JPH09243598A - マルチキャピラリーｄｎａ塩基配列決定装置 - Google Patents
マルチキャピラリーｄｎａ塩基配列決定装置Info
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- JPH09243598A JPH09243598A JP8080751A JP8075196A JPH09243598A JP H09243598 A JPH09243598 A JP H09243598A JP 8080751 A JP8080751 A JP 8080751A JP 8075196 A JP8075196 A JP 8075196A JP H09243598 A JPH09243598 A JP H09243598A
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- capillary
- capillaries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マルチキャピラリーＤＮＡシーケンサで、さ
らに処理能力を高める。 【解決手段】 励起光用レーザ２ａ，２ｂから出た励起
光ビームＥは平面ミラー３で角度を変え、ビームエキス
パンダー４でビームが広げられ、シリンドリカルレンズ
５でライン状に集光されて泳動部１のキャピラリーアレ
イに照射される。キャピラリーアレイ中を泳動するＤＮ
Ａフラグメントの標識蛍光物質が励起され、発生した蛍
光は励起光とともにマクロレンズ６でイメージとして取
り込まれ、スリット７を経てノッチフィルタ８で励起光
成分が遮光され、凹面グレーティング９で分光され、検
出器１０上にキャピラリーアレイの分光された蛍光像を
結像させる。ＣＰＵ１２では、検出器１０上のデータと
してｘ方向にキャピラリーアレイの位置データ、λ方向
に各キャピラリー位置での分光信号を得、時間の経過に
伴なって各キャピラリーでのＤＮＡ試料の塩基配列を得
る。
らに処理能力を高める。 【解決手段】 励起光用レーザ２ａ，２ｂから出た励起
光ビームＥは平面ミラー３で角度を変え、ビームエキス
パンダー４でビームが広げられ、シリンドリカルレンズ
５でライン状に集光されて泳動部１のキャピラリーアレ
イに照射される。キャピラリーアレイ中を泳動するＤＮ
Ａフラグメントの標識蛍光物質が励起され、発生した蛍
光は励起光とともにマクロレンズ６でイメージとして取
り込まれ、スリット７を経てノッチフィルタ８で励起光
成分が遮光され、凹面グレーティング９で分光され、検
出器１０上にキャピラリーアレイの分光された蛍光像を
結像させる。ＣＰＵ１２では、検出器１０上のデータと
してｘ方向にキャピラリーアレイの位置データ、λ方向
に各キャピラリー位置での分光信号を得、時間の経過に
伴なって各キャピラリーでのＤＮＡ試料の塩基配列を得
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蛍光プライマー（標
識として蛍光物質を化学結合させたプライマー）を用い
サンガーの方法で前処理されたＤＮＡフラグメント（断
片）試料を電気泳動させ、泳動途中でＤＮＡフラグメン
トからの蛍光を検出して塩基配列を決定するオンライン
式のＤＮＡシーケンサに関するものである。特に、本発
明は泳動ゲルを充填した複数のキャピラリーを用いて複
数の試料を同時に電気泳動させるマルチキャピラリーＤ
ＮＡシーケンサに関するものである。
識として蛍光物質を化学結合させたプライマー）を用い
サンガーの方法で前処理されたＤＮＡフラグメント（断
片）試料を電気泳動させ、泳動途中でＤＮＡフラグメン
トからの蛍光を検出して塩基配列を決定するオンライン
式のＤＮＡシーケンサに関するものである。特に、本発
明は泳動ゲルを充填した複数のキャピラリーを用いて複
数の試料を同時に電気泳動させるマルチキャピラリーＤ
ＮＡシーケンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人ゲノムのような長大な塩基配列をもつ
ＤＮＡの塩基配列決定には、高感度で、高速で、かつ大
処理能力をもったＤＮＡシーケンサが必要となる。その
１つの方法として、平板状のスラブゲルを用いたものに
代わってゲルを充填したキャピラリーを複数本配列した
マルチキャピラリーＤＮＡシーケンサが提案されてい
る。キャピラリーは、スラブゲルに比べて、試料の取扱
いや注入が容易であるだけでなく、高速に泳動させて高
感度で検出できる。つまり、スラブゲルで高電圧を印加
すれば、ジュール熱の影響によりバンドが広がったり、
温度勾配が生じるなどの問題が生じるが、キャピラリー
ではそのような問題は少なく、高電圧を印加して高速泳
動をさせても、バンドが広がりが少なく高感度検出がで
きるのである。
ＤＮＡの塩基配列決定には、高感度で、高速で、かつ大
処理能力をもったＤＮＡシーケンサが必要となる。その
１つの方法として、平板状のスラブゲルを用いたものに
代わってゲルを充填したキャピラリーを複数本配列した
マルチキャピラリーＤＮＡシーケンサが提案されてい
る。キャピラリーは、スラブゲルに比べて、試料の取扱
いや注入が容易であるだけでなく、高速に泳動させて高
感度で検出できる。つまり、スラブゲルで高電圧を印加
すれば、ジュール熱の影響によりバンドが広がったり、
温度勾配が生じるなどの問題が生じるが、キャピラリー
ではそのような問題は少なく、高電圧を印加して高速泳
動をさせても、バンドが広がりが少なく高感度検出がで
きるのである。
【０００３】サンガー法によって処理すれば、その末端
がＡ（アデニン）、Ｇ（グアニン）、Ｔ（チミン）、Ｃ
（シトシン）からなる４種類のＤＮＡフラグメント試料
が生成される。処理能力を上げるためには複数のキャピ
ラリーで同時に電気泳動させる必要があるが、その場
合、末端塩基別の試料を異なるキャピラリーで泳動させ
ると、キャピラリー間の泳動速度の差が塩基配列決定の
誤差となる。そのため、各キャピラリーには４種類の末
端塩基のＤＮＡフラグメントを含んだ試料を注入し、複
数のキャピラリーで同時に泳動させなければならない。
その際、末端塩基の異なる４種類のＤＮＡフラグメント
を識別するために、２種類以上の蛍光物質で標識するこ
とが行なわれている。
がＡ（アデニン）、Ｇ（グアニン）、Ｔ（チミン）、Ｃ
（シトシン）からなる４種類のＤＮＡフラグメント試料
が生成される。処理能力を上げるためには複数のキャピ
ラリーで同時に電気泳動させる必要があるが、その場
合、末端塩基別の試料を異なるキャピラリーで泳動させ
ると、キャピラリー間の泳動速度の差が塩基配列決定の
誤差となる。そのため、各キャピラリーには４種類の末
端塩基のＤＮＡフラグメントを含んだ試料を注入し、複
数のキャピラリーで同時に泳動させなければならない。
その際、末端塩基の異なる４種類のＤＮＡフラグメント
を識別するために、２種類以上の蛍光物質で標識するこ
とが行なわれている。
【０００４】末端塩基の異なるＤＮＡフラグメントを識
別するための標識物質としては、ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＴＡ
ＭＲＡ及びＲＯＸの４種類の発蛍光団を標識として用い
る方法（Anal. Chem. 1994, 66, 1021-1026（以下、引
用例１という）参照）や、ＦＡＭとＪＯＥの２種類を比
率を異ならせ結合させることによりコード化して４種類
のＤＮＡフラグメントを識別する方法（Anal. Chem. 19
92, 64, 2149-2154（以下、引用例２という）参照）が
提案されている。いずれにしても、マルチキャピラリー
ＤＮＡシーケンサの処理能力を上げるためには、多色蛍
光標識によって識別できるようにした末端塩基の異なる
４種類のＤＮＡフラグメントを含む試料を各キャピラリ
ーに注入し、複数のキャピラリーで複数の試料を同時に
泳動させることが背景となっている。
別するための標識物質としては、ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＴＡ
ＭＲＡ及びＲＯＸの４種類の発蛍光団を標識として用い
る方法（Anal. Chem. 1994, 66, 1021-1026（以下、引
用例１という）参照）や、ＦＡＭとＪＯＥの２種類を比
率を異ならせ結合させることによりコード化して４種類
のＤＮＡフラグメントを識別する方法（Anal. Chem. 19
92, 64, 2149-2154（以下、引用例２という）参照）が
提案されている。いずれにしても、マルチキャピラリー
ＤＮＡシーケンサの処理能力を上げるためには、多色蛍
光標識によって識別できるようにした末端塩基の異なる
４種類のＤＮＡフラグメントを含む試料を各キャピラリ
ーに注入し、複数のキャピラリーで複数の試料を同時に
泳動させることが背景となっている。
【０００５】複数のキャピラリーで同時に泳動させ、試
料から発生する蛍光を検出する光学系の一例は、キャピ
ラリーの配列の側面側から励起光ビームを入射し、キャ
ピラリー配列の垂直方向から蛍光を検出するものである
（引用例１参照）。そこでは、キャピラリー表面での散
乱に基づくバックグラウンド信号を除去するために、励
起光を入射する位置では泳動されてきた試料はキャピラ
リーを出てシースフローとなるようにしているが、いず
れにしてもキャピラリー配列の側面側から複数のシース
フローに対し同時に励起光を入射している。
料から発生する蛍光を検出する光学系の一例は、キャピ
ラリーの配列の側面側から励起光ビームを入射し、キャ
ピラリー配列の垂直方向から蛍光を検出するものである
（引用例１参照）。そこでは、キャピラリー表面での散
乱に基づくバックグラウンド信号を除去するために、励
起光を入射する位置では泳動されてきた試料はキャピラ
リーを出てシースフローとなるようにしているが、いず
れにしてもキャピラリー配列の側面側から複数のシース
フローに対し同時に励起光を入射している。
【０００６】他の例では、励起光が１本のキャピラリー
を照射するように励起光学系で集光し、キャピラリー中
の試料からの蛍光を受光光学系で検出する。励起光学系
と受光光学系はともに固定しておいて、キャピラリーが
励起光を横切るようにキャピラリーの配列を走査するこ
とによって、複数のキャピラリー中の試料からの蛍光を
順次検出する（引用例２参照）。
を照射するように励起光学系で集光し、キャピラリー中
の試料からの蛍光を受光光学系で検出する。励起光学系
と受光光学系はともに固定しておいて、キャピラリーが
励起光を横切るようにキャピラリーの配列を走査するこ
とによって、複数のキャピラリー中の試料からの蛍光を
順次検出する（引用例２参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】引用例１の方法では、
シースフローを形成しているので、ビーム強度の減衰は
少ないが、シースフロー状態にするためのキャピラリー
のセッティングが難しく、マルチ化しにくい問題があ
る。引用例２の方法では、キャピラリーアレイを機械的
に動かせて走査するため、キャピラリーがよじれ、マル
チ化の本数に制約を受けやすい。
シースフローを形成しているので、ビーム強度の減衰は
少ないが、シースフロー状態にするためのキャピラリー
のセッティングが難しく、マルチ化しにくい問題があ
る。引用例２の方法では、キャピラリーアレイを機械的
に動かせて走査するため、キャピラリーがよじれ、マル
チ化の本数に制約を受けやすい。
【０００８】その結果、これらの提案された方法では、
同時に泳動を行なうキャピラリーの本数に限界があり、
１度に分析できる試料の数に制約を受け、処理能力の点
でなお改良の余地がある。本発明は高感度で、高速処理
に適したマルチキャピラリーＤＮＡシーケンサにおい
て、さらに処理能力を高めることを目的とするものであ
る。
同時に泳動を行なうキャピラリーの本数に限界があり、
１度に分析できる試料の数に制約を受け、処理能力の点
でなお改良の余地がある。本発明は高感度で、高速処理
に適したマルチキャピラリーＤＮＡシーケンサにおい
て、さらに処理能力を高めることを目的とするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチキャピラ
リーＤＮＡ塩基配列決定装置は、ゲルが充填された複数
のキャピラリーが配列され、２種類以上の蛍光物質によ
り識別可能に標識された４種類の末端塩基の異なるＤＮ
Ａフラグメントを含む複数の試料が１つずつキャピラリ
ーに注入されて、全てのキャピラリーで同時に電気泳動
されるマルチキャピラリーアレイ泳動部と、マルチキャ
ピラリーアレイ泳動部のキャピラリーアレイの面に対す
る垂直方向から、泳動方向と直交する１直線に沿って、
全キャピラリーに励起光ビームを照射する励起光学系
と、励起光学系の励起光ビームにより励起された全キャ
ピラリーの試料からの蛍光を受光し、キャピラリーアレ
イのキャピラリーの配列方向と直交する方向に波長分散
させる分光手段、及びその分光手段により分光された各
キャピラリーの試料からの蛍光スペクトルを検出する２
次元検出器を備えた受光光学系と、受光光学系の２次元
検出器の検出信号からキャピラリーの位置と検出したＤ
ＮＡフラグメントの末端塩基の種類とを認識することに
より、各キャピラリーにおける試料の塩基配列を決定す
るデータ処理・制御部とを備えている。
リーＤＮＡ塩基配列決定装置は、ゲルが充填された複数
のキャピラリーが配列され、２種類以上の蛍光物質によ
り識別可能に標識された４種類の末端塩基の異なるＤＮ
Ａフラグメントを含む複数の試料が１つずつキャピラリ
ーに注入されて、全てのキャピラリーで同時に電気泳動
されるマルチキャピラリーアレイ泳動部と、マルチキャ
ピラリーアレイ泳動部のキャピラリーアレイの面に対す
る垂直方向から、泳動方向と直交する１直線に沿って、
全キャピラリーに励起光ビームを照射する励起光学系
と、励起光学系の励起光ビームにより励起された全キャ
ピラリーの試料からの蛍光を受光し、キャピラリーアレ
イのキャピラリーの配列方向と直交する方向に波長分散
させる分光手段、及びその分光手段により分光された各
キャピラリーの試料からの蛍光スペクトルを検出する２
次元検出器を備えた受光光学系と、受光光学系の２次元
検出器の検出信号からキャピラリーの位置と検出したＤ
ＮＡフラグメントの末端塩基の種類とを認識することに
より、各キャピラリーにおける試料の塩基配列を決定す
るデータ処理・制御部とを備えている。
【００１０】
【実施例】図１は第１の実施例を表わす。マルチキャピ
ラリーアレイ泳動部１は紙面垂直方向に立てられた複数
のキャピラリー１ａが１列に配列されたものであり、図
には示されていないがキャピラリー１ａの配列位置によ
る温度差やキャピラリーの長さ方向における温度分布を
なくすために加温調節機構が備えられている。キャピラ
リー１ａには泳動用のゲルが充填されており、各キャピ
ラリー１ａには、例えば引用例１のように末端塩基別に
異なる蛍光物質ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＴＡＭＲＡ及びＲＯＸ
により標識された４種類のＤＮＡフラグメント、又は引
用例２のように２種類の蛍光物質ＦＡＭ及びＪＯＥを用
いて４種類が識別できるようにコードされた４種類のＤ
ＮＡフラグメントを含むＤＮＡ試料がそれぞれ注入さ
れ、同時に電気泳動がなされる。キャピラリー１ａに充
填されるゲルや泳動用の印加電圧は引用例１，２にも記
載されていて既知のものであるが、例えば、ゲルとして
はポリアクリルアミドゲルを用い、印加電圧は１００〜
３００Ｖ／ｃｍとすることができる。
ラリーアレイ泳動部１は紙面垂直方向に立てられた複数
のキャピラリー１ａが１列に配列されたものであり、図
には示されていないがキャピラリー１ａの配列位置によ
る温度差やキャピラリーの長さ方向における温度分布を
なくすために加温調節機構が備えられている。キャピラ
リー１ａには泳動用のゲルが充填されており、各キャピ
ラリー１ａには、例えば引用例１のように末端塩基別に
異なる蛍光物質ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＴＡＭＲＡ及びＲＯＸ
により標識された４種類のＤＮＡフラグメント、又は引
用例２のように２種類の蛍光物質ＦＡＭ及びＪＯＥを用
いて４種類が識別できるようにコードされた４種類のＤ
ＮＡフラグメントを含むＤＮＡ試料がそれぞれ注入さ
れ、同時に電気泳動がなされる。キャピラリー１ａに充
填されるゲルや泳動用の印加電圧は引用例１，２にも記
載されていて既知のものであるが、例えば、ゲルとして
はポリアクリルアミドゲルを用い、印加電圧は１００〜
３００Ｖ／ｃｍとすることができる。
【００１１】励起光ビームＥを発生するために、光源と
してアルゴンイオンレーザ２ａとＹＡＧレーザ２ｂが設
けられており、アルゴンイオンレーザ２ａからのレーザ
光がダイクロイックミラー１１を透過し、ＹＡＧレーザ
２ｂからのレーザ光がダイクロイックミラー１１で反射
して同じ光軸上の励起光ビームＥとなるように、アルゴ
ンイオンレーザ２ａ、ＹＡＧレーザ２ｂ及びダイクロイ
ックミラー１１が配列されている。励起光ビームＥを発
生する１つの方法は、アルゴンイオンレーザ２ａからは
４８８ｎｍのレーザ光を発振させ、ＹＡＧレーザ２ｂか
らは５３２ｎｍのレーザ光を発振させて２種類の波長を
含むレーザ光を励起光ビームＥとするものである。励起
光ビームＥを発生する他の方法は、アルゴンイオンレー
ザ２ａのみを用い、その４８８ｎｍと５１４.５ｎｍの
２種類の波長のレーザ光を同時に発振させて励起光ビー
ムＥとするものである。
してアルゴンイオンレーザ２ａとＹＡＧレーザ２ｂが設
けられており、アルゴンイオンレーザ２ａからのレーザ
光がダイクロイックミラー１１を透過し、ＹＡＧレーザ
２ｂからのレーザ光がダイクロイックミラー１１で反射
して同じ光軸上の励起光ビームＥとなるように、アルゴ
ンイオンレーザ２ａ、ＹＡＧレーザ２ｂ及びダイクロイ
ックミラー１１が配列されている。励起光ビームＥを発
生する１つの方法は、アルゴンイオンレーザ２ａからは
４８８ｎｍのレーザ光を発振させ、ＹＡＧレーザ２ｂか
らは５３２ｎｍのレーザ光を発振させて２種類の波長を
含むレーザ光を励起光ビームＥとするものである。励起
光ビームＥを発生する他の方法は、アルゴンイオンレー
ザ２ａのみを用い、その４８８ｎｍと５１４.５ｎｍの
２種類の波長のレーザ光を同時に発振させて励起光ビー
ムＥとするものである。
【００１２】ビームエキスパンダー４はビームを広げる
ものであり、平面ミラー３により反射されて入射する励
起光ビームＥを広げ、マルチキャピラリーアレイ泳動部
１のキャピラリーアレイに導く。ビームエキスパンダー
４と泳動部１のキャピラリーアレイとの間にはシリンド
リカルレンズ５が配置され、ビームエキスパンダー４で
広げられた励起光がシリンドリカルレンズ５によりライ
ン状に収束され、キャピラリーアレイの面に対する垂直
方向から泳動方向と直交する一直線に沿ってキャピラリ
ーアレイに照射される。レーザ２ａ，２ｂ、ダイクロイ
ックミラー１１、平面ミラー３、ビームエキスパンダー
４及びシリンドリカルレンズ５は励起光学系を構成して
いる。
ものであり、平面ミラー３により反射されて入射する励
起光ビームＥを広げ、マルチキャピラリーアレイ泳動部
１のキャピラリーアレイに導く。ビームエキスパンダー
４と泳動部１のキャピラリーアレイとの間にはシリンド
リカルレンズ５が配置され、ビームエキスパンダー４で
広げられた励起光がシリンドリカルレンズ５によりライ
ン状に収束され、キャピラリーアレイの面に対する垂直
方向から泳動方向と直交する一直線に沿ってキャピラリ
ーアレイに照射される。レーザ２ａ，２ｂ、ダイクロイ
ックミラー１１、平面ミラー３、ビームエキスパンダー
４及びシリンドリカルレンズ５は励起光学系を構成して
いる。
【００１３】泳動部１のキャピラリーアレイに関し、励
起光学系の反対側には試料からの蛍光を検出する受光光
学系が配置されている。泳動部１のキャピラリーアレイ
で、励起光により照射されている部分を泳動するＤＮＡ
フラグメントから発生する全キャピラリーについての蛍
光は、励起光とともにマクロレンズ６で集光され、スリ
ット７及び励起光波長を遮光するノッチフィルタ８を経
て凹面グレーティング９に同時に入射して結像される。
スリット７はバンド幅を狭くするためのものであり、図
では水平方向に幅Ｗをもつように示されているが、実際
には紙面垂直方向に幅Ｗをもつように配置されたもので
あり、その幅Ｗは５〜１０ｎｍである。ノッチフィルタ
８は励起光の波長を遮光するように設計されたものであ
り、それ以外の波長域の光を透過させる。
起光学系の反対側には試料からの蛍光を検出する受光光
学系が配置されている。泳動部１のキャピラリーアレイ
で、励起光により照射されている部分を泳動するＤＮＡ
フラグメントから発生する全キャピラリーについての蛍
光は、励起光とともにマクロレンズ６で集光され、スリ
ット７及び励起光波長を遮光するノッチフィルタ８を経
て凹面グレーティング９に同時に入射して結像される。
スリット７はバンド幅を狭くするためのものであり、図
では水平方向に幅Ｗをもつように示されているが、実際
には紙面垂直方向に幅Ｗをもつように配置されたもので
あり、その幅Ｗは５〜１０ｎｍである。ノッチフィルタ
８は励起光の波長を遮光するように設計されたものであ
り、それ以外の波長域の光を透過させる。
【００１４】凹面グレーティング９で分光された蛍光を
受光するために、検出器１０として二次元撮像デバイス
が配置されている。二次元撮像デバイスはＣＣＤやＰＤ
Ａ（フォトダイオードアレイ）であり、検出器１０のｘ
方向には泳動部１のキャピラリーアレイのキャピラリー
の位置が対応し、それに直交する方向λは波長分散の方
向である。マクロレンズ６、スリット７、ノッチフィル
タ８、凹面グレーティング９及び検出器１０は受光光学
系を構成している。受光光学系における凹面グレーティ
ング９に該当する分光光学系としては、ファブリーペロ
ー、ツェルニターナ、放物面光学系など、いずれでもよ
い。また、分散素子としてプリズムを使用した系も利用
することができる。
受光するために、検出器１０として二次元撮像デバイス
が配置されている。二次元撮像デバイスはＣＣＤやＰＤ
Ａ（フォトダイオードアレイ）であり、検出器１０のｘ
方向には泳動部１のキャピラリーアレイのキャピラリー
の位置が対応し、それに直交する方向λは波長分散の方
向である。マクロレンズ６、スリット７、ノッチフィル
タ８、凹面グレーティング９及び検出器１０は受光光学
系を構成している。受光光学系における凹面グレーティ
ング９に該当する分光光学系としては、ファブリーペロ
ー、ツェルニターナ、放物面光学系など、いずれでもよ
い。また、分散素子としてプリズムを使用した系も利用
することができる。
【００１５】１２はデータ処理・制御部としてのＣＰＵ
でＩ／Ｏポートを備えている。ＣＰＵ１２として、例え
ばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を使用することがで
きる。ＣＰＵ１２は検出器１０の信号を取り込み、各キ
ャピラリーの位置におけるスペクトルから各キャピラリ
ーの励起光照射位置を泳動したＤＮＡフラグメントの種
類を認識することにより、各キャピラリーにおける試料
の塩基配列を決定する。
でＩ／Ｏポートを備えている。ＣＰＵ１２として、例え
ばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を使用することがで
きる。ＣＰＵ１２は検出器１０の信号を取り込み、各キ
ャピラリーの位置におけるスペクトルから各キャピラリ
ーの励起光照射位置を泳動したＤＮＡフラグメントの種
類を認識することにより、各キャピラリーにおける試料
の塩基配列を決定する。
【００１６】次に、この実施例の動作について説明す
る。励起光用レーザ２ａ、又は２ａと２ｂから出た励起
光ビームＥは平面ミラー３で角度を変え、ビームエキス
パンダー４でビームが広げられ、シリンドリカルレンズ
５でライン状に集光されて泳動部１のキャピラリーアレ
イに照射される。キャピラリーアレイ中を泳動するＤＮ
Ａフラグメントの標識蛍光物質が励起され、発生した蛍
光は励起光とともにマクロレンズ６でイメージとして取
り込まれる。マクロレンズ６で取り込まれた蛍光及び励
起光はスリット７を通して帯状ビームのバンド幅が狭く
され、ノッチフィルタ８で励起光成分が遮光される。ノ
ッチフィルタ８を透過した蛍光は凹面グレーティング９
で分光され、検出器１０上にキャピラリーアレイの分光
された蛍光像を結像させる。ＣＰＵ１２では、検出器１
０上のデータとしてｘ方向にキャピラリーアレイの位置
データ、λ方向に各キャピラリー位置での分光信号を
得、時間の経過に伴なって各キャピラリーでのＤＮＡ試
料の塩基配列を得る。
る。励起光用レーザ２ａ、又は２ａと２ｂから出た励起
光ビームＥは平面ミラー３で角度を変え、ビームエキス
パンダー４でビームが広げられ、シリンドリカルレンズ
５でライン状に集光されて泳動部１のキャピラリーアレ
イに照射される。キャピラリーアレイ中を泳動するＤＮ
Ａフラグメントの標識蛍光物質が励起され、発生した蛍
光は励起光とともにマクロレンズ６でイメージとして取
り込まれる。マクロレンズ６で取り込まれた蛍光及び励
起光はスリット７を通して帯状ビームのバンド幅が狭く
され、ノッチフィルタ８で励起光成分が遮光される。ノ
ッチフィルタ８を透過した蛍光は凹面グレーティング９
で分光され、検出器１０上にキャピラリーアレイの分光
された蛍光像を結像させる。ＣＰＵ１２では、検出器１
０上のデータとしてｘ方向にキャピラリーアレイの位置
データ、λ方向に各キャピラリー位置での分光信号を
得、時間の経過に伴なって各キャピラリーでのＤＮＡ試
料の塩基配列を得る。
【００１７】図２は第２の実施例を表わす。図１ではキ
ャピラリーアレイの一直線上を同時に励起光で照射する
ためにビームエキスパンダー４とシリンドリカルレンズ
５を使用しているが、それに代わるものとして、図２の
実施例ではガルバノミラー又はポリゴンミラー２１によ
り励起光ビームＥを走査し、ｆθレンズ２２によってキ
ャピラリーアレイを垂直方向から、泳動方向に直交する
一直線に沿って照射するようにしたものである。図２の
実施例では、ミラー２１の可動部が必要になるが、キャ
ピラリー当たりの入射ビーム強度は図１の実施例に比べ
て大きくすることができる。
ャピラリーアレイの一直線上を同時に励起光で照射する
ためにビームエキスパンダー４とシリンドリカルレンズ
５を使用しているが、それに代わるものとして、図２の
実施例ではガルバノミラー又はポリゴンミラー２１によ
り励起光ビームＥを走査し、ｆθレンズ２２によってキ
ャピラリーアレイを垂直方向から、泳動方向に直交する
一直線に沿って照射するようにしたものである。図２の
実施例では、ミラー２１の可動部が必要になるが、キャ
ピラリー当たりの入射ビーム強度は図１の実施例に比べ
て大きくすることができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明ではキャピラリーアレイの面に対
する垂直方向から、泳動方向と直交する１直線に沿っ
て、全キャピラリーに励起光ビームを照射し、励起光ビ
ームにより励起された全キャピラリーの試料からの蛍光
を受光し、キャピラリーアレイのキャピラリーの配列方
向と直交する方向に波長分散させて２次元検出器により
検出することにより、キャピラリーの位置データとＤＮ
Ａフラグメントの末端塩基の種類とを同時に得るように
したので、受光光学系では可動部が不要になる。その結
果、高感度で、高速処理に適し、処理能力を高めること
ができる。また、キャピラリーアレイを機械的に移動さ
せて走査するのに比べると、キャピラリーがよじれたり
する問題がなく、またキャピラリーアレイの側面から複
数のキャピラリーに同時に励起光ビームを入射するのに
比べるとビーム強度の減衰を抑えることができ、キャピ
ラリー間での入射ビーム強度のばらつきを抑えることも
できる。
する垂直方向から、泳動方向と直交する１直線に沿っ
て、全キャピラリーに励起光ビームを照射し、励起光ビ
ームにより励起された全キャピラリーの試料からの蛍光
を受光し、キャピラリーアレイのキャピラリーの配列方
向と直交する方向に波長分散させて２次元検出器により
検出することにより、キャピラリーの位置データとＤＮ
Ａフラグメントの末端塩基の種類とを同時に得るように
したので、受光光学系では可動部が不要になる。その結
果、高感度で、高速処理に適し、処理能力を高めること
ができる。また、キャピラリーアレイを機械的に移動さ
せて走査するのに比べると、キャピラリーがよじれたり
する問題がなく、またキャピラリーアレイの側面から複
数のキャピラリーに同時に励起光ビームを入射するのに
比べるとビーム強度の減衰を抑えることができ、キャピ
ラリー間での入射ビーム強度のばらつきを抑えることも
できる。
【図１】第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】第２の実施例における励起光学系を示す概略平
面図である。
面図である。
１ マルチキャピラリーアレイ泳動部 ２ａ，２ｂ 励起用レーザ ４ ビームエキスパンダー ５ シリンドリカルレンズ ７ スリット ８ ノッチフィルタ ９ 凹面グレーティング １０ 検出器 ２１ ガルバノミラー ２２ ｆθレンズ
Claims (1)
- 【請求項１】 ゲルが充填された複数のキャピラリーが
配列され、２種類以上の蛍光物質により識別可能に標識
された４種類の末端塩基の異なるＤＮＡフラグメントを
含む複数の試料が１つずつ前記キャピラリーに注入され
て、全てのキャピラリーで同時に電気泳動されるマルチ
キャピラリーアレイ泳動部と、 前記マルチキャピラリーアレイ泳動部のキャピラリーア
レイの面に対する垂直方向から、泳動方向と直交する１
直線に沿って、全キャピラリーに励起光ビームを照射す
る励起光学系と、 前記励起光学系の励起光ビームにより励起された全キャ
ピラリーの試料からの蛍光を受光し、前記キャピラリー
アレイのキャピラリーの配列方向と直交する方向に波長
分散させる分光手段、及びその分光手段により分光され
た各キャピラリーの試料からの蛍光スペクトルを検出す
る２次元検出器を備えた受光光学系と、 前記受光光学系の２次元検出器の検出信号からキャピラ
リーの位置と検出したＤＮＡフラグメントの末端塩基の
種類とを認識することにより、各キャピラリーにおける
試料の塩基配列を決定するデータ処理・制御部と、を備
えたことを特徴とするマルチキャピラリーＤＮＡ塩基配
列決定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8080751A JPH09243598A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | マルチキャピラリーｄｎａ塩基配列決定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8080751A JPH09243598A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | マルチキャピラリーｄｎａ塩基配列決定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243598A true JPH09243598A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13727120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8080751A Pending JPH09243598A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | マルチキャピラリーｄｎａ塩基配列決定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243598A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-03-08 JP JP8080751A patent/JPH09243598A/ja active Pending
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| US12092607B2 (en) | 2018-06-22 | 2024-09-17 | Hitachi High-Tech Corporation | Electrophoresis apparatus |
| CN112262308B (zh) * | 2018-06-22 | 2024-10-29 | 株式会社日立高新技术 | 电泳装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040510 |
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