JPH10512045A - 自動化した電気泳動及びけい光検出のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 単独もしくは種々な組合せで使用できる高性能の検出方法及び装置が、短時間にけい光団標識された物質を検出するための電気泳動装置の性能を増強する。上述の装置は、電気泳動ゲルホルダを受容するように適応された筐体、けい光団からの電磁放射を誘導するために有効な周波数を有する電磁放射の励起源、電磁放射を励起源からゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレーに伝達するための複数の光ファイバ、電磁放射を光ファイバの数個の所定の群のうちの１つに順次に指向するための光路切換え手段、励起源からの放射によって誘導されたけい光団からの発光を検出するための光電子増倍管もしくは光電子増倍管のアレーなどの検出手段、及び検出された発光を励起放射の切換えと関連付けて、所与の発光が照射された励起／検出位置と結び付けられるようにする手段を含んでなる。例えば、光路切換え手段は励起源からの放射を光ファイバ間で１本おきに交互に切り換えて指向したり、あるいは放射を３番目もしくは４番目のファイバごとに順次に供給することができる。別の方法として、スポットアレー発生格子を使用して、コヒーレントな入射ビームを励起微小ビームに分割して、電気泳動ゲル上の各々の励起／検出位置に指向することもできる。励起エネルギーを励起／検出位置のアレーに伝達するように配置された発光ダイオードを使用することもできる。この後者の形態の装置は、コヒーレントな光源（例えば、レーザ）に比較して発光ダイオード（ＬＥＤ）は安価であるから、特に効果がある。

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【発明の詳細な説明】 自動化した電気泳動及びけい光検出のための装置及び方法 Ｉ．背景技術 本願は、けい光標識されたタンパク質もしくは核酸の錯体混合物の高速ゲル電 気泳動及びけい光検出のための方法及び装置に関するものである。 有機分子のポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＰＡＧＥ）分離は、現在ではご く普通に行われている。John Wiley & Sons 社発行「Current Protocols in Mol ecular Biology（分子生物学における現代手法）」（１９９４年）第１０章。ポ リアクリルアミドゲルは好適な不溶性ふるい（sieve）を提供して、溶液中の有 機分子が動電力の作用を受けてふるいをくぐり抜けて泳動する際に分子の粒径及 び立体配座による分離が可能となる。このような有機分子の分離は、有機分子の 構造や機能を理解するうえで極めて有用である。例えば、ＰＡＧＥ分離は、同一 粒径であるが異なるイソフォーム（isoform）のポリペプチドや質量が僅かに１ ００ドルトン異なるポリペプチドを分離できる（Current Protocols,1994）。Ｐ ＡＧＥの別の用途としては、ＤＮＡ鎖状構造決定などにおけるフラグメントの大 きさに基づく核酸の分離がある。メイニアティス（Maniatis）著のMolecular Cl oning,A Laboratory Manual（分子クローニング、研究室便覧）第２版（１９８ ７年）。 電気泳動ゲルにおいて分離された生成物を検出する初期の方法は、分離完結後 に実施された。これらの技術はある程度まで装置内で自動化されており、装置に はゲルを検出器関連のステージまで移動させる機構が備えられた。例えば、米国 特許第４，３４３，９９１号は、ゲルを入射光を供給する光ファイバのアレーと 透過光を集光する光ファイバのアレーとの間で移動させることによって、ゲルに 含まれる染色された帯域を検出する試料検出装置を開示している。情報はゲルの 全長に沿って順次に収集された。この形式の装置は、ゲルに含まれる低強度の帯 域を確実に検出しなければならない場合に、長いサンプル収集時間を費やすこと ができるという利点を有する。しかし、これらの装置もいくつかの欠点を有する 。 特に、分離が完結した後にゲルが分析されるから、分離の程度は、必然的に高速 泳動帯（これらは電気泳動が過度に長時間であるとゲルの縁端部に逸走してしま う）を観察したいという希望と低速泳動帯（これらは電気泳動が過度に短時間で あると分離しないままでいる）を分離したいという希望とを折衷したものとなる 。更にまた、明瞭な分離及び検出プロセスを用いると、分析を完了するまでの所 要時間がかなり長くなる。こうした理由から、分離中の電気泳動ゲルの帯域を検 出できる技術が広く求められていた。 電気泳動した分子が検出可能な信号で標識されれば、分子の分離を実時間で検 出できる。スミス（Smith）等が実時間核酸分離の方法及び装置を、「Sequence Detection in Automated DNA Analysis（自動化ＤＮＡシークェンス分析におけ るシークェンス検出）」（Nature、１９８６年３２１号、６７４〜６７９ページ ）に初めて発表して以来、いわゆる自動化ＤＮＡシークェンシングは急速に発展 してきた。いくつかのＤＮＡシークェンス装置が市販されている。ＤＮＡシーク ェンスの方法及び装置は、米国特許第４，８１１，２１８号、第４，８８１，８ １２号、第５，０６２，９４２号、第５，０９１，６５２号、第５，１０８，１ ７９号、第５，１２２，３４５号、第５，１６２，６５４号、第５，１７１，５ ３４号、第５，１９０，６３２号、第５，２０７，８８０号、第５，２１３，６ ７３号、第５，２３０，７８１号、第５，２４２，５６７号、第５，２９０，４ １９号、第５，２９４，３２３号、第５，３０７，１４８号、第５，３１４，６ ０２号、第５，３２４，４０１号、及び第５，３６０，５２３号に開示されてお り、ここに引用して本明細書に援用するものとする。 遺憾ながら、既存の装置は新たに出現した診断用ＤＮＡシークェンス及びフラ グメント分析のような臨床診断目的のＰＡＧＥには好適とは言えない。臨床診断 用ＤＮＡ分析にとっては、１日に何百もの錯体ＤＮＡ試料を調査することが望ま しい。既存の技術は、このような能力を有していない。例えば、典型的自動化Ｄ ＮＡシークェンサの操作して、高々約１０件の試料を評価するために、熟練した 技師が４時間を費やして、ゲルホルダを組み立て、ゲルホルダに高活性の重合用 アクリルアミド溶液を充填し、実質的に重合が起こる前に十分に調製したカウム を挿入し、ゲルが重合するのを待つ必要がある（１９８７年発表のメイニアティ スの論文を参照されたい）。ゲルの使用も同様に長時間を要する。既存技術は、 弱い電界（１００ｖ／ｃｍ未満）を使用するから、４時間もの試料の泳動時間を 要する。臨床診断用途に使用するためには、実時間ＤＮＡ分析のために試料処理 速度を向上した高性能装置を保有することが有利であると考えられる。 この発明の一つの目的は、高速処理の臨床診断用ＤＮＡ及びタンパク質分析に 好適なゲル電気泳動及びけい光検出の装置を提供することである。 本発明の別の目的は、１００〜４００ｖ／ｃｍの強電界を印加するゲルを使用 できる電気泳動装置を提供することである。 本発明の更に別の目的は、電気泳動ゲルに含まれるけい光標識されたＤＮＡも しくはタンパク質の試料を実時間に検出のための高性能の光学的励起及び検出技 術を提供することである。 II．発明の要約 本発明は、電気泳動装置の性能を増強するために、単独もしくは種々な組合せ で使用でき、短時間にけい光団で標識された物質を検出する新規の検出方法及び 装置を提供することによって、上述及びその他の目的を達成する。したがって、 本発明の一つの実施態様は、けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び実時 間検出のための装置であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体と、 （ｂ）電磁放射の励起源と、 （ｃ）筐体内に配置されたゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレー内の複 数の所定の励起／検出位置の各々に、励起源から電磁放射を順次に伝達する手段 と、 （ｄ）ホルダ内のゲルに加えられた試料を分離させるために筐体内に配置され たゲルホルダに電界を印加する手段と、 （ｅ）ゲルホルダが筐体内に配置されたとき、電磁放射波を順次に伝達する手 段及び発光を検出する手段に対して、筐体がゲルホルダを一定の位置に保持する ようにして、励起／検出位置における試料からの発光を検出する手段とを、 具備してなる装置である。 電磁放射は、複数の光ファイバもしくはスポットアレー発生格子を用いて、励 起／検出位置に伝達できる。更に、この装置は、各群が２つ以上の励起／検出位 置を有する複数の所定の群のなかの一つの群に、電磁放射を順次に指向するため の光路切換え手段と、検出された発光を励起電磁放射の切換えに関連付けて、所 与の発光を照射された励起／検出位置と結び付けるようにする手段とを具備すれ ば効果的である。例えば、光ファイバを使用して励起電磁放射を伝達し、光路切 換え手段を使用して励起源からの放射の指向を光ファイバ間で交互に切り換えた り、３番目もしくは４番目ごとの光ファイバに指向したりする。 本発明の別の実施態様の装置は、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体と、 （ｂ）けい光団の励起に適する周波数の励起エネルギーを、ゲルホルダ上の励 起／検出位置のアレーに伝達するように配置された少なくとも一つの発光ダイオ ードと、 （ｃ）励起／検出位置のアレーからの発光を検出する検出器、例えばホトダイ オードとを、具備する。後者の形式の装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）がコヒ ーレントな光源（例えば、レーザ）に比較して安価であるから、特に有利である 。 III．図面の簡単な説明 第１図は本発明による装置の側方断面図を示す。 第２図は本発明に用いられる取付台を示す。 第３Ａ、３Ｂ図は本発明に好適な励起及び検出システムを示す。 第４図は本発明に好適なスポットアレー発生格子システムを示す。 第５図は本発明の一つの実施態様において用いられる励起及び検出システムを 示す。 第６図は本発明に好適な検出システムを示す。 第７Ａ、７Ｂ図は本発明に好適な別の検出システムを示す。 第８図は円柱レンズを用いて得られる偏平励起微小ビームを示す。 第９Ａ、９Ｂ、９Ｃ図は本発明の別の実施態様を示す。 第１０図は本発明の装置に好適な開口遮断壁を示す。 第１１図は好ましいＡ／Ｄ変換器回路を示す。 第１２Ａ−１２Ｅ図は本発明の装置を用いてＭ１３をシークェンスさせたとき の光電子増倍管の出力を示す。 IV．発明の詳細な説明 本願は、けい光団標識有機分子の錯体混合物の高速ゲル電気泳動及び実時間け い光検出のための方法及び装置を開示する。 第１図は、本発明による装置の側方断面図を示す。この装置は筐体１０を具備 し、筐体１０の内部には試料の電気泳動分離及び検出のための手段が配置される 。筐体１０は、有利には、密封及び遮光された環境をつくり、その環境下で試料 の処理が行われる。 筐体１０の内部では、ゲルホルダ１０１内に装填された標識電気泳動ゲル１０ ２が取付台１０９上に置かれ、取付台１０９は装置の励起／検出部を含む他の装 置部位に対して一定の位置にゲルを保持する。標識ゲルは、有利には、吸引ポン プ１１０及び配管１１３を用いて取付台１０９に発生する吸引力によって適切な 位置に保持されるが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、標識ゲルを適 切な位置に支持するために他の方法を用いてもよい。 標識ゲル１０２の対向端部は、溶液電極１０４及び１０５のような２つの電極 に接触するように配置される。これらの電極は電源装置１１４に接続され、ゲル 内に電界を発生させる。この電界の作用によって、試料は装填位置１０３から検 出位置１０６に向かって泳動する。 標識に用いられるけい光団を励起させるのに有効な周波数を有する電磁放射を 供給する励起源１０７が筐体１０内に配置され、励起源１０７からの放射が検出 位置１０６のゲルホルダ１０１を照射して、検出点位置にあるけい光団標識分子 の発光を引き起こす。この発光は光学系１１５を用いて集光され、検出器１０８ を用いて検出される。次いで、検出器１０８からのアナログ出力信号は、Ａ／Ｄ 変換器１１６を用いて、ディジタル信号に変換され、事後の処理や表示のために 出力される。 本発明の装置は、任意の形式の電気泳動ゲル及びゲルホルダと組み合わせて使 用できる。しかし、好ましくは、該装置は、ここに引用することによって本明細 書に援用する米国特許出願第０８／３３２，５７７号で一般に開示され特許請求 された形式の２５〜２５０μｍ厚の超薄層電気泳動ゲルと組み合わせて使用され る。このようなゲルを使用すれば、励起／検出位置は装填位置から１２ｃｍ以内 にあり、２０分間に３００ヌクレオチド（ｎｔ）のシークェスが可能となる。こ のシークェンスは１００〜４００ｖ／ｃｍの電界強度を用いて行われ、この電界 強度は超薄層ゲルの使用によって得られる高効率熱消散によって可能になる。更 に、所与の試料処理の間に電圧を変えることができるから、試料の最大分離を可 能にする。 薄層ゲル使用の効果として得られる熱消散を強化するために、本発明は好まし くは真空吸着技術を利用する。この技術では、第１図に示すように、ゲルホルダ １０１は熱伝導性セラミック板１０９、好ましくはアルミニウム製の板、に取り 付けられる。第２図は、取付台の構造を更に詳細に示す。第２図で示すように、 取付台の板は、検出位置１０６に整列するように切り取られた開口１２６を有す る。この開口は、好ましくはゲル取付面１１２から遠ざかるにしたがい広くなる ように斜角が付けられる。ゲル取付面１１２は、面内に形成された溝１１１を備 え、該溝は配管１１３に通ずるポート１２７を介して真空ポンプ１１０に連通す る。溝１１１は、幅約０．１インチ（例えば、０．０９２インチ）、深さ約０． ０５インチ（例えば、０．０４７インチ）が適当であって、正しく取り付けられ るとゲルホルダ１０１の裏面基板で被覆シールされる。背面基板がセラミック板 に密着並置されることによって、エッジクランプ形式の器具と比較すると熱交換 が増加する。また真空シールは、次に示すように、励起源を精密に結像させるこ とを可能にする。 拡張フィンを付備したアルミニウムその他の熱伝導性金属シートからなるヒー トシンク（図示せず）がセラミック板の背面に接触されて、ゲルから放熱される 熱の伝導性を増すようにする。 平坦な電気泳動ゲル１０２は、通常はゲルの幅方向にわたって試料を装填及び 検出するための複数のレーンを具備する。従来技術の多くの装置、例えば米国特 許第４，８１１，２１８号で開示された装置では、ゲルの幅方向に移動して順次 に各レーンからデータを収集する単一検出器を用いて種々のレーンの検出が行わ れた。本発明を用いれば、ゲル中の試料は高速で泳動するから、（３００ｖ／ｃ ｍの電界で、１ヌクレオチドほど異なるオリゴヌクレオチド間が僅かに約６ 秒である）、しかし、検知器の物理的な移動を要する装置は各レーンのデータを 収集には不適当である。したがって、励起エネルギーの伝達及び放出されたエネ ルギーの検出の高性能化が、高速処理の電気泳動分離のための効果的な装置及び 方法の開発の一環として必要である。 励起エネルギーの伝達 第３Ａ図に示す本発明の一実施態様では、励起エネルギーは固定されたマルチ プレックス光ファイバアレー２０１によって励起位置に送られる。レーザ、発光 ダイオードなどのエネルギー源２０３から発した放射２０２は、ファイバ射出器 ２０４その他によって、光ファイバ２０５内に射出される。この目的に好適な光 ファイバは、外径１２５μｍ、コア径５０μｍ（マルチモードの場合）、好まし くはコア径３．７μｍ（シングルモード）である。光ファイバはビームを小形基 板に配設可能な光路切換機構２０６に伝送して、一つの出力ファイバ２１０から 別の出力ファイバへ光信号を切り換えて出力できるようにする。光路切換えは、 例えば、ペンシルベニア州ハリスバーグ所在のＡＭＰ社製の光路切換え機構を用 いて、球面ミラーの微小角回動によって２つの出力ファイバの一方に光信号を反 射するようにすれば、実行できる。この切換え機構は、切換え後の安定化に約５ 〜１０ｍｓを要する。数個の切換え機構を組み合わせて用いれば、任意の数の出 力ファイバ２１０に励起ビームを分割できる。 第３Ａ図で示すように、４つの出力ファイバ２１０を用いれば、４つの群の励 起／検出位置の順次励起が可能になる。ただし、４つの出力ファイバを使用する のは、単なる例示のためである。一般的には、本発明の装置は入射光を２〜１０ 群に分割する。 各出力ファイバ２１０内の光は、出力光ファイバ２１０によって、ビームスプ リッタ２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃもしくは２０７Ｄに伝送され、そこで分割 されて複数の端末光ファイバ２０８に供給され、各々の端末ファイバ２０８が入 力励起ビームのうち各自の受光分を微小励起ビームとして伝送する。これらの分 割光用の各々の光ファイバは、各々の励起位置１０６を照射するように各励起位 置ごとに１つずつ固設されたセルホックス（商標、ニュージャージー州サマセッ ト所在のＮＳＧアメリカ社製）などの捍状傾斜屈折率（ＧＲＩＮ）レンズ２０９ に、微小ビームを伝送する。真空シールを用いてゲルホルダを取り付けると、超 薄層ゲルに対してＧＲＩＮレンズの焦点位置を精密に位置決めできる利点がある ことも実証されている。真空シールはゲルをセラミック板に極めて一様に取り付 け、エッジクランプ方式の器具に見られるような褶曲は殆ど生じない。 端末ファイバ２０８とレンズ２０９は、検出位置の線形アレーを構成するよう に配置される。このアレー内では、４つの群の励起信号を用いる場合には、４番 目の検出位置ごとに同一のグループに属するように端末ファイバ２０８が配列さ れる。この配列によって、同時に照射されるのは励起位置のうちの一部のみ（Ａ 、Ｂ、Ｃ、もしくはＤ）となる。無論、２つの群の励起信号を用いる（入射ビー ム２０２の単分割のみの）場合には、端末ファイバ２０８は交番形式（第３図Ｂ 参照）に配列されることになる。このような配列の利点は、検出器出力と光路切 換え機構とが同期しており、信号処理装置がどの信号がどの励起／検出位置から 発生したかを識別できるなら、単一の検知器２１１を用いて複数の励起／検出位 置から生ずる放射を検出できることである。 光路切換え機構２０６は、プログラムによって入射レーザビームを各々の出力 ファイバ２１０に（したがって端末ファイバ２０８にも）、好ましくは２０〜１ ００ｍｓの周期で切り換えて伝達する。切換え機構と検出器との同期はマイクロ プロセッサ２１２によって得られる。 固定マルチプレックス光ファイバアレーは、パルス化した光を各レーンに伝達 するによって、ゲルの各レーンから１秒間に多数のデータ点を収集できるように する。更に、マルチプレックス光ファイバによって、使用される検知器の数を低 減できる。 固定マルチプレックス光ファイバアレーは、第３Ｂ図に示すように一連の交番 パルスを用いて、異種の照射源で同一の励起位置を照射するように変形できる。 このような配列は、異種の励起源２０３及び２０３′を用い、各々が光ファイバ ２０５及び２０５′と結合するようにすれば構成できる。光路切換え機構２２０ を用いて光路切換え機構２０６と逆向きに動作するようにすれば、放射源のうち 光ファイバ２２１を経て光路切換え機構２０６に伝送され放射源を選択切換えで きる。この配列によって、ゲルの所与のレーンに１波長帯以上のけい光を照射し て多波長けい光画像を得ることが可能になる。 第４図に示す本発明の第２の実施態様では、励起源１０７からの放射３０１は 、スポットアレー発生格子などの並列ビームスプリッタ３０２によって、励起位 置に指向される。この格子は入射ビームを多数の微小ビームに、一般的には２〜 ２４の微小ビームに分割する。好ましい回折格子は、「透過形」もしくは「位相 形」格子として知られる形式の格子である。その理由は、この形式の格子は得ら れるビーム間の光の強度分布を一様にするように設計できるからである。図示の 実施態様では、入射レーザビームはけい光発光のための励起に適する周波数を有 し、約１／８インチ厚のガラス、サーモプラスチック等の上に取り付けられた約 １ｃｍ²の２相格子（カナダ国ケベック州ポワントクレール所在のセイミコンダ クタテクノロジー社製）に指向される。透過ビームは、励起位置１０６に指向す る所望の数の励起微小ビーム３０３からなる線形アレーに分割される。微小ビー ムは結像レンズ３０４（例えば、エドマンドサイエンティフィック社の在庫番号 ＃Ｇ６９，１２９）に入射する。本実施態様では、結像レンズは好ましくは５０ ５ｍｍの焦点距離ｆを有する。各々の励起位置におけるスポットは、レンズと励 起位置の間の距離ｄを変化させることによって、大きさを変えることができる。 スポットは０．１〜０．２ｍｍ径が適当である。好ましい実施態様では、スポッ トアレー発生格子は入射レーザビームを１６スポットの線形アレーに分割し、レ ンズはゲルから２００〜５００ｍｍの間隙をおいて配置される。 当業界の技術者には明らかなように、励起源が利用予定のけい光団に適合した ものであって、その励起源からの放射がけい光団に作用して検出可能な放射の発 光が刺激する限り、光ファイバアレーもしくはスポットアレー発生格子を用いる 実施態様に任意の励起源がに使用可能である。例えば、次に示すような汎用形の 市販の励起源が本発明に使用可能である。すなわち、アルゴンイオンレーザ、ア ルゴンクリプトン混合ガスレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ及び二重ＹＡＧレー ザ等の光レーザ、レーザダイオード、ファイバ（固体）レーザ、及び青色、緑色 、赤色もしくは赤外線の発光ダイード（ＬＥＤ）がある。 第５図に示す本発明の第３の実施態様では、各々の励起位置ごとに独立した励 起源が用いられる。この目的のための有効かつ極めて安価な励起源は、発光ダイ オード、例えばスタンリー社製の型式番号ＡＮ、ＢＮ、ＣＮもしくはＤＮで識別 される市販の発光ダイオードである。レーザとは異なり、ＬＥＤは幅の広いスペ クトルを発光する。したがって、励起／検出位置１０６と検出器４０２との間に 配置されるバンドパスフィルタ４０３を慎重に選んで、検知器からの励起入射の 重複を可能な限り消去する必要がある。１個のＬＥＤ４０１が、各々の励起位置 １０６を照射するように配置され、放射光を収束させるための結像レンズ４０４ は使用される場合と使用されない場合がある。１個のＬＥＤは１．５〜１５ｍＷ を出力でき、ある程度の密度のけい光団の励起には十分である。本実施態様では 、けい光団としてＣｙ８もしくはＣｙ９を用いるとともに、発光が赤外線領域に ある赤外ＬＥＤを用い、検出器は好ましくはホドダイオード４０２とする。 アレー内の各ＬＥＤ４０１を持続的に発光させて、各レーンからのデータ収集 を連続させることは可能であるが、本実施態様にはパルス励起源を用いることも 同様に有利である。例えば、レーンが相互に接近している場合には、レーンを交 替に、もしくは４番目のレーンごとにパルス励起すれば、１つのレーンから隣接 するレーンへの繰り込み（carry over）を消去できる。 本発明における有用なけい光団は、有機分子、詳しくはタンパク質及び核酸、 と結合できるけい光団であって、使用可能な励起源の励起に応答して検出可能な 量の電磁放射を放出するものである。本明細書においては、けい光団という用語 はけい光発光及びりん光発光の両方を帯びる物質を包含する。けい光団は十分な ストークスシフトを生じて、発光放射を励起放射から選別濾過できることが望ま しい。けい光団の選定に関する更なる限定要素は、そのけい光団が商用の使用可 能なオリゴヌクレオチド合成による劈開（へきかい）及びデプロテクション反応 間に損なわれることなく残存できる官能基を含んでいるか否かである。 本発明に適するけい光団には、フルオレセイン及びその類似体、ローダミン及 びその類似体、シアニン及び関連ポリメチン類及びそれらの類似体、その他が含 まれる。本発明における使用に好適な特定のけい光団は、フルオレセインイソシ アナート（ＦＩＴＣ）、４−フルオロ−７−ニトロベンゾフラザン（ＮＢＤ−Ｆ ）、テキサスレッド（商標、オレゴン州ユージーン所在のモレキュラープローブ 社製）、テトラメチルローダミンイソシアナート（ＴＲＩＴＣ）、及びシア ニン染料、特に、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５Ｃｙ７、Ｃｙ７．５、Ｃｙ８及びＣｙ９（ ペンシルベニア州ピッツバーグ所在のバイオロジカルディテクションシステムズ 社製）である。フルオレセインけい光団は、好ましくはアルゴンイオンレーザを 用いて励起されるが、ローダミンけい光団は好ましくはヘリウムネオンレーザを 用いて励起される。シアニン染料は、米国特許第４，９８１，９７７号及び第５ ，２６８，４８６号に開示されており、ここで引用することによって本明細書に 援用するものとするが、シアニンけい光団のＣｙ５〜Ｃｙ９は赤色及び赤外線領 域においてもしくはレーザダイオードを吸収及び発光するから赤色もしくは赤外 線のＬＥＤ励起源と組み合わせて使用すれば有効である。赤外線放射は、ＰＭＴ よりもむしろホトダイオード、詳しくはシリコンホトダイオード４０２で検出さ れることが好ましい。 上述の実施態様においてＬＥＤを用いる代わりに、レーザダイオードを用いる こともできる。赤色及び赤外線のレーザダイオードは、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５及び Ｃｙ７のようなけい光団を励起するために使用できる。 けい光団の発光放射の検出 けい光団からの発光は、検出位置からの放射を受光するように配置された検出 器によって検出される。 第６図は、第１の実施態様、詳しくは固定マルチプレックス光ファイバアレー と共に使用するに適する実施態様を示す。検出器５０１の線形アレーが、検出位 置の線形アレー１０６からの発光５０２を受光するように配置される。検出器は 、任意の２次元検出器でよく、例えばＣＣＤ、ホトダイオードもしくは、好まし い実施態様では光電子増倍管（ＰＭＴ）である。検出位置とＰＭＴとの間には、 集光レンズ５０３、バンドパスフィルタ５０４、結像レンズ５０５、及び空間フ ィルタ５０６が配置される。バンドパスフィルタは干渉フィルタ（バーモント州 ブラットルボーロ所在のオメガオプティカル社製）その他であり、けい光団発光 を透過し、励起源の反射光を遮断するために透過波長帯域幅２０〜４０ｎｍのも のが選ばれる。空間フィルタは、けい光団標識試料の帯域が検出位置を通過する 際に帯域の識別を最適化するように選ばれる。空間フィルタを使用して帯域のフ リンジやテールを消去すると、検出信号の信号対雑音比を向上し易くなる。好ま し い空間フィルタは１００μｍ高、２５０μｍ幅の矩形形状である。 検出器が信号を収集し、信号はある有限時間にわたって積分され、ディジタル 出力に変換される。本発明に好適な積分時間は５〜１００ｍｓである。ＰＭＴを 用いて複数の励起／検出位置を記録する場合には、ＰＭＴの幅は励起／検出位置 の数に調和するように選択される。一般的には、３〜１５ｍｍ、及び好ましくは 約５ｍｍの幅のＰＭＴが適当である。この場合、信号の積分は励起放射源の多重 化光路切換えと同期する必要がある。このような同期はマイクロプロセッサ２１ ２の制御によって可能になる。上述の場合には、好適な多重光路切換え周期は２ ０〜１００ｍｓであるが、分析に十分な数のデータ点が得られるなら任意の周期 が使用できる。このようにして、けい光団発光はゲル上の各々の検出位置に関連 付けられる。けい光団は、それ以前の検出位置からのけい光発光の遅延が新たな 検出位置からのけい光発光に有意な重畳を惹起しないように選択されるべきであ る。 別の実施態様では、多重化励起ビームが使用されず、各検出位置ごとに単一検 出器が必要となる。ＣＣＤ、ＰＭＴもしくはシリコンホトダイオード（日本国浜 松市所在の浜松ホトニクスＫＫのシリーズＳ２３８６もしくはＳ２３８７）等の 任意の形式の検出器が使用可能である。第７Ａ図及び第７Ｂ図に示すように、シ リコンホトダイオード６０１は、励起ビームの配列から外れた位置にあって、見 掛けの検出位置１０６からダイオードのレンズ６０３の焦点距離を隔てて発光６ ０２を受光するように配置される。 第７Ａ図では、照射源からの光１０７は、ゲルの水平軸に沿う励起位置に指向 される。検出器の線形アレーは、ダイオード支持具６０４の前記軸の上方及び下 方の両方の位置にあってもよい。このようにして、検出器の第１の線形アレーが 合焦する励起位置と、検出器の第２の線形アレーが記録する励起位置とを千鳥配 置にすれば、ゲルごとに２倍の数の励起位置が利用可能になる。更に、検知器の 線形アレーは、この場合もゲルの水平軸の上方もしくは下方にあってよく、ゲル の反対側に配置されてよい。総ての検出器が相互に千鳥配置された励起位置を検 出する場合には、検出器幅の各単位について少なくとも４つの励起位置を検出で きる。 第７Ｂ図は、本発明に有用なホトダイード検出器の別の実施態様を示す。励起 源からの光１０７は、ゲルホルダ１０１の表面に対して傾斜をなしてゲルホルダ に入射する。検知器素子７０は、ゲルホルダ１０１の表面に実質的に垂直に射出 される光を集める。検知器素子７０は、内部にＡＲ膜（反射防止膜）で被覆され た非球面レンズ７１１、発光波長の光を透過するように選定された２枚のＡＲ膜 付きカットオフフィルタ７１２及び７１３、第２のＡＲ膜付き非球面レンズ７１ ４及びホトダイオード７１５を取り付けた本体部材７０１を有する。フィルタ間 の間隔（〜１／２〜３／４インチ）はホトダイオード７１５へ到達する背景放射 を低減させるために役立ち、検知器に向かって直に入射しない放射は本体部材７ ０１の内部で吸収される。 検出器で受信された総ての信号は、好ましくはアナログからディジタルに変換 され、記憶もくしは事後の処理及び解析に備えて、多目的計算機へ伝送するため のシリアルポートに送られる。しかし、表示もしくは印刷のためにアナログ出力 が出力装置に直接に送られてもよいことは当然である。 本発明の装置に使用するための光学系の組合せの選択においては、レンズを使 用して励起ビームを検出領域内の微小面積に収束することが有利である。特に、 望ましくは円柱レンズを使用して、励起ビームの寸法を一方の方向（例えば、垂 直）では減少させるが、他方（水平）では不変に保つようにする。（第８図）こ のような「偏平した（squashed）」励起ビームは、照射対象となる電気泳動ゲル の長さが短くなるから、装置の分解能を増すことができる。 第９Ａ図は、本発明の好ましい実施態様の断面図を示す。装置の各種の構成品 が筐体９０の内部に配設され、筐体は正面にアクセスドア９１を具備する。アク セスドア９１は、丁番止めされて閉鎖位置（実線）と開放位置（破線）の間を回 動できる。 筐体９０内では、ゲルホルダ９０１が２つの溶液電極９０２、９０２′の間の 位置にあって、取付台９０３に対向して保持される。取付台９０３及び溶液電極 は、ピン９２５上に軸着され、電気泳動ゲルの装填を容易にする。加熱素子９０ ４は、取付台９０３の背面に熱的に接触するように配置され、ゲルを加熱できる 。換気扇９０５は、部分筐体９０６で取り囲まれ、筐体９０の外部環境との通気 口 を有し、加熱素子９０４の背面越しに室温の空気を吹きつける。加熱素子９０４ と換気扇９０５との各々による加熱と冷却の組合せによって、所望の温度が３０ 〜５５°Ｃの範囲にわたって許容誤差０．５°Ｃで維持される。 第９Ｂ図及び第９Ｃ図は、第９Ａ図の装置の内部におけるゲル取付の詳細を示 す。第９Ｂ図は内部から見た電極組立体を示す。組立体は基板９３０、主本体部 ９３１、及び３つの容器壁部９３２、９３３及び９３４から構成され、これらは 総てプラスチック製である。主本体部９３１は上方縁端に切り込まれた第１の容 器開口９３５、及び下方縁端に切り込まれた第２の容器開口９３６を具備する。 容器壁部９３４は容器開口９３５の外側前面を完全に覆って上部溶液電極９０２ の部分を画定し、容器壁部９３２は少なくとも容器開口９３６の外側前面の一部 を覆う。 容器壁部９３３は本体９３１の内面に配置される。容器壁部９３２及び９３３ 、基板９３０並びに本体部９３１は、一体となって下部溶液電極９０２′を画定 する。容器壁部９３３は、下部溶液電極内に階段状領域９３７を備え、その上に ゲルホルダの縁部を位置決めして置くようにする。導線９２７、９２７′は、溶 液電極９０２、９０２′をともに横切って伸び、電気泳動のための電界を印加す る。 使用時には、第９Ｃ図に示すように、ゲルホルダ９０１は、容器壁部材９３３ の設定部９３７の上に置かれ、上部溶液電極９０２にバッファが充填されると斜 角縁部は上部溶液電極９０２内に浸るようになる。次いで、電極組立体は装置内 に回動収納され、ゲルホルダ１０１は本体部材９３１と取付台９０３との間に挟 持され、溝付把手ねじ（knurled knob screw）を用いて定位置に止着される。ガ スケット材９２６が第１の容器開口９３５の周囲及び本体部材９３１の内面に配 設され、上部溶液電極９０２を封止し、ゲルホルダ１０１に加わる圧力を緩和す る。溶液電極９０２及び９０２′にバッファが付加され、次いで傾斜開口を通し て試料が装填される。 第７Ｂ図に示すようにホトダイオードの線形アレーを備え、回路板に各々接続 されてた検出器モジュール９０７（第９Ａ図）は、ゲルの励起位置に整列し、ゲ ルホルダ９０１の表面に対して垂直に射出された光を捕集する。回路板は、アナ ログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備え、ダイオードのアナログ電流出力をデ ィジタル電圧信号に変換する。このディジタル信号は、その後、筐体内に配設さ れたコンピュータ回路板９１４で更に処理されたり、あるいは処理用の外部コン ピュータに伝送されたりする。 本質的には、任意のＡ／Ｄ変換器が本発明の装置に使用できるが、好ましいＡ ／Ｄ変換器は米国特許出願第０８／４５２，７１９号に開示された形式のもので あり、前記特許出願をここに引用することによって本明細書に援用するものとす る。概説すれば、第１１図に示すような装置には、８ビットのディジタル−アナ ログ変換器（Ｄ／Ａ）１１０３が備えられ、該変換器が回線１１０５に出力を発 生する。Ｄ／Ａの出力は、ディジタルバス１１４を介して、プロセッサ１１１５ によって制御される。ディジタルバス１１４は選択ライン及びデータライン１０ ４をＤ／Ａに結線する。この方法によって、プロセッサ１１１５は処理対象の信 号のオフセットもしくは基準のレベルを定めることができる。 Ｄ／Ａ１０３からのプログラム化されたオフセットと増幅器１１０２の電圧レ ベルは、オペアンプ１１０６で加算及び増幅される。次に、オペアンプ１１０６ の出力は、オペアンプ、高安定キャパシタ１１０８、及び関連構成品を含んだ積 分器１１０７に供給される。積分器１１０７は、アナログスイッチ１１０９によ る積分期間の開始及び終了時刻の制御が可能であり、別個の制御ライン１１１０ によって制御される。積分器１１０７の出力はＡ／Ｄ１１１２に供給される。Ａ ／Ｄ１１１２は好ましくは多重入力Ａ／Ｄであるが、簡明化のために第１１図で は１つの入力のみを示す。Ａ／Ｄ１１１２はシリアル制御ライン１１２７及びシ リアルデータライン１１１３を有し、このデータラインがＡ／Ｄ変換プロセスか ら得れらた１２ビットのデータを伝送する。プロセッサ１１１５は双方向シリア ルリンク１１１６を有し、第１１図では簡明化のため省略されたパーソナルコン ピュータもしくはワークステーションと通ずる。 このタイプのＡ／Ｄ回路を組み入れた装置では、Ａ／Ｄ１１１２のダイナミッ クレンジは、検出器１１００の可能な出力の全域をカバーするほどには広くない 。その代わりに、Ｄ／Ａ１１０３からのオフセットを用いて基準レベルを設定し 、この基準レベルがＡ／Ｄ１１１２のダイナミックレンジの起点となる。更に、 積分期間、すなわちスイッチ１１０９が開放されて積分が実行される時間、は長 い ときもあり、短いときもある。積分期間を短縮すれば、Ａ／Ｄ１１１２は、経路 １１１７沿いの光子束が標識されたヌクレオチドが検出領域内に存在している時 の光子束よりも遙かに高密度である場合でも有意なデータを抽出できる。 励起ビームは、非球面レンズ９０９に整列するように取り付けられたレーザダ イオード９０８で供給される。非球面レンズ９０９は、レーザダイオード９０８ からの出力をコリメートし、レーザダイオードからの光を実質的に等強度の１６ 本の微小ビームに分割する透過形回折光子９２０に指向する。これらの微小ビー ムは、レンズ９２１とミラー９１０、９１１によって円柱レンズ９１２に導かれ 、励起／検出位置に偏平スポットを形成する。ミラー９１０、９１１は、励起波 長が６５０ｎｍより短ければアルミニウムもしくはアルミニウム被覆ガラスでよ いが、それより長い波長の場合には長波長に対する金の高反射率を利用する金被 覆ガラスが有利である。実質的には更に高価になるが、誘電体ミラーも使用でき る。 第９図に示す装置内には、第１０図に示す形式の開口遮断壁（apertured barr ier）９２２もあり、最後のミラー９１１と円柱レンズ９１２の間に整列して各 々の微小ビームが開口遮断壁の個々の孔口（１〜３ｍｍ）を通過するようにする 。この遮断壁は、励起検出位置に到達する拡散光の光量を低減させる。 電源９１３は、筐体９０の内部に配置され、溶液電極９０２に接続されて電気 泳動のための電圧傾斜を付与する。 本発明のシークェンス装置は、シークェンス分析を処理するための専用のコン ピュータ、例えばパーソナルコンピュータ、に信号を直接供給できる。しかし、 多くの用途では安価に高性能が得られるように、多数のシークェンス装置がネッ トワーク系の単一コンピュータに接続される。例えば、現在出願中の米国特許出 願第 号（代理人リファレンス番号ＶＧＥＮ．Ｐ−００４− ＵＳ）、に開示されているように、数台のシークェンサが一つのネットワークに 接続されることがある。該出願をここに引用して本明細書に援用するものとする 。この場合には、本発明の装置は、シークェンス実行結果によるデータの有効部 分を記憶するに十分な容量のバッファメモリと、シークェンス分析処理のための データの獲得及びこのデータの共用ネットワークコンピュータへの逐次伝送とを 制御するためのマイクロプロセッサとを備えたオンボード・コンピュータ９１５ も 適宜に含むことになる。 第９図に示す装置が、本発明から何ら逸脱することなくその他の特徴を追加で きることは明らかであろう。例えば、アクセスドアが開放位置にある時にゲルホ ルダを照明する光を筐体内部に配置して、装置の装填を容易にすることもできる 。同様に、状態表示灯や状態標識を筐体下部に配設して、実行中のシーケンス操 作の期間などのパラメータを表示することもできる。第９図の装置は、レーザや 光学系（例えば光ファイバもしくはミラー）などの外部光源と組み合わせて使用 して、光源からの光を非球面レンズ９０９に指向することも可能である。 実施例 シングルストランデッドＭ１３ＤＮＡ分子がＦＩＴＣ標識万能プライマーと混 成された。推奨反応バッファに含まれたＳＥＱＵＥＮＡＳＥ（商標）を用いてシ ークェンシング反応が開始された。反応完結後に、キシレンシアノール、ブロモ フェニールブルー及びグリセリンからなる装填用バッファが反応管に添加されて 、可視装填マーカーが付けられた。米国特許出願第０８／３３２，５７７号で開 示されたように調製されたマイクロゲルが、真空吸着によってアルミナ台に取り 付けられた。溶液電極が、上部チャンバがゲルの上端に接触し、下部チャンバが ゲルの下端に接触するように添付された。光ファイバアレーの各光ファイバにそ れぞれ取り付けられたＧＲＩＮレンズ、ゲルの下端近くの励起位置から焦点距離 を隔てて配置された。出力５ｍＷ、波長４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザがフ ァイバ射出器（ビームスプリッタの上流）によって光ファイバ内に射出された。 検出位置からのけい光発光を受光するために、検出位置ごとに１本のＰＭＴを割 り当てるようにＰＭＴの線形アレーが配置された。Ｍ１３試料が装填位置に装填 された。２５０Ｖ／ｍの電界がゲルに印加された。ゲルを通過する試料の電気泳 動が、第１２Ａ−１２Ｅ図のように、記録され、表示された。ここでｘ軸は１／ １０秒単位で時間を示す。得られたデータは１２分間に２２０ｎｔに分離された Ｍ１３のシークェンスデータを明瞭に示している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月２４日 【補正内容】 更にまた、明瞭な分離及び検出プロセスを用いると、分析を完了するまでの所要 時間がかなり長くなる。こうした理由から、分離中の電気泳動ゲルの帯域を検出 できる技術が広く求められていた。 電気泳動した分子が検出可能な信号で標識されれば、分子の分離を実時間で検 出できる。スミス（Smith）等が実時間核酸分離の方法及び装置を、「Sequence Detection in Automated DNA Analysis（自動化ＤＮＡシークェンス分析におけ るシークェンス検出）」（Nature、１９８６年３２１号、６７４〜６７９ページ ）に初めて発表して以来、いわゆる自動化ＤＮＡシークェンシングは急速に発展 してきた。いくつかのＤＮＡシークェンス装置が市販されている。ＤＮＡシーク ェンスの方法及び装置は、米国特許第４，８１１，２１８号、第４，８８１，８ １２号、第５，０６２，９４２号、第５，０９１，６５２号、第５，１０８，１ ７９号、第５，１２２，３４５号、第５，１６２，６５４号、第５，１７１，５ ３４号、第５，１９０，６３２号、第５，２０７，８８０号、第５，２１３，６ ７３号、第５，２３０，７８１号、第５，２４２，５６７号、第５，２９０，４ １９号、第５，２９４，３２３号、第５，３０７，１４８号、第５，３１４，６ ０２号、第５，３２４，４０１号、及び第５，３６０，５２３号に開示されてお り、ここに引用して本明細書に援用するものとする。 遺憾ながら、既存の装置は新たに出現した診断用ＤＮＡシークェンス及びフラ グメント分析のような臨床診断目的のＰＡＧＥには好適とは言えない。臨床診断 用ＤＮＡ分析にとっては、１日に何百もの錯体ＤＮＡ試料を調査することが望ま しい。既存の技術は、このような能力を有していない。例えば、典型的自動化Ｄ ＮＡシークェンサの操作して、高々約１０件の試料を評価するために、熟練した 技師が４時間を費やして、ゲルホルダを組み立て、ゲルホルダに高活性の重合用 アクリルアミド溶液を充填し、実質的に重合が起こる前に十分に調製したカウム を挿入し、ゲルが重合するのを待つ必要がある（１９８７年発表のメイニアティ スの論文を参照されたい）。ゲルの使用も同様に長時間を要する。既存技術は、 弱い電界（１００ｖ／ｃｍ未満）を使用するから、４時間もの試料の泳動時間を 要する。臨床診断用途に使用するためには、実時間ＤＮＡ分析のために試料処理 速度を向上した高性能装置を保有することが有利であると考えられる。 国際特許公開番号ＷＯ９４／０３６３１号は、特異的結合複合体（specific-b inding complexes）の形成と検出による分析物を検出するための検定方法を開示 している。内部にミラーが設けられ、ゲル上の個別の検知位置を順次に照射する ようにした装置を用いて、電気泳動分離後に錯体が検出される。発光されたもし くは 更に、所与の試料処理の間に電圧を変えることができるから、試料の最大分離を 可能にする。 薄層ゲル使用の効果として得られる熱消散を強化するために、本発明は好まし くは真空吸着技術を利用する。この技術では、第１図に示すように、ゲルホルダ １０１は熱伝導性セラミック板１０９、好ましくはアルミニウム製の板、に取り 付けられる。第２図は、取付台の構造を更に詳細に示す。第２図で示すように、 取付台の板は、検出位置１０６に整列するように切り取られた開口１２６を有す る。この開口は、好ましくはゲル取付面１１２から遠ざかるにしたがい広くなる ように斜角が付けられる。ゲル取付面１１２は、面内に形成された溝１１１を備 え、該溝は配管１１３に通ずるポート１２７を介して真空ポンプ１１０に連通す る。溝１１１は、幅約０．２５４ｃｍ〔０．１インチ〕（例えば、０．２３４ｃ ｍ〔０．０９２インチ〕）、深さ約０．１２７ｃｍ〔０．０５インチ〕（例えば 、０．１１９ｃｍ〔０．０４７インチ〕）が適当であって、正しく取り付けられ るとゲルホルダ１０１の裏面基板で被覆シールされる。背面基板がセラミック板 に密着並置されることによって、エッジクランプ形式の器具と比較すると熱交換 が増加する。また真空シールは、次に示すように、励起源を精密に結像させるこ とを可能にする。 展張フィンを付備したアルミニウムその他の熱伝導性金属シートからなるヒー トシンク（図示せず）がセラミック板の背面に接触されて、ゲルから放熱される 熱の伝導性を増すようにする。 平坦な電気泳動ゲル１０２は、通常はゲルの幅方向にわたって試料を装填及び 検出するための複数のレーンを具備する。従来技術の多くの装置、例えば米国特 許第４，８１１，２１８号で開示された装置では、ゲルの幅方向に移動して順次 に各レーンからデータを収集する単一検出器を用いて種々のレーンの検出が行わ れた。本発明を用いれば、ゲル中の試料は高速で泳動するから、（３００ｖ／ｃ ｍの電界で、１ヌクレオチドほど異なるオリゴヌクレオチド間が僅かに約６秒で ある）、しかし、検知器の物理的な移動を要する装置は各レーンのデータを収集 には不適当である。したがって、励起エネルギーの伝達及び放出されたエネルギ ーの検出の高性能化が、高速処理の電気泳動分離のための効果的な装置及び 方法の開発の一環として必要である。 励起エネルギーの伝達 無論、２つの群の励起信号を用いる（入射ビーム２０２の単分割のみの）場合に は、端末ファイバ２０８は交番形式（第３Ｂ図参照）に配列されることになる。 このような配列の利点は、検出器出力と光路切換え機構とが同期しており、信号 処理装置がどの信号がどの励起／検出位置から発生したかを識別できるなら、単 一の検知器２１１を用いて複数の励起／検出位置から生ずる放射を検出できるこ とである。 光路切換え機構２０６は、プログラムによって入射レーザビームを各々の出力 ファイバ２１０に（したがって端末ファイバ２０８にも）、好ましくは２０〜１ ００ｍｓの周期で切り換えて伝達する。切換え機構と検出器との同期はマイクロ プロセッサ２１２によって得られる。 固定マルチプレックス光ファイバアレーは、パルス化した光を各レーンに伝達 するによって、ゲルの各レーンから１秒間に多数のデータ点を収集できるように する。更に、マルチプレックス光ファイバによって、使用される検知器の数を低 減できる。 固定マルチプレックス光ファイバアレーは、第３Ｂ図に示すように一連の交番 パルスを用いて、異種の照射源で同一の励起位置を照射するように変形できる。 このような配列は、異種の励起源２０３及び２０３′を用い、各々が光ファイバ ２０５及び２０５′と結合するようにすれば構成できる。光路切換え機構２２０ を用いて光路切換え機構２０６と逆向きに動作するようにすれば、放射源のうち 光ファイバ２２１を経て光路切換え機構２０６に伝送され放射源を選択切換えで きる。この配列によって、ゲルの所与のレーンに１波長帯以上のけい光を照射し て多波長けい光画像を得ることが可能になる。 第４図に示す本発明の第２の実施態様では、励起源１０７からの放射３０１は 、スポットアレー発生格子などの並列ビームスプリッタ３０２によって、励起位 置に指向される。この格子は入射ビームを多数の微小ビームに、一般的には２〜 ２４の微小ビームに分割する。好ましい回折格子は、「透過形」もしくは「位相 形」格子として知られる形式の格子である。その理由は、この形式の格子は得ら れるビーム間の光の強度分布を一様にするように設計できるからである。図示の 実施態様では、入射レーザビームはけい光発光のための励起に適する周波数を有 し、 約０．３１８ｃｍ〔１／８インチ〕厚のガラス、サーモプラスチック等の上に取 り付けられた約１ｃｍ²の２相格子（カナダ国ケベック州ポワントクレール所在 のセイミコンダクタテクノロジー社製）に指向される。 このようにして、検出器の第１の線形アレーが合焦する励起位置と、検出器の第 ２の線形アレーが記録する励起位置とを千鳥配置にすれば、ゲルごとに２倍の数 の励起位置が利用可能になる。更に、検知器の線形アレーは、この場合もゲルの 水平軸の上方もしくは下方にあってよく、ゲルの反対側に配置されてよい。総て の検出器が相互に千鳥配置された励起位置を検出する場合には、検出器幅の各単 位について少なくとも４つの励起位置を検出できる。 第７Ｂ図は、本発明に有用なホトダイオード検出器の別の実施態様を示す。励 起源からの光１０７は、ゲルホルダ１０１の表面に対して傾斜をなしてゲルホル ダに入射する。検知器素子７０は、ゲルホルダ１０１の表面に実質的に垂直に射 出される光を集める。検知器素子７０は、内部にＡＲ膜（反射防止膜）で被覆さ れた非球面レンズ７１１、発光波長の光を透過するように選定された２枚のＡＲ 膜付きカットオフフィルタ７１２及び７１３、第２のＡＲ膜付き非球面レンズ７ １４及びホトダイオード７１５を取り付けた本体部材７０１を有する。フィルタ 間の間隔（〜１／２〜３／４インチ）はホトダイオード７１５へ到達する背景放 射を低減させるために役立ち、検知器に向かって直に入射しない放射は本体部材 ７０１の内部で吸収される。 検出器で受信された総ての信号は、好ましくはアナログからディジタルに変換 され、記憶もしくは事後の処理及び解析に備えて、多目的計算機へ伝送するため のシリアルポートに送られる。しかし、表示もしくは印刷のためにアナログ出力 が出力装置に直接に送られてもよいことは当然である。 本発明の装置に使用するための光学系の組合せの選択においては、レンズを使 用して励起ビームを検出領域内の微小面積に収束することが有利である。特に、 望ましくは円柱レンズを使用して、励起ビームの寸法を一方の方向（例えば、垂 直）では減少させるが、他方（水平）では不変に保つようにする。（第８図）こ のような「偏平した（squashed）」励起ビームは、照射対象となる電気泳動ゲル の長さが短くなるから、装置の分解能を増すことができる。 第９Ａ図は、本発明の好ましい実施態様の断面図を示す。装置の各種の構成品 が筐体９０の内部に配設され、筐体は正面にアクセスドア９１を具備する。アク セスドア９１は、丁番止めされて閉鎖位置（実線）と開放位置（破線）の間を回 動できる。 溶液電極９０２及び９０２′にバッファが付加され、次いで傾斜開口を通して試 料が装填される。 第７Ｂ図に示すようにホトダイオードの線形アレーを備え、回路板に各々接続 されてた検出器モジュール９０７（第９Ａ図）は、ゲルの励起位置に整列し、ゲ ルホルダ９０１の表面に対して垂直に射出された光を捕集する。回路板は、アナ ログツーディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備え、ダイオードのアナログ電流出力を ディジタル電圧信号に変換する。このディジタル信号は、その後、筐体内に配設 されたコンピュータ回路板９１４で更に処理されたり、あるいは処理用の外部コ ンピュータに伝送されたりする。 本質的には、任意のＡ／Ｄ変換器が本発明の装置に使用できるが、好ましいＡ ／Ｄ変換器は米国特許出願第０８／４５２，７１９号に開示された形式のもので あり、前記特許出願をここに引用することによって本明細書に援用するものとす る。概説すれば、第１１図に示すような装置には、８ビットのディジタルツーア ナログ変換器（Ｄ／Ａ）１１０３が備えられ、該変換器が回線１１０５に出力を 発生する。Ｄ／Ａの出力は、ディジタルバス１１４を介して、プロセッサ１１１ ５によって制御される。ディジタルバス１１４は選択ライン及びデータライン１ ０４をＤ／Ａに結線する。この方法によって、プロセッサ１１１５は処理対象の 信号のオフセットもしくは基準のレベルを定めることができる。 Ｄ／Ａ１０３からのプログラム化されたオフセットと増幅器１１０２の電圧レ ベルは、オペアンプ１１０６で加算及び増幅される。次に、オペアンプ１１０６ の出力は、オペアンプ、高安定キャパシタ１１０８、及び関連構成品を含んだ積 分器１１０７に供給される。積分器１１０７は、アナログスイッチ１１０９によ る積分期間の開始及び終了時刻の制御が可能であり、別個の制御ライン１１１０ によって制御される。積分器１１０７の出力はＡ／Ｄ１１１２に供給される。Ａ ／Ｄ１１１２は好ましくは多重入力Ａ／Ｄであるが、簡明化のために第１１図で は１つの入力のみを示す。Ａ／Ｄ１１１２はシリアル制御ライン１１２７及びシ リアルデータライン１１１３を有し、このデータラインがＡ／Ｄ変換プロセスか ら得られた１２ビットのデータを伝送する。プロセッサ１１１５は双方向シリア ルリンク１１１６を有し、第１１図では簡明化のため省略されたパーソナルコン ピュータもしくはワークステーションと通ずる。 このタイプのＡ／Ｄ回路を組み入れた装置では、Ａ／Ｄ１１１２のダイナミッ クレンジは、検出器１１００の可能な出力の全域をカバーするほどには広くない 。その代わりに、Ｄ／Ａ１１０３からのオフセットを用いて基準レベルを設定し 、この基準レベルがＡ／Ｄ１１１２のダイナミックレンジの起点となる。更に、 積分期間、すなわちスイッチ１１０９が開放されて積分が実行される時間、は長 いときもあり、短いときもある。積分期間を短縮すれば、Ａ／Ｄ１１１２は、経 路１１１７沿いの光子束が標識されたヌクレオチドが検出領域内に存在している 時の光子束よりも遙かに高密度である場合でも有意なデータを抽出できる。 励起ビームは、非球面レンズ９０９に整列するように取り付けられたレーザダ イオード９０８で供給される。非球面レンズ９０９は、レーザダイオード９０８ からの出力をコリメートし、レーザダイオードからの光を実質的に等強度の１６ 本の微小ビームに分割する透過形回折光子９２０に指向する。これらの微小ビー ムは、レンズ９２１とミラー９１０、９１１によって円柱レンズ９１２に導かれ 、励起／検出位置に偏平スポットを形成する。ミラー９１０、９１１は、励起波 長が６５０ｎｍより短ければアルミニウムもしくはアルミニウム被覆ガラスでよ いが、それより長い波長の場合には長波長に対する金の高反射率を利用する金被 覆ガラスが有利である。実質的には更に高価になるが、誘電体ミラーも使用でき る。 第９図に示す装置内には、第１０図に示す形式の開口遮断壁（apertured barr ier）９２２もあり、最後のミラー９１１と円柱レンズ９１２の間に整列して各 々の微小ビームが開口遮断壁の個々の孔口（１〜３ｍｍ）を通過するようにする 。この遮断壁は、励起検出位置に到達する拡散光の光量を低減させる。 電源９１３は、筐体９０の内部に配置され、溶液電極９０２に接続されて電気 泳動のための電圧傾斜を付与する。 本発明のシークェンス装置は、シークェンス分析を処理するための専用のコン ピュータ、例えばパーソナルコンピュータ、に信号を直接供給できる。しかし、 多くの用途では安価に高性能が得られるように、多数のシークェンス装置がネッ トワーク系の単一コンピュータに接続される。例えば、現在出願中の米国特許出 願第０８／５７０，９９４号に開示されているように、数台のシークェンサが一 つのネットワークに接続されることがある。該出願をここに引用して本明細書に 援用するものとする。この場合には、本発明の装置は、シークェンス実行結果に よるデータの有効部分を記憶するに十分な容量のバッファメモリと、シークェン ス分析処理のためのデータの獲得及びこのデータの共用ネットワークコンピュー タへの逐次伝送とを制御するためのマイクロプロセッサとを備えたオンボード・ コンピュータ９１５も適宜に含むことになる。 請求の範囲 １．試料の電気泳動分離及び実時間けい光検出のための装置であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体、 （ｂ）電磁放射の励起源、 （ｃ）前記筐体内に配置されたゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレーに 含まれる複数の所定の励起／検出位置の各々に、電磁放射を励起源から伝達する ための手段、 （ｄ）前記ホルダ内のゲルに加えられた試料を分離させるために、前記筐体内 に配置されたゲルホルダに電界を印加するための手段、 （ｅ）前記励起／検出位置にある前記試料からの発光を検出するための手段で あって、前記ゲルホルダが前記筐体内に配置されたときに、前記筐体が、電磁放 射を伝達するための前記手段及び発光を検出するための前記手段に対して、一定 の位置に前記ゲルホルダを保持するようにする手段、及び （ｆ）熱伝導性の取付台を含んでなり、前記装置が前記ゲルホルダを前記取付 台に真空吸着するための開口を更に含むことを特徴とする装置。 ２．前記取付台がセラミックから形成される前記請求項１記載の装置。 ３．前記取付台がアルミナである請求項３記載の装置。 ４．試料の電気泳動分離及び実時間けい光検出のための装置であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体、 （ｂ）電磁放射の励起源、 （ｃ）前記筐体内に配置されたゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレーに 含まれる複数の所定の励起／検出位置の各々に、電磁放射を励起源から伝達する ための手段、 （ｄ）前記ホルダ内のゲルに加えられた試料を分離させるために、前記筐体内 に配置されたゲルホルダに電界を印加するための手段、及び （ｅ）前記励起／検出位置にある前記試料からの発光を検出するための手段で あって、前記ゲルホルダが前記筐体内に配置されたときに、前記筐体が、電磁放 射を伝達するための前記手段及び発光を検出するための前記手段に対して、一定 の位置に前記ゲルホルダを保持すること、及び励起源からの電磁放射を励起／検 出位置の所定の群の各々に伝達する手段が、 励起源からの電磁放射を前記ゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレーに伝 達するための複数の光ファイバ、 各々の群が前記アレー内の少なくとも２つの空間的に離隔された励起／検出位 置に電磁放射を伝達するための少なくとも２つの光ファイバを含む前記光ファイ バの数個の所定の群の各々に電磁放射を順次に指向するための光路切換え手段、 及び 検出された発光を前記励起電磁放射の切換えと関連付けるための手段であって 、所与の発光が照射された前記励起／検出位置と結び付けられるようにする手段 、 を含む手段であることを特徴とする手段。 ５．前記検出手段が前記アレー内の複数の隣接する励起／検出位置からの発光 を受光するように整列した少なくとも１つの光電子増倍管を含む請求項４記載の 装置。 ６．けい光標識で標識された試料の電気泳動分離及び実時間けい光検出のため の装置であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体、 （ｂ）けい光標識を励起するに有効な周波数を有する電磁放射の励起源、 （ｃ）前記筐体内に配置されたゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレー内 の複数の所定の励起／検出位置の各々に励起源からの電磁放射を伝達するための 手段、 （ｄ）前記ホルダ内のゲルに加えられた試料を分離するために前記筐体内に配 置されたゲルに電界を印加するための手段、 （ｅ）前記励起／検出位置において前記試料からの発光を検出するための手段 において、前記筐体が、前記ゲルホルダが前記筐体内に配置された時に電磁放射 を伝達するための手段及び発光を検出するための手段に対して、一定の位置のゲ ルホルダを保持する手段であって、電磁放射を伝達するための手段が励起源から の電磁放射をけい光標識の励起に有効な波長の複数の励起微小ビームに分割する ための回折格子を含むこと、及び各々の励起微小ビームを前記電気泳動ゲル上の 励起／検出位置に指向するための手段を更に含むことを特徴とする手段、 を含んでなる装置。 ７．前記回折格子が透過形回折格子である請求項６記載の装置。 ８．前記励起微小ビームを指向するための前記手段と、前記励起／検出位置と の間に配置された開口遮断壁を更に含み、前記開口遮断壁内に設けられて、前記 微小ビームの前記励起／検出位置への通過を可能にするように前記微小ビームを 指向するための手段から出射する微小ビームと整列して形成された開口を有する 請求項６もしくは７記載の装置。 ９．励起微小ビームを指向するための前記手段が円柱レンズである請求項６〜 ８の各項記載の装置。 １０．電界を印加するための手段がホルダ内のゲルに１００〜４００Ｖ／ｃｍ の電界を供給するための電源である請求項１〜９の各項記載の方法。 １１．前記励起源がレーザである請求項１〜１０の各項記載の装置。 １２．前記励起源が複数の発光ダイオードである請求項１〜１０の各項記載の 装置。 １３．前記励起源がレーザダイオードである請求項１〜１０の各項記載の装置 。 １４．発光を検出するための前記手段が光電子増倍管のアレーである請求項１ 〜１３の各項記載の装置。 １５．発光を検出するための前記手段がホトダイオードのアレーである請求項 １〜１５の各項記載の装置。 １６．前記ホトダイオードがシリコンホトダイオードである請求項１５記載の 装置。 １７．前記励起源から前記ゲル内の励起／検出位置に到る光路に沿って電磁放 射を指向するために前記筐体内に配置された複数のミラーを更に含む請求項１〜 １６の各項記載の装置。 １８．励起源から電磁放射を伝達するための手段が、ゲルホルダ内にある電気 泳動ゲルの大きい方の表面にエネルギーを加える請求項１〜１７の各項記載の装 置。 ーを加える請求項１〜１７の各項記載の装置。 １９．けい光団で標識された複数の試料の電気泳動及び実時間けい光検出のた めの方法であって、 （ａ）複数の装填位置から電気泳動ゲルの複数のレーン上に試料を装填するス テップ、 （ｂ）前記装填されたゲルに電界を印加して、前記試料がゲルの中を装填位置 から複数の検出位置まで移動するようにするステップ、 （ｃ）前記けい光団からの電磁放射の発光を、検出位置の複数の所定の群であ って、各群が少なくとも２つの検出位置を有する群の各々に、順次に誘導するに 有効な周波数を有する電磁放射を伝達するステップ、 （ｄ）前記試料が前記ゲルの中を移動する間に、前記検出位置からの発光を検 出するステップ、及び （ｅ）検出された発光を電磁放射が伝達された前記検出位置と関連付け、それ によって所与の発光を照射された検出位置と結びつけるようにするステップ、 を含む方法。 ２０．前記電磁放射がレーザを用いて伝達される請求項１９記載の方法。 ２１．前記電磁放射が複数の光ファイバを用いて伝達される請求項１９もしく は２０記載の方法。 ２２．前記けい光団がフルオレセインであって、前記伝達される電磁放射がア ルゴンイオンレーザからの４８８ｎｍの光である請求項１９〜２１の各項記載の 方法。 ２３．前記けい光団はローダミンを使用し、前記伝達される電磁放射がヘリウ ムネオンレーザから発せられる請求項１９〜２１の各項記載の方法。 ２４．前記使用されるけい光団がＣｙ５．５であり、前記伝達される電磁放射 がレーザダイオードから発せられる請求項１９〜２１の各項記載の方法。 ２５．けい光団で標識された前記試料がオリゴヌクレオチドである請求項１９ 〜２４の各項記載の方法。 ２６．前記印加される電界が１００〜４００Ｖ／ｃｍである請求項１９〜２５ の各項記載の方法。 ２７．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び実時間検出の方法であっ て、 （ａ）複数の装填位置において電気泳動ゲルの複数のレーン上に試料を装填す るステップ、 （ｂ）前記装填されたゲルに電界を印加して、前記試料がゲルの中を装填位置 から複数の検出位置に移動するようにするステップ、 （ｃ）前記けい光団の励起に有効な波長を有するコヒーレントな放射の入射ビ ームを回折格子を用いて複数の励起微小ビームに分割し、各々の励起微小ビーム を前記電気泳動ゲル上の励起／検出位置に指向するステップであって、励起微小 ビームの各々は入射ビームと同一の波長を有するようにするステップ、及び （ｄ）前記試料が前記ゲルの中を移動する間に、前記検出位置からの発光を検 出するステップ、 を含む方法。 ２８．前記コヒーレントな放射の入射ビームがレーザによって供給される請求 項２７記載の方法。 ２９．前記けい光団がローダミンであり、前記コヒーレントな放射の入射ビー ムがヘリウムネオンレーザから供給される請求項２７記載の方法。 ３０．前記けい光団がＣｙ５．５であり、前記コヒーレントな放射の入射ビー ムが赤色レーザダイオードによって供給される請求項２７記載の方法。 ３１．前記けい光団がフルオレセインであり、前記コヒーレントな放射の入射 ビームがアルゴンイオンレーザから供給される請求項２７記載の方法。 ３２．前記回折格子が前記入射ビームを２〜２４本の微小ビームに分割する請 求項２７〜３１の各項記載の方法。 ３３．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び実時間検出のための装置 であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するように適応された筐体、 （ｂ）筐体内に受容された電気泳動ゲルに電界を印加するための手段、 （ｃ）けい光団を励起するに有効な周波数の励起エネルギーを前記ゲル上の励 起／検出位置のアレーに伝達するように配置された励起源の線形アレー、及び （ｄ）励起源の数、前記ゲルホルダ中の励起／検出位置の数及び検出器の数を 等しくして、前記励起／検出位置のアレーからの発光を検出する検出器の線形ア レー、 を含んでなる装置。 ３４．前記検出器がホトダイオードである請求項３３記載の装置。 ３５．前記励起源が発光ダイオードである請求項３３もしくは３４記載の装置 。 ３６．前記励起源のアレーから電磁放射を、前記アレー内の励起／検出位置の 少なくとも２つの空間的に離隔した群に順次に指向するための手段、及び検出さ れた発光を照射された励起／検出位置と関連付けて、所与の発光が照射された前 記励起／検出位置と結び付くようにする手段を更に含む請求項３３〜３５の各項 記載の装置。 ３７．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び検出のための方法であっ て、 （ａ）複数の装填位置において電気泳動ゲルの複数のレーン上に前記試料を装 填するステップ、 （ｂ）前記装填されたゲルに電界を印加して、前記試料が装填位置から複数の 検出位置に移動するようにするステップ、 （ｃ）励起源のアレーからの放射を前記ゲルホルダ上の励起／検出位置のアレ ーに伝達するステップ、及び （ｄ）励起源の数、ゲルホルダ内の励起／検出位置の数及び検知器の数を等し くして、検出器のアレーを用いて励起／検出位置のアレーからの発光を検出する ステップ、 を含む方法。 ３８．前記けい光団がシアニン染料である請求項３７記載の方法。 ３９．前記けい光団が、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、Ｃｙ７．５及びＣｙ９ からなる群から選択される請求項３８記載の方法。 ４０．励起源が発光ダイオードである請求項３７〜３９の各項記載の方法。 ４１．前記けい光団で標識される試料がオリゴヌクレオチドである請求項３７ 〜４０の各項記載の方法。 ４２．前記印加される電界が１００〜４００Ｖ／ｃｍである請求項３７〜４１ の各項記載の方法。 ４３．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び検出のための装置であっ て、 （ａ）筐体、 （ｂ）前記筐体内に配置された熱伝導性取付台、 （ｃ）ゲルホルダを前記取付台に真空吸着するための手段、 （ｄ）前記ゲルホルダ内のゲルに電界を印加するための手段、 （ｅ）少なくとも１つの励起／検出位置に放射を伝達するための手段、及び （ｆ）前記励起／検出位置からの発光を検出するための手段、 を含んでなる装置。 ４４．前記取付台がセラミックから形成される請求項３３記載の装置。 ４５．前記取付台がアルミナである請求項３４記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 レンフリュー，ジョン エイ. カナダ国 エル７ピー ２ダブリュ２ オ ンタリオ，バーリントン，マウンテン グ ローブ アベニュー 1340 (72)発明者 スチーブンス，ジョン ケイ. カナダ国 エム５アール ２アール７ オ ンタリオ，トロント，ハーロン ストリー ト 540 【要約の続き】 な入射ビームを励起微小ビームに分割して、電気泳動ゲ ル上の各々の励起／検出位置に指向することもできる。 励起エネルギーを励起／検出位置のアレーに伝達するよ うに配置された発光ダイオードを使用することもでき る。この後者の形態の装置は、コヒーレントな光源（例 えば、レーザ）に比較して発光ダイオード（ＬＥＤ）は 安価であるから、特に効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．試料の電気泳動分離及び実時間けい光検出のための装置であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体、 （ｂ）電磁放射の励起源、 （ｃ）前記筐体内に配置されたゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレーに 含まれる複数の所定の励起／検出位置の各々に、電磁放射を励起源から伝達する ための手段、 （ｄ）前記ホルダ内のゲルに加えられた試料を分離させるために、前記筐体内 に配置されたゲルホルダに電界を印加するための手段、及び （ｅ）前記励起／検出位置にある前記試料からの発光を検出するための手段で あって、前記ゲルホルダが前記筐体内に配置されたときに、前記筐体が、電磁放 射を順次に伝達するための前記手段及び発光を検出するための前記手段に対して 、一定の位置に前記ゲルホルダを保持するようにする手段 を含んでなる装置。 ２．熱伝導性の取付台と、前記ゲルホルダを前記取付台に真空吸着するための 手段とを更に含む請求項１記載の装置。 ３．前記取付台がセラミックから形成される前記請求項２記載の装置。 ４．前記取付台がアルミである請求項３記載の装置。 ５．電界を印加するための前記手段が１００〜４００Ｖ／ｃｍの電界を前記ホ ルダ内のゲルに供給するための電源である請求項１〜４の各項記載の装置。 ６．前記励起源がレーザである請求項１〜５の各項記載の装置。 ７．前記励起源が複数の発光ダイオードである請求項１〜５の各項記載の装置 。 ８．励起源がレーザダイオードである請求項１〜５の各項記載の装置。 ９．発光を検出するための前記手段が光電子増倍管のアレーである請求項１〜 ８の各項記載の装置。 １０．発光を検出するための前記手段がホトダイオードのアレーである請求項 １〜８の各項記載の装置。 １１．前記ホトダイオードがシリコンホトダイオードである請求項１０記載の 装置。 １２．請求項１〜１１の各項記載の装置において、電磁放射を前記励起源から 励起／検出位置のうちの所定の群の各々に伝達するための前記手段であって、 電磁放射を前記励起源から前記ゲルホルダ上の励起／検出位置の線形アレーに 伝達するための複数の光ファイバ、 電磁放射を前記光ファイバの数個の所定の群の各々に順次に指向するための光 路切換え手段であって、各々の群が前記アレー内の少なくとも２つの空間的に離 隔した励起／検出位置に電磁放射を伝達するための少なくとも２つの光ファイバ を備えるようにする手段、及び 検出された発光を前記励起電磁放射の切換えと関連付ける手段であって、所与 の発光が照射された前記励起／発光位置と関連付けられるようにする手段、 を含む手段。 １３．前記検出手段が、前記アレー内の複数の隣接した励起／検出位置からの 光を受光するように整列した少なくとも１つの光電子増倍管を含む請求項１２記 載の装置。 １４．電磁放射を伝達するための前記手段が、前記放射源からの電磁放射を複 数の励起微小ビームに分割するための回折光子を含み、各々の励起微小ビームを 前記電気泳動ゲル上の励起／検出位置に指向するための手段を更に含む請求項１ 〜１１の各項記載の装置。 １５．前記回折格子が透過形回折格子である請求項１４記載の装置。 １６．前記励起微小ビームを指向するための前記手段と、前記励起／検出位置 との間に配置された開口遮断壁を更に含み、前記開口遮断壁内に設けられて、前 記微小ビームの前記励起／検出位置への通過を可能にするように前記微小ビーム を指向するための手段から出射する微小ビームと整列して形成された開口を有す る請求項１４もしくは１５記載の装置。 １７．励起微小ビームを指向するための前記手段が円柱レンズである請求項１ ４〜１６の各項記載の装置。 １８．前記放射源から前記ゲル内の前記励起／検出位置に到るまでの光路に沿 って前記電磁放射を指向するために筐体内に配置された複数のミラーを更に含む 請求項１〜１７の各項記載の装置。 １９．けい光団で標識された複数の試料の電気泳動分離及びけい光検出のため の方法であって、 （ａ）前記試料を複数の装填位置において電気泳動ゲルの複数のレーンに装填 するステップ、 （ｂ）前記装填されたゲルに電界を印加して、前記試料が前記ゲルの中を前記 装填位置から複数の検出位置まで移動するようにするステップ、 （ｃ）前記けい光団からの電磁放射の発光を、検出位置の複数の所定の群であ って各群が少なくとも２つの検出位置を含む群の各々に順次に誘導するに有効な 周波数を有する電磁放射を伝達するステップ、 （ｄ）前記試料が前記ゲルの中を移動する間に前記検出位置からの発光を検出 するステップ、及び （ｅ）検出された発光を電磁放射が伝達された前記検出位置と関連付けて、そ れによって所与の発光を照射された前記検出位置と結び付けるステップ を含む方法。 ２０．前記電磁放射がレーザを用いて伝達される請求項１９記載の方法。 ２１．前記電磁放射が複数の光ファイバを用いて伝達される請求項１９もしく は２０記載の方法。 ２２．前記使用されるけい光団がフルオレセインであって、前記伝達される電 磁放射がアルゴンイオンレーザからの４８８ｎｍの光である請求項１９〜２１の 各項記載の方法。 ２３．前記使用されるけい光団がローダミンであって、前記伝達される電磁放 射がヘリウムネオンレーザからである請求項１９〜２１の各項記載の方法。 ２４．前記使用されるけい光団がＣｙ５．５であって、前記伝達される電磁放 射がレーザダイオードからである請求項１９〜２１の各項記載の方法。 ２５．前記けい光団で標識される試料がオリゴヌクレオチドである請求項１９ 〜２４の各項記載の方法。 ２６．前記印加される電界が１００〜４００Ｖ／ｃｍである請求項１９〜２５ の各項記載の方法。 ２７．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び実時間検出のための方法 であって、 （ａ）前記試料を複数の装填位置において電気泳動ゲルの複数のレーンに装填 するステップ、 （ｂ）前記装填されたゲルに電界を印加して、前記試料が前記ゲルの中を前記 装填位置から複数の検出位置まで移動するようにするステップ、 （ｃ）回折格子を用いてコヒーレントな放射の入射ビームを複数の励起微小ビ ームに分解し、各々の励起微小ビームを前記電気泳動ゲル上の励起／検出位置に 指向するステップ、及び （ｄ）前記試料が前記ゲルの中を移動する間に前記検出位置からの発光を検出 するステップ を含む方法。 ２８．前記コヒーレントな放射の入射ビームがレーザによって供給される請求 項２７記載の方法。 ２９．前記けい光団がローダミンであって、前記コヒーレントな放射の入射ビ ームがヘリウムネオンレーザによって供給される請求項２７記載の方法。 ３０．前記けい光団がＣｙ５．５であって、前記コヒーレントな放射の入射ビ ームが赤色レーザダイオードによって供給される請求項２７記載の方法。 ３１．前記けい光団がフルオレセインであって、前記コヒーレントな放射の入 射ビームがアルゴンイオンレーザによって供給される請求項２７記載の方法。 ３２．前記回折格子が前記入射ビームを２〜２４本の微小ビームに分割する請 求項２７〜３１の各項記載の方法。 ３３．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び実時間検出のための装置 であって、 （ａ）電気泳動ゲルホルダを受容するに適応した筐体、 （ｂ）電界を前記筐体内に受容された電気泳動ゲルに印加するための手段、 （ｃ）けい光団の励起に適する周波数の励起エネルギーを、前記ゲルホルダ上 の励起／検出位置のアレーに伝達するように配置された少なくとも１つの発光ダ イオード、及び （ｄ）前記励起／検出位置のアレーからの発光を検出するための少なくとも１ つの検出器 を含んでなる装置。 ３４．前記検出器がホトダイオードである請求項３３記載の装置。 ３５．前記検出器が、励起／検出位置のアレーに整列した線形アレーに配列さ れた複数のホトダイオードである請求項３４記載の装置。 ３６．線形アレーに配列された複数の発光ダイオードを含む請求項３３〜３５ の各項記載の方法。 ３７．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び検出のための方法であっ て、 （ａ）前記試料を複数の装填位置において電気泳動ゲルの複数のレーンに装填 するステップ、 （ｂ）前記装填されたゲルに電界を印加して、前記試料が前記装填位置から複 数の検出位置まで移動するようにするステップ、 （ｃ）少なくとも１つの発光ダイオードからの放射を前記ゲルホルダ上の励起 ／検出位置のアレーに伝達するステップ、及び （ｄ）前記励起／検出位置のアレーからの発光を検出するステップ を含む方法。 ３８．前記けい光団がシアニン染料である請求項３７記載の方法。 ３９．前記けい光団が、Ｃｙ５、Ｃｙ５．５、Ｃｙ７、Ｃｙ７．５及びＣｙ９ からなる群から選択される請求項３８記載の方法。 ４０．各々の発光ダイオードが、前記電気泳動ゲルの１つの励起／検出位置を 照射するように配置される請求項３７〜３９の各項記載の方法。 ４１．各々の発光ダイオードが、前記電気泳動ゲルの複数の励起位置を照射す るように配置される請求項３７〜３９の各項記載の方法。 ４２．複数の発光ダイオードが、前記電気泳動ゲルの前記レーンに対して本質 的に垂直な線形アレーに配置される請求項３７〜３９の各項記載の方法。 ４３．けい光団で標識された前記試料がオリゴヌクレオチドである請求項３７ 〜４２の各項記載の方法。 ４４．前記印加される電界が１００〜４００Ｖ／ｃｍである請求項３７〜４３ の各項記載の方法。 ４５．けい光団で標識された試料の電気泳動分離及び検出のための装置であっ て、 （ａ）筐体、 （ｂ）前記筐体内に配置された熱伝導性取付台、 （ｃ）ゲルホルダを前記取付台に真空吸着するための手段、 （ｄ）前記ゲルホルダ内のゲルに電界を印加するための手段、 （ｅ）放射を少なくとも１つの励起／検出位置に伝達するための手段、及び （ｆ）前記励起／検出位置からの発光を検出するための手段、 を含んでなる装置。 ４６．前記取付台がセラミックから形成される請求項４５記載の装置。 ４７．前記取付台がアルミナである請求項４６記載の装置。