JPH04223261A - Reading device of fluorescent pattern - Google Patents

Reading device of fluorescent pattern

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JPH04223261A
JPH04223261A JP2406932A JP40693290A JPH04223261A JP H04223261 A JPH04223261 A JP H04223261A JP 2406932 A JP2406932 A JP 2406932A JP 40693290 A JP40693290 A JP 40693290A JP H04223261 A JPH04223261 A JP H04223261A
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gel
optical
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fluorescence
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仁 藤宮
Naganori Nasu
永典 奈須
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to read a very weak fluorescent pattern with high sensitivity by a construction wherein a light source emitting an exciting light is provided at a position whereat the exciting light refracted through glass plates passes through a gel and turns to be an optical path wherein a fluorescent substance is excited. CONSTITUTION:An exciting light for a fluorescent substance emitted from a light source enters the end parts of glass plates 5b and 5c. The exciting light having entered is refracted through the glass plates and the refracted exciting light passes through a gel/5a and turns to be an optical path 61 wherein a fluorescent substance is excited. The exciting light entering the gel irradiates the gel 5a of a sample tagged by the fluorescent substance. Since the refractive index of the glass plates 5a and 5b is larger than the refractive index of the gel 5a, the optical path of the incident light from the end parts of the glass plates 5b and 5c is set so that the light from the light source gets out of the glass plates 5b and 5c at an angle being near a critical angle whereat the light advances from the glass side to the gel 5a. According to this constitution, the exciting light advances along the gel 5a in parallel with the glass plates 5b and 5c substantially and a very weak fluorescent pattern can be read with high sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、蛍光パターン読取り装
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、励起光
を照射して、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
ン読取り装置に関するものである。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a fluorescence pattern reading device, and in particular, the present invention relates to a fluorescence pattern reading device, in particular, electrophoresis is performed on a sample labeled with a fluorescent substance to develop a migration pattern, and then excitation light is irradiated to form a migration pattern. The present invention relates to a fluorescence pattern reading device that excites a fluorescent substance to emit fluorescence and reads the emitted fluorescence pattern.

【0002】0002

【従来の技術】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。
[Prior Art] In general, electrophoretic analysis using radioisotope labels is used to perform various gene structural analyzes including DNA sequencing (gene base sequencing), mass spectrometry of proteins such as amino acids, and structural analysis of macromolecules. law is used. In this electrophoretic analysis method, fragments of a sample labeled with a radioactive isotope are subjected to electrophoresis using a gel, and the distribution pattern of the sample fragments developed by electrophoresis is transferred onto X-ray film and then analyzed. This is a method of analyzing a sample by performing the following steps.

【0003】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 recent advances in light source technology such as lasers, an electrophoretic analysis method using a fluorescence method has been developed in which fluorescent substances are used instead of radioactive isotopes for labeling. Fluorescence-based electrophoretic pattern reading devices have the advantage of not requiring dangerous and expensive radioisotopes. However, in order to obtain a signal-to-noise ratio (SN ratio) equivalent to electrophoretic analysis using radioisotopes, advanced optical system technology and signal processing technology are required.

【0004】非常に微弱な光量の光パターンを読み取る
読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。
An example of a reading device that reads a light pattern with a very weak amount of light is a fluorescent electrophoresis pattern reading device that reads a distribution pattern of a fluorescent dye. Here, high-sensitivity optical sensors such as optical filters, two-dimensional image intensifiers, and photomultiplier tubes are used to distinguish between background noise and the weak light pattern to be detected, and to read the light pattern. .

【0005】蛍光標識による電気泳動パターン読取り装
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,Cytosin
e,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。
[0005] As a typical example of an electrophoretic pattern reading device using a fluorescent label, it is possible to read the type of DNA that requires the most sensitivity.
A sequencing device will be explained as an example. When performing DNA sequencing using a DNA sequencing device, the DNA sample whose structure is to be determined is first processed by controlling the reaction rate of a chemical reaction specific to each base using restriction enzymes. is fragmented and labeled with a fluorescent substance to create fragments. This fragment has various lengths and contains adenine, cytosine, guanine, and thymine at the cut end.
e, Guanine, Thimine; hereinafter, A, C,
It is a fragment having one of four specific bases (abbreviated as G, T). Fragmented A, C, G, T
Each DNA sample can be separated by electrophoresis according to the length of its fragments, so after electrophoresis is performed and each fragment is separated, a laser beam is irradiated to detect the fluorescence labeled on each fragment. By exciting a substance and measuring the intensity distribution of fluorescence emitted from the fluorescent substance, the sequence of each base is read and the structure of DNA is determined.

【0006】図15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D
NA断片毎に集まり、図15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、1/1016mo
l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. 15 is a diagram showing an example of the distribution of DNA fragments subjected to electrophoresis. Difference in length of DNA fragments (
Because the distance of electrophoresis differs due to the difference in molecular weight, each DNA fragment becomes D of the same molecular weight over time.
Each NA fragment is assembled, and as shown in FIG. 15, each band 66 is formed corresponding to each molecular weight. The overall result is an electrophoretic pattern 70 having bands 66 developed in lanes 71, 72, 73, and 74 of each base. The amount of sample in each band is 1/1016 mo
1, which is a very small amount. This electrophoretic pattern 70 is
Each band 66 is developed and formed corresponding to each molecular weight. D of each base of A, C, G, T
Because NA fragments always have a molecular weight difference of one base or more,
The electrophoresed distance is in lanes 71 and 72 for each base.
, 73, and 74 are all different for each band. therefore,
In principle, each band 66 in lanes 71 to 74 of each base A, C, G, and T is not lined up horizontally with the band in the lane. In DNA sequencing, the DNA sequence is analyzed by reading a pattern that follows the order of band 66 from the bottom of lanes 71 to 74 of each base of A, C, G, and T.

【0007】電気泳動法による分析法は、上述のように
、各々のDNA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、解析すベき試料に対して電気泳
動を行う。解析すベ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、それぞれにバンドが形成されるので、形
成されたバンドの分布を読み取り、試料の分子量の差を
判定する。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。
[0007] As mentioned above, the electrophoretic analysis method is used in DNA sequencing equipment to analyze the base sequence of each DNA. It can also be used in the same way when electrophoresis is performed. In this case, electrophoresis is performed on the sample to be analyzed. When a sample to be analyzed is subjected to electrophoresis, the sample is separated according to its molecular weight or the amount of charge of the sample in the solvent, and bands are formed for each, so the distribution of the formed bands is read. Determine the difference in molecular weight of the samples. Furthermore, by measuring the migration distance of sample fragments by electrophoresis and determining the presence or absence of a band at a predetermined position, it is possible to estimate the molecular weight and determine the presence or absence of a predetermined molecule.

【0008】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 performing such an analysis by electrophoresis, a sample labeled with a fluorescent substance is injected into a base gel, and electrophoresis is performed on the gel. After electrophoresis, the gel contains the sample. Since a band distribution is formed due to the difference in molecular weight of each, this band distribution is measured. Measurement of band distribution involves emitting light from a laser or lamp, which becomes excitation light that excites fluorescent substances, and irradiating this light onto the gel that has undergone electrophoresis, thereby measuring the fluorescence emitted from the gel. The band distribution pattern is measured by detecting it with a photoelectric conversion element. As the gel, for example, polyacrylamide gel, agarose gel, etc. are used.

【0009】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。
An example of an electrophoresis apparatus using this type of fluorescence detection method is an electrophoresis apparatus described in Japanese Patent Application Laid-open No. 62843/1983.

【0010】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。図11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。図11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。
Next, an electrophoresis apparatus using such a fluorescence detection method will be specifically explained. FIG. 11 is a perspective view showing the appearance of a conventional fluorescence electrophoresis device. Referring to FIG. 11, the electrophoresis device performs electrophoresis of a sample;
It is composed of a migration measurement device 51 that measures the distribution of fluorescence, a data processing device 52 that performs data processing based on the measured data, and a cable 53 that connects them. The electrophoresis measurement device 51 has a door 51a, and the door 51a is opened to inject a gel that becomes a base for electrophoresis of DNA fragments, and further inject a predetermined amount of a sample to be electrophoresed. When the door 51a is closed and the electrophoresis start switch on the operation display panel 51b is pressed, electrophoresis is started. When electrophoresis is started, the operating state of the electrophoresis measuring device 51 is displayed on the monitor on the operation display panel 51b. The measured data is transferred to the data processing device 52, and predetermined data processing programmed in advance is performed. The data processing device 52 includes a computer main body 54, a keyboard 55 for inputting commands from the user, a display device 56 for displaying processing status and results, and a printer 57 for recording processing results. has been done.

【0012】図12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;図11)の
構成は、図12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1
3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部15と、受光した光
を電気信号に変換するための光センサ部16とから構成
されている。信号処理装置部64は、光センサ部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1
9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;図11)に送られ、解析処理などの
データ処理が行われる。
FIG. 12 is a block diagram showing the internal configuration of the electrophoresis measuring device. As shown in FIG. 12, the structure of the electrophoresis measuring device (51; FIG. 11) is composed of an electrophoresis device section 63 and a signal processing device section 64. It constitutes the entire device. The electrophoresis device section 63 includes a migration section 5 that performs electrophoresis, a first electrode 2a and a second electrode 2b for applying voltage to the migration section 5, and a migration section 5 and each electrode 2a, 2b.
a support plate 3 for supporting the electrophoresis, an electrophoresis power supply device 4 for applying voltage to the migration section 5, a light source 11 for emitting light to excite the fluorescent substance, and a support plate 3 for guiding the light from the light source 11. optical fiber 12 and fluorescence 1 generated from a fluorescent substance.
3, an optical filter section 15 that selectively passes light of a specific wavelength, and an optical sensor section 16 that converts the received light into an electrical signal. has been done. The signal processing unit 64 includes an amplifier 17 that receives and amplifies the electrical signal from the optical sensor unit 16, an analog-to-digital conversion circuit 18 that converts the analog electrical signal into digital data, and a circuit that converts the analog electrical signal into digital data. Signal processing unit 1 that performs preprocessing such as averaging processing
9, an interface 20 that performs interface processing to send preprocessed data to an external data processing device, and a control circuit 10 that controls the entire electrophoresis device section and signal processing system. The digital signal OUT outputted from the signal processing device 64 is sent to a data processing device (52; FIG. 11), where data processing such as analysis processing is performed.

【0013】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。図11および図12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、図15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。
Next, the operation of the electrophoresis apparatus configured as described above will be explained. Please refer to FIGS. 11 and 12. The door 51a of the electrophoresis measurement device 51 is opened, and the gel is injected into the electrophoresis section 5 located inside, and a sample of DNA fragments labeled with a fluorescent substance is further injected. When a switch on the operation panel 51b is operated to instruct electrophoresis to start, voltage from the electrophoresis power supply device 4 is supplied to the electrophoresis section 5 through the electrodes 2a and 2b, and electrophoresis is started. Samples labeled with a fluorescent substance by electrophoresis are electrophoresed in lanes 71, 72, 73, and 74 for each sample, as shown in FIG. 15, and the molecules contained in the sample are collected by molecular weight, Create band 66 for each. The lighter the molecular weight, the faster the migration speed, so the distance traveled in the same amount of time is greater.

【0014】これらのバンド66の検出は、図13(a
)に示すように、光源からの光を光ファイバ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、1/1016mo
l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(Fluores
cein 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
×104/mol・cmであり、量子効率は0.65程
度である。
Detection of these bands 66 is shown in FIG.
), by guiding light from a light source through the optical fiber 12 and irradiating the gel from the lateral direction of the migration section 5 on the optical path 61, the labels gathered in the band 66 in the gel can be detected. This is done by causing a fluorescent substance to emit fluorescence 13. The fluorescence generated depends on the extinction coefficient of the fluorescent material, quantum efficiency, intensity of excitation light, etc., but it is 1/1016 mo per band.
Since it contains only a very small amount of fluorescent material, about 1 liter, the light is extremely weak. For example, as a fluorescent substance, fluorescein isothiocyanate (Fluores
In the case of using fluorescein isothiocyanate, the excitation wavelength of the excitation light of fluorescein isothiocyanate has a peak of 490 nm and the fluorescence wavelength has a peak of 520 nm. The molar extinction coefficient is 7
×104/mol·cm, and the quantum efficiency is about 0.65.

【0015】1バンド内に1/1016molの蛍光物
質が存在する場合、励起光に波長488nmで出力1m
W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。
When 1/1016 mol of fluorescent material exists in one band, the excitation light has a wavelength of 488 nm and an output of 1 m.
The amount of fluorescent light generated when using a W argon ion laser varies depending on the thickness of the gel, etc., but it is 1010 pieces/
S-order fluorescence photons are generated. Furthermore, since the generated fluorescence spreads in the entire circumferential direction, light corresponding to a solid angle looking into the condenser lens is photoelectrically converted. Therefore, general CCD
It is difficult to directly receive light with a solid-state image sensor camera or the like.

【0016】なお、泳動部5は、その正面図を図13(
a)に、その縦断面図を図13(b)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
ら構成されており、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(図12)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1
3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部15で選択され
、一次元の光センサ部16において電気信号に変換され
る。
The front view of the electrophoresis section 5 is shown in FIG.
As shown in FIG. 13(b), which is a vertical cross-sectional view, the gel 5a is composed of a gel 5a made of polyacrylamide, and support plates 5b and 5c made of glass for narrowly supporting the gel 5a from both sides. Then, a sample of, for example, a DNA fragment is injected into the gel 5a of the electrophoresis section 5 from above, and the first electrode 2a and the second
Electrophoresis is performed by applying a migration voltage to the electrode 2b (FIG. 12). Light irradiated from a light source, for example, a laser beam, passes from the optical fiber 12 through an optical path 61 in the gel 5a, and then passes through the optical path 61.
Irradiate the fluorescent material on top. As a result, the fluorescent substance present on the optical path 61 is excited and emits fluorescence 13. Fluorescence 1
3 reaches a condenser 14 of an optical system made up of a combination of lenses, and after being condensed, it is selected by an optical filter section 15 and converted into an electrical signal by a one-dimensional optical sensor section 16.

【0017】光センサ部16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
。 光センサ部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によりアナログ信号からディジタ
ル信号に変換され、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。
In order to efficiently convert weak light into an electrical signal, the optical sensor section 16 amplifies the light by 104 to 105 times using an image intensifier or the like, and transmits the image to a one-dimensional optical sensor such as a CCD. is converted into an electrical signal. The electrical signal obtained by the optical sensor section 16 is sent to an amplifier 17.
The signal is amplified to a desired level by the analog-to-digital conversion circuit 18, converted from an analog signal to a digital signal, and sent to the signal processing section 19. The signal processing unit 19 performs signal processing such as averaging processing to improve the signal-to-noise ratio (S/N ratio). The digital signal data processed in this way is sent to the data processing device 52 via the interface 20.

【0018】図14(a)および図14(b)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、図14(a
)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、図14(b)に示
すように、検出される。このため、バンド66が光路6
1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、図14(b)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。
FIGS. 14(a) and 14(b) are diagrams illustrating examples of fluorescence intensity pattern signals of DNA fragments sent from the electrophoresis measuring device 51. For example, FIG.
), when the laser beam is irradiated on the optical path 61 to the electrophoresis section 5 where electrophoresis has been performed, the fluorescent substances in the gel present on the optical path 61 are excited and emit fluorescence. This fluorescence is detected over time in the electrophoresis direction 62 at a predetermined detection position for each lane. As a result, fluorescence is detected when the band 66 of each lane passes a position on the optical path 61, and the pattern signal of fluorescence intensity in one lane is detected as shown in FIG. 14(b). be done. Therefore, the band 66 is
When passing the position above 1, a peak of fluorescence intensity is obtained. Therefore, the fluorescence intensity pattern signal shown in FIG.
This is the fluorescence intensity pattern signal.

【0019】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。
In the data processing device 52, the computer main body 54
receives the data of the fluorescence intensity pattern signal of the DNA fragment sent from the electrophoresis measurement device 51, and performs data processing to compare the molecular weight and determine the base sequence of the DNA from the data of the fluorescence intensity pattern. The sequence of bases etc. determined through data processing is output as a symbol and displayed on a screen by a display device 56 or printed out by a printer 57. In addition, the data resulting from data processing is
It is recorded on a magnetic storage medium as necessary.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】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取り装置にお
いては、電気泳動に用いるゲルが0.3mm程度と非常
に薄いため、側方からレーザビームを入射させる場合に
高精度に光路の位置合せをしなければならず、入射位置
および入射角度の合せが難かしい。また、直接ゲルの端
面を狙って入射するため、ゲルの端面を平担にするガラ
スピースなどの部材が必要となる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the electrophoretic pattern reading device using the fluorescence detection method as described above, since the gel used for electrophoresis is very thin, about 0.3 mm, it is difficult to enter the laser beam from the side. In this case, the optical path must be aligned with high precision, and it is difficult to align the incident position and angle of incidence. Furthermore, since the light is directly aimed at the end face of the gel, a member such as a glass piece is required to flatten the end face of the gel.

【0021】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できる安価な蛍光パターン読
取り装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an inexpensive fluorescence pattern reading device that can read extremely weak fluorescence patterns with high sensitivity.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の蛍光パターン読取り装置は、ゲル支持体のガ
ラス板に電気泳動のベースとなるゲルを挾み、ゲルに蛍
光物質により標識された試料を注入して電気泳動を行い
、ゲル中の当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取り装置
であって、蛍光物質の励起光をゲル支持体のガラス板の
端部から入射し、入射した励起光がガラス板を通して屈
折し、屈折した励起光がゲル中を通って蛍光物質の励起
する光路となる位置に、励起光を発光する光源を配設す
ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the fluorescence pattern reading device of the present invention includes a gel serving as a base for electrophoresis sandwiched between glass plates of a gel support, and the gel is labeled with a fluorescent substance. This is a fluorescence pattern reading device that performs electrophoresis by injecting a sample into a gel, excites the fluorescent substance in the gel to emit fluorescence, and reads the emitted fluorescence pattern. A light source that emits excitation light is placed at a position where the excitation light enters from the edge of the glass plate, is refracted through the glass plate, and the refracted excitation light passes through the gel to become an optical path for exciting the fluorescent substance. It is characterized by

【0023】[0023]

【作用】これによれば、ゲル支持体のガラス板に対し、
光源からの蛍光物質の励起光がゲル支持体のガラス板の
端部から入射する。入射した励起光はガラス板を通して
屈折し、屈折した励起光がゲル中を通って蛍光物質の励
起する光路となる。このような光路によりゲル中に入っ
た励起光が蛍光物質により標識された試料のゲルを照射
する。ゲル支持体のガラス板の屈折率はゲルの屈折率よ
り大きいので、ガラス側からゲルに進行する臨界角に近
い角度で光源からの光がガラス板から出るようにガラス
板の端部からの入射光の光路を定める。これにより、励
起光はガラス板に略平行にゲルに沿って進行する。ガラ
ス板への励光の入射角度は光源を直接移動させて位置決
めし、またはミラー等を用いて偏向して位置決めする。 偏向する角度の制御はゲルの出射側にビーム位置検出セ
ンサを配設して、その出力をフィードバックして制御す
る。
[Operation] According to this, for the glass plate of the gel support,
Excitation light for the fluorescent substance from the light source enters from the edge of the glass plate of the gel support. The incident excitation light is refracted through the glass plate, and the refracted excitation light passes through the gel and becomes an optical path for exciting the fluorescent substance. The excitation light that enters the gel through such a light path irradiates the gel of the sample labeled with the fluorescent substance. Since the refractive index of the glass plate of the gel support is larger than the refractive index of the gel, the incidence from the edge of the glass plate is such that the light from the light source exits the glass plate at an angle close to the critical angle that proceeds from the glass side to the gel. Determine the optical path of light. Thereby, the excitation light travels along the gel substantially parallel to the glass plate. The angle of incidence of the excitation light on the glass plate is determined by moving the light source directly or by deflecting it using a mirror or the like. The deflection angle is controlled by providing a beam position detection sensor on the exit side of the gel and feeding back its output.

【0024】このように、光源からの励起光を直接にゲ
ル支持体であるガラス板を通して入射することにより、
ゲル支持体の端部にゲル端部の乱反射防止用の新たなガ
ラスピースなどを設けないで、励起光を入射することが
できる。また、ガラス板とゲルの屈折率の差を利用して
ゲルに略平行な励起光を得るため、ガラス板への入射角
度のみを制御すればよく、入射光の光路の位置決めを容
易に行うことができる。
In this way, by directly entering the excitation light from the light source through the glass plate that is the gel support,
Excitation light can be incident on the end of the gel support without providing a new glass piece for preventing diffused reflection at the end of the gel. In addition, since the difference in refractive index between the glass plate and the gel is used to obtain excitation light that is approximately parallel to the gel, it is only necessary to control the angle of incidence on the glass plate, making it easy to position the optical path of the incident light. I can do it.

【0025】[0025]

【実施例】図1は、本発明の一実施例にかかる蛍光式電
気泳動パターン読取り装置の受光部の構成を示す斜視図
である。図1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ゲル支持体
のガラス板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
、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(励起光)
例えば必要なビーム径の照射光が得られるように処理し
たレーザ光12を振動ミラー21で偏向し、ゲル5a中
の光路61に導き、光路61上のDNA断片の蛍光物質
を励起する。これにより、光路61上に存在する蛍光物
質が励起されて蛍光13が発光する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a light receiving section of a fluorescent electrophoretic pattern reading device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 5 is a migration section that performs electrophoresis. The electrophoresis section 5 is composed of a gel 5a made of polyacrylamide or the like, and glass plates 5b and 5c that serve as gel supports for narrowly supporting the gel 5a from both sides. Electrophoresis section 5
For example, a sample of a DNA fragment is injected into the gel 5a from the top, and electrophoresis is performed by applying a migration voltage between a first electrode provided at the top of the electrophoresis section 5 and a second electrode provided at the bottom. In order to perform electrophoresis on the electrophoresis section 5 and at the same time perform a reading operation, the electrophoresis section 5 is irradiated with light (excitation light) from a light source.
For example, the laser beam 12 processed so as to obtain irradiation light with a required beam diameter is deflected by the vibrating mirror 21, guided to the optical path 61 in the gel 5a, and the fluorescent substance of the DNA fragment on the optical path 61 is excited. As a result, the fluorescent substance present on the optical path 61 is excited and the fluorescent substance 13 is emitted.

【0026】泳動部5の光路61上で発光した蛍光13
のパターンは、図1に示すような受光部(30,31,
32,33,34,35)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などの光ガイ
ドを介して照射される光路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3
1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
号に変換する光電変換器35とから構成されている。
Fluorescence 13 emitted on the optical path 61 of the migration section 5
The pattern consists of light receiving parts (30, 31,
32, 33, 34, 35) are received and read. The light receiving section is connected to an optical path 61 through which a laser beam for exciting fluorescent substances distributed in the gel of the migration section 5 is irradiated via a light guide such as an optical fiber.
It is provided corresponding to the position of the fluorescent light 13 that emits light on the top. The end of the optical fiber is treated to collimate the laser beam. The light receiving section includes a rod lens array 30 for condensing the fluorescence 13 generated from the fluorescent substance, and an optical shutter 3 for selectively passing the fluorescence depending on the emission position.
1, a signal cable 32 that supplies a drive signal to drive the optical shutter 31, an optical fiber array 33 that collects the fluorescence that has passed through the optical shutter 31 and guides it to the optical sensor, and excitation light that is mixed in the received fluorescence. It is composed of an optical filter section 34 for separating the scattered light component of the light, and a photoelectric converter 35 for converting the received light component into an electrical signal.

【0027】このように構成されている受光部にかかる
泳動部5からの蛍光パターンを読み取るための構成につ
いて、更に説明を続けると、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。
To further explain the configuration for reading the fluorescence pattern from the electrophoresis section 5 on the light receiving section configured as described above, a light source emits light that is irradiated onto the optical path 61 of the electrophoresis section 5. For example, a secondary high-frequency generating solid-state laser excited by laser light from a semiconductor laser is used. The laser medium for this solid-state laser is
A YAG (yttrium, aluminum, garnet) crystal is used, and the solid-state laser oscillates at a wavelength of 1.064 μm. By using KTP (KTiOPO4) as a crystal for obtaining second harmonic laser light from the oscillated laser light, laser light with a wavelength of 532 nm can be obtained.

【0028】光源からのレーザ光12は、所望のビーム
径で振動ミラー21に入射され、振動ミラー21で偏向
されたレーザ光12は、泳動板5bに入射される。この
ときの偏向角はガラス5bとゲル5aに沿ってレーザ光
が進行するように振動ミラー21で制御される。ゲル中
を通って出た励起光の光路位置を検出するために半導体
位置検出素子の光センサ22が設けられ、レーザ光12
が光路61に沿って進行させるための制御は、半導体位
置検出素子の光センサ22によって、そのズレ量を計測
したものを振動ミラー21にフィードバック制御するこ
とにより行う。光センサ22の半導体位置検出素子とし
ては、例えば、浜松ホトニクス社製の一次元のものを用
いることができる。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て光学レン
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は、例えば、液晶シャッタが用いら
れる。
The laser beam 12 from the light source is incident on the vibrating mirror 21 with a desired beam diameter, and the laser beam 12 deflected by the vibrating mirror 21 is incident on the migration plate 5b. The deflection angle at this time is controlled by the vibrating mirror 21 so that the laser beam travels along the glass 5b and gel 5a. An optical sensor 22, which is a semiconductor position detection element, is provided to detect the optical path position of the excitation light that has passed through the gel, and the laser beam 12
The control for causing the beam to proceed along the optical path 61 is performed by feedback-controlling the amount of deviation measured by the optical sensor 22, which is a semiconductor position detection element, to the vibrating mirror 21. As the semiconductor position detection element of the optical sensor 22, for example, a one-dimensional one manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. can be used. The irradiated laser light passes through an optical path 61. Therefore, the gel 5a of the migration section 5 existing in the optical path 61
The fluorescent substance inside is excited and emits fluorescence. Examples of fluorescent dyes used here to label DNA fragments include rhodamine X, Texas red, and tetramethylrhodamine isothiocyanate. The emitted fluorescence 13 is collected by the rod lens array 30 and formed into an image on the optical shutter 31 . The rod lens array 30 is a flat lens that can collect light in the same way as an optical lens by providing a difference in refractive index within a cylindrical rod. For example, a liquid crystal shutter is used as the optical shutter 31.

【0029】図2は、励起光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。図2において、5aはD
NA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ゲル支持体のガラス板
、61はゲルに対する照射光が通る光路である。ゲル5
aの屈折率は水より大きく1.4前後の値を有する。 一方、ガラスの屈折率は1.5前後であるからゲルより
も大きい。鉛ガラス等を用いれば、1.7以上と屈折率
を更に大きくすることが可能である。ここで、ガラス板
は、レーザ光を入射しやすいように端部をカットしてい
るが、必ず必要なものではない。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the optical path of excitation light. In FIG. 2, 5a is D
The gel on which the NA fragment material is being electrophoresed, 5b and 5c are glass plates of gel support for narrowly supporting the gel from both sides, and 61 is the optical path through which the irradiation light to the gel passes. gel 5
The refractive index of a is larger than that of water and has a value of around 1.4. On the other hand, the refractive index of glass is around 1.5, which is higher than that of gel. If lead glass or the like is used, it is possible to further increase the refractive index to 1.7 or more. Here, the edges of the glass plate are cut to facilitate the incidence of laser light, but this is not always necessary.

【0030】ガラス板5bにカット面から入射したレー
ザ光12はガラス5b内を直進し、ゲル5aとの境界に
達する。ゲル5aへの入射光は臨界角のわずかに下とな
るように設定することにより、ゲル5aに沿って直進す
る光路61とすることができる。ゲルを通過した光は半
導体位置検出素子の光センサ22に到達する。光センサ
22の半導体位置検出素子は半導体の光学効果を利用し
て抵抗値の変化としてビームの入射位置に対応する出力
を得ることができる素子である。光センサ22の半導体
位置検出素子の出力により、ゲル5aを中心とする位置
からのズレ量に応じて振動ミラー21の角度を変え常に
所望位置となるように制御する。
The laser beam 12 incident on the cut surface of the glass plate 5b travels straight through the glass plate 5b and reaches the boundary with the gel 5a. By setting the incident light to the gel 5a to be slightly below the critical angle, an optical path 61 can be formed that travels straight along the gel 5a. The light that has passed through the gel reaches the optical sensor 22, which is a semiconductor position detection element. The semiconductor position detection element of the optical sensor 22 is an element that can obtain an output corresponding to the incident position of the beam as a change in resistance value by utilizing the optical effect of the semiconductor. The angle of the vibrating mirror 21 is changed according to the amount of deviation from the position centered on the gel 5a by the output of the semiconductor position detecting element of the optical sensor 22, and is controlled so as to always be at the desired position.

【0031】図3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。図3において、5は泳動
部、5aはDNA断片の試料が泳動されているゲル、5
b,5cはゲルを両側から狭んで支えるためのゲル支持
体のガラス板、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、図1において
参照番号が付けられた各要素と対応している。図3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に結像された蛍
光は、更に光ファイバアレイ33に導かれ、光フィイバ
アレイ33で集光されて、光学フィルタ部34,光電変
換器35へと導かれる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the optical path in the light receiving section. In FIG. 3, 5 is the electrophoresis section, 5a is the gel on which the DNA fragment sample is being electrophoresed, and 5 is the electrophoresis section.
b, 5c are glass plates of a gel support for narrowly supporting the gel from both sides; 61 is an optical path through which light irradiates the gel;
13 is a fluorescence, 30 is a rod lens array, 31 is an optical shutter, and 33 is an optical fiber array that condenses light from the rod lens array. These elements correspond to the reference numbered elements in FIG. As shown in FIG. 3, the fluorescent light 13 emitted from the gel 5a on the optical path 61 is collected by the rod lens array 30 and formed into an image on the optical shutter 31. The fluorescence imaged on the optical shutter 31 is further guided to an optical fiber array 33, condensed by the optical fiber array 33, and guided to an optical filter section 34 and a photoelectric converter 35.

【0032】図4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、図4に示すように、横方向に6
40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. 4 is an explanatory diagram showing an example of the 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 emit light along the optical path 61, the optical shutter 31 is, for example, horizontally arranged as shown in FIG. 6 in direction
A liquid crystal shutter having 40 pixels and functioning as a one-dimensional line pixel shutter having one pixel in the vertical direction is used.

【0033】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;図1)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3
1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
値で光シャッタを制御する。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。
[0033] In order to actually measure the fluorescence pattern,
A drive signal is supplied to the optical shutter 31 via a signal cable (32; FIG. 1) by a control signal generated by a control circuit (not shown) of the signal processing device. This light shutter 3
According to the drive signal No. 1, the light transmittance of each section of the optical shutter 31 is controlled. For example, when controlling with binary values,
In the on state, the light transmittance is high, and in the off state, the light transmittance is low. Further, in order to control the light transmittance to an arbitrary value, a corresponding driving voltage is applied. Here, in order to simplify control, the optical shutter is assumed to be controlled with two values, and has two values: on state and off state.
Control the light shutter by value. The liquid crystal shutter that serves as the light shutter has a light transmittance of approximately 20% to 30% in a high transmittance state, and a transmittance of approximately 1/20 to 1/30th of the high transmittance state in a low transmittance state. There is. If higher 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.

【0034】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に適宜
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 form of controlling the optical shutter 31,
Instead of performing binary control on each section, it is also possible to perform filtering processing by appropriately weighting the temporal ratio of moderate intermediate transmittance or changing the transmittance of the section itself.

【0035】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た光量の読み取
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が高感
度で読み取ることができる。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 its length in the vertical direction is longer than the imaging width of the rod lens array 30. In addition, regarding the on/off (transmission/blocking) of each section (pixel) of the optical shutter 31, each
Including a reading method that reads each pixel as an on state,
As will be described later, the light intensity of the fluorescent pattern is read while the pixels of several sections are turned on at the same time, and the light intensity for each pixel is later determined by calculation. This allows weak fluorescence patterns to be read with high sensitivity. As the optical shutter 31,
In addition to such a liquid crystal shutter, a mechanical shutter, a shutter using various optical properties such as the Pockels effect, etc. can be used.

【0036】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
の光ファィ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。この光ファイバアレイ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. At the other end of the optical fiber array 33, a plurality of optical fibers in a one-dimensional array are all bundled into a circular shape, and the light is condensed and output. The light collected by this optical fiber array 33 is sent to an optical filter section 34.

【0037】図5は、光学フィルタ部の要部構成を示す
断面図である。図5に示すように、光学フィルタ部34
は、1つの光路上に光学レンズ34a,ピンホール34
b,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ベられた構成となっ
ている。この光学フィルタ部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. 5 is a sectional view showing the structure of the main parts of the optical filter section. As shown in FIG. 5, the optical filter section 34
has an optical lens 34a and a pinhole 34 on one optical path.
b, an optical lens 34c, an optical filter 34d, and an optical lens 34e are arranged in sequence at a predetermined distance. The function of this 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.

【0038】光ファイバアレイ33からの光は、まず、
光学レンズ34a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、光学フィルタ34dに入射される。光
学フィルタ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、次段の光電変換器35に入射される。このように光
学フィルタ部34では入射光から平行光成分を取り出し
て光学フィルタ34dに入射している理由は、光学フィ
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
The light enters the optical lens 34a, is condensed to a focal point, passes through the pinhole 34b, and then passes through the optical lens 34c.
Only the parallel light component of the incident light is extracted. The obtained parallel light component is incident on the optical filter 34d. The optical filter 34d extracts only the fluorescence wavelength component. Next, the light is further condensed by the following optical lens 34e and is incident on the next stage photoelectric converter 35. The reason why the optical filter unit 34 extracts the parallel light component from the incident light and inputs it to the optical filter 34d is to fully bring out the characteristics of the interference filter used as the optical filter 34d.

【0039】光電変換器35の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 light converted into an electric signal by the point-type photomultiplier tube of the photoelectric converter 35 is converted from an analog signal to a digital signal by an analog-to-digital converter, and is converted into a desired signal. Data processing is performed.

【0040】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 the pixel on/off control process in the optical shutter 31 for reading the fluorescent pattern and the corresponding signal processing method in the signal processing section.

【0041】図6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. 6 is a diagram showing a coefficient matrix for controlling the light transmittance of pixels in each section of the optical shutter. Here, since the control of the optical shutter is binary control, in this coefficient matrix, each element Sij of the matrix is in an on state (transmitting state; 1) or an off state (light blocking state; 0). Indicates the state of one of the control patterns.

【0042】蛍光パターンの読み取りには、この係数マ
トリスク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、光電変換器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。[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。
To read the fluorescence pattern, on/off of pixels in each section of the optical shutter 31 is set for each row of this coefficient matrix, and the output electrical signal detected from the photoelectric converter 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 amount of light X for each pixel which is an unknown quantity, and the vector [mi] of the measured value M is as follows. This becomes a simultaneous linear equation and is expressed by the following equation. [Sij]・[xi]=[mi] Therefore, the optical shutter is controlled by the rows of the coefficient matrix,
After performing measurements to find the measured value of the light amount corresponding to that row and completing the measurement for all rows, by solving the above simultaneous linear equations (inverse matrix (by performing calculations), it is possible to know the amount of light at each pixel in each section.

【0043】この実施例では、この係数マトリクスを2
56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、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 example, this coefficient matrix is
A size of about 56 or 512 is used. For the value of each element of the coefficient matrix, a Hadamard matrix is used in which the rows or columns are orthogonal to each other in order to simplify the calculation of the inverse matrix operation, increase the sensitivity of light detection, and improve the measurement accuracy. Also, as an example of other types of matrices,
A Walsh function sequence or the like, which is an orthogonal function, can be used.

【0044】得られた各区画の画素毎のデータは時系列
に従って、フィルム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 pixel-by-pixel data of each section is sent to a film printer in time series, and output as a film image while being reconstructed two-dimensionally. In addition to being output to a film printer, the image data is also stored as image data on a recording medium such as a magneto-optical disk or digital audio tape.

【0045】次に、本実施例の変形例について説明する
。まず、ゲルを照射する励起光における光学経路の他の
例を説明する。光学経路のゲルからの励起光の出射部分
を変更することにより、電気泳動時に設けたゲル支持体
のガラス板のスペーサを保持したままの状態で、ガラス
板の間のゲルに対して励起光を入射して螢光物質を照射
することができる。
Next, a modification of this embodiment will be explained. First, another example of the optical path of the excitation light that irradiates the gel will be explained. By changing the exit part of the excitation light from the gel in the optical path, the excitation light can be incident on the gel between the glass plates while maintaining the spacer of the glass plate of the gel support provided during electrophoresis. The fluorescent material can be irradiated with the fluorescent substance.

【0046】図7は、励起光における光学経路の他の例
を説明するための概略の断面図である。図7において、
75aはDNA断片の試料が注入されて電気泳動されて
いるゲル、75b,75cはゲルを両側から狭んで支え
るためのゲル支持体のガラス板、77はゲルに対する照
射光が通る光路である。この例は、ゲル75aを注入し
た際のスペーサ76a,76bが両側に残っている場合
の実施例である。図7に示すように、ゲル75a中を進
行するレーザ光は、スペーサ76aの手前でガラス板7
5cに屈折しながら入射する。また、ゲル75a中を進
行したレーザ光は、スペーサ76bの手前でガラス板7
5bに屈折しながら出射する。したがって、この場合、
両端のスペーサ76a,76bを装着したままの状態で
計測することができる。この実施例では、レーザ光の入
射を容易とするために、入射する部分および出射する部
分でガラス75b,75cのエッジ部分を30°程度の
傾きでカットしてある。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of the optical path of excitation light. In Figure 7,
75a is a gel into which a sample of DNA fragments is injected and electrophoresed; 75b and 75c are glass plates of a gel support for narrowly supporting the gel from both sides; and 77 is an optical path through which light irradiates the gel. This example is an example in which spacers 76a and 76b remain on both sides when gel 75a is injected. As shown in FIG. 7, the laser beam traveling through the gel 75a passes through the glass plate 7 in front of the spacer 76a.
5c while being refracted. Further, the laser beam that has traveled through the gel 75a reaches the glass plate 7 in front of the spacer 76b.
It emits while being refracted to 5b. Therefore, in this case,
Measurement can be performed with the spacers 76a and 76b at both ends attached. In this embodiment, in order to facilitate the incidence of laser light, the edges of the glasses 75b and 75c are cut at an angle of about 30 degrees at the incident and exit areas.

【0047】次に、本実施例の別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, another modification of this embodiment will be explained. Here, an example of a mechanical optical shutter used as an optical shutter will be described.

【0048】図8および図9は、それぞれ機械式光シャ
ッタの構成の一例を示す図である。図8に示す機械式光
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を設けて構成した光シャッタである。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、図6
に示した係数マトリクスにより設定する。また、図9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を設けて構成した光シャッタである。 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、図6に示す係数マトリクスに基づいている。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の結像位置に設
置し、機械式光シャッタを回転駆動し、または、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。
FIGS. 8 and 9 are diagrams each showing an example of the configuration of a mechanical optical shutter. The example of the mechanical optical shutter shown in FIG. 8 is an optical shutter configured by providing a disc shutter 36 with a slit 37 on a part of a concentric circle. By rotationally driving this disk shutter 36, an optical shutter is constructed in which each section of the corresponding position of the slit 37 is turned on for a time determined by the angle of view from the center of the disk and the rotational angular velocity of the disk. The position where the slit 37 is provided is shown in Figure 6.
Set using the coefficient matrix shown in . Further, another example of the mechanical optical shutter shown in FIG. 9 is a rectangular plate shutter 38.
This is an optical shutter configured by providing a slit 39 in the. The slits 39 are holes made at the positions of the sections of the optical shutter where high transmittance is desired. 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 in this way are installed at the imaging position of the rod lens array, and each lateral slit is rotated or moved vertically. Measure the amount of light for each combination of 37 and 39. For the obtained measurement results, the amount of light for each pixel is determined by solving simultaneous linear equations using inverse matrix calculations in the same manner as described above.

【0049】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。
[0049] Such a mechanical optical shutter may also be configured to open and close each section (pixel) using electromagnetic force.

【0050】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
ラーを用いる例を次に説明する。
Further, as another modification, an example will be described below in which a mirror whose reflectance can be controlled for each pixel section is used instead of the optical shutter 31.

【0051】図10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。図10を参照すると、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で反射させて、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4
1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
ァィバアレイ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。
FIG. 10 is a diagram illustrating a fluorescence pattern reading method using a mirror that controls reflectance for each pixel section. Referring to FIG. 10, fluorescence 13 emitted from a sample in which DNA fragments and the like have been electrophoresed reaches a rod lens array 30. The rod lens array 30 collects the received fluorescence, and the collected light passes through the deflection plate 40,
It reaches the liquid crystal cell 41. Here, in the section that receives fluorescent light, the mirror is made to have a high reflectance so that light is sufficiently reflected from the mirror 42. Therefore, the light is allowed to pass through this high reflectance section without changing the deflection angle of the light, is reflected by the mirror 42, and is made to reach the optical fiber array 33. In addition, for sections that do not receive fluorescence,
By rotating the deflection angle by 45 degrees in one direction within the liquid crystal cell 41, the reflected wave from the mirror 42 is reflected by the liquid crystal cell 4.
1 twice, and a 90 degree deflection is performed in both directions. Therefore, it cannot pass through the deflection plate 40 and does not reach the optical fiber array 33. Thereby, similar to the case where an optical shutter is used, it is possible to control the amount of received light and detect a similar optical signal.

【0052】また、図8または図9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、同様な態様で用いることができる
[0052]Also, even in the method using a mechanical optical shutter as shown in Fig. 8 or 9, the slit part is made into a high reflection state such as a mirror, and conversely, the low reflection part is made into a slit shape. Then, it can be used in a similar manner.

【0053】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。また、光シャッタと読み取り対象の試料との間の
光学的な結合方法は、ファイバを2次元状に束ね、入射
した画像を反対側に導くファイバオプティックプレート
と呼ばれるものを代用することができる。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。
In the embodiments and modifications described above, the explanation has been limited to the method of entering the laser beam from the side of the migration section 5 and reading the one-dimensional fluorescence pattern generated from the fluorescent substance. However, instead of this, the present invention can be similarly applied to a method of reading a two-dimensional light distribution pattern other than a fluorescent light emission pattern. Further, in this case, for example, an optical shutter having two-dimensionally controllable sections is used and applied in the same manner. It goes without saying that two-dimensional reading can be performed by moving a one-dimensional optical shutter relative to the sample to be read. Furthermore, as an optical coupling method between the optical shutter and the sample to be read, it is possible to use a so-called fiber optic plate that bundles fibers in a two-dimensional manner and guides the incident image to the opposite side. Furthermore, it is clear that instead of using a fiber array, a mirror can also be used to focus the light.

【0056】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。
Although the present invention has been specifically explained above based on examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. .

【0057】[0057]

【発明の効果】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蛍光パターン読取
り装置において、螢光物質の励起光の入射方法として、
ゲル支持体として用いる屈折率がゲルよりも大きいガラ
ス板を通して入射し、ガラス板からゲルへ入射する時の
屈折によってゲルに沿った光軸の励起光を簡単に得るこ
とができ、螢光物質の励起光をゲルに入射できる。 これにより、確実にゲルに励起光を照射することができ
、したがって、蛍光物質の分布パターンを安定に確実に
読み取ることができる。
As described above, according to the present invention, in a fluorescence pattern reading device for reading fluorescence patterns of weak light, as a method of injecting excitation light into a fluorescent substance,
The light enters through a glass plate that is used as a gel support and has a higher refractive index than the gel, and excitation light along the optical axis along the gel can be easily obtained by refraction when it enters the gel from the glass plate. Excitation light can be incident on the gel. Thereby, the gel can be reliably irradiated with excitation light, and therefore the distribution pattern of the fluorescent substance can be read stably and reliably.

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

【図1】図1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 the configuration of a light receiving section of a fluorescent electrophoretic pattern reading device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、励起光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。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the optical path of excitation light.

【図3】図3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。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining an optical path in a light receiving section.

【図4】図4は、光シャッタの画素構成の一例を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a pixel configuration of an optical shutter.

【図5】図5は、光学フィルタ部の要部構成を示す断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the main part configuration of an optical filter section.

【図6】図6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。
FIG. 6 is a diagram showing a coefficient matrix that controls the light transmittance of pixels in each section of the optical shutter.

【図7】図7は、励起光における光学経路の他の例を説
明するための概略の断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of the optical path of excitation light.

【図8】図8は、機械式光シャッタの構成の一例を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of a mechanical optical shutter.

【図9】図9は、機械式光シャッタの構成の他の一例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the configuration of a mechanical optical shutter.

【図10】図10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. 10 is a diagram illustrating a fluorescence pattern reading method using a mirror that controls reflectance for each pixel section.

【図11】図11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。
FIG. 11 is a perspective view showing the appearance of a conventional fluorescence electrophoresis device.

【図12】図12は、泳動計測装置の内部の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing the internal configuration of the electrophoresis measuring device.

【図13】図13の(a)および(b)は、それぞれ蛍
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である。
FIGS. 13A and 13B are a front view and a longitudinal cross-sectional view of the electrophoresis unit, respectively, showing the operating principle of electrophoresis pattern detection using a fluorescence method.

【図14】図14の(a)および(b)は、それぞれ泳
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である。
FIGS. 14A and 14B are diagrams each illustrating an example of a fluorescence intensity pattern signal of a DNA fragment sent out from an electrophoresis measurement device.

【図15】図15は、電気泳動を行ったDNA断片の分
布例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of the distribution of DNA fragments subjected to electrophoresis.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 5a  ゲル 5b,5c  ガラス板 11  光源 12  光ファイバ 13  蛍光 14  集光器 15  光学フィルタ部 16  光センサ部 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  振動ミラー 22  半導体位置検出素子(光センサ)30  ロッ
ドレンズアレイ 31  光シャッタ 32  信号ケーブル 33  光ファィバアレイ 34  光フィルタ部 35  光電変換器 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 75a  ゲル 75b,75c  ガラス板 76a,76b  スペーサ 77  光路
2a First electrode 2b Second electrode 3 Support plate 4 Electrophoresis power supply 5 Migration section 5a Gels 5b, 5c Glass plate 11 Light source 12 Optical fiber 13 Fluorescence 14 Concentrator 15 Optical filter section 16 Optical sensor section 17 Amplifier 18 Analog・Digital conversion circuit 19 Signal processing section 20 Interface 21 Oscillating mirror 22 Semiconductor position detection element (optical sensor) 30 Rod lens array 31 Optical shutter 32 Signal cable 33 Optical fiber array 34 Optical filter section 35 Photoelectric converter 36 Disc shutter 37 Slit 38 Rectangle Plate shutter 39 Slit 40 Deflection plate 41 Liquid crystal cell 42 Mirror 51 Migration measurement device 51a Door 51b Operation panel 52 Data processing device 53 Cable 54 Computer body 55 Keyboard 56 Display 57 Printer 63 Electrophoresis device 64 Signal processing device 61 Optical path 62 Scanning line 66 Bands 71, 72, 73, 74 Lane 75a Gel 75b, 75c Glass plate 76a, 76b Spacer 77 Optical path

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ゲル支持体のガラス板に電気泳動のベ
ースとなるゲルを挾み、ゲルに蛍光物質により標識され
た試料を注入して電気泳動を行い、ゲル中の当該蛍光物
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取り装置であって、蛍光物質の
励起光をゲル支持体のガラス板の端部から入射し、入射
した励起光がガラス板を通して屈折し、屈折した励起光
がゲル中を通って蛍光物質の励起する光路となる位置に
、励起光を発光する光源を配設することを特徴とする蛍
光パターン読取り装置。
Claim 1: A gel serving as a base for electrophoresis is sandwiched between glass plates as a gel support, a sample labeled with a fluorescent substance is injected into the gel, electrophoresis is performed, and the fluorescent substance in the gel is excited. This is a fluorescence pattern reading device for emitting fluorescence and reading the emitted fluorescence pattern, in which excitation light of a fluorescent substance is incident from an end of a glass plate of a gel support, the incident excitation light is refracted through the glass plate, A fluorescence pattern reading device characterized in that a light source that emits excitation light is disposed at a position where the refracted excitation light passes through a gel and becomes an optical path for exciting a fluorescent substance.
【請求項2】  更に、ゲル支持体のガラス板に励起光
が入る入射位置とは反対側に、ゲル中を通って出た励起
光の光路位置を検出する光センサを設け、光センサの出
力信号により、励起光を発光する光源からの励起光がゲ
ル支持体のガラス板の端部に入射する位置を制御するこ
とを特徴とする請求項1に記載の蛍光パターン読取り装
置。
2. Further, an optical sensor for detecting the optical path position of the excitation light passing through the gel is provided on the opposite side of the incident position of the excitation light entering the glass plate of the gel support, and the output of the optical sensor is 2. The fluorescence pattern reading device according to claim 1, wherein the signal controls the position at which the excitation light from a light source that emits excitation light enters the end of the glass plate of the gel support.
【請求項3】  ゲル支持体のガラス板は、端部がカッ
トされたガラス板とし、蛍光物質の励起光をゲル支持体
のガラス板のカット面に入射することを特徴とする請求
項1に記載の蛍光パターン読取り装置。
3. The glass plate of the gel support is a glass plate with a cut end, and the excitation light of the fluorescent substance is incident on the cut surface of the glass plate of the gel support. Fluorescence pattern reading device as described.
【請求項4】  更に、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変換器とを
備えることを特徴とする請求項1に記載の蛍光パターン
読取り装置。
4. Further, an optical shutter capable of controlling the light transmittance of a plurality of sections arranged in the reading direction of the fluorescent pattern, and controlling the reading of the fluorescent pattern by changing the light transmittance of each section of the optical shutter. The fluorescence pattern reading device according to claim 1, comprising a reading control device and a photoelectric converter that collects and receives light from each section of the optical shutter.
【請求項5】  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、光電変換器は、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4に記載の蛍光パ
ターン読取り装置。
5. The fluorescence pattern reading device according to claim 4, wherein the optical shutter is a liquid crystal shutter whose light transmittance can be controlled, and the photoelectric converter is a point-type photomultiplier tube.
【請求項6】  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4に記載の蛍光パターン読取り装置。
6. The fluorescent pattern reading device according to claim 4, wherein the optical shutter is a mechanical shutter having a slit corresponding to each section.
【請求項7】  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4に記載の蛍光パターン読取り装置。
7. The fluorescence pattern reading device according to claim 4, wherein a combination of a liquid crystal cell and a mirror whose light reflectance can be controlled is used in place of the optical shutter.
【請求項8】  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4に記載の蛍光パターン読取り装置。
8. The reading control device changes the light transmittance of each section of the optical shutter in accordance with the reading position, collects the light from the optical shutter, receives the light with a photoelectric sensor, and collects the light of each section. 5. The fluorescence pattern reading device according to claim 4, wherein the amount of light received in each section is determined by solving simultaneous linear equations from the transmittance and the amount of light received by condensing the light.
【請求項9】  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4
に記載の蛍光パターン読取り装置。
9. The reading control device controls the light transmittance of each section of the optical shutter according to a set coefficient matrix, collects the transmitted light from the optical shutter, receives the light by the optical sensor, and collects the transmitted light from the optical shutter according to the coefficients of the coefficient matrix. , wherein the amount of light received in each section is determined by performing an inverse matrix calculation from the amount of light received focused on each row of the matrix.
The fluorescence pattern reading device described in .
【請求項10】  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9に記載の蛍光パターン読取り装
置。
10. The coefficient matrix for setting the light transmittance of each section of the optical shutter by the reading control device is arranged in an orthogonal relationship, and a plurality of sections are set to have high transmittance at the same time.
The fluorescent pattern reading device according to claim 9, wherein the fluorescent pattern reading device collects and receives transmitted light from a plurality of sections from an optical shutter.
【請求項11】  ゲル支持体のガラス板に電気泳動の
ベースとなるゲルを挾み、ゲルに蛍光物質により標識さ
れた試料を注入して電気泳動を行い、ゲル中の当該蛍光
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取り装置であって、ゲル支持
体のガラス板を両端部がカットされたガラス板とし、蛍
光物質の励起光をゲル支持体のガラス板の一方のカット
面に入射し、入射した励起光がガラス板を通して屈折し
、屈折した励起光がゲル中を通って蛍光物質の励起する
光路となる位置に、励起光を発光する光源を配設するこ
とを特徴とする蛍光パターン読取り装置。
11. A gel serving as a base for electrophoresis is sandwiched between glass plates as a gel support, a sample labeled with a fluorescent substance is injected into the gel, electrophoresis is performed, and the fluorescent substance in the gel is excited. This is a fluorescence pattern reading device that emits fluorescence and reads the emitted fluorescence pattern.The glass plate of the gel support is a glass plate with both ends cut, and the excitation light of the fluorescent substance is emitted from the glass plate of the gel support. A light source that emits excitation light is arranged at a position where the excitation light that enters one cut surface is refracted through the glass plate, and the refracted excitation light passes through the gel and becomes an optical path for exciting the fluorescent substance. A fluorescence pattern reading device characterized by:
【請求項12】  更に、ゲル支持体のガラス板に励起
光が入る入射位置とは反対側のカット面に対向して、ゲ
ル中を通って出た励起光の光路位置を検出する光センサ
を設け、光センサの出力信号により、励起光を発光する
光源からの励起光がゲル支持体のガラス板の一方のカッ
ト面に入射する位置を制御することを特徴とする請求項
11に記載の蛍光パターン読取り装置。
12. Further, an optical sensor for detecting the optical path position of the excitation light that has passed through the gel and is located opposite to the cut surface opposite to the incident position where the excitation light enters the glass plate of the gel support. 12. The fluorescent light source according to claim 11, wherein the fluorescent light source according to claim 11 is provided with an output signal of the optical sensor to control the position at which excitation light from a light source that emits excitation light enters one cut surface of the glass plate of the gel support. pattern reader.
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