JPH04204151A - 多色泳動パターン読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多色泳動パターン読み取り装置に関し、特に
、それぞれの試料に蛍光波長が異なる蛍光色素で標識し
、同時に電気泳動した後で電気泳動パターンを読み取り
、同じ泳動条件の複数の電気泳動パターンの比較に好適
な多色泳動パターン読み取り装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、遺伝病診断などを含む種々の遺伝子構造解析、
アミノ酸などの蛋白質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、放射性同位体で標識また
は置換され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
ンの解析を行うことにより、試料の分析を行う方法であ
る。

電気泳動パターンを読み取り分析を行う場合の一例とし
て遺伝病診断を例として説明する。

ヒトゲノムＤＮＡは、約３　Ｘ　１０”の塩基対から成
り立っている。その塩基配列はヒト集団を通しておおよ
そ一定であるが、細かくみると１個体間にばらつきが存
在する。このようなりＮＡ配列上のばらつきは、ＤＮＡ
の条里と呼ばれている。

ＤＮＡの条里は遺伝子領域にも非遺伝子領域にも見られ
るが、遺伝子領域の条里はその表現形式である蛋白質の
条里として現れる場合が多い。血液型１組識適合性抗原
などや人種間における皮膚の色９毛の色の相違など、ヒ
ト集団にみられる色々な多様性ζよ−、この条里に由来
している。ＤＮＡ多型は、ヒトが進化上で生物種として
独立した時点から現在までに、ヒト集団の生殖細胞ＤＮ
Ａに生じた変異が集団の中に蓄積したものである。この
ような変異がヒトの存在に取って重要な機能を持つ部位
に生じ、その結果として生ずる表現型が。

何らかの病的状態を示すものを「遺伝病Ｊと呼んでいる
。ヒト集団には、　３，０００種を超える遺伝病が存在
するといわれている。

遺伝病の病因はＤＮＡ上に生じた異変であるが、それが
病気として認識されるまでには、ＤＮＡ→ｍＤＮＡ→蛋
白質→表呪型（病気）の諸段階がある。病気としての診
断は、普通最後のレベルで行なわれるが、上記の各段階
の流れが単純な直線関係にあれば、診断を蛋白質やＤＮ
Ａのレベルで行うことが可能となる。

ＤＮＡ診断の基礎となる手法は、５ｏｕｔｈｅｒｎプロ
ツテイングと呼ばれるものであり、この手法は、基本的
には以下のステップに分けられる。

（１）試料ＤＮＡの抽出、 （２）ＤＮＡの制限酵素による分解、 （３）ゲル電気泳動を用いたＤＮＡの分子量による分画
。

（４）分画されたＤＮＡのフィルタへの移行、（５）予
じめ用意したプローブＤＮＡ　（検出したい遺伝子と相
同配列を持つＤＮＡをアイソトープなどで標識したもの
）との混成体の形成（ハイブリダイゼーション）、（６
）オートラジオグラフィーによる混成体の検出、 以上の６ステツプからなる手法である。

遺伝病を対象とする場合、試料ＤＮＡ抽出のための臓器
は問わない。通常は、数ミリリットルの末梢血から白血
球を分離し、そこからＤＮＡを抽出する。（１）から（
６）までのステップの処理に通常５日程度の日数を必要
とする。

遺伝病診断では、上記のステップの処理に基づき正常体
の分画パターンと被検者の分画パターンを得て、それら
の分画パターンを比較する。同一パターンである場合は
正常と判定される。

最近、安全性などの問題から放射性アイソトープに替え
て蛍光色素で標識したプローブを用いて、その蛍光素を
励起し、電気泳動パターンの読み取りを行う試みが試行
されている。遺伝病診断やＤＮＡの塩基配列決定などは
試料の量がｌ　Ｏｓ”ｍｏｌオーダ前後であるため、放
射性アイソトープなみの信号対雑音比を等側内に得るに
は、高度な光学技術と信号処理技術を必要とする。

微少な試料を蛍光標識して検出する装置として特開昭６
１−６２８４３号公報に記載された電気泳動装置がある
。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。

第１６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１６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５
３とから構成されている。泳動計測装置５１には扉５１
ａがあり、扉５１ａ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
う試料を所定量だけ注入する。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。なお、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イスプ
レィ装置１５６と、処理の結果を記録するプリンタ５７
とから構成されている。

第１７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１６図）の構成は、
第１７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
置構成となっている。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＃Ａ１１
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＠１
４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１
７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１６図）に送られ
、解析処理などのデータ処理が行われる。

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。

第１６図および第１７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、２ｂ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２０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１．それぞれにバンド６６を
作る。分子量の軽い分子は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１８ａ図に示すように、光源からの光を光
ファイバ１２に通して光路６１上でゲルを照射すること
により５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、蛍光１３を検出する。発生
する蛍光１３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、１０ｓ”ｍｏｌ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０例えば、蛍光物質として、フ
ルオレセインイソチオシアネート（Ｆｌｕ。

’ｒｅｓｃｅｉｎ　ｌ５ｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）を
使用した場合について説明すると、フルオレセインイン
チオシアネートは、励起光の励起波長のピークが４９０
ｎｍ、蛍光波長のピークが５２０ｎｍである。また、モ
ル吸光係数は７　Ｘ　Ｉ　Ｏ’１ｈｏｌ、”　・ｃ＠、
’であり、量子効率は０．６５程度である。

１バンド内に１０．”■ｏ１の蛍光物質が存在する場合
、励起光に波長４８８ｒｖの８力１ｍＷのアルゴンイオ
ンレーザを使用した場合を想定して計算すると、ゲルの
厚みなどで異なるが、発生する蛍光の光量は、１０１０
個／Ｓオーダの蛍光の光子しか発生しない。

泳動部５は、その正面図が第１８ａ図に、その縦断面図
が第１８ｂ図に示されるように、ポリアクリルアミドな
どのゲル５ａと、該ゲル５ａを両側から狭んで支えるた
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１７図）に泳動電圧を印加して、
電気泳動を行いながら、光源から照射された光１例えば
レーザ光を、光ファイバ１２からゲルＳａ中の光路６１
を通して、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１
３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、−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、１０４〜１０’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番５増幅され、アナログ・ディジ
タル変換回路１８によりアナログ信号からディジタル信
号に変換されて、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。　　　′ 第１９ａ図および第１９ｂ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１９ａ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１９
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１９ｂ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。

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、デイスプレィ装置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。

以上の例では試料の標識法として蛍光色素を用いる装置
例を示したが、他の例として、同様に蛍光色素で標識し
、電気泳動を行った後に、電気泳動パターンによる蛍光
パターンを読み取る装置が特開平１−１１６７６４９号
公報に開示されている。この他の例の装置は、前述した
ようなに電気泳動と同時に読み取り部を通過する蛍光パ
ターンの分布を読み取るタイプとは異なり、電気泳動を
終了してから泳動部全体の蛍光パターンを読み取るタイ
プとなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したように、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も、ゲル電気泳動法は、
放射性アイソトープによる標識法で従来から用いられて
いるゲル電気泳動法を用いている。このようなゲル電気
泳動法では、ゲルの温度不均一性、その他の理由からバ
ンドの移動速度が泳動板の位置によって異なり、泳動パ
ターンの歪が発生する。したがって、２種の泳動パター
ンを比較する必要のある遺伝病診断などのため、２種類
の試料の電気泳動、２次元電気泳動などを行った場合に
は、放射性アイソトープ標識法、蛍光標識法のいずれの
方法においても、各回の泳動の結果は歪による泳動位置
に相違が発生し、泳動パターンどうしの比較が困難とる
。また、泳動パターンの補正をデータ処理で行う場合に
も、データ処理が煩雑となり、困難となる。

また、泳動と同時に読み取り部を通過する蛍光物質の分
布を計測する泳動計測装置では、２次元電気泳動に適用
するために、１次元目の電気泳動を別の装置で行い、２
次元目を読み取り装置で行う必要があり、操作が煩雑と
なる。

本発明の目的は、複数の各試料に蛍光波長の異なる蛍光
色素で標識し、同時に電気泳動した後に電気泳動パター
ンを読み取り、複数の電気泳動パターンの比較に好適な
多色泳動パターン読み取り装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、電気泳動パターンの蛍光パターン
を読み取り、泳動パターンを泳動歪の影響無しに読み取
り比較することができる多色泳動パターン読み取り装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の多色泳動パターン読
み取り装置は、複数の試料に電気泳動を行って展開した
泳動パターンに対して、各試料に個別に標識した２つ以
上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多色泳動パターン読み取り装置であ
って、泳動パターンの蛍光物質を励起させる照射光を発
光する光源と、光源から照射光を走査してゲルの厚み方
向に照射する光走査機構と、照射光の光軸とは異なる方
向に受光面を設定して受光経路の空間的位置関係により
、泳動パターンからの蛍光を読取り面の散乱光から分離
して受光する受光部と、受光部で受光した光信号を複数
の蛍光波長に分離する光学フィルタ部と、光学フィルタ
部で分離した光信号の光電変換を行って電気信号を出力
する光電変換部と、光電変換部からの電気信号に対して
、照射光の走査と対応して積分動作を行って増幅し順次
に泳動パターンから蛍光の電気信号を出力する増幅器と
を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

これによれば、泳動パターン読み取り装置には、照射光
を発光する光源と、光走査機構と、蛍光パターンの蛍光
を受ける受光部と、光フイルタ部と、光電変換部と、増
幅器とが備えられる。光源は、各試料に個別に標識した
２つ以上の蛍光物質を励起して蛍光を発光させるための
照射光を発光する光源であり、各蛍光物質を励起するた
めの波長の光を得るため例えば複数の光源を設け、複数
の光源からの光を混合して出力する。所定の波長領域に
渡る光が得られる場合には単一の光源であってもよい、
光走査機構は、光源から照射光を走査してゲルの厚み方
向に照射する。受光部は、照射光の光軸とは異なる方向
に受光面を設定して受光経路の空間的位置関係により、
泳動パターンからの蛍光を読取り面の散乱光から分離し
て受光する。

光学フィルタ部は、受光部で受光した蛍光の光信号を複
数の蛍光波長に分離する。また、光電変換部は、光学フ
ィルタ部で分離した各光信号の光電変換を行って電気信
号を出力するので、増幅器が微弱な電気信号に対して照
射光の走査と対応して積分動作を行って増幅し順次に泳
動パターンから蛍光の電気信号を出力する。なお、積分
動作速度は、照射光の走査速度と対応させ、微弱な蛍光
出力を、効率よく増幅する。

このような構成の多色泳動パターン読み取り装置により
、電気泳動を行なった試料の泳動パターンに対して、蛍
光色素の持つ蛍光の波長別に蛍光物質の分布を読み取る
ことができる。従って、比較したい試料の全てが電気泳
動において発生する泳動部を同じく受けるので、読み取
り結果の比較は歪の量を気にせずに行なうことができる
。

〔実施例〕 以下５本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例にかかる多色蛍光式電気泳
動パターン読み取り装置の全体構成を説明する概略図で
ある。第１図に示すように、多色蛍光式電気泳動パター
ン読み取り装置は、電気泳動ユニット１と読み取りユニ
ット６とが分離されて全体の装置が構成される。電気泳
動ユニット１は、電気泳動を行うベースとなるゲルと該
ゲルをガラス板などで挟み込んで支持するゲル支持体と
からなる泳動部ユニット５と、泳動部ユニット５が装着
され該泳動部ユニット（以下、泳動部と略称する）５に
電気泳動電圧を加える第１電極２ａおよ−び第２電極２
ｂと、この第１電極２ａおよび第２電極２ｂを支えると
共に泳動部５を支える支持板３と、電気泳動電圧を供給
する電気泳動用電源装置４とから構成される。泳動部５
は、前述したように、泳動試料を展開するポリアクリル
アミドなどのゲルと、該ゲルを両側から挟んで支持する
ガラス板などのゲル支持体から構成される（前述した第
１８ａ図、第１８ｂ図参照）。電気泳動ユニット１にお
いて、泳動部Ｓが装着され、泳動部５のゲルの上部から
電気泳動するＤ　Ｎ　Ａフラグメントなど断片化した試
料が供給され、電気泳動用電源装置４から第１電極２ａ
および第２電極２ｂに泳動電圧が印加され、電気泳動が
行われる。

電気泳動ユニット１で電気泳動を行った後の泳動部５は
取り外し、次に、読み取りユニット６に装着して、電気
泳動パターンの読み取りを行う。

読み取りユニット６は、電気泳動を行った泳動部５を、
そのままの状態で（または泳動部５からゲルのみを取り
出したゲルの状態で）計測部本体７に装着して、電気泳
動パターンを読み取って、データ動電を行う。読み取り
ユニット６は、第１図に示すように、計測部本体７を主
要部として構成され、データ処理装置８およびイメージ
プリンタ９等が付加されて構成される。データ処理装置
８およびイメージプリンタ９は、計測部本体７で読み取
った電気泳動パターンデータに対して、データ処理、イ
メージ処理９刺定処理などを行い、読み取った電気泳動
パターンデータを加工して出力する。計測部本体７には
、電気泳動ユニットｌにおいて既に電気泳動を行った泳
動部（ゲルおよびゲル支持体からなる泳動部ユニット）
５を装着して読み取る読取り台が１本体上部の蓋フａの
直下に設けられている。電気泳動ユニット１から取り外
した泳動部５は、計測部本体７において、計測部本体上
部の蓋７ａを開けて読み取り台に装着される。読取り台
に泳動部５の読み取り対象のゲルを装着した後、蓋フａ
を閉じて、計測部本体７の操作表示パネル７ｂの読み取
り開始スイッチを押下すると、計測部本体フが泳動部５
のゲルの電気泳動パターンの読み取りを開始する。電気
泳動パターンの読み取りが開始されると、計測部本体フ
に内蔵する点光源からの照射光の走電カー開始され、装
着した泳動部５のゲルに励起光を照射し、蛍光物質を励
起させ、これにより発光した蛍光を受光して、蛍光物質
の分布のパターンを計測する。

データ処理袋Ｗ８は計測部本体７で計測した読み取りデ
ータを基にデータ処理を行い、また、計測部本体７の制
御を行う。データ処理されたデータは、イメージプリン
タ９により出力されて可視化される。イメージプリンタ
９は多色印刷を行うものが用いられ、各試料に対応して
泳動パターンを着色し、泳動パターンを印刷する。

第２図は、計測部本体の要部の構成を示すブロック図で
あり、また、第３図は、計測部本体に装着する泳動部の
装着位置を説明する図である。第２図および第３図を参
照して説明する。

多色蛍光式電気泳動パターン読み取り装置を用いて、複
数の各々の試料の電気泳動分析を行う場合、前述したよ
うに、まず、電気泳動ユニットｌを用いて、蛍光色素（
蛍光物質）により４１！？識した試料（ＤＮＡフラグメ
ント）の電気泳動を行う。

約５時間位の所定時間の電気泳動の終了後、泳動部５を
電気泳動ユニット１から取り外す。取り外した泳動部５
のゲルは、そのままの泳動部５の状態で、あるいはゲル
支持体のガラスを外した状態で、第３図に示すように、
読み取りユニット６の計測部本体７の上部の蓋７ａを開
き、内部の読み取り台７ｃの上部に載置する。そして、
蓋７ａを閉じて、読み取りユニットへのセットが完了す
る。

このとき、電気泳動を行ったゲルが蛍光色素で標識され
ていない試料の場合には、この段階で各試料に対し蛍光
色素をつける処理を施すようにしてもよい。また、ゲル
の乾燥等の処理も行う。

次に、電気泳動パターンの読み取り開始を指示する操作
を行う。読み取り開始の操作は、操作表示パネル７ｂの
読み取り開始スイッチの押圧による開始指示により、ま
たはデータ処理袋Ｗ８からの読み取り開始指示により行
う。データ処理装置８によって読み取り動作を開始する
場合には、計測部本体フにおける泳動部ユニットの装着
状態が制御信号線を通してデータ処理袋［８の側に送ら
れ、その状態に応じてデータ処理装置８が計測部本体７
の読み取りユニット部の動作を制御して行う。この場合
には、動作時の読み取り速度などのパラメータ設定を予
めデータ処理装置８の側に登録しておくことにより、読
み取り開始の操作が自動的に行われるので、操作者のス
イッチ操作負担が軽減される。

読み取られた蛍光色素の分布データは、データ処理装置
ｍ！８に送られる。データ処理袋Ｗ１８では、蛍光強度
のピーク検出処理、泳動距離を求める処理など予めプロ
グラムしである所望の処理を行う。

データ処理した結果のデータは、必要に応じてイメージ
プリンタ９により、蛍光強度を濃淡画像で印刷出力し、
または蛍光強度を等高線形式または色や濃度で区分けし
た画像として印刷出力する。

蛍光強度に応じた濃淡画像で印刷出力した画像は、従来
から用いられている放射性物質で標識して電気泳動を行
った放射性Ｘフィルム像と同じ画像となる。また、必要
に応じて、データ処理を行った結果データは、磁気的ま
たは光学的記録装置にディジタルデータとして記憶され
る。

第２図の計測部本体の構成を示すブロック図において、
光源２１から発光されたレーザビーム３１は、ミラード
ライバ３０で駆動される振動ミラー２２により図面の表
裏方向にスキャンされ、読み取り対象の泳動部５のゲル
に加えられる。振動ミラー２２によりスキャンされるレ
ーザビーム３１のスポット光は、移動しながら、泳動部
５のゲルを厚み方向に照射される。これにより、スキャ
ンされたレーザビーム３１のスポット光が照射された泳
動部５のゲルからは、蛍光１３が発するので、これを集
光器２３を通して受光する。集光器２３は、蛍光１３を
受光するため受光経路の光軸が泳動部５を照射するスポ
ット光の光軸とは異なるように、また、光学レンズ系に
より受光の光学経路の空間的位置関係を構成して、泳動
部５の照射面から発する散乱光からの検出感度を高めて
、蛍光１３を受光する。集光器２３により受光した光は
、光電変換部２４により電気信号に変換されて増幅器２
５により増幅される。なお、ゲルを透過したレーザビー
ム３１が、迷光として悪影響を与支ないように、泳動部
５のレーザビーム３１の照射面と反対側には、光トラッ
プ３２が設けられている。

このように集光器２３、光電変換部２４を通して、検出
する蛍光１３の受光感度を高くして受光し、更に受光し
た蛍光１３を電気信号に変換し、変換した電気信号を増
幅器２５に入力する。増幅器２５において増幅された電
気信号は、アナログ・ディジタル変換回路２６に入力さ
れて、ディジタルデータに変換される。ディジタルデー
タに変換された蛍光の検出信号はメモリ２８に記憶され
、メモリ２８に記憶されたデータがインタフェース２９
を通してデータ処理装置８に送られる。このような一連
の信号処理の全体の制御は、制御回路２７が行う。

次に、このような構成の電気泳動パターン読み取り装置
の計測部本体（第２図）の各部の構成を詳細に説明する
。

第４図は、振動ミラーを用いてゲル面をレーザビームで
スキャンする光走査機構を説明する図である。また、第
５図は振動ミラーの回転角とレーザビームのスポット光
の移動距離の関係を説明する図である。

光源２１．振動ミラー２２．および泳動部５の配置位置
が、第４図に示すような位置関係にあるため、例えば、
振動ミラー２２がミラードライバ３０により等角速度で
振動するように駆動された場合、泳動部５においては、
両端部での光スポットの移動速度が中央部（Ｘ＝Ｏ）の
付近よりも速くなってしまう。そのため、泳動部５の試
料から検出される蛍光の検出感度に、中央部と端部とで
は差が生ずることになる。このため、この実施例では、
泳動部５のゲル上でレーザのスポット光の移動速度が等
速となるように、振動ミラーを駆動する速度を補正制御
する。すなわち、スポット光の位置Ｘに対するミラーの
角度θの関係は、第５図に示すような関係となり、振動
ミラーの回転中心と泳動部５の中央部との距離Ｚを用い
ると、ミラー角度θは次式で表される。

θ＝ｔａｎｌＩ”Ｘ／Ｚ ここで、Ｚは振動ミラー２２の回転中心から泳動部５の
ゲルまでの距離であり、又は振動ミラー２２の回転中心
から泳動部５のゲルの面に垂線を下ろした点を原点とす
るゲルの面方向の距離である。

この種の光走査機構における回転角と移動距離との間の
補正方法には、ｆθレンズを用いる方法があるが、ｆθ
レンズは高価であり、また、ｆθレンズを装着するため
装置が重くなるので、ここでは、光走査機構の振動ミラ
ー回転角と移動距離との間の補正を、ミラードライバ３
０に、振動ミラー２２の回転角速度を可変制御する制御
回路を備え、振動ミラー２２の回転駆動速度を補正制御
する二とにより行う。

第６図は、振動ミラーを回転駆動制御するミラードライ
バの制御回路の要部構成を示すブロック図である。振動
ミラーのアクチュエータとしては直線モータを用いてお
り、振動ミラーの回転角制御は、回転角対応に比例した
電圧を印加することによって制御できる。ゲルの照射面
においてレーザビームのスポット光が等速で移動するた
めには、照射面の距離又と時間ｔが比例関係となるよう
に制御すればよい、振動ミラーの回転角θとスポット光
の移動距離Ｘとの関係は、第５図に示すような関係とな
っているので、第５図のグラフの横軸を時間軸、縦軸を
電圧軸に対応させた電圧波形の信号を発生させ、これを
振動ミラーを駆動する駆動制御信号とするにのような駆
動制御信号の発生は、ミラードライバ３０における制御
回路により行い、発生した駆動制御信号を振動ミラー２
２のアクチュエータに供給して、振動ミラー２２の駆動
制御を行う。

ミラードライバ３０は、第６図に示すように、関数波形
を記憶した読み出し専用メモリ３０ａと、読み出した関
数データを電圧信号に変換するデジタル・アナログ変換
回路３０ｂと、変換された電圧信号を増幅して駆動制御
信号として出力するドライバ３０ｃと、メモリに対し時
系列的に読み出しアドレスを与えるカウンタ３０ｄと、
カウンタにクロック信号を与える発振回路３０ｅから構
成されている。

計測部本体の制御回路２７からの指示により発振回路３
０ｅが動作し、発振回路３０ｅからのクロック信号がカ
ウンタ３０ｄに入力され、カウンタ３０ｄはクロック信
号をカウントし、読み出し専用メモリ３０ａに供給する
読み出しアドレスを時系列的に発生する。カウンタ３０
ｄにより発生された読み出しアドレスが時系列的に読み
出し専用メモリ３０ａに供給されると、読み出し専用メ
モリ３０ａから予め記憶されている関数データが順次に
読み忠される。

読み出し専用メモリ３０ａには、予め振動ミラーの回転
角に関する関数データ（第５図）が書き込んであり、こ
のような関数データが時系列的に読み出される。この例
では、関数データのビット数は、１２ビツトとしている
。読み呂された関数データは、ディジタル・アナログ変
換回路３０ｂにおいて振動ミラーの回転角を制御するア
ナログ信号の電圧信号に変換される。この電圧信号は、
ドライバ３０ｃにおいて、ステップ状のノイズをフィル
タリングで除去し、更に電力増幅して、駆動制御信号と
して、振動ミラー２２に供給される。これにより、泳動
部におけるレーザビームのスポット光の移動速度（スキ
ャン速度）が一定となるように、所望の回転角速度で振
動ミラーを振動させることができる。

また、ここでのスキャン速度は、対数的にほぼ等分とな
るように、０．５．１．２．５．１０．２０．５０゜１
．００．２００）１ｚで可変できるようにしである。こ
れは。

電気泳動する試料に標識した蛍光物質の量や蛍光物質の
量子効率の差に応じて、読み取り速度を変えられるよう
にし、効率的に読み取りを行うためである。この場合の
スキャン速度の指定は、操作表示パネル７ｂまたはデー
タ処理装置８から指定することが可能であり、制御回路
２７からミラードライバ３０に指示データが送られ、カ
ウンタ３０ｄおよび発振回路３０ｅを制御して、所望の
スキャン速度で振動ミラー２２を駆動させる。

このようにして、振動ミラー２２の駆動制御により、光
源２１からのレーザビームがスキャンされ、泳動部５に
おいては一定速度で移動するスポット光として照射され
る。これにより、レーザ光の照射光により照射された部
分にある泳動部５のゲルの蛍光物質が励起され、蛍光１
３を発する。

第７図および第８図は、ゲルから発生する蛍光を受光す
るための集光器および光電変換部の要部の構成を光路を
主体として示す図である。

前述したように泳動部のゲル５ａは、ガラスのゲル支持
体５ｂ、５ｃに挾まれて支持されている。

ゲル支持体５ｂ、５ｃとしては、この例の泳動部５では
、ゲル支持体５ｂ、５ｃに蛍光の比較的少ない硼素の酸
塩ガラスを使用している。この他に、ゲル支持体５ｂ、
５ｃとしては、石英ガラスや各種光学ガラスなどが利用
される。

第７図に示すように、泳動部５において、スキャンされ
て移動するレーザビーム３１の照射光が照射されると、
このレーザビーム３１の照射光はゲル支持体５ｂ、５ｃ
を厚み方向に透過し、ゲル５ａに到達する。ゲル５ａに
おいてもその厚み方向にレーザビーム３１の照射光が進
行する。ゲル支持板５ｂ、Ｓｃおよびゲル５ａの厚みは
、それぞれ約５１および約０．３５ｍとなっており、ゲ
ル支持板５ｂ、５ｃおよびゲル５ａの厚み方向に照射さ
れるレーザビーム３１の照射光は、泳動部５のどの位置
においてもゲルに到達する光の強度は概ね等しい。また
、ゲル５ａおよびゲル支持体５ｂ、５Ｃの照射光の入射
面で発生する光散乱によるレーザビーム３１の広がりや
強度減少も、厚み方向に面に対し垂直に照射光を入射し
ているため、大幅に少なくなる。なお、ゲルを透過した
レーザビーム３１は、迷光として悪影響を与えないよう
に光トラップ３２に入り減衰させられる。

このように励起光のスキャンによって、ゲルＳａ内から
発生する蛍光は、励起光による散乱光などと共に集光器
２３で集められる。ゲル支持体５ｂ。

５ｃにおいて発生する散乱光は受光経路の空間的位置関
係により幾何光学的に分離され、ゲルからの蛍光のみが
取り出されて光電変換部２４に送られる。光電変換部２
４においては、更にゲル内において発生する散乱光と蛍
光とが光学フィルタを用いて分離され、ゲルからの蛍光
のみが光電変換器に加えられる。光電変換器では光電子
増倍管により微弱な蛍光が電気信号に変換される。

集光器２３および光電変換部２４における光学系の構成
を、第７図および第８図により説明する。

集光器２３は、第７図に示すように、泳動部５からの蛍
光およびゲル支持体５ｂ、５ｃから発生する励起光の散
乱光を、シリンドリカルレンズ２３ａで受けて集光する
構成となっている。泳動部５からシリンドリカルレンズ
２３ａで受けた散乱光および蛍光は、シリンドリカルレ
ンズ２３ａの反対側に結像する。図中Ａ点はゲル５ａか
らの蛍光およびゲル５ａから発生する励起光の散乱光に
対する焦点である。また、ゲル支持体５ｂ、５ｃの表面
において発生する励起光の散乱光は、例えば、ゲル支持
体５ｃの表面からの散乱光の場合、焦点Ａ′点に結像す
る。ここで光フアイバアレイ２３ｂは、ゲル５ａからの
蛍光を受光するようにその結像点Ａの位置に配設するこ
とで、受光経路の空間的位置関係により幾何光学的に蛍
光を、ゲル支持体からの散乱光と分離することができる
。このように照射光を厚み方向に照射する方法において
は、ゲルとゲル支持体であるガラスとの屈折率が１．４
〜１．５前後と比較的近いことと、ゲルとゲル支持体の
ガラスの境界面が非常に密着していることにより、この
境界面において発生する散乱光は非常に少ない、したが
って、Ａ点で受光する光は。

ゲル５ａの表面で発生する励起光の散乱光も少なくなっ
ており、ゲル５ａの内部からの蛍光のみが大きく受光さ
れる。

また、ゲル支持体５ｂ、５ｃのいずれか、または両方を
取り外してゲル５ａに対して直接に照射光をスキャンさ
せる場合には、上述のようなゲル支持体であるガラス表
面から発生する量とほぼ同じの量の散乱光がゲル表面か
ら発生するが、この場合には、計測部本体７の読み取り
台（７ｃ；第３図）の載置ガラスの厚み分により、ゲル
支持体のガラスと同様な効果があるので、検出感度の低
下を低く押えて、ゲル面からの蛍光を検出できる。

なお、この時点において、ゲル５ａに対して色素を着色
する処理などを行うために、特にゲル支持体５ｂ、５ｃ
の取り除きが必要のない場合には、ゲル支持体５ｂ、５
ｃをつけたままの状態で、ゲル５ａの読み取りを行う方
が信号対雑音比を向上させられる。

ここで、集光器２３には、シリンドリカルレンズは１つ
しか用いていないが、レーザビームの走査面に対称な位
置や、更には試料の反対側などにシリンドリカルレンズ
を載置することができる。蛍光の量が不足している場合
には、例えば、蛍光が発生するゲルの走査線を取り囲む
４方向にシリンドリカルレンズと光フアイバアレイを載
置し、発生する蛍光を集光することで検出光量を増加す
ることができる。その場合には、対向するシリンドリカ
ルレンズの表面反射が互いに影響を受けないように光軸
をずらすなどの対処が有効である。

光フアイバアレイ２３ｂにより集光された蛍光は、光フ
アイバアレイ２３ｂの各々の光ファイバに導かれ、各々
の光ファイバが束ねられて集められて光電変換部２４に
入力される。

光電変換部２４における光学系の構成は、第８図に示す
ように、光フアイバアレイ２３ｂから光電変換部２４に
入力された蛍光が、第１のレンズ２４ａ。

絞り２４ｂ、および第２のレンズ２４ｃを用いて平行光
成分のみが取り出され、光学フィルタ２４ｄに入射され
るように構成される。光学フィルタ２４ｄは、光の進行
方向に対して直角でなく、約２０度傾けて配置されてい
る。光学フィルタ２４ｄは、透過光に対して中心波長６
０５ｎ＋１のバンドパスフィルタ特性を有し、光学フィ
ルタに入力側で反射する光に対して透過光以下の波長を
反射する特性を有するように設計されているものを用い
る。したがって、光学フィルタ２４ｄの透過光から第１
の蛍光物質の蛍光の波長成分を得ることができ、更に第
３のレンズ２４ｅにより集光して第１の光電子増倍管２
４ｆに導き、第１波長成分の蛍光強度に対する電気信号
に得る。光学フィルタ２４ｄの反射光からは第２以降の
蛍光物質の波長成分の蛍光を得ることができる。このた
め、第８図に示す例では、光学フィルタ２４ｄの反射光
は、更に第２の光学フィルタ２４ｇに導かれ、第２の光
学フィルタ２４ｇによって励起光の波長成分を取り除き
、更に第４のレンズ２４ｈで集光して、第２の蛍光波長
の蛍光強度に対応する電気信号を第２の光電子増倍管２
４ｉで得るように構成されている。

第９図は、更に多数の光学フィルタを用いて蛍光を多数
の波長成分に分離する場合の光学フィルタ部の構成を説
明する図である。

蛍光を更に多くの各々の波長成分に分離して検出する場
合、光学フィルタ１部の構成は、第９図に示すように、
第１の光学フィルタ２４ｄからの反射光の位置に第２の
光学フィルタ２４ｇを配置し、更に第２の光学フィルタ
２４ｇからの反射光の位置に第３の光学フィルタ２４ｊ
を配置し５更に第３の光学フィルタ２４ｊからの反射光
の位置に第４の光学フィルタ２４ｋを配置するように構
成する。これにより、各々の光学フィルタ２４ｄ　、　
２４ｇ　＋　２４ｊ　、　２４ｋからの透過光Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄにおいて、それぞれに分離された異なる蛍光波長
成分の蛍光を得ることができる。

このようにして得られる蛍光を励起光の散乱光と分離す
ることにより信号対雑音比を向上させて各々の蛍光波長
成分に応じた蛍光強度に対応する電気信号を各々の光電
子増倍管（２４ｆ　、　２４ｉ　）で得ることができる
。得られた電気信号は、複数系統の増幅器２５に入力さ
れる。各系統の増幅器２５においては、微弱な信号を積
分回路を含む増幅段で十分に増幅する。

第１０図は、積分回路を含む増幅器の構成を示す回路図
である。この増幅器２５には、第１０図に示すように、
前段に演算増幅器で構成される積分回路が設けられ、次
段に演算増幅器で構成される出力増幅回路が備えられて
構成されている。光電子増倍管２４ｆからの電気信号は
、演算増幅器２５ａに入力される。演算増幅器２５ａは
コンデンサ２５ｃおよび積分動作を制御するスイッチ２
５ｄと共に、積分回路を構成している。積分回路の出力
は、演算増幅器２Ｓｂに入力され、外付抵抗で決まるゲ
インでの増幅を行い、後続するアナログ・デジタル変換
回路に送られる。

このように構成される積分回路を含む増幅器２５におけ
る動作を第１１図のタイミングチャートを参照して説明
する。光電子増倍管２４ｆの出力は、非常の大きな出力
インピーダンスを有するために、はぼ電流源と見みなす
ことができる。また、演算増幅器２５ａには、ＦＥＴ　
（電界効果トランジスタ）入力型の高入力インピーダン
スのものが用いられている。したがって、スイッチ２５
ｄがオフ状態になっていると、光電子増倍管２４ｆの８
力電流ｉｐは、そのまま全部がコンデンサ２５ｃを流れ
る電流となる。この電流により演算増幅器２５ａの出力
電圧は、第１１図に示すように、ランプ関数状の出力と
なるにのような積分動作は、１画素に相当する時間だけ
積分し、アナログ・ディジタル変換回路２６内にある標
本化回路がＳ／Ｈクロックのタイミングに合せてサンプ
リングし、そのままホールドし、アナログ・デジタル変
換回路２６に供給されて、アナログ・デジタル変換回路
２６により、デジタル信号に変換される。

ホールドされた後は、スイッチ２５ｄに加えるＣ／Ｄ制
御信号であるＣ／Ｄクロックをアクティブにすることに
より、コンデンサ２５ｃに蓄積された電荷を放電する。

以下、同様に、この動作を繰り返す。

このような演算増幅器による積分回路を用いる増幅段は
、抵抗とコンデンサのみからなる疑似的な積分回路でも
可能である。ただし、上述のような演算増幅器による積
分回路では、光電子増倍管２４ｆからの電気信号の電荷
をほぼ完全に積分することができるため、より高い信号
対雑音比を得ることができる。また、積分時間について
も、スイッチ２５ｄに対するＣ／Ｄ制御信号のＣ／Ｄク
ロックを変えることで任意に変えることができる。この
ため、総合的に微弱信号を増幅する増幅度の調整が容易
に行える。この例では、第４図に示したミラードライバ
３０の動作と対応させる（同期させる）ことにより、読
み取り試料の面積の大きさに合せて制御することが可能
であり、読み取りの無駄時間をなくすことができる。ま
た、試料からの蛍光の強度に合せて、励起光のスキャン
速度と受光側の増幅器の積分時間を自由に設定できるた
め、非常にフレキシブルな装置を構成することができる
。また、この他にコンデンサおよび抵抗のみで積分動作
を行う場合は、照射光の走査速度に対応した時定数とな
為ようにコンデンサまたは抵抗の値を切換えられるよう
に構成することで、疑似的に実現することが可能である
。

増幅器２５（第２図）で増幅された電気信号は。

アナログ・デジタル変換回路２６に入力されて、デジタ
ルデータに変換される。デジタルデータに変換された蛍
光検出信号は、メモリ２８に記憶され。

メモリ２８に記憶されたデータがインタフェース回路２
９を通してデータ処理装置８に送られる。このような一
連の信号処理の全体の制御は、制御回路２７が行う。

次に本実施例における多色泳動パターン読み取り装置の
構成要素に変形例について説明する。

第１２図は、蛍光の波長成分を複数に分離して検出する
集光器および光電変換器の他の構成例を説明する図であ
る。

先に説明した実施例では、光電変換器２４において複数
の光学フィルタを用いて、複数の蛍光波長成分に分離す
る構成としているが、集光器および光電変換器を複数系
統設けて、それぞれの集光器および光電変換器により個
々に所望の蛍光波長成分の蛍光強度を各光学フィルタに
より検出できるように構成できる。この場合には、各々
の集光器および光電変換器の光学系により個別に蛍光波
長成分を検出するので微弱な蛍光を検圧感度よく検出す
ることができる。このような構成では、第１２、図に示
すように、泳動部５からの蛍光を複数の集光器の光フア
イバアレイ３５ａ、３５ｂにより、それぞれ蛍光の入射
位置で均一に分布するように２つに分けて、各々の光フ
アイバアレイ３５ａ、３５ｂにより集光される蛍光を各
々の光電変換！１ｔ３６ａ。

３６ｂに供給して、各蛍光波長成分の電気信号を得てい
る。光フアイバアレイ（３５ａ　、　３５ｂ　）を更に
設け、更に受光する蛍光を分けることも可能であるが、
それぞれの光量が減少してしまう。この構成による特長
は、各々の集光器および光電変換器の光学系が個別に蛍
光波長成分を検出するので、それぞれ選別に検出する蛍
光波長を独立に自由に変えられることができる点である
。また、例えば、同一波長を受光する２重系として用い
ると、信頼性を向上させることができる。

第１３図は、光学フィルタを亀械的に移動させて選択す
る蛍光波長成分を変える場合の光電変換器の構成例を示
す図である。光フアイバアレイ２３ｂからの蛍光は、第
ルンズ、絞り、および第２レンズを通して平行成分のみ
を通過させるようにコリメートした蛍光は、光学フィル
タ３７または光学フィルタ３８を通過して、光電子倍増
管３９に到達する。この時の光学フィルタ３７または光
学フィルタ３８の選択は、電磁的に往復動できるソレノ
イド４０を使用して切替えることができる。このような
構成とすることにより、蛍光を受光する光路上において
、複数の光学フィルタを時分割で切替えて、分離する蛍
光波長を時分割で切替える。この構成では高価な光電子
増倍管３９はＩＩＩ設けるだけで時分割で使用でき装置
構成のコストを低減できる。

第１４図は、複数の波長の励起光を一つのビームにまと
めた光源の構成例を示す図である。それぞれに所定の波
長成分の光を発光する第１光源４１および第２光Ｍ４２
から出たレーザビームは、立方体状のビームスプリンタ
４３に入射される。光源としては、本実施例では、第１
光源４１に５３２ｎｍの緑色のレーザ、第２光源４２に
はアルゴンイオンレーザを利用している。ビームスプリ
ッタ４３に設けられたハーフミラ−の面４３ａは第１光
源４１からの光を透過させ、第２光源４２から光を反射
するような膜が構成されている。二のような構成とする
ことにより、２つの光源からの光を混合して１つの光ビ
ームとして利用できる。

電気泳動パターンに含まれる蛍光物質を励起する励起光
の光源として、複数の例えば２種類の励起光を用いるこ
とにより、試料の標識に使用する蛍光物質の種類を増や
すことができるにこでの実施例では、例えば、第１光源
４１からの光でテキサスレッド、テトラメチルローダミ
ンインチオシアネート（ＴＲＩＴＣ）などの蛍光色素を
励起し、また、第２光源４２からの光で、フレオレセイ
ンイソチオシアネート、４クロロ−７ニトロベンゾー２
オキサ−１ジアゾール（ＮＢＤクロライド）などを励起
している。また、上述した光源の構成例では、ビームス
プリッタを１Ｍ用いた構成であるが、混合したビーム側
に同様に配置することにより、２つ以上の波長のビーム
を混合することも可能であることは明らかである。また
、ここでの光源として複数の発振波長が混在しているレ
ーザや、高次の高調波を発生するレーザなどはそのまま
使用できる。

第１５図は、蛋白質の試料を２次元電気泳動した結果を
多色泳動パターン読み取り装置で読み取った泳動パター
ンの出力例を示す図である。標準となる試料から読み取
った泳動パターンにかかるデータを赤に着色して出力し
、比較するためのデータを青で出力した例である。なお
、出力時のそれぞれの色は、任意に組合せ可能である。

ここに多色印刷された出力され泳動パターン４４０例は
、同一位置に試料が泳動されている場合は、それぞれの
泳動パターンのバンド４５は赤と青とが混り合って紫色
（斜線で示す）となる。また、異なる分子構造を持つ場
合のバンド４６およびバンド４７は泳動位置が異なり、
それぞれ赤および青として表示される。このため、簡単
に各々のバントの比較判定することが可能である。

また、Ｘ線フィルムでは得られた画像を管理するために
実験日、実験番号９条件などの項目を油性インクなどで
記載する必要があるが、ここでの例では読み取り画像内
に、またはその画像の前後に上記の項目を入力装置から
入力指示し、泳動パターンと共に、出力することができ
る。これにより、出力結果の泳動パターンは見易く管理
も容易とすることができる。

以上に説明したように、本実施例の多色泳動パターン読
み取り装置によれば、電気泳動した後の電気泳動板（泳
動部）を、そのままに装着して読み取れるため、２次元
電気泳動結果などの読み取り比較であって、処理時間が
長時間かかるものであっても、泳動計測部が電気泳動装
置と分離されているため、フレキシビリティがある。

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。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明の多色泳動パターン読み
取り装置によれば、複数の蛍光色素の櫻識を読み取るた
めに波長別に光の成分を分離して読み取ることにより、
２種以上の試料の同時の電気泳動結果が得られる。した
がって、各種泳動部は、それらのサンプルが同じくうけ
るため分子１の比較などの泳動結果の比較が非常に容易
である。

また、電気泳動を終了した結果のゲルを装着して読み取
る装置であるため、１次元電気泳動の結果だけでなく、
２次元電気泳動などの結果であっても同様に読み取るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１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全体の構成を説明する概略構成図
、 第２図は、計測部本体の要部の構成を示すブロック図、 第３図は−、計測部本体に装着する泳動部二ニットの装
着位置を説明する図、 第４図は、振動ミラーを用いてゲル面をレーザビームで
スキャンする光走査機構を説明する図、第５図は、振動
ミラーの回転角とレーザビームのスポット光の移動距離
の関係を説明する図、第６図は、振動ミラーを回転駆動
制御するミラートライバの制御回路の要部構成を示すブ
ロック図、 第７図は、集光器における光学系の詳細な構成を示す図
、 第８図は、光電変換部における光学系の詳細な構成を示
す図、 第９図は、光電変換部における他の光学系の詳細な構成
を示す図、 第１０図は、積分回路を含む増幅器の回路構成を示す回
路図、 第１１図は、増幅器の読み取り動作のタイミングを示す
タイムチャート、 第１２図は、蛍光の波長成分を複数に分離して検出する
集光器および光電変換器の他の構成例を説明する図であ
る。 第１３図は、光学フィルタを機械的に移動させて選択す
る蛍光波長成分を変える場合の光電変換器の構成例を示
す図、 第１４図は、複数の波長の励起光を一つのビームにまと
めた光源の構成例を示す図 第１５図は、蛋白質の２試料を次元電気泳動を行った結
果を多色泳動パターン読み取り装置で読み取った泳動パ
ターンの出力例を示す図。 第１５図は、蛋白質の２次電気泳動を行った結果の出力
例を示す図、 第１６図は、従来の蛍光式電気泳動装置の外観を示す斜
視図、 第１７図は、泳動計測装置の内部の構成を示すブロック
図、 第１８ａ図および第１８ｂ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１９ａ図および第１９ｂ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２０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、！・・・電気泳動ユニット、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・・・泳動部ユニット（泳動部）、６　
読み取りユニット、７・・・計測部本体、８・・・デー
タ処理装置、９・・・イメージプリンタ、　１０・・制
御回路、１１・・・光源５１２・・・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、２１・・・光源、２２・振動ミラ
ー、２３・・・集光器、２４・・・光電変換部、２５・
・増幅器、２６・・・アナログ・ディジタル変換回路、
２７・・・制御回路、２８・・・記憶回路、２９・・・
インタフェース。 ３０・・・ミラードライバ、３１・・レーザビーム、３
２・・・光トラップ、５１・・・泳動計測装置、５１ａ
・・・扉、ｓｉｂ・・・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・・・デイスプレィ、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、６
６・・バンド、７１．７２．７３．７４・・レーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の試料に電気泳動を行って展開した泳動パター
   ンに対して、各試料に個別に標識した２つ以上の蛍光物
   質を励起して蛍光を発光させ、発光する蛍光パターンを
   読み取る多色泳動パターン読み取り装置であって、泳動
   パターンの蛍光物質を励起させる照射光を発光する光源
   と、光源から照射光を走査してゲルの厚み方向に照射す
   る光走査機構と、照射光の光軸とは異なる方向に受光面
   を設定して受光経路の空間的位置関係により、泳動パタ
   ーンからの蛍光を読取り面の散乱光から分離して受光す
   る受光部と、受光部で受光した光信号を複数の蛍光波長
   に分離する光学フィルタ部と、光学フィルタ部で分離し
   た光信号の光電変換を行って電気信号を出力する光電変
   換部と、光電変換部からの電気信号に対して、照射光の
   走査と対応して積分動作を行って増幅し順次に泳動パタ
   ーンから蛍光の電気信号を出力する増幅器とを備えたこ
   とを特徴とする多色泳動パターン読み取り装置。 ２、光学フィルタ部は、受光部からの光信号を２つ以上
   に分割し、該分割した光信号をそれぞれ所定の波長特性
   をもつ光学フィルタに通して多色の蛍光を波長別に分離
   することを特徴とする請求項１に記載の多色泳動パター
   ン読み取り装置。 ３、光学フィルタ部は、受光部からの光信号を反射光と
   透過光の波長が異なる光学フィルタを用いて、多色の蛍
   光を波長別に分離することを特徴とする請求項１に記載
   の多色泳動パターン読み取り装置。 ４、光学フィルタ部は、複数の光学フィルタを切替え、
   分離する波長を時分割で変化させ、多色の蛍光の波長を
   分離することを特徴とする請求項１に記載の多色泳動パ
   ターン読み取り装置。 ５、複数の試料に電気泳動を行って展開した泳動パター
   ンに対して、各試料に個別に標識した１つ以上の蛍光物
   質を励起して蛍光を発光させ、発光する蛍光パターンを
   読み取る多色泳動パターン読み取り装置であって、泳動
   パターンの蛍光物質を励起させる複数の波長を有する光
   源と、該光源からの照射光を走査してゲルの厚み方向に
   照射する光走査機構と、照射光の光軸とは異なる方向に
   １つ以上の受光面を設定して受光経路の空間的位置関係
   により、泳動パターンからの蛍光を読取り面の散乱光か
   ら分離して受光する受光部と、受光部で受光した光信号
   を複数の蛍光波長に分離する光学フィルタ部と、光学フ
   ィルタ部で分離した光信号の光電変換を行って電気信号
   を出力する光電変換部と、光電変換部からの電気信号に
   対して照射光の走査と対応して積分動作を行って増幅し
   順次に泳動パターンの蛍光の電気信号を出力する増幅器
   とを備えたことを特徴とする多色泳動パターン読み取り
   装置。 ６、複数の波長を有する光源からの励起光は、波長毎に
   時分割で泳動パターンの螢光物質に照射することを特徴
   とする請求項５に記載の多色泳動パターン読取り装置。 ７、更に多色プリンタを備え、光学フィルタ部により、
   受光部で受光した光信号を複数の蛍光波長に分離し、分
   離した各蛍光波長に対応して変換された電気信号を、各
   蛍光波長に対応して着色して泳動パターンを印刷するこ
   とを特徴とする請求項１または請求項５に記載の多色泳
   動パターン読取り装置。