電子増倍管又は光ファイバの先端を移動させて蛍
光を検出する。 （３）レーザビームと光電子増倍管を走査線１４に沿っ
て機械的に走査させながら蛍光を検出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】（１）の方法は、複数
の光電子増倍管を使用するため走査線１４上の各点につ
いて感度のバラツキが発生する。（２）及び（３）の方
法は、光電子増倍管などを機械的に移動させなければな
らないため、走査速度及び密度（単位時間当りの走査回
数）を高めることが難しいうえ、機械的移動に伴う振動
や故障が発生する。そこで、本発明は蛍光検出用に単一
の光検出器を用い、かつ受光光学系を機械的に走査する
ことなく走査線上から発生する蛍光を受光できるように
して、上記の問題点を解決することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では受光光学系に
アークサイン（arc-sin）レンズを用いる。すなわち、
本発明の走査型蛍光検出装置は、平面状被検体の表面上
の一直線の走査線上を励起光ビームで走査して被検体を
励起する励起光学系と、励起光ビームにより照射された
位置から発生する蛍光を集光して検出する受光光学系と
を備え、その受光光学系は走査線上の各点が焦点位置と
なる位置に配置されたアークサインレンズと、アークサ
インレンズにより集光された蛍光を反射するミラーと、
そのミラーにより反射された蛍光を受光する光検出器
と、走査線上の励起光ビームによる照射位置からの蛍光
が光検出器に入射するように、励起光ビームの移動と連
動してそのミラーの角度を変化させるミラー制御部とを
備えている。アークサインレンズはレンズへの光の入射
角による焦点深度の変動がないため、平面状被検体の表
面上の走査線上の像を、ぼやけずに１つの光検出器に入
射させることができる。

【０００７】

【実施例】図２は本発明を図１に示された蛍光型自動塩
基配列決定装置に適用した第１の実施例を表わしたもの
であり、図１の側方から見た断面図を表わしている。ス
ラブ状ゲル２は例えばポリアクリルアミドゲルであり、
表面側と裏面側がそれぞれガラス版３ａ，３ｂで挾まれ
て形成されている。泳動ゲル２の上端のサンプル投入部
８には、末端塩基Ａ（アデニン）、Ｇ（グアニン）、Ｔ
（チミン）、Ｃ（シトシン）別のＤＮＡ断片試料が投入
される。ＤＮＡ断片試料は螢光物質のＦＩＴＣにより既
知の方法で標識化され、サンガー法により末端にＡ，
Ｇ，Ｔ，Ｃのそれぞれがくるように処理された４種類の
ＤＮＡ断片である。ＦＩＴＣは４８８ｎｍの波長のアル
ゴンレーザで励起されると５２０ｎｍの波長の蛍光を発
する。

【０００８】泳動電圧が印加されると、ＤＮＡ断片試料
はゲル２中を泳動方向１２に沿って泳動していき、時間
とともに分離されて泳動バンド１０となって測定部であ
る走査線１４の位置に到達する。走査線１４は泳動方向
１２に直交する方向であり、その走査線１４上を励起光
であるレーザビーム（例えばアルゴンレーザビーム）２
０で走査するために、レーザビーム２０を反射してゲル
２に照射するミラー２２が設けられている。ミラー２２
はコンピュータ２４により制御され、レーザビーム２０
が走査線１４上を移動するように制御される。

【０００９】レーザビーム２０により励起されたＤＮＡ
断片の泳動バンドから発生した蛍光を受光するために、
ゲル２の前面にはアークサインレンズ２６が配置されて
おり、走査線１４上の各点がアークサインレンズ２６の
焦点位置となる位置及び方向にアークサインレンズ２６
が位置決めされている。アークサインレンズ２６で集光
された蛍光を反射するためにミラー２８がゲル２に関し
てアークサインレンズ２６よりさらに前方に配置され、
ミラー２８からの反射光を受光する位置に光電子増倍管
３０が配置されている。レーザビーム２０が走査線１４
に沿ってゲル２を照射し、その照射位置から発生する蛍
光をミラー２８が光電子増倍管３０に入射させるよう
に、ミラー２２の回転と連動してミラー２８がコンピュ
ータ２４により制御されて回転する。

【００１０】このように、ミラー２２と２８はコンピュ
ータ２４により制御され、レーザビーム２０が走査線１
４に沿って移動し、レーザビーム２０による照射位置か
ら発生した蛍光はアークサインレンズ２６により集光さ
れ、ミラー２８で反射されて光電子増倍管３０へ導かれ
て検出される。この走査により、ミラー２２又は２８の
角度から割り出された走査線上の位置がコンピュータ２
４内で検知され、検出された蛍光強度は、その走査線上
の位置に対応して記録されていく。

【００１１】図３と図４は本発明を図１に示された蛍光
型自動塩基配列決定装置に適用した第２の実施例を表わ
したものであり、図３は図２と同様の方向から見た断面
図、図４はその上方から見た断面図である。図２の実施
例と比較すると、蛍光を受光する光学系は同じである
が、励起光のレーザビーム２０ａをゲル２に照射するた
めの光学系が異なっている。レーザビーム２０ａはレン
ズ３２で集光され、スリット３４により微小径のビーム
とされてハーフミラー３６によりアークサインレンズ２
６の光軸上に乗せられる。

【００１２】この実施例ではレーザビーム２０ａはハー
フミラー３６及びミラー２８で反射され、アークサイン
レンズ２６を通過してゲル２上の走査線１４上に焦点を
結ぶ。走査線１４上のゲル２中を泳動するＤＮＡ断片の
泳動バンドから発生する蛍光は、再びアークサインレン
ズ２６で集光され、ミラー２８で反射されハーフミラー
３６を透過して光電子増倍管３０に導かれて検出され
る。この実施例では、ミラー２８を回転させることによ
り、レーザビーム２０ａが走査線１４上に沿って移動す
るとともに、走査線１４上の照射点から発生した蛍光が
再び同じアークサインレンズ２６で集光されて光電子増
倍管３０に導かれる。したがって、角度制御が必要なミ
ラーは記号２８で示された１個ですむことになり、駆動
機構及び制御が容易になる。

【００１３】図３及び図４に示された実施例ではレーザ
ビーム２０ａがアークサインレンズ２６で集光されるた
め、レーザビーム２０ａがガスレーザや固体レーザのよ
うに平行ビームとなっているものに限らず、レーザ光が
発散する半導体レーザであってもよい。本発明は実施例
に示された装置に限られるものではなく、励起光ビーム
により照射された位置から発生する蛍光を検出するもの
であれば適用することができ、フラグメント解析やタン
パク質検出にも応用することができる。また、輝尽性蛍
光体を使ったＲＩ検出器（例えば富士写真フィルム株式
会社の製品であるＦＣＲ）における、いわゆるイメージ
ングプレートの読取りにも応用することができる。

【００１４】本発明は請求項に示されたもの以外に次の
態様を含んでいる。 （１）励起光学系は励起光ビームをハーフミラーを用い
て受光光学系の光軸上に入射させ、共通のアークサイン
レンズにより励起光ビームの照射と蛍光の受光を行な
う。このようにアークサインレンズを励起光学系と受光
光学系で兼用することにより、可動部をミラー１つだけ
とすることができ、制御が一層容易になる。

【００１５】

【発明の効果】本発明では受光光学系にアークサインレ
ンズを用いたので、簡単な機構であるにも拘らず、高速
で安定な情報を得ることができる。そして稼動部はミラ
ーの回転だけですむので、トラブルの発生が少ない。検
出器が１つであるため、データのバラツキがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される一例としての蛍光型自動塩
基配列決定装置を概略的に示す正面図である。

【図２】第１の実施例を示す側面断面図である。

【図３】第２の実施例を示す側面断面図である。

【図４】図３の上面断面図である。

【符号の説明】

２ ゲル １２ 泳動方向 １４ 走査線 ２０，２０ａ レーザビーム ２２ レーザビームを移動させるミラー ２４ 制御部のコンピュータ ２６ アークサインレンズ ２８ 蛍光反射用ミラー ３０ 光電子増倍管 ３６ ハーフミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面状被検体の表面上の一直線の走査線
   上を励起光ビームで走査して被検体を励起する励起光学
   系と、 励起光ビームにより照射された位置から発生する蛍光を
   集光して検出する受光光学系とを備えた走査型蛍光検出
   装置において、 受光光学系は前記走査線上の各点が焦点位置となる位置
   に配置されたアークサインレンズと、 アークサインレンズにより集光された蛍光を反射するミ
   ラーと、 そのミラーにより反射された蛍光を受光する光検出器
   と、 走査線上の励起光ビームによる照射位置からの蛍光が光
   検出器に入射するように、励起光ビームの移動と連動し
   て前記ミラーの角度を変化させるミラー制御部と、を備
   えていることを特徴とする走査型蛍光検出装置。