JPH0798276A - Dna塩基配列決定装置 - Google Patents
Dna塩基配列決定装置Info
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- JPH0798276A JPH0798276A JP5264320A JP26432093A JPH0798276A JP H0798276 A JPH0798276 A JP H0798276A JP 5264320 A JP5264320 A JP 5264320A JP 26432093 A JP26432093 A JP 26432093A JP H0798276 A JPH0798276 A JP H0798276A
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- JP
- Japan
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- fluorescence
- filter
- dna
- line sensor
- lens array
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44782—Apparatus specially adapted therefor of a plurality of samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
- G01N27/44721—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by optical means
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イメージインテンシファイヤのような大型
で、しかも高価な装置を使用することなく、更に、スマ
イリングなどの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光
を検出することのできる受光系を有するDNA塩基配列
決定装置を提供する。 【構成】 DNA断片用の多数の泳動路を有する、垂直
に保持される平板型ゲル電気泳動手段、該電気泳動装置
の泳動路に、該電気泳動装置の横方向から該泳動路と直
交するように、レーザ光を照射する光励起用のレーザ光
照射手段、レーザ光によって照射されたDNA断片から
発生された蛍光を検出し電気信号に変換する蛍光検出手
段とからなるDNA塩基配列決定装置において、前記蛍
光検出手段は屈折率分布型レンズアレー,フィルタおよ
びCCDラインセンサから構成されていることを特徴と
するDNA塩基配列決定装置。
で、しかも高価な装置を使用することなく、更に、スマ
イリングなどの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光
を検出することのできる受光系を有するDNA塩基配列
決定装置を提供する。 【構成】 DNA断片用の多数の泳動路を有する、垂直
に保持される平板型ゲル電気泳動手段、該電気泳動装置
の泳動路に、該電気泳動装置の横方向から該泳動路と直
交するように、レーザ光を照射する光励起用のレーザ光
照射手段、レーザ光によって照射されたDNA断片から
発生された蛍光を検出し電気信号に変換する蛍光検出手
段とからなるDNA塩基配列決定装置において、前記蛍
光検出手段は屈折率分布型レンズアレー,フィルタおよ
びCCDラインセンサから構成されていることを特徴と
するDNA塩基配列決定装置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDNA塩基配列決定装置
に関する。更に詳細には、本発明は蛍光標識を用いてD
NAの塩基配列を効率的に迅速に決定することのできる
装置に関する。
に関する。更に詳細には、本発明は蛍光標識を用いてD
NAの塩基配列を効率的に迅速に決定することのできる
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】DNA等の塩基配列を決定する方法とし
て、ゲル電気泳動法が広く実施されている。
て、ゲル電気泳動法が広く実施されている。
【0003】電気泳動する際に、従来は試料をラジオア
イソトープでラベルし、分析していたが、この方法では
手間と時間がかかる難点があった。更に、放射能管理の
点から常に最大限の安全性と管理が求められ、特別な施
設内でなければ分析を行うことができない。このため、
最近では、試料を蛍光体でラベルする方式が検討されて
いる。
イソトープでラベルし、分析していたが、この方法では
手間と時間がかかる難点があった。更に、放射能管理の
点から常に最大限の安全性と管理が求められ、特別な施
設内でなければ分析を行うことができない。このため、
最近では、試料を蛍光体でラベルする方式が検討されて
いる。
【0004】光を用いる方法では、蛍光ラベルしたDN
A断片をゲル中を泳動させるが、泳動開始部から、15
〜20cm下方に各泳動路毎に光励起部と光検出器を設け
ておき、ここを通過するDNA断片を順に計測する。例
えば、配列を決定しようとするDNA鎖を鋳型として酵
素反応(ダイデオキシ法)による操作で末端塩基種がわ
かった種々の長さのDNAを複製し、これらに蛍光体を
標識する。つまり、蛍光体で標識されたアデニン(A)
断片群,シトシン(C)断片群,グアニン(G)断片群
およびチミン(T)断片群を得る。これらの断片群を混
合して電気泳動用ゲルの別々の泳動レーン溝に注入し、
電圧を印加する。DNAは負の電荷を持つ鎖状の重合体
高分子のため、ゲル中を分子量に反比例した速度で移動
する。短い(分子量の小さい)DNA鎖ほど早く、長い
(分子量の大きい)DNA鎖ほどゆっくりと移動するの
で、分子量によりDNAを分画できる。
A断片をゲル中を泳動させるが、泳動開始部から、15
〜20cm下方に各泳動路毎に光励起部と光検出器を設け
ておき、ここを通過するDNA断片を順に計測する。例
えば、配列を決定しようとするDNA鎖を鋳型として酵
素反応(ダイデオキシ法)による操作で末端塩基種がわ
かった種々の長さのDNAを複製し、これらに蛍光体を
標識する。つまり、蛍光体で標識されたアデニン(A)
断片群,シトシン(C)断片群,グアニン(G)断片群
およびチミン(T)断片群を得る。これらの断片群を混
合して電気泳動用ゲルの別々の泳動レーン溝に注入し、
電圧を印加する。DNAは負の電荷を持つ鎖状の重合体
高分子のため、ゲル中を分子量に反比例した速度で移動
する。短い(分子量の小さい)DNA鎖ほど早く、長い
(分子量の大きい)DNA鎖ほどゆっくりと移動するの
で、分子量によりDNAを分画できる。
【0005】特開昭63−21556号公報には、レー
ザで照射される電気泳動装置のゲル上のラインと光ダイ
オードアレイの配列方向が電気泳動装置内のDNA断片
の泳動方向と直角となるように構成されたDNA塩基配
列決定装置が開示されている。
ザで照射される電気泳動装置のゲル上のラインと光ダイ
オードアレイの配列方向が電気泳動装置内のDNA断片
の泳動方向と直角となるように構成されたDNA塩基配
列決定装置が開示されている。
【0006】図6は該装置の構成を説明する模式図であ
る。泳動板74は2枚のガラス板の間に電気泳動用ゲル
(例えば、ポリアクリルアミド)を挟み込んでいる。泳
動板全体の厚さは約10mm程度であるが、ゲル電解質
層自体の厚さは約1mm未満である。泳動板74の上端
より若干下の位置に櫛歯状のゲル電解質層上端が存在す
る。この櫛歯状の溝75内に蛍光物質で標識されたDN
A断片を注入する。
る。泳動板74は2枚のガラス板の間に電気泳動用ゲル
(例えば、ポリアクリルアミド)を挟み込んでいる。泳
動板全体の厚さは約10mm程度であるが、ゲル電解質
層自体の厚さは約1mm未満である。泳動板74の上端
より若干下の位置に櫛歯状のゲル電解質層上端が存在す
る。この櫛歯状の溝75内に蛍光物質で標識されたDN
A断片を注入する。
【0007】図6の装置では、光源70から出たレーザ
光はミラー72で反射され、泳動板74のゲル中の一定
ポイントに横から水平にレーザ光を照射する。ゲル中を
泳動してきた蛍光ラベルされたDNA断片76がこの照
射領域を通過する際、このDNA断片から蛍光が順次放
出される。このとき、蛍光放出の水平位置から末端塩基
の種類が、また、泳動スタートからの泳動時間の差から
断片の長さを、更に、発光波長で検体の識別ができる。
各泳動路からの蛍光はレンズ78によりイメージインテ
ンシファイヤ80の受光部82で結像する。この信号は
増幅されて光ダイオードアレイ84で電気信号に変換さ
れて計測される。計測結果をコンピュータ処理すること
によって各DNA断片の配列を計算し、目的とするDN
Aの塩基配列を決定する。
光はミラー72で反射され、泳動板74のゲル中の一定
ポイントに横から水平にレーザ光を照射する。ゲル中を
泳動してきた蛍光ラベルされたDNA断片76がこの照
射領域を通過する際、このDNA断片から蛍光が順次放
出される。このとき、蛍光放出の水平位置から末端塩基
の種類が、また、泳動スタートからの泳動時間の差から
断片の長さを、更に、発光波長で検体の識別ができる。
各泳動路からの蛍光はレンズ78によりイメージインテ
ンシファイヤ80の受光部82で結像する。この信号は
増幅されて光ダイオードアレイ84で電気信号に変換さ
れて計測される。計測結果をコンピュータ処理すること
によって各DNA断片の配列を計算し、目的とするDN
Aの塩基配列を決定する。
【0008】図6に示された装置は受光系としてイメー
ジインテンシファイヤカメラを使用しているが、イメー
ジインテンシファイヤカメラは非常に高価な光学装置で
あるばかりか、比較的大型の装置である。このため、図
7に示されるように、各泳動路88の検出位置に蛍光検
出手段を個別的に配置した装置が開発された。各蛍光検
出手段はフィルタ100と集光レンズ110と受光素子
120とから構成されている。フィルタ100は励起光
やバックグランド光を除去し、蛍光だけを選択的に通過
させるためのものであり、集光レンズ110はフィルタ
で濾波された蛍光を受光素子120の受光面に合焦させ
るために使用されている。受光素子120はpn接合さ
れたシリコンからなるホトダイオードなどである。
ジインテンシファイヤカメラを使用しているが、イメー
ジインテンシファイヤカメラは非常に高価な光学装置で
あるばかりか、比較的大型の装置である。このため、図
7に示されるように、各泳動路88の検出位置に蛍光検
出手段を個別的に配置した装置が開発された。各蛍光検
出手段はフィルタ100と集光レンズ110と受光素子
120とから構成されている。フィルタ100は励起光
やバックグランド光を除去し、蛍光だけを選択的に通過
させるためのものであり、集光レンズ110はフィルタ
で濾波された蛍光を受光素子120の受光面に合焦させ
るために使用されている。受光素子120はpn接合さ
れたシリコンからなるホトダイオードなどである。
【0009】しかし、泳動路は温度条件、温度分布およ
びゲルの溶解などの要因により、直線状態から徐々に変
化し、下方へ向かうにつれて次第に湾曲し、左右何れか
の方向にシフトすることがある。このような泳動路のシ
フトは一般的にスマイリングと呼ばれている。スマイリ
ングが発生すると、レーザ励起光がDNAサンプルに入
射した時の蛍光発生位置が蛍光検出手段の配設位置から
ずれるので、蛍光の検出率が低下し、その結果、DNA
の塩基配列決定精度も不良になる。
びゲルの溶解などの要因により、直線状態から徐々に変
化し、下方へ向かうにつれて次第に湾曲し、左右何れか
の方向にシフトすることがある。このような泳動路のシ
フトは一般的にスマイリングと呼ばれている。スマイリ
ングが発生すると、レーザ励起光がDNAサンプルに入
射した時の蛍光発生位置が蛍光検出手段の配設位置から
ずれるので、蛍光の検出率が低下し、その結果、DNA
の塩基配列決定精度も不良になる。
【0010】また、図7に示された装置では、蛍光検出
手段において集光レンズを使用しているため、蛍光像の
縮小による隣接泳動路間における干渉が起こり、隣接泳
動路間における蛍光波形を十分に分離することが困難に
なることがあり、分解能が低下する。このため、或る程
度の分解能を維持するためには、泳動路間の間隔を広げ
ることが必要になるが、この場合、一度に分析可能なサ
ンプル数が低下されるので、分析のスループットも低下
する。
手段において集光レンズを使用しているため、蛍光像の
縮小による隣接泳動路間における干渉が起こり、隣接泳
動路間における蛍光波形を十分に分離することが困難に
なることがあり、分解能が低下する。このため、或る程
度の分解能を維持するためには、泳動路間の間隔を広げ
ることが必要になるが、この場合、一度に分析可能なサ
ンプル数が低下されるので、分析のスループットも低下
する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、イメージインテンシファイヤのような大型で、しか
も高価な装置を使用することなく、更に、スマイリング
などの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光を検出す
ることのできる受光系を有するDNA塩基配列決定装置
を提供することである。
は、イメージインテンシファイヤのような大型で、しか
も高価な装置を使用することなく、更に、スマイリング
などの悪影響を受けることなく、効率よく蛍光を検出す
ることのできる受光系を有するDNA塩基配列決定装置
を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、屈折率分布型レンズアレーとフィルタ
と荷電結合素子(CCD)ラインセンサとからなる蛍光
検出手段を使用する。
に、本発明では、屈折率分布型レンズアレーとフィルタ
と荷電結合素子(CCD)ラインセンサとからなる蛍光
検出手段を使用する。
【0013】
【作用】泳動板の端から端までをカバーする、屈折率分
布型レンズアレーとフィルタと荷電結合素子ラインセン
サとからなる蛍光検出手段を使用するので、泳動中にサ
ンプルがスマイリングを起こしても蛍光を効果的に検出
することができる。
布型レンズアレーとフィルタと荷電結合素子ラインセン
サとからなる蛍光検出手段を使用するので、泳動中にサ
ンプルがスマイリングを起こしても蛍光を効果的に検出
することができる。
【0014】従来のカメラレンズと異なり、屈折率分布
型レンズで密着して蛍光像を結像させるため、中心〜端
の間で均一な信号レベルがとれる。その結果、S/Nの
均一性が向上し、泳動板周辺部のレーンにおいても、中
心付近と同様の塩基長読取が可能となる。屈折率分布型
レンズをアレー状に並べた場合、隣合ったレンズ像が重
なり合い、レンズの配置エリアにおいて1:1の正立結
像系が得られる。このため、従来のカメラレンズと異な
り、隣接泳動路間の結像系の干渉は起こらない。
型レンズで密着して蛍光像を結像させるため、中心〜端
の間で均一な信号レベルがとれる。その結果、S/Nの
均一性が向上し、泳動板周辺部のレーンにおいても、中
心付近と同様の塩基長読取が可能となる。屈折率分布型
レンズをアレー状に並べた場合、隣合ったレンズ像が重
なり合い、レンズの配置エリアにおいて1:1の正立結
像系が得られる。このため、従来のカメラレンズと異な
り、隣接泳動路間の結像系の干渉は起こらない。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【0016】図1は本発明のDNA塩基配列決定装置に
おける蛍光検出手段1の模式的構成を示す部分概要斜視
図である。蛍光検出手段は基本的に、屈折率分布型レン
ズアレー3と、フィルタ5とCCD(荷電結合素子)ラ
インセンサ7とから構成される。泳動板74のゲル電解
質層86の各泳動路88に沿って下方に向かって泳動さ
れてきたDNA断片76にレーザ光90が横方向から照
射されたとき蛍光が発生する。この蛍光は屈折率分布型
レンズアレー3に入射し、このレンズアレーを通過した
光は次いでフィルタ5に入射する。このフィルタで蛍光
成分以外の波長の迷光あるいはバックグランド光などは
カットされる。その後、フィルタを通過した蛍光はCC
Dラインセンサ7で受光され、電気信号に変換される。
おける蛍光検出手段1の模式的構成を示す部分概要斜視
図である。蛍光検出手段は基本的に、屈折率分布型レン
ズアレー3と、フィルタ5とCCD(荷電結合素子)ラ
インセンサ7とから構成される。泳動板74のゲル電解
質層86の各泳動路88に沿って下方に向かって泳動さ
れてきたDNA断片76にレーザ光90が横方向から照
射されたとき蛍光が発生する。この蛍光は屈折率分布型
レンズアレー3に入射し、このレンズアレーを通過した
光は次いでフィルタ5に入射する。このフィルタで蛍光
成分以外の波長の迷光あるいはバックグランド光などは
カットされる。その後、フィルタを通過した蛍光はCC
Dラインセンサ7で受光され、電気信号に変換される。
【0017】図2は屈折率分布型レンズアレー3の模式
的拡大斜視図である。本発明で使用される屈折率分布型
レンズは、別名セルフォックレンズとも呼ばれ、屈折率
が半径方向に分布をもつ円柱状のレンズ9である。本発
明で使用するセルフォックレンズは例えば、SLA−2
0B(F0.96)の商品コードで市販されている直径
が約1mmで長さが約12〜13mm程度のものであ
る。セルフォックレンズは一段のアレー状で使用するこ
ともできる。しかし、本発明では、このセルフォックレ
ンズを上下2段に組み合わせ、一段約200本で合計4
00本使用することによりレンズアレーを構成してい
る。セルフォックレンズを上下2段に組み合わせて使用
する理由は、レンズ内に取り込まれる光の量を多くして
分解能を上げるためである。セルフォックレンズを上下
2段に組み合わせることによりレンズ系全体の開孔率が
上昇し、微弱な蛍光も検出することが可能になる。従っ
て、所望により、セルフォックレンズを3段以上重ねる
ことも可能である。言うまでもなく、レンズ9を束ねて
レンズアレー3を構成するために、レンズ9は適当な筐
体または保持具により支持されている。
的拡大斜視図である。本発明で使用される屈折率分布型
レンズは、別名セルフォックレンズとも呼ばれ、屈折率
が半径方向に分布をもつ円柱状のレンズ9である。本発
明で使用するセルフォックレンズは例えば、SLA−2
0B(F0.96)の商品コードで市販されている直径
が約1mmで長さが約12〜13mm程度のものであ
る。セルフォックレンズは一段のアレー状で使用するこ
ともできる。しかし、本発明では、このセルフォックレ
ンズを上下2段に組み合わせ、一段約200本で合計4
00本使用することによりレンズアレーを構成してい
る。セルフォックレンズを上下2段に組み合わせて使用
する理由は、レンズ内に取り込まれる光の量を多くして
分解能を上げるためである。セルフォックレンズを上下
2段に組み合わせることによりレンズ系全体の開孔率が
上昇し、微弱な蛍光も検出することが可能になる。従っ
て、所望により、セルフォックレンズを3段以上重ねる
ことも可能である。言うまでもなく、レンズ9を束ねて
レンズアレー3を構成するために、レンズ9は適当な筐
体または保持具により支持されている。
【0018】フィルタ5としては、使用される蛍光標識
の種類および使用されるレーザ光源の種類(すなわち、
レーザ光の波長)に応じて適宜選択することができる。
例えば、本発明のDNA塩基配列決定装置では、レーザ
光源としてアルゴンイオンレーザを使用している。従っ
て、レーザ光の波長は約488nmである。また、DN
A断片を標識するための蛍光体として、FITCを使用
している。この蛍光体に前記のレーザ光が照射される
と、ここから波長約515nmの蛍光が発生される。従
って、フィルタ5はこの波長515nmの蛍光だけを通
過させ、それ以外の波長の迷光あるいはバックグランド
光などを除去できるものが好ましい。このようなフィル
タは例えば、誘電体多層膜コーティングフィルタなどで
ある。フィルタ5の厚さ自体は特に限定されない。一般
的には、1mm〜5mmの範囲内の厚さが好適に使用さ
れる。
の種類および使用されるレーザ光源の種類(すなわち、
レーザ光の波長)に応じて適宜選択することができる。
例えば、本発明のDNA塩基配列決定装置では、レーザ
光源としてアルゴンイオンレーザを使用している。従っ
て、レーザ光の波長は約488nmである。また、DN
A断片を標識するための蛍光体として、FITCを使用
している。この蛍光体に前記のレーザ光が照射される
と、ここから波長約515nmの蛍光が発生される。従
って、フィルタ5はこの波長515nmの蛍光だけを通
過させ、それ以外の波長の迷光あるいはバックグランド
光などを除去できるものが好ましい。このようなフィル
タは例えば、誘電体多層膜コーティングフィルタなどで
ある。フィルタ5の厚さ自体は特に限定されない。一般
的には、1mm〜5mmの範囲内の厚さが好適に使用さ
れる。
【0019】CCDラインセンサ7はCCDを横方向に
直線状に配列したものであり、OCRあるいはFAXの
走査系の光電変換部などでも使用されている。本発明で
使用されるCCDの種類は特に限定されない。例えば、
TCD109AC(PIX65×65μm)などを好適
に使用できる。CCDラインセンサの上下幅(すなわ
ち、泳動方向幅)は特に限定されないが、一般的に85
μm以下であることが好ましい。泳動の初期段階はDN
A断片の分離性が良好なので断片の検出は容易である
が、泳動の終期段階になると、DNA断片の分離性が悪
くなり、集団的に泳動するようになる。CCDラインセ
ンサの上下幅が85μm以下であれば、DNA断片が集
団的に泳動しても、各断片を個別的に検出することがで
きる。また、CCDラインセンサを一段で使用すれば一
次元センサとなるが、2段以上重ねて使用すれば二次元
のエリアセンサとして使用することができる。
直線状に配列したものであり、OCRあるいはFAXの
走査系の光電変換部などでも使用されている。本発明で
使用されるCCDの種類は特に限定されない。例えば、
TCD109AC(PIX65×65μm)などを好適
に使用できる。CCDラインセンサの上下幅(すなわ
ち、泳動方向幅)は特に限定されないが、一般的に85
μm以下であることが好ましい。泳動の初期段階はDN
A断片の分離性が良好なので断片の検出は容易である
が、泳動の終期段階になると、DNA断片の分離性が悪
くなり、集団的に泳動するようになる。CCDラインセ
ンサの上下幅が85μm以下であれば、DNA断片が集
団的に泳動しても、各断片を個別的に検出することがで
きる。また、CCDラインセンサを一段で使用すれば一
次元センサとなるが、2段以上重ねて使用すれば二次元
のエリアセンサとして使用することができる。
【0020】図3は図1に示された蛍光検出手段1のア
センブリー(組立体)の一例の部分切欠斜視図である。
図3に示されるように、レンズアレー3は適当な固定板
11により狭持されている。この固定板の一方はフィル
タマウント13に固着されている。フィルタマウント1
3の内部にはフィルタ5が実装されている。フィルタマ
ウント13に隣接してCCDマウント15が密着されて
いる。このCCDマウント15の内部にCCDラインセ
ンサ7が設けられている。CCDは駆動により発熱して
暗電流が増大し、ノイズの発生、それによるS/N比の
低下などをきたす恐れがある。このため、CCDライン
センサ7の背後には均熱帯17が密着され、更にこの均
熱帯17にはペルチェ素子のような電子冷熱器19が配
設されている。ペルチェ素子19によりCCDラインセ
ンサを10℃〜15℃程度の範囲内の温度に維持するこ
とが好ましい。更に、この電子冷熱器19の放熱特性を
向上させるために、ヒートシンク21が固着されてい
る。均熱帯17および電子冷熱器19は冷却マウント2
3により保持されている。一般的にCCDはCCD基板
に実装されて使用されるが、図3および図4では基板部
分は省略され図示されていない。
センブリー(組立体)の一例の部分切欠斜視図である。
図3に示されるように、レンズアレー3は適当な固定板
11により狭持されている。この固定板の一方はフィル
タマウント13に固着されている。フィルタマウント1
3の内部にはフィルタ5が実装されている。フィルタマ
ウント13に隣接してCCDマウント15が密着されて
いる。このCCDマウント15の内部にCCDラインセ
ンサ7が設けられている。CCDは駆動により発熱して
暗電流が増大し、ノイズの発生、それによるS/N比の
低下などをきたす恐れがある。このため、CCDライン
センサ7の背後には均熱帯17が密着され、更にこの均
熱帯17にはペルチェ素子のような電子冷熱器19が配
設されている。ペルチェ素子19によりCCDラインセ
ンサを10℃〜15℃程度の範囲内の温度に維持するこ
とが好ましい。更に、この電子冷熱器19の放熱特性を
向上させるために、ヒートシンク21が固着されてい
る。均熱帯17および電子冷熱器19は冷却マウント2
3により保持されている。一般的にCCDはCCD基板
に実装されて使用されるが、図3および図4では基板部
分は省略され図示されていない。
【0021】図4を参照する。図4は図3に示された蛍
光検出手段1のアセンブリーをDNA塩基配列決定装置
に配置した状態を示す模式的断面図である。本発明のD
NA塩基配列決定装置は基本的に、泳動板74を配置す
る暗室30と蛍光検出手段アセンブリー1を配置する測
定器室32とを有する。暗室30と測定器室32とは隔
壁34で仕切られている。泳動板74のレーザ光入射位
置に対応する隔壁位置には蛍光を測定器室32方向へ導
くための開口36が設けられている。また、この開口3
6を通して暗室内の湿気および熱気などが測定器室内に
侵入することを防止するために、開口36の測定器室側
端部には気密用ガラス38が固着されている。泳動板7
4は隔壁34に密着するように、かつ、着脱可能に垂直
に起立保持される。泳動板のレーザ光入射位置76から
セルフォックレンズアレー前端までの距離は特に限定さ
れないが、本発明の実施例では約15mmとされてい
る。また、セルフォックレンズアレー後端からCCDラ
インセンサ7の表面までの距離も特に限定されないが、
本発明の実施例では約15mmとされている。泳動板の
レーザ光入射位置76からセルフォックレンズアレー前
端までの距離およびセルフォックレンズアレー後端から
CCDラインセンサ7の表面までの距離は同一であって
も、あるいは異なっていてもよい。しかし、同一である
ことが好ましい。なぜなら、セルフォックレンズの倍率
は1倍なので、レンズ前方および後方の空隙は同一にす
ることが好ましいからである。
光検出手段1のアセンブリーをDNA塩基配列決定装置
に配置した状態を示す模式的断面図である。本発明のD
NA塩基配列決定装置は基本的に、泳動板74を配置す
る暗室30と蛍光検出手段アセンブリー1を配置する測
定器室32とを有する。暗室30と測定器室32とは隔
壁34で仕切られている。泳動板74のレーザ光入射位
置に対応する隔壁位置には蛍光を測定器室32方向へ導
くための開口36が設けられている。また、この開口3
6を通して暗室内の湿気および熱気などが測定器室内に
侵入することを防止するために、開口36の測定器室側
端部には気密用ガラス38が固着されている。泳動板7
4は隔壁34に密着するように、かつ、着脱可能に垂直
に起立保持される。泳動板のレーザ光入射位置76から
セルフォックレンズアレー前端までの距離は特に限定さ
れないが、本発明の実施例では約15mmとされてい
る。また、セルフォックレンズアレー後端からCCDラ
インセンサ7の表面までの距離も特に限定されないが、
本発明の実施例では約15mmとされている。泳動板の
レーザ光入射位置76からセルフォックレンズアレー前
端までの距離およびセルフォックレンズアレー後端から
CCDラインセンサ7の表面までの距離は同一であって
も、あるいは異なっていてもよい。しかし、同一である
ことが好ましい。なぜなら、セルフォックレンズの倍率
は1倍なので、レンズ前方および後方の空隙は同一にす
ることが好ましいからである。
【0022】図5はCCD回路を含む信号処理系のブロ
ック図である。CCDラインセンサ7はCCD回路40
により駆動される。CCD回路40の内容自体は公知慣
用のCCD駆動回路とほぼ同一である。すなわち、タイ
ミングコントローラおよびタイミングゼネレータ回路お
よびマルチプレクサなどからなる。CCDラインセンサ
7で受光され、CCD回路40で処理されたアナログ出
力はH8ボード42に入る。このアナログ出力は増幅器
44で増幅され、ノイズ成分を除去するためにローパス
フィルタ46で濾波され、A/D変換器48でデジタル
信号に変換され、このデジタル信号はメモリ50および
CPU52からなる演算処理システムにより処理され
る。H8ボードは更にホストコンピュータ54に接続す
ることもできる。H8ボード42はペルチェ素子コント
ローラ56のI/Oも行う。サ−ミスタ(図示されてい
ない)からの信号によりペルチェ素子コントローラ56
はペルチェ素子19の駆動を“ON”/“OFF”させ
る。CCD回路にはCCD絵素信号積分回路を含めるこ
とができる。この積分回路によりノイズが低減されるば
かりか、画素調整が可能になる。例えば、CCD出力が
125μm/pix とすると、4pix 分積分して500μ
m/pix とし、4pix 積分後の結果を出力する。
ック図である。CCDラインセンサ7はCCD回路40
により駆動される。CCD回路40の内容自体は公知慣
用のCCD駆動回路とほぼ同一である。すなわち、タイ
ミングコントローラおよびタイミングゼネレータ回路お
よびマルチプレクサなどからなる。CCDラインセンサ
7で受光され、CCD回路40で処理されたアナログ出
力はH8ボード42に入る。このアナログ出力は増幅器
44で増幅され、ノイズ成分を除去するためにローパス
フィルタ46で濾波され、A/D変換器48でデジタル
信号に変換され、このデジタル信号はメモリ50および
CPU52からなる演算処理システムにより処理され
る。H8ボードは更にホストコンピュータ54に接続す
ることもできる。H8ボード42はペルチェ素子コント
ローラ56のI/Oも行う。サ−ミスタ(図示されてい
ない)からの信号によりペルチェ素子コントローラ56
はペルチェ素子19の駆動を“ON”/“OFF”させ
る。CCD回路にはCCD絵素信号積分回路を含めるこ
とができる。この積分回路によりノイズが低減されるば
かりか、画素調整が可能になる。例えば、CCD出力が
125μm/pix とすると、4pix 分積分して500μ
m/pix とし、4pix 積分後の結果を出力する。
【0023】屈折率分布型レンズアレー3,フィルタ5
およびCCDラインセンサ7は全て同じ長さを有するこ
とが好ましい。これらは泳動板74の横方向長さと同じ
長さ、すなわち、泳動板74の左端から右端までの長さ
であることもできるし、あるいは、右端の泳動路から左
端の泳動路までの長さにスマイリング分の余裕を持たせ
た、泳動板の横幅よりも若干短い長さであることもでき
る。
およびCCDラインセンサ7は全て同じ長さを有するこ
とが好ましい。これらは泳動板74の横方向長さと同じ
長さ、すなわち、泳動板74の左端から右端までの長さ
であることもできるし、あるいは、右端の泳動路から左
端の泳動路までの長さにスマイリング分の余裕を持たせ
た、泳動板の横幅よりも若干短い長さであることもでき
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
屈折率分布型レンズアレー,フィルタおよびCCDライ
ンセンサからなる蛍光検出手段を使用することにより、
DNA塩基配列決定装置の製造コストを大幅に低下させ
ることができるばかりか、泳動中の泳動路のスマイリン
グによる悪影響を受けることなく、効率的に、しかも、
正確に蛍光を検出することができる。
屈折率分布型レンズアレー,フィルタおよびCCDライ
ンセンサからなる蛍光検出手段を使用することにより、
DNA塩基配列決定装置の製造コストを大幅に低下させ
ることができるばかりか、泳動中の泳動路のスマイリン
グによる悪影響を受けることなく、効率的に、しかも、
正確に蛍光を検出することができる。
【図1】本発明のDNA塩基配列決定装置における蛍光
検出手段の模式的構成を示す部分概要斜視図である。
検出手段の模式的構成を示す部分概要斜視図である。
【図2】屈折率分布型レンズアレーの模式的拡大斜視図
である。
である。
【図3】図1に示された蛍光検出手段のアセンブリー
(組立体)の一例の部分切欠斜視図である。
(組立体)の一例の部分切欠斜視図である。
【図4】図3に示された蛍光検出手段のアセンブリーを
DNA塩基配列決定装置に配置した状態を示す模式的断
面図である。
DNA塩基配列決定装置に配置した状態を示す模式的断
面図である。
【図5】CCD回路を含む信号処理系のブロック図であ
る。
る。
【図6】特開昭63−21556号公報に開示されたD
NA塩基配列決定装置の模式的構成図である。
NA塩基配列決定装置の模式的構成図である。
【図7】各泳動路毎に、フィルタ,集光レンズおよび受
光素子からなる蛍光検出手段を配列したDNA塩基配列
決定装置の一例の模式的構成図である。
光素子からなる蛍光検出手段を配列したDNA塩基配列
決定装置の一例の模式的構成図である。
1 本発明の蛍光検出手段 3 屈折率分布型レンズアレー 5 フィルタ 7 CCDラインセンサ 9 屈折率分布型レンズ
Claims (3)
- 【請求項1】 DNA断片用の多数の泳動路を有する、
垂直に保持される平板型ゲル電気泳動手段、該電気泳動
装置の泳動路に、該電気泳動装置の横方向から該泳動路
と直交するように、レーザ光を照射する光励起用のレー
ザ光照射手段、レーザ光によって照射されたDNA断片
から発生された蛍光を検出し電気信号に変換する蛍光検
出手段とからなるDNA塩基配列決定装置において、 前記蛍光検出手段は屈折率分布型レンズアレー,フィル
タおよびCCDラインセンサから構成されていることを
特徴とするDNA塩基配列決定装置。 - 【請求項2】 屈折率分布型レンズアレーは屈折率分布
型レンズが上下2段に配列されて構成されている請求項
1のDNA塩基配列決定装置。 - 【請求項3】 CCDラインセンサはペルチェ素子によ
り冷却される請求項1のDNA塩基配列決定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5264320A JPH0798276A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Dna塩基配列決定装置 |
EP94114626A EP0645622A3 (en) | 1993-09-28 | 1994-09-16 | DNA base analyzer. |
US08/313,912 US5552322A (en) | 1993-09-28 | 1994-09-28 | DNA base sequencer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5264320A JPH0798276A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Dna塩基配列決定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0798276A true JPH0798276A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17401549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5264320A Pending JPH0798276A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Dna塩基配列決定装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5552322A (ja) |
EP (1) | EP0645622A3 (ja) |
JP (1) | JPH0798276A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005233974A (ja) * | 2001-03-21 | 2005-09-02 | Olympus Corp | 生化学的検査方法 |
Families Citing this family (21)
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SE9503991D0 (sv) * | 1995-11-10 | 1995-11-10 | Pharmacia Biotech Ab | Method and apparatus for determining the existence of a mutation |
US5744102A (en) * | 1996-01-30 | 1998-04-28 | Chugai Biopharmaceuticals, Inc. | Solid phase synthesizer |
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US6784982B1 (en) | 1999-11-04 | 2004-08-31 | Regents Of The University Of Minnesota | Direct mapping of DNA chips to detector arrays |
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US6544477B1 (en) | 2000-08-01 | 2003-04-08 | Regents Of The University Of Minnesota | Apparatus for generating a temperature gradient |
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US20040072274A1 (en) * | 2002-05-09 | 2004-04-15 | Lebrun Stewart J. | System and method for visualization and digital analysis of protein and other macromolecule microarrays |
US20060127963A1 (en) * | 2003-11-21 | 2006-06-15 | Lebrun Stewart J | Microarray-based analysis of rheumatoid arthritis markers |
US20050124017A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-09 | Stewart Lebrun | Quantitative alkaline-phosphatase precipitation reagent and methods for visualization of protein microarrays |
JP5279481B2 (ja) | 2008-12-25 | 2013-09-04 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 核酸分析装置 |
US20120183965A1 (en) | 2009-06-15 | 2012-07-19 | David Ward | Nucleic acid detection |
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GB8621426D0 (en) * | 1986-09-05 | 1986-10-15 | Health Lab Service Board | Particle analysis |
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1993
- 1993-09-28 JP JP5264320A patent/JPH0798276A/ja active Pending
-
1994
- 1994-09-16 EP EP94114626A patent/EP0645622A3/en not_active Withdrawn
- 1994-09-28 US US08/313,912 patent/US5552322A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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EP0645622A3 (en) | 1996-01-03 |
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