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JP2776208B2 - Electrophoresis device - Google Patents

Electrophoresis device

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Publication number
JP2776208B2
JP2776208B2 JP5198157A JP19815793A JP2776208B2 JP 2776208 B2 JP2776208 B2 JP 2776208B2 JP 5198157 A JP5198157 A JP 5198157A JP 19815793 A JP19815793 A JP 19815793A JP 2776208 B2 JP2776208 B2 JP 2776208B2
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JP
Japan
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light
sample
capillaries
capillary
electrophoresis
Prior art date
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JP5198157A
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Japanese (ja)
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JPH06138037A (en
Inventor
智 高橋
秀記 神原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

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、核酸、蛋白、糖等を分
離分析する電気泳動装置に関し、特にDNA(核酸)等
の検出、DNAの塩基配列の解析等に好適な電気泳動装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrophoresis apparatus for separating and analyzing nucleic acids, proteins, sugars, etc., and more particularly to an electrophoresis apparatus suitable for detecting DNA (nucleic acid), analyzing the base sequence of DNA, and the like. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】蛍光標識された試料を電気泳動により分
子量分離し解析する電気泳動装置としては、例えば蛍光
体を標識物にしたDNAの塩基配列決定装置がある。塩
基配列決定方法は、周知のサンガー(Sanger)ら
のジデオキシ法による。分子量分離は、ポリアクリルア
ミドゲル等を使った電気泳動で行う。通常は2枚のガラ
ス板の間に作成した平板上のポリアクリルアミドゲルを
使用して電気泳動を行うが、近年、キャピラリー内にゲ
ル(キャピラリーゲル)を作成して電気泳動を行うキャ
ピラリーゲル電気泳動法が開発されている。キャピラリ
ーゲル電気泳動法では、一般にキャピラリーの径が小さ
いためにゲルの体積当たりの表面積が大きく、ジュール
熱の放散が容易であるため、高電圧を印加することがで
き、高速に分離することができ、有用な方法である。キ
ャピラリーゲル電気泳動法の第1の従来例として、「ニ
ュークレイック アシッド リサーチ」誌、第18巻、
第1415〜1419頁(1990年)(Nuclei
c Acid Research、18、1415〜1
419(1990))に記載の方法がある。図19に示
すように、内径75μmのキャピラリーを使用し、9k
Vの高電圧を印加し、DNA断片等の高速及び高分離検
出を図っている。この方法の検出部では、キャピラリー
の軸とレーザ光の照射軸とを、垂直方向から25度程度
傾斜させ、レーザ光をキャピラリーの中心部に直径約2
0μmに集光して照射し、生じる蛍光をバンドパス干渉
フィルタ等で分光して検出している。なお、図19は上
記従来例記載の装置図を基にわかりやすく書き直してあ
る。さらに、第2の従来例として、「ジャーナル オブ
クロマトグラフィー」誌、第516巻、第61〜67
頁(1990年)(Journal of Chrom
atography、516、61〜67(199
0))に、キャピラリーゲル電気泳動法によってDNA
の塩基配列を決定する方法が記載されている。この方法
では、内径が50μmのキャピラリーを使用してDNA
断片を分子量分離している。本例での測定装置は基本的
には「サイエンス」誌、第242巻、第562〜564
頁(1988年)(Science、242、562〜
564(1988))に記載されているものである。
「サイエンス」誌記載の装置図に、判り易くするため、
記載内容に基づいて、レーザ光源やシースフロー用のポ
ンプ等を加えた装置構成を図20に示した。DNA断片
の検出は、分子量分離された分離液を石英製フローチャ
ンバー(内形250μm×250μm)に導き、EDT
Aを含むトリス−ほう酸緩衝液をシース液として液体ク
ロマトグラフィー用ポンプによりフローさせてシースフ
ロー状態にし、フローチャンバーのほぼ中心部を流れる
分離液に対して、レーザ光を直径10μm程度に集光し
て照射し、分光フィルタ等を通してDNA断片からの蛍
光を検出している。なお、第3の従来例である、1つの
泳動路で塩基配列を決定する方法として、例えば「ネイ
チャー」誌、第321巻、第674〜679頁(198
6年)(Nature、321、674〜679(19
86))等に記載されているように、DNA断片の末端
塩基の種類毎に、4種の異なる最大蛍光波長を有する蛍
光体(フルオレセイン、4−クロロ−7−ニトロベンゾ
−2−オキサ−1−ジアゾール(NBD)、テトラメチ
ルローダミン、テキサスレッド(モレキュラプローブ社
製品))で標識し、分子量順に泳動されてくる断片をレ
ーザ光で励起して、4種のバンドパス干渉フィルタによ
って各々の蛍光を分離して蛍光検出し、塩基配列を決定
する方法がある。このように、キャピラリーゲル電気泳
動では、通常1本のキャピラリーのみを使用し計測をお
こなっている。
2. Description of the Related Art As an electrophoresis apparatus for separating and analyzing the molecular weight of a fluorescently labeled sample by electrophoresis, there is, for example, a base sequence determining apparatus for DNA using a fluorescent substance as a label. The base sequence is determined by the well-known dideoxy method of Sanger et al. The molecular weight separation is performed by electrophoresis using a polyacrylamide gel or the like. Usually, electrophoresis is performed using a polyacrylamide gel on a flat plate created between two glass plates. In recent years, a capillary gel electrophoresis method in which a gel (capillary gel) is formed in a capillary and electrophoresed is used. Is being developed. Capillary gel electrophoresis generally has a large surface area per gel volume due to the small diameter of the capillary and easy dissipation of Joule heat, so high voltage can be applied and high-speed separation can be performed. Is a useful method. As a first conventional example of capillary gel electrophoresis, "New Clay Acid Research", Vol. 18,
Pp. 1415-1419 (1990) (Nuclei
c Acid Research, 18, 1415-1
419 (1990)). As shown in FIG. 19, using a capillary having an inner diameter of 75 μm,
A high voltage of V is applied to achieve high-speed and high-separation detection of DNA fragments and the like. In the detection unit of this method, the axis of the capillary and the irradiation axis of the laser beam are inclined by about 25 degrees from the vertical direction, and the laser beam is applied to the center of the capillary by about 2 mm in diameter.
The light is condensed and radiated to 0 μm, and the generated fluorescence is detected by spectral separation using a band-pass interference filter or the like. FIG. 19 is rewritten in an easy-to-understand manner based on the device diagram described in the above-mentioned conventional example. Further, as a second conventional example, "Journal of Chromatography", Vol. 516, Nos. 61-67.
Page (1990) (Journal of Chrom)
atomography, 516, 61-67 (199
0)), DNA was detected by capillary gel electrophoresis.
A method for determining the base sequence is described. In this method, a DNA having an inner diameter of 50 μm is used for DNA.
The fragments are separated by molecular weight. The measuring device in this example is basically a “Science” magazine, Vol. 242, Vol. 562-564.
Page (1988) (Science, 242, 562)
564 (1988)).
In order to make it easy to understand in the equipment diagram described in "Science" magazine,
FIG. 20 shows an apparatus configuration to which a laser light source, a pump for sheath flow, and the like are added based on the description. For detection of the DNA fragment, the separated solution having a molecular weight separated is introduced into a quartz flow chamber (inner size 250 μm × 250 μm) and subjected to EDT.
A tris-borate buffer solution containing A is used as a sheath liquid to flow through a liquid chromatography pump to form a sheath flow state, and a laser beam is condensed to a diameter of about 10 μm with respect to a separated liquid flowing substantially in the center of the flow chamber. And the fluorescence from the DNA fragment is detected through a spectral filter or the like. As a third conventional example, a method for determining a base sequence in one migration path is described in, for example, “Nature”, Vol. 321, pp. 674-679 (198).
6 years) (Nature, 321, 674-679 (19
86)) and the like, there are four types of phosphors having different maximum fluorescence wavelengths (fluorescein, 4-chloro-7-nitrobenzo-2-oxa-1-oxa) for each type of terminal base of the DNA fragment. Labeled with diazole (NBD), tetramethylrhodamine, Texas Red (Molecular Probes)), the fragments that are electrophoresed in order of molecular weight are excited by laser light, and the fluorescence of each is filtered by four kinds of bandpass interference filters. There is a method of separating and detecting fluorescence to determine a base sequence. As described above, in capillary gel electrophoresis, measurement is usually performed using only one capillary.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】キャピラリー電気泳動
装置では、試料の微量化等に伴い、検出の高感度化が望
まれている。さらに、処理能力の向上、例えば同時処理
できる試料数の増大が望まれている。一般に電気泳動状
態での蛍光測定では、目的とする蛍光体自体からの蛍光
の他に、背景光として、ゲルによる励起光の散乱光(レ
ーリー散乱など)及び蛍光、ゲルの支持体つまりキャピ
ラリーの内壁及び外壁での散乱光、あるいはキャピラリ
ー自体からの蛍光が生じる。そのため、バックグラウン
ドレベルが高くなり、検出感度の低下を招くことにな
る。つまり、高感度な蛍光検出を達成するには、このよ
うな背景光をいかに除去するかが重要な課題となる。ま
た、処理能力を向上させるには、泳動速度をより速くす
ること、また泳動路であるキャピラリーを複数本同時に
泳動し、計測することが必要であり、これらをいかに達
成するかが重要な課題となる。第1の従来例では、バン
ドパス干渉フィルタ等により励起光(散乱光)を除去
し、蛍光成分を分離して検出する第1の対策と、キャピ
ラリーの軸をレーザ光の照射軸と蛍光集光軸とを含む平
面に対して垂直から25度程度傾斜させる第2の対策の
2つの対策により、より高感度な蛍光検出を図ってい
る。しかし第1の対策では、干渉フィルタの特性上散乱
光を完全に除去することは困難である。加えて、ゲル及
びガラス製チューブ自体からも微弱ながらも蛍光が生じ
ることがあり、バンドパス干渉フィルタ等では十分に背
景光を除去することは困難である。第2の対策では、キ
ャピラリーを傾けることで、蛍光集光用レンズに入射す
る散乱光そのものを低減させることができ有効な方法で
あるが、キャピラリーは断面が円形でありその径が小さ
いために散乱光強度が大きいこと、さらに散乱光はすく
なからず全方向に放射されること、加えてゲル及びガラ
ス製チューブ自体からの蛍光を低減することはキャピラ
リーを傾けることではできないこと等から、背景光を十
分に除去することは困難である。以上の観点から、背景
光の除去が十分とはいえず蛍光を高感度に検出すること
は難しい。なお、本従来例はキャピラリーが1本であ
り、複数の試料の同時処理の方法については記載も示唆
もされてもいない。単純に図19の装置を複数使用する
ことが考えられるが、レーザ光源や検出器、光学部品等
も複数個必要であり、装置が大きく高価になり現実的で
はない。さらに、キャピラリーを複数本並べて単一のレ
ーザ光で全てのキャピラリーを照射することも考えられ
うるが、レーザ光等の光をキャピラリーに照射すると、
キャピラリーの断面が円形であるためその界面で光の屈
折・散乱が生じ、キャピラリーを通過する光は広く拡散
するため、この構成を達成することは現実的にできな
い。つまり、キャピラリーが1本の場合は問題ないが、
複数本のキャピラリーを連続的に照射する場合、キャピ
ラリーを通過する度に次のキャピラリーに照射される光
強度が極端に弱くなり、蛍光測定が困難になる。以上の
ことから、本従来例を複数の試料の同時処理に適用し、
処理能力の向上させることは困難である。
In a capillary electrophoresis apparatus, it is desired to increase the detection sensitivity as the amount of sample is reduced. Further, it is desired to improve the processing capacity, for example, to increase the number of samples that can be processed simultaneously. In general, in fluorescence measurement in an electrophoretic state, in addition to the fluorescence from the target phosphor itself, scattered light (eg, Rayleigh scattering) of excitation light by the gel and fluorescence as background light, and the inner wall of the support of the gel, that is, the capillary. And scattered light on the outer wall or fluorescence from the capillary itself is generated. For this reason, the background level increases, and the detection sensitivity decreases. In other words, how to remove such background light is an important issue to achieve highly sensitive fluorescence detection. In addition, in order to improve the processing capacity, it is necessary to increase the migration speed and to simultaneously migrate and measure a plurality of capillaries, which are migration paths, and how to achieve these is an important issue. Become. In the first conventional example, a first countermeasure for removing excitation light (scattered light) by a band-pass interference filter or the like and separating and detecting a fluorescent component, and setting the axis of the capillary to the irradiation axis of laser light and the condensing of fluorescence The two measures of the second measure of inclining by about 25 degrees from the perpendicular with respect to the plane including the axis aim at more sensitive fluorescence detection. However, with the first measure, it is difficult to completely remove the scattered light due to the characteristics of the interference filter. In addition, fluorescence may be generated from the gel and the glass tube itself, though weakly, and it is difficult to sufficiently remove background light with a band-pass interference filter or the like. The second countermeasure is an effective method that can reduce the scattered light itself incident on the fluorescence focusing lens by tilting the capillary. However, since the capillary has a circular cross section and a small diameter, the scattering is difficult. The background light is sufficient because the light intensity is high, the scattered light is not scattered, it is emitted in all directions, and in addition, the fluorescence from the gel and the glass tube itself cannot be reduced by tilting the capillary. Is difficult to remove. From the above viewpoints, it cannot be said that background light is sufficiently removed, and it is difficult to detect fluorescence with high sensitivity. In this conventional example, the number of capillaries is one, and there is no description or suggestion of a method for simultaneous processing of a plurality of samples. Although it is conceivable to simply use a plurality of the devices shown in FIG. 19, a plurality of laser light sources, detectors, optical components, and the like are required, and the devices are large and expensive, which is not practical. Furthermore, it is conceivable to arrange a plurality of capillaries and irradiate all the capillaries with a single laser beam, but when irradiating the capillaries with light such as a laser beam,
Since the cross section of the capillary is circular, refraction and scattering of light occur at the interface, and light passing through the capillary is widely diffused. Therefore, it is not practical to achieve this configuration. In other words, there is no problem with one capillary,
When continuously irradiating a plurality of capillaries, the intensity of light irradiated on the next capillary becomes extremely weak each time the light passes through the capillary, making it difficult to measure fluorescence. From the above, applying this conventional example to simultaneous processing of a plurality of samples,
It is difficult to improve the processing capacity.

【0004】第2の従来例は、キャピラリーゲル電気泳
動でキャピラリー及びゲルによる散乱光を効果的に除去
できる方法である。つまり、キャピラリーゲル端をシー
スフローチャンバーのサンプル注入口とすることで、キ
ャピラリーゲル外に試料液を導出させ、シースフロー下
で蛍光測定を行うため、キャピラリーの界面での散乱光
並びにゲルからの散乱光及び蛍光の発生がなくなる。ま
た、シースフローチャンバーでは、試料液はそのほぼ中
心を層流状態で流れ、シースフローチャンバーの内壁と
接触しないため、シースフローチャンバーからの散乱光
と試料からの蛍光とを空間的に分離することができ、蛍
光強度を高感度に検出することができる。しかし、シー
スフローを形成するために、トリス−ほう酸緩衝液をシ
ース液として液体クロマトグラフィー用ポンプ等でシー
スフローチャンバー内に一定流量で常時フローさせる必
要がある。そのため、装置的に高価で、複雑になる等の
問題がある。また、シースフローチャンバーは、シース
液注入部が太く、シースフロー部である蛍光測定部が細
いという複雑な形状であり、シースフローチャンバーの
製作が難しく、高価である。さらに第1の従来例と同様
に、本従来例では複数の試料の同時処理については記載
も示唆もされていない。単純に図20の装置を複数使用
することは装置が大きく高価になり現実的ではない。ま
た、複数のシースフローチャンバーを使用し、各シース
フローチャンバーにキャピラリーを配置し、単一のレー
ザ光を照射することも考えられうる。この場合、レーザ
光はキャピラリーを照射しないため、キャピラリーによ
る光の屈折・散乱がない。しかし、各キャピラリー毎に
シースフローチャンバーがあるため、キャピラリーとキ
ャピラリーとの間隔を空間的に狭めることは困難であ
り、その結果シースフローチャンバー部が大きくなって
しまい、複数のシースフローチャンバーを使用すると、
装置が大型化し、高価になるという問題がある。さらに
複数のシースフローチャンバー内を流れる試料液束の全
てを同一の条件で照射するには、レーザ光を細く絞るこ
とができない。なぜなら、レーザ光の焦点深度は照射ス
ポットサイズと関連し、照射スポットサイズが小さくな
るとその焦点深度は浅くなるのに対し、複数のシースフ
ローチャンバー内を流れる試料液束間の間隔が広いため
である。以上のことから、本従来例を複数の試料の同時
処理に適用し、処理能力の向上させることは困難であ
る。本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決
し、電気泳動により分離される試料の蛍光測定または光
吸収測定を高感度で簡便に行うことのできる電気泳動装
置、及び、複数の試料の同時処理を簡便に行うことので
きる電気泳動装置を提供することにある。また、本発明
の目的は、DNA塩基配列計測に好適で、操作性・安全
性がよく、高感度で高スループットの電気泳動装置を提
供することにある。
[0004] A second conventional example is a method in which scattered light due to a capillary and a gel can be effectively removed by capillary gel electrophoresis. In other words, by using the end of the capillary gel as the sample inlet of the sheath flow chamber, the sample solution is drawn out of the capillary gel, and the fluorescence measurement is performed under the sheath flow, so that the scattered light at the capillary interface and the scattering from the gel Light and fluorescence are eliminated. In addition, in the sheath flow chamber, the sample liquid flows in a laminar flow state at substantially the center thereof, and does not come into contact with the inner wall of the sheath flow chamber. And the fluorescence intensity can be detected with high sensitivity. However, in order to form a sheath flow, it is necessary to constantly flow the sheath flow chamber at a constant flow rate using a tris-borate buffer solution as a sheath liquid using a liquid chromatography pump or the like. Therefore, there is a problem that the apparatus is expensive and complicated. Further, the sheath flow chamber has a complicated shape in which the sheath liquid injection part is thick and the fluorescence measurement part, which is the sheath flow part, is thin, and it is difficult and expensive to manufacture the sheath flow chamber. Further, similarly to the first conventional example, the present conventional example does not describe or suggest simultaneous processing of a plurality of samples. It is not practical to simply use a plurality of the devices in FIG. 20 because the devices are large and expensive. It is also conceivable to use a plurality of sheath flow chambers, arrange a capillary in each sheath flow chamber, and irradiate a single laser beam. In this case, since the laser beam does not irradiate the capillary, there is no refraction or scattering of light by the capillary. However, since there is a sheath flow chamber for each capillary, it is difficult to spatially narrow the gap between the capillaries, and as a result, the sheath flow chamber becomes large, and when using a plurality of sheath flow chambers, ,
There is a problem that the device becomes large and expensive. Furthermore, in order to irradiate all of the sample liquid bundles flowing through a plurality of sheath flow chambers under the same conditions, the laser beam cannot be narrowed down. This is because the depth of focus of the laser beam is related to the irradiation spot size, and the smaller the irradiation spot size is, the smaller the depth of focus is, while the distance between the sample liquid fluxes flowing through the plurality of sheath flow chambers is wide. . From the above, it is difficult to apply the present conventional example to the simultaneous processing of a plurality of samples to improve the processing capacity. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to perform an electrophoresis apparatus capable of easily performing fluorescence measurement or light absorption measurement of a sample separated by electrophoresis with high sensitivity and a plurality of samples. An object of the present invention is to provide an electrophoresis apparatus capable of easily performing the simultaneous processing of the electrophoresis. Another object of the present invention is to provide a high-sensitivity, high-throughput electrophoresis apparatus which is suitable for DNA base sequence measurement, has good operability and safety, and has high sensitivity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電源によって電圧を印加された陰極電極槽と陽極電
極槽の間に設けた試料分離部がキャピラリーから成る泳
動路である電気泳動装置において、(1)それぞれの一
端がそれぞれ陰極電極槽または陽極電極槽に接続された
1対または複数対のキャピラリーのそれぞれの他端を光
学セル中にその軸をほぼ一致させ一定の間隙を保持して
対向させて配置して光学セルを貫通する泳動路を形成
し、外部から光学セル内にシース液を注入して流し、試
料分離部である上流側の泳動路のキャピラリー端から泳
動される試料をシースフロー状態にして対向するキャピ
ラリーに導き、この間隙部を光学検出部とし、光学検出
部に光源から光照射して試料を検出するように、あるい
は、(2)一端が電極槽に浸されている複数のキャピラ
リーを光学セル中に終端させ、外部から光学セル内にシ
ース液を注入して流すことにより、各キャピラリーを泳
動する試料をシースフロー状態で光学セル中をフローさ
せ、シースフロー部を光学検出部とし、光学検出部に光
源から光照射して試料を検出するように電気泳動装置を
構成する。また、(3)一端が電極槽に浸されている複
数本のキャピラリーの他端を光学セル内に適当な間隔を
もって一直線上に並ぶように保持し固定し、光学セル内
に水溶液から成るシース液を流し込み、各キャピラリー
の末端の近傍及びその下部にシースフローを形成させ
て、各キャピラリーを泳動する試料をシースフロー状態
で光学セル中をフローさせ、注入したシース液を光学セ
ルから排出し、励起光源部の光を、光学セル内の一直線
上に並んだ複数本のキャピラリーの末端の直下部に、上
記の直線にほぼ並行に照射し、各々のキャピラリーから
泳動流出する試料から蛍光を生じさせ、生じる複数の蛍
光の像を各々分割し、分割された像が各々異なる波長域
の光成分を有するように、分割手段の前部または後部に
分光フィルタを各々配置し、分割した像を結像させ、結
像した像を検知する電気泳動装置を構成する。
In order to achieve the above object, an electrophoresis apparatus is provided, in which a sample separation section provided between a cathode electrode tank and an anode electrode tank to which a voltage is applied by a power supply is a migration path comprising a capillary. In (1), one end of each of one or a plurality of pairs of capillaries each connected to the cathode or anode electrode bath is substantially aligned with the other end of the capillary in the optical cell so as to maintain a constant gap. The sample is electrophoresed from the capillary end of the upstream electrophoresis path, which is the sample separation section, by forming an electrophoresis path that penetrates the optical cell by arranging them in opposition to each other, injecting and flowing the sheath liquid from the outside into the optical cell. The sheath is set in a sheath flow state and guided to the opposing capillary. The gap is used as an optical detection unit, and the optical detection unit is irradiated with light from a light source to detect a sample. A plurality of capillaries immersed in the tank are terminated in the optical cell, and a sheath liquid is injected into the optical cell from the outside and allowed to flow, so that the sample for electrophoresis of each capillary flows through the optical cell in a sheath flow state. The electrophoresis apparatus is configured such that the sheath flow section is an optical detection section, and the optical detection section is irradiated with light from a light source to detect a sample. (3) The other ends of a plurality of capillaries, one end of which is immersed in the electrode bath, are held and fixed in the optical cell so as to be aligned in a straight line at an appropriate interval, and the sheath liquid composed of an aqueous solution is placed in the optical cell. And a sheath flow is formed near and below the end of each capillary, and a sample for migrating each capillary is caused to flow through the optical cell in a sheath flow state. The light of the light source unit is illuminated almost in parallel with the above-mentioned straight line, directly below the ends of a plurality of capillaries arranged on a straight line in the optical cell, and fluorescence is generated from the sample that migrates and flows out of each capillary, Each of the plurality of generated fluorescence images is divided, and a spectral filter is disposed at the front or the rear of the dividing means so that the divided images have light components in different wavelength ranges. It is imaged to the image, constituting the electrophoresis apparatus for detecting the formed image.

【0006】なお、(1)の構成において、複数のキャ
ピラリー対によって形成される複数の光学検出部を光学
セル中に配置する。さらに、複数本のキャピラリー対に
よる複数の光学検出部が一直線上に位置するように複数
のキャピラリー対を光学セル中に整列して配置し、全て
の光学検出部を同時に照射するように励起光をこの直線
に沿って照射し、上記複数の光学検出部で同時に蛍光測
定を行ない、(2)の構成において、複数のキャピラリ
ーによって形成される複数の光学検出部を一直線上に位
置するように前記複数のキャピラリーを光学セル中に整
列して配置し、全ての光学検出部を同時に照射するよう
に励起光を上記直線に沿って照射して各キャピラリーを
泳動する試料から発せられる蛍光を同時に検出する。ま
た(3)の構成では、(1)と同様に、泳動分離用のキ
ャピラリーと同数または同数以上で、泳動分離用のキャ
ピラリーと同じの間隔をもってその端を一直線上に保持
し、泳動分離用のキャピラリー末端とレーザ光照射軸と
を含む平面内の近傍に配置した中空キャピラリーを介し
て光学セルから水溶液を排出する構造としてもよい。各
々のキャピラリーを泳動する複数の試料からの像を、多
面体のプリズムを用いて分割する構造とする。像を4つ
に分割してそれぞれを同時に検出する構造としてもよ
い。複数本のキャピラリーを各々泳動する試料からの蛍
光像または各々分割された蛍光像は、同時に検出器に結
像させ、その強度を同時に計測する。試料から発光する
蛍光等は、レンズで集光した後、分割し、結像させる構
成とし、また、円筒レンズで一方向を集光した後、分割
し、結像させて検出してもよい。
In the configuration (1), a plurality of optical detectors formed by a plurality of capillary pairs are arranged in an optical cell. Furthermore, a plurality of capillary pairs are arranged and arranged in an optical cell so that a plurality of optical detection units by a plurality of capillary pairs are located on a straight line, and excitation light is applied so as to simultaneously irradiate all the optical detection units. Irradiation is performed along this straight line, and fluorescence measurement is simultaneously performed by the plurality of optical detection units. In the configuration of (2), the plurality of optical detection units formed by the plurality of capillaries are positioned so as to be located on a straight line. Are arranged in the optical cell in an aligned manner, and the excitation light is irradiated along the straight line so as to simultaneously irradiate all the optical detection units, and the fluorescence emitted from the sample in which each capillary migrates is simultaneously detected. In the configuration of (3), similarly to (1), the ends are held in a straight line with the same number or the same number or more as the capillaries for electrophoresis separation and at the same interval as the capillaries for electrophoresis separation. A structure may be employed in which the aqueous solution is discharged from the optical cell via a hollow capillary disposed near a plane including the end of the capillary and the laser beam irradiation axis. The structure is such that images from a plurality of samples migrating each capillary are divided using a polyhedral prism. A structure in which an image is divided into four and each is detected simultaneously may be adopted. A fluorescence image from a sample in which a plurality of capillaries are migrated or a divided fluorescence image is simultaneously formed on a detector, and the intensity thereof is measured simultaneously. Fluorescence or the like emitted from the sample may be condensed by a lens and then divided and imaged, or may be condensed in one direction by a cylindrical lens and then divided and imaged for detection.

【0007】また、(1)および(2)および(3)の
構成において、以下のように各部を構成してもよい。試
料分離部はキャピラリーゲルで構成し、シース液はキャ
ピラリー内部の緩衝液と同等の成分とし、また、試料の
変性剤を含ませることもできる。また、複数本のキャピ
ラリーを保持する手段と、光学セルとが脱着可能である
ようにし、光学セル内部に、キャピラリー保持具を指定
した位置に保持するための挿入ガイドを設けることもで
きる。光学セル内部への水溶液の注入は、水溶液を含む
シース液容器を光学セルの外部に設け、その液面を光学
セルより排した液の面より高い位置に配置し、落差によ
り行うこと、または、上部が開放している光学セルを使
用し、光学セル内部に水溶液を流し込む手段が、水溶液
を含むシース液容器を光学セルの外部に設け、その液面
を光学セル内の排水口より高い位置に配置し、落差によ
り行ってもよい。光学セル内の液面がほぼ一定に成るよ
うに制御する機構を設けることもできる。これは、光学
セルの上部が開放しており、光学セル内の液面を検知す
る機構と、液面の低下時にシース液容器内の水溶液をバ
ルブを介して補給する機構によって構成できる。光学検
出部では試料の蛍光または光吸収を測定する。また、励
起光源部をレーザ装置とし、また少なくとも2種類のレ
ーザ装置とし、これらのレーザ光を同軸にして1本にし
てもよい。生じる蛍光などの像は、二次元検出器によっ
て検出できる。また、複数本のキャピラリーの各々への
試料の注入は同時に行う。泳動下流側の電極はシース液
の排出される容器内だけでなく、光学セル内部、または
シース液容器内部とすることもできる。この泳動下流側
の電極はその電位が0V(接地)、またはその絶対値が
他方の泳動上流側の電位の絶対値に比べて小さい値とす
る。また、試料が泳動される下流側の電極槽内に溜る水
溶液の液面がほぼ一定になるようにし、槽に過剰の水溶
液を排する機構を設けてもよい。さらに、多数本のキャ
ピラリーを泳動する試料から発する蛍光の両端の長さの
二次元検出器の受光サイズに対する比が3以下、つまり
全体としての像倍率が1/3倍以上とする。また隣合う
キャピラリーとの間隔がキャピラリーサイズの10倍以
下とするのが望ましい。電気泳動では、試料が泳動され
る下流側の電極の数が1個で、試料の注入側の電極の数
が泳動分離用キャピラリーの本数に一致する構造とする
のが望ましい。さらに、泳動分離用のキャピラリー内部
を流れる電流値をキャピラリー毎に測定し、表示する機
構を設ける。その電流値はそれぞれ2値化して表示して
もよい。また、泳動分離用キャピラリーには、少なくと
も光学セル内部に保持される側の端近傍の内面をシラン
化処理し、ゲルを充填することで、少なくとも光学セル
内部に保持される側の端近傍のゲルをキャピラリー内壁
と化学的に結合させてもよい。
[0007] Further, in the configuration of (1), (2) and (3), each part may be configured as follows. The sample separation section is composed of a capillary gel, the sheath liquid has the same components as the buffer solution inside the capillary, and may also contain a sample denaturant. Further, the means for holding a plurality of capillaries and the optical cell may be detachable, and an insertion guide for holding the capillary holder at a designated position may be provided inside the optical cell. Injection of the aqueous solution into the optical cell is performed by providing a sheath liquid container containing the aqueous solution outside the optical cell, disposing the liquid surface at a position higher than the surface of the liquid discharged from the optical cell, or Using an optical cell whose upper part is open, means for flowing an aqueous solution into the optical cell is provided with a sheath liquid container containing the aqueous solution outside the optical cell, and the liquid level is set at a position higher than a drain port in the optical cell. It may be arranged and performed by head. A mechanism for controlling the liquid level in the optical cell to be substantially constant may be provided. This can be constituted by a mechanism that detects the liquid level in the optical cell, in which the upper part of the optical cell is open, and a mechanism that replenishes the aqueous solution in the sheath liquid container via a valve when the liquid level decreases. The optical detector measures the fluorescence or light absorption of the sample. Further, the excitation light source unit may be a laser device, or at least two types of laser devices, and these laser beams may be coaxial to be one. The resulting image such as fluorescence can be detected by a two-dimensional detector. Further, the injection of the sample into each of the plurality of capillaries is performed simultaneously. The electrode on the downstream side of the electrophoresis may be not only in the container from which the sheath liquid is discharged, but also in the optical cell or the sheath liquid container. The potential of this downstream electrode is 0 V (ground), or its absolute value is smaller than the absolute value of the other upstream potential. Also, a mechanism may be provided in which the liquid surface of the aqueous solution remaining in the electrode tank on the downstream side where the sample is electrophoresed is made substantially constant, and an excessive aqueous solution is discharged to the tank. Furthermore, the ratio of the length of both ends of the fluorescence emitted from the sample migrating many capillaries to the light receiving size of the two-dimensional detector is 3 or less, that is, the overall image magnification is 1/3 or more. Further, it is desirable that the distance between adjacent capillaries is 10 times or less the capillary size. In the electrophoresis, it is preferable that the number of electrodes on the downstream side where the sample is electrophoresed is one, and the number of electrodes on the injection side of the sample matches the number of electrophoresis separation capillaries. Further, a mechanism is provided for measuring and displaying a current value flowing inside the capillary for electrophoresis separation for each capillary. The current values may be binarized and displayed. Further, the capillary for electrophoresis separation is subjected to a silanization treatment on at least the inner surface near the end held on the inside of the optical cell and filled with the gel, so that at least the gel near the end held on the inside of the optical cell is filled. May be chemically bonded to the inner wall of the capillary.

【0008】[0008]

【作用】電気泳動装置の構成(1)または(3)では、
それぞれの一端がそれぞれ陰極電極槽または陽極電極槽
に接続された1対または複数対のキャピラリーのそれぞ
れの他端を光学セル中にその軸をほぼ一致させ一定の間
隙を保持して対向させて配置するので、光学セルの一部
を貫通する泳動路を形成できる。外部から光学セル内に
シース液を注入して流すので、試料分離部である上流側
の泳動路のキャピラリー端から泳動される試料をシース
フロー状態にして対向するキャピラリーに導くことがで
き、上流側のキャピラリーと下流側のキャピラリーとを
連続的に試料が電気泳動することができ、しかも上流側
のキャピラリーと下流側のキャピラリーとの軸上の間隙
部のみに試料を確実に電気泳動させることができる。こ
の間隙部を光学検出部とし、光源から光学検出部への光
照射をキャピラリーの無い液中で行なうことができ、試
料の蛍光または光吸収等の光学計測を行うことができ
る。これにより、キャピラリーまたはキャピラリーゲル
による散乱光及び蛍光の発生を回避することができ、高
感度な蛍光または光吸収計測が可能となる。このよう
に、複数のキャピラリーを光学セル中に軸をほぼ一致さ
せ一定の間隙を保持して対向させることにより、試料分
離部である上流側のキャピラリーと、光学検出部である
間隙部とを簡便に構成することができる。しかも下流側
に対となるキャピラリーを配置することで、試料の泳動
路を正確に規定することができ、光源から光照射を容易
にかつ確実にすることができ、また蛍光等の受光をも容
易にかつ確実にすることができる。また、シース液及び
試料液は下流側のキャピラリー内部のみを通って光学セ
ル外部に流出するが、キャピラリーはその径が小さいた
め、光学セルに注入するシース液の流量を少なくするこ
とができ、シース液量の低減が可能となる。シース液の
流量は光学セルの寸法によらず、キャピラリーの内径に
よって規定されるため、通常のシースフローチャンバー
のようにシース液の注入部の内部の断面積を太くし、シ
ースフロー部の断面積を細くするような形状に光学セル
を調整する必要がなく、角形の光学セルを使用できるの
で、光学セルを容易に、しかも安価に作製することがで
きる。このように、複数のキャピラリー対によって形成
される複数の光学検出部を光学セル中に近接して配置す
ることができ、装置の小型化が達成できる。光学セルも
1個、シースフローを形成させる配管も1個で済むため
安価に、しかも容易に装置を構成できる。また各キャピ
ラリーから泳動される試料は、光学検出部を通過する際
に、各キャピラリー毎にシースフロー状態となり、シー
ス液の流れはすべて同じ条件となるため、そのフロー速
度等のシースフロー状態は各キャピラリー毎に均一にな
り、光学検出の精度を向上させることができる。光学セ
ルの内部は、複数のキャピラリー対を保持するため、そ
の断面積が大きくなるが、シース液等は下流側の各キャ
ピラリーを通って流れ出るため、シース液が流れる実効
的な断面積はキャピラリーの内径面積の総和となり、光
学セル自体の断面積に比べて微小になる。そのため、シ
ース液の流量は少なくて済み、シース液量の低減が可能
となり、装置の小型化を図ることができる。
In the configuration (1) or (3) of the electrophoresis apparatus,
The other end of each of one or more pairs of capillaries each having one end connected to the cathode electrode tank or the anode electrode tank, respectively, is arranged in the optical cell so that their axes are almost aligned and a certain gap is maintained therebetween. Therefore, it is possible to form a migration path that penetrates a part of the optical cell. Since the sheath liquid is injected from the outside into the optical cell and flows, the sample to be migrated from the capillary end of the upstream migration path, which is the sample separation section, can be guided to the opposite capillary in a sheath flow state, The sample can be electrophoresed continuously between the capillary at the downstream side and the capillary at the downstream side, and the sample can be reliably electrophoresed only at the axial gap between the upstream side capillary and the downstream side capillary. . The gap is used as an optical detection section, and light irradiation from the light source to the optical detection section can be performed in a liquid without a capillary, and optical measurement such as fluorescence or light absorption of the sample can be performed. Thereby, generation of scattered light and fluorescence due to the capillary or the capillary gel can be avoided, and highly sensitive fluorescence or light absorption measurement can be performed. In this way, by allowing a plurality of capillaries to face each other with their axes substantially aligned in the optical cell and keeping a constant gap, the upstream capillary serving as the sample separation unit and the gap serving as the optical detection unit can be easily configured. Can be configured. In addition, by disposing a pair of capillaries on the downstream side, the migration path of the sample can be accurately defined, light irradiation from the light source can be easily and reliably performed, and light reception such as fluorescence can be easily performed. And reliably. In addition, the sheath liquid and the sample liquid flow out of the optical cell only through the inside of the capillary on the downstream side. The amount of liquid can be reduced. Since the flow rate of the sheath liquid is determined by the inner diameter of the capillary irrespective of the dimensions of the optical cell, the cross-sectional area inside the injection portion of the sheath liquid is increased as in a normal sheath flow chamber, and the cross-sectional area of the sheath flow section is increased. It is not necessary to adjust the optical cell to a shape that makes the optical cell thinner, and a rectangular optical cell can be used, so that the optical cell can be manufactured easily and at low cost. As described above, the plurality of optical detection units formed by the plurality of capillary pairs can be arranged close to each other in the optical cell, and the size of the device can be reduced. Since only one optical cell and one pipe for forming the sheath flow are required, the apparatus can be configured at low cost and easily. In addition, the sample migrated from each capillary enters a sheath flow state for each capillary when passing through the optical detection unit, and the flow of the sheath liquid is all the same. It becomes uniform for each capillary, and the accuracy of optical detection can be improved. Since the inside of the optical cell holds a plurality of capillary pairs, its cross-sectional area becomes large.However, since the sheath liquid and the like flows out through each downstream capillary, the effective cross-sectional area through which the sheath liquid flows is determined by the capillary. This is the sum of the inner diameter areas, which is smaller than the cross-sectional area of the optical cell itself. Therefore, the flow rate of the sheath liquid may be small, the amount of the sheath liquid can be reduced, and the size of the apparatus can be reduced.

【0009】1個の光学セル中に、複数の光学検出部を
一直線上に位置するように複数のキャピラリー対を整列
して配置し、励起光をこの直線に沿って照射するので、
全ての光学検出部を同時に照射することができ、複数の
光学検出部での蛍光測定を同時に行うことができる。ま
た、複数の光学検出部が互いに液体を介して連結するた
め、励起光がキャピラリー等による光散乱を受けずに各
光学検出部を照射することができ、励起光を効率良く各
光学検出部に導くことができ、高精度に蛍光を検出する
ことができる。なお、光の検出器として2次元のTVカ
メラ等を使用すれば、複数の光学検出部の蛍光像を同時
に受光することができる。1個の光学セル中に、複数の
光学検出部を一直線上に位置するように複数のキャピラ
リー対を整列して配置し、複数のキャピラリー対の間隔
を近接させることができ、装置を小型に、安価に構成す
ることができるだけではなく、上記の直線上の両端の光
学検出部間の長さを短くすることができる。両端の光学
検出部間の長さが短くなれば、励起光をレンズ等で細く
絞っても、すべての光学検出部をほぼ同等の光ビーム径
で照射することができる。例えば、レーザ光を焦点位置
で100μm径程度に絞ったとき、その前後約10mm
程度に渡ってレーザ光径が100μm程度になる。外径
200μmで内径100μmのキャピラリーを400μ
m毎に並べると、焦点の前後約10mm程度の内側に5
0本程度配置することができ、これらを同等の光ビーム
径・光ビーム強度で照射することができる。これより、
励起光を細く絞った状態で各光学検出部を光照射でき、
蛍光強度を増大させることができ、高感度に試料を検出
することができる。
In one optical cell, a plurality of capillary pairs are arranged and arranged so that a plurality of optical detectors are located on a straight line, and excitation light is irradiated along this straight line.
It is possible to irradiate all the optical detection units at the same time, and it is possible to simultaneously perform the fluorescence measurement by a plurality of optical detection units. In addition, since the plurality of optical detection units are connected to each other via the liquid, the excitation light can irradiate each optical detection unit without being scattered by the capillary or the like, and the excitation light can be efficiently transmitted to each optical detection unit. The fluorescence can be detected with high precision. If a two-dimensional TV camera or the like is used as a light detector, it is possible to simultaneously receive the fluorescence images of a plurality of optical detection units. In one optical cell, a plurality of capillary pairs are arranged and arranged so that a plurality of optical detection units are located on a straight line, and the distance between the plurality of capillary pairs can be reduced, so that the apparatus can be reduced in size. Not only can the configuration be inexpensive, but also the length between the optical detection units at both ends on the straight line can be reduced. If the length between the optical detection units at both ends is reduced, all the optical detection units can be irradiated with substantially the same light beam diameter even if the excitation light is narrowed down by a lens or the like. For example, when the laser light is focused to a diameter of about 100 μm at the focal position, about 10 mm
The laser beam diameter becomes about 100 μm. 400 μm capillary with 200 μm outer diameter and 100 μm inner diameter
m, 5 mm inward about 10 mm before and after the focal point.
Approximately zero light beams can be arranged, and these can be irradiated with the same light beam diameter and light beam intensity. Than this,
Each optical detector can be irradiated with light while the excitation light is narrowed down,
The fluorescence intensity can be increased, and the sample can be detected with high sensitivity.

【0010】なお、試料分離部をキャピラリーゲルで構
成して容易に分子量分離ができる。また、下流側のキャ
ピラリーを中空のキャピラリーとし、シース液等を効率
良く流すことができる。下流側にはキャピラリーそのも
のではなくても同等の動作を行いうるもの、例えば平板
に上部キャピラリー数に相当する孔や溝を形成させたも
のを使用できる。シース液を、キャピラリー内部の緩衝
液と同等の成分とすることで、間隙部つまり光学検出部
での電気の流れを確保することができ、試料の電気泳動
を可能にする。さらに、キャピラリー内部と外部の緩衝
液の組成が同等であるため、キャピラリー内部の緩衝液
が光学セル内部に流れでて組成が変動することを防ぐこ
とができ、電気泳動での試料の分離能を損なわない。ま
た、試料が一本鎖のDNA等の場合には、シース液に変
性剤を含ませることもできる。この場合、試料DNAが
間隙部つまり光学検出部を泳動する際に再結合すること
を防ぐことができ、測定精度が向上する。キャピラリー
内部に閉じ込めたの変性剤が光学セル内へ漏れでる可能
性が少なくなり、電気泳動での試料の分離能を損なわな
い。また、シース液の光学セルへの注入は、シース液容
器内のシース液の液面を下流側電極槽内の液面よりも高
い位置に配置することで、落差により簡便にシース液を
フローさせることができ、シース液を機械的にフローさ
せる必要が無く、簡便で安価な装置構成となる。さら
に、ポンプ等を使用する場合に発生する脈流が無くなる
ため、安定したシースフローが可能になり測定精度が高
まる。なお、シース液の流量は、シース液容器内のシー
ス液の液面と下流側電極槽内の液面の落差を変えること
で容易に調整することができる。光学セルは、キャピラ
リーを取り付けた際に密封される形状の他、上部が開放
している形状のセルを使用するとキャピラリー保持具の
取付けが簡便にできる。このとき、シース液容器の液面
を光学セル内の排水口より高い位置に配置することで、
前述と同様の効果が得られる。また、光学セル内の液面
を検知する機構と、液面の低下時にシース液容器内の水
溶液をバルブを介して補給する機構を設け、光学セル内
の液面がほぼ一定になるように制御し、脈流の少ない安
定したシースフローが達成でき、簡便で安価に装置を構
成できる。光学検出部では、試料の蛍光または光吸収の
どちらでも測定することができる。なお、間隙部の間隙
距離は特に規定されないが、0.1mmから3mm程度
とするのが好ましい。一般に、間隙部の間隙距離を短く
すればするほど試料が間隙空間を泳動しやすくなるた
め、基本的に間隙長は短い方が好ましい。しかしなが
ら、装置を組立てる上で、間隙長が短すぎるとその調整
が難しくなるため、通常現実的には0.1mm以上が好
ましい。ただし、0.1mm以下に設定することも可能
であって、その限界は、間隙部でのレーザ光等の励起光
束の幅により決定される。また逆に、間隙部の間隙距離
を長くすると、試料が拡散しやすくなる。間隙長が3m
m程度であれば、試料が正常に泳動することを確認し
た。つまり、間隙長を0.1mmから3mm程度とする
ことで、試料を簡便に効率よく電気泳動させることがで
きる。また、キャピラリー対を光学セル内部に保持し電
気泳動させることにより、試料はキャピラリーとキャピ
ラリーとを結ぶ線上を泳動し、光学セル内面と接触しな
いため、試料のセル内面への吸着、及びセル内面からの
散乱光の影響を除去することができ、検出感度の向上を
図ることができる。
The sample separation section is made of a capillary gel so that the molecular weight can be easily separated. In addition, the downstream capillary is a hollow capillary, so that the sheath liquid or the like can flow efficiently. On the downstream side, a device capable of performing the same operation without using the capillary itself, for example, a device in which holes or grooves corresponding to the number of upper capillaries are formed on a flat plate can be used. By making the sheath liquid the same component as the buffer solution inside the capillary, it is possible to secure the flow of electricity in the gap, that is, in the optical detection unit, and to enable electrophoresis of the sample. Furthermore, since the composition of the buffer inside the capillary is the same as that of the buffer outside, it is possible to prevent the buffer inside the capillary from flowing inside the optical cell and change the composition, and to improve the separation ability of the sample by electrophoresis. Do not spoil. When the sample is a single-stranded DNA or the like, a denaturant can be included in the sheath liquid. In this case, it is possible to prevent the sample DNA from being recombined at the time of migrating the gap, that is, the optical detection unit, and the measurement accuracy is improved. The possibility that the denaturing agent confined inside the capillary leaks into the optical cell is reduced, and the resolution of the sample in electrophoresis is not impaired. In addition, the sheath liquid is injected into the optical cell by arranging the liquid surface of the sheath liquid in the sheath liquid container at a position higher than the liquid surface in the downstream electrode tank, so that the sheath liquid can easily flow due to a head drop. This eliminates the need to mechanically flow the sheath liquid, resulting in a simple and inexpensive device configuration. Furthermore, since a pulsating flow generated when a pump or the like is used is eliminated, a stable sheath flow is enabled, and the measurement accuracy is improved. The flow rate of the sheath liquid can be easily adjusted by changing the head of the sheath liquid in the sheath liquid container and the liquid level in the downstream electrode tank. When the optical cell has a shape that is sealed when the capillary is mounted, and a cell that has an open top, a capillary holder can be easily mounted. At this time, by disposing the liquid level of the sheath liquid container at a position higher than the drain port in the optical cell,
The same effect as described above can be obtained. In addition, a mechanism for detecting the liquid level in the optical cell and a mechanism for replenishing the aqueous solution in the sheath liquid container via a valve when the liquid level is lowered are provided so that the liquid level in the optical cell is almost constant. However, a stable sheath flow with little pulsation can be achieved, and the device can be configured simply and inexpensively. The optical detection unit can measure either fluorescence or light absorption of the sample. The gap distance of the gap is not particularly limited, but is preferably about 0.1 mm to 3 mm. Generally, the shorter the gap distance of the gap, the more easily the sample migrates in the gap space. Therefore, basically, the gap length is preferably shorter. However, in assembling the apparatus, if the gap length is too short, it becomes difficult to adjust the gap length. However, it can be set to 0.1 mm or less, and the limit is determined by the width of the excitation light beam such as laser light in the gap. Conversely, when the gap distance of the gap is increased, the sample is easily diffused. 3m gap length
When it was about m, it was confirmed that the sample migrated normally. That is, by setting the gap length to be about 0.1 mm to 3 mm, the sample can be easily and efficiently electrophoresed. In addition, by holding the capillary pair inside the optical cell and performing electrophoresis, the sample migrates on the line connecting the capillary and the capillary, and does not contact the inner surface of the optical cell, so that the sample is adsorbed on the inner surface of the cell, and from the inner surface of the cell. Can be removed, and the detection sensitivity can be improved.

【0011】また各々のキャピラリーを泳動する複数の
試料からの像を、多面体のプリズム等を用いて分割し、
それぞれが異なる波長域の光成分を通すように分光フィ
ルタを用い、1試料から複数の情報を容易に得ることが
できる。特に、像をDNAの塩基種の数である4つに分
割すれば、それぞれの塩基種に対し別々の蛍光体で標識
しDNA塩基配列を効率よく決定できる。複数本のキャ
ピラリーを各々泳動する試料からの蛍光像または各々分
割された蛍光像は、同時に二次元検出器に結像させその
強度を同時に計測することで、キャピラリーの本数に選
らずに高速に計測することが可能になる。また、光学セ
ル内部に、キャピラリー保持具を指定した位置に保持す
るための挿入ガイドを設け、複数本のキャピラリーと光
学セルとが脱着可能とすることでキャピラリーの取付
け、取扱等の操作性が向上する。また、励起光源部をレ
ーザ装置とし、また少なくとも2種類のレーザ装置と
し、これらのレーザ光を同軸にして1本にして照射する
ことで、DNA断片への励起を効率良く行うことができ
る。泳動分離用の複数本のキャピラリーの本数に等しい
電極を設け、複数の試料液に各々キャピラリーと電極を
浸し、同時に電圧を印加して複数本のキャピラリーの各
々への試料の注入を同時に行うことにより、試料の注入
が容易に、かつ一度の操作でできることになり、従来の
ように1本単位で行う場合に比較して、時間の短縮、操
作性の向上が図れ、さらに、泳動分離用のキャピラリー
内部を流れる電流値をキャピラリー毎に測定することが
可能になる。キャピラリー内部を流れる電流値は、キャ
ピラリーの状態を知るのに有効であり、例えば、ゲルの
破損等による分離の不良をあらかじめ予測できる。電流
値の表示は、2値化のレベルを任意に設定し、電流値を
2値化して通常の泳動電流以下のときにランプが点灯す
るように表示するので、キャピラリーゲルの破損等がモ
ニタでき、ゲルキャピラリーの交換、再計測を行う必要
性を効率よく判断でき使い勝手の向上が図れる。
[0011] Images from a plurality of samples migrating each capillary are divided using a polyhedral prism or the like.
A plurality of pieces of information can be easily obtained from one sample by using a spectral filter so as to pass light components in different wavelength ranges. In particular, if the image is divided into four, which is the number of base types of DNA, each base type can be labeled with a different fluorescent substance, and the DNA base sequence can be determined efficiently. Fluorescence images from a sample migrating multiple capillaries or split fluorescence images are simultaneously formed on a two-dimensional detector and their intensities are measured simultaneously, enabling high-speed measurement regardless of the number of capillaries. It becomes possible to do. In addition, an insertion guide is provided inside the optical cell to hold the capillary holder at the specified position, and multiple capillaries and the optical cell can be attached and detached, improving operability in mounting and handling the capillary. I do. In addition, a laser device is used as the excitation light source unit, and at least two types of laser devices are used, and these laser beams are coaxially irradiated with one laser beam, so that the DNA fragments can be efficiently excited. By providing electrodes equal to the number of multiple capillaries for electrophoretic separation, immersing the capillaries and electrodes in multiple sample solutions, applying voltage simultaneously, and simultaneously injecting samples into each of the multiple capillaries. In addition, sample injection can be performed easily and with a single operation, so that time can be shortened and operability can be improved as compared with the conventional case where single sample injection is performed. The value of the current flowing inside can be measured for each capillary. The value of the current flowing inside the capillary is effective for knowing the state of the capillary, and for example, it is possible to predict in advance the separation failure due to breakage of the gel or the like. In the current value display, the level of binarization is set arbitrarily, and the current value is binarized and displayed so that the lamp is turned on when the current is lower than the normal electrophoresis current, so that damage to the capillary gel can be monitored. It is possible to efficiently determine the necessity of exchanging and remeasurement of the gel capillary and improve the usability.

【0012】さらに、光学セル内部に保持する隣合うキ
ャピラリーとの間隔がキャピラリーサイズの10倍以下
とし、検出する蛍光像の全体としての像倍率を1/3倍
以上とすることで、平板ゲル方式と比べ受光立体角を増
大させることかでき、同じ量の蛍光体に対する検出感度
の向上が図れる。電気泳動装置の構成(2)または
(3)の一部の構成では、一端が電極槽に浸されている
複数のキャピラリーを光学セル中に終端させ、外部から
光学セル内にシース液を注入して流すことにより、各キ
ャピラリーを泳動する試料が各々シースフロー状態で光
学セル中をフローすることになり、シースフロー部を光
学検出部とし、電気泳動装置の構成(1)と同様にし
て、各々のキャピラリーを泳動する試料を別々に測定す
ることができ、電気泳動装置の構成(1)と同様の作用
を得る。電気泳動装置の構成(1)に関して説明した関
連するその他作用は、電気泳動装置の構成(2)につい
ても同様である。
Further, the distance between adjacent capillaries held in the optical cell is set to 10 times or less of the capillary size, and the overall image magnification of the fluorescent image to be detected is set to 1/3 or more. The solid angle of light reception can be increased as compared with that of the first embodiment, and the detection sensitivity for the same amount of phosphor can be improved. In a part of the configuration (2) or (3) of the electrophoresis apparatus, a plurality of capillaries whose one ends are immersed in the electrode tank are terminated in the optical cell, and a sheath liquid is injected into the optical cell from outside. As a result, the sample flowing through each capillary flows through the optical cell in a sheath flow state, and the sheath flow portion is used as an optical detection portion. Can be separately measured, and the same operation as that of the configuration (1) of the electrophoresis apparatus can be obtained. Other related operations described with respect to the configuration (1) of the electrophoresis apparatus are the same as those of the configuration (2) of the electrophoresis apparatus.

【0013】[0013]

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
する。 〔実施例1〕本実施例では、蛍光標識したDNA断片を
電気泳動により分子量分離し、蛍光によって検出を行
う。標識用の蛍光体として、フルオレセイン・イソチオ
シアネート(FITC)を使用する場合について説明す
る。試料である蛍光標識したDNA断片としては、DN
A断片の一部に蛍光体で標識したもの等が使用できる。
例えば、周知のサンガー(Sanger)らのジデオキ
シ法により、蛍光標識したプライマーを使い、DNAポ
リメラーゼ反応を行うことで調製する。つまり、プライ
マーとして、FITCが結合したプライマー(標識プラ
イマー)を使用し、鋳型の一本鎖DNAに標識プライマ
ーを加えてアニールし、一本鎖DNAに標識プライマー
を結合させる。次にdATP、dTTP、dCTP、d
GTP及びddATPを加え、DNAポリメラーゼ反応
を行わせる。以上の操作で、末端がAの種々の長さの蛍
光標識DNA断片を得る。これを試料とする。まず、装
置構成について説明する。図1に、本実施例の電気泳動
装置の電気泳動部及びレーザ光照射系の構成図を示す。
図2に、電気泳動装置の蛍光検出系の構成図を示す。電
気泳動装置は試料分離部となるキャピラリーを20本並
べて、複数の試料を同時に計測する構成とする。試料分
離部として、20本のシリカ製のキャピラリー1a、1
b、1c、1d……、1tを使用する。これらは各々内
径100μm、外径375μm、長さ40cmのシリカ
製の同じキャピラリーとする。さらにそれらと同じ内外
径を有する長さ10cmの20本のシリカ製のキャピラ
リー2a、2b、2c、2d、……、2tを使用する。
キャピラリー1a〜1tには、変性剤の尿素を含むポリ
アクリルアミドゲルを充填したキャピラリーゲルを作成
する。まず、キャピラリー内部を洗浄し、シランカップ
リング処理する。次いで、脱気した3.84%のアクリ
ルアミド、0.16%のビスアクリルアミド、7Mの尿
素、2mMのEDTAを含むトリス、ほう酸緩衝液にテ
トラメチルエチレンジアミン、過硫酸アンモニュウム溶
液を加えキャピラリーに注入して重合させ、アクリルア
ミドゲルを作成する。キャピラリーはシランカップリン
グ処理されているため、アクリルアミドゲルとキャピラ
リーとは化学的に結合しており、泳動時にキャピラリー
からゲルがはみでることがない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. [Example 1] In this example, a fluorescently labeled DNA fragment is subjected to molecular weight separation by electrophoresis, and detection is performed by fluorescence. A case where fluorescein isothiocyanate (FITC) is used as a fluorescent substance for labeling will be described. As a sample, a fluorescently labeled DNA fragment, DN
A fragment obtained by labeling a part of the fragment A with a fluorescent substance can be used.
For example, it is prepared by performing a DNA polymerase reaction using a fluorescently labeled primer by the well-known dideoxy method of Sanger et al. That is, a primer (labeled primer) to which FITC is bound is used as a primer, the labeled primer is added to the single-stranded DNA of the template and annealed, and the labeled primer is bound to the single-stranded DNA. Next, dATP, dTTP, dCTP, d
GTP and ddATP are added and a DNA polymerase reaction is performed. Through the above operation, fluorescently labeled DNA fragments having various lengths of A at the end are obtained. This is used as a sample. First, the device configuration will be described. FIG. 1 shows a configuration diagram of an electrophoresis unit and a laser beam irradiation system of the electrophoresis apparatus of the present embodiment.
FIG. 2 shows a configuration diagram of a fluorescence detection system of the electrophoresis apparatus. The electrophoresis apparatus has a configuration in which 20 capillaries serving as a sample separation unit are arranged and a plurality of samples are simultaneously measured. As a sample separation part, 20 silica capillaries 1a, 1
b, 1c, 1d..., 1t are used. These are the same capillary made of silica having an inner diameter of 100 μm, an outer diameter of 375 μm, and a length of 40 cm. Further, 20 silica capillaries 2a, 2b, 2c, 2d,..., 2t having a length of 10 cm and the same inner and outer diameters are used.
For the capillaries 1a to 1t, a capillary gel filled with a polyacrylamide gel containing urea as a denaturant is prepared. First, the inside of the capillary is washed and subjected to a silane coupling treatment. Then, a degassed 3.84% acrylamide, 0.16% bisacrylamide, 7 M urea, Tris containing 2 mM EDTA, tetramethylethylenediamine and ammonium persulfate solution were added to a borate buffer and injected into the capillary. Polymerize to make acrylamide gel. Since the capillaries have been subjected to silane coupling treatment, the acrylamide gel and the capillaries are chemically bonded, and the gel does not protrude from the capillaries during electrophoresis.

【0014】キャピラリー2a〜2tは、それらの内面
が正の電荷を有するように処理する。まず、キャピラリ
ーに3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメト
キシシラン溶液を注入して反応させ、110℃で熱処理
して、キャピラリー内面をアミノシラン化して正の電荷
を有するようにする。このようにすることでキャピラリ
ー2a〜2tの各々の内部の電気浸透流の向きが負極か
ら正極の向きになり、アクリルアミドゲルを充填したキ
ャピラリー1a〜1tでの試料の泳動方向(負極→正
極)と、キャピラリー2での試料の移動方向(負極→正
極)が一致し、試料の泳動を確実にすることができる。
以上のキャピラリー1a〜1t及び2a〜2tのそれぞ
れの一端を、光学セル内部に対向させて、一定の間隙を
保持するように固定し、試料を光学的に検出する。ここ
では蛍光により試料を検出するため、光学セルとして蛍
光セルを使用する。つまり、上記キャピラリー1a〜1
t及び2a〜2tのそれぞれの一端を角形の石英製蛍光
セル4(外形:幅36mm×奥行4.5mm×長さ3m
m、内形:幅30mm×奥行2mm×長さ3mm、:幅
は図の横方向(キャピラリー1a→1tの並び方向)、
奥行は図の紙面に対して垂直方向、長さは図の縦方向
(各キャピラリーの1→2の試料泳動方向))内部に配
置する。配置方法は、キャピラリー1aとキャピラリー
2aとが同軸になるように、しかも、1mmの長さの間
隙部3aを形成して対向させる。キャピラリー1bと2
b、1cと2c、1dと2d……、1tと2tも同様
に、各々同様の間隙部3b、3c、3d……、3tとを
形成するように配置する。キャピラリーの光学セル内へ
の固定は、ふっ素樹脂、例えば四ふっ化エチレン樹脂製
の平板状のブロックに0.6mm間隔で20箇所の垂直
孔を設けたマルチキャピラリー保持具5a及び5bを使
用する。つまり、マルチキャピラリー保持具5aの20
箇所の垂直孔に1本ずつキャピラリー1a〜1tを差し
込み、またマルチキャピラリー保持具5bの20箇所の
垂直孔に1本ずつキャピラリー2a〜2tを差し込み、
キャピラリー1aと2a、1bと2b、1cと2c、1
dと2d……、1tと2tとがそれぞれ同軸になるよう
にマルチキャピラリー保持具5aと5bを蛍光セル4の
上部と下部に密着させて固定する。さらに間隙部3a〜
3tを光学検出部、ここでは蛍光検出部とするため、各
々の間隙部3a〜3tが1直線上に整列するように、石
英製蛍光セル4内でのキャピラリー1a〜1t及び2a
〜2tの長さ等を調整する。なお、キャピラリー1a〜
1t及びキャピラリー2a〜2tのそれぞれの他端は、
緩衝液(トリス、ほう酸、EDTA、尿素を含む緩衝
液)を入れた陰極側電極槽6及び陽極側電極槽7に浸
す。蛍光セル4には、その内部をシース液で満たすため
のシース液注入口8が設けられており、四ふっ化エチレ
ン樹脂製のチューブ9を介してシース液容器10内のシ
ース液11が注入できる構造としている。シース液に
は、トリス、ほう酸、EDTA、尿素を含む緩衝液を使
用し、キャピラリー1a〜1tのキャピラリーゲル内の
緩衝液と同じ成分とし、キャピラリーゲルの構成成分の
蛍光セル4内への漏れ出しを防止するようにする。
The capillaries 2a to 2t are processed so that their inner surfaces have a positive charge. First, a 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane solution is injected into a capillary to cause a reaction, and heat treatment is performed at 110 ° C. to convert the inner surface of the capillary to aminosilane to have a positive charge. By doing so, the direction of the electroosmotic flow inside each of the capillaries 2a to 2t changes from the negative electrode to the positive electrode, and the electrophoresis direction of the sample in the capillaries 1a to 1t filled with acrylamide gel (negative electrode → positive electrode) In addition, the moving direction of the sample in the capillary 2 (from the negative electrode to the positive electrode) coincides, and the migration of the sample can be ensured.
One end of each of the capillaries 1a to 1t and 2a to 2t is opposed to the inside of the optical cell and fixed so as to maintain a certain gap, and the sample is optically detected. Here, a fluorescent cell is used as an optical cell in order to detect a sample by fluorescence. That is, the capillaries 1a to 1
t and one end of each of 2a to 2t are square fluorescent cells 4 made of quartz (outer size: width 36 mm × depth 4.5 mm × length 3 m)
m, inner shape: width 30 mm x depth 2 mm x length 3 mm, width is the horizontal direction in the figure (the direction in which the capillaries 1a → 1t are arranged),
The depth is arranged in the direction perpendicular to the paper surface of the figure, and the length is arranged in the longitudinal direction of the figure (1 → 2 sample migration direction of each capillary). The arrangement method is such that the capillary 1a and the capillary 2a are opposed to each other so as to be coaxial with each other, and the gap 3a having a length of 1 mm is formed. Capillaries 1b and 2
Similarly, b, 1c and 2c, 1d and 2d,..., 1t and 2t are arranged so as to form the same gaps 3b, 3c, 3d,. The capillaries are fixed in the optical cell by using multi-capillary holders 5a and 5b having 20 vertical holes provided at 0.6 mm intervals in a flat block made of fluororesin, for example, ethylene tetrafluoride resin. That is, 20 of the multi-capillary holder 5a
Capillaries 1a to 1t are inserted one by one into the vertical holes at the locations, and capillaries 2a to 2t are inserted one by one into the 20 vertical holes of the multi-capillary holder 5b.
Capillaries 1a and 2a, 1b and 2b, 1c and 2c, 1
d and 2d... The multi-capillary holders 5a and 5b are fixed to the upper and lower portions of the fluorescent cell 4 in close contact with each other so that 1t and 2t are coaxial. Further, the gaps 3a-
Since 3t is an optical detection unit, here a fluorescence detection unit, the capillaries 1a to 1t and 2a in the quartz fluorescent cell 4 are so arranged that the gaps 3a to 3t are aligned on one straight line.
Adjust the length and so on of ~ 2t. In addition, the capillaries 1a to
1t and the other ends of the capillaries 2a to 2t, respectively.
It is immersed in the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7 containing a buffer solution (a buffer solution containing Tris, boric acid, EDTA, and urea). The fluorescent cell 4 is provided with a sheath liquid inlet 8 for filling the inside thereof with a sheath liquid, and the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 can be injected through a tube 9 made of tetrafluoroethylene resin. It has a structure. A buffer solution containing Tris, boric acid, EDTA, and urea is used as the sheath liquid, and has the same components as the buffer solution in the capillary gels of the capillaries 1a to 1t, and the constituent components of the capillary gel leak into the fluorescent cell 4. To prevent

【0015】また、キャピラリー1a〜1t及びキャピ
ラリー2a〜2tを内部に配置した状態の蛍光セル4内
を、シース液で満たし、シース液容器10内のシース液
11の液面を陽極側電極槽7内の緩衝液の液面より高く
配置することで、シース液はキャピラリー2a〜2tを
通って陽極側電極槽7内に流れる。この状態では、蛍光
セル4内及びキャピラリー2a〜2tの内部がシース液
つまり緩衝液で満たされ、またキャピラリー1a〜1t
もキャピラリーゲルで満ちており、陰極側電極槽6と陽
極側電極槽7の間に直流高電圧電源12により直流電圧
を印加することで、例えばキャピラリー1aと間隙部3
aとキャピラリー2aを貫くように電流が流れ、試料を
電気泳動させることができる。また、シース液容器10
内のシース液11の液面を陽極側電極槽7内の緩衝液の
液面より高く配置することで、キャピラリー2a〜2t
の内部をシース液が流れでることになり、各々のキャピ
ラリー2a〜2tの上部、即ち間隙部3a〜3tの各々
を中心とした流れが生じる。そこでキャピラリー1a〜
1tから泳動されてくる試料は、キャピラリー2a〜2
tの上部の流れに沿って、各々間隙部3a〜3tをシー
スフロー状態で通過し、各々のキャピラリーに導かれ、
陽極側電極槽7側に泳動される。キャピラリー2a〜2
tはその内部が正の電荷を有するように処理しており、
キャピラリー2a〜2t内の電気浸透流はキャピラリー
1a〜1tから陽極側電極槽7の方向になり、間隙部へ
の液の逆流が無く、シース液を安定に陽極側電極槽7方
向に流すことができ、特にシース液の流量が少ない場合
でも安定にシース液を陽極側電極槽7方向に流すことが
できる。
The fluorescent cell 4 in which the capillaries 1a to 1t and the capillaries 2a to 2t are arranged is filled with a sheath liquid, and the liquid surface of the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 is filled with the anode electrode tank 7. By disposing the sheath liquid higher than the liquid surface of the buffer solution inside, the sheath liquid flows into the anode-side electrode tank 7 through the capillaries 2a to 2t. In this state, the inside of the fluorescent cell 4 and the inside of the capillaries 2a to 2t are filled with the sheath liquid, that is, the buffer solution, and the capillaries 1a to 1t are filled.
Is filled with a capillary gel, and a DC voltage is applied between the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7 by the DC high-voltage power supply 12 so that, for example, the capillary 1 a and the gap 3
a flows through the capillary a and the capillary 2a, and the sample can be electrophoresed. In addition, the sheath liquid container 10
By arranging the liquid level of the sheath liquid 11 in the inside higher than the liquid level of the buffer solution in the anode-side electrode tank 7, the capillaries 2a to 2t
Flows through the inside of the capillaries, and flows around the upper portions of the capillaries 2a to 2t, that is, around the gaps 3a to 3t. So the capillary 1a ~
The sample migrated from 1t is the capillary 2a to 2
along the flow above t, pass through each of the gaps 3a to 3t in a sheath flow state, and are guided to each capillary,
Electrophoresis is performed on the anode-side electrode tank 7 side. Capillaries 2a-2
t is processed so that the inside has a positive charge,
The electroosmotic flow in the capillaries 2a to 2t is directed from the capillaries 1a to 1t to the anode-side electrode tank 7, so that there is no backflow of the liquid to the gap, and the sheath liquid can flow stably toward the anode-side electrode tank 7. In particular, even when the flow rate of the sheath liquid is small, it is possible to stably flow the sheath liquid toward the anode-side electrode tank 7.

【0016】電気泳動は、陰極側電極槽6と陽極側電極
槽7の間に直流高電圧電源12により直流電圧を印加す
ることで行う。電圧印加により、キャピラリー1aとキ
ャピラリー2aを流れる電流は主に間隙部3aを中心に
流れ、同様にキャピラリー1bと2b、1cと2c、1
dと2d……、1tと2tを流れる電流は主に各々間隙
部3b、3c、3d……、3tを中心に流れる。さらに
上述のように、キャピラリー1a〜1tから泳動されて
くる試料は、キャピラリー2a〜2tの上部の流れに沿
って、各々間隙部3a〜3tをシースフロー状態で通過
し、各々のキャピラリーに導かれる。つまり、各々のキ
ャピラリー及び間隙部を泳動する試料は、隣の間隙部を
泳動する試料と接触せずに泳動し、各々の間隙部を泳動
する試料を分離して蛍光計測することができる。また、
試料は蛍光セル4の内面にも接触しないため、蛍光セル
への試料の吸着の影響が無く、また蛍光セル面での散乱
光をスリット等で空間的に除去することができ、高感度
な蛍光測定が可能になる。試料である蛍光標識DNA断
片の導入は、陰極側のキャピラリー1aの端を一時的に
試料液に浸し、試料液と陽極側電極槽7の間に6kVの
電圧を20秒間程度印加することで行う。その後キャピ
ラリーの端を元の陰極側電極槽6に戻す。この操作をキ
ャピラリー1b〜1tの各々について行い、キャピラリ
ー1a〜1tのキャピラリーゲル内に試料を注入する。
なお、試料の注入は、上記のように1本ずつ順番に行っ
ても良いし、またキャピラリー1a〜1tをそれぞれ試
料液に浸し、同時に電圧を印加することで行っても良
い。試料の電気泳動による分子量分離は、陰極側電極槽
6と陽極側電極槽7の間に6kVの直流電圧を印加して
行う。キャピラリー1a〜1tの各々に注入された試料
は、各々キャピラリー1a〜1tのキャピラリーゲル内
を陰極側から陽極側に向かって分子量分離されつつ泳動
され、各々間隙部3a〜3tを通過する。間隙部3a〜
3tを通過する試料の検出は、標識用の蛍光体であるF
ITCを励起するために波長488nmのアルゴンレー
ザ光を使用し、レーザ光が、1直線上に整列させた間隙
部3a〜3tを同時に、またほぼ同じ条件で照射するよ
うにレーザ光軸を調整して照射し、発する蛍光を計測す
ることで行う。つまり、アルゴンレーザ光源20の波長
488nmのレーザ光21をレンズ22により絞って照
射し、間隙部3a〜3tを通過する蛍光標識DNA断片
を励起する。ビーム径が約0.7mmのレーザ光を使用
し、焦点距離が100mmのレンズ22を使用し、間隙
部3a〜3tの中間に焦点を合わせる。この場合、焦点
でのレーザ光のスポットサイズは150μm程度で、そ
の焦点深度は約20mmである。間隙部3aから間隙部
3tまでの距離は、キャピラリー1aからキャピラリー
1tまでの距離に等しく、本例の場合0.6mm×19
つまり約12mmである。つまり、レーザ光は間隙部3
a〜3tの20箇所をほぼ同一のスポットサイズで照射
しており、またそのスポットサイズがキャピラリーゲル
の太さ(100μm)とほぼ同等となる。以上のよう
に、レーザ光のスポットサイズをキャピラリーゲルの太
さとほぼ同等の大きさにでき、また全ての間隙部をほぼ
同一のスポットサイズで照射するように、光源とレンズ
系を選定することにより、間隙部3a〜3tを泳動する
蛍光標識DNA断片を均一にしかも効率良く励起するこ
とができる。
The electrophoresis is performed by applying a DC voltage between the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7 by a DC high-voltage power supply 12. Due to the voltage application, the current flowing through the capillary 1a and the capillary 2a mainly flows around the gap 3a, and similarly, the capillaries 1b and 2b, 1c and 2c, 1
.., 1t and 2t mainly flow through the gaps 3b, 3c, 3d. Further, as described above, the sample migrated from the capillaries 1a to 1t passes through the gaps 3a to 3t in a sheath flow state along the flow above the capillaries 2a to 2t, and is guided to each capillary. . That is, the sample migrating in each of the capillaries and gaps can migrate without contacting the sample migrating in the adjacent gap, and the sample migrating in each gap can be separated and subjected to fluorescence measurement. Also,
Since the sample does not come into contact with the inner surface of the fluorescent cell 4, there is no influence of the adsorption of the sample on the fluorescent cell, and scattered light on the fluorescent cell surface can be spatially removed by a slit or the like. Measurement becomes possible. The introduction of the fluorescently labeled DNA fragment as a sample is performed by temporarily immersing the end of the capillary 1a on the cathode side in a sample solution and applying a voltage of 6 kV for about 20 seconds between the sample solution and the anode-side electrode tank 7. . Thereafter, the end of the capillary is returned to the original cathode-side electrode tank 6. This operation is performed for each of the capillaries 1b to 1t, and the sample is injected into the capillary gels of the capillaries 1a to 1t.
The injection of the sample may be performed one by one as described above, or may be performed by immersing the capillaries 1a to 1t in the sample solution and applying a voltage at the same time. The molecular weight separation of the sample by electrophoresis is performed by applying a DC voltage of 6 kV between the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7. The sample injected into each of the capillaries 1a to 1t migrates in the capillary gel of each of the capillaries 1a to 1t while being separated in molecular weight from the cathode side to the anode side, and passes through the gaps 3a to 3t, respectively. Gap 3a-
The detection of the sample passing through 3t is based on F, which is a fluorescent substance for labeling.
Argon laser light having a wavelength of 488 nm is used to excite the ITC, and the laser light axis is adjusted so that the laser light simultaneously irradiates the gaps 3a to 3t aligned on a straight line under substantially the same conditions. It is performed by measuring the emitted fluorescence. That is, the laser beam 21 having a wavelength of 488 nm from the argon laser light source 20 is narrowed and irradiated by the lens 22 to excite the fluorescently labeled DNA fragments passing through the gaps 3a to 3t. A laser beam having a beam diameter of about 0.7 mm is used, and a lens 22 having a focal length of 100 mm is used to focus on the middle of the gaps 3a to 3t. In this case, the spot size of the laser beam at the focal point is about 150 μm, and the depth of focus is about 20 mm. The distance from the gap 3a to the gap 3t is equal to the distance from the capillary 1a to the capillary 1t, and in this case, 0.6 mm × 19.
That is, it is about 12 mm. That is, the laser light is applied to the gap 3
20 spots a to 3t are irradiated with almost the same spot size, and the spot size is almost equal to the thickness (100 μm) of the capillary gel. As described above, by selecting the light source and the lens system so that the spot size of the laser beam can be made substantially equal to the thickness of the capillary gel, and all the gaps are irradiated with almost the same spot size. In addition, it is possible to uniformly and efficiently excite the fluorescence-labeled DNA fragments that migrate through the gaps 3a to 3t.

【0017】間隙部3a〜3tを泳動する蛍光標識DN
A断片からの蛍光はレーザ光照射方向と垂直方向から検
出する。その構成図を図2に示した。DNA断片から発
せられた蛍光30は、干渉フィルタ32で散乱光などの
背景光等を除去し、レンズ33で、CCDカメラ等の二
次元検出器34に結像する。二次元検出器34はコント
ローラ35により制御されて間隙部3a〜3tの蛍光像
を検出し、コンピュータ等のデータ処理装置36で各間
隙部3a〜3t毎の蛍光強度の時間変化を連続的に、し
かも全ての間隙部を同時に計測し、それらの結果をモニ
タ37に表示し、プリンタ38に出力し、またメモリ3
9に保存する。これにより、1a〜1tの各キャピラリ
ー毎に分子量分離された泳動パターンを同時にかつ連続
的に測定することができる。なお、本例の場合、間隙部
の蛍光像は一次元上に並ぶため、CCDカメラのような
や二次元検出器のかわりに、ホトダイオードアレイ等の
一次元検出器をも使用することができる。また干渉フィ
ルタ32には、FITCからの蛍光を効果的に検出する
ために、500nm〜540nmの波長域を通過するバ
ンドパス干渉フィルタを使用する。また、間隙部3a〜
3tの像が二次元検出器の受光面に全て結像するよう
に、レンズ33の像倍率を設定する。本実施例では間隙
部は基本的に緩衝液であるため、レーザ光は、キャピラ
リー等の散乱を受けずに間隙部を伝播する。そのため、
複数のキャピラリーを泳動する試料を同時に、均質に、
効率的に光照射することができる。また、キャピラリー
やキャピラリーゲルによる散乱光や蛍光などの背景光を
大幅に低減することができ、高感度に蛍光を検出するこ
とが可能になる。背景光の低減効果としては、例えば間
隙部を形成させることなく、被覆を除去したキャピラリ
ーそのものにレーザ光を照射して蛍光検出する場合と比
べて、本実施例のように間隙部で蛍光計測を行うと、検
出される背景光強度が1/10程度以下になり、より低
濃度の試料を検出できるようになる。また、複数の間隙
部を1直線上に整列させることで、すべての間隙部を同
時にしかも簡単にレーザ光で照射することができ、簡便
な装置構成とすることができる。また、複数のキャピラ
リー対を1個の光学セルに保持できることにより、光学
セルが1個で済み、シース液の注入に要する配管も1系
統で済む。またシースフローは間隙部近傍でのみ生じる
ため、各間隙部での流速はすべての間隙部でほぼ同等と
なり、間隙部間での再現性が高い。そのため、泳動路間
のバラツキが少なく、また、光学セルも本実施例のよう
に単純な構造の光学セルで十分であり、通常のシースフ
ローチャンバのように複雑な形状の光学セルを使用する
必要が無く、全体的に、簡便な装置構成となる。本実施
例では、隣合うキャピラリー間の間隔は0.6mmに設
定した。このようにキャピラリー対を一定の間隙を保持
して対向させることにより、試料の泳動する位置を規定
することができ、複数のキャピラリー(及び間隙部)を
近接して配置することができ、光学セルを小型化するこ
とが可能である。また、このことにより、レーザ光をよ
り細く絞って間隙部を照射することも可能になる。また
逆に、同じ光学セル内により多くのキャピラリー対を保
持することができるようになる。本実施例によれば、分
子量分離部が従来と同様のキャピラリーゲルであるた
め、分子量分離特性を損なうことなく、高感度に試料を
検出することができる。
Fluorescently labeled DN for migrating gaps 3a to 3t
Fluorescence from the fragment A is detected from the direction perpendicular to the laser beam irradiation direction. The configuration diagram is shown in FIG. The fluorescence 30 emitted from the DNA fragment removes background light such as scattered light by an interference filter 32 and forms an image on a two-dimensional detector 34 such as a CCD camera by a lens 33. The two-dimensional detector 34 is controlled by the controller 35 to detect the fluorescent images of the gaps 3a to 3t, and the data processing device 36 such as a computer continuously changes the fluorescence intensity over time for each of the gaps 3a to 3t. In addition, all the gaps are measured simultaneously, the results are displayed on the monitor 37, output to the printer 38, and the memory 3
Save to 9. Thereby, it is possible to simultaneously and continuously measure the electrophoretic patterns separated by molecular weight for each of the capillaries 1a to 1t. In the case of this example, since the fluorescent images in the gap are arranged one-dimensionally, a one-dimensional detector such as a photodiode array can be used instead of a CCD camera or a two-dimensional detector. As the interference filter 32, a band-pass interference filter passing a wavelength range of 500 nm to 540 nm is used in order to effectively detect the fluorescence from FITC. In addition, the gaps 3a to
The image magnification of the lens 33 is set so that the 3t image is entirely formed on the light receiving surface of the two-dimensional detector. In this embodiment, since the gap is basically a buffer solution, the laser light propagates through the gap without being scattered by the capillary or the like. for that reason,
Simultaneously and homogeneously sample multiple electrophores
Light irradiation can be performed efficiently. In addition, background light such as light scattered by a capillary or a capillary gel or fluorescence can be significantly reduced, and fluorescence can be detected with high sensitivity. As the effect of reducing the background light, for example, the fluorescence measurement is performed in the gap as in the present embodiment, as compared with the case where the capillary itself from which the coating is removed is irradiated with laser light and the fluorescence is detected without forming the gap. Then, the intensity of the background light to be detected is reduced to about 1/10 or less, and a sample having a lower concentration can be detected. In addition, by aligning a plurality of gaps on one straight line, all gaps can be simultaneously and easily irradiated with laser light, and a simple device configuration can be realized. Further, since a plurality of capillary pairs can be held in one optical cell, only one optical cell is required, and only one pipe is required for injecting the sheath liquid. In addition, since the sheath flow occurs only in the vicinity of the gap, the flow velocity in each gap is substantially equal in all the gaps, and the reproducibility between the gaps is high. Therefore, the dispersion between the migration paths is small, and the optical cell having a simple structure as in this embodiment is sufficient, and it is necessary to use an optical cell having a complicated shape like a normal sheath flow chamber. And a simple device configuration as a whole. In this embodiment, the interval between adjacent capillaries was set to 0.6 mm. As described above, by opposing the capillary pair while maintaining a certain gap, the position where the sample migrates can be defined, and a plurality of capillaries (and gaps) can be arranged close to each other. Can be reduced in size. This also makes it possible to irradiate the gap with a narrower laser beam. Conversely, more capillary pairs can be held in the same optical cell. According to the present embodiment, the sample can be detected with high sensitivity without impairing the molecular weight separation characteristics because the molecular weight separation section is a capillary gel similar to the conventional one.

【0018】また、本実施例によれば、液体クロマトグ
ラフィ用ポンプ等の機械的手段を使用せずに緩衝液をフ
ローさせることができるため、装置構成が簡便になり、
安価になる。また、ポンプ等を使用する場合に生じる脈
流が無いため、シース液の流れが安定になり、流速の変
動が少なくなり、間隙部を流れる試料の蛍光強度の変動
が抑えられ、測定精度を高めることができる。なお、シ
ース液の流量はシース液容器内のシース液の液面と泳動
下流側の陽極側電極槽内の緩衝液の液面との落差を変え
ることで容易に調整することができる。また、泳動下流
側のキャピラリーの内径を変えることでも調整すること
ができる。なお、液体クロマトグラフィ用ポンプ等の機
械的手段によりシース液をフローさせることも基本的に
可能である。この場合、流量が直接設定できるという利
点がある。しかし、ポンプの脈流により蛍光強度が変動
しやすくなるため、データ処理において平滑化等の処理
を十分に行う必要がある。
Further, according to this embodiment, the buffer solution can be flowed without using a mechanical means such as a liquid chromatography pump or the like, so that the apparatus configuration is simplified.
Become cheap. In addition, since there is no pulsating flow generated when a pump or the like is used, the flow of the sheath liquid is stabilized, the fluctuation of the flow velocity is reduced, the fluctuation of the fluorescence intensity of the sample flowing in the gap is suppressed, and the measurement accuracy is improved. be able to. The flow rate of the sheath liquid can be easily adjusted by changing the drop between the liquid level of the sheath liquid in the sheath liquid container and the liquid level of the buffer solution in the anode-side electrode tank downstream of the electrophoresis. It can also be adjusted by changing the inner diameter of the capillary on the downstream side of the electrophoresis. In addition, it is basically possible to flow the sheath liquid by a mechanical means such as a pump for liquid chromatography. In this case, there is an advantage that the flow rate can be set directly. However, since the fluorescence intensity tends to fluctuate due to the pulsating flow of the pump, it is necessary to sufficiently perform processing such as smoothing in data processing.

【0019】光学セル内部のシース液は、下流側のキャ
ピラリー2a〜2tを通りセル外に流れ出る。キャピラ
リーは一般にその内径が細いため、そこを流れる流量は
一般に少なくなる。そのため、シース液の液量が低減で
き操作性が向上する。また、本実施例では、キャピラリ
ー2a〜2tの内部が正の電荷を有するように処理し
て、キャピラリー2a〜2t内の電気浸透流の向きをキ
ャピラリー1a〜1tから陽極側電極槽7の方向になる
ようにして、間隙部へのキャピラリー2a〜2tからの
液の逆流が無いようにした。このことより、特にシース
液の流量が少ない場合でも安定にシース液を陽極側電極
槽7方向に流すことができる。なお、キャピラリー2a
〜2tの内径が大きい場合等のようにシース液の間隙部
での流速が大きい場合には、電気浸透流の効果が小さく
なるため、必ずしもキャピラリー2a〜2tの内面の処
理を施す必要はない。本実施例では、シース液及び陽極
側電極槽、陰極側電極槽内の緩衝液には、トリス、ほう
酸、EDTA、尿素を含む緩衝液を使用し、キャピラリ
ーゲルの緩衝液と同じ成分とした。このことにより、キ
ャピラリーゲルの構成成分が蛍光セル4内または電極槽
へ漏れ出ることかなくなり、キャピラリーゲルの再使用
を含めより安定で分離能の良い電気泳動を続けることが
できる。なお、DNAの変性剤である尿素を含まない状
態の緩衝液を使用することもできる。この場合は、キャ
ピラリーゲル内の尿素が時間とともにキャピラリーゲル
から電極槽や蛍光セル内に漏れ出る可能性が有り、繰返
しの使用回数が多少減少するが、尿素を含む緩衝液の場
合と同様の泳動が可能である。
The sheath liquid inside the optical cell flows out of the cell through the downstream capillaries 2a to 2t. Because capillaries generally have small internal diameters, the flow through them is generally small. Therefore, the amount of the sheath liquid can be reduced and operability is improved. In the present embodiment, the inside of the capillaries 2a to 2t is treated so as to have a positive charge, and the direction of the electroosmotic flow in the capillaries 2a to 2t is changed from the capillaries 1a to 1t toward the anode-side electrode tank 7. In this way, there was no backflow of the liquid from the capillaries 2a to 2t to the gap. Accordingly, even when the flow rate of the sheath liquid is particularly small, the sheath liquid can be stably flowed toward the anode-side electrode tank 7. In addition, the capillary 2a
When the flow velocity of the sheath liquid in the gap is large, such as when the inner diameter of the capillaries 2 to 2t is large, the effect of the electroosmotic flow is reduced, so that the inner surfaces of the capillaries 2a to 2t do not necessarily need to be treated. In this example, a buffer solution containing Tris, boric acid, EDTA, and urea was used as the sheath solution and the buffer solution in the anode-side electrode bath and the cathode-side electrode bath, and had the same components as the buffer solution of the capillary gel. As a result, the constituent components of the capillary gel do not leak into the fluorescent cell 4 or the electrode tank, and the electrophoresis can be continued more stably and with good resolution including reuse of the capillary gel. A buffer containing no urea as a DNA denaturant can be used. In this case, urea in the capillary gel may leak out of the capillary gel into the electrode tank or the fluorescent cell over time, and the number of repetitive uses is slightly reduced. Is possible.

【0020】なお、使用するレーザ装置及び蛍光体は、
アルゴンレーザ及びFITCに限られるものではなく、
任意の蛍光体及び適当なレーザ装置が使用できる。本実
施例では、DNA断片の測定を例にして説明したが、蛋
白、糖等の分析にも当然のことながら使用できる。ま
た、本実施例では2本とも同じ内径のキャピラリーを使
用したが、異なる内径のキャピラリーの組合せも可能で
ある。例えば、上流側のキャピラリーの内径より下流側
のキャピラリーの内径を細くすれば、上流側のキャピラ
リー端から泳動される試料が下流側のキャピラリーに導
入される時に絞られるため、試料液の濃度が高くなり、
より高感度に検出することができるようにもできる。ま
た上流側のキャピラリーの内径より下流側のキャピラリ
ーの内径を太くすれば、上流側のキャピラリー端から泳
動される試料をより容易にかつ確実に下流側のキャピラ
リーに導びくこともできる。さらに、本実施例によれ
ば、励起光をキャピラリー部を透過させることなく試料
からの蛍光を測定できることから、キャピラリーが透明
である必要はない。つまりキャピラリーの被覆を除去す
る必要がないため、取り扱いが容易になる。さらに四ふ
っ化エチレン樹脂や三ふっ化塩化エチレン樹脂などの不
透明なふっ素樹脂製のキャピラリー等種々の材質のキャ
ピラリーを使用することも可能となる。ふっ素樹脂製の
キャピラリーは試料の吸着が少ないため、表面処理等の
処理操作が不必要であり、また破損がないため、操作性
が向上する。また耐薬品性に優れるので、幅広いpH範
囲の溶媒を使用することが可能になる。なお、本実施例
では、複数のキャピラリー対の場合について説明した
が、1つのキャピラリー対だけの場合も同様に、泳動
し、蛍光検出し、試料の分離パターンを測定することが
可能である。この場合は、光検出器として光電子増倍管
等が使用できる。
The laser device and phosphor used are as follows:
It is not limited to argon laser and FITC,
Any phosphor and suitable laser device can be used. In the present embodiment, the measurement of the DNA fragment has been described as an example. However, it can be naturally used for the analysis of proteins, sugars and the like. Further, in this embodiment, both capillaries having the same inner diameter are used, but a combination of capillaries having different inner diameters is also possible. For example, if the inner diameter of the downstream capillary is made smaller than the inner diameter of the upstream capillary, the sample migrated from the upstream capillary end is squeezed when introduced into the downstream capillary, so that the concentration of the sample liquid is high. Become
Detection can be performed with higher sensitivity. Also, if the inner diameter of the capillary on the downstream side is made larger than the inner diameter of the capillary on the upstream side, the sample migrated from the end of the upstream capillary can be more easily and reliably guided to the downstream capillary. Furthermore, according to the present embodiment, since the fluorescence from the sample can be measured without transmitting the excitation light through the capillary part, the capillary does not need to be transparent. That is, since it is not necessary to remove the coating of the capillary, the handling becomes easy. In addition, it is possible to use capillaries of various materials such as capillaries made of opaque fluororesin such as ethylene tetrafluoride resin and ethylene trifluoride chloride resin. Since the fluororesin capillary does not adsorb a sample, a processing operation such as a surface treatment is unnecessary, and the operability is improved because there is no breakage. In addition, since it has excellent chemical resistance, it is possible to use a solvent having a wide pH range. In the present embodiment, the case of a plurality of capillary pairs has been described. However, in the case of only one capillary pair, it is also possible to migrate, detect fluorescence, and measure the sample separation pattern in the same manner. In this case, a photomultiplier tube or the like can be used as the photodetector.

【0021】〔実施例2〕次に、実施例1の装置を使用
し、DNAの塩基配列を決定する方法について説明す
る。周知のサンガー(Sanger)らのジデオキシ法
により、蛍光標識したプライマーを使い、DNAポリメ
ラーゼ反応を行って蛍光標識DNA断片を調製する。プ
ライマーとして、FITCが結合したプライマー(標識
プライマー)を使用する。まず、一本鎖DNAに標識プ
ライマーを加え、アニール(2本鎖形成)して、一本鎖
DNAに標識プライマーを結合させる。この反応液を4
分割し、それぞれにA、C、G、Tに対応したDNAポ
リメラーゼ反応を行わせる。つまり、標識プライマーの
結合した一本鎖DNAに4種のデオキシヌクレオチド三
りん酸(dATP、dTTP、dCTP、dGTP)と
ターミネータとなるddATPを加えポリメラーゼ反応
を行わせる。この反応により、末端がAの種々の長さの
蛍光標識DNA断片を得る。同様の反応をC、G、Tに
ついても行う。上述のようにして得られる4つのA、
C、G、Tの反応液を、キャピラリー1a〜1tのうち
の4本例えばキャピラリー1a、1b、1c、1dのそ
れぞれに注入する。注入法は実施例1と同様で、A反応
液を1aに、C反応液を1bに、G反応液を1cに、T
反応液を1dに注入する。注入後約6kVの電圧を印加
することで電気泳動させる。波長488nmのアルゴン
レーザ光を励起光として、各ギャップ3a〜3dでの蛍
光強度の時間変化を測定する。DNA断片は分子量の小
さい順に泳動されることから、蛍光ピークの生じたギャ
ップ位置を時間順に解析することで塩基配列が解析でき
る。実施例1の装置は、試料を注入できるキャピラリー
を20本有している。上記のDNA塩基配列決定方法に
よれば、同時に5種類のDNA試料の塩基配列を決定す
ることができる。光学セル内に保持するキャピラリー対
の数を増やせばより多くのDNA試料の塩基配列を決定
することもできる。なお、本実施例では、蛍光体として
FITCの1種を使用している。しかし、同時に2種以
上の蛍光体からの蛍光を検出することも可能である。そ
の場合には、例えば周知のように図2において干渉フィ
ルタ32、レンズ33、検出器34からなる光検出装置
の組を蛍光体の数に一致する数だけ設け、それぞれが別
々の波長域の蛍光を検出するようにしてもよいし、また
は、レンズ33の後に分散プリズムを配置して分光し、
それをカメラ等の二次元検出器に結像させて受光し、泳
動路毎及び波長毎に蛍光強度を測定し、泳動路毎及び蛍
光体毎の蛍光強度を算定するようにしてもよい。
[Embodiment 2] Next, a method for determining the base sequence of DNA using the apparatus of Embodiment 1 will be described. A fluorescently labeled DNA fragment is prepared by performing a DNA polymerase reaction using a fluorescently labeled primer according to the well-known Sanger et al. Dideoxy method. As the primer, a primer to which FITC is bound (labeled primer) is used. First, a labeled primer is added to the single-stranded DNA, and annealed (double-stranded formation) to bind the labeled primer to the single-stranded DNA. This reaction solution is
The DNA is divided and subjected to DNA polymerase reactions corresponding to A, C, G, and T, respectively. That is, four kinds of deoxynucleotide triphosphates (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) and ddATP serving as a terminator are added to the single-stranded DNA to which the labeled primer is bound, and a polymerase reaction is performed. By this reaction, fluorescently-labeled DNA fragments having various lengths of A are obtained. Similar reactions are performed for C, G, and T. The four A obtained as described above,
The reaction liquids of C, G, and T are injected into four of the capillaries 1a to 1t, for example, each of the capillaries 1a, 1b, 1c, and 1d. The injection method is the same as in Example 1, and the reaction solution A is 1a, the reaction solution C is 1b, the reaction solution G is 1c,
Inject the reaction into 1d. After the injection, electrophoresis is performed by applying a voltage of about 6 kV. Using the argon laser light having a wavelength of 488 nm as the excitation light, the time change of the fluorescence intensity in each of the gaps 3a to 3d is measured. Since DNA fragments are electrophoresed in ascending order of molecular weight, the nucleotide sequence can be analyzed by analyzing the gap positions where the fluorescent peaks occur in chronological order. The apparatus of Example 1 has 20 capillaries into which a sample can be injected. According to the above DNA base sequence determination method, the base sequences of five types of DNA samples can be determined simultaneously. By increasing the number of capillary pairs held in the optical cell, the base sequence of more DNA samples can be determined. In this embodiment, one kind of FITC is used as the phosphor. However, it is also possible to detect the fluorescence from two or more kinds of phosphors at the same time. In this case, as is well known, for example, in FIG. 2, a set of photodetectors including the interference filter 32, the lens 33, and the detector 34 is provided in a number corresponding to the number of phosphors, and each of the photodetectors has a different wavelength range. May be detected, or a dispersing prism may be disposed after the lens 33 to perform spectral separation.
The light may be imaged on a two-dimensional detector such as a camera and received, and the fluorescence intensity may be measured for each migration path and each wavelength to calculate the fluorescence intensity for each migration path and each phosphor.

【0022】上記のように、複数の蛍光体を同時に測定
できる装置構成とした場合も、DNAの塩基配列を決定
することができる。つまり、末端塩基の種類毎に、異な
る蛍光体で標識したプライマーを使用し、それぞれDN
Aポリメラーゼ反応を行わせた後、反応液を混合し、電
気泳動させる。そして、間隙部空間を通過するDNA断
片の蛍光を検出し、そのときの蛍光体の種類を識別する
ことで塩基種が同定でき、塩基配列が決定できる。な
お、蛍光体の種類の識別は、4種の蛍光体の蛍光極大波
長での蛍光強度を比較する等により決定することができ
る。この場合は、1対のキャピラリーと間隙部で構成さ
れる泳動路で、DNA試料の塩基配列を決定することが
できる。つまり図1のように複数の泳動路を有する場
合、複数のDNA試料の塩基配列を同時に決定すること
が可能になる。
As described above, the base sequence of DNA can be determined even when the apparatus is configured to measure a plurality of phosphors simultaneously. In other words, primers labeled with different fluorophores are used for each type of terminal base, and DN
After the A polymerase reaction is performed, the reaction solutions are mixed and subjected to electrophoresis. Then, the fluorescence of the DNA fragment passing through the gap space is detected, and the type of the fluorescent substance at that time is identified, whereby the base type can be identified, and the base sequence can be determined. The type of the phosphor can be determined by comparing the fluorescence intensities of the four types of phosphors at the maximum fluorescence wavelength. In this case, the base sequence of the DNA sample can be determined by a migration path composed of a pair of capillaries and a gap. That is, when a plurality of migration paths are provided as shown in FIG. 1, it is possible to simultaneously determine the base sequences of a plurality of DNA samples.

【0023】〔実施例3〕上記第1の実施例及び第2に
実施例では、蛍光測定により試料を検出する装置につい
て説明したが、吸光度の測定、透過光強度の測定などの
光吸収測定の場合も同様に装置を構成することができ
る。図3に、光吸収測定の場合の電気泳動装置の光照射
系・検出系の部分の構成図を示す。電気泳動部分は、実
施例1の図1と同様の構成とする。試料、例えばDNA
の制限酵素切断断片の導入は実施例1と同様に行い、分
子量分離するための泳動も実施例1と同様に行う。間隙
部3a〜3tを通過するDNA断片に対して、キセノン
ランプやD2ランプ等の光源50の光をモノクロメータ
51を通し、レンズ52で集光し、間隙部3a〜3tを
照射する。照射する光波長は試料の吸収波長に設定する
のが通常であり、例えばDNA断片に対しては、260
nm程度が適当である。DNA断片により光吸収を受け
透過した光は、再びレンズ53で集光されてホトダイオ
ードアレイ等の一次元センサ54で検出する。一次元セ
ンサ54は一次元センサ用のコントローラ55により動
作が制御され、コンピュータ等のデータ処理装置56で
各間隙部毎の泳動パターン等が測定され、それらの結果
はモニタ57に表示、プリンタ58に出力され、またメ
モリ59に保存される。本実施例では、間隙部をキャピ
ラリー間に設け、キャピラリー部を分子量分離部、間隙
部空間を吸光度を測定する光学検出部と分けることで、
照射光は光散乱の極めて少ないシース液中を透過するた
め、キャピラリーやゲル等で散乱されることなく試料を
効率よく照射することができ、高精度な吸光度測定が可
能になる。具体的には、本実施例のように間隙部に光を
入射させた時の透過光強度(試料が通過しない場合で受
光用のレンズの開口数が0.19の場合)を1とする
と、従来のようにキャピラリーを透過させる場合はその
透過光強度が0.6程度に低下する。これはキャピラリ
ー自体及び電気泳動で分子量分離させるための媒体であ
るポリアクリルアミドゲル等のゲルが光の散乱体である
ため、その部分で入射光が散乱され、その結果透過光が
減少するためである。透過光強度が低下することはその
分だけ光検出器等のS/Nが低下することを意味し、測
定精度が低下する。また、従来の場合はキャピラリーの
表面等で散乱や反射した光もその一部が検出されてしま
うが、これらの光は試料を照射することなく(試料によ
る吸収を受けずに)直接検出器に入射する。このような
試料の存在にかかわらずに検出される光成分があると、
微小な光強度変化が測定しにくくなり、つまり精度の高
い吸光度測定が困難になる。なお、本実施例では、モノ
クロメータ51を通した光を、レンズにより間隙部部に
集光して照射しているが、集光せずにほぼ平行光として
照射し、間隙部を通過した光のみを空間的に分離してそ
の光強度を測定することでも同様に測定が可能である。
[Embodiment 3] In the above-described first and second embodiments, the apparatus for detecting a sample by fluorescence measurement has been described. However, the light absorption measurement such as the measurement of the absorbance and the intensity of the transmitted light is described. In this case, the device can be similarly configured. FIG. 3 shows a configuration diagram of a light irradiation system and a detection system of the electrophoresis apparatus in the case of the light absorption measurement. The electrophoresis section has the same configuration as that of FIG. 1 of the first embodiment. Sample, eg DNA
Is introduced in the same manner as in Example 1, and electrophoresis for molecular weight separation is performed in the same manner as in Example 1. To DNA fragments passing through the gap 3A~3t, light from the light source 50 such as a xenon lamp or D 2 lamp through a monochromator 51, a lens 52 is condensed to illuminate the gap 3A~3t. The irradiation light wavelength is usually set to the absorption wavelength of the sample.
The order of nm is appropriate. The light that has been absorbed and transmitted by the DNA fragments is collected again by the lens 53 and detected by the one-dimensional sensor 54 such as a photodiode array. The operation of the one-dimensional sensor 54 is controlled by a one-dimensional sensor controller 55, and a migration pattern or the like for each gap is measured by a data processing device 56 such as a computer. The results are displayed on a monitor 57 and are displayed on a printer 58. It is output and stored in the memory 59. In this embodiment, the gap is provided between the capillaries, the capillary is separated from the molecular weight separation unit, and the gap space is separated from the optical detection unit that measures the absorbance.
Since the irradiation light is transmitted through the sheath liquid with extremely little light scattering, the sample can be efficiently irradiated without being scattered by a capillary, a gel, or the like, and highly accurate absorbance measurement can be performed. Specifically, assuming that the transmitted light intensity (when the sample does not pass through and the numerical aperture of the light-receiving lens is 0.19) when light is incident on the gap as in this embodiment is 1, When the light is transmitted through the capillary as in the conventional case, the transmitted light intensity is reduced to about 0.6. This is because the capillary itself and a gel such as polyacrylamide gel, which is a medium for separating the molecular weight by electrophoresis, are scatterers of light, so that incident light is scattered at that part, and as a result, transmitted light is reduced. . A decrease in the transmitted light intensity means a decrease in the S / N of the photodetector or the like, and the measurement accuracy is reduced. In addition, in the conventional case, a part of the light scattered or reflected on the surface of the capillary or the like is also detected, but such light is directly applied to the detector without irradiating the sample (without being absorbed by the sample). Incident. If there is a light component detected regardless of the presence of such a sample,
It becomes difficult to measure a minute change in light intensity, that is, it becomes difficult to measure the absorbance with high accuracy. In the present embodiment, the light passing through the monochromator 51 is condensed and radiated to the gap by the lens. It is also possible to measure the light intensity by spatially separating only the light intensity.

【0024】〔実施例4〕上記第1から第3の実施例で
は、キャピラリー対により間隙部を形成したが、間隙部
はキャピラリー対のみによって形成されるものではな
い。例えば、分子量分離部を上記実施例と同じくキャピ
ラリーとし、このキャピラリー端と細孔を有した平板と
で間隙部を形成することもできる。図4に間隙部の構成
図を示す。実施例1と同様に、分子量分離部である20
本のキャピラリー1a〜1tをマルチキャピラリー保持
具5aに保持し、蛍光セル60に固定する。蛍光セル6
0の反対側には内径200μmの細孔61a〜61tを
有する平板62を固定する。キャピラリー1a〜1tの
各々と対向する位置に細孔61a〜61tを設けること
で、間隙部が形成され、シース液を流すことで各々のキ
ャピラリーから泳動される試料を対応する細孔に導くこ
とができる。なお、平板62の下には、液溜め63を配
置し、細孔から流れ入る溶液を一旦溜め、チューブ64
を介して電極槽65に導く。電気泳動は電極槽65とも
う一方の電極槽(図示せず)に電圧を印加することで、
実施例1と同様に行うことができる。レーザ光の照射、
蛍光検出等も同様である。
[Embodiment 4] In the first to third embodiments, the gap is formed by the pair of capillaries. However, the gap is not formed only by the pair of capillaries. For example, the molecular weight separating portion may be a capillary similarly to the above embodiment, and the gap may be formed by the capillary end and a flat plate having pores. FIG. 4 shows a configuration diagram of the gap. As in Example 1, the molecular weight separation unit 20
The capillaries 1a to 1t are held by the multi-capillary holder 5a and fixed to the fluorescent cell 60. Fluorescent cell 6
A flat plate 62 having pores 61a to 61t having an inner diameter of 200 μm is fixed to the side opposite to the zero. By providing the pores 61a to 61t at positions facing each of the capillaries 1a to 1t, a gap is formed, and a sample migrated from each capillary can be guided to the corresponding pore by flowing the sheath liquid. it can. In addition, a liquid reservoir 63 is disposed below the flat plate 62 to temporarily store the solution flowing through the pores, and a tube 64 is provided.
To the electrode tank 65 via Electrophoresis is performed by applying a voltage to the electrode chamber 65 and the other electrode chamber (not shown).
This can be performed in the same manner as in the first embodiment. Irradiation of laser light,
The same applies to fluorescence detection and the like.

【0025】〔実施例5〕実施例1に対して、下流側の
キャピラリーを使用せずに、上流側のキャピラリーのみ
を使用し、シース液を流して泳動する方式を構築するこ
ともできる。図5に電気泳動装置の電気泳動部の構成図
を示す。実施例1と同様にキャピラリー1a〜1tのそ
れぞれの一端を、光学セル4内部に各々の先端をそろえ
て保持する。キャピラリーの光学セル内への固定は、ふ
っ素樹脂、例えば四ふっ化エチレン樹脂製の平板状のブ
ロックに0.6mm間隔で20箇所の垂直孔を設けたマ
ルチキャピラリー保持具5aを使用する。つまり、マル
チキャピラリー保持具5aの20箇所の垂直孔に1本ず
つキャピラリー1a〜1tを差し込み、マルチキャピラ
リー保持具5aを蛍光セル4の上部に密着させて固定す
る。蛍光セル4の下部はシール板70と四ふっ化エチレ
ン樹脂製のチューブ71を接続し、チューブ71端を陽
極側電極槽7内に浸し、シース液が流れるように、ま
た、電気泳動が可能なようにする。蛍光セル4には、そ
の内部をシース液で満たすためのシース液注入口8が設
けられており、四ふっ化エチレン樹脂製チューブ9を介
してシース液容器10内のシース液11が注入できる構
造とする。また、シース液容器10内のシース液11の
液面を陽極側電極槽7内の緩衝液の液面より高く配置す
ることで、キャピラリー1a〜1tから泳動されてくる
試料をシース液に包んで蛍光セル4内を流すことができ
る。これらの溶液は最終的に陽極側電極槽7側に導かれ
る。電気泳動は、陰極側電極槽6と陽極側電極槽7の間
に直流高電圧電源12により直流電圧を印加することで
行う。各々のキャピラリーを泳動され出る試料は、キャ
ピラリーの直下では、他のキャピラリーを泳動する試料
と接触せずに光学セル内を泳動し、最終的に陽極側電極
槽7に泳動される。試料の検出は蛍光セル4内のキャピ
ラリー端より500μm下流側の部分をレーザ光照射し
て蛍光を受光する。受光系は実施例1と同様の構成で行
う。本実施例では、基本的にシースフローの形成方法の
部分において実施例1と異なる。本実施例では、光学セ
ル内部の全体をシース液が層流状態で流れる。そのた
め、光学セル内部の位置によってシース液の流速が多少
異なり、また、試料の泳動する路が変化しやすいという
不安定性がある。しかし、感度、装置構成の簡便性等に
おいて実施例1とほぼ同様の効果が得られる。
Fifth Embodiment In contrast to the first embodiment, it is also possible to construct a system in which only the upstream capillary is used, and the sheath liquid is flown to migrate without using the downstream capillary. FIG. 5 shows a configuration diagram of an electrophoresis unit of the electrophoresis apparatus. One end of each of the capillaries 1a to 1t is held inside the optical cell 4 in the same manner as in the first embodiment. The capillary is fixed in the optical cell by using a multi-capillary holder 5a having 20 vertical holes provided at 0.6 mm intervals in a flat block made of a fluororesin, for example, ethylene tetrafluoride resin. In other words, the capillaries 1a to 1t are inserted one by one into the 20 vertical holes of the multi-capillary holder 5a, and the multi-capillary holder 5a is fixed in close contact with the upper part of the fluorescent cell 4. The lower part of the fluorescent cell 4 is connected to a seal plate 70 and a tube 71 made of ethylene tetrafluoride resin, and the end of the tube 71 is immersed in the anode-side electrode tank 7 so that the sheath liquid flows and electrophoresis is possible. To do. The fluorescent cell 4 is provided with a sheath liquid inlet 8 for filling the inside thereof with a sheath liquid, and a structure in which the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 can be injected through a tube 9 made of tetrafluoroethylene resin. And Further, by arranging the liquid surface of the sheath liquid 11 in the sheath liquid container 10 higher than the liquid surface of the buffer solution in the anode-side electrode tank 7, the sample migrated from the capillaries 1a to 1t is wrapped in the sheath liquid. The inside of the fluorescent cell 4 can flow. These solutions are finally led to the anode-side electrode tank 7 side. The electrophoresis is performed by applying a DC voltage between the cathode-side electrode tank 6 and the anode-side electrode tank 7 by the DC high-voltage power supply 12. The sample that has migrated through each capillary migrates in the optical cell immediately below the capillaries without contacting the sample that migrates with another capillary, and finally migrates to the anode-side electrode tank 7. The sample is detected by irradiating a portion of the fluorescent cell 4 on the downstream side of the capillary end 500 μm with laser light to receive fluorescence. The light receiving system has the same configuration as that of the first embodiment. This embodiment is basically different from the first embodiment in a part of a method of forming a sheath flow. In the present embodiment, the sheath liquid flows in a laminar state throughout the optical cell. Therefore, there is an instability that the flow velocity of the sheath liquid is slightly different depending on the position inside the optical cell, and that the path on which the sample migrates is easily changed. However, almost the same effects as in the first embodiment can be obtained in sensitivity, simplicity of the device configuration, and the like.

【0026】〔実施例6〕実施例1記載の装置におい
て、下流側キャピラリーを複数の溝を有する平板とし
て、間隙部を形成することもできる。図6に複数の溝を
有する平板の斜視図を示す。図ではキャピラリー4本に
対応するように4つの溝を有する場合を図示した。蛍光
セルの内部の形状に一致する平板80の片面に4つの溝
81a、81b、81c、81dを形成させる。溝の形
状は分子量分離用のキャピラリーの大きさに対応させ、
例えば、幅300μm、深さ600μmとする。また、
溝と溝との間隔は1mmとする。なお、これらの間隔、
溝の形状は自由に変更しうる。図7に、上記平板を使っ
た電気泳動装置の電気泳動部の蛍光セル部分の断面図の
斜視図を示す。蛍光セル84は、セル内部が幅20m
m、奥行3mm、長さ40mmであり、(石英)ガラス
の板厚が2mmの上下端が開いているフローセル型のも
のを使用する。また図は蛍光セルの手前側のガラス部を
除いた状態を示す。この蛍光セル84内部に平板80を
密着させてはめ込み、溝81a、81b、81c、81
dと蛍光セルのガラスとで形成される4つの流路を形成
させる。また、内径100μm、外形200のキャピラ
リー(実施例1と同様にして内部にゲルを作製する)8
2a、82b、82c、82dをマルチキャピラリー保
持具83により蛍光セル84内部に固定する。キャピラ
リー同志の間隔は1mmとして溝と溝との間隔に一致さ
せ、また各々の溝の中央部にキャピラリーの軸がくるよ
うに調整する。これらはマルチキャピラリー保持具83
に設ける孔等の位置を調整することで対応できる。ま
た、キャピラリー82a、82b、82c、82dの蛍
光セル内部での端を揃え、各キャピラリー端と平板80
とが1mm程度離れるように調整して蛍光セル内部に固
定する。なお、蛍光セルの下部を陽極電極槽内の緩衝液
と接触させるようにすることで電気泳動を可能にする。
また、実施例4または実施例5と同様にチューブを介し
て電極槽と接続させることも可能である。蛍光セル84
には、その内部をシース液で満たすためのシース液注入
口85が設けられており、四ふっ化エチレン樹脂製チュ
ーブ86を介してシース液容器87内のシース液88が
注入できる構造とする。また、シース液容器87内のシ
ース液88の液面を陽極側電極槽内の緩衝液の液面より
高く配置することで、キャピラリー82a〜82dから
泳動されてくる試料をシース液に包んで蛍光セル84内
を流し、各々溝81a〜81dを通して陽極側電極槽に
導くことができる。電気泳動、レーザ光照射、蛍光検出
は、実施例1で説明したのと同様に行うことで、複数の
キャピラリーの各々で分離される試料を、同時に効率良
く検出することができる。本実施例では、下流側をキャ
ピラリーではなく、溝を形成した平板により構成した。
そのため、各々の溝の端面を容易に揃えることができ調
整が容易になる。また、平板を石英ガラスなどとすれ
ば、レーザ光が乱反射して平板にあたってもその部分か
ら蛍光が生じることが無く、蛍光測定が容易になる。
[Embodiment 6] In the apparatus described in Embodiment 1, the downstream capillary may be formed as a flat plate having a plurality of grooves to form a gap. FIG. 6 shows a perspective view of a flat plate having a plurality of grooves. The figure shows a case where four grooves are provided so as to correspond to four capillaries. Four grooves 81a, 81b, 81c and 81d are formed on one side of a flat plate 80 which matches the internal shape of the fluorescent cell. The shape of the groove corresponds to the size of the capillary for molecular weight separation,
For example, the width is 300 μm and the depth is 600 μm. Also,
The distance between the grooves is 1 mm. In addition, these intervals,
The shape of the groove can be freely changed. FIG. 7 shows a perspective view of a cross-sectional view of a fluorescent cell portion of an electrophoresis section of an electrophoresis apparatus using the above-mentioned flat plate. The fluorescent cell 84 has a width of 20 m inside the cell.
m, depth 3 mm, length 40 mm, and a (quartz) glass plate thickness of 2 mm is used. The figure shows a state in which the glass part on the near side of the fluorescent cell is removed. The flat plate 80 is closely fitted into the inside of the fluorescent cell 84, and the grooves 81a, 81b, 81c, 81
Four flow paths formed by d and the glass of the fluorescent cell are formed. Further, a capillary having an inner diameter of 100 μm and an outer shape of 200 (a gel is prepared inside in the same manner as in Example 1) 8
2 a, 82 b, 82 c, and 82 d are fixed inside the fluorescent cell 84 by the multi-capillary holder 83. The distance between the capillaries is set to 1 mm so as to match the distance between the grooves, and the capillaries are adjusted so that the axes of the capillaries are at the center of each groove. These are multi-capillary holders 83
This can be handled by adjusting the position of the holes and the like provided in the holes. Also, the ends of the capillaries 82a, 82b, 82c, 82d inside the fluorescent cell are aligned, and each end of the capillaries 82a, 82b, 82c, 82d is
Are adjusted so as to be about 1 mm apart from each other and fixed inside the fluorescent cell. Electrophoresis is enabled by bringing the lower part of the fluorescent cell into contact with the buffer solution in the anode electrode tank.
Further, similarly to the fourth or fifth embodiment, it is also possible to connect to the electrode tank via a tube. Fluorescent cell 84
Is provided with a sheath liquid inlet 85 for filling the inside thereof with a sheath liquid, and has a structure in which a sheath liquid 88 in a sheath liquid container 87 can be injected through a tube 86 made of tetrafluoroethylene resin. In addition, by arranging the liquid level of the sheath liquid 88 in the sheath liquid container 87 higher than the liquid level of the buffer solution in the anode-side electrode tank, the sample migrated from the capillaries 82a to 82d is wrapped in the sheath liquid and fluorescent It can flow through the cell 84 and be guided to the anode-side electrode tank through the grooves 81a to 81d, respectively. By performing electrophoresis, laser beam irradiation, and fluorescence detection in the same manner as described in Example 1, samples separated by each of the multiple capillaries can be efficiently detected simultaneously. In this embodiment, the downstream side is formed by a flat plate having a groove, instead of a capillary.
Therefore, the end faces of the respective grooves can be easily aligned, and adjustment can be facilitated. Further, when the flat plate is made of quartz glass or the like, the laser light is irregularly reflected, and even when the flat plate strikes the flat plate, no fluorescence is generated from that portion, and the fluorescence measurement becomes easy.

【0027】〔実施例7〕ゲル充填キャピラリーアレイ
を使ったDNAの塩基配列を決定する装置及び方法につ
いて説明する。実施例2と同様の方法により、DNAシ
ーケンシング用の試料(蛍光標識DNA断片)を調製す
る。1本の泳動路(ゲルキャピラリー)で4つの塩基種
を識別するために、A、C、G、T断片毎に異なる蛍光
体を標識したプライマーを使用する。A断片には、蛍光
極大波長が約550nmの蛍光体を標識したプライマー
(プライマーAと略記)を結合させた。同様にC、G、
T断片には、蛍光極大波長が各々約520、575、6
05nmの蛍光体を標識したプライマー(各々プライマ
ーC、プライマーG、プライマーTと略記)を結合させ
た。これらの断片群は最終的に単一容器にいれて混合
し、エタノール沈殿処理の後、脱イオン化ホルムアミド
(1/100量のトリス緩衝液を含む)に溶解させた。
ゲルキャピラリーへの注入前には、90℃で2分間加熱
して熱変性させて断片を1本鎖にし、その後すぐに氷冷
し、注入操作に使用した。なお、蛍光標識をプライマー
にではなく、ターミネータにして試料を調製してもよ
い。次に測定装置について説明する。図8はキャピラリ
ーアレイを構成するためのサブアレイの構成図をであ
り、図9は図8のサブアレイを複数個組み合わせた本実
施例のキャピラリーアレイの構成図をしめす。さらに、
図10はキャピラリーアレイを使ったDNA塩基配列決
定装置の構成図、図11は試料注入部の拡大断面図、図
12はDNA塩基配列決定装置の泳動電流計測・表示部
の構成図、図13は光学セル部近傍の構成を示すための
光学セル断面を含む説明図、図14は蛍光検出・色分離
部の原理構成図、図15は2次元検出器で得られる蛍光
像のイメージ図、図16は使用した蛍光標識プライマー
の蛍光特性と分光フィルタの透過特性図、図17は1本
のゲルキャピラリーを泳動する試料から発する蛍光信号
強度の時間波形の1例(生データ)、図18は解析して
得られたA、C、G、T断片毎の時間波形である。
[Example 7] An apparatus and method for determining a DNA base sequence using a gel-filled capillary array will be described. In the same manner as in Example 2, a sample for DNA sequencing (fluorescently labeled DNA fragment) is prepared. In order to identify four base species in one migration path (gel capillary), a primer labeled with a different fluorescent substance for each of the A, C, G, and T fragments is used. The fragment A was bound with a primer (abbreviated as primer A) labeled with a fluorescent substance having a maximum fluorescence wavelength of about 550 nm. Similarly, C, G,
The T fragment has a maximum fluorescence wavelength of about 520, 575, 6
Primers labeled with a phosphor of 05 nm (abbreviated as primer C, primer G, and primer T, respectively) were bound thereto. These fragment groups were finally mixed in a single container, and after ethanol precipitation, dissolved in deionized formamide (containing 1/100 volume of Tris buffer).
Before injection into the gel capillary, the fragments were heat denatured by heating at 90 ° C. for 2 minutes to make the fragments single-stranded, and then immediately cooled on ice and used for the injection operation. The sample may be prepared using a fluorescent label as a terminator instead of a primer. Next, the measuring device will be described. FIG. 8 is a configuration diagram of a sub-array for forming a capillary array, and FIG. 9 is a configuration diagram of a capillary array of the present embodiment in which a plurality of the sub-arrays of FIG. 8 are combined. further,
10 is a configuration diagram of a DNA base sequencer using a capillary array, FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a sample injection unit, FIG. 12 is a configuration diagram of a migration current measurement / display unit of the DNA base sequencer, and FIG. FIG. 14 is an explanatory view including a cross section of an optical cell for showing a configuration in the vicinity of the optical cell unit, FIG. 14 is a principle configuration diagram of a fluorescence detection / color separation unit, FIG. FIG. 17 is a diagram showing the fluorescence characteristics of the used fluorescent-labeled primers and the transmission characteristics of the spectral filter. FIG. 17 is an example (raw data) of a time waveform of the intensity of a fluorescence signal emitted from a sample in which one gel capillary is migrated. It is a time waveform for each of the obtained A, C, G, and T fragments.

【0028】内部にゲルを充填したキャピラリーを96
本用い、一端を1直線状に並べた並べたキャピラリーア
レイを作製した。96本を1つの保持具でアレイ状に組
立てると、組立が複雑になり、またキャピラリーの交換
が難しくなるため、8本単位のサブアレイを形成し、こ
のサブアレイを12組並べて96本のキャピラリーアレ
イを構成した。図8に示すように、8本のキャピラリー
90を同一平面上に並べ、キャピラリーの中心間の間隔
が、一端が9mm間隔、他端が0.5mm間隔になるよ
うにキャピラリー保持具91及び92でそれぞれ固定
し、それらの端の位置を揃える。9mm間隔に固定され
たキャピラリー端90aは試料注入側端であり、反対側
の90bは光学検出側端である。このサブアレイは図9
のように12組組み合わされ、キャピラリーアレイ10
7が構成される。12個のキャピラリー保持具91は同
一平面上に12列に並べるようにエリア・アレイ保持具
93で固定し、他端のキャピラリー保持具92は12個
が順番に1直線上に並ぶようにリニア・アレイ保持具2
14で固定する。その結果キャピラリー端90aは同一
平面上に8本12列の格子状に並び、90b側は96本
のキャピラリー端が1直線上に並ぶ。図9では1列目の
サブアレイについてのみキャピラリー90をつなげて示
した。2〜12列目のサブアレイについては途中のキャ
ピラリーは省略してある。3〜11列目についてはサブ
アレイそのものを省略したが、1列目、2列目、12列
目のサブアレイの間に順番に配置してある。使用したキ
ャピラリーは内径0.1mm、外径0.2mm、長さ約
35cmのものを使用し、実施例1と同様にその内部に
アクリルアミドゲルを充填して使用した。ゲル濃度は9
%T((アクリルアミド+ビスアクリルアミド)の全溶
液量に対する比率)、0%C(ビスアクリルアミドの
(アクリルアミド+ビスアクリルアミド)に対する比
率)とした。本実施例のキャピラリーアレイ107の使
用により、96試料の同時解析が可能になる。
96 capillaries filled with gel
Using this, a capillary array having one end arranged in a straight line was produced. Assembling 96 pieces into an array with one holder complicates assembly and makes it difficult to replace the capillaries. Therefore, a sub-array of eight pieces is formed, and 12 sets of these sub-arrays are arranged to form a 96-capillary array. Configured. As shown in FIG. 8, eight capillaries 90 are arranged on the same plane, and the capillaries 91 and 92 are arranged so that the interval between the centers of the capillaries is 9 mm at one end and 0.5 mm at the other end. Fix each and align their ends. The capillary ends 90a fixed at intervals of 9 mm are sample injection side ends, and the opposite side 90b is an optical detection side end. This subarray is shown in FIG.
And the capillary array 10
7 is configured. The twelve capillary holders 91 are fixed by an area array holder 93 so as to be arranged in 12 rows on the same plane, and the other capillary holder 92 at the other end is linearly arranged so that twelve are sequentially aligned on a straight line. Array holder 2
Fix at 14. As a result, the capillary ends 90a are arranged in a grid of eight lines and 12 rows on the same plane, and 96 capillary ends are arranged on one straight line on the 90b side. In FIG. 9, the capillaries 90 are connected only for the subarray in the first row. The capillaries in the middle of the subarrays in the second to twelfth columns are omitted. Although the sub-arrays themselves are omitted from the third to eleventh columns, they are arranged in order between the first, second, and twelfth sub-arrays. The capillary used had an inner diameter of 0.1 mm, an outer diameter of 0.2 mm and a length of about 35 cm, and was filled with acrylamide gel as in Example 1, and used. Gel concentration is 9
% T (ratio to the total amount of (acrylamide + bisacrylamide) in solution) and 0% C (ratio of bisacrylamide to (acrylamide + bisacrylamide)). The use of the capillary array 107 of the present embodiment enables simultaneous analysis of 96 samples.

【0029】図10は、DNA塩基配列決定装置の構成
図である。キャピラリーアレイ107は、格子状に並ん
だ端を96穴のウエルを有するマイクロプレート様の上
部個別電極槽104の緩衝液(または、試料液)に挿入
する。なお、図では、キャピラリーアレイ107と上部
個別電極槽104との接続状態は図示していないが、こ
れは図11において説明する。なお、図では、わかりや
すくするために、キャピラリーの本数を96本から20
本に少なくして表示した。直線状に並べたキャピラリー
アレイ107の他端は光学セル103の内部に固定され
る。光学セル103にはシース液容器105からシース
液(緩衝液)をチューブ122とバルブ121を介して
注入し、キャピラリーアレイ107の下部に配置した中
空のキャピラリーアレイ108内部を通って下部電極槽
106に排出される。キャピラリーアレイ107と中空
のキャピラリーアレイ108とは、それぞれの端を対向
させ、2mm離して固定されている。試料を励起するた
めの光源として、2種のレーザ装置を使用した。1つは
波長488nmのアルゴンレーザ装置101であり、も
う1つは波長532nmのYAGレーザ装置102であ
り、これらをミラー109とダイクロイックミラー11
0によりアルゴンレーザ光111とYAGレーザ光11
2を同軸にして、1本のレーザ光113となるようにし
て、光学セル103にレンズ(図示せず)で絞って照射
した。蛍光標識された試料から生じる蛍光は、集光レン
ズ114、4種の分光フィルタ115a〜d、像分割プ
リズム116、結像レンズ117により、2次元検出器
118に結像させ、各試料のDNA断片からの蛍光強度
の時間波形をデータ処理ユニット119で解析する構成
とした。
FIG. 10 is a block diagram of a DNA base sequencer. The ends of the capillary array 107 arranged in a grid are inserted into a buffer solution (or a sample solution) in an upper individual electrode tank 104 having a 96-well shape. In the figure, the connection state between the capillary array 107 and the upper individual electrode tank 104 is not shown, but this will be described with reference to FIG. In the figure, the number of capillaries is increased from 96 to 20 for easy understanding.
Shown less in the book. The other end of the linearly arranged capillary array 107 is fixed inside the optical cell 103. A sheath liquid (buffer solution) is injected into the optical cell 103 from a sheath liquid container 105 via a tube 122 and a valve 121, and passes through a hollow capillary array 108 disposed below the capillary array 107 to a lower electrode tank 106. Is discharged. The ends of the capillary array 107 and the hollow capillary array 108 are opposed to each other and are fixed at a distance of 2 mm. Two types of laser devices were used as light sources for exciting the sample. One is an argon laser device 101 having a wavelength of 488 nm, and the other is a YAG laser device 102 having a wavelength of 532 nm, which is a mirror 109 and a dichroic mirror 11.
0, the argon laser beam 111 and the YAG laser beam 11
The optical cell 103 was focused and irradiated with a lens (not shown) so that 2 was coaxial and one laser beam 113 was formed. The fluorescence generated from the fluorescently labeled sample is imaged on a two-dimensional detector 118 by a condenser lens 114, four types of spectral filters 115a to 115d, an image splitting prism 116, and an imaging lens 117, and a DNA fragment of each sample is formed. The data processing unit 119 analyzes the time waveform of the fluorescence intensity from the data.

【0030】キャピラリーアレイ107への試料の注入
について、図11(試料注入部/上部電極槽の拡大断面
図)により説明する。図11は、12個の中の1個のキ
ャピラリー保持具91に保持されるキャピラリーを含む
面の断面図を示す。8穴×12列(合計96穴)の容器
様凹み104a、104b…を有する上部個別電極槽1
04を使用する。例えば、96穴のV底ウエルのマイク
ロプレートや96個のサンプリングチューブを8個×1
2列の格子状に9mm間隔に配置したものが使用でき
る。キャピラリーアレイ107の間隔は上部個別電極槽
104の形状に合致させる必要がある。また容器様凹み
104a、104b…を各々上部電極槽とするため、9
6本の白金電極120a、120b…を、容器様凹みに
対応したキャピラリーアレイ107端と同様に、電極保
持板120により、8本×12列の格子状に配置して固
定した。また、電極保持板120には、それぞれの白金
電極の近傍にはキャピラリーを通すための孔252a、
252b…が設けてある。試料240は凹み104a、
104b…の内部に入れる。上部個別電極槽104の上
部に電極保持板120をスペーサ250をはさんで重
ね、さらにエリア・アレイ保持具93をスペーサ251
をはさんで重ねる構造とする。個々のキャピラリー10
7a、107b…は電極保持板120の孔252a、2
52b…を貫いて試料液240に浸り、同様に個々のキ
ャピラリー別に白金電極120a、120b…も試料液
240に浸る。これらの電極と下部電極槽106内の電
極との間にほぼ同時に電圧を印加して試料240中のD
NA断片をキャピラリー内に注入する。電圧は、100
〜200V/cmの電界強度となるようにし、数秒〜1
0秒程度印加する。例えば5kVで10秒間印加する。
試料注入後は、上部個別電極槽104を取外し、代わり
に緩衝液の入った別の上部個別電極槽104をセット
し、100〜400V/cmの電界強度、例えば7kV
を印加して泳動を続けることで、分子量分離が行われ
る。この構成により、96試料を同時に注入し、次いで
96試料を同時に電気泳動できる。また、試料の注入
は、電極保持板120とエリア・アレイ保持具93つま
りキャピラリーアレイ107を重ねるだけで済み、従来
の平板ゲルの場合のようにピペッティングにより1試料
ずつ手操作で行う必要が無くなり、操作性を大幅に向上
させることができる。
The injection of a sample into the capillary array 107 will be described with reference to FIG. 11 (an enlarged sectional view of the sample injection part / upper electrode tank). FIG. 11 is a cross-sectional view of a plane including a capillary held by one of the twelve capillary holders 91. Upper individual electrode tank 1 having container-like recesses 104a, 104b, ... of 8 holes x 12 rows (96 holes in total)
04 is used. For example, a 96-well microplate with V-bottom wells or 96 sampling tubes 8 x 1
Those arranged in a grid of two rows at intervals of 9 mm can be used. The distance between the capillary arrays 107 needs to match the shape of the upper individual electrode tank 104. In addition, since each of the container-like recesses 104a, 104b,.
The six platinum electrodes 120a, 120b,... Were arranged and fixed in a grid of 8 × 12 rows by the electrode holding plate 120 similarly to the end of the capillary array 107 corresponding to the container-like recess. Further, in the electrode holding plate 120, holes 252a for passing capillaries are provided in the vicinity of each platinum electrode,
252b ... are provided. The sample 240 has a recess 104a,
104b... The electrode holding plate 120 is overlapped with the spacer 250 on the upper part of the upper individual electrode tank 104, and the area / array holder 93 is attached to the spacer 251.
Are sandwiched between them. Individual capillaries 10
7a, 107b ... are holes 252a, 2b of the electrode holding plate 120.
52b... Are immersed in the sample liquid 240. Similarly, the platinum electrodes 120a, 120b. A voltage is applied almost simultaneously between these electrodes and the electrodes in the lower electrode tank 106, and D
The NA fragment is injected into the capillary. The voltage is 100
~ 200 V / cm electric field strength, for several seconds ~ 1
Apply for about 0 seconds. For example, a voltage of 5 kV is applied for 10 seconds.
After the sample injection, the upper individual electrode tank 104 is removed, and another upper individual electrode tank 104 containing a buffer solution is set instead, and an electric field strength of 100 to 400 V / cm, for example, 7 kV
Is applied to continue electrophoresis, thereby performing molecular weight separation. With this configuration, 96 samples can be simultaneously injected, and then 96 samples can be electrophoresed simultaneously. Further, the sample injection is only required to overlap the electrode holding plate 120 with the area array holder 93, that is, the capillary array 107, and it is not necessary to manually perform one sample at a time by pipetting as in the case of the conventional flat gel. Therefore, the operability can be greatly improved.

【0031】なお、電界印加時には、図12に示すよう
に個々のキャピラリーを流れる電流値を個別に同時に連
続的に計測し、表示する機構を設けた。上部個別電極槽
104内の電極(120a、120b…)と下部電極槽
106内の白金電極209には泳動電源133により電
圧が印加される。電極120aと泳動電源133の間に
10kΩ程度の抵抗131と電圧計132を図12のよ
うに結線する。電流は電極209→バッファー液245
→キャピラリーアレイ108→光学セル部→キャピラリ
ーアレイ107の個々のキャピラリー107a→容器様
凹み104a内のバッファー液246→電極120a→
抵抗131→端子260とながれる。なお、キャピラリ
ー107aとキャピラリーアレイ108の間には光学セ
ル部等があるが図12では省略した。電圧計132の値
によりキャピラリーを流れる電流値を換算し、その電流
値を二値化手段により二値化して電流表示パネル140
に伝送する。端子261、262も、図12では省略し
たが、同様にそれぞれ電極120b、120cに接続
し、キャピラリー107b、107cをながれる電流値
を二値化して電流表示パネル140に伝送する。以下キ
ャピラリーアレイ107の全てのキャピラリーについて
も同様である。端子270は最後の96本目の端子であ
る。電流表示パネル140には8個×12列の表示ラン
プ140a、140b…が配置され、それぞれキャピラ
リー107a、107b…の電流値を表示する。なお、
抵抗131はキャピラリーゲルの抵抗値に比べて十分小
さい抵抗値のものを選ぶ。通常、100kΩ以下であれ
ば問題はない。また二値化のレベルは適当に調整できる
ようにする。通常泳動電流は、印加電圧、キャピラリー
長などにより異なるが、0.01mA程度である。ゲル
が破損したりすると電流が流れなくなったり、小さくな
ったりする。そこで、例えば0.003mA以下になっ
たときに表示ランプが点灯するようすると、ゲルの破損
などの異常をキャピラリー単位で認識することができ
る。その結果、異常のあるキャピラリーに対する測定結
果の解析を中止するなどの処置を施すことができる。ま
た、本例では、8本単位にキャピラリーをサブアレイ化
しており、破損したキャピラリーのあるユニットのみを
交換することができ、キャピラリーアレイを有効に使用
し続けることができる。このように操作性がよく経済的
な装置構成となる。
When an electric field is applied, as shown in FIG. 12, a mechanism is provided for continuously and simultaneously measuring and displaying the current values flowing through the individual capillaries. A voltage is applied to the electrodes (120a, 120b,...) In the upper individual electrode tank 104 and the platinum electrode 209 in the lower electrode tank 106 by the migration power supply 133. A resistor 131 of about 10 kΩ and a voltmeter 132 are connected between the electrode 120a and the migration power supply 133 as shown in FIG. The current is from electrode 209 to buffer solution 245
→ Capillary array 108 → Optical cell section → Individual capillaries 107a of capillary array 107 → Buffer solution 246 in container-like recess 104a → Electrode 120a →
The resistance 131 → the terminal 260 is connected. Note that an optical cell section and the like are provided between the capillary 107a and the capillary array 108, but are omitted in FIG. The current value flowing through the capillary is converted based on the value of the voltmeter 132, and the current value is binarized by the binarizing means to convert the current value into a current display panel 140.
To be transmitted. The terminals 261 and 262 are also omitted in FIG. 12, but are similarly connected to the electrodes 120b and 120c, respectively, binarize the current flowing through the capillaries 107b and 107c, and transmit the binarized current to the current display panel 140. Hereinafter, the same applies to all capillaries of the capillary array 107. The terminal 270 is the last 96th terminal. The current display panel 140 is provided with 8 × 12 columns of display lamps 140a, 140b,..., Which respectively display the current values of the capillaries 107a, 107b,. In addition,
The resistor 131 has a resistance value sufficiently smaller than the resistance value of the capillary gel. Usually, there is no problem if it is 100 kΩ or less. Also, the level of binarization can be adjusted appropriately. Normally, the migration current varies depending on the applied voltage, the capillary length, and the like, but is about 0.01 mA. If the gel breaks, the current will stop flowing or will decrease. Therefore, for example, if the display lamp is turned on when the voltage becomes 0.003 mA or less, abnormality such as gel breakage can be recognized in units of capillaries. As a result, it is possible to take measures such as stopping the analysis of the measurement result for the capillary having an abnormality. Further, in this example, the capillaries are sub-arrayed in units of eight, and only the unit having the damaged capillary can be replaced, so that the capillary array can be used effectively. Thus, the operability is good and an economical device configuration is obtained.

【0032】次に、光学セル部近傍の構造を図13によ
り説明する。光学セル103は、箱状の形状であり、筐
体201、アレイガイド202及び205、シース液注
入口203、光学窓204及び206などから構成され
る。なお、図13が記載される紙面の前面及び後面にも
筐体や光学窓があるが、図では省略した。また、筐体2
01、光学窓204及び206の部分は断面を示した。
光学セル103の上部は開放しており、この部分からリ
ニア・アレイ保持具214に固定されているキャピラリ
ーアレイ107を、アレイガイド202及び205に沿
って光学セル内に挿入し、固定する。光学セル103に
はシース液容器105からシース液(緩衝液)がチュー
ブ122とバルブ121を介して注入され、実施例1と
同様に、セル内でシースフローを形成し、キャピラリー
アレイ107の下部に配置した中空のキャピラリーアレ
イ108内部を通って下部電極槽106に排出される。
光学セル103は上部に開放しており、シース液容器の
シース液の液面230とセル内に流れ込んだシース液の
液面231は連動しており、この高さと下部電極槽10
6の液面の高さの差等によってシース液がセル内をフロ
ーすることになる。中空のキャピラリーアレイ108
は、実施例1と同様の内面処理をほどこした内径0.2
mm、外径0.35mm、長さ3cmのものを使用し、
リニア・アレイ保持具215によって、0.5mm間隔
に均等に並べ、光学セル103内部のキャピラリーアレ
イ107端と2mm離し、キャピラリーアレイ107と
108のそれぞれのキャピラリー同士の端が対向するよ
うに固定した。中空のキャピラリーアレイ108及びリ
ニア・アレイ保持具215は光学セル103に固定さ
れ、水漏れなどの無いようにシールされている。また光
学セル103と下部電極槽106は気密性よく密着さ
せ、その内部に溜る液は排出口210からバルブ21
1、チューブ212を介して廃液容器213に捨てられ
る。つまり排出口210の高さを超える液は排されるこ
とになり、下部電極槽106内の液面の高さは、ほぼ一
定となるため。そのため、シース液が流れ込んできても
落差はあまり変化せず、シースフローが安定に形成され
る。またバルブ211を閉じると、下部電極槽106内
がシース液で満ちるため、シース液の流れがとめること
ができ、シース液を有効に使用することができるように
なる。特に、測定を終了し、次の測定まで時間が空くと
きに、この機構は必要になる。本例では、液面230と
231がほぼ一致するが、例えば、液面231の液面セ
ンサを設け、液面の減少に応じてバルブ121を開閉す
る機構をもうけてもよい。この場合、シース液容器10
5を光学セルよりも高い位置に配置することができ、装
置構成が容易になる。
Next, the structure near the optical cell will be described with reference to FIG. The optical cell 103 has a box shape and includes a housing 201, array guides 202 and 205, a sheath liquid inlet 203, optical windows 204 and 206, and the like. Note that a housing and an optical window are also provided on the front surface and the rear surface of the paper in which FIG. Also, housing 2
01 and the optical windows 204 and 206 are shown in cross section.
The upper part of the optical cell 103 is open. From this part, the capillary array 107 fixed to the linear array holder 214 is inserted into the optical cell along the array guides 202 and 205 and fixed. A sheath liquid (buffer solution) is injected into the optical cell 103 from the sheath liquid container 105 via the tube 122 and the valve 121, and a sheath flow is formed in the cell as in the first embodiment. It is discharged to the lower electrode tank 106 through the inside of the arranged hollow capillary array 108.
The optical cell 103 is open at the top, and the liquid surface 230 of the sheath liquid in the sheath liquid container and the liquid surface 231 of the sheath liquid flowing into the cell are linked, and the height and the lower electrode tank 10
The sheath liquid flows in the cell due to a difference in the liquid surface height of No. 6 and the like. Hollow capillary array 108
Has an inner diameter of 0.2 with the same inner surface treatment as in Example 1.
mm, outer diameter 0.35mm, length 3cm,
By the linear array holder 215, the capillaries were evenly arranged at intervals of 0.5 mm, separated by 2 mm from the end of the capillary array 107 inside the optical cell 103, and fixed so that the ends of the capillaries of the capillary arrays 107 and 108 faced each other. The hollow capillary array 108 and the linear array holder 215 are fixed to the optical cell 103 and sealed so as not to leak water. The optical cell 103 and the lower electrode tank 106 are closely adhered to each other with good airtightness.
1. Discarded into the waste liquid container 213 via the tube 212. That is, the liquid exceeding the height of the discharge port 210 is discharged, and the height of the liquid surface in the lower electrode tank 106 becomes substantially constant. Therefore, even if the sheath liquid flows, the head does not change so much, and the sheath flow is formed stably. When the valve 211 is closed, the inside of the lower electrode tank 106 is filled with the sheath liquid, so that the flow of the sheath liquid can be stopped and the sheath liquid can be used effectively. In particular, this mechanism is required when a measurement is completed and time is left until the next measurement. In this example, the liquid levels 230 and 231 almost coincide with each other, but for example, a liquid level sensor for the liquid level 231 may be provided, and a mechanism for opening and closing the valve 121 in response to a decrease in the liquid level may be provided. In this case, the sheath liquid container 10
5 can be arranged at a position higher than the optical cell, and the device configuration is simplified.

【0033】下部電極槽106には電圧印加用の白金電
極209、その端子台208が設けられておる。ゲルキ
ャピラリーを使う場合、白金電極209には(反対側の
電極に対して)正の電圧を印加する。例えば白金電極1
20aに0V、白金電極209に7kVというような印
加も可能だが、白金電極120aに−7kV、白金電極
209に0V(接地)という電圧印加が安全性を確保す
るため望ましい。これは、シース液全体が白金電極20
9の電圧とほぼ同電位になり、電極209が高電圧状態
になると、シース液容器内、光学セル内、廃液容器内の
シース液がすべて高電圧になり、漏水等による感電、漏
電、絶縁破壊の危険性が増すからである。電極209に
0V(接地)の場合は、試料側が負高電圧になるが、緩
衝液のフローなどは無いため、漏水などが無く、感電、
漏電を容易に防ぐことができるため、装置構成が容易に
できるようになる。また、光学セルの筐体201として
ステンレスなどの金属を使用することも容易になり、加
工性がよくなり、安価に光学セルを作製することかでき
る。なお、電極209は本例のように中空のキャピラリ
ーアレイ108の下部に配置したが、光学セル内または
シース液容器内に配置してもよく、同様の効果がある。
The lower electrode tank 106 is provided with a platinum electrode 209 for voltage application and a terminal block 208 thereof. When using a gel capillary, a positive voltage is applied to the platinum electrode 209 (with respect to the opposite electrode). For example, platinum electrode 1
Although it is possible to apply 0 V to 20 a and 7 kV to platinum electrode 209, it is desirable to apply a voltage of −7 kV to platinum electrode 120 a and 0 V (ground) to platinum electrode 209 to ensure safety. This is because the sheath liquid as a whole is
When the electrode 209 is in a high voltage state and the electrode 209 is in a high voltage state, the sheath liquid in the sheath liquid container, the optical cell, and the waste liquid container all have a high voltage, resulting in electric shock, leakage, and dielectric breakdown due to water leakage. This is because the danger increases. When the voltage of the electrode 209 is 0 V (ground), the sample side has a negative high voltage.
Since the electric leakage can be easily prevented, the device configuration can be easily made. Further, it is easy to use a metal such as stainless steel as the housing 201 of the optical cell, the workability is improved, and the optical cell can be manufactured at low cost. Although the electrode 209 is disposed below the hollow capillary array 108 as in this example, the electrode 209 may be disposed in an optical cell or a sheath liquid container, and has the same effect.

【0034】レーザ光113は光学窓204または20
6をとおって光学セル内に入射し、実施例1と同様にシ
ースフロー状態で泳動するDNA断片を励起し、蛍光を
生じさせる。蛍光発光点220は、図のようにキャピラ
リーのほぼ直下に点状に発生する。ことになる。これら
の像は紙面の垂直方向から光学窓(図示していない)を
通して検出する。なお、レーザ光113はレンズによ
り、絞って照射するが、焦点距離が約150mmのレン
ズを使用することで、キャピラリーアレイの幅(本例の
場合約50mm)全体に渡って均一に照射することがで
きる。また、レーザ光は同軸にしないで照射することも
可能であるが、同軸にした場合、2本のレーザ光が同一
個所を照射するので、それぞれのレーザで励起されるD
NA断片の泳動距離が一定にできるので泳動時間のずれ
がなくなり、解析精度が向上する。また、両方のレーザ
光波長に吸収のある蛍光体の場合、同軸にすると、励起
光強度が実質的に増大するので検出感度が向上する。な
お、1本のみのレーザでも測定は可能である。
The laser beam 113 is applied to the optical window 204 or 20.
The DNA fragment enters the optical cell through 6, excites a DNA fragment to be migrated in a sheath flow state as in Example 1, and generates fluorescence. The fluorescent light emitting point 220 occurs in a dot shape almost immediately below the capillary as shown in the figure. Will be. These images are detected through an optical window (not shown) in a direction perpendicular to the paper. The laser beam 113 is radiated by a lens, but it is possible to uniformly irradiate the entire width of the capillary array (about 50 mm in this example) by using a lens having a focal length of about 150 mm. it can. It is also possible to irradiate the laser beam without being coaxial, but when coaxial, the two laser beams irradiate the same location, so that D
Since the migration distance of the NA fragment can be made constant, there is no shift in the migration time, and the analysis accuracy is improved. In the case of a phosphor that absorbs at both laser light wavelengths, coaxial arrangement substantially increases the excitation light intensity and improves the detection sensitivity. Note that measurement can be performed with only one laser.

【0035】蛍光像の検出について、図14により説明
する。蛍光発光点220から発する蛍光は、集光レンズ
114により集光し、像分割プリズム116により4つ
に分割し、結像レンズ117により、それぞれ結像(2
21a〜b)させる。この際、4種の分光フィルタ11
5a〜dを像分割プリズムの前面(または後面)に配置
することで、それぞれ分割された光が別々の波長成分と
なるようにできる。これは1つの蛍光発光点220につ
いて説明したが、すべての発光点についても同様であ
り、しかもこれら分割が同時に行われる。つまり、レー
ザ光走査や検出器の機械的走査をする場合のように時間
分割されることはなく、蛍光強度の測定間隔が長くなる
ことはなく高速に計測できる。リアルタイムで連続的に
計測することも可能である。また、像分割プリズムの前
に集光レンズを配置することで蛍光の集光効率が向上
し、検出感度の向上が図れる。また集光レンズの代わり
に円筒レンズを使うことも可能である。この場合、1方
向のみの光を集光するので通常の凸レンズを使う場合に
比べて効率は約半分になるが、使わない場合に比べ大幅
に検出感度を向上できる。また像分割プリズムを使う場
合、蛍光発光位置がずれると分割される像の強度の比率
が大きく変動する。平板ゲルを使う場合は、ゲルの発熱
などにより、ゲルに入射したレーザ光が曲がって蛍光発
光位置がずれ、測定精度が低下しやすいという問題があ
るが、本実施例の場合、レーザ光は水溶液中を通るので
レーザ光は曲がることなく一定位置を照射するので従来
に比べ測定精度が向上する。
The detection of a fluorescent image will be described with reference to FIG. Fluorescence emitted from the fluorescent light emitting point 220 is condensed by the condenser lens 114, divided into four by the image dividing prism 116, and formed into an image (2) by the imaging lens 117, respectively.
21a-b). At this time, four types of spectral filters 11
By arranging 5a to 5d on the front surface (or the rear surface) of the image splitting prism, it is possible to make each split light to have a different wavelength component. This has been described for one fluorescent light emitting point 220, but the same applies to all light emitting points, and these divisions are performed simultaneously. That is, time division is not performed as in the case of laser beam scanning or mechanical scanning of the detector, and measurement can be performed at high speed without increasing the fluorescence intensity measurement interval. It is also possible to measure continuously in real time. Further, by arranging a condenser lens in front of the image splitting prism, the efficiency of condensing the fluorescence is improved, and the detection sensitivity can be improved. It is also possible to use a cylindrical lens instead of the condenser lens. In this case, since the light is collected only in one direction, the efficiency is reduced to about half as compared with the case where a normal convex lens is used. When an image splitting prism is used, if the position of the fluorescent light is shifted, the ratio of the intensity of the split image is greatly changed. When a flat gel is used, there is a problem that the laser light incident on the gel is bent due to heat generation of the gel and the fluorescence emission position is shifted, and the measurement accuracy is easily lowered. Since it passes through the inside, the laser beam irradiates a fixed position without bending, so that the measurement accuracy is improved as compared with the related art.

【0036】また、光学セル内では、キャピラリーが密
に配置されるので、96泳動レーンという多数の場合で
も、その配置の両端の間隔は5cm程度以下となる。そ
のため、像分割プリズムの前に集光レンズや円筒レンズ
などの集光素子を使用することができ、蛍光をより高感
度に検出できる。従来の平板ゲルの場合には、24泳動
レーンでも、その両端の泳動レーンの間隔は30cm程
度であり、像分割プリズムの前に集光レンズを置く場
合、直径30cmのレンズが必要になるなどの理由で現
実的に困難である。本実施例では、キャピラリーアレイ
の幅が約50mmに対して、2次元検出器の受光素子の
幅が約27mmのものを使用した。全体としての像倍率
は約1/2であり、平板ゲル方式の場合は1/10程度
になるのに比べて集光効率がよい。さらに、キャピラリ
ーアレイを20から30本程度と少ない場合は、等倍の
拡大率になり、集光効率が向上し、より高感度化する。
集光効率の低下を防ぐため、キャピラリーアレイでのキ
ャピラリー同士の間隔はキャピラリー径の10倍程度以
下とするのが望ましい。図15は実際に得られる2次元
検出器上での蛍光像のイメージ図であり、20本のキャ
ピラリーアレイの場合である。図の横方向は、キャピラ
リーアレイ(配列)方向であり、縦方向は(色)分割方
向である。96本の場合も同様に、横に96個、縦に4
個の蛍光像が得られる。このようにキャピラリーアレイ
を泳動するすべての試料を、同時に、各々4(色)分割
して計測できる。そこで4種の分光フィルタ115a〜
dをプライマーA、プライマーC、プライマーG、プラ
イマーTの蛍光を透過するように調整することにより、
プライマーA、プライマーC、プライマーG、プライマ
ーTを識別して計測できる。図16は蛍光標識プライマ
ーの蛍光特性と分光フィルタの透過特性図であり、この
ようにそれぞれの蛍光標識プライマーの蛍光極大波長付
近に最大透過率を有する分光フィルタ(但し、励起レー
ザ光の波長を透過しないようにする)を使用し、計測を
行う。
Further, since the capillaries are densely arranged in the optical cell, the distance between both ends of the arrangement is about 5 cm or less even in a large number of 96 migration lanes. Therefore, a light-collecting element such as a light-collecting lens or a cylindrical lens can be used before the image splitting prism, and the fluorescence can be detected with higher sensitivity. In the case of a conventional flat gel, the spacing between the migration lanes at both ends is about 30 cm even in the 24 migration lanes, and a lens with a diameter of 30 cm is required when a condenser lens is placed in front of the image splitting prism. Realistically difficult for a reason. In this embodiment, the width of the light receiving element of the two-dimensional detector is about 27 mm while the width of the capillary array is about 50 mm. The image magnification as a whole is about 、, and in the case of the flat gel method, the light collection efficiency is better than about 1/10. Further, when the number of the capillary arrays is as small as about 20 to 30, the magnification becomes the same magnification, the light collection efficiency is improved, and the sensitivity is further improved.
In order to prevent a reduction in light collection efficiency, it is desirable that the distance between the capillaries in the capillary array be about 10 times or less the capillary diameter. FIG. 15 is an image diagram of a fluorescent image actually obtained on a two-dimensional detector, in the case of a 20-capillary array. The horizontal direction in the figure is the capillary array (arrangement) direction, and the vertical direction is the (color) division direction. Similarly, in the case of 96 pieces, 96 pieces horizontally and 4 pieces vertically
Fluorescent images are obtained. In this way, all the samples that migrate through the capillary array can be simultaneously measured by dividing them into four (color). Therefore, four types of spectral filters 115a-
By adjusting d to transmit the fluorescence of primer A, primer C, primer G, and primer T,
The primer A, the primer C, the primer G, and the primer T can be identified and measured. FIG. 16 is a diagram showing the fluorescence characteristics of the fluorescent-labeled primers and the transmission characteristics of the spectral filters. As shown in FIG. Measurement).

【0037】図17はキャピラリーアレイのうちの1本
のゲルキャピラリーを泳動する試料から発する蛍光信号
強度の時間波形の実測値である。上から分光フィルタ1
15a、b、c、dを透過した蛍光強度の時間波形であ
る。このように1試料/1キャピラリーから4種の蛍光
情報を同時に得ることができる。ただし、図16からわ
かるように、蛍光標識プライマーの蛍光はブロードであ
り、4種の蛍光標識プライマーの蛍光が重なり合ってい
る。そのため、図17の波形は、単一の蛍光標識プライ
マーの信号ではなく複数の蛍光標識プライマーの蛍光の
和として観測されている。例えば、IaはプライマーT
の蛍光に、プライマーG、プライマーA、プライマーC
の蛍光成分が混ざったものである。Ib、Ic、Idに
ついても同様である。蛍光標識プライマーの蛍光特性と
分光フィルタの透過特性と検出器の感度特性を基にこれ
らの影響を補正すると、図18のように上からプライマ
ーT、プライマーG、プライマーA、プライマーC単独
の蛍光強度の時間波形が得られる。これはそれぞれT、
G、A、C断片の泳動スペクトルとなり、この波形から
通常の方法により、DNAの塩基配列が決定できる。本
実施例では、塩基配列決定を96試料同時に行うことが
でき、高スループット化達成できる。具体的には、泳動
速度が200塩基/時間程度であり、全体としてスルー
プットは、20k塩基/時間と平板ゲルを使用する従来
法に比較して10倍以上の高スループット化が達成でき
る。また本実施例についても実施例1に関し記載した同
様の効果がある。また、上記光学セルを実施例1または
実施例4〜6に記載の構造の光学セルとしても上記とほ
ぼ同様にDNAの塩基配列決定のための計測をすること
ができ、また実施例1または実施例4〜6に関し記載し
た同様の効果がある。また本実施例では4分割プリズム
を使用したが、2分割プリズムを使用し、特開平5−1
18991号公報に記載の方法に従って塩基種を識別す
ることにより、DNAの塩基配列が決定できる。なお、
本実施例では、実施例1と同様にキャピラリーアレイの
キャピラリーはその内面をシランカップリング処理し、
ゲルをキャピラリー内壁に化学的に結合させた。この処
理はキャピラリー内壁全面に行なう必要はなく、一部、
つまり光学セル側の端近傍のみでもよい。これによって
光学セル内部のシース液へのゲルのはみ出しを同様に防
ぐことができ、かつ処理が簡単になり、しかもゲルが安
定に調製できる。またゲルには界面活性剤等を添加して
もよい。これらのことは、先に説明した実施例1〜6に
ついても同様に適用できる。
FIG. 17 shows the measured values of the time waveform of the intensity of the fluorescence signal emitted from the sample migrating one gel capillary of the capillary array. Spectral filter 1 from above
It is a time waveform of the fluorescence intensity which transmitted 15a, b, c, and d. As described above, four types of fluorescence information can be obtained simultaneously from one sample / one capillary. However, as can be seen from FIG. 16, the fluorescence of the fluorescently labeled primer is broad, and the fluorescences of the four fluorescently labeled primers overlap. Therefore, the waveform in FIG. 17 is observed not as a signal of a single fluorescently labeled primer but as a sum of fluorescence of a plurality of fluorescently labeled primers. For example, Ia is the primer T
Primer G, Primer A, Primer C
Are mixed. The same applies to Ib, Ic, and Id. When these effects are corrected based on the fluorescence characteristics of the fluorescent-labeled primer, the transmission characteristics of the spectral filter, and the sensitivity characteristics of the detector, the fluorescence intensities of the primers T, G, A, and C alone from above as shown in FIG. Is obtained. This is T,
The electrophoretic spectra of the G, A, and C fragments are obtained, and the base sequence of the DNA can be determined from this waveform by a conventional method. In this example, the base sequence can be determined simultaneously for 96 samples, and high throughput can be achieved. Specifically, the electrophoresis speed is about 200 bases / hour, and the overall throughput is 20 k bases / hour, which can achieve at least 10 times higher throughput than the conventional method using a plate gel. This embodiment also has the same effect as that described in the first embodiment. Also, when the optical cell is an optical cell having the structure described in Example 1 or Examples 4 to 6, measurement for DNA base sequence determination can be performed in substantially the same manner as described above. Similar effects as described for Examples 4-6 are obtained. In this embodiment, a four-divided prism is used, but a two-divided prism is used.
The base sequence of DNA can be determined by identifying base species according to the method described in JP-A-18991. In addition,
In this embodiment, the capillaries of the capillary array are subjected to a silane coupling treatment on the inner surface thereof, as in the first embodiment.
The gel was chemically bound to the capillary inner wall. This process does not need to be performed on the entire inner wall of the capillary.
That is, it may be only near the end on the optical cell side. This can similarly prevent the gel from protruding into the sheath liquid inside the optical cell, simplify the processing, and stably prepare the gel. Further, a surfactant or the like may be added to the gel. These can be similarly applied to the first to sixth embodiments described above.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、光学測定をキャピラリ
ーゲル等の試料分離部の外で行うことにより、背景光等
の影響の少ない高感度な蛍光または光吸収計測が可能な
電気泳動装置が実現できる。また、複数の試料を同時に
泳動し、同時に計測することのできる簡便な電気泳動装
置が実現できる。また、操作性・安全性が高く高スルー
プットでDNAの塩基配列決定が可能な装置が実現でき
る。
According to the present invention, an electrophoresis apparatus capable of performing highly sensitive fluorescence or light absorption measurement with little influence of background light or the like by performing an optical measurement outside a sample separation section such as a capillary gel is provided. realizable. Further, a simple electrophoresis apparatus capable of simultaneously migrating a plurality of samples and measuring at the same time can be realized. In addition, an apparatus that has high operability and safety and can determine the base sequence of DNA at high throughput can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例の電気泳動装置の電気泳
動部及びレーザ光照射系の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an electrophoresis unit and a laser beam irradiation system of an electrophoresis apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の電気泳動装置の蛍光検
出系の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a fluorescence detection system of the electrophoresis apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例の電気泳動装置の光照射
系・検出系の部分の構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a light irradiation system and a detection system of an electrophoresis apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例の電気泳動装置の間隙部
付近の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram near a gap of an electrophoresis apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例の電気泳動装置の電気泳
動部の構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of an electrophoresis unit of an electrophoresis apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例の複数の溝を有する平板
の斜視図。
FIG. 6 is a perspective view of a flat plate having a plurality of grooves according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施例の電気泳動装置の電気泳
動部の蛍光セル部分を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a fluorescent cell portion of an electrophoresis section of an electrophoresis apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施例で使用するキャピラリー
のサブアレイの構成図。
FIG. 8 is a configuration diagram of a capillary sub-array used in a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第7の実施例で使用するキャピラリー
アレイの構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram of a capillary array used in a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第7の実施例の電気泳動装置の構成
図。
FIG. 10 is a configuration diagram of an electrophoresis apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第7の実施例における試料注入部/
上部電極槽の拡大断面図。
FIG. 11 shows a sample injection section / a seventh embodiment of the present invention.
The expanded sectional view of an upper electrode tank.

【図12】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る泳動電流計測・表示部の構成図。
FIG. 12 is a configuration diagram of a migration current measurement / display unit in an electrophoresis apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る光学セル部の近傍の構成を示す一部断面を含む説明
図。
FIG. 13 is an explanatory view including a partial cross section showing a configuration near an optical cell unit in an electrophoresis apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る蛍光検出・色分離部の原理構成図。
FIG. 14 is a view illustrating the principle configuration of a fluorescence detection / color separation unit in an electrophoresis apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第7の実施例の電気泳動装置におけ
る2次元検出器で得られる蛍光像のイメージ図。
FIG. 15 is an image diagram of a fluorescent image obtained by a two-dimensional detector in the electrophoresis apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施例で使用した蛍光標識プ
ライマーの蛍光特性と分光フィルタの透過特性図。
FIG. 16 is a graph showing the fluorescence characteristics of a fluorescent-labeled primer used in the seventh embodiment of the present invention and the transmission characteristics of a spectral filter.

【図17】本発明の第7の実施例による1本のゲルキャ
ピラリーを泳動する試料から発する蛍光信号強度の時間
波形の測定データの一例を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing an example of measurement data of a time waveform of the intensity of a fluorescence signal emitted from a sample in which one gel capillary is migrated according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】図17のデータを解析して得られたA、C、
G、T断片に対する時間波形。
FIG. 18 shows A, C, and C obtained by analyzing the data of FIG.
Time waveforms for G and T fragments.

【図19】従来例のキャピラリー電気泳動装置の蛍光測
定部の構成図。
FIG. 19 is a configuration diagram of a fluorescence measurement unit of a conventional capillary electrophoresis apparatus.

【図20】従来例のキャピラリー電気泳動装置のシース
フローキュベットを使用した蛍光測定部の構成図。
FIG. 20 is a configuration diagram of a fluorescence measurement unit using a sheath flow cuvette of a conventional capillary electrophoresis apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b、1c、1d〜、1t…キャピラリー、2
a、2b、2c、2d〜、2t…キャピラリー、4…蛍
光セル、3a、3b、3c、3d〜、3t…間隙部、5
a及び5b…マルチキャピラリー保持具、6…陰極側電
極槽、7…陽極側電極槽、8…シース液注入口、9…四
ふっ化エチレン樹脂製のチューブ、10…シース液容
器、11…シース液、12…直流高電圧電源、20…ア
ルゴンレーザ光源、21…レーザ光、22…レンズ、3
0…蛍光、32…干渉フィルタ、33…レンズ、34…
二次元検出器、35…コントローラ、36…データ処理
装置、37…モニタ、38…プリンタ、39…メモリ、
50…光源、51…モノクロメータ、52…レンズ、5
3…レンズ、54…一次元センサ、55…一次元センサ
用のコントローラ、56…データ処理装置、57…モニ
タ、58…プリンタ、59…メモリ、60…蛍光セル、
61a〜61t…細孔、62…平板、63…液溜め、6
4…チューブ、65…電極槽、70…シール板、71…
チューブ、80…平板、81a、81b、81c、81
d…溝、84…蛍光セル、82a、82b、82c、8
2d…キャピラリー、83…マルチキャピラリー保持
具、85…シース液注入口、86…チューブ、87…シ
ース液容器、88…シース液、90…キャピラリー、9
0a、90b…キャピラリー端、91、92…キャピラ
リー保持具、93…エリア・アレイ保持具、107…キ
ャピラリーアレイ、214…リニア・アレイ保持具、1
01…アルゴンレーザ装置、102…YAGレーザ装
置、103…光学セル、104…上部個別電極槽、10
4a、104b〜…容器様凹み、105…シース液容
器、106…下部電極槽、107…キャピラリーアレ
イ、107a、107b〜…キャピラリー、108…中
空のキャピラリーアレイ、109…ミラー、110…ダ
イクロイックミラー、111…アルゴンレーザ光、11
2…YAGレーザ光、113…レーザ光、114…集光
レンズ、115a〜d…分光フィルタ、116…像分割
プリズム、117…結像レンズ、118…2次元検出
器、119…データ処理ユニット、120…電極保持
板、120a、120b…白金電極、121…バルブ、
122…チューブ、131…抵抗、132…電圧計、1
33…泳動電源、140…電流表示パネル、140a、
140b〜…表示ランプ、201…筐体、202、20
5…アレイガイド、203…シース液注入口、204、
206…光学窓、208…端子台、209…白金電極、
210…排出口、211…バルブ、212…チューブ、
213…廃液容器、214…リニア・アレイ保持具、2
15…リニア・アレイ保持具、220…蛍光発光点、2
21a〜221d…結像、230…シース液容器のシー
ス液の液面、231…セル内に流れ込んだシース液の液
面、240…試料、245、246…バッファー液、2
50、251…スペーサ、252、253…孔、26
0、261、262、270…端子。
1a, 1b, 1c, 1d to 1t: Capillary, 2
a, 2b, 2c, 2d to 2t: Capillary, 4: Fluorescent cell, 3a, 3b, 3c, 3d to 3t: gap, 5
a and 5b: Multi-capillary holder, 6: Cathode-side electrode tank, 7: Anode-side electrode tank, 8: Sheath liquid inlet, 9: Tube made of ethylene tetrafluoride resin, 10: Sheath liquid container, 11: Sheath Liquid, 12 DC high voltage power supply, 20 Argon laser light source, 21 Laser light, 22 Lens, 3
0 ... fluorescence, 32 ... interference filter, 33 ... lens, 34 ...
Two-dimensional detector, 35 controller, 36 data processing device, 37 monitor, 38 printer, 39 memory
50 light source, 51 monochromator, 52 lens, 5
Reference numeral 3 denotes a lens, 54 denotes a one-dimensional sensor, 55 denotes a controller for a one-dimensional sensor, 56 denotes a data processing device, 57 denotes a monitor, 58 denotes a printer, 59 denotes a memory, and 60 denotes a fluorescent cell.
61a-61t: pores, 62: flat plate, 63: reservoir, 6
4 ... tube, 65 ... electrode tank, 70 ... seal plate, 71 ...
Tube, 80 ... flat plate, 81a, 81b, 81c, 81
d: groove, 84: fluorescent cell, 82a, 82b, 82c, 8
2d: Capillary, 83: Multi-capillary holder, 85: Sheath liquid inlet, 86: Tube, 87: Sheath liquid container, 88: Sheath liquid, 90: Capillary, 9
0a, 90b: Capillary end, 91, 92: Capillary holder, 93: Area array holder, 107: Capillary array, 214: Linear array holder, 1
01: argon laser device, 102: YAG laser device, 103: optical cell, 104: upper individual electrode tank, 10
4a, 104b -... container-like recess, 105 ... sheath liquid container, 106 ... lower electrode tank, 107 ... capillary array, 107a, 107b -... capillary, 108 ... hollow capillary array, 109 ... mirror, 110 ... dichroic mirror, 111 ... Argon laser light, 11
2 YAG laser light, 113 laser light, 114 focusing lens, 115 a to d spectral filter, 116 image splitting prism, 117 imaging lens, 118 two-dimensional detector, 119 data processing unit, 120 ... Electrode holding plate, 120a, 120b ... Platinum electrode, 121 ... Valve,
122: tube, 131: resistance, 132: voltmeter, 1
33 ... Migration power supply, 140 ... Current display panel, 140a,
140b -... indicator lamp, 201 ... housing, 202, 20
5 ... array guide, 203 ... sheath liquid inlet, 204,
206: optical window, 208: terminal block, 209: platinum electrode,
210: outlet, 211: valve, 212: tube,
213: waste liquid container, 214: linear array holder, 2
15: Linear array holder, 220: Fluorescent emission point, 2
21a to 221d: imaging, 230: liquid level of the sheath liquid in the sheath liquid container, 231: liquid level of the sheath liquid flowing into the cell, 240: sample, 245, 246: buffer liquid, 2
50, 251 ... spacer, 252, 253 ... hole, 26
0, 261, 262, 270... Terminals.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 21/64 G01N 27/447 C12M 1/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 21/64 G01N 27/447 C12M 1/00

Claims (29)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】蛍光標識された試料が泳動する泳動媒体を
含む複数の第1のキャピラリーと、緩衝液を含む複数の
第2のキャピラリーと、前記緩衝液が満たされ、前記第
1、及び第2のキャピラリーのそれぞれの一端が、間隙
をもって内部に配置され、前記第1のキャピラリーから
前記間隙に前記試料が流動する光学セルと、前記間隙の
近傍にシースフローを形成するために、前記緩衝液を前
記光学セルに導入する手段と、前記間隙を流動する前記
試料に光を照射する光照射手段と、前記光の照射により
生じる前記試料から発する蛍光を検出する光検出手段と
を有することを特徴とする電気泳動装置。
And 1. A fluorescent labeled samples the first plurality including a migration medium for Capillary, a plurality of second capillary containing buffer, the buffer is filled, the first and second One end of each of the two capillaries is arranged inside with a gap, and the buffer is used to form an optical cell in which the sample flows from the first capillary into the gap and a sheath flow near the gap. Means for introducing light into the optical cell, light irradiating means for irradiating the sample flowing through the gap with light, and light detecting means for detecting fluorescence emitted from the sample caused by the irradiation of the light. Electrophoresis device.
【請求項2】請求項1に記載の電気泳動装置において、
前記間隙のそれぞれがほぼ直線上に配置され、前記光照
射手段は前記間隙のそれぞれに、前記光を実質的に同時
に照射することを特徴とする電気泳動装置。
2. The electrophoretic device according to claim 1, wherein
An electrophoresis apparatus, wherein each of the gaps is arranged substantially on a straight line, and the light irradiating means irradiates each of the gaps with the light substantially simultaneously.
【請求項3】蛍光標識された試料が泳動する泳動媒体を
含む複数のキャピラリーと、前記複数のキャピラリーの
それぞれの端が内部に配置される光学セルと、前記それ
ぞれの端部の近傍にシースフローを形成するために、
衝液を前記光学セルに導入する手段と、前記シースフロ
ーの中で前記試料に光を照射する光照射手段と、前記光
の照射により生じる前記試料から発する蛍光を検出する
光検出手段とを有することを特徴とする電気泳動装置。
3. A plurality of capillaries including an electrophoresis medium on which a fluorescently labeled sample migrates, an optical cell in which each end of the plurality of capillaries is disposed, and a sheath flow near each of the ends. Loose to form
Further comprising means for introducing a 衝液 to the optical cell, and a light irradiating means for irradiating light to the sample in the sheath flow, and a light detecting means for detecting the fluorescence emitted from the sample caused by irradiation of the light An electrophoresis apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項4】請求項3に記載の電気泳動装置において、
前記それぞれの端部がほぼ直線上に配置され、前記光照
射手段は前記シースフローのそれぞれに、前記光を実質
的に同時に照射することを特徴とする電気泳動装置。
4. The electrophoretic device according to claim 3, wherein
The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein each of the ends is arranged substantially linearly, and the light irradiating means irradiates each of the sheath flows with the light substantially simultaneously.
【請求項5】試料が泳動する泳動媒体を含む複数の第1
のキャピラリーと、緩衝液が満たされ、前記複数の第1
のキャピラリーのそれぞれの端部が内部に配置され、前
記試料が、前記複数の第1のキャピラリーのそれぞれの
端部から前記緩衝液に流出する光学セルと、前記試料を
検出する光検出手段とを有することを特徴とする電気泳
動装置。
5. A method according to claim 1, wherein the first electrophoresis medium includes an electrophoresis medium on which the sample migrates.
A plurality of capillaries, filled with a buffer, and
Each end of the capillary is disposed inside, the sample is an optical cell that flows out of the end of each of the plurality of first capillaries into the buffer solution , and a light detection unit that detects the sample. An electrophoresis apparatus, comprising:
【請求項6】請求項5に記載の電気泳動装置において、
前記それぞれの端部の近傍にシースフローを形成するた
めに、緩衝液を前記光学セルに導入する手段を有し、前
記シースフローは、前記それぞれの端部から流出する前
記試料が前記緩衝液中に移動する際、前記試料が前記
衝液中に拡散することを防止することを特徴とする電気
泳動装置。
6. The electrophoretic device according to claim 5, wherein
Means for introducing a buffer solution into the optical cell to form a sheath flow near the respective end, wherein the sheath flow is such that the sample flowing out of the respective end is in the buffer solution; when moving to the sample and a steep
An electrophoresis apparatus characterized in that it is prevented from diffusing into an impact liquid .
【請求項7】請求項5に記載の電気泳動装置において、
複数の第2のキャピラリーを有し、前記第1、及び前記
第2のキャピラリーのそれぞれの一端が、間隙をもって
前記光学セルの内部に配置され、前記第1のキャピラリ
ーから前記第2のキャピラリーに前記試料が流動し、前
緩衝液が前記複数の第2のキャピラリーから流出する
ことを特徴とする電気泳動装置。
7. The electrophoretic device according to claim 5, wherein
One end of each of the first and second capillaries is disposed inside the optical cell with a gap, and a plurality of second capillaries are provided from the first capillary to the second capillary. An electrophoresis apparatus, wherein a sample flows and the buffer flows out of the plurality of second capillaries.
【請求項8】請求項7に記載の電気泳動装置において、
前記それぞれの端部がほぼ直線上に配置され、前記光検
出手段は、前記間隙の中で前記試料の有無を実質的に同
時に検出することを特徴とする電気泳動装置。
8. The electrophoretic device according to claim 7, wherein
The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein the respective end portions are arranged substantially on a straight line, and the light detection means detects the presence or absence of the sample in the gap substantially simultaneously.
【請求項9】請求項5に記載の電気泳動装置において、
前記それぞれの端部の近傍にシースフローを形成するた
めに、前記緩衝液を、前記複数の第1のキャピラリーの
それぞれの端部の近傍の外周に沿って流す手段を有する
ことを特徴とする電気泳動装置。
9. The electrophoretic device according to claim 5, wherein
Means for flowing the buffer along an outer periphery near each end of the plurality of first capillaries to form a sheath flow near the respective ends. Electrophoresis device.
【請求項10】請求項5に記載の電気泳動装置におい
て、単一の第2のキャピラリーを有し、前記第2のキャ
ピラリーの一方の端部は、前記複数の第1のキャピラリ
ーのそれぞれの端部と距離を隔てて前記光学セルに配置
され、前記試料が、前記複数の第1のキャピラリーのそ
れぞれの端部から前記第2のキャピラリーに流動し、前
緩衝液が前記単一の第2のキャピラリーから流出する
ことを特徴とする電気泳動装置。
10. The electrophoresis apparatus according to claim 5, comprising a single second capillary, wherein one end of said second capillary is an end of each of said plurality of first capillaries. A portion of the plurality of first capillaries and the sample flows from the respective ends of the plurality of first capillaries to the second capillary, wherein the buffer solution is the single second capillaries. An electrophoresis device characterized by flowing out of a capillary.
【請求項11】請求項5に記載の電気泳動装置におい
て、前記複数の第1のキャピラリーのそれぞれの端部が
ほぼ直線上に配置され、前記光検出手段は、前記複数の
第1のキャピラリーのそれぞれの端部の外部で前記試料
の有無を実質的に同時に検出することを特徴とする電気
泳動装置。
11. The electrophoresis apparatus according to claim 5, wherein respective ends of the plurality of first capillaries are arranged substantially on a straight line, and the light detecting means includes a plurality of first capillaries. An electrophoresis apparatus, wherein the presence or absence of the sample is detected substantially simultaneously outside each end.
【請求項12】請求項5に記載の電気泳動装置におい
て、前記試料が蛍光標識されており、前記光検出手段
は、前記緩衝液の中を流動する前記試料に照射する光を
得る光源と、前記光の照射により生じる前記試料から発
する蛍光を、検出する光検出器と含むことを特徴とする
電気泳動装置。
12. The electrophoretic device according to claim 5, wherein the sample is labeled with a fluorescent light, and the light detecting means obtains light for irradiating the sample flowing in the buffer with a light source; An electrophoresis apparatus, comprising: a photodetector for detecting fluorescence emitted from the sample caused by the light irradiation.
【請求項13】請求項5に記載の電気泳動装置におい
て、前記光検出手段は、前記緩衝液の中を流動する前記
試料に照射する光を得る光源と、照射される前記光の前
記試料による光吸収を、検出する光検出器と含むことを
特徴とする電気泳動装置。
13. An electrophoresis apparatus according to claim 5, wherein said light detecting means comprises a light source for obtaining light for irradiating said sample flowing in said buffer solution , and a light source for irradiating said sample with said light. An electrophoresis apparatus comprising: a light detector for detecting light absorption.
【請求項14】蛍光標識された試料が泳動する泳動媒体
を含む複数の第1のキャピラリーと、緩衝液を含む複数
の第2のキャピラリーと、前記緩衝液が満たされ、前記
第1、及び第2のキャピラリーのそれぞれの一端が、間
隙をもって内部に配置され、前記第1のキャピラリーか
ら前記間隙に前記試料が流動する光学セルと、前記複数
の第1のキャピラリーのそれぞれの一端の近傍にシース
フローを形成するために、前記緩衝液を前記光学セルに
導入する手段と、前記間隙を流動する前記試料に照射す
る光を得る光源と、前記光の照射により生じる前記試料
から発する蛍光を、前記間隙の中で検出する光検出手段
とを有することを特徴とする電気泳動装置。
14. A first capillary plurality of containing electrophoretic medium fluorescence-labeled sample to electrophoresis, and a plurality of second capillary containing buffer, the buffer is filled, the first and second One end of each of the two capillaries is disposed inside with a gap, the optical cell in which the sample flows from the first capillary to the gap, and a sheath flow near one end of each of the plurality of first capillaries. Means for introducing the buffer solution into the optical cell, a light source for obtaining light for irradiating the sample flowing through the gap, and a fluorescent light emitted from the sample caused by the light irradiation. An electrophoretic device, comprising: a light detecting unit that detects light in the device.
【請求項15】蛍光標識された試料が泳動する泳動媒体
を含む複数の第1のキャピラリーと、単一の第2のキャ
ピラリーと、前記第2のキャピラリーの一方の端部と、
前記複数の第1のキャピラリーのそれぞれの端部とが距
離を隔て、内部に配置される前記光学セルと、前記複数
の第1のキャピラリーのそれぞれの一端の近傍にシース
フローを形成するために、緩衝液を前記光学セルに導入
する手段と、前記シースフローの中を流動する前記試料
に光を照射する光照射手段と、前記光の照射により生じ
る前記試料から発する蛍光を、検出する光検出手段とを
有し、前記緩衝液を前記第2のキャピラリーから流出さ
せることを特徴とする電気泳動装置。
15. A plurality of first capillaries including an electrophoresis medium on which a fluorescently labeled sample migrates, a single second capillary, one end of the second capillary,
In order to form a sheath flow in the vicinity of one end of each of the plurality of first capillaries and one end of each of the plurality of first capillaries at a distance and the optical cell disposed therein, Means for introducing a buffer into the optical cell, light irradiating means for irradiating the sample flowing through the sheath flow with light, and light detecting means for detecting fluorescence emitted from the sample caused by the light irradiation Wherein the buffer is caused to flow out of the second capillary.
【請求項16】請求項15に記載の電気泳動装置におい
て、前記複数の第1のキャピラリーのそれぞれの端部が
ほぼ直線上に配置され、前記光照射手段は、前記シース
フローの中で前記試料を実質的に同時に照射し、前記光
照射手段は、前記シースフローの中で、前記試料の有無
を実質的に同時に検出することを特徴とする電気泳動装
置。
16. The electrophoresis apparatus according to claim 15, wherein respective ends of said plurality of first capillaries are arranged substantially in a straight line, and said light irradiating means is provided for said sample in said sheath flow. And the light irradiating means detects the presence or absence of the sample substantially simultaneously in the sheath flow.
【請求項17】試料が泳動する泳動媒体を含む複数のキ
ャピラリーと、前記複数のキャピラリーのそれぞれの一
端の少なくとも近傍にシースフローを形成するために
衝液を送流する手段と、前記試料を前記シースフローの
中で検出する光検出手段とを有することを特徴とする電
気泳動装置。
17. A plurality of capillaries containing a migration medium the sample migrating, slow to form a sheath flow in at least the vicinity of one end of each of said plurality of capillaries
Means for flow controlling the 衝液, electrophoresis apparatus and having a light-detecting means for detecting the sample in the sheath flow.
【請求項18】試料を泳動分離する複数のキャピラリー
と、緩衝液を導入する導入口と、前記緩衝液を排出する
排出口とを有し、前記複数のキャピラリーの各々の一方
の端部が内部に配置され、緩衝液が収納され前記導入口
に接続される容器から前記緩衝液を導入し、前記複数の
キャピラリーのそれぞれの一端の近傍にシースフローを
形成し、前記試料を、前記複数の第1のキャピラリーの
それぞれの端部から前記シースフローに流出させる光学
セルと、前記シースフローの中を流動する前記試料に光
を照射する手段と、前記光が照射された前記試料を、検
出する光学検出手段とを有することを特徴とする電気泳
動装置。
A plurality of capillaries which electrophoretic separation of 18. sample, an inlet port for introducing a buffer solution, and a discharge port for discharging the buffer solution, one end of each of said plurality of capillaries internal The buffer is introduced from a container in which the buffer is stored and connected to the introduction port, a sheath flow is formed near one end of each of the plurality of capillaries, and the sample is subjected to the plurality of capillaries. An optical cell for flowing the sheath flow from each end of the one capillary to the sheath flow, a unit for irradiating the sample flowing in the sheath flow with light, and an optical unit for detecting the sample irradiated with the light An electrophoresis apparatus, comprising: a detection unit.
【請求項19】試料を泳動分離する複数のキャピラリー
と、前記複数のキャピラリーの各々の一方の端部の近傍
に、前記キャピラリーの各々の軸方向に沿って形成され
るシースフローの中で前記試料を、前記キャピラリーの
外部において検出する光検出手段とを有する電気泳動装
置。
19. A plurality of capillaries for electrophoretically separating a sample, and the sample in a sheath flow formed near one end of each of the plurality of capillaries and along the axial direction of each of the capillaries. An electrophoretic device having a light detecting means for detecting the outside of the capillary.
【請求項20】試料を泳動分離する複数のキャピラリー
と、前記複数のキャピラリーの各々の一方の端部が内部
に配置され、緩衝液を導入する導入口と、前記緩衝液
排出する排出口とを有する光学セルと、前記導入口に接
続される緩衝液を収納する容器と、前記複数キャピラリ
ーの各々の外部に流出した前記試料に光を照射する手段
と、前記試料を、前記複数キャピラリーの各々の外部で
検出する光学検出手段とを有することを特徴とする電気
泳動装置。
20. A plurality of capillaries for the sample electrophoretic separation, said one end of each of the plurality of capillaries disposed therein, an inlet port for introducing a buffer solution, a discharge port for discharging the buffer solution An optical cell having a container for storing a buffer solution connected to the inlet, means for irradiating the sample flowing out of each of the plurality of capillaries with light, and the sample, each of the plurality of capillaries An electrophoretic device, comprising: an optical detection unit that detects the outside of the device.
【請求項21】試料を泳動分離するキャピラリーと、前
記キャピラリーの一方の端部の近傍に、前記キャピラリ
ーの軸方向に沿って形成されたシースフローの中で、前
記試料を検出する光検出手段とを有し、前記キャピラリ
ーは複数からなり、前記端部のそれぞれがほぼ直線上に
配置され、前記光検出手段は、前記端部のそれぞれ近傍
の前記シースフローの中で、前記試料の有無を実質的に
同時に検出することを特徴とする電気泳動装置。
21. A capillary for electrophoretically separating a sample, and a light detecting means for detecting the sample in a sheath flow formed near one end of the capillary along an axial direction of the capillary. have a, the capillary
Each of the ends is substantially in a straight line.
And the light detecting means is disposed near each of the end portions.
In the sheath flow of the above, the presence or absence of the sample is substantially determined.
An electrophoresis apparatus characterized in that detection is performed simultaneously .
【請求項22】試料を泳動分離する泳動媒体が充填され
た複数のキャピラリーと、前記複数のキャピラリーの各
々の一方の端部の近傍の外周を覆って流動する流動液
と、前記複数のキャピラリーの各々の外部において前記
流動液の中で前記試料を検出する光検出手段とを有する
ことを特徴とする電気泳動装置。
22. An electrophoresis medium for electrophoretically separating a sample is filled.
A plurality of capillaries, and each of the plurality of capillaries
Flowing fluid flowing over the outer perimeter near each one end
And outside of each of the plurality of capillaries,
Light detecting means for detecting the sample in the flowing liquid
An electrophoresis apparatus, comprising:
【請求項23】それぞれのキャピラリーの一方の端部が
対向して配置される複数のキャピラリー対であり、対向
する前記端部の近傍で前記対向するキャピラリーの軸が
ほぼ一致して、前記軸の方向で間隙が保持される複数の
キャピラリー対と、前記キャピラリー対のうち、試料を
泳動分離する一方のキャピラリーの端部から、前記間隙
を流動する緩衝液の中に流出する前記試料を、前記間隙
において検出する光検出手段とを有することを特徴とす
る電気泳動装置。
23. One end of each capillary is
A plurality of pairs of capillaries arranged facing each other,
The axis of the opposing capillary near the end
A plurality of substantially coincident gaps maintained in the direction of said axis;
Capillary pairs and samples of the capillary pairs
From the end of one of the capillaries to be electrophoretically separated,
Flowing the sample into the flowing buffer,
And light detecting means for detecting at
Electrophoresis device.
【請求項24】請求項23に記載の電気泳動装置におい
て、前記間隙に光を照射する光照射手 段を有することを
特徴とする電気泳動装置。
24. The electrophoretic device according to claim 23.
Te, that it has a light irradiation means to irradiate the light into the gap
Characteristic electrophoresis device.
【請求項25】請求項24に記載の電気泳動装置におい
て、前記試料が蛍光標識されており、前記光検出手段
は、前記光の照射により生じる蛍光を検出することを特
徴とする電気泳動装置。
25. The electrophoretic device according to claim 24.
The sample is fluorescently labeled, and the light detection means
Is characterized by detecting fluorescence generated by the light irradiation.
The electrophoresis device to be characterized.
【請求項26】蛍光標識された試料が泳動する泳動媒体
を含む複数のキャピラリーと、前記複数のキャピラリー
のそれぞれの端が内部に保持され、バッファー液が満た
される光学セルと、前記複数のキャピラリーのそれぞれ
の端から流出した前記試料に、光を照射する光照射手段
と、前記光の照射により生じる前記試料から発する蛍光
を検出する光検出手段とを有することを特徴とする電気
泳動装置。
26. An electrophoresis medium on which a fluorescently labeled sample migrates.
A plurality of capillaries comprising: the plurality of capillaries
Each end is held inside and filled with buffer solution.
Optical cell and each of the plurality of capillaries
Light irradiating means for irradiating the sample flowing out of the end with light
And the fluorescence emitted from the sample caused by the light irradiation
Characterized by having light detection means for detecting
Electrophoresis device.
【請求項27】請求項26に記載の電気泳動装置におい
て、前記それぞれの端部の近傍にバッファー流を形成す
るために前記バッファー液を前記光学セルに導入する手
段を有し、前記光照射手段による前記光が照射される部
位に、前記それぞれの端部から流出した前記試料が互い
に独立して移動することを特徴とする電気泳動装置。
27. The electrophoretic device according to claim 26.
To form a buffer flow near each of the ends.
To introduce the buffer solution into the optical cell
A section having a step, to which the light is irradiated by the light irradiation means
The samples flowing out of the respective ends are positioned
An electrophoresis apparatus, wherein the electrophoresis apparatus moves independently.
【請求項28】蛍光標識された試料が泳動する泳動媒体
を含む複数のキャピラリーと、緩衝液が満たされ、前記
複数のキャピラリーの一端が内部に配置され、前記キャ
ピラリーの一端から前記試料が流出する光学セルと、前
記キャピラリーの一端の近傍にシースフローを形成する
ために、前記緩衝液を前記光学セルに導入する手段と、
前記光学セルを流動する前記試料に光を照射する光照射
手段と、前記光の照射により生じる前記試料から発する
蛍光を検出する光検出手段とを有することを特徴とする
電気泳動装置。
28. An electrophoresis medium on which a fluorescently labeled sample migrates.
A plurality of capillaries, including, filled with a buffer solution,
One end of the plurality of capillaries is disposed inside, and the
An optical cell into which the sample flows from one end of the pillar,
Form a sheath flow near one end of the capillary
Means for introducing the buffer into the optical cell,
Light irradiation for irradiating the sample flowing through the optical cell with light
Emanating from the sample caused by the irradiation of the light
Light detecting means for detecting fluorescence.
Electrophoresis device.
【請求項29】29. 請求項28に記載の電気泳動装置におい29. The electrophoretic device according to claim 28.
て、前記複数のキャピラリーの一端がほぼ直線上に配置One end of the plurality of capillaries is arranged substantially on a straight line.
され、前記光照射手段は前記複数のキャピラリーの一端The light irradiation means is provided at one end of the plurality of capillaries.
の近傍で、前記光を実質的に同時に照射することを特徴Irradiating the light substantially simultaneously in the vicinity of
とする電気泳動装置。Electrophoresis device.
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