JPH0361852A - Gel-electrophoresis analyzing system - Google Patents

Gel-electrophoresis analyzing system

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Publication number
JPH0361852A
JPH0361852A JP1198575A JP19857589A JPH0361852A JP H0361852 A JPH0361852 A JP H0361852A JP 1198575 A JP1198575 A JP 1198575A JP 19857589 A JP19857589 A JP 19857589A JP H0361852 A JPH0361852 A JP H0361852A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slit
fluorescence
electrophoresis
motor
endless belt
Prior art date
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Pending
Application number
JP1198575A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michio Taira
平 道夫
Hiroaki Machida
町田 浩昭
Shinpei Suzuki
鈴木 新平
Teruo Togusari
戸鎖 照雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Priority to JP1198575A priority Critical patent/JPH0361852A/en
Publication of JPH0361852A publication Critical patent/JPH0361852A/en
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to use a general-purpose electron multiplier tube and to improve profitability by winding a motor-driven endless belt having a slit around an electrophoresis plate, and detecting fluorescence emitted through the slit with a photomultiplier. CONSTITUTION:Fluorescence is generated in response to gel electrophoresis from an electrophoresis plate 3 based on the projection of laser light from a laser light source 1. The fluorescence emitted through a slit 9 of a motor- driven endless belt 5 that is wound around the plate 3 is detected with a photomultiplier 15. Therefore, only the fluorescence of a migrating lane where the slit has passed is inputted into the photomultiplier. A line sensor and highly sensitive multichannels are not required. The economical efficiency is enhanced by the use of a general-purpose electron multiplier tube.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電気泳動システムに関する。更に詳細には、本
発明はレーザ光を照射して蛍光を発生させるローコスト
なゲル電気泳動システムにおける分析方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrophoresis system. More specifically, the present invention relates to an analysis method in a low-cost gel electrophoresis system that generates fluorescence by irradiating laser light.

[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〈実施されている。
[Prior Art] Gel electrophoresis is widely used as a method for determining the base sequence of DNA and the like.

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。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。
Conventionally, samples were labeled with radioisotopes and analyzed during electrophoresis, but this method had the disadvantage of being laborious and time-consuming. For this reason, recently, a method of labeling the sample with a fluorescent material is being considered.

光を用いる方法では、蛍光ラベルしたDNA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。検出時間から
泳動スピードすなわちDNA断片の大きさがわかる。
In the method using light, fluorescently labeled DNA fragments are migrated in a gel, but a light excitation part and a photodetector are provided for each migration path 15 to 20 cm below the migration start part, and the DNA passing through them is Measure the pieces in sequence. The migration speed, ie, the size of the DNA fragment, can be determined from the detection time.

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。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-21556 discloses that the line on the gel of an electrophoresis device irradiated with a laser and the array direction of the photodiode array are configured to be perpendicular to the direction of migration of DNA fragments in the electrophoresis device. A DNA base sequencing device has been disclosed.

第3図は該装置の構成を説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the device.

図示されているように、光源70から出たレーザ光はミ
ラー72で曲げられて泳動板74を横方向から照射する
。照射領域に蛍光ラベルDNA76が到達すると蛍光を
発する。各泳動路からの蛍光はレンズ78により蛍光検
出380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演算
処理され、分析結果が求められる。
As shown in the figure, the laser light emitted from the light source 70 is bent by a mirror 72 and irradiates the migration plate 74 from the side. When the fluorescent label DNA 76 reaches the irradiation area, it emits fluorescence. The fluorescence from each migration path is imaged by the lens 78 on the light receiving section 82 of the fluorescence detection 380. This signal is amplified, converted into an electrical signal by a photodiode array 84, and subjected to arithmetic processing to obtain an analysis result.

[発明が解決しようとする課題] 従来の装置では、蛍光検出器としてライセンサまたは高
感度マルチチャンネル光検出器(浜松ホトニクス社製)
などが使用されている。しかし、これらの検出器は一般
的に非常に高価であり、電気泳動装置全体の製造コスト
を大幅に上昇させる原因となる。
[Problem to be solved by the invention] In conventional devices, a licensor or a high-sensitivity multichannel photodetector (manufactured by Hamamatsu Photonics) is used as a fluorescence detector.
etc. are used. However, these detectors are generally very expensive and cause a significant increase in the manufacturing cost of the entire electrophoresis device.

従って、本発明の目的は安価ではあるが、効率的に蛍光
検出の可能な蛍光検出システムを有するゲル電気泳動分
析方式を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a gel electrophoresis analysis method having a fluorescence detection system that is inexpensive but capable of efficiently detecting fluorescence.

[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、レーザ光を照
射して蛍光を発生させるゲル電気泳動システムにおいて
、所定箇所にスリットを少なくとも1個有する、モータ
駆動式の無端ベルトをレーザビームによる照射線上に対
応する位置で泳動板に捲回し、前記スリットから放出さ
れる蛍光を光電子増倍管により検出することを特徴とす
るゲル電気泳動分析方式を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a gel electrophoresis system that generates fluorescence by irradiating laser light with a motor-driven type having at least one slit at a predetermined location. A gel electrophoresis analysis method is provided in which an endless belt is wound around a migration plate at a position corresponding to the irradiation line of a laser beam, and fluorescence emitted from the slit is detected by a photomultiplier tube.

前記無端ベルトはスリットを2個有し、DCモータによ
り駆動され、該モータにはエンコーダが取付られている
ことが好ましい。
It is preferable that the endless belt has two slits and is driven by a DC motor, and that an encoder is attached to the motor.

[作用] 前記のように、本発明のシステムでは従来の高価な蛍光
検出器に代えて、安価な光電子増倍管を使用するのでシ
ステム全体の製造コストを低く抑えることができる。
[Function] As described above, in the system of the present invention, an inexpensive photomultiplier tube is used in place of a conventional expensive fluorescence detector, so that the manufacturing cost of the entire system can be kept low.

また、スリットを有する無端ベルトを泳動板に捲同して
いるので、スリットが通過した箇所の泳動レーンの蛍光
しか光電子増倍管に入射しない。
Furthermore, since an endless belt having slits is wrapped around the electrophoresis plate, only the fluorescence in the electrophoresis lane through which the slits pass enters the photomultiplier tube.

このため、従来の高価なライセンサや高感度マルチチャ
ンネルの代わりに光電子増倍管を使用してもト分に信頼
性の高い検出が可能となる。
Therefore, even if a photomultiplier tube is used instead of a conventional expensive licenser or high-sensitivity multichannel device, highly reliable detection is possible.

[実施例] 以下、図面を参照しながら本発明のゲル電気泳動分析方
式を更に詳細に説明する。
[Example] Hereinafter, the gel electrophoresis analysis method of the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は本発明のゲル電気泳動分析方式を実施するのに
使用される装置の構成の一例を示す概念的模式図である
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of an apparatus used to carry out the gel electrophoresis analysis method of the present invention.

図示されているように、本発明の分析方式の実施に使用
される装置ではレーザ光源1から出射されたレーザビー
ムは泳動板3の真横からゲル電解質層4に入射され、該
線りの蛍光物資で標識された検体を照射する。
As shown in the figure, in the apparatus used to carry out the analysis method of the present invention, a laser beam emitted from a laser light source 1 is incident on a gel electrolyte layer 4 from right beside a migration plate 3, and a fluorescent material is irradiate the labeled specimen with

泳動板3の前記レーザビームの照射線上に無端ベルト5
を捲同する。ベルト5は泳動板に接触していてもよいし
、非接触でもよい。ベルト5には、泳動板上端の泳動レ
ーン7の幅と同一または路間−の幅を有するスリット9
が配設されている。スリット9はベルトに少なくとも1
個配設されていればよいが、分析の効率化のために、等
間隔に複数個配設することが好ましい。例えば、最初の
スリットが泳動板の端(すなわち、走査線の終点位置)
に達したら、別のスリットが走査線の起点位置にくるよ
うに配設すると、連続的な分析が可能となる。スリット
の大きさ自体は本発明の必須要件ではないが、−例とし
て、例えば、泳動レーンの幅が2mmだとしたら、スリ
ットの幅も2mmにすることが好ましい。また、スリッ
トの高さは2〜3−一程度が好ましい。
An endless belt 5 is placed on the irradiation line of the laser beam on the migration plate 3.
to confuse. The belt 5 may be in contact with the migration plate or may be in non-contact. The belt 5 has a slit 9 having a width equal to or equal to the width of the migration lane 7 at the upper end of the migration plate.
is installed. At least 1 slit 9 on the belt
Although it is sufficient to arrange a plurality of them at equal intervals, in order to improve the efficiency of analysis, it is preferable to arrange a plurality of them at equal intervals. For example, the first slit is at the edge of the electrophoresis plate (i.e., the end position of the scanning line).
Once , another slit is placed at the starting point of the scanning line, allowing continuous analysis. Although the size of the slit itself is not an essential requirement of the present invention, for example, if the width of the migration lane is 2 mm, it is preferable that the width of the slit is also 2 mm. Further, the height of the slit is preferably about 2 to 3-1.

前記ベルトは例えば、DCモータなどの駆動手段11に
より等速運動させることができる。ベルトの回転方向は
特に限定されない。泳動レーン7の位置とスリットの位
置とを一致させて、記録するために、DCモータにはエ
ンコーダ13を取付る乙とが好ましい。
The belt can be moved at a constant speed by a driving means 11 such as a DC motor, for example. The direction of rotation of the belt is not particularly limited. In order to match and record the position of the migration lane 7 and the position of the slit, it is preferable to attach an encoder 13 to the DC motor.

前記レーザビームの走査線と直交するように光電子増倍
管15を配設する。増倍管15の前面にはスリット9か
ら放射される蛍光の集光効率を上げるために集光レンズ
17を設けることが好ましい。また、集光レンズの前に
は、特定の波長の蛍光だけを透過させ、その他の波長の
外乱光をカットするためのフィルタ19を設けることも
できる。
A photomultiplier tube 15 is arranged so as to be perpendicular to the scanning line of the laser beam. It is preferable to provide a condensing lens 17 on the front surface of the multiplier tube 15 in order to increase the condensing efficiency of the fluorescence emitted from the slit 9. Further, a filter 19 may be provided in front of the condenser lens to transmit only fluorescence of a specific wavelength and cut out disturbance light of other wavelengths.

前記エンコーダ13および光電子増倍管15はそれぞれ
信号処理回路21に接続されている。光電子増倍管15
の受光信号はアナログなのでこれをデジタルに変換する
ためのA/Dコンバータ23を通すことが必要である。
The encoder 13 and photomultiplier tube 15 are each connected to a signal processing circuit 21. Photomultiplier tube 15
Since the received light signal is analog, it is necessary to pass it through an A/D converter 23 to convert it to digital.

A/Dコンバータ23からの信号およびエンコーダ13
からの信号は先ず信号処理回路21内のインタフェース
25に伝達され、バス27を介してCPU29に伝達さ
れて演算処理され、再びバス27を介してメモリ31内
に蓄積する。あるいは、一端メモリ31に蓄積してから
バスを介してCPU29の送出して演算処理し、再びメ
モリに戻すこともできる。CPU29にはインタフェー
ス33を介して適当なプリンタ等の出力装置35および
/またはCRTなどの表示装置37を接続することがで
きる。
Signal from A/D converter 23 and encoder 13
The signal is first transmitted to the interface 25 in the signal processing circuit 21, then transmitted to the CPU 29 via the bus 27 for arithmetic processing, and then stored in the memory 31 via the bus 27 again. Alternatively, the data may be temporarily stored in the memory 31, sent to the CPU 29 via the bus for arithmetic processing, and returned to the memory again. An appropriate output device 35 such as a printer and/or display device 37 such as a CRT can be connected to the CPU 29 via an interface 33.

第2図はその出力波形の一例を示す特性図である。下段
はエンコーダにより記録された各泳動レーンの位置を示
し、上段は各レーンの蛍光強度の変化を示すピーク曲線
である。従って、下段と一ヒ段のデータを同時に参照す
ることにより、例えば、DNAなどの塩基配列を決定す
ることができる。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of the output waveform. The lower row shows the position of each migration lane recorded by the encoder, and the upper row shows a peak curve showing the change in fluorescence intensity of each lane. Therefore, by simultaneously referring to the data in the lower row and the first row, it is possible to determine, for example, the base sequence of DNA or the like.

−膜内に、DNAなどの検体の泳動速度はスリットが横
方向に移動する速度よりも遅いので、仮に、走査線上の
両端に同時に複数個の塩基が存在したとしても、スリッ
トの高さ分だけ泳動する前にそれぞれ検出することがで
きる。−例として、スリットの移動速度を1秒/泳動板
半周とすれば、泳動板の端から端までの泳動レーンの蛍
光を検出するのに約1秒間しか要しないので、塩基が1
秒間に20以上の速度で泳動しなければ、スリットの高
さが2關の場合、左端の泳動レーンの塩基と右端の泳動
レーンの塩基が仮に同一走査線上にあっても両方とも検
出できる。
- The migration speed of a sample such as DNA within the membrane is slower than the speed at which the slit moves in the lateral direction, so even if multiple bases exist at both ends of the scanning line at the same time, the migration speed of the sample such as DNA is slower than the speed at which the slit moves in the lateral direction. Each can be detected before electrophoresis. - For example, if the moving speed of the slit is 1 second/half revolution of the electrophoresis plate, it will only take about 1 second to detect fluorescence in the electrophoresis lane from one end of the electrophoresis plate, so one base
Unless electrophoresis is performed at a speed of 20 per second or more, if the slit height is two steps, both the bases in the leftmost electrophoresis lane and the bases in the rightmost electrophoresis lane can be detected even if they are on the same scanning line.

本発明のゲル電気泳動分析方式は蛍光体で標識できるも
のであれば、1)NAに限らず全ての対象物の分析に使
用可能である。
The gel electrophoresis analysis method of the present invention can be used for the analysis of: 1) not only NA but any target as long as it can be labeled with a fluorescent substance;

[発明の効果] 以−1−説明したように、本発明の分析方式の実施に使
用されるゲル電気泳動システムでは、従来の高価な蛍光
検出器に代えて、安価な光電子増倍管を使用するのでシ
ステム全体の製造コストを低く抑えることができる。
[Effects of the Invention] As explained below, in the gel electrophoresis system used to carry out the analysis method of the present invention, an inexpensive photomultiplier tube is used in place of the conventional expensive fluorescence detector. Therefore, the manufacturing cost of the entire system can be kept low.

また、スリットを有する無端ベルトを泳動板に捲回して
いるので、スリットが通過した箇所の泳動レーンの蛍光
しか光電子増倍管に入射しない。
Furthermore, since an endless belt having slits is wound around the electrophoresis plate, only the fluorescence in the electrophoresis lane through which the slits pass enters the photomultiplier tube.

このため、従来の高価なライセンサや高感度マルチチャ
ンネルの代わりに光電子増倍管を使用しても−1・分に
信頼性の高い検出が可能となる。
Therefore, even if a photomultiplier tube is used instead of a conventional expensive licenser or high-sensitivity multichannel, highly reliable detection within -1·min is possible.

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

第1図は本発明のゲル電気泳動分析方式を実施するのに
使用される装置の構成の一例を示す概念的模式図であり
、第2図は該装置により得られた各泳動レーンに対応す
る蛍光ピーク波形を示す特性図であり、第3図は特開昭
63−21556号公報に開示されたDNA塩基配列決
定装置の模式的構成図である。 1・・・レーザ光源、3・・・泳動板、5・・・無端ベ
ルト。 7・・・泳動レーン、9・・・スリット、11・・・モ
ータ。 13・・・エンコーダ、15・・・光電子増倍管。 17・・・集光レンズ、19・・・フィルタ。 21・・・演算処理回路、23・・・A/Dコンバータ
。 25・・・インタフェース、27・・・バス。 29・・・CPU、31・・・メモリ。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of an apparatus used to carry out the gel electrophoresis analysis method of the present invention, and FIG. 2 shows a diagram corresponding to each electrophoresis lane obtained by the apparatus. FIG. 3 is a characteristic diagram showing a fluorescence peak waveform, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a DNA base sequencing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-21556. 1... Laser light source, 3... Migration plate, 5... Endless belt. 7...Migration lane, 9...Slit, 11...Motor. 13... Encoder, 15... Photomultiplier tube. 17... Condensing lens, 19... Filter. 21... Arithmetic processing circuit, 23... A/D converter. 25...Interface, 27...Bus. 29...CPU, 31...Memory.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光を照射して蛍光を発生させるゲル電気泳
動システムにおいて、所定箇所にスリットを少なくとも
1個有する、モータ駆動式の無端ベルトをレーザビーム
による照射線上に対応する位置で泳動板に捲回し、前記
スリットから放出される蛍光を光電子増倍管により検出
することを特徴とするゲル電気泳動分析方式。
(1) In a gel electrophoresis system that generates fluorescence by irradiating laser light, a motor-driven endless belt with at least one slit at a predetermined location is wound around the electrophoresis plate at a position corresponding to the irradiation line of the laser beam. A gel electrophoresis analysis method characterized in that the fluorescence emitted from the slit is detected by a photomultiplier tube.
(2)前記無端ベルトはスリットを複数個有し、DCモ
ータにより駆動され、該モータにはエンコーダが取付ら
れていることを特徴とする請求項1記載のゲル電気泳動
分析方式。
(2) The gel electrophoresis analysis method according to claim 1, wherein the endless belt has a plurality of slits and is driven by a DC motor, and an encoder is attached to the motor.
JP1198575A 1989-07-31 1989-07-31 Gel-electrophoresis analyzing system Pending JPH0361852A (en)

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