JP2841103B2 - Fluorescent pattern reading method and apparatus - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蛍光パターン読み取り方法および装置に関
し、特に、蛍光物質により標識された試料に対して電気
泳動を行って泳動パターンに展開した後、泳動パターン
の蛍光物質を励起して蛍光を発光させ、発光する蛍光パ
ターンを読み取る蛍光パターン読み取り方法および装置
に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for reading a fluorescent pattern, in particular, after performing electrophoresis on a sample labeled with a fluorescent substance and developing it into an electrophoretic pattern, The present invention relates to a fluorescent pattern reading method and a fluorescent pattern reading apparatus that excites a fluorescent substance in an electrophoresis pattern to emit fluorescence and reads a fluorescent pattern to emit light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、DNAシーケンシング（遺伝子の塩基配列決
定）を含む種々の遺伝子構造解析、アミノ酸等の蛋白の
質量分析、高分子の構造分析を行うために、放射性アイ
ソトープ標識による電気泳動分析法が用いられる。この
ような電気泳動分析法は、放射性アイソトープで標識し
た試料の断片に対してゲルを用いて電気泳動を行い、電
気泳動で展開された試料の断片の分布パターンをＸ線フ
ィルムに転写した後に解析を行うことにより、試料の分
析を行う方法である。In general, electrophoretic analysis by radioisotope labeling is used to perform various gene structure analyzes including DNA sequencing (gene sequence determination), mass analysis of proteins such as amino acids, and structural analysis of macromolecules. In such an electrophoresis analysis method, a fragment of a sample labeled with a radioactive isotope is subjected to electrophoresis using a gel, and the distribution pattern of the sample fragment developed by electrophoresis is transferred to an X-ray film and then analyzed. Is performed to analyze the sample.

一方、近年のレーザなどの光源技術の進展により、放
射性アイソトープに替えて蛍光物質で標識する蛍光法に
よる電気泳動分析法が開発されてきた。蛍光法による電
気泳動パターン読み取り装置は、危険で高価な放射性ア
イソトープを必要としない利点を有している。しかしな
がら、放射性アイソトープによる電気泳動分析法と等価
な信号対雑音比（SN比）を得るためには、高度な光学系
の技術や信号処理技術が要求される。On the other hand, with the progress of light source technology such as laser in recent years, an electrophoretic analysis method by a fluorescence method of labeling with a fluorescent substance instead of a radioactive isotope has been developed. An electrophoresis pattern reader by the fluorescence method has an advantage that a dangerous and expensive radioactive isotope is not required. However, in order to obtain a signal-to-noise ratio (SN ratio) equivalent to an electrophoretic analysis method using a radioactive isotope, advanced optical system technology and signal processing technology are required.

非常に微弱な光量の光パターンを読み取る読み取り装
置の一例として、蛍光色素の分布パターンを読み取る蛍
光式電気泳動パターン読み取り装置がある。ここでは、
背景ノイズと検出する微弱な光量の光パターンを区別し
て、光パターンを読み取るために、光学フィルタ,2次元
のイメージインテンシファイア，光電子増倍管などの高
感度の光センサが用いられる。As an example of a reading device that reads a light pattern having a very weak light amount, there is a fluorescent electrophoresis pattern reading device that reads a distribution pattern of a fluorescent dye. here,
A high-sensitivity optical sensor, such as an optical filter, a two-dimensional image intensifier, or a photomultiplier, is used to read a light pattern by distinguishing a light pattern of a weak light amount to be detected from background noise.

蛍光標識による電気泳動パターン読み取り装置の代表
例として、最も感度を必要とする種類のDNAシーケンシ
ング装置を例として説明する。DNAシーケンシング装置
を用いて、DNAシーケンシングを行う場合、構造を決定
しようとするDNAの試料は、まず、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
して試料を断片化し、蛍光物質で標識してフラグメント
（断片）とする。このフラグメントは、種々の長さを持
ち、かつ、切断端にアデニン、シトシン、グアニン、チ
ミン（Adenin,Cytosine,Guanine,Thimine;以下、A,C,G,
Tと略称する）の４種のいずれかの特定の塩基を有する
断片である。フラグメント化されたA,C,G,Tの各々のDNA
の試料は、電気泳動によりその断片の長さに対応して分
離できるので、電気泳動を行い、各断片を分離した後、
レーザ光を照射し、各断片に標識されている蛍光物質を
励起し、その蛍光物質から発する蛍光の強度分布を測定
することにより、各々の塩基の配列を読み取り、DNAの
構造を決定する。As a typical example of an electrophoresis pattern reading device using a fluorescent label, a type of DNA sequencing device requiring the highest sensitivity will be described as an example. When performing DNA sequencing using a DNA sequencing apparatus, a DNA sample whose structure is to be determined is first controlled by a restriction enzyme to control the reaction rate of a chemical reaction specific to each base. Is fragmented and labeled with a fluorescent substance to obtain a fragment (fragment). This fragment has various lengths, and adenine, cytosine, guanine, and thymine (Adenin, Cytosine, Guanine, Thimine; hereinafter, A, C, G,
T) (abbreviated as T). Fragmented DNA of each of A, C, G, T
Can be separated by electrophoresis according to the length of the fragment, so after performing electrophoresis and separating each fragment,
By irradiating a laser beam to excite the fluorescent substance labeled on each fragment and measuring the intensity distribution of the fluorescence emitted from the fluorescent substance, the sequence of each base is read and the structure of DNA is determined.

第12図は、電気泳動を行ったDNA断片の分布例を示す
図である。DNA断片の持つ長さの相違（分子量の差）に
より電気泳動される距離が異なるために、各々のDNA断
片が時間の経過と共に同一分子量のDNA断片毎に集ま
り、第12図に示すように、各々の分子量に対応して、各
々のバンド66が形成される。全体としては、各々の塩基
のレーン71、72、73、74に展開されたバンド66を有する
電気泳動パターン70となる。各バンドにおける試料の量
は、10^-16molと非常に微量である。この電気泳動パター
ン70は、各々の分子量に対応して、各々のバンド66が展
開されて形成されるものである。Ａ、C,G,Tの各塩基のD
NA断片には必ず１塩基以上の分子量差が生ずるため、電
気泳動される距離が、各々の塩基のレーン71、72、73、
74のバンド毎にすべて異なる。したがって、A,C,G,Tの
各塩基のレーン71〜74における各バンド66が原理的にレ
ーンのバンドと横一列に並ぶことはない。DNAシーケン
シングでは、バンド66の順番をA,C,G,Tの各塩基のレー
ン71〜74に対して下から順にたどるパターン読み取りを
行い、DNAの配列を解析する。FIG. 12 is a diagram showing an example of the distribution of DNA fragments subjected to electrophoresis. Since the distance of electrophoresis is different due to the difference in the length of the DNA fragments (difference in molecular weight), each DNA fragment gathers for each DNA fragment of the same molecular weight over time, as shown in FIG. Each band 66 is formed corresponding to each molecular weight. As a whole, an electrophoresis pattern 70 having bands 66 developed in lanes 71, 72, 73, 74 of each base is obtained. The amount of sample in each band is very small, 10 ^-16 mol. The electrophoresis pattern 70 is formed by developing each band 66 corresponding to each molecular weight. D of each base of A, C, G, T
Since a difference in molecular weight of at least one base always occurs in the NA fragment, the distance to be electrophoresed is determined by the lanes 71, 72, 73,
Everything is different for each of the 74 bands. Therefore, the bands 66 of the bases A, C, G, and T in the lanes 71 to 74 do not line up with the bands of the lanes in principle. In the DNA sequencing, the sequence of the band 66 is read from the bottom to the lanes 71 to 74 of the bases A, C, G, and T in order from the bottom to analyze the DNA sequence.

電気泳動法による分析法は、上述のように、各々のDN
Aの塩基の配列を解析するDNAシーケンシング装置に利用
されるが、また、電気泳動法による分析法は、他の試料
に対応して電気泳動を行う場合も同様に利用できる。こ
の場合、解析すべき試料に対して電気泳動を行う。解析
すべき試料に電気泳動を行うと、試料は各々の分子量ま
たは溶媒中における試料の電荷量に対応して分離され、
それぞれにバンド形成されるので、形成されたバンドの
分布を読み取り、試料の分子量の差が判定できる。ま
た、電気泳動による試料の断片の泳動距離の測定、所定
位置のバンドの有無の判定により、分子量の推定や所定
の分子の有無が判定できる。As described above, analysis by electrophoresis is performed for each DN.
It is used in a DNA sequencing apparatus for analyzing the sequence of the base of A, and the analysis method by electrophoresis can be similarly used when electrophoresis is performed for other samples. In this case, electrophoresis is performed on the sample to be analyzed. When electrophoresis is performed on a sample to be analyzed, the sample is separated according to each molecular weight or the charge amount of the sample in a solvent,
Since a band is formed for each, the distribution of the formed band is read, and the difference in the molecular weight of the sample can be determined. Further, by measuring the migration distance of the sample fragment by electrophoresis and determining the presence or absence of a band at a predetermined position, it is possible to estimate the molecular weight or determine the presence or absence of a predetermined molecule.

このような電気泳動による分析を行う場合、ベースと
なるゲルに蛍光物質を標識した試料に注入し、ゲルに電
気泳動を行うと、電気泳動を行った後のゲルには、試料
の各々の分子量の相違により分布するバンド分布ができ
るので、このバンド分布を測定する。バンド分布の測定
は、蛍光物質に励起を起こす励起光となるレーザ光やラ
ンプなどの光を発光して、この光を電気泳動を行ったゲ
ルに照射し、これによりゲルから発光された蛍光を光電
変換素子で検出することによって、バンドの分布パター
ンを測定する。ゲルとしては、例えば、ポリアクリルア
ミドゲルや、アガロースゲルなどが用いられる。When such an electrophoretic analysis is performed, a gel in which a fluorescent substance is labeled is injected into a base gel, and the gel is electrophoresed. The band distribution is measured because of the difference between the two. The band distribution is measured by emitting light such as a laser beam or a lamp as excitation light that causes excitation of the fluorescent substance, irradiating the gel on the electrophoresed light, and thereby irradiating the fluorescence emitted from the gel. The band distribution pattern is measured by detecting with a photoelectric conversion element. As the gel, for example, a polyacrylamide gel or an agarose gel is used.

この種の蛍光検出法による電気泳動装置の一例とし
て、特開昭61−62843号公報に記載された電気泳動装置
がある。As one example of an electrophoresis apparatus using this type of fluorescence detection method, there is an electrophoresis apparatus described in JP-A-61-62843.

次に、このような蛍光検出法による電気泳動装置につ
いて具体的に説明する。Next, an electrophoresis apparatus using such a fluorescence detection method will be specifically described.

第８図は、従来の蛍光式電気泳動装置の外観を示す斜
視図である。第８図を参照すると、電気泳動装置は、試
料の電気泳動を行い、蛍光の分布を計測する泳動計測装
置51と、計測したデータを基にデータ処理を行うデータ
処理装置52と、それら相互を接続するケーブル53とから
構成されている。泳動計測装置51には扉51aがあり、扉5
1aを開いて、DNA断片の電気泳動を行うベースとなるゲ
ルの注入を行い、更に電気泳動を行う試料の所定量を注
入する。扉51aを閉じて、操作表示パネル51bの泳動開始
スイッチを押すと電気泳動が開始される。電気泳動が開
始されると、泳動計測装置51では、操作表示パネル51b
にあるモニタに動作状態が表示される。計測されたデー
タは、データ処理装置52に転送され、予めプログラムさ
れている所定のデータ処理が行われる。データ処理装置
52は、計算機本体54と、利用者からの指令などを入力す
るためのキーボード55と、処理状態や結果を表示するデ
ィスプレイ装置56と、処理の結果などを記録するプリン
タ57とから構成されている。FIG. 8 is a perspective view showing the appearance of a conventional fluorescent electrophoresis apparatus. Referring to FIG. 8, the electrophoresis apparatus includes an electrophoresis measurement apparatus 51 that performs electrophoresis of a sample and measures the distribution of fluorescence, a data processing apparatus 52 that performs data processing based on the measured data, and And a cable 53 to be connected. The migration measuring device 51 has a door 51a, and the door 5
Open 1a, inject a gel serving as a base for electrophoresis of DNA fragments, and further inject a predetermined amount of a sample for electrophoresis. When the door 51a is closed and the electrophoresis start switch on the operation display panel 51b is pressed, electrophoresis starts. When the electrophoresis is started, the electrophoresis measurement device 51 displays an operation display panel 51b.
The operating status is displayed on the monitor at. The measured data is transferred to the data processing device 52, and predetermined data processing that is programmed in advance is performed. Data processing device
52 includes a computer main body 54, a keyboard 55 for inputting a command or the like from a user, a display device 56 for displaying a processing state or a result, and a printer 57 for recording a processing result or the like. .

第９図は、泳動計測装置の内部の構成を示すブロック
図である。泳動計測装置（51;第８図）の構成は、第９
図に示すように、電気泳動装置部63および信号処理装置
部64から構成されており、この２つ部分がまとめられ
て、泳動計測装置の全体の装置を構成している。電気泳
動装置部63は、電気泳動を行う泳動部５と、泳動部５に
電圧を印加するための第１電極2aおよび第２電極2bと、
泳動部５および各電極2a,2bを支えるための支持板３
と、泳動部５に電圧を印加するための電気泳動用電源装
置４と、蛍光物質を励起するための光を発光する光源11
と、光源11からの光を導くための光ファイバ12と、蛍光
物質から発生した蛍光13を集光して受光する光学系の集
光器14と、特定波長の光を選択的に通す光学フィルタ15
と、受光した光を電気信号に変換するための光センサ16
とから構成されている。また、信号処理装置部64は、光
センサ16からの電気信号を受けて増幅する増幅器17と、
電気信号のアナログ信号をディジタルデータに変換する
アナログ・ディジタル変換回路18と、ディジタル変換し
たデータに対して加算平均処理等の前処理を行う信号処
理部19と、前処理したデータを外部のデータ処理装置へ
送出するインターフェース処理を行うインタフェース20
と、電気泳動装置部および信号処理系の全体を制御する
ための制御回路10とから構成されている。この信号処理
装置64から出力されるディジタル信号OUTは、データ処
理装置（52;第８図）に送られ、解析処理などのデータ
処理が行われる。FIG. 9 is a block diagram showing the internal configuration of the electrophoresis measurement device. The configuration of the electrophoresis measurement device (51; FIG. 8) is as shown in FIG.
As shown in the figure, it is composed of an electrophoresis device section 63 and a signal processing device section 64, and these two parts are put together to constitute an entire electrophoresis measurement apparatus. The electrophoresis device section 63 includes: an electrophoresis section 5 that performs electrophoresis; a first electrode 2a and a second electrode 2b for applying a voltage to the electrophoresis section 5;
Support plate 3 for supporting electrophoresis section 5 and electrodes 2a, 2b
An electrophoresis power supply 4 for applying a voltage to the electrophoresis unit 5; and a light source 11 for emitting light for exciting a fluorescent substance.
And an optical fiber 12 for guiding light from a light source 11, an optical condenser 14 for condensing and receiving fluorescence 13 generated from a fluorescent substance, and an optical filter for selectively passing light of a specific wavelength. Fifteen
And an optical sensor 16 for converting the received light into an electric signal.
It is composed of Further, the signal processing unit 64 includes an amplifier 17 that receives and amplifies the electric signal from the optical sensor 16,
An analog-to-digital conversion circuit 18 for converting an analog signal of an electrical signal into digital data; a signal processing unit 19 for performing pre-processing such as averaging processing on the digital-converted data; Interface 20 that performs interface processing to send to the device
And a control circuit 10 for controlling the entire electrophoresis apparatus and the signal processing system. The digital signal OUT output from the signal processing device 64 is sent to a data processing device (52; FIG. 8), where data processing such as analysis processing is performed.

次に、このように構成された電気泳動装置の動作を説
明する。Next, the operation of the electrophoresis apparatus thus configured will be described.

第８図および第９図を参照する。泳動計測装置51にあ
る扉51aを開き、内部にある泳動部５にゲルを注入し、
更に蛍光物質で標識したDNA断片の試料を注入する。操
作パネル51bのスイッチを操作して、電気泳動開始を指
示すると、電気泳動用電源装置４からの電圧が電極2a,2
bにより泳動部５に供給されて電気泳動が開始される。
電気泳動によって、蛍光物質で標識された試料は、例え
ば、第12図に示すように、各々の試料のレーン71、72、
73、74において電気泳動され、試料に含まれる分子の分
子量毎に集まり、それぞれにバンド66を作る。分子量の
軽い分子ほど泳動速度が速いため、同一時間内に泳動さ
れる距離は大きい。これらのバンド66の検出は、第10a
図に示すように、光源からの光ファイバ12に通して導
き、泳動部５の横方向からゲルに対して光路61上で照射
することにより、ゲル中でバンド66に集まっている標識
の蛍光物質に蛍光13を発生させて行う。発生する蛍光
は、蛍光物質の吸光係数，量子効率，励起光の強度など
によるが、バンド当り、10^-16mol程度と非常に微量な量
しか蛍光物質が含まれていないため、非常に微弱な光と
なる。例えば、蛍光物質として、フレオレセインイソチ
オシアネート（Fluorescein Isothiocyanate）を使用し
た場合について説明すると、フレオレセインイソチオシ
アネートは、励起光の励起波長のピークが490nm、蛍光
波長のピークが520nmである。モル吸光係数は７×10⁴mo
l・cm^-1であり、量子効率は0.65程度である。Please refer to FIG. 8 and FIG. Open the door 51a of the electrophoresis measuring device 51, inject the gel into the electrophoresis section 5 inside,
Further, a sample of a DNA fragment labeled with a fluorescent substance is injected. When a switch on the operation panel 51b is operated to instruct the start of electrophoresis, the voltage from the electrophoresis power supply 4 is applied to the electrodes 2a and 2a.
By b, it is supplied to the electrophoresis section 5 and electrophoresis is started.
By electrophoresis, a sample labeled with a fluorescent substance, for example, as shown in FIG. 12, lanes 71, 72,
Electrophoresis is performed at 73 and 74, and the molecules are collected for each molecular weight of the molecules contained in the sample, and a band 66 is formed for each. Lighter molecules have a higher migration speed, so that the migration distance in the same time is longer. Detection of these bands 66
As shown in the figure, the fluorescent material of the label collected in the band 66 in the gel is guided by passing through the optical fiber 12 from the light source and irradiating the gel on the optical path 61 from the lateral direction of the migrating unit 5. To generate fluorescence 13. The generated fluorescence depends on the extinction coefficient, quantum efficiency, excitation light intensity, etc. of the fluorescent substance. However, since the fluorescent substance is contained only in a very small amount of about 10 ^-16 mol per band, it is very weak. It becomes light. For example, a case where fluorescein isothiocyanate is used as the fluorescent substance will be described. In the case of fluorescein isothiocyanate, the peak of the excitation wavelength of the excitation light is 490 nm and the peak of the fluorescence wavelength is 520 nm. Molar extinction coefficient is 7 × 10 ⁴ mo
l · cm ⁻¹ and the quantum efficiency is about 0.65.

１バンド内に 10^-16molの蛍光物質が存在する場合、
励起光に波長488nmで出力1mWのアルゴンイオンレーザを
使用した場合に発生する蛍光の光量は、ゲルの厚みなど
で異なるが、10¹⁰個/Sオーダの蛍光の光子が発生する。
更に、発生した蛍光は、全周方向に拡がるため、集光レ
ンズを見込む立体角相当の光が光電変換される。したが
って、一般のCCD固体撮像素子カメラなどで直接に受光
することは困難である。If 10 ^-16 mol of fluorescent material exists in one band,
Amount of fluorescence produced when using an argon ion laser output 1mW at wavelength 488nm to the excitation light is different, etc. The thickness of the gel, photon fluorescence 10 ¹⁰ / S order is generated.
Further, the generated fluorescent light spreads in the entire circumferential direction, so that light equivalent to a solid angle that looks into the condenser lens is photoelectrically converted. Therefore, it is difficult to directly receive light with a general CCD solid-state imaging device camera or the like.

なお、泳動部５は、その正面図を第10a図に、その縦
断面図を第10b図に示すように、ポリアクリルアミドな
どのゲル5aと、該ゲル5aを両側から挟んで支えるための
ガラスの支持板5b,5Cとから構成されている。泳動部５
のゲル5aに上部から例えばDNA断片の試料を注入し、第
１電極2aおよび第２電極2b（第９図）に泳動電圧を印加
して、電気泳動を行う。光源から照射された光、例えば
レーザ光は、光ファイバ12からゲル5a中の光路61を通
り、光路61上の蛍光物質を照射する。これにより、光路
61上に存在する蛍光物質が励起されて蛍光13を発する。
蛍光13はレンズの組合せで構成される光学系の集光器14
に到達し、集光された後に光学フィルタ15で選択され、
一次元の光センサ16において電気信号に変換される。光
センサ16では、微弱な光を効率よく電気信号に変換する
ため、イメージインテンシファイアなどを用いて、10⁴
〜10⁵倍に光増幅し、その画像をCCDの一次元光センサな
どで電気信号に変換している。光センサ16により得られ
た電気信号は、増幅器17により希望するレベルの信号に
増幅され、アナログ・ディジタル変換回路18によりアナ
ログ・ディジタル変換され、信号処理部19へ送られる。
信号処理部19では、信号対雑音比（S/N比）を向上させ
るために加算平均処理等の信号処理が行われる。このよ
うにして信号処理されたディジタル信号のデータは、イ
ンタフェース20により、データ処理装置52に送出され
る。As shown in FIG. 10a, a front view thereof is shown in FIG. 10a, and a longitudinal sectional view thereof is shown in FIG. 10b. As shown in FIG. 10b, a gel 5a such as polyacrylamide and glass It is composed of support plates 5b and 5C. Electrophoresis unit 5
For example, a sample of a DNA fragment is injected into the gel 5a from above, and electrophoresis is performed by applying a migration voltage to the first electrode 2a and the second electrode 2b (FIG. 9). Light emitted from the light source, for example, a laser beam, passes from the optical fiber 12 through the optical path 61 in the gel 5a, and irradiates the fluorescent substance on the optical path 61. This allows the optical path
The fluorescent substance present on 61 is excited to emit fluorescent light 13.
The fluorescent light 13 is a condenser 14 of an optical system composed of a combination of lenses.
Is selected by the optical filter 15 after being collected,
The one-dimensional optical sensor 16 converts the electric signal into an electric signal. In the optical sensor 16, for converting the weak light efficiently an electric signal, by using a image intensifier, 10 ⁴
Optically amplified ^{to 105} times, and converts the image like in the electrical signal one-dimensional light sensor CCD. The electric signal obtained by the optical sensor 16 is amplified to a signal of a desired level by an amplifier 17, analog-to-digital converted by an analog-to-digital converter 18, and sent to a signal processor 19.
In the signal processing unit 19, signal processing such as averaging processing is performed to improve the signal-to-noise ratio (S / N ratio). The data of the digital signal subjected to the signal processing in this manner is transmitted to the data processing device 52 by the interface 20.

第11a図および第11b図は、泳動計測装置51から送出さ
れるDNA断片の蛍光強度パターン信号の例を説明する図
である。例えば、第11a図に示されるように、電気泳動
が行われた泳動部５に対して光路61上でレーザ光が照射
されると、光路61上に存在するゲルの蛍光物質が励起さ
れて、蛍光を発するので、この蛍光を、レーン毎に所定
の検出位置で電気泳動方向62の方向に時間の経過と共に
検出する。これにより、各レーンのバンド66が光路61上
の位置を通過する時に、蛍光が検出されることになり、
１つのレーンにおける蛍光強度のパターン信号が、第11
b図に示すように、検出される。このため、バンド66が
光路61上の位置を通過するときに、蛍光強度のピークが
得られる。したがって、第11b図に示す蛍光強度パター
ン信号は、電気泳動方向62の方向におけるバンド66の蛍
光強度パターン信号となっている。11a and 11b are diagrams illustrating an example of a fluorescence intensity pattern signal of a DNA fragment transmitted from the electrophoresis measurement device 51. For example, as shown in FIG. 11a, when the electrophoresis section 5 on which the electrophoresis has been performed is irradiated with laser light on the optical path 61, the gel fluorescent material present on the optical path 61 is excited, Since the fluorescent light is emitted, the fluorescent light is detected in a predetermined detection position for each lane in the electrophoresis direction 62 over time. Thereby, when the band 66 of each lane passes through the position on the optical path 61, fluorescence will be detected,
The pattern signal of the fluorescence intensity in one lane is
It is detected as shown in Figure b. Therefore, when the band 66 passes through the position on the optical path 61, a peak of the fluorescence intensity is obtained. Therefore, the fluorescence intensity pattern signal shown in FIG. 11b is a fluorescence intensity pattern signal of the band 66 in the direction of the electrophoresis 62.

データ処理装置52では、計算機本体54により泳動計測
装置51から送出されるDNA断片の蛍光強度パターン信号
のデータを受けて、蛍光強度パターンのデータから分子
量の比較やDNAの塩基配列を決定するデータ処理を行
う。データ処理を行い決定された塩基等の並びは、記号
化して出力され、ディスプレイ装置56により画面表示
し、またはプリンタ57により印刷出力される。また、デ
ータ処理された結果のデータは、必要に応じて磁気記憶
媒体に記録される。The data processing device 52 receives the data of the fluorescence intensity pattern signal of the DNA fragment sent from the electrophoresis measurement device 51 by the computer main body 54, and performs a data processing for comparing the molecular weight and determining the base sequence of DNA from the data of the fluorescence intensity pattern. I do. The arrangement of the bases and the like determined by performing the data processing is symbolized and output, displayed on the screen by the display device 56, or printed out by the printer 57. The data resulting from the data processing is recorded on a magnetic storage medium as needed.

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

ところで、上述したような蛍光検出法による電気泳動
パターン読み取り装置においては、試料から発生する非
常に微弱な蛍光の分布パターンを励起光などの散乱光の
背景ノズルから区別して読み取るため、光学フィルタを
用い、また、１次元または２次元のイメージインテンシ
ファイアで受光して光増幅し、更に高感度のCCDなどの
１次元の光センサを用いて、光パターン信号を電気信号
に変換する必要がある。このため、１次元または２次元
で光増幅するイメージインテシィファイアなどの光増幅
系と、CCDなどの高感度の１次元で受光する光センサ系
とを組合せた受光部が必要となる。By the way, in the electrophoresis pattern reader using the fluorescence detection method as described above, an optical filter is used to read a distribution pattern of extremely weak fluorescence generated from a sample from a background nozzle of scattered light such as excitation light. In addition, it is necessary to receive light with a one-dimensional or two-dimensional image intensifier, amplify the light, and convert a light pattern signal into an electric signal using a one-dimensional optical sensor such as a CCD with high sensitivity. For this reason, a light receiving unit is required that combines a light amplification system such as an image intensifier that amplifies light one-dimensionally or two-dimensionally and an optical sensor system such as a CCD that receives light one-dimensionally with high sensitivity.

しかしながら、１次元または２次元で光増幅し受光す
るイメージインテシィファイアおよびCCDの光センサを
組み合せた１次元または２次元の受光部は、ポイント型
の光電子増倍管に比較して、非常に高価であり、電気泳
動パターン読み取り装置のコストが高くなるとなるとい
う問題がある。また、CCDの光センサは、読み取り試料
サイズに比べて小さいため、読み取りサンプル（試料）
の中央部と両端部とでは、センサからの距離と見込む角
度が異なる。このため、読み取るための検出感度は、中
央部が高く、両端部で低くなるムラが生ずる別の問題が
ある。However, a one-dimensional or two-dimensional light receiving unit that combines an image intensifier and a CCD optical sensor that amplifies and receives light in one or two dimensions is very expensive compared to a point-type photomultiplier tube. However, there is a problem that the cost of the electrophoresis pattern reading device increases. In addition, since the CCD optical sensor is smaller than the size of the read sample, the read sample (sample)
The distance from the sensor and the expected angle are different between the central part and the both ends. For this reason, there is another problem in that the detection sensitivity for reading is high at the center and low at both ends.

本発明は、これらの問題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 these problems.

本発明の目的は、非常に微弱な蛍光パターンを高感度
に読み取ることができる安価な蛍光パターン読み取り方
法および装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an inexpensive fluorescent pattern reading method and apparatus capable of reading a very weak fluorescent pattern with high sensitivity.

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

上記目的を達成するため、本発明の蛍光パターン読み
取り方法は、蛍光物質により標識された試料に対して電
気泳動を行い、該蛍光物質を励起して蛍光を発光させ、
発光する蛍光パターンを読み取る蛍光パターン読み取り
方法であって、光透過率を制御できる複数の区画を有す
る光シャッタを蛍光パターンの読み取り方向に配設し、
該光シャッタの各区画の光透過率を変えて、光シャッタ
からの透過光を集光して受光し、光シャッタの各区画の
光透過率と集光した受光強度により、光シャッタの各区
画における受光量を求める演算を行い、蛍光パターンを
読み取ることを特徴とする。To achieve the above object, the fluorescent pattern reading method of the present invention performs electrophoresis on a sample labeled with a fluorescent substance, excites the fluorescent substance to emit fluorescence,
A fluorescent pattern reading method for reading a fluorescent pattern that emits light, wherein an optical shutter having a plurality of sections that can control light transmittance is disposed in a fluorescent pattern reading direction,
The light transmittance of each section of the optical shutter is changed, and the transmitted light from the optical shutter is collected and received, and the light transmittance of each section of the optical shutter and the received light intensity are used to determine each section of the optical shutter. And calculating the amount of received light in step (1) and reading the fluorescent pattern.

また、蛍光物質により標識された試料に対して電気泳
動を行って泳動パターンに展開した後、泳動パターンの
蛍光物質を励起して蛍光を発光させ、発光する蛍光パタ
ーンを読み取る蛍光パターン読み取り装置において、蛍
光パターンの読み取り方向に配設した複数の区画の光透
過率を制御できる光シャッタと、該光シャッタの各区画
の光透過率を変えて蛍光パターンの読み取りを制御する
読取り制御装置と、光シャッタの各区画からの光を集光
して受光する光電センサとを有することを特徴とする。In addition, after performing electrophoresis on a sample labeled with a fluorescent substance and developing the electrophoretic pattern, the fluorescent substance in the electrophoretic pattern is excited to emit fluorescence, and in a fluorescent pattern reading apparatus for reading the emitted fluorescent pattern, An optical shutter capable of controlling the light transmittance of a plurality of sections arranged in the fluorescent pattern reading direction, a reading control device for controlling the reading of the fluorescent pattern by changing the light transmittance of each section of the optical shutter, and an optical shutter And a photoelectric sensor that collects and receives light from each section.

ここでの光シャッタは例えば、各区画の光透過率を制
御できる液晶シャッタであり、光センサは例えば、ポイ
ント型の光電子増倍管である。The optical shutter here is, for example, a liquid crystal shutter capable of controlling the light transmittance of each section, and the optical sensor is, for example, a point-type photomultiplier tube.

〔作用〕[Action]

前記手段によれば、光透過率を制御できる複数の区画
を有する光シャッタが蛍光パターンの読み取り方向に配
置されて設けられる。そして、該光シャッタの各区画の
光透過率を変えて、光シャッタからの透過光を集光して
受光し、光シャッタの各区画の光透過率と集光した受光
強度により、光シャッタの各区画における受光量を求め
る演算を行い、読み取った蛍光パターンを得る。ここで
は、光シャッタの各区画の光透過率を制御するための読
取り制御装置が備えられ、読み取り制御装置は光シャッ
タの各区画の光透過率を制御し、光シャッタからの各区
画の透過光を集光して、光センサで受光する。この場
合、光センサでは、複数区画の透過光を同時に集光して
受光するので、光センサなどで発生する背景ノイズを等
価的に低くして、蛍光パターンを受光して読み取りこと
ができる。また、蛍光パターンは、光シャッタで時間
的、空間的に分離して受光するので、光センサは、ポイ
ント型の光電子増倍管を用いることができ、十分な読み
取り感度を有する受光部を安価に構成できる。また、光
シャッタの各区画は、読み取り面の各画素に対応して、
それぞれに等しい距離と角度の位置に置かれるため、各
画素の画度は概ね等しくすることができる。According to the above means, an optical shutter having a plurality of sections capable of controlling light transmittance is provided in the fluorescent pattern reading direction. Then, the light transmittance of each section of the optical shutter is changed, and the transmitted light from the optical shutter is collected and received. An operation for obtaining the amount of received light in each section is performed to obtain a read fluorescence pattern. Here, a reading control device for controlling the light transmittance of each section of the optical shutter is provided, and the reading control device controls the light transmittance of each section of the optical shutter and transmits the light of each section from the optical shutter. Is collected and received by an optical sensor. In this case, since the optical sensor collects and receives the transmitted light of the plurality of sections simultaneously, the background noise generated by the optical sensor and the like can be reduced equivalently, and the fluorescent pattern can be received and read. In addition, since the fluorescent pattern is temporally and spatially separated and received by the optical shutter, the light sensor can use a point-type photomultiplier tube, and the light receiving unit having sufficient reading sensitivity can be manufactured at a low cost. Can be configured. Each section of the optical shutter corresponds to each pixel on the reading surface,
Since the pixels are positioned at the same distances and angles, the resolution of each pixel can be made substantially equal.

すなわち、微弱な光の蛍光パターンを読み取る読み取
り方法では、光シャッタの各区画の光透過率と、その時
に集光して受光した光シャッタの区画数だけの受光強度
とにより、光シャッタの各区画における受光量を求める
演算を行って、読み取る蛍光パターンを得る。したがっ
て、蛍光パターン読み取り装置には、発光した微弱な蛍
光を、空間的に各区画毎に選択して透過率を制御できる
光シャッタが設けられ、光シャッタからの透過光を集光
して受光する光電変換素子の光センサとして、ポイント
型の光電子倍増管が設けられて受光部が構成される。こ
れにより、受光部は低コストで構成できる。In other words, in the reading method for reading a fluorescent pattern of weak light, each section of the optical shutter is determined by the light transmittance of each section of the optical shutter and the received light intensity of the number of sections of the optical shutter that are condensed and received at that time. Is performed to calculate the amount of received light in step (1) to obtain a fluorescent pattern to be read. Therefore, the fluorescent pattern reading device is provided with an optical shutter capable of controlling the transmittance by spatially selecting weakly emitted fluorescent light for each section, and collecting and receiving the transmitted light from the optical shutter. As an optical sensor of the photoelectric conversion element, a point-type photomultiplier is provided to constitute a light receiving unit. Thus, the light receiving unit can be configured at low cost.

このように、高価な１次元または２次元のイメージイ
ンテンシファイア,CCDなどの１次元まはた２次元の光セ
ンサで構成される受光部の替わりに、光シャッタとして
液晶シャッタを用い、また、光電変換素子の光センサと
して、ポイント型の光電子増倍管を用いることができる
ので、安価に装置が構成することができる。また、光シ
ャッタは複数の区画の光透過率を直交関数の係数行列に
従って制御し、それぞれに集光した受光量と、係数行列
とから逆行列演算により各区画毎の受光光量を求めるこ
とにより、光シャッタの複数区画の透過光を集光して同
時に受光することができる。これにより、等価的に背景
ノイズの雑音量を下げて蛍光パターンを読み取ることが
できる。したがって、装置全体の信号対雑音比を高める
ことができる。As described above, instead of the light receiving unit including a one-dimensional or two-dimensional optical sensor such as an expensive one-dimensional or two-dimensional image intensifier or CCD, a liquid crystal shutter is used as an optical shutter. Since a point-type photomultiplier tube can be used as the optical sensor of the photoelectric conversion element, the device can be configured at low cost. Further, the optical shutter controls the light transmittance of the plurality of sections according to the coefficient matrix of the orthogonal function, and obtains the amount of received light for each section by an inverse matrix operation from the amount of received light condensed for each section and the coefficient matrix. Light transmitted through a plurality of sections of the optical shutter can be collected and received simultaneously. As a result, the fluorescent pattern can be read with the noise amount of the background noise reduced equivalently. Therefore, the signal-to-noise ratio of the entire device can be increased.

〔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。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第１図は、本発明の一実施例にかかる蛍光式電気泳動
パターン読み取り装置の受光部の構成を示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a light receiving section of a fluorescent electrophoresis pattern reader according to one embodiment of the present invention.

第１図において、５は電気泳動を行う泳動部である。
泳動部５は、ポリアクリルアミドなどのゲル5aと、該ゲ
ル5aを両側から狭んで支えるためのガラスの支持板5b,5
cとから構成されている。泳動部５のゲル5aに上部から
例えばDNA断片の試料を注入し、泳動部５の上部に設け
た第１電極および下部に設けた第２電極の間に泳動電圧
を印加して電気泳動を行う。泳動部５に対して電気泳動
を行うと同時に読み取り動作を行うため、泳動部５に光
源からの照射光、例えばレーザ光を、光ファイバ12から
必要なビーム径が得られるように処理して、ゲル5a中の
光路61に導き、光路61上のDNA断片の蛍光物質に照射し
て、蛍光物質を励起する。これにより、光路61上に存在
する蛍光物質を励起されて蛍光13が発光する。In FIG. 1, reference numeral 5 denotes an electrophoresis section for performing electrophoresis.
The electrophoresis section 5 includes a gel 5a such as polyacrylamide and glass supporting plates 5b and 5 for narrowly supporting the gel 5a from both sides.
c. A sample of, for example, a DNA fragment is injected into the gel 5a of the electrophoresis section 5 from above, and electrophoresis is performed by applying an electrophoresis voltage between the first electrode provided at the upper part of the electrophoresis section 5 and the second electrode provided at the lower part. . In order to perform the reading operation at the same time as performing the electrophoresis on the electrophoresis unit 5, the irradiation light from the light source, for example, a laser beam is processed by the electrophoresis unit 5 so that a required beam diameter is obtained from the optical fiber 12. The light is guided to the optical path 61 in the gel 5a, and the fluorescent substance of the DNA fragment on the optical path 61 is irradiated to excite the fluorescent substance. Thereby, the fluorescent substance existing on the optical path 61 is excited, and the fluorescent light 13 emits light.

泳動部５の光路61上で発光した蛍光13のパターンは、
第１図に示すような受光部により受光されて読み取られ
る。受光部は、泳動部５のゲル中に分布する蛍光物質を
励起するためのレーザビームが光ファイバ12を介して照
射する光路61に対して、当該光路61上で発光する蛍光13
の位置に対応して設けられる。光ファイバの端部はレー
ザ光をコリメートする処理を施してある。受光部は、蛍
光物質から発生する蛍光13を集光するためのロッドレン
ズアレイ30と、蛍光を発光位置の違いにより選択的に通
過させるための光シャッタ31と、光シャッタ31を駆動す
る駆動信号を供給する信号ケーブル32と、光シャッタ31
を通過してきた蛍光を集めて光センサに導く光ファイバ
アレイ33と、受光した受光蛍光に混入している励起光の
散乱光成用を分離するための光学フィルタ部34と、受光
した光成分を電気信号に変換する光センサの光電変換素
子35から構成されている。The pattern of the fluorescent light 13 emitted on the optical path 61 of the electrophoresis section 5 is
The light is received and read by a light receiving unit as shown in FIG. The light receiving unit is configured to emit a fluorescent light 13 on the optical path 61 with respect to an optical path 61 irradiated with a laser beam for exciting a fluorescent substance distributed in the gel of the migrating unit 5 through the optical fiber 12.
Are provided corresponding to the positions of. The end of the optical fiber is treated to collimate the laser light. The light receiving unit includes a rod lens array 30 for condensing the fluorescent light 13 generated from the fluorescent substance, an optical shutter 31 for selectively passing the fluorescent light depending on a difference in a light emitting position, and a drive signal for driving the optical shutter 31. Signal cable 32 for supplying
An optical fiber array 33 that collects the fluorescent light that has passed through and guides it to the optical sensor; an optical filter unit 34 for separating the scattered light from excitation light mixed with the received light-receiving fluorescent light; It comprises a photoelectric conversion element 35 of an optical sensor that converts the electric signal into an electric signal.

このように構成されている受光部にかかる泳動部５か
ら蛍光パターンを読み取るための構成について、更に説
明を続ける。泳動部５の光路61上に照射される光を発光
する光源としては、例えば、半導体レーザのレーザ光で
励起される２次高周波発生固体レーザが用いられる。こ
の固体レーザのレーザ媒体としては、YAG（イットリウ
ム，アルミニウム，ガーネット）の結晶が用いられ、固
体レーザは、波長1.064μｍで発振する。発振されたレ
ーザ光から２次高調波のレーザ光を得るための結晶とし
てKTP（KTiOPO₄）を用いることにより、波長532nmのレ
ーザ光が得られる。The configuration for reading the fluorescence pattern from the electrophoresis unit 5 on the light receiving unit configured as described above will be further described. As a light source that emits light irradiated on the optical path 61 of the migrating unit 5, for example, a secondary high-frequency generating solid-state laser excited by laser light of a semiconductor laser is used. As a laser medium of the solid-state laser, a crystal of YAG (yttrium, aluminum, garnet) is used, and the solid-state laser oscillates at a wavelength of 1.064 μm. By using KTP (KTiOPO ₄ ) as a crystal for obtaining a second-harmonic laser beam from the oscillated laser beam, a laser beam with a wavelength of 532 nm can be obtained.

光源からのレーザ光は、光ファイバ12を通して所望の
ビーム径で泳動部５に照射される。照射されたレーザ光
は、光路61を通る。このため、光路61に存在する泳動部
５のゲル5a中の蛍光物質は、励起されて蛍光を発光す
る。ここで使用しているDNA断片に標識している蛍光物
質の色素は、例えば、ローダミンX,テキサスレッド，テ
トラメチルローダミンイソチオシアネートなどである。
発光した蛍光13は、ロッドレンズアレイ30で集光され、
光シャッタ31上に結像される。ロッドレンズアレイ30
は、円柱形状のロッド内に屈折率の差を持たせることに
より、光学レンズと同じように光を集めることができる
平板レンズである。光シャッタ31としては、例えば、液
晶シャッタが用いられる。The laser beam from the light source is applied to the electrophoresis unit 5 through the optical fiber 12 with a desired beam diameter. The irradiated laser beam passes through the optical path 61. For this reason, the fluorescent substance in the gel 5a of the electrophoresis section 5 existing in the optical path 61 is excited to emit fluorescence. The fluorescent dye that labels the DNA fragment used here is, for example, Rhodamine X, Texas Red, tetramethylrhodamine isothiocyanate, or the like.
The emitted fluorescent light 13 is collected by the rod lens array 30,
An image is formed on the optical shutter 31. Rod lens array 30
Is a flat lens that can collect light in the same manner as an optical lens by providing a refractive index difference in a cylindrical rod. As the optical shutter 31, for example, a liquid crystal shutter is used.

第２図は、受光部における光学経路を説明するための
概略の断面図である。第２図において、５は泳動部、5a
はDNA断片の資料が泳動されているゲル、5b,5cはゲルを
両側から狭んで支えるためのガラス支持板、61はゲルに
対する照射光が通る光路、13は蛍光、30はロッドレンズ
アレイ、31は光シャッタ、33はロッドレンズアレイから
の光を集光する光ファイバアレイである。これらの要素
は、第１図において参照番号が付けられた各要素と対応
している。第２図に示されるように、光路61上でゲル5a
から発光した蛍光13は、ロッドレンズアレイ30で集光さ
れ、光シャッタ31上に結像される。光シャッタ31に結合
された蛍光は、更に光ファイバアレイ33に導かれて、光
ファイバアレイ33で集光されて、光学フィルタ部，光セ
ンサ部へと導かれる。FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining an optical path in the light receiving section. In FIG. 2, 5 is an electrophoresis section, 5a
Is a gel on which DNA fragment data is migrated, 5b and 5c are glass support plates for narrowly supporting the gel from both sides, 61 is an optical path through which irradiation light for the gel passes, 13 is fluorescence, 30 is a rod lens array, 31 Is an optical shutter, and 33 is an optical fiber array that collects light from the rod lens array. These elements correspond to the elements numbered in FIG. As shown in FIG. 2, the gel 5a
The fluorescent light 13 emitted from the optical lens 31 is condensed by the rod lens array 30 and is imaged on the optical shutter 31. The fluorescent light coupled to the optical shutter 31 is further guided to the optical fiber array 33, collected by the optical fiber array 33, and guided to the optical filter unit and the optical sensor unit.

第３図は、光シャッタの画素構成の一例を示す説明図
である。この実施例では、蛍光パターンの読み取りにお
いては、光路61に沿って発光する蛍光パターンの１次元
状の画素の読み取りが目的であるため、光シャッタ31
は、例えば、第３図に示すように、横方向に640画素を
有し、縦方向には１画素を有する１次元状のライン画素
シャッタとして機能する液晶シャッタが用いられる。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a pixel configuration of the optical shutter. In this embodiment, since the purpose of reading the fluorescent pattern is to read one-dimensional pixels of the fluorescent pattern that emits light along the optical path 61, the optical shutter 31 is used.
For example, as shown in FIG. 3, a liquid crystal shutter that functions as a one-dimensional line pixel shutter having 640 pixels in the horizontal direction and one pixel in the vertical direction is used.

実際に蛍光パターンの測定を行うために、信号処理装
置の制御回路（図示せず）で発生される制御信号によ
り、信号ケーブル32を介して光シャッタ31に駆動信号が
供給される。この光シャッタ31の駆動信号に従って、光
シャッタ31の各区画の光透過率が制御される。例えば、
２値で制御する場合には、オン状態では、光の高透過率
状態となり、また、オフ状態では低透過率状態となる。
また、光透過率を任意の値の制御するためには、それに
対応する駆動電圧が加えられる。ここでは、制御を簡単
にするため、光シャッタは２値で制御するものとし、オ
ン状態およびオフ状態の２値で光シャッタが制御され
る。光シャッタとなる液晶シャッタは、高透過状態では
光が約20％〜30％の透過率となり、低透過状態では、高
透過状態の約20〜30分の１の透過率となるものを用いて
いる。コントラストが更に必要な場合には、強誘電体液
晶などを用いることにより、100対１以上の透過率の比
を得ることも可能である。In order to actually measure the fluorescent pattern, a drive signal is supplied to the optical shutter 31 via the signal cable 32 by a control signal generated by a control circuit (not shown) of the signal processing device. In accordance with the drive signal of the optical shutter 31, the light transmittance of each section of the optical shutter 31 is controlled. For example,
In the case of controlling with two values, the light is in a high transmittance state in the on state, and is in a low light transmittance state in the off state.
Further, in order to control the light transmittance to an arbitrary value, a driving voltage corresponding to the value is applied. Here, in order to simplify the control, the optical shutter is controlled by two values, and the optical shutter is controlled by two values of an ON state and an OFF state. The liquid crystal shutter, which is an optical shutter, has a light transmittance of about 20% to 30% in a high transmission state, and a light transmittance of about 20 to 30 times lower than that of a high transmission state in a low transmission state. I have. If more contrast is required, it is possible to obtain a transmittance ratio of 100: 1 or more by using a ferroelectric liquid crystal or the like.

光シャッタ31の制御の他の形態として、各区画を２値
制御するのでなく、適度の中間透過率を時間的な比率
や、区画自身の透過率を変えることにより適宜に重み付
けを行い、フィルタリング処理を行うようにも構成でき
る。As another mode of controlling the optical shutter 31, instead of performing binary control on each section, an appropriate intermediate transmittance is appropriately weighted by changing a temporal ratio or a transmittance of the section itself, and a filtering process is performed. Can also be configured.

光シャッタ31の各区画は、縦方向の長さがロッドレン
ズアレイ30の結像幅よりも長くなるように設定してあ
る。また、光シャッタ31の各区画（画素）毎のオン／オ
フ（透過／遮断）については、各々に１画素毎をオン状
態として読み取る読み取り方法を含めて、後述するよう
に、同時に幾つかの区画の画素をオン状態としながら蛍
光パターンの光を集光して光量の読み取りを行い、後に
演算によって各画素に対する光量を求めるようにする。
これにより、微弱な蛍光パターンを高感度で読み取りこ
とができる。光シャッタ31としては、このような液晶シ
ャッタの他に、機械式のシャッタ，ポッケルス効果など
の種々の光学的性質を使用したシャッタを用いることが
できる。Each section of the optical shutter 31 is set so that the length in the vertical direction is longer than the image width of the rod lens array 30. As for ON / OFF (transmission / blocking) of each section (pixel) of the optical shutter 31, several sections are simultaneously performed as described later, including a reading method of reading each pixel in an ON state. While the pixels are turned on, the light of the fluorescent pattern is condensed and the light amount is read, and the light amount for each pixel is calculated later by calculation.
Thereby, a weak fluorescent pattern can be read with high sensitivity. As the optical shutter 31, in addition to such a liquid crystal shutter, a mechanical shutter and a shutter using various optical properties such as the Pockels effect can be used.

光シャッタ31を透過した光は、１次元状に配列された
光ファイバアレイ33に入射される。光ファイバアレイ33
の他の一端は、一次元状配列の複数本の光フィイバを全
て束ねて円形にまとめてあり、集光されて出力される。
この光フィイバアレイ33により集光された光は、光学フ
ィルタ部34に送られる。The light transmitted through the optical shutter 31 is incident on an optical fiber array 33 arranged one-dimensionally. Optical fiber array 33
At the other end, a plurality of optical fibers in a one-dimensional array are all bundled together to form a circle, and are collected and output.
The light collected by the optical fiber array 33 is sent to the optical filter unit 34.

第４図は、光学フィルタ部の要部構成を示す断面図で
ある。第４図に示すように、光フィルタ部34は、１つの
光路上に光学レンズ34a,ピンホール34b,光学レンズ34c,
光学フイルタ34d,光学レンズ34eが順に所定距離を置い
て並べられた構成となっている。この光フィルタ部34の
働きは、光ファイバアレイ33から導かれた光に含まれて
いる励起光の散乱光成分を取り除くことである。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of the optical filter unit. As shown in FIG. 4, the optical filter unit 34 includes an optical lens 34a, a pinhole 34b, an optical lens 34c,
The optical filter 34d and the optical lens 34e are arranged in order at a predetermined distance. The function of the optical filter section 34 is to remove the scattered light component of the excitation light contained in the light guided from the optical fiber array 33.

光ファイバアレイ33からの光は、まず、光学レンズ34
aに入射され焦点に集光され、更にピンホール34bを通
し、次に光学レンズ34cを通して、入射光のうちの平行
光成分のみが取り出される。得られた平行光成分は、光
フィルタ34dに入射される。光フィルタ34dでは、蛍光波
長成分のみを抽出する。次に、後続する光学レンズ34e
によって更に集光されて、次段の光電変換素子35に入射
される。このように光フィルタ部34では入射光から平行
光成分を取り出して光フィルタ34dに入射している理由
は、光フィルタ34dとして用いている干渉フィルタの特
性を十分に引き出すためである。The light from the optical fiber array 33 is first transmitted to the optical lens 34.
The light is incident on a and focused at the focal point, passes through the pinhole 34b, and then passes through the optical lens 34c to extract only the parallel light component of the incident light. The obtained parallel light component is incident on the optical filter 34d. The optical filter 34d extracts only the fluorescence wavelength component. Next, the subsequent optical lens 34e
Is further condensed and incident on the next-stage photoelectric conversion element 35. The reason that the optical filter unit 34 extracts the parallel light component from the incident light and enters the optical filter 34d in this way is to sufficiently extract the characteristics of the interference filter used as the optical filter 34d.

光電変換素子35となるポイント型の光電子増倍管によ
って、電気信号に変換された光の強度に対応する電気信
号は、アナログ・デジタル変換器により、アナログ信号
からデジタル信号に変換され、所望するデータ処理が行
なわれる。The electric signal corresponding to the intensity of the light converted into the electric signal by the point-type photomultiplier tube serving as the photoelectric conversion element 35 is converted from an analog signal to a digital signal by an analog / digital converter, and the desired data is obtained. Processing is performed.

次に、蛍光パターン読み取りのための光シャッタ31に
おける画素のオン／オフ制御処理と、これに対応する信
号処理部における信号処理方法について説明する。Next, a description will be given of a pixel on / off control process in the optical shutter 31 for reading a fluorescent pattern, and a signal processing method in the signal processing unit corresponding thereto.

第５図は、光シャッタの各々の区画の画素の光透過率
の制御を行う係数マトリクスを示す図である。ここで
は、光シャッタの制御は、２値での制御とするため、こ
の係数マトリクスにおいて、マトリクスの各要素Sijは
それぞれがオン状態（透過状態;1）、またはオフ状態
（遮光状態;0）のいずれかの制御パターンの状態を示し
ている。FIG. 5 is a diagram showing a coefficient matrix for controlling the light transmittance of the pixels in each section of the optical shutter. Here, since the control of the optical shutter is a binary control, in this coefficient matrix, each element Sij of the matrix is in an ON state (transmission state; 1) or an OFF state (light blocking state; 0). The state of one of the control patterns is shown.

蛍光パターンの読み取りには、この係数マトリクスの
各行毎に光シャッタ31の各区画の画素のオン／オフを設
定し、光電変換素子35から検出される出力の電気信号を
測定する。光シャッタの各区画の画素をオン／オフする
ための係数マトリクスＳ［Sij］と、未知数である各画
素毎の光量Ｘのベクトル［xi］と、測定値Ｍのベクトル
［mi］との関係は、連立一次式となり、次式で示され
る。For reading the fluorescent pattern, ON / OFF of the pixels of each section of the optical shutter 31 is set for each row of the coefficient matrix, and the output electric signal detected from the photoelectric conversion element 35 is measured. The relationship between the coefficient matrix S [Sij] for turning on / off the pixels in each section of the optical shutter, the vector [xi] of the light quantity X for each pixel, which is an unknown value, and the vector [mi] of the measured value M is as follows. , Becomes a simultaneous linear equation, and is expressed by the following equation.

［Sij］・［xi］＝［mi］ したがって、光シャッタを係数マトリクスの行で制御
し、その行に対応する光量の測定値を求める測定を行
い、全ての行に対して測定を完了した後、各区画の画素
毎の光量を未知数として、上記の連立一次方程式を解く
ことにより（逆行列演算を行うことにより）、各区画の
画素の光量を知ることができる。[Sij] · [xi] = [mi] Therefore, the optical shutter is controlled by a row of the coefficient matrix, a measurement is performed to obtain a measured value of the amount of light corresponding to the row, and the measurement is completed for all rows. By solving the above simultaneous linear equations (by performing an inverse matrix operation) with the light quantity of each pixel in each section as an unknown number, the light quantity of the pixels in each section can be known.

この実施例では、例えば、この係数マトリクスを256
または512程度の大きさのものを用いている。係数マト
リクスの各要素の値は、逆行列演算の計算を簡易にし、
光検出の感度を高くして測定精度を向上させるために
は、各行または列どうしが直交関係にあるアダマール行
列を用いる。また、他の種類のマトリクスの例として、
直交関数であるウォルッシュ関数列などを用いることが
できる。In this embodiment, for example, this coefficient matrix is defined as 256
Alternatively, one having a size of about 512 is used. The value of each element of the coefficient matrix simplifies the calculation of the inverse matrix operation,
In order to improve the measurement accuracy by increasing the sensitivity of light detection, a Hadamard matrix in which each row or column has an orthogonal relationship is used. Also, as examples of other types of matrices,
For example, a Walsh function sequence that is an orthogonal function can be used.

得られた各区画の画素毎のデータは時系列に従って、
フィルタプリンタに送出され、２次元に再構成しながら
フィルム画像として出力される。また、フィルムプリン
タへの出力の他に、光磁気ディスクまたはディジタル・
オーディオ・テープなどの記録媒体に画像データとして
蓄積される。The obtained data for each pixel of each section is chronologically
It is sent to a filter printer and output as a film image while reconstructing it two-dimensionally. In addition to output to a film printer, a magneto-optical disk or digital
It is stored as image data on a recording medium such as an audio tape.

次に、本実施例の変形例について説明する。ここで
は、光シャッタとして用いられる機械的な光シャッタの
一例について説明する。Next, a modified example of the present embodiment will be described. Here, an example of a mechanical optical shutter used as an optical shutter will be described.

第6a図および第6b図は、それぞれ機械式光シャッタの
構成の一列を示す図である。第6a図の機械式光シャッタ
の例は、円盤シャッタ36に同心円上の一部にスリット37
を設けて構成したものである。この円盤シャッタ36を回
転駆動することにより、円盤中心からの見込み角と、円
盤の回転角速度で決まる時間だけ、スリット37の対応位
置の各区画がオンとなる光シャッタが構成される。スリ
ット37を設ける位置は、第５図に示した係数マトリクス
により設定する。6a and 6b are diagrams each showing one row of the configuration of a mechanical optical shutter. The example of the mechanical optical shutter shown in FIG.
Is provided. By driving the disk shutter 36 to rotate, an optical shutter is formed in which each section at the corresponding position of the slit 37 is turned on for a time determined by the estimated angle from the center of the disk and the rotational angular velocity of the disk. The position where the slit 37 is provided is set by the coefficient matrix shown in FIG.

また、第6b図に示す機械式光シャッタの他の例は、矩
形板シャッタ38にスリット39を設けて構成したものであ
る。スリット39は光シャッタの各区画で高透過度とする
部分の位置に穴を開けたものである。スリット39の穴の
位置は、第５図に示す係数マトリクスに基づいている。
この矩形板シャッタ38の機械式光シャッタは、上下に移
動させる駆動を行う。このように構成された機械式光シ
ャッタ（36,38）をロッドレンズアレイに結像位置に設
置し、機械式光シャッタを回転駆動し、また、上下方向
に移動させながら、各横方向のスリット37,39の組合せ
毎の光量を測定する。得られた測定結果に対しては、前
述と同様にして、逆行列演算で連立一次方程式を解くこ
とにより、各画素毎の光量を求める。Another example of the mechanical optical shutter shown in FIG. 6B is one in which a slit 39 is provided in a rectangular plate shutter. The slit 39 is formed by making a hole at a position where a high transmittance is provided in each section of the optical shutter. The position of the hole of the slit 39 is based on the coefficient matrix shown in FIG.
The mechanical optical shutter of the rectangular plate shutter 38 is driven to move up and down. The mechanical optical shutters (36, 38) configured as described above are installed at the image forming position on the rod lens array, and the mechanical optical shutter is rotationally driven. The light quantity for each combination of 37 and 39 is measured. With respect to the obtained measurement results, the simultaneous linear equations are solved by an inverse matrix operation in the same manner as described above, thereby obtaining the light quantity for each pixel.

このような機械式光シャッタは、また、電気磁気的な
力を利用して各区画（画素）の開閉を行なわせるように
してもよい。In such a mechanical optical shutter, each section (pixel) may be opened and closed using an electromagnetic force.

また、別の他の変形例として、光シャッタ31に代え
て、各画素の区画毎に反射率を制御できるミラーを用い
た例を次に説明する。Further, as another modified example, an example in which a mirror capable of controlling the reflectance for each section of each pixel is used instead of the optical shutter 31 will be described below.

第７図は、各画素の区画毎に反射率を制御するミラー
を用いた蛍光パターン読み取り方法を説明する図であ
る。FIG. 7 is a diagram for explaining a fluorescent pattern reading method using a mirror for controlling the reflectance for each section of each pixel.

第７図を参照して説明する。DNA断片等を電気泳動し
た試料から発光する蛍光13は、ロッドレンズアレイ30に
到達する。ロッドレンズアレイ30は受光した蛍光を集光
し、集光した光は、偏向板40を通過し、液晶セル41に達
する。ここで蛍光を受光する区画では、ミラーを高反射
率としてミラー42から十分に光を反射させるようにす
る。このため、この高反射率の区画については、通過す
る光の偏向角を変えないように通過させ、ミラー42で反
射されて、光ファイバアレイ33に到達させる。また、蛍
光を受光しない区画については、液晶セル41内において
片道で45度の偏向角の回転させることにより、ミラー42
からの反射波は液晶セル41を２回通過し、往復で90度の
偏向が行われる。したがって、偏向板40を通過すること
ができず、光ファイバアレイ33には、到達しない。これ
により、光シャッタを用いた場合と同様に、受光する光
量を制御して同様な光信号を検出することができる。This will be described with reference to FIG. The fluorescent light 13 emitted from the sample on which the DNA fragment or the like has been electrophoresed reaches the rod lens array 30. The rod lens array 30 collects the received fluorescent light, and the collected light passes through the deflecting plate 40 and reaches the liquid crystal cell 41. Here, in the section that receives the fluorescent light, the mirror is set to have a high reflectance so that light is sufficiently reflected from the mirror. For this reason, the section having a high reflectivity is passed without changing the deflection angle of the passing light, is reflected by the mirror 42, and reaches the optical fiber array 33. For the section that does not receive fluorescence, the mirror 42 is rotated by a one-way deflection angle of 45 degrees in the liquid crystal cell 41.
The reflected wave passes through the liquid crystal cell 41 twice, and is reciprocated by 90 degrees. Therefore, it cannot pass through the deflection plate 40 and does not reach the optical fiber array 33. As a result, similarly to the case where the optical shutter is used, the amount of light received can be controlled to detect a similar optical signal.

また、第6a図または第6b図に示すような機械式光シャ
ッタを利用した方法であっても、スリットの部分をミラ
ーなどの高反射状態にして、逆に、低反射部分をスリッ
ト状にすれば、同様な形態で用いることができる。Further, even in a method using a mechanical optical shutter as shown in FIG. 6a or 6b, the slit portion is made to be in a high reflection state such as a mirror, and conversely, the low reflection portion is made into a slit shape. For example, it can be used in a similar form.

以上、説明した実施例および変形例においては、レー
ザ光を泳動部５の側方より入射し、蛍光物質から発生す
る１次元状の蛍光パターンの読み取り方法に限定して説
明を行っているが、これに替えて、蛍光の発光パターン
以外の２次元状で発光する光分布パターンの読み取り方
法においても、同様に適用できる。また、この場合、例
えば、光シャッタとして２次元状に制御可能な区画を有
するものを用いて、同様に適用する。２次元状の読み取
りに対しては、１次元状の光シャッタを読み取り対象の
試料に対して相対的に移動させるさせることにより、２
次元状で読み取りが行えることは言うまでもない。As described above, in the embodiment and the modified examples described above, the description is limited to the method of reading the one-dimensional fluorescent pattern generated from the fluorescent substance by irradiating the laser light from the side of the electrophoresis unit 5. Alternatively, the present invention can be similarly applied to a method of reading a light distribution pattern that emits light in a two-dimensional shape other than the fluorescent light emission pattern. In this case, for example, an optical shutter having a section that can be controlled two-dimensionally is used as the optical shutter, and the same applies. For two-dimensional reading, the one-dimensional optical shutter is moved relative to the sample to be read, thereby achieving two-dimensional reading.
It goes without saying that reading can be performed in a dimensional manner.

また、光シャッタと試料との間の光学的な接続方法
は、ファイバを２次元状に束ね、入射した画像を反射側
に導くフィイバオプディックプレートと呼ばれるものを
代用することと可能である。更に、ファイバアレイを用
いることに替えて、ミラーを用いても集光できることは
明らかである。An optical connection method between the optical shutter and the sample can be obtained by bundling fibers in a two-dimensional manner and substituting a fiber-optic plate for guiding an incident image to the reflection side. Further, it is clear that light can be collected by using a mirror instead of using the fiber array.

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 changes can be made without departing from the scope 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、微弱な光の
蛍光パターンを読み取る装置の受光部として光シャッタ
とポイント型の光電変換素子の光電子増倍管を用いるこ
とができ、受光部を安価に構成することできる。各画素
に対応する光シャッタの各区画の制御は互いに直交関係
にある係数マトリクスに従って制御し、複数区画の受光
量を集光して検出した光量により、マトリクスの逆演算
を行い、各区画の受光量を求めることにより、等価的に
光電変換素子の雑音レベルを低減することができる。こ
れにより、蛍光パターンの読み取り装置の受光部の信号
対雑音比を向上させることができる。As described above, according to the present invention, an optical shutter and a photomultiplier tube of a point-type photoelectric conversion element can be used as a light receiving unit of a device that reads a fluorescent pattern of weak light, and the light receiving unit is inexpensive. Can be configured. The control of each section of the optical shutter corresponding to each pixel is controlled according to a coefficient matrix which is orthogonal to each other. By calculating the amount, the noise level of the photoelectric conversion element can be equivalently reduced. This makes it possible to improve the signal-to-noise ratio of the light receiving unit of the fluorescent pattern reading device.

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

第１図は、本発明の一実施例にかかる蛍光式電気泳動パ
ターン読み取り装置の受光部の構成を示す斜視図、 第２図は、受光部における光学経路を説明するための概
略の断面図、 第３図は、光シャッタの画素構成の一例を示す説明図、 第４図は、光学フィルタ部の要部構成を示す断面図、 第５図は、光シャッタの各々の区画の画素の光透過率の
制御を行う係数マトリクスを示す図、 第6a図および第6b図は、それぞれ機械式光シャッタの構
成の一例を示す図、 第７図は、各画素の区画毎に反射率を制御するミラーを
用いた蛍光パターン読み取り方法を説明する図、 第８図は、従来の蛍光式電気泳動装置の外観を示す斜視
図、 第９図は、泳動計測装置の内部の構成を示すブロック
図、 第10a図および第10b図は、蛍光法による電気泳動パター
ン検出の動作原理を示す泳動部の正面図および縦断面
図、 第11a図および第11b図は、泳動計測装置から送出される
DNA断片の蛍光強度パターン信号の例を説明する図、 第12図は、電気泳動を行ったDNA断片の分布例を示す図
である。 図中、2a…第１電極、2b…第２電極、３…支持板、４…
電気泳動用電源装置、５…泳動部、11…光源、12…光フ
ァイバ、13…蛍光、14…集光器、15…光学フィルタ、16
…光センサ、17…増幅器、18…アナログ・ディジタル変
換回路、19…信号処理部、20…インタフェース、30…ロ
ッドレンズアレイ、31…光シャッタ、32…信号ケーブ
ル、33…光ファイバアレイ、34…光フィルタ部、35…光
電変換素子、36…円盤シャッタ、37…スリット、38…矩
形板シャッタ、39…スリット、40…偏向板、41…液晶セ
ル、42…ミラー、51…泳動計測装置、51a…扉、51b…操
作パネル、52…データ処理装置、53…ケーブル、54…計
算機本体、55…キーボード、56…ディスプレイ、57…プ
リンタ、63…電気泳動部装置、64…信号処理装置、61…
光路、62…走査線、66…バンド、71,72,73,74…レー
ン。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a light receiving section of a fluorescent electrophoresis pattern reading device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an optical path in the light receiving section. FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a pixel configuration of an optical shutter, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part configuration of an optical filter section, and FIG. 5 is a light transmission of pixels in each section of the optical shutter. 6a and 6b each show an example of the configuration of a mechanical optical shutter. FIG. 7 is a mirror that controls the reflectance for each pixel section. 8 is a perspective view showing the appearance of a conventional fluorescent electrophoresis apparatus, FIG. 9 is a block diagram showing the internal structure of the electrophoresis measurement apparatus, and FIG. Figure and Figure 10b show electrophoresis pattern detection by fluorescence method. 11a and 11b are a front view and a vertical cross-sectional view of the electrophoresis section illustrating the principle of operation of the electrophoresis section.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a fluorescence intensity pattern signal of a DNA fragment. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of distribution of DNA fragments subjected to electrophoresis. In the figure, 2a ... first electrode, 2b ... second electrode, 3 ... support plate, 4 ...
Power supply device for electrophoresis, 5: electrophoresis section, 11: light source, 12: optical fiber, 13: fluorescent light, 14: light collector, 15: optical filter, 16
... Optical sensor, 17 ... Amplifier, 18 ... Analog to digital conversion circuit, 19 ... Signal processing unit, 20 ... Interface, 30 ... Rod lens array, 31 ... Optical shutter, 32 ... Signal cable, 33 ... Optical fiber array, 34 ... Optical filter unit, 35: photoelectric conversion element, 36: disk shutter, 37: slit, 38: rectangular plate shutter, 39: slit, 40: deflection plate, 41: liquid crystal cell, 42: mirror, 51: electrophoresis measurement device, 51a ... doors, 51b ... operation panel, 52 ... data processing device, 53 ... cable, 54 ... computer body, 55 ... keyboard, 56 ... display, 57 ... printer, 63 ... electrophoresis unit device, 64 ... signal processing device, 61 ...
Optical path, 62 ... scanning line, 66 ... band, 71, 72, 73, 74 ... lane.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/447──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) G01N 27/447

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】蛍光物質により標識された試料に対して電
気泳動を行い、該蛍光物質を励起して蛍光を発光させ、
発光する蛍光パターンを読み取る蛍光パターン読み取り
方法であって、光透過率を制御できる複数の区画を有す
る光シャッタを蛍光パターンの読み取り方向に配設し、
該光シャッタの各区画の光透過率を変えて、光シャッタ
からの透過光を集光して受光し、光シャッタの各区画の
光透過率と集光した受光強度により、光シャッタの各区
画における受光量を求める演算を行い、蛍光パターンを
読み取ることを特徴とする蛍光パターン読み取り方法。An electrophoresis is performed on a sample labeled with a fluorescent substance, and the fluorescent substance is excited to emit fluorescence,
A fluorescent pattern reading method for reading a fluorescent pattern that emits light, wherein an optical shutter having a plurality of sections that can control light transmittance is disposed in a fluorescent pattern reading direction,
The light transmittance of each section of the optical shutter is changed, and the transmitted light from the optical shutter is collected and received, and the light transmittance of each section of the optical shutter and the received light intensity are used to determine each section of the optical shutter. A fluorescent pattern reading method, wherein an arithmetic operation for obtaining the amount of received light is performed and the fluorescent pattern is read. 【請求項２】蛍光物質により標識された試料に対して電
気泳動を行い、該蛍光物質を励起して蛍光を発光させ、
発光する蛍光パターンを読み取る蛍光パターン読み取り
装置において、蛍光パターンの読み取り方向に配設した
複数の区画の光透過率を制御できる光シャッタと、該光
シャッタの各区画の光透過率を変えて蛍光パターンの読
み取りを制御する読取り制御装置と、光シャッタの各区
画からの光を集光して受光する光センサとを有すること
を特徴とする蛍光パターン読み取り装置。2. A sample labeled with a fluorescent substance is subjected to electrophoresis, and the fluorescent substance is excited to emit fluorescence,
In a fluorescent pattern reading device for reading a fluorescent pattern to emit light, an optical shutter capable of controlling the light transmittance of a plurality of sections arranged in a reading direction of the fluorescent pattern, and a fluorescent pattern by changing the light transmittance of each section of the optical shutter. 1. A fluorescent pattern reading device comprising: a reading control device that controls reading of a light; and an optical sensor that collects and receives light from each section of an optical shutter. 【請求項３】光シャッタは光透過率を制御できる液晶シ
ャッタであり、光センサは、ポイント型の光電子増倍管
であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光パターン
読み取り装置。3. The fluorescent pattern reading device according to claim 2, wherein the optical shutter is a liquid crystal shutter capable of controlling light transmittance, and the optical sensor is a point-type photomultiplier tube. 【請求項４】光シャッタは、各区画に対応にスリットが
設けられた機械式シャッタであることを特徴とする請求
項２に記載の蛍光パターン読み取り装置。4. The fluorescent pattern reading device according to claim 2, wherein the optical shutter is a mechanical shutter provided with a slit corresponding to each section. 【請求項５】光シャッタに替えて、光反射率を制御でき
る液晶セルおよびミラーの組合せを用いることを特徴と
する請求項２に記載の蛍光パターン読み取り装置。5. The fluorescent pattern reader according to claim 2, wherein a combination of a liquid crystal cell and a mirror capable of controlling light reflectance is used instead of the optical shutter. 【請求項６】読取り制御装置は、光シャッタの各区画の
光透過率を読み取り位置に対応して変化させて、光シャ
ッタからの光を集光して光電センサで受光し、各区画の
光透過率と、集光して受光した受光量とから連立一次方
程式求解を行って、各区画の受光量を求めることを特徴
とする請求項２に記載の蛍光パターン読み取り装置。6. The reading control device changes the light transmittance of each section of the optical shutter in accordance with the reading position, condenses light from the optical shutter, receives the light from the photoelectric sensor, and receives light from each section. 3. The fluorescence pattern reading device according to claim 2, wherein a simultaneous linear equation is solved from the transmittance and the amount of light received after being collected and received, and the amount of light received in each section is obtained. 【請求項７】読取り制御装置は、光シャッタの各区画の
光透過率を設定した係数マトリクスに従って制御し、光
シャッタからの透過光を集光して光センサにより受光
し、係数マトリクスの係数と、マトリクスの各行対応に
集光した受光した受光量から逆マトリクス演算を行っ
て、各区画の受光量を求めることを特徴とする請求項２
に記載の蛍光パターン読み取り装置。7. A reading control device controls a light transmittance of each section of an optical shutter according to a set coefficient matrix, condenses transmitted light from the optical shutter, receives the light by an optical sensor, and determines a coefficient of the coefficient matrix by a coefficient. 3. The amount of received light of each section is obtained by performing an inverse matrix operation from the amount of received light collected and collected corresponding to each row of the matrix.
The fluorescent pattern reading device according to item 1. 【請求項８】読取り制御装置が行う光シャッタの各区画
の光透過率を設定する係数マトリクスは、直交関係にあ
る配列とし、複数区画を同時に高透過率として、光シャ
ッタから複数区画の透過光を集光して受光することを特
徴とする請求項７に記載の蛍光パターン読み取り装置。8. A coefficient matrix for setting the light transmittance of each section of the optical shutter performed by the reading control device is arranged in an orthogonal relationship, and a plurality of sections are simultaneously set to have a high transmittance. The fluorescence pattern reader according to claim 7, wherein the light is collected and received.