JPH11108889A - キャピラリー電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、ゲルを交換することなく複数
回の分析に繰り返し使用する場合でも、データの信頼性
を確保することができるキャピラリー電気泳動装置を提
供することにある。 【解決手段】電気泳動媒体が充填された複数のキャピラ
リー２０に導入された試料は、電気泳動分離され、複数
の試料成分が検知器ユニット６０によってレーザ励起多
波長蛍光検出により光学的に検知される。キャピラリー
判定手段２００は、検知器ユニットによって検出された
試料中の各成分に対応する信号ピークの中の所定のシン
グルピーク（例えば、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）のシン
グルピーク）の半値幅を求め、この求められた半値幅が
所定の基準レベルよりも狭いときに、キャピラリー２０
の状態が良好であると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核酸，蛋白，糖等
を分離分析する電気泳動装置に関し、特に、主として電
気泳動媒体に高分子ゲルをキャピラリーに充填したもの
を用い、ＤＮＡ（核酸）等の検出，塩基配列決定等に好
適なキャピラリー電気泳動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電気泳動を利用した分析は多く
利用されているが、その中で重要な分析はＤＮＡの塩基
配列決定である。塩基配列決定には、従来は、２枚のガ
ラスの平板の間に、ポリアクリルアミドゲルを挟んで形
成させた電気泳動媒体を用いていた。それに対して、最
近、例えば、特開平６−１３８０３７号公報等に記載さ
れているように、取り扱いを容易にし、短時間で分析を
行うことができるキャピラリーにゲルを充填させた電気
泳動媒体を用いる方法が開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、キャピラリーを電気泳動媒体に用いる場合も
含め、充填されたゲルは１測定ごとに消耗され、毎回取
り替えるようにしている。ゲルの交換は、内径１００μ
ｍ以下のキャピラリー内にゲルをシリンダ等を用いて加
圧・圧入する方法を用いるが、多数のキャピラリーのゲ
ルを充填する作業は時間を要するものである。また、毎
回キャピラリーを交換する場合には、キャピラリーの交
換作業は手作業となるため、複数の試料を自動的に分析
することは困難であった。

【０００４】交換作業を減らし、自動化を進めるために
は、同一のゲルで複数回繰返し使用できるようにすれば
よいが、単純に繰り返し使用するだけでは、性能の劣化
が起こるため、データの信頼性が確保できないという問
題があった。

【０００５】本発明の目的は、ゲルを交換することなく
複数回の分析に繰り返し使用する場合でも、データの信
頼性を確保することができるキャピラリー電気泳動装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、電気泳動
媒体が充填された複数のキャピラリーと、これらのキャ
ピラリーに導入され、電気泳動分離された複数の試料成
分を光学的に検知する検知器とを有し、上記キャピラリ
ーの両端に電圧を印加し、キャピラリーの一方の端に導
入した試料を他の端に向けて移動させながら、分離展開
し、試料中の各成分を分離分析するキャピラリー電気泳
動装置において、上記キャピラリーの状態の良否を判定
するキャピラリー判定手段を備えるようにしたものであ
る。かかる構成により、ゲルを交換することなく複数回
の分析に繰り返し使用する場合でも、データの信頼性を
確保し得るものとなる。

【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記キャピラリー判定手段は、上記検知器によって検出
された試料中の各成分に対応する信号ピークの中の所定
のシングルピークの半値幅を求め、この求められた半値
幅が所定の基準レベルよりも狭いときに、上記キャピラ
リーの状態が良好であると判定するようにしたものであ
る。かかる構成により、特定のシングルピークの半値幅
を求めることにより、キャピラリーの状態判定を容易に
行い得るものとなる。

【０００８】（３）上記（２）において、好ましくは、
上記検知器は、レーザ励起多波長蛍光検出により電気泳
動分離された複数の試料成分を光学的に検知するととも
に、上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の
良否判定に用いる所定のシングルピークは、検出される
複数の試料成分のピークの中で、その蛍光スペクトルが
短波長側に極大ピークを有するものとしたものである。
かかる構成により、他の試料成分のピークの影響を低減
して、半値幅を求め得るものとなる。

【０００９】（４）上記（３）において、好ましくは、
さらに、上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状
態の良否判定に用いる所定のシングルピークの両側に表
れるピークが、検出される複数の試料成分のピークの中
で、その蛍光スペクトルが長波長側に極大ピークを有す
るものとしたものである。かかる構成により、他の試料
成分をピークの影響を受けることなく、半値幅を求め得
るものとなる。

【００１０】（５）上記（２）において、好ましくは、
上記検知器は、レーザ励起多波長蛍光検出により電気泳
動分離された複数の試料成分を光学的に検知するととも
に、上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の
良否判定に用いる所定のシングルピークは、検出される
複数の試料成分のピークの中で、その蛍光スペクトルが
短波長側から２番目に極大ピークを有するとし、このピ
ークの両側に表れるピークが、検出される複数の試料成
分のピークの中で、その蛍光スペクトルが長波長側に極
大ピークを有するものとしたものである。かかる構成に
より、短波長側に極大ピークを有するものがない場合で
も、所定のピークを用いたキャピラリーの状態の良否の
判定を行い得るものとなる。

【００１１】（６）上記（２）において、好ましくは、
上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
判定に用いる所定のシングルピークは、上記キャピラリ
ーに導入された標準試料の中の所定のピークとしたもの
である。かかる構成により、既に既知のピークを用いる
ことができるため、容易にキャピラリーの状態の良否の
判定を行い得るものとなる。

【００１２】（７）上記（２）において、好ましくは、
上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
判定に用いる所定のシングルピークは、上記複数のキャ
ピラリーにそれぞれ導入された未知試料の中の所定のピ
ークであり、複数の未知試料の所定のピークを用いてキ
ャピラリーの状態の良否を判定するようにしたものであ
る。かかる構成により、標準試料を用いることなくキャ
ピラリーの状態の良否を判定できるため、一度に分析可
能な試料数を増加し得るものとなる。

【００１３】（８）上記（１）において、好ましくは、
上記キャピラリー判定手段は、上記キャピラリーの両端
に泳動電圧を印加としたときに流れる泳動電流を検出
し、この泳動電流が、所定の基準レベルの範囲内にある
ときに、上記キャピラリーの状態が良好であると判定す
るようにしたものである。かかる構成により、泳動電流
を検出するという簡便な方法で、キャピラリーの状態の
良否を判定し得るものとなる。

【００１４】（９）上記（８）において、好ましくは、
上記キャピラリー判定手段は、試料をキャピラリーに導
入してキャピラリーの両端に電圧を印加した時に検出さ
れる本泳動時の泳動電流を用いて、上記キャピラリーの
状態の良否を判定するようにしたものである。

【００１５】（１０）上記（８）において、好ましく
は、上記キャピラリー判定手段は、試料をキャピラリー
に導入することなくキャピラリーの両端に電圧を印加し
た時に検出される予備泳動時の泳動電流を用いて、上記
キャピラリーの状態の良否を判定するようにしたもので
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１１を用いて、本
発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳動装置の構
成及び動作について説明する。最初に、図１を用いて、
本実施形態によるキャピラリー電気泳動装置の全体構成
について説明する。図１は、本発明の一実施形態による
キャピラリー電気泳動装置の全体構成を示すブロック図
である。

【００１７】最初に全体の構成について説明する。移動
機構１０の上には、バッファ（電解液）を収容した泳動
バッファ槽１２が配置されている。泳動バッファ槽１２
の中には、白金電極１３が張架されており、白金電極１
３は、バッファと接触している。また、移動機構１０の
上には、サンプルトレイホルダ１４を介して、３個のサ
ンプルトレイ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃが配置され
ている。サンプルトレイ１００Ａは、図２を用いて後述
するように、４８個の試料容器を備えている。サンプル
トレイ１００Ａは、止めネジＳ１，Ｓ２によってサンプ
ルトレイホルダ１４に固定されており、サンプルトレイ
ホルダ１４から取り外し可能である。サンプルトレイ１
００Ａの底部は、ＳＵＳのような導電性金属で構成され
ており、ＳＵＳのような導電性金属で構成されてサンプ
ルトレイホルダ１４と電気的に導通している。サンプル
トレイ１００Ｂ，１００Ｃも同様にして、４８個の試料
容器を備えており、サンプルトレイ１００Ｂ，１００Ｃ
の底部は、サンプルトレイホルダ１４と電気的に導通し
ている。

【００１８】移動機構１０は、上下移動用モータ１６Ｚ
を用いて、上下スライドガイド１８Ｚに沿って、Ｚ軸方
向に上下移動可能である。また、移動機構１０は、前後
移動用モータ１６Ｘを用いて、前後スライドガイド１８
Ｘに沿って、Ｘ軸方向に前後移動可能である。上下移動
用モータ１６Ｚ及び前後移動用モータ１６Ｘは、制御装
置８０によって制御される。また、３個のサンプルトレ
イ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを覆うようにして、塩
化ビニルやアクリル樹脂等の透明なカバー１９が配置さ
れており、試料容器に保持された試料の蒸発の抑制や外
部からのゴミの混入を防止している。

【００１９】４８本のキャピラリー２０が並列的に配置
されており、その内部には、分離用の架橋ポリアクリル
アミドゲルが電気泳動媒体として充填されている。キャ
ピラリー２０の下端側はキャピラリ押さえ２２により固
定され、その下端は泳動バッファ槽１２内のバッファに
挿入されている。キャピラリー２０の上端側は、キャピ
ラリ押さえ２４により固定され、その上端は、カプラ２
６に接続固定されている。

【００２０】キャピラリー２０の長さは、３０ｃｍとし
ている。キャピラリー２０に充填された架橋ポリアクリ
ルアミドゲルは、全アクリルアミドおよびビス−アクリ
ルアミドから成っている。全アクリルアミドは、全ゲル
に対して５重量％、全アクリルアミドに対するビスーア
クリルアミドの重量は１０％である。

【００２１】カプラ２６は、接地側の電極プラグ３２に
接続され、電極プラグ３２は、高電圧電源３０の接地極
に接続されている。また、サンプルトレイホルダ１４
は、高圧側の電極プラグ３４と接続され、バッファ槽１
２の白金電極１３は、高圧側の電極プラグ３６と接続さ
れ、電極プラグ３４，３６は、高電圧電源３０の高圧
（−）極に接続されている。

【００２２】カプラ２６は、シースフローセル４０に接
続されている。シースフローセル４０には、シース液タ
ンク４２の中に保持されたシース液４４が、重力によっ
て導入される。キャピラリー２０の中で泳動分離され、
キャピラリー２０の泳動終端部から流出する分離された
試料は、シース液によって各キャピラリーの試料成分が
互いに分離されたまま上部側に運ばれる。

【００２３】シースフローセル４０の側面方向（図示Ｙ
方向）からは、レーザ５０から出射したレーザ光が、レ
ンズ４２によって平行光束にコリメートされた上で、照
射され、シースフローセル４０中の分離された試料を励
起する。レーザ５０とレンズ５２の間には、シャッタ５
４が設けられており、試料の励起を選択的に行えるよう
になっている。

【００２４】レーザ光照射によって発生した蛍光は、Ｙ
軸方向に直交するＸ軸方向から取り出され、検知器ユニ
ット６０によって検知される。検知器ユニット６０は、
図２を用いて後述するように、集光レンズ６２と、フィ
ルタ６４と、結像レンズ６６と、光センサ６８によって
構成されている。レーザ光照射によって発生した蛍光
は、集光レンズ６２によって集光され、フィルタ６４に
よって検出すべき波長の光が選択され、さらに、結像レ
ンズ６６によって、２次元ＣＣＤセンサ等の光センサ６
８上に結像する。光センサ６８によって検出された信号
は、信号処理装置７０に送られ、信号処理され、蛍光の
波長により末端塩基の種類を識別し、計測信号をもとに
核酸試料の塩基配列が解析される。

【００２５】ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の塩基配列の
決定では、一般的に４波長の計測が行われる。各極大波
長が、それぞれ、ＤＮＡ断片の末端の塩基の種類に対応
するように、予め反応操作で蛍光色素が結合される。

【００２６】また、光センサ６８によって検出された信
号は、キャピラリー判定装置２００に入力する。キャピ
ラリー判定装置２００は、光センサ６８によって検出さ
れた信号の中の特定のピークの半値幅を求め、求められ
た半値幅が基準となるレベルよりも狭い場合には、キャ
ピラリー２０の状態が良好であると判定し、また、基準
となるレベルよりも広い場合には、キャピラリー２０の
状態が不良であると判定する。キャピラリー判定装置２
００における判定方法の詳細については、図４以降を用
いて後述する。キャピラリー判定装置２００による判定
結果は、表示部２１０に表示される。オペレータは、表
示部２１０に表示されたキャピラリー２０の判定結果に
基づいて、分析の継続やキャピラリーの交換等を判断
し、この判断に基づく指示を入力手段２２０からキャピ
ラリー判定装置２００に入力する。

【００２７】また、後述するように、キャピラリー判定
装置２００は、高電圧電源３０と電極プラグ３２の間に
接続された電流検出回路９０によって検出された電流値
に基づいてもキャピラリー２０の状態の良否判定を行う
ことができる。検出された電流値が、基準となるレベル
よりも高い場合には、キャピラリー２０の状態が良好で
あると判定し、また、基準となるレベルよりも低い場合
には、キャピラリー２０の状態が不良であると判定す
る。この電流値に基づく良否判定の方法についても、後
述する。

【００２８】シースフローセル４０の上端部には、ドレ
インアダプタ４６が取り付けられており、キャピラリー
２０からシースフローセル４０内に流入した試料を、廃
液として、ドレインチューブ４７を通って、ドレイン瓶
４９に排出する。ドレインチューブ４７の途中には、オ
リフィスや複数本のキャピラリーから構成されるフロー
コントローラが設けられており、ドレインチューブ４７
の流路抵抗を一定として、流量を制御している。

【００２９】次に、本実施形態による電気泳動分析装置
の全体的な動作について説明する。最初に、測定前の予
備泳動を行う。予備泳動においては、標準試料及び分析
試料はキャピラリー２０の中には導入されない。キャピ
ラリー２０の下端をバッファ槽１２内に挿入し、高電圧
電源３０からキャピラリー２０の両端に電圧を印加し
て、キャピラリー２０を平衡化させる。予備泳動におい
ては、電源３０から印加する電圧は１２０Ｖ／ｃｍとす
る。キャピラリー２０の長さが３０ｃｍの場合、電源３
０からキャピラリー２０の両端には、３６００Ｖを印加
する。予備泳動の時間は、２０分である。

【００３０】一方、サンプルトレイ１００Ａ，１００
Ｂ，１００Ｃのそれぞれ４８個の試料容器の内、１個の
試料容器には、予め標準試料が所定量分注されている。
ここで、標準試料としては、例えば、Ｍ１３ｍｐ１８を
用いている。これ以外にも、例えば、ｐＵＣ１８や、ｐ
ＧＥＭを標準試料として用いることができる。また、残
りの４７個の試料容器には、所定量の分析試料が分注さ
れている。試料の収容されたサンプルトレイ１００Ａ，
１００Ｂ，１００Ｃは、サンプルトレイホルダ１４に止
めネジＳ１，Ｓ２により固定される。制御装置８０は、
上下移動モータ１６Ｚを駆動して、移動機構１０をＺ１
方向に下降する。キャピラリー２０の下端が、バッファ
槽１２から充分に離れた位置で移動機構１０の下降を停
止する。次に、制御装置８０は、前後移動モータ１６Ｘ
を駆動して、移動機構１０をＸ１方向に移動する。サン
プルトレイ１００Ａが、キャピラリー２０の真下にくる
と、移動機構１０の移動を停止する。さらに、制御装置
８０は、上下移動モータ１６Ｚを駆動して、移動機構１
０をＺ２方向に上昇する。そして、キャピラリー２０の
先端がサンプルトレイ１００Ａの中の試料容器中の試料
に挿入される位置で、移動機構１０の上昇を停止する。
移動機構１０の上下移動動作及び前後移動動作における
位置決めは、移動機構１０に設けられたスイッチ等の位
置検出機構を用いてなされる。

【００３１】キャピラリー２０の下端が試料中に挿入さ
れている状態で、サンプルトレイ１００Ａとカプラ２６
の間に高電圧電源３０から高電圧を印加することによ
り、試料容器中の試料は、キャピラリー２０内に導入さ
れる。試料の導入時には、電源３０から印加する電圧
は、５０Ｖ／ｃｍで１０秒間とする。これによって、試
料容器１００Ａに収容された標準試料及び分析試料がキ
ャピラリー２０内に導入される。

【００３２】次に、制御装置８０は、上下移動モータ１
６Ｚを駆動して、移動機構１０をＺ１方向に下降する。
キャピラリー２０の下端が、サンプルトレイ１００Ａか
ら充分に離れた位置で移動機構１０の下降を停止する。
次に、制御装置８０は、前後移動モータ１６Ｘを駆動し
て、移動機構１０をＸ２方向に移動する。バッファ槽１
２が、キャピラリー２０の真下にくると、移動機構１０
の移動を停止する。さらに、制御装置８０は、上下移動
モータ１６Ｚを駆動して、移動機構１０をＺ２方向に上
昇する。そして、キャピラリー２０の先端がバッファ槽
１２の中のバッファに挿入される位置で、移動機構１０
の上昇を停止する。移動機構１０の上下移動動作及び前
後移動動作における位置決めは、移動機構１０に設けら
れたスイッチ等の位置検出機構を用いてなされる。

【００３３】キャピラリー２０の下端がバッファ中に挿
入されている状態で、白金電極１３とカプラ２６の間に
高電圧電源３０から高電圧を印加することにより、キャ
ピラリー２０に導入されている試料は、電気泳動により
分離される。電気泳動電圧は、１２０Ｖ／ｃｍとする。
検知器ユニット６０は、分離された各ＤＮＡ断片成分を
検出する。検出には、レーザ励起蛍光検出が用いられ
る。信号処理ユニット７０は、検知器ユニット６０によ
って検出された蛍光の波長により末端塩基の種類を識別
し、ＤＮＡ断片成分に基づいて、試料ＤＮＡの塩基配列
を決定する。

【００３４】また、試料の電気泳動分析時には、キャピ
ラリー２０の状態の監視も行われる。キャピラリー判定
装置２００は、検出器ユニット６０によって検出された
各ＤＮＡ断片成分の中の特定ピークの半値幅を計算し
て、この計算された半値幅に基づいて、キャピラリー２
０の状態の良否を判定する。

【００３５】サンプルトレイ１００Ａの中の試料の分析
が終了すると、上述したのと同様の手順で、サンプルト
レイ１００Ｂ，１００Ｃ内の試料がキャピラリー２０に
導入され、電気泳動分離される。

【００３６】一つの試料の分析には、約２時間程度を要
するため、図１に示すように、サンプルトレイホルダ１
４上に、３個のサンプルトレイ１００Ａ，１００Ｂ，１
００Ｃを設置することにより、約６時間の自動分析が可
能となる。サンプルトレイの数は３個に限らず、さらに
多くてもよいものである。

【００３７】また、電気泳動分離された試料の光学的な
検出方法としては、蛍光検出に限らず、吸光度検出など
を用いることもできる。

【００３８】次に、図２及び図３を用いて、本実施形態
による検知器ユニット６０の詳細な構成及び受光面にお
ける像について説明する。最初に、図２を用いて、本実
施形態による検知器ユニット６０の詳細な構成について
説明する。図２は、本発明の一実施形態によるキャピラ
リー電気泳動分析装置に用いる検知器ユニットの構成を
示す光学系のブロック図である。

【００３９】ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の塩基配列決
定では、一般的に４波長の計測が行われる。各極大波長
が、それぞれＤＮＡ断片の末端の塩基の種類に対応する
よう予め反応操作で、蛍光色素が結合される。

【００４０】発光点ＥＰから発する蛍光は、レンズ６２
で集光される。発光点ＥＰは、図１に示したキャピラリ
ー２０によって分離された試料に、レーザ５０からの光
を照射することにより発せられた蛍光である。レンズ６
２は、図示の例では、１枚のレンズとして示している
が、複数枚のレンズによって構成することができる。レ
ンズ６２の焦点位置に発光点ＥＰが位置するように、発
光点ＥＰとレンズ６２とを配置することにより、レンズ
６２によって集光された光は、平行光束となり、検知器
ユニット６０に導かれる。

【００４１】ここで、図１との相関をとる意味で、キャ
ピラリー２０の延在する方向をＺ軸方向とし、レンズ６
２によって平行光束となった光軸をＸ軸とする。また、
図１に示したように、複数本のキャピラリー２０は、紙
面に垂直なＹ軸方向に平行に配置されているものとす
る。

【００４２】検知器ユニット６０は、集光レンズ６２
と、フィルター６４と、直角プリズム６５Ａ〜６５Ｄ
と、結像レンズ６６Ａ，６６Ｂと、空間フィルタ（スリ
ット）６７Ａ，６７Ｂと、４個の１次元光センサ６８Ａ
〜６８Ｄによって構成されている。

【００４３】フィルター６４は、バンドパスフィルター
であり、４種類の波長の光を選択するフィルター６４
Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄから構成されている。フィ
ルター６４Ａは、第１の波長λ１の光を選択するもので
あり、波長λ１は、例えば、５２０ｎｍであり、核酸構
成成分であるプリン塩基の一つであるグアニン（Ｇ）の
蛍光ピーク波長である。フィルター６４Ｂは、第３の波
長λ３の光を選択するものであり、波長λ３は、例え
ば、５８０ｎｍであり、核酸構成成分であるプリン塩基
の一つであるチミン（Ｔ）の蛍光ピーク波長である。フ
ィルター６４Ｃは、第２の波長λ２の光を選択するもの
であり、波長λ２は、例えば、５４０ｎｍであり、核酸
構成成分であるプリン塩基の一つであるアデニン（Ａ）
の蛍光ピーク波長である。フィルター６４Ｄは、第４の
波長λ４の光を選択するものであり、波長λ４は、例え
ば、６０５ｎｍであり、核酸構成成分であるプリン塩基
の一つであるシトシン（Ｃ）の蛍光ピーク波長である。
フィルター６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄのバンドパ
スは、２０ｎｍである。

【００４４】フィルター６４を通過した光束は、４個の
直角プリズム６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄによっ
て、直角に曲げられるとともに、４本の光束に分割され
る。即ち、本実施形態における光学系においては、１本
の光束を４本の光束に分割するようにしている。

【００４５】４本の光束は、レンズ６６Ａ，６６Ｂによ
って収束し、１次元光センサ６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，
６８Ｄの受光面に結像する。即ち、１個の発光点ＥＰか
ら発せられた光は、４種類の波長の光をフィルター６４
Ａ〜６４Ｄによって選択された後、４個の１次元光セン
サ６８Ａ〜６８Ｄによって、それぞれ４種類の波長に対
する蛍光の光強度が検知される。ここで、キャピラリー
２０が例えば、４８本平行に配置されている場合、１次
元光センサ６８は、４８個の受光面を有している。４８
個の受光面は、Ｙ軸方向（紙面に垂直な方向）に配置さ
れている。従って、４８本のキャピラリー２０の中の４
８個の発光点から発せられた光は、４種類の波長の光を
フィルター６４Ａ〜６４Ｄによって選択された後、４個
の１次元光センサ６８Ａ〜６８Ｄの上の４８個の受光面
によって、それぞれ４種類の波長に対する蛍光の光強度
が検知される。

【００４６】また、レンズ６６Ａ，６６Ｂと、１次元光
センサ６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄとの間には、空
間フィルター（スリット）６７Ａ，６７Ｂが配置されて
おり、迷光を防止している。

【００４７】次に、図３を用いて、本実施形態における
発光点と１次元光センサの受光面に形成された像の関係
について説明する。図３は、本発明の一実施形態による
多色蛍光検出電気泳動分析装置における発光点と１次元
光センサの受光面に形成された像の関係の説明図であ
る。

【００４８】図３（Ａ）は、発光点の様子を示してい
る。ここでは、説明の都合上、キャピラリー２０の本数
は５本の場合について例示しており、キャピラリー２０
の中では、分離された試料に、レーザからの光を照射す
ることにより、蛍光が発生しており、発光点ＥＰを形成
している。

【００４９】図３（Ｂ）は、１次元光センサ６８Ａ〜６
８Ｄの受光面に形成された発光点ＥＰの像を示してい
る。１次元光センサ６８Ａ〜６８Ｄの受光面に形成され
た像は、それぞれ、異なる波長の光に対する像である。

【００５０】本実施形態では、必要な情報だけが、１次
元光センサ６８Ａ〜６８Ｄの受光面に結像され、それを
そのまま活用できるため、処理が単純化できる。

【００５１】以上説明したように、本実施形態において
は、４個の直角プリズム６５Ａ〜６５Ｄを用いて、光束
を分割している。１次元光センサ６８Ａと１次元光セン
サ６８Ｂの間の距離Ｌ１は、大きい方がよく、１次元光
センサを基板上に配置した検知器の大きさが、５０ｍｍ
あるとすれば、距離Ｌ１は、５０ｍｍ程度必要である。
ここで、本実施形態においては、平行光束中に配置した
直角プリズムを用いて、光束を分割しているため、直角
プリズム６５Ａと直角プリズム６５Ｂの距離Ｌ２は、自
由に変えることができるため、距離Ｌ２を５０ｍｍ程度
に広げることは容易に行える。

【００５２】また、本実施形態においては、１個の検知
器ユニット６０によって４種類の波長の光を同時に測定
するようにしているため、レンズ６２と発光点ＥＰの間
の距離Ｌ３は、レンズ６２の焦点距離を短くすることに
よって、容易に短くすることができるため、発光点ＥＰ
の光を検知器ユニット６０に取り込む立体角を大きくす
ることができるため、検出感度を向上することができ
る。

【００５３】また、光束を分割する手段として、直角プ
リズム６５を使用しており、直角プリズム６５の１辺を
光学ベースに平行に設置することにより、容易に光軸を
一致させることができるため、製作が容易となる。

【００５４】なお、フィルター６４Ａ〜６４Ｄの配置す
る位置としては、レンズ６２と直角プリズム６５との間
の代わりに、平行光束中である直角プリズム６５とレン
ズ６６との間に配置してもよいものである。また、レン
ズ６６と空間フィルタ６７の間は、収束光束であるが、
この位置にフィルタ６４を配置するようにしてもよいも
のである。

【００５５】また、レンズ６２は、発光点ＥＰから発せ
られた光を平行光束としているが、ほぼ平行光束である
多少収束するような光束としてもよいものである。

【００５６】また、直角プリズム６５の代わりに、平面
ミラーを用いてもよいものである。

【００５７】さらに、空間フィルタ（スリット）は、必
要に応じて、レンズ６６の前後または直角プリズム６５
の前後に挿入される。

【００５８】次に、図４〜図１１を用いて、本実施形態
によるキャピラリー判定装置２００におけるキャピラリ
ーの状態の判定方法について説明する。最初に、図４を
用いて、電気泳動分離分析によって得られるクロマトグ
ラムについて説明する。

【００５９】図４は、本発明の一実施形態によるキャピ
ラリー電気泳動装置によって得られるクロマトグラムの
模式図である。

【００６０】図４において、横軸は、塩基長（ｂａｓ
ｅ）を示しており、縦軸は検出された蛍光の信号強度を
示している。なお、検出器ユニット６０の光センサ６８
から得られる信号は、横軸を時間（ｔｉｍｅ）とし、縦
軸を信号強度とするものであるが、この横軸を時間（ｔ
ｉｍｅ）から塩基長（ｂａｓｅ）に換算して図示してい
る。

【００６１】図４において、同図（Ａ）は、用いたキャ
ピラリーの状態が良好な場合のクロマトグラムを示して
いる。即ち、塩基長ｂnに現れるシングルピークは、半
値幅ｗの狭いシャープなピークを示している。また、塩
基長ｂiと塩基長ｂi+1に現れるピークは、互いにその底
辺付近で重なりあうマルチピークとなっているが、それ
でも、２つのピークはその頂部において分離しており、
２つのピークから構成されることは明確である。

【００６２】一方、図４（Ｂ）は、用いたキャピラリー
の状態が不良な場合のクロマトグラムを示している。即
ち、塩基長ｂnに現れるシングルピークは、半値幅ｗが
広がっている。また、塩基長ｂiと塩基長ｂi+1に現れる
ピークは、互いに重なりあうマルチピークであるが、２
つのピークからなるものか、それとも、シングルピーク
であるかの判別が定かでなくなっている。

【００６３】そこで、本実施形態においては、シングル
ピークの半値幅ｗに基づいて、検出された半値幅ｗが、
基準となる半値幅ｗ0よりも狭い場合には、キャピラリ
ーが良好であると判定し、半値幅ｗが、基準となる半値
幅ｗ0よりも広い場合には、キャピラリーが不良である
と判定するようにしている。

【００６４】次に、図５を用いて、末端塩基をレーザ光
励起した場合に検出される蛍光スペクトルについて説明
する。図５は、本発明の一実施形態によるキャピラリー
電気泳動装置を用いて、各末端塩基から得られる蛍光ス
ペクトルである。なお、図５において、横軸は波長（ｎ
ｍ）であり、縦軸は蛍光強度（任意単位）を示してい
る。

【００６５】核酸構成成分であるプリン塩基の一つであ
るグアニン（Ｇ）の蛍光ピーク波長は、５２７ｎｍであ
る。核酸構成成分であるプリン塩基の一つであるアデニ
ン（Ａ）の蛍光ピーク波長は、５５５ｎｍである。ま
た、核酸構成成分であるプリン塩基の一つであるチミン
（Ｔ）の蛍光ピーク波長は、５７７ｎｍである。さら
に、核酸構成成分であるプリン塩基の一つであるシトシ
ン（Ｃ）の蛍光ピーク波長は、６０２ｎｍである。

【００６６】例えば、グアニン（Ｇ）の蛍光スペクトル
は、ピークの極大波長を中心として、短波長側と長波長
側を比較すると、短波長側では、比較的シャープに信号
強度が変化し、長波長側で緩やかに信号強度が変化する
特性を示す。これは、他のアデニン（Ａ）、チミン
（Ｔ）、シトシン（Ｃ）についても同様である。一方、
検知器ユニット６０に用いるバンドパスフィルタ６４の
バンドパスは、２０ｎｍであり、４種類のバンドパスフ
ィルタ６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄの中心波長は、
５２０ｎｍ，５５０ｎｍ，５８０ｎｍ，６０５ｎｍであ
る。図５において、図中斜線で示した領域が、バンドパ
スフィルタ６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄの光透過領
域である。グアニン（Ｇ）、アデニン（Ａ）、チミン
（Ｔ）、シトシン（Ｃ）については、それぞれの蛍光ス
ペクトルの極大ピーク波長とバンドパスフィルタの中心
波長をほぼ一致させている。

【００６７】従って、キャピラリーの良否判定のために
用いる特定ピークとして、シトシン（Ｃ）を用いると、
中心波長が６０５ｎｍでバンドパスが２０ｎｍのバンド
パスフィルタを用いた場合、図示するように、波長５９
５ｎｍ〜６１５ｎｍの波長の蛍光の中には、グアニン
（Ｇ）や、アデニン（Ａ）や、チミン（Ｔ）の蛍光成分
が混じることになり、正確にシトシン（Ｃ）だけの半値
幅を測定することは困難である。

【００６８】一方、キャピラリーの良否判定のために用
いる特定ピークとして、グアニン（Ｇ）を用いると、中
心波長が５２０ｎｍでバンドパスが２０ｎｍのバンドパ
スフィルタを用いた場合、図示するように、波長５１０
ｎｍ〜５３０ｎｍの波長の蛍光の中には、アデニン
（Ａ）や他の塩基の蛍光の影響は殆どないため、グアニ
ン（Ｇ）を用いることにより、正確にグアニン（Ｇ）だ
けの半値幅を測定することが可能である。従って、グア
ニン（Ｇ）のシングルピークを用いることが、キャピラ
リーの状態の良否判定をするためには、もっとも好まし
いものである。

【００６９】しかしながら、グアニン（Ｇ）のシングル
ピークが適当な塩基長にない場合もある。そのような場
合には、アデニン（Ａ）のシングルピークを用いること
ができる。但し、アデニン（Ａ）の蛍光スペクトルは、
グアニン（Ｇ）の蛍光スペクトルが重畳するため、判定
に用いるアデニン（Ａ）の塩基長の短塩基長側と長塩基
長側に、グアニン（Ｇ）のピークがないことが条件とな
る。また、チミン（Ｔ）の蛍光スペクトルもアデニン
（Ａ）と重畳するため、判定に用いるアデニン（Ａ）の
塩基長の短塩基長側と長塩基長側に、チミン（Ｔ）のピ
ークがないことが条件となる。換言すると、判定に用い
るアデニン（Ａ）のシングルピークの両側の塩基長に、
シトシン（Ｃ）のピークがある場合には、それらの蛍光
の影響は受けないため、このアデニン（Ａ）のシングル
ピークをキャピラリーの状態の良否判定に用いることが
できる。

【００７０】以上整理すると、キャピラリーの状態の良
否判定に用いる特定ピークは、シングルピークであるこ
とが必要である。そして、その特定ピークは、検出され
る複数の塩基のピークの中で、その蛍光スペクトルが短
波長側に極大ピークを有するものとする必要がある。最
も短波長側の特定ピークがない場合には、蛍光スペクト
ルが次に短波長側に極大ピークを有するものとする。但
し、この場合には、この特定ピークの両側の塩基長に、
蛍光スペクトルの極大ピークが短波長側及び長波長側の
隣接する塩基のピークが無い必要がある。

【００７１】次に、図６及び図７を用いて、実際に得ら
れるクロマトグラムを用いて、キャピラリーの状態の良
否判定に用いる特定ピークの選定の具体例について説明
する。図６及び図７は、本発明の一実施形態によるキャ
ピラリー電気泳動装置において測定される標準試料の電
気泳動分離分析によって得られたクロマトグラムであ
る。

【００７２】ここで、本実施形態においては、解析塩基
長は、０塩基長（ｂａｓｅ）から３００塩基長（ｂａｓ
ｅ）とする。このような解析塩基長においては、キャピ
ラリーの状態の良否判定に用いる特定ピークは、解析塩
基長の範囲の中で、最大塩基長側，即ち、上述の例で
は、３００塩基長付近のシングルピークを用いる。

【００７３】そして、図６は、標準試料としてＭ１３ｍ
ｐ１８を用いた場合の、２３６塩基長から３００塩基長
付近のクロマトグラムを示しており、図７は、３０１塩
基長から３６５塩基長付近のクロマトグラムを示してい
る。即ち、３００塩基長を中心として、±６５塩基長の
範囲を示している。図６及び図７において、横軸は塩基
長（ｂａｓｅ）であり、縦軸は蛍光強度（任意単位）を
示している。また、図６及び図７において、Ｇはグアニ
ンを示しており、Ａはアデニンを示しており、Ｔはチミ
ンを示しており、Ｃはシトシンを示している。

【００７４】最初に、図６において、３００塩基長（ｂ
ａｓｅ）付近で、グアニン（Ｇ）のシングルピークを捜
すと、２８８Ｇ若しくは３４５Ｇがグアニン（Ｇ）のシ
ングルピークである。また、３００塩基長（ｂａｓｅ）
から少し離れるが、２５８Ｇ若しくは２６０Ｇもグアニ
ン（Ｇ）のシングルピークである。しかも、２８８Ｇ，
３４５Ｇ，２５８Ｇ若しくは２６０Ｇの短塩基長側およ
び長塩基長側にある塩基は、シトシン（Ｃ）である。図
５において説明したように、シトシン（Ｃ）の蛍光スペ
クトルは、グアニン（Ｇ）の蛍光スペクトルとは波長領
域が異なるため、両側にシトシン（Ｃ）があるグアニン
（Ｇ）のシングルピークが最も好ましいものである。

【００７５】２８８Ｇ，３４５Ｇのグアニン（Ｇ）のシ
ングルピークについて比較すると、２８８Ｇは、短塩基
長側に１つのシトシン（Ｃ）が存在し、長塩基長側に２
つのシトシン（Ｃ）が存在するのに対して、３４５Ｇ
は、短塩基長側にも、長塩基長側にも２つのシトシン
（Ｃ）が存在する。従って、他の塩基の影響を受けにく
いという観点からは、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）のシン
グルピークの方が、２８８Ｇのグアニン（Ｇ）のシング
ルピークよりも、キャピラリーの状態の良否を判定に用
いるには好ましいものである。

【００７６】また、２７７Ｇ，２７９Ｇ，３０３Ｇ，３
０５Ｇ，３０７Ｇ等のグアニン（Ｇ）のシングルピーク
は、その両側に、チミン（Ｔ）やアデニン（Ａ）が存在
するため、キャピラリーの状態の良否を判定に用いるに
は、上述した３４５Ｇに比べて好ましくないものであ
る。しかしながら、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）のような
適当なシングルピークがない場合には、使用することも
できる。

【００７７】なお、例えば、２９２Ｇ，２９３Ｇや２９
４Ｇは、３塩基長のマルチピークであり、２９６Ｇや２
９７Ｇは、２塩基長のマルチピークであるため、キャピ
ラリーの状態の良否判定には用いないものである。

【００７８】さらに、適当なグアニン（Ｇ）のシングル
ピークがない場合には、アデニン（Ａ）のシングルピー
クの中から適当なピークを選択する必要がある。例え
ば、３０９Ａのアデニン（Ａ）のシングルピークは、短
塩基長側にも、長塩基長側にもシトシン（Ｃ）が存在す
るため、他の塩基の影響を受けにくいという観点から
は、キャピラリーの状態の良否を判定に用いることがで
きる。３１２Ａや２９１Ａのアデニン（Ａ）のシングル
ピークは、長塩基長側にもグアニン（Ｇ）が存在するた
め、キャピラリーの状態の良否を判定に用いるには好ま
しくないものである。

【００７９】以上説明したように、標準試料として、Ｍ
１３ｍｐ１８を用い、解析塩基長を３００塩基長とする
場合には、３４５Ｇ若しくは２８８Ｇのグアニン（Ｇ）
のシングルピークを用いることが好ましいものである。

【００８０】ここで、標準試料として、Ｍ１３ｍｐ１８
を用い、解析塩基長を６００塩基長とする場合には、上
述した要件を満たすグアニン（Ｇ）のシングルピークを
用いるようにする。また、標準試料として、ｐＵＣ１８
やｐＧＥＭを用いる場合には、その解析塩基長に応じ
て、適当なグアニン（Ｇ）やアデニン（Ａ）のシングル
ピークを用いることができる。

【００８１】次に、図８を用いて、本実施形態によるキ
ャピラリー電気泳動装置によって検出された特定のシン
グルピークの半値幅を用いてキャピラリーの状態の良否
を判定する基準となる半値幅レベルについて説明する。
図８は、本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置におけるシングルピークの半値幅の説明図であ
る。

【００８２】図８は、２つの隣合うピークが完全に分離
された状態のクロマトグラムを示している。ここで、ピ
ーク１の底辺の幅をＷ1とし、ピーク２の底辺の幅をＷ2
とし、ピーク１の極大値が現れる時間をｔR1とし、ピー
ク２の極大値が現れる時間をｔR2とし、ピーク１とピー
ク２の極大値間の時間をΔｔとすると、２つのピークの
分離度Ｒsは、以下の式で与えられる。

【００８３】 Ｒs＝（２（ｔR2−ｔR1））／（Ｗ1＋Ｗ2） …… （１） 分離度Ｒsが１より大きい状態が、２つのピークが完全
に分離した状態である。そこで、本実施形態において
は、Ｒsが０．５以上のときに、キャピラリーの状態が
良好であると判断し、これより小さくなると、キャピラ
リーの状態が不良であると判断している。

【００８４】ここで、上式におけるＷ1，Ｗ2，ｔR1，ｔ
R2やΔｔを、本実施形態によるキャピラリー電気泳動装
置によって得られたクロマトグラムから求めるには時間
が掛かり、キャピラリーの状態の判定に用いるにはこの
ままでは不適当である。そこで、この分離度の考え方
を、電気泳動分離された塩基のピークの半値幅に換算す
るようにしている。即ち、上式において、ｔR2−ｔR1，
即ち、Δｔは、核酸の電気泳動分離分析においては、１
塩基長に相当する。隣合うピーク１，ピーク２の底辺の
幅を等しいものと仮定して、Ｗ1＝Ｗ2＝Ｗとする。する
と、上式は、以下のようになる。

【００８５】 Ｒs＝Δｔ／Ｗ＝１塩基長／Ｗ …… （２） ここで、Ｗそのものを自動的に検出するよりは、半値幅
を検出する方が容易であるため、半値幅Ｗ／２は、 Ｗ／２＝１塩基長／２・Ｒs＝１塩基長 …… （３） （Ｒs＝０．５として） 図８（Ｂ）は、電気泳動分離された塩基のピークを示し
ており、横軸は時間である。電気泳動分離された塩基の
シングルピークのピーク値をＨとし、その２分の１であ
るＨ／２を与えるピークの幅ΔＴが、シングルピークの
半値幅となる。上述した考え方に基づいて、半値幅ΔＴ
に換算してみると、半値幅ΔＴが８．５ｓ以上のとき
は、キャピラリーの状態が良好であると判定できること
になる。

【００８６】また、上述した考えを、実際に電気泳動分
離された核酸中の塩基の半値幅に換算することも可能で
ある。即ち、図８（Ｃ）は、キャピラリー２０によって
電気泳動分離された塩基の状態を模式的に表している。
分析試料が、キャピラリー２０の図示左側から導入さ
れ、電気泳動分離されると、キャピラリー２０の末端部
で分離された塩基は、それぞれの半値幅ΔＬを有するこ
とになる。図８（Ｄ）は、電気泳動分離された塩基の蛍
光スペクトルを示しており、横軸は、分離された塩基の
長さＬを示している。半値幅ΔＬは、上述した半値幅Δ
Ｔから以下のようにして求めることができる。

【００８７】即ち、キャピラリーの全長をｌとし、判定
に用いるシングルピークがキャピラリーの末端に現れる
時間をＴとすると、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）の移動速
度ｖは、以下の式で表せる。

【００８８】ｖ＝ｌ／Ｔ …… （４） また、シングルピークの半値幅ΔＬは、 ΔＬ＝ｖ・ΔＴ …… （５） ＝（ΔＴ／Ｔ）・ｌ …… （６） 例えば、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）の場合、時間Ｔは、
５６５４ｓであり、キャピラリーの全長ｌは３０ｃｍで
あるので、ΔＴが８．５ｓの場合、ΔＬは、０．４５ｍ
ｍとなる。即ち、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）のシングル
ピークの半値幅ΔＬが０．４５ｍｍ以上のときは、キャ
ピラリーの状態が良好であると判定できることになる。

【００８９】なお、以上の説明においては、その前提条
件として、キャピラリーの長さが３０ｃｍ，その内径が
７５μｍであり、キャピラリーに充填する架橋ポリアク
リルアミドゲルは、全アクリルアミドおよびビス−アク
リルアミドから成り、全アクリルアミドは、全ゲルに対
して５重量％、全アクリルアミドに対するビスーアクリ
ルアミドの重量は１０％であり、電気泳動分離時にキャ
ピラリーに印加する電気泳動電圧は１２０Ｖ／ｃｍであ
り、解析塩基長が３００塩基長（ｂａｓｅ）であり、３
００塩基長付近のシングルピークを判定に用いるという
ものである。これらの条件が異なると、キャピラリーの
状態の良否判定の基準となる半値幅ΔＬ，ΔＴも異なる
ものとなる。例えば、上述した条件の中で、解析塩基長
を６００塩基長（ｂａｓｅ）とすると、半値幅ΔＬは
０．３５ｍｍとなる。

【００９０】しかしながら、一般のキャピラリー電気泳
動装置においては、用いるキャピラリーの長さ，内径、
用いるゲルの種類、電気泳動電圧、解析塩基長等は予め
定まっているものであるため、これらの条件が定まれ
ば、キャピラリーの状態の良否判定の基準となる半値幅
ΔＬ，ΔＴも予め求めておくことができる。

【００９１】次に、図９を用いて、上述した本実施形態
による判定方法を用いて、本実施形態によるキャピラリ
ー判定装置２００がキャピラリーの状態の良否を判定す
る具体的方法について説明する。図９は、本発明の一実
施形態によるキャピラリー電気泳動装置におけるキャピ
ラリー判定装置の判定処理を示すフローチャートであ
る。

【００９２】ステップ９１０において、制御装置８０
は、予備泳動を開始する。即ち、測定前にキャピラリー
２０を平衡化させるため、分析試料をキャピラリー２０
に注入せずに、高電圧電源３０からキャピラリー２０の
両端に電圧印加のみ行う。予備泳動の条件は、１２０Ｖ
／ｃｍで、２０分間とする。

【００９３】ステップ９２０において、制御装置８０
は、キャピラリーに分析試料及び標準試料を導入する。
分析試料及び標準試料は、サンプルトレイ１００に収容
されており、キャピラリー２０をバッファ槽１２からサ
ンプルトレイ１００に接続替えし、高電圧電源３０を制
御装置８０により制御して、電圧印加させて試料をキャ
ピラリー２０に導入する。導入条件は、５０Ｖ／ｃｍで
１０秒間とする。

【００９４】ステップ９３０において、制御装置８０
は、再び、キャピラリー２０をサンプルトレイ１００か
らバッファ槽１２に接続替えし、高電圧電源３０を制御
し、電圧印加させて試料中の各ＤＮＡ断片成分をキャピ
ラリー２０中に電気泳動させる。電気泳動電圧を１２０
Ｖ／ｃｍとする。検知器ユニット６０は、各ＤＮＡ断片
成分の分離を検出する。信号処理ユニット７０は、試料
ＤＮＡの塩基配列の決定をする。

【００９５】ステップ９４０において、キャピラリー判
定装置２００は、特定ピークの半値幅計算をする。特定
ピークは、上述したように、３４５Ｇのグアニン（Ｇ）
のシングルピークを選定して半値幅ΔＬを計算する。

【００９６】次に、ステップ９５０において、キャピラ
リー判定装置２００は、求められた半値幅ΔＬに基づい
て、キャピラリーの状態の良否を判定する。ここでは、
例えば、半値幅ΔＬが０．４５ｍｍ以下であれば良好と
判断する。判定が良好であれば、ステップ９２０に戻
り、同じキャピラリー２０を用いた次の測定に移行す
る。また、半値幅が０．４５ｍｍを越えれば不良とし、
ステップ９６０に進む。

【００９７】ステップ９６０において、キャピラリー判
定装置２００は、表示部２１０に、異常メッセージを表
示する。

【００９８】ここで、図１０を用いて、本実施形態にお
ける表示部２１０に表示される異常メッセージの一例に
ついて説明する。図１０は、本発明の一実施形態による
キャピラリー電気泳動装置における異常メッセージの表
示例の説明図である。

【００９９】図１０に示すように、表示部２１０の測定
結果表示部２１０Ａには、測定結果である半値幅（図示
の例では、０．５５ｍｍ）が表示され、基準値表示部２
１０Ｂには、基準値である半値幅（図示の例では、０．
４５ｍｍ）が表示されるとともに、クロマトグラム表示
部２１０Ｃに検出されたピークのクロマトグラムが表示
される。

【０１００】さらに、判定表示部２１０Ｄには、判定結
果に対するメッセージが表示され、図示の例では、「半
値幅が広すぎます。チェックしてください」と表示され
ている。判定表示部２１０Ｄの下には、判断入力ダイア
ログ２１０Ｅが表示される。

【０１０１】ステップ９７０において、オペレータは、
図１０に示した判定結果に基づいて、キャピラリーの使
用を続行するか終了するかを判断する。続行若しくは終
了の選択は、入力部２２０を用いて、判断入力ダイアロ
グ２１０Ｅの「続行する」若しくは「終了する」のボタ
ンをマウス等でクリックすることで行われる。続行する
場合には、ステップ９２０に戻って、次の試料の分析が
行われ、終了する場合には、その時点で終了し、キャピ
ラリーの交換を行う。

【０１０２】次に、図１１を用いて、本実施形態によっ
て行われたキャピラリーの判定結果の一例について説明
する。図１１は、本発明の一実施形態によるキャピラリ
ー電気泳動装置におけるキャピラリーの判定結果の一例
の説明図である。

【０１０３】図１１に示すように、第１回目の電気泳動
分析において、半値幅は０．２６ｍｍとなっており、判
定結果は「良」となっている。以後、第５回目までは、
半値幅は、０．４５ｍｍ以下であり、判定結果は「良」
となっている。しかしながら、第６回目には、検出され
た半値幅は０．４７ｍｍとなったため、判定結果は、
「否」となっている。この結果に基づいて、第６回目ま
での分析は自動的に繰り返し行われるとともに、オペレ
ータの判断により、以降の繰り返し測定を中止する。

【０１０４】なお、以上の説明では、標準試料の特定ピ
ーク、例えば、Ｍ１３ｍｐ１８の３４５Ｇのシングルピ
ークを用いて、キャピラリーの状態の良否を判定するよ
うにしている。しかしながら、標準試料を用いる方法で
は、図１に示したように、サンプルトレイ１００に４８
個の試料を収容できる場合、その内の１個には標準試料
を収容する必要があるため、同時に分析できる試料数が
４７個となる。

【０１０５】それに対して、以下に説明するように、標
準試料を用いることなく、即ち、分析試料中のシングル
ピークを用いても、キャピラリーの状態の良否判定を行
うことができる。キャピラリー判定装置２００は、検知
器ユニット６０から得られた信号に基づいて、図６や図
７に示したようなクロマトグラムを求める。そして、キ
ャピラリー判定装置２００は、解析塩基長付近のシング
ルピークであり、そのピークは、検出される複数の塩基
のピークの中で、その蛍光スペクトルが短波長側に極大
ピークを有するもの、若しくは最も短波長側の特定ピー
クがない場合には、蛍光スペクトルが次に短波長側に極
大ピークを有するものとし、このピークの両側の塩基長
に、蛍光スペクトルの極大ピークが短波長側及び長波長
側の隣接する塩基のピークが無いピークを、キャピラリ
ーの状態の良否判定に用いる特定ピークとする。特定ピ
ークの塩基長が３００塩基長付近であれば、基準となる
半値幅ΔＬを０．４５ｍｍとし、６００塩基長付近であ
れば、半値幅ΔＬを０．３５ｍｍとするように、塩基長
毎に半値幅ΔＬの基準値を定めておくことにより、標準
試料の特定ピークを用いる場合と同様にして、キャピラ
リー状態の良否判定を行うことができ、サンプルトレイ
に収容できる試料数が４８の場合には、分析試料数を４
８個とでき、同時に分析可能な試料数を増加することが
できる。

【０１０６】試料数が４８個の場合、４８本のキャピラ
リーのすべてについて、上述したキャピラリーの状態の
良否判定を行う。キャピラリーの交換は、１本ずつ行う
のは手間がかかるため、同時に４８本行うようにしたほ
うが好ましく、そのため、４８本のキャピラリーの判定
の結果として、全体の８０％（即ち、４８本のキャピラ
リーの内、３９本）のキャピラリーが良好であると判定
された場合には、キャピラリーの交換は行わず、それ以
上に不良キャピラリーの本数が増えた場合に、全体のキ
ャピラリーの交換を行うようにする。

【０１０７】また、キャピラリーの状態は、全体的にほ
ぼ同様に変化すると考えられるため、全てのキャピラリ
ーについて同時に判定することなく、例えば、図１に示
すように、４８本の並列配置されたキャピラリー２０の
場合、両端の２本と中央の１本の合計３本のキャピラリ
ーのように、代表的なキャピラリーの状態の良否判定を
行うようにしてもよいものである。このようにすること
により、キャピラリー判定装置２００の判定処理の負担
を軽減することが可能となる。

【０１０８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、所定のシングルピークの半値幅を用いて、キャピラ
リーの状態の良否を判定することができる。従って、キ
ャピラリーに充填されたゲルを交換することなく複数回
の分析に繰り返し使用する場合でも、データの信頼性を
確保することができる。

【０１０９】次に、図１２〜図１４を用いて、本発明の
他の実施形態によるキャピラリー電気泳動装置について
説明する。本実施形態によるキャピラリー電気泳動装置
の全体的なシステム構成は、図１に示したものと同様で
ある。第１の実施形態においては、キャピラリー判定装
置２００は、検知器ユニット６０によって検出された信
号に基づいて、キャピラリーの状態の良否を判定するよ
うしていたのに対して、本実施形態においては、図１に
示すように、電流検出手段９０によって、泳動電流を検
出し、キャピラリー判定装置２００は、検出された泳動
電流に基づいて、キャピラリーの状態の良否を判定する
ようにしている。

【０１１０】上述したように、キャピラリーの状態が不
良になると、ピークの半値幅が広がることになる。キャ
ピラリーが不良となる原因は、種々考えられるが、例え
ば、キャピラリーに充填されたゲル中にボイドが発生す
ることや、ゲルに分析試料が付着することや、ゲルのネ
ットワークが切れること等がある。この中で、最も大き
な要素が、ゲル中のボイドの発生である。キャピラリー
に充填されたゲル中にボイドが発生すると、ボイドの前
の位置で分離されていた塩基はボイドを避けるようにし
て泳動を続けることとなり、ボイドを避ける際に、分離
状態が悪化する。この結果は、半値幅の広がりとなって
検出される。

【０１１１】一方、キャピラリーの中のゲルにボイドが
発生すると、その部分の電気伝導度が異なるため、電気
が流れ難くなるものと考えられる。そこで、本願発明者
らは、半値幅の増減と、泳動電流の相関について研究を
進めたところ、両者には相関が見られることが判明し
た。泳動電流は、キャピラリーの初期状態では低く、分
析を繰り返すに従って、増加することが判明した。そし
て、上述したようなキャピラリーの内径や長さ、充填す
るゲルの種類等を同じ条件にして、標準試料のＭ１３ｍ
ｐ１８の３４５Ｇのピークの半値幅ΔＬが０．４５ｍｍ
となるとき、泳動電流について求めたところ、２．８μ
Ａであった。即ち、泳動電流が２．８μＡより大きいと
きは、キャピラリーの状態は良好であると判断でき、
２．８μＡよりも小さくなると、キャピラリーの状態は
不良であると判断できる。

【０１１２】また、電気泳動には、実際に分析試料の電
気泳動を行う本泳動以外に、キャピラリーの平衡をとる
ための予備泳動があるが、予備泳動時の泳動電流を用い
ても、同様の判定を行うことができる。上述したような
キャピラリーの内径や長さ、充填するゲルの種類等を同
じ条件にして、標準試料のＭ１３ｍｐ１８の３４５Ｇの
ピークの半値幅ΔＬが０．４５ｍｍとなるとき、予備泳
動の泳動電流について求めたところ、３．５μＡであっ
た。即ち、予備泳動の泳動電流が３．５μＡより小さい
ときは、キャピラリーの状態は良好であると判断でき、
３．５μＡよりも高くなると、キャピラリーの状態は不
良であると判断できる。

【０１１３】ここで、図１２を用いて、本実施形態によ
る泳動電流による判定方法を用いて、キャピラリー判定
装置２００がキャピラリーの状態の良否を判定する具体
的方法について説明する。図１２は、本発明の他の実施
形態によるキャピラリー電気泳動装置におけるキャピラ
リー判定装置の判定処理を示すフローチャートである。
なお、図９と同一符号は、同一処理を示しており、本実
施形態においては、図９に示した処理にくわえて、ステ
ップ１２１０〜１２５０の泳動電流値による判定処理が
追加されているので、特に、これらの処理について説明
する。

【０１１４】ステップ９１０において、制御装置８０
は、予備泳動を開始する。即ち、測定前にキャピラリー
２０を平衡化させるため、分析試料をキャピラリー２０
に注入せずに、高電圧電源３０からキャピラリー２０の
両端に電圧印加のみ行う。予備泳動の条件は、１２０Ｖ
／ｃｍで、２０分間とする。

【０１１５】ステップ１２１０において、キャピラリー
判定装置２００は、電流検出手段９０によって検出され
た電流値を測定する。

【０１１６】次に、ステップ１２２０において、キャピ
ラリー判定装置２００は、測定された予備泳動の電流幅
に基づいて、キャピラリーの状態の良否を判定する。こ
こでは、例えば、電流値が３．５μＡ以下であれば良好
と判断する。判定が良好であれば、ステップ９２０に進
み、本泳動の測定に移行する。また、電流値が３．５μ
Ａを越えれば不良とし、ステップ１２３０に進む。

【０１１７】ステップ１２３０において、キャピラリー
判定装置２００は、表示部２１０に、異常メッセージを
表示する。

【０１１８】ここで、図１３を用いて、本実施形態にお
ける表示部２１０に表示される異常メッセージの一例に
ついて説明する。図１３は、本発明の他の実施形態によ
るキャピラリー電気泳動装置における異常メッセージの
表示例の説明図である。

【０１１９】図１３に示すように、表示部２１０の測定
結果表示部２１０Ａには、測定結果である電流値（図示
の例では、４．５μＡ）が表示され、基準値表示部２１
０Ｂには、基準値である電流値の範囲（図示の例では、
２．８μＡ〜３．５μＡ）が表示される。

【０１２０】さらに、判定表示部２１０Ｄには、判定結
果に対するメッセージが表示され、図示の例では、「電
流値が高すぎます。チェックしてください」と表示され
ている。判定表示部２１０Ｄの下には、判断入力ダイア
ログ２１０Ｅが表示される。

【０１２１】ステップ１２４０において、オペレータ
は、図１３に示した判定結果に基づいて、キャピラリー
の使用を続行するか終了するかを判断する。続行若しく
は終了の選択は、入力部２２０を用いて、判断入力ダイ
アログ２１０Ｅの「続行する」若しくは「終了する」の
ボタンをマウス等でクリックすることで行われる。続行
する場合には、ステップ９２０に進んで、本泳動が行わ
れ、終了する場合には、その時点で終了し、キャピラリ
ーの交換を行う。

【０１２２】ステップ９２０において、制御装置８０
は、キャピラリーに分析試料及び標準試料を導入する。
分析試料及び標準試料は、サンプルトレイ１００に収容
されており、キャピラリー２０をバッファ槽１２からサ
ンプルトレイ１００に接続替えし、高電圧電源３０を制
御装置８０により制御して、電圧印加させて試料をキャ
ピラリー２０に導入する。導入条件は、５０Ｖ／ｃｍで
１０秒間とする。

【０１２３】ステップ９３０において、制御装置８０
は、再び、キャピラリー２０をサンプルトレイ１００か
らバッファ槽１２に接続替えし、高電圧電源３０を制御
し、電圧印加させて試料中の各ＤＮＡ断片成分をキャピ
ラリー２０中に電気泳動させる。電気泳動電圧を１２０
Ｖ／ｃｍとする。検知器ユニット６０は、各ＤＮＡ断片
成分の分離を検出する。信号処理ユニット７０は、試料
ＤＮＡの塩基配列の決定をする。

【０１２４】さらに、ステップ１２５０において、本泳
動時の電流値を判定する。判定値が所定値より大きい場
合には、ステップ１２３０，１２４０と進み、上述した
以上メッセージの表示及び処理続行の判定を行う。

【０１２５】また、ステップ９４０以降において、キャ
ピラリー判定装置２００は、特定ピークの半値幅による
キャピラリーの状態の良否を判定を行う。

【０１２６】次に、図１４を用いて、本実施形態によっ
て行われたキャピラリーの判定結果の一例について説明
する。図１４は、本発明の他の実施形態によるキャピラ
リー電気泳動装置におけるキャピラリーの判定結果の一
例の説明図である。

【０１２７】図１４に示すように、予備泳動の電気泳動
分析において、予備泳動の電流値は３．２μＡとなって
おり、基準レベルである３．５μＡ以下であるため、判
定結果は「良」となっている。次に、本泳動の第１回目
においては、本泳動の電流値は３．０μＡとなってお
り、以後、第５回目までは、電流値は、２．８μＡ以上
であり、判定結果は「良」となっている。しかしなが
ら、第６回目には、検出された電流値は２．７μＡとな
ったため、判定結果は、「否」となっている。この結果
に基づいて、第６回目までの分析は自動的に繰り返し行
われるとともに、オペレータの判断により、以降の繰り
返し測定を中止する。

【０１２８】なお、以上の説明では、電流検出手段９０
が検出する電流値は、４８本のキャピラリー２０を流れ
る電流の総和であるため、キャピラリー判定装置２００
は、１本当たりの電流値に換算して、キャピラリーの状
態を判定するようにしている。電流検出手段９０が個々
のキャピラリーの電流値を検出可能な場合には、個々の
キャピラリーの電流値に基づいて、キャピラリーの状態
の良否判定を行うようにする。

【０１２９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、泳動電流を用いて、容易にキャピラリーの状態の良
否を判定することができる。従って、キャピラリーに充
填されたゲルを交換することなく複数回の分析に繰り返
し使用する場合でも、データの信頼性を確保することが
できる。

【０１３０】

【発明の効果】本発明によれば、キャピラリー電気泳動
装置において、ゲルを交換することなく複数回の分析に
繰り返し使用する場合でも、データの信頼性を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動分析装置に用いる検知器ユニットの構成を示す光学系
のブロック図である。

【図３】本発明の一実施形態による多色蛍光検出電気泳
動分析装置における発光点と１次元光センサの受光面に
形成された像の関係の説明図である。

【図４】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置によって得られるクロマトグラムの模式図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置を用いて、各末端塩基から得られる蛍光スペクト
ルである。

【図６】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置において測定される標準試料の電気泳動分離分析
によって得られたクロマトグラムである。

【図７】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置において測定される標準試料の電気泳動分離分析
によって得られたクロマトグラムである。

【図８】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置におけるシングルピークの半値幅の説明図であ
る。

【図９】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気泳
動装置におけるキャピラリー判定装置の判定処理を示す
フローチャートである。

【図１０】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気
泳動装置における異常メッセージの表示例の説明図であ
る。

【図１１】本発明の一実施形態によるキャピラリー電気
泳動装置におけるキャピラリーの判定結果の一例の説明
図である。

【図１２】本発明の他の実施形態によるキャピラリー電
気泳動装置におけるキャピラリー判定装置の判定処理を
示すフローチャートである。なお、図９と同一

【図１３】本発明の他の実施形態によるキャピラリー電
気泳動装置における異常メッセージの表示例の説明図で
ある。

【図１４】本発明の他の実施形態によるキャピラリー電
気泳動装置におけるキャピラリーの判定結果の一例の説
明図である。

【符号の説明】

１０…移動機構 １２…泳動バッファ槽 １３…白金電極 １４…サンプルトレイホルダ １６…モータ １８…スライドガイド １９…カバー ２０…キャピラリー ２２，２４…キャピラリ押さえ ２６…カプラ ３０…高電圧電源 ４０…シースフローセル ４４…シース液 ５０…レーザ ６０…検知器ユニット ６４…フィルタ ６８…光センサ ７０…信号処理装置 ８０…制御装置 ９０…電流検出手段 １００…サンプルトレイ ２００…キャピラリー判定装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気泳動媒体が充填された複数のキャピラ
   リーと、 これらのキャピラリーに導入され、電気泳動分離された
   複数の試料成分を光学的に検知する検知器とを有し、 上記キャピラリーの両端に電圧を印加し、キャピラリー
   の一方の端に導入した試料を他の端に向けて移動させな
   がら、分離展開し、試料中の各成分を分離分析するキャ
   ピラリー電気泳動装置において、 上記キャピラリーの状態の良否を判定するキャピラリー
   判定手段を備えたことを特徴とするキャピラリー電気泳
   動装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記キャピラリー判定手段は、上記検知器によって検出
   された試料中の各成分に対応する信号ピークの中の所定
   のシングルピークの半値幅を求め、この求められた半値
   幅が所定の基準レベルよりも狭いときに、上記キャピラ
   リーの状態が良好であると判定することを特徴とするキ
   ャピラリー電気泳動装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記検知器は、レーザ励起多波長蛍光検出により電気泳
   動分離された複数の試料成分を光学的に検知するととも
   に、 上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
   判定に用いる所定のシングルピークは、検出される複数
   の試料成分のピークの中で、その蛍光スペクトルが短波
   長側に極大ピークを有するものとすることを特徴とする
   キャピラリー電気泳動装置。
4. 【請求項４】請求項３記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、さらに、 上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
   判定に用いる所定のシングルピークの両側に表れるピー
   クが、検出される複数の試料成分のピークの中で、その
   蛍光スペクトルが長波長側に極大ピークを有するものと
   することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
5. 【請求項５】請求項２記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記検知器は、レーザ励起多波長蛍光検出により電気泳
   動分離された複数の試料成分を光学的に検知するととも
   に、 上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
   判定に用いる所定のシングルピークは、検出される複数
   の試料成分のピークの中で、その蛍光スペクトルが短波
   長側から２番目に極大ピークを有するとし、このピーク
   の両側に表れるピークが、検出される複数の試料成分の
   ピークの中で、その蛍光スペクトルが長波長側に極大ピ
   ークを有するものとすることを特徴とするキャピラリー
   電気泳動装置。
6. 【請求項６】請求項２記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
   判定に用いる所定のシングルピークは、上記キャピラリ
   ーに導入された標準試料の中の所定のピークであること
   を特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
7. 【請求項７】請求項２記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記キャピラリー判定手段がキャピラリーの状態の良否
   判定に用いる所定のシングルピークは、上記複数のキャ
   ピラリーにそれぞれ導入された未知試料の中の所定のピ
   ークであり、複数の未知試料の所定のピークを用いてキ
   ャピラリーの状態の良否を判定することを特徴とするキ
   ャピラリー電気泳動装置。
8. 【請求項８】請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記キャピラリー判定手段は、上記キャピラリーの両端
   に泳動電圧を印加としたときに流れる泳動電流を検出
   し、この泳動電流が、所定の基準レベルの範囲内いある
   ときに、上記キャピラリーの状態が良好であると判定す
   ることを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
9. 【請求項９】請求項８記載のキャピラリー電気泳動装置
   において、 上記キャピラリー判定手段は、試料をキャピラリーに導
   入してキャピラリーの両端に電圧を印加した時に検出さ
   れる本泳動時の泳動電流を用いて、上記キャピラリーの
   状態の良否を判定することを特徴とするキャピラリー電
   気泳動装置。
10. 【請求項１０】請求項８記載のキャピラリー電気泳動装
    置において、 上記キャピラリー判定手段は、試料をキャピラリーに導
    入することなくキャピラリーの両端に電圧を印加した時
    に検出される予備泳動時の泳動電流を用いて、上記キャ
    ピラリーの状態の良否を判定することを特徴とするキャ
    ピラリー電気泳動装置。