(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が平面状に配列される複数のキャピラリーと、
平面状に配列される前記複数のキャピラリーの各々の軸のなす面に平行な方向から、前記キャピラリーの計測位置にレーザを照射する手段と、
前記キャピラリーの内部で発する蛍光を検出する手段とを有し、
前記キャピラリーは、前記計測位置の前記軸に対する断面が角筒形状であり、前記断面の外周及び内周が四辺形であり、
前記レーザを照射する手段は、前記複数のキャピラリーの各軸のなす平面の２つの側面の両側から対向する２方向に前記レーザを照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項２】
少なくとも一部が平面状に配列される複数のキャピラリーと、
平面状に配列される前記複数のキャピラリーの各々の軸のなす面に平行な方向から、前記キャピラリーの計測位置にレーザを照射する手段と、
前記キャピラリーの内部で発する蛍光を検出する手段とを有し、
前記キャピラリーは、前記計測位置の前記軸に対する断面が角筒形状であり、前記断面の外周及び内周が四辺形であり、
前記レーザを照射する手段は、前記レーザを２つに分割させ、前記対向する２方向から前記レーザを照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項３】
少なくとも一部が平面状に配列される複数のキャピラリーと、
平面状に配列される前記複数のキャピラリーの各々の軸のなす面に平行な方向から、前記キャピラリーの計測位置にレーザを照射する手段と、
前記キャピラリーの内部で発する蛍光を検出する手段とを有し、
前記キャピラリーは、前記計測位置の前記軸に対する断面が角筒形状であり、前記断面の外周及び内周が四辺形であり、
前記レーザを照射する手段は、複数のレーザ光源を有し、前記複数のレーザ光源からのレーザを前記対向する２方向から照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項４】
少なくとも一部が平面状に配列される複数のキャピラリーの配列体と、
前記配列体の側方より、前記配列体の配列軸に沿ってレーザを入射させ、前記複数のキャピラリーの各々の計測位置に前記レーザを照射する手段と、
前記各キャピラリーの内部で発する蛍光を検出する手段とを有し、
前記各キャピラリーは、前記計測位置の前記軸に対する角筒形状であり、前記断面の外周及び内周が四辺形であり、
前記レーザを照射する手段は、前記複数のキャピラリーの各軸のなす平面の２つの側面の両側から対向する２方向に前記レーザを照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項５】
少なくとも一部が平面状に配列される複数のキャピラリーの配列体と、
前記配列体の側方より、前記配列体の配列軸に沿ってレーザを入射させ、前記複数のキャピラリーの各々の計測位置に前記レーザを照射する手段と、
前記各キャピラリーの内部で発する蛍光を検出する手段とを有し、
前記各キャピラリーは、前記計測位置の前記軸に対する角筒形状であり、前記断面の外周及び内周が四辺形であり、
前記レーザを照射する手段は、前記レーザを２つに分割させ、前記対向する２方向から前記レーザを照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項６】
少なくとも一部が平面状に配列される複数のキャピラリーの配列体と、
前記配列体の側方より、前記配列体の配列軸に沿ってレーザを入射させ、前記複数のキャピラリーの各々の計測位置に前記レーザを照射する手段と、
前記各キャピラリーの内部で発する蛍光を検出する手段とを有し、
前記各キャピラリーは、前記計測位置の前記軸に対する角筒形状であり、前記断面の外周及び内周が四辺形であり、
前記レーザを照射する手段は、複数のレーザ光源を有し、前記複数のレーザ光源からのレーザを前記対向する２方向から照射することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、又は蛋白質等の分離分析装置に関し、特にＤＮＡ、ＲＮＡの塩基配列決定、あるいは個体の塩基配列の多様性に基づく制限酵素断片の多型性の計測に有効なキャピラリーアレイ電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡ、ＲＮＡ等の分析技術は、遺伝子解析や遺伝子診断を含む医学、生物学の分野でますます重要になってきている。特に最近、ゲノム解析計画に関連して、高速、高スループットのＤＮＡ解析装置の開発が進んでいる。ＤＮＡ解析では、蛍光標識された試料をゲル電気泳動によって分子量分離し、試料にレーザを照射して蛍光標識から発する蛍光を検出し、得られた一連の信号を解析する。ゲル電気泳動では、アクリルアミドを間隔０．３ｍｍ程度の２枚のガラス板の間に重合させた平板ゲルが広く用いられている（スラブゲル電気泳動）。平板ゲルの上端に注入された試料は、平板ゲルの両端に印加された電界により、分子量分離されながら下端方向に泳動される。泳動開始点から一定距離の平板ゲルの位置を、レーザで平板ゲルの側面かり全ての泳動路を一度に照射し、レーザ照射部を通過する蛍光標識された試料の分離成分を励起する。レーザ照射による蛍光の検出は一定時間間隔で連続して周期的に行なう。この検出結果を解析することにより、ＤＮＡ塩基配列を決定している。
【０００３】
最近、平板ゲルに替わり、溶融石英毛細管内にゲルを重合させたキャピラリーゲルが用いられるようになった。キャピラリーゲル電気泳動は、上記のスラブゲル電気泳動と比較して大きな電界を加えられことができ、高速、高分離が可能な方法として注目を集めている（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ６２，９００（１９９０））。通常、キャピラリーゲル電気泳動装置では、１本のキャピラリー管を用い、その下端近傍のキャピラリー中をレーザ照射し、蛍光標識された試料から発する蛍光を検出するオンカラム計測を行なっている。キャピラリーの外表面全体はポリイミドコーティングがなされているので、蛍光を検出する位置のコーティングを除去してガラスが露出した窓にしておく（米国特許５３１２５３５（Ｍａｙ  １７，１９９４））。このガラスが露出した位置に照射されるレーザにより、電気泳動によってキャピラリー内部を泳動する蛍光標識された試料の分離された成分が励起され蛍光を発する。この蛍光を一定時間間隔で連続して周期的に計測し、解析することによりＤＮＡ塩基配列を決定している。
【０００４】
しかし、上記のオンカラム計測装置では、レーザビームのキャピラリー表面での屈折が大きいために、１度に１本のキャピラリーしか使用できず、スループットが上がらないという難点があった。最近、複数本のキャピラリーをアレイ化して、多くの試料を同時に高速分析する高スループットなキャピラリーアレイゲル電気泳動装置がいくつかの例が報告されている。
【０００５】
第１の例では、キャピラリーアレイスキャン方式（Ｎａｔｕｒｅ，３５９，１６７（１９９２））であり、複数のキャピラリーを１本づつ順番にレーザ照射し、オンカラム蛍光計測する方式である。この装置ではレーザビームがキャピラリー中で最も絞られる位置と蛍光計測器（蛍光受光光学系）に入射する光源位置とが一致する共焦点構造が採用されており、１本づつのキャピラリーを独立に計測できる。レーザ照射及び蛍光受光光学系は固定し、キャピラリーアレイを保持したステージを１次元方向に移動させて、各キャピラリーを順番にレーザ照射している。
【０００６】
第２の例は、キャピラリーアレイシースフロー方式（Ｎａｔｕｒｅ，３６１，５６５−５６６（１９９３）、特開平６−１３８０３７号公報）である。この装置では、キャピラリーアレイの下端を緩衝液中に浸し、ゲル電気泳動によって分子量分離された試料成分をそのまま緩衝液中に溶出させ、キャピラリーの存在しない空間部分で、試料成分から発する蛍光を検出する、オフカラム計測を行っている（キャピラリーにレーザ照射して蛍光標識された試料成分から発する蛍光を検出するオンカラム計測に対比して、本願明細書では、キャピラリーの存在しない空間部分で、蛍光標識された試料成分から発する蛍光を検出する方式を、簡単のためにオフカラム計測と呼ぶ）。
【０００７】
また、緩衝液を試料成分の泳動方向にゆっくり流すことによって、異なるキャピラリーゲルから溶出された分離成分の緩衝液中での互い混合、あるいは１本のキャピラリーゲル中で分離されていた２つの成分の緩衝液中での混合を防止している。キャピラリーアレイ出口近傍で、キャピラリーが存在せず緩衝液が存在する空間部分を、レーザ照射してキャピラリー表面でのレーザビームの散乱の問題を回避し、複数のキャピラリーから溶出された成分を、実質的に一括して励起し、実質的に同時に蛍光検出することが可能になっている。
【０００８】
第３の例では、複数のキャピラリーを機械的にスキャンすることなく、複数のキャピラリーを同時にオンカラム計測するために、単一のレーザ光源からのレーザ光をビームスプリッター等により分割して、複数のキャピラリーのそれぞれに同時照射している（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ６５，９５６（１９９３））。
【０００９】
第４の例では、レーザ光をシリンドリカルレンズでキャピラリーの配列方向に拡げて複数のキャピラリーに一括して照射している（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ６６，１４２４（１９９４））。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の例のキャピラリーアレイスキャン方式では、蛍光計測をキャピラリー１本づつ順番に行なうため、１本あたりの蛍光検出に割り当てられる時間が、１本のキャピラリーを使用する通常のオンカラム計測に比較して減ってしまう。ｎ本のキャピラリーアレイを使用する場合、通常のオンカラム計測に比較して１本あたりの蛍光検出に割り当てられる時間は最大で１／ｎ、実際には試料の分離成分が通過しないキャピラリーのガラス部分もスキャンされるので１／ｎ以下になってしまう。この結果、蛍光検出感度が低下する問題が生じる。即ち、上記第１の例で、１本のキャピラリーを使用する通常のオンカラム計測と同等の蛍光検出感度を得るためには、通常のオンカラム計測における蛍光の検出時間のｎ倍以上の時間を必要とすることになる。
【００１１】
また、１本のキャピラリー中で分離される成分の電気泳動パターンの隣り合うピークの時間間隔は、高速分析になるほど小さくなるが、この隣り合うピークの時間間隔に対して、ｎ本のキャピラリーアレイの１回のスキャンに要する時間が無視できないほど大きくなると、分離された成分の電気泳動パターンの分離能が低下する問題が生じる。更に、この第１の例の装置では、スキャンを機械的に行なうためのステージ可動部をもち、故障が多発する構造を有している。
【００１２】
上記の第２の例のキャピラリーアレイシースフロー方式では、分子量分離された成分から得られる蛍光強度が、オンカラム蛍光計測の場合と比較して、分子量が大きくなるほど小さくなってしまうという問題がある。この問題は、次の理由から生じる。キャピラリーゲルの下端より緩衝液中に溶出した分離成分が、緩衝液中で拡散等によって混合しないようにするためには、緩衝液を試料成分の泳動方向に一定速度以上で定常的に流す必要がある。一方、キャピラリーゲル中を分子量分離されながら泳動する試料成分の泳動速度は、その分子量が大きいほど小さくなる。緩衝液のフロー速度に対して成分のキャピラリーゲル中での試料成分の泳動速度が小さいほど、その試料成分はキャピラリーゲルから緩衝液中に溶出される際に、泳動方向に大きく引き伸ばされることになる。その結果、蛍光強度が小さくなり、蛍光表指揮された試料成分から発する蛍光の計測感度が低下する原因となる。
【００１３】
上記の第３、第４の例では、キャピラリー１本当たりに照射されるレーザ光の強度が低下するため、泳動分離された試料成分を感度良く検出できないという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決するために、オンカラム蛍光計測を行ないながら、複数のキャピラリーを機械的にスキャンせず、又は光学的にレーザビムのスキャンすることなく、複数のキャピラリーを実質的に同時にレーザ照射して、複数のキャピラリー中を泳動する蛍光標識された試料成分から発する蛍光を、実質的に同時に一括して計測できるキャピラリーアレイ電気泳動装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のキャピラリーアレイ電気泳動装置は、複数のキャピラリーを同一平面上に配列し、この平面と平行な方向からレーザ光を照射して、複数のキャピラリーを同時に励起してオンカラム計測するマルチフォーカスキャピラリーアレイ電気泳動装置に特徴を有する。より詳細に説明すると、本発明のキャピラリーアレイ電気泳動装置は以下の特徴を有する。
【００１６】
（１）複数のキャピラリーをレーザ照射して蛍光計測する電気泳動装置において、キャピラリー内部が電気泳動分離媒体で満たされた位置をレーザ照射するオンカラム蛍光計測を行ない、キャピラリーの少なくともレーザ照射位置（レーザ照射される透明部分のキャピラリーの断面は円形であり、キャピラリーの透明部分の外部が透明気体である）を透明材質とし、キャピラリーの少なくともレーザ照射位置を平面状に配列させ、レーザをキャピラリーが配列する配列体の側方より配列平面に平行に照射し、複数のキャピラリーを同時に照射する。レーザ照射位置でのキャピラリーの内径に対する外径の比を１から７、又は３から５とする。透明部分のキャピラリーの配置間隔はキャピラリーの外径の４倍以下とする。キャピラリーの透明部分の外部が透明気体を透明液体の置き換えることもでき、この場合には、透明部分のキャピラリーの内径に対する外径の比を２以下とし、透明部分のキャピラリーの配置間隔はキャピラリーの外径の４倍以下とする。
【００１７】
（２）複数のキャピラリーをレーザ照射して蛍光計測する電気泳動装置において、キャピラリー内部が電気泳動分離媒体で満たされた位置をレーザ照射するオンカラム蛍光計測を行ない、キャピラリーの少なくともレーザ照射位置（レーザ照射される透明部分のキャピラリーの断面は楕円形である）を透明材質とし、キャピラリーの少なくともレーザ照射位置を平面状に配列させ、レーザをキャピラリーが配列する配列体の側方より配列平面に平行に照射し、複数のキャピラリーを同時に照射する。楕円の短半径をキャピラリー配列平面と平行に、長半径をキャピラリー配列平面と垂直にして複数のキャピラリーを平面状に配列させるか、楕円の長半径をキャピラリー配列平面と平行に、短半径をキャピラリー配列平面と垂直にして複数のキャピラリーを平面状に配列させる。透明部分のキャピラリーの外部を透明気体又は透明液体とする。
【００１８】
（３）複数のキャピラリーをレーザ照射して蛍光計測する電気泳動装置において、キャピラリー内部が電気泳動分離媒体で満たされた位置をレーザ照射するオンカラム蛍光計測を行ない、キャピラリーの少なくともレーザ照射位置（レーザ照射される透明部分のキャピラリーの断面は正方形または長方形あるいは少なくとも２組のほぼ平行な線で形成された形状であり、）を透明材質とし、キャピラリーの少なくともレーザ照射位置を平面状に配列させ（断面形状の一辺がキャピラリー配列平面と平行になるように配列する）、レーザをキャピラリーが配列する配列体の側方より配列平面に平行に照射し、複数のキャピラリーを同時に照射する。透明部分のキャピラリーの外部は、透明気体、透明液体、透明固体のいずれかとする。透明固体とする場合には、外部をガラス製とするのが好ましく、とくに溶融石英製とするのがよい。
【００１９】
さらに、（１）から（３）の電気泳動装置において、キャピラリー内部に電気泳動媒体としてアクリルアミドゲル又はその誘導体、あるいはポリマーを充填する。また、上記電気泳動装置において、断面形状が異なる少なくとも２種類のキャピラリーを、試料注入端と蛍光を検出する位置の中間で接続してもよい。また、上記電気泳動装置において、キャピラリーの少なくとも蛍光を検出する計測部分の表面に減反射の単層蒸着のコーティングを施す。
【００２０】
以上説明した装置では、レーザの照射は、複数のキャピラリーすべてを照射して透過したレーザを全反射ミラーで折り返し、再び逆経路で複数のキャピラリーすべてを照射してもよいし、レーザビームをビームスプリッターを用いて２つに分割し、キャピラリー配列体の側方の２方向より対向させて照射してもよいし、２台のレーザ光源からの２つのレーザビームを用い、キャピラリー配列する配列体の側方の２方向より対向させて照射してもよく、蛍光計測用フィルターの励起レーザ波長の透過率が１０-5以下とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、複数のキャピラリー１（図１では、６本の例を示す）を同一平面上に配列し、この平面と平行であり、試料成分の泳動方向とほぼ直交する方向からレーザ２光を照射して、複数のキャピラリー中を泳動する蛍光標識された試料成分を実質的に同時に励起して、試料成分をオンカラム計測して検出するマルチフォーカスキャピラリーアレイ電気泳動装置の主要部分を示す。図１（ａ）は複数キャピラリーの配列平面方向から見た図で、（ｂ）はその断面図である。レーザ２が照射される複数のキャピラリーは、試料成分を分離するための分離用キャピラリー、もしくは複数の分離用キャピラリーの各々に接続され泳動分離された試料成分を検出するための計測用キャピラリーのいずれかである。レーザ２はゲルが充填されたキャピラリー（分離用キャピラリー）での試料の泳動開始点から所定の距離の部位、もしくはゲルが充填された計測用キャピラリーの所定の部位に照射される。
【００２２】
本発明のマルチフォーカスキャピラリーアレイ電気泳動装置では、泳動分離分析、又は解析される試料は、蛍光標識された複数の成分を含んでいる。又、試料に含まれる成分自身が、レーザの照射により蛍光を発する場合には蛍光標識は不要である。なお、図１を含め以下で参照する各図では、試料成分を泳動させるための電界を印加するための電源と、電極、電解液を収納する電極槽等の各手段、更にキャピラリー１の中を泳動する試料成分からの蛍光を検出した後、これら検出信号を処理する演算処理装置、演算処理結果の表示を行なう表示器、マルチフォーカスキャピラリーアレイ電気泳動装置の各部を制御する制御装置、レーザ光源等は省略している。なお、以下の説明では、平面上に配列された、複数の計測用キャピラリー又は複数の分離用キャピラリーの各キャピラリーの中心軸を結ぶ方向に細く絞られたレーザ２が入射され、このレーザ２が屈折、散乱されることなく理想的に直進したと仮定した場合の、レーザ２の進行する軸をキャピラリー配列軸と呼ぶ。
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態では、断面が円である円筒形キャピラリーを用いる。本発明のマルチフォーカスキャピラリーアレイ電気泳動装置の特徴は、
（１）レーザパワーを多数のキャピラリーに到達させること、
（２）レーザビームの散乱による背景光を低減させること、の２点である。
【００２４】
まず、（１）を実現させるための条件を、以下に説明するシュミレーション実験により明らかにした。図２は外半径Ｒ、内半径ｒの円筒形の１本のキャピラリーの断面図である。キャピラリー配列軸４から距離ｘだけ離れた位置に入射した無限小幅のレーザビーム２の、キャピラリー１による屈折により光路が変化する様子を示す。レーザビームは屈折率が変化する境界点を１本のキャピラリーにつき４回（または２回）通過する。即ち、キャピラリー１の外部からキャピラリー１への入射位置Ｐ1、キャピラリー１からキャピラリー１の内部への入射位置Ｐ2、キャピラリー１の内部からキャピラリー１への出射位置Ｐ3、キャピラリー１からキャピラリー１の外部への出射位置Ｐ4の４点で、レーザビーム２は屈折を受ける。但し、レーザビーム２の光路によっては、キャピラリー内部は通過しないため、Ｐ2、Ｐ3が存在しない場合もある。Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4でのレーザビームの入射角、屈折角は、それぞれθ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8である。キャピラリー外部の媒質の屈折率をｎ1、キャピラリーの材質の屈折率をｎ2、キャピラリー内部の媒質の屈折率をｎ3とする。
【００２５】
図２に示す幾何学的関係、及び各界面でのＳｎｅｌｌの法則を用いると、（数１）から（数８）が得られる。
【００２６】
【数１】
θ1＝ｓｉｎ-1｛ｘ／Ｒ｝                                   …（数１）
【００２７】
【数２】
θ2＝ｓｉｎ-1｛（ｎ1／ｎ2）ｓｉｎθ1｝                    …（数２）
【００２８】
【数３】
θ3＝ｓｉｎ-1｛（Ｒ／ｒ）ｓｉｎθ2｝                      …（数３）
【００２９】
【数４】
θ4＝ｓｉｎ-1｛（ｎ2／ｎ3）ｓｉｎθ3｝                    …（数４）
【００３０】
【数５】
θ5＝θ4                                                  …（数５）
【００３１】
【数６】
θ6＝θ3                                                  …（数６）
【００３２】
【数７】
θ7＝θ2                                                  …（数７）
【００３３】
【数８】
θ8＝θ1                                                  …（数８）
キャピラリー入射前のレーザビームと透過後のレーザビームがなす角を屈折角Δθとすると、Δθは図２により、（数９）で与えられる。
【００３４】
【数９】
0003722131.tif 000002
Δθはレーザビームの入射位置ｘによって異なり、キャピラリーの外半径Ｒ、内半径ｒ、キャピラリー外部の屈折率ｎ1、キャピラリー材質の屈折率ｎ2、キャピラリー内部の屈折率ｎ3でコントロールできる。ｘ＝０のレーザビームに対しては常にΔθ＝０であり、ｘの増加にともなって｜Δθ｜も単調に増加する（但し、ここではｘ≦ｒを想定している）。つまりキャピラリーそのものが焦点の定まらないレンズの作用をもち、Δθ＞０ならば凹レンズ、、Δθ＜０ならば凸レンズとなる。ｎ1＝ｎ2＝ｎ3のときは、もちろんｘによらずΔθ＝０となる。
【００３５】
複数本のキャピラリーを１平面状に配列した配列体に、複数本のキャピラリーを通過するように配列体の側方よりレーザビームを照射した場合、レーザパワーを多数のキャピラリーに到達させるためには、キャピラリーによる屈折角Δθが小さいほど、特に、各キャピラリーがΔθ＜０の凸レンズ作用をもつほど有利である。１本のキャピラリーに着目したとき、入射レーザビームよりも透過レーザビームが絞られていれば、効率良く隣のキャピラリーにレーザパワーを到達させることができるからである。通常の電気泳動条件では、常にｎ2＞ｎ3であるから、（数９）からｎ1が小さいほどΔθは小さくなる。つまり、キャピラリー外部がｎ1＝１．００である空気のような透明気体で満たされていることが好適な条件となる。
【００３６】
一方、レーザビームは各境界点で反射も受ける。つまり、入射光のレーザパワーの一部は反射光となり、残りが屈折光（透過光）となる。入射光のレーザパワーに対する反射光のレーザパワーの比率を反射率Ｒef、入射光のレーザパワーに対する屈折光のレーザパワーの比率を透過率Ｔraとすると、これらは入射角θiと屈折角θt（即ち両媒質の屈折率）の関数で、（数１０）、（数１１）で与えられる。
【００３７】
【数１０】
0003722131.tif 000003
【００３８】
【数１１】
0003722131.tif 000004
ここでＲef＋Ｔra＝１である。但し、ここでは入射光に偏光がない場合を示した。レーザパワーは境界点を通過する毎に、（数１０）、（数１１）に従って順次減少する。そこで、電気泳動時に試料成分が通過するキャピラリー内部のレーザビームの光路長（図２において点Ｐ2と点Ｐ3を結ぶ長さ）にその位置でのレーザパワーを乗じることにより、レーザビームのこのキャピラリーにおける励起効率（このキャピラリー内を泳動する標識された試料成分のレーザビームによる標識の励起効率）を見積もった。また、無限小幅のレーザビームが入射する位置を、キャピラリー配列軸（ｘ＝０）からの距離ｘとし、この距離ｘを変化させることにより、有限幅のレーザビームのこのキャピラリーにおける励起効率を見積もった。更に、複数のキャピラリーが平面状に配列された場合に、以上の計算を連続的に行なうことにより、複数のキャピラリーの各々のキャピラリーにおける励起効率がどのように変化するかを調べた。
【００３９】
具体例として、キャピラリーの構成を、外径０．３７５ｍｍ（Ｒ＝０．１８７５ｍｍ）、内径０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）、長さ５０ｃｍの溶融石英円筒管（ｎ2＝１．４６）を用いた。変性剤として７Ｍのウレアを含んだ４％Ｔ（Ｔｏｔａｌ  ｍｏｎｏｍｅｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）、５％Ｃ（Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）の濃度のアクリルアミドを注入した後、ゲル化（ｎ3＝１．３６）させた。試料注入側のキャピラリー末端より３０ｃｍの位置で、長さ１０ｍｍ、全周にわたり各キャピラリーのポリイミド被覆を除去して蛍光を計測するための窓を予め作製してレーザ照射部位とした。
【００４０】
これらキャピラリーゲル１０本の計測部分を図３に示すように、０．３７５ｍｍピッチに揃え、各キャピラリー１を密着させてガラス平板５上に固定して平面状に配列した。蛍光計測位置のキャピラリー外部は空気（ｎ1＝１．００）とした。蛍光計測はキャピラリー配列平面に垂直な方向より、第１レンズ６、バンドパスフィルター７、第２レンズ８を介して２次元検出器９により行なった。本実験条件では、キャピラリーによるレーザビーム２の反射が大きいため、平板ゲル電気泳動等の蛍光計測時に用いるバンドパスフィルターよりもレーザ波長の透過率を下げる必要があった。そこで、レーザ波長の透過率が１０-5以下であるバンドパスフィルターを用いた。
【００４１】
図４は蛍光計測部分のキャピラリー軸に対する断面図を示し、レーザをビーム径０．１ｍｍに集光し、キャピラリー配列体の側方よりキャピラリー配列軸に沿って入射させた。このとき、（数９）からｘ≦ｒのレーザビームに対して、常にΔθ＜０となり、各キャピラリーは凸レンズ作用をもった。０．１ｍｍのビーム幅を０．０１ｍｍ間隔の合計１１本の無限小幅のビームコンポーネントに分けて考えた。即ち、ビームコンポーネントはキャピラリー配列軸（レーザビーム中心軸、ｘ＝０）からの距離ｘが、０．００、±０．０１、±０．０２、±０．０３、±０．０４、±０．０５ｍｍの位置で１本目のキャピラリーに入射する。図５は、各ビームコンポーネントのキャピラリー透過光が、どのような光路を描いてキャピラリー配列中を進行するかをシュミレーションした結果を示す。図５は、蛍光計測部分のキャピラリー軸に対する断面図を示し、上段はレーザ光源側の５本のキャピラリー、下段はレーザ出射側の５本のキャピラリーを表わしている。即ち、レーザビームは、上段の左側のキャピラリーに入射して、下段の右側のキャピラリーから出射する。
【００４２】
全ての光路の計算は、１０本のキャピラリーが上記のように配列ているとして連続的に行なった。レーザビームの中心軸に位置するビームコンポーネン（ｘ＝０．００）は全ての境界点での入射角が０度であるため、屈折を全く受けず、Δθ＝０であり、キャピラリー配列軸上を直線的に進行する。ｘ＝０．００以外のビームコンポーネントは、キャピラリーの凸レンズ作用のために基本的にキャピラリー配列軸に向かう方向に屈折を受け、光路はキャピラリー配列軸を中心として上下に振動しながらキャピラリー配列中を進行した。振動の振幅や周期はビームコンポーネントによって異なったが、各ビームコンポーネントの光路は、キャピラリー配列軸を対称軸として上下対称であった。以上の結果、全てのビームコンポーネントは１０本のキャピラリー全てについて、キャピラリー外部に逸脱することなしに、キャピラリー内部を透過し、キャピラリー内を泳動する試料成分の励起に寄与していることが判明した。即ち、本発明のキャピラリー電気泳動装置は、各キャピラリーゲルにおいて照射されるレーザビームは、ほぼ収束するので、複数のキャピラリーゲルのそれぞれにおいて、近似的に収束するレーザビームの光路を形成するので、マルチフォーカスキャピラリー電気泳動装置と呼ぶにふさわしいと言える。
【００４３】
使用するキャピラリーの本数を変化させた場合、各キャピラリーにおける励起効率の減少の度合を評価するために、各キャピラリー毎に、キャピラリー内部を透過する光路の長さ（光路長）を求め、この光路長にその位置でのレーザパワーを乗じ、全てのビームコンポーネントについて積算し、この積算値を各キャピラリーにおける励起効率とした。図６はこのようにして求めた、各キャピラリーにおける励起効率を示す（各キャピラリーにおける励起効率は、レーザ光源側の１本目のキャピラリーにおける励起効率により規格化されている）。図６では、各キャピラリーにはレーザ光源側から順番に１から１０の番号を付けてある。
【００４４】
全てのビームコンポーネントのレーザパワーは、屈折率の変化する境界点を透過する毎に反射により減衰するため、キャピラリー毎の励起効率は、図６のようにレーザ光源から離れるに従い指数間数的に減少した。実際に計測される各キャピラリーからの蛍光強度はこの励起効率に比例する。図６に示すように、１０本目のキャピラリーの励起効率は１本目の５４．１％にも及んだ。この値からレーザビームのキャピラリー１本当たりの平均透過率を求めると、９３．４％の高効率であった（０．９３４9＝０．５４１）。検出器の感度とダイナミックレンジの関係から、同時計測可能な励起効率の減少を２０％までとすると、本計算実験条件では、２４本までのキャピラリーの同時計測が可能であった（０．９３４23＝０．２１）。
【００４５】
他の具体例として、キャピラリー内径を０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）とし、キャピラリー外径を０．１１ｍｍ（Ｒ＝０．０５５ｍｍ）、０．２ｍｍ（Ｒ＝０．１ｍｍ）、０．３７５ｍｍ（Ｒ＝０．７５ｍｍ）、０．７５ｍｍ（Ｒ＝０．３７５ｍｍ）、１．０ｍｍ（Ｒ＝０．５ｍｍ）とする場合について、上記と同様の計算を行なった（他の条件は全て上記と同一とした）。但し、１０本のキャピラリーの配列ピッチは各キャピラリーの外径と一致させ、各キャピラリーを密着配列した。図７は、レーザ光源から最も遠い位置に配列された１０本目のキャピラリーにおける励起効率のキャピラリーの外径／内径の比率（Ｒ／ｒ）に関する変化を表す（励起効率は、図６と同様にレーザ光源に最も近い位置に配列された１本目キャピラリーにおける励起効率により規格化されている）。本計算実験では、キャピラリー内径を０．１ｍｍに統一して行なっているが、他の内径のキャピラリーを用いた場合でも、キャピラリーの外径／内径の比率（Ｒ／ｒ）が同じならば本質的に同じ結果が得られる（但し、入射するレーザビーム幅はキャピラリーの内径とほぼ同じとする）。
【００４６】
図８は、図７の結果からレーザビームのキャピラリー１本あたりの平均透過率を求め、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリーの本数を先と同様に求めた結果を示す。図７、図８の結果から、キャピラリーの外径／内径の比率Ｒ／ｒが４付近の値（正確には、３．７５）をとるとき、最も効率的に多数のキャピラリーを同時計測でき、この値から離れるに従い同時計測できるキャピラリーの数が減少することが判明した。キャピラリーの外径／内径の比率Ｒ／ｒが小さいとき、同時計測できるキャピラリーの数が減少する理由は、レーザビーム幅とキャピラリー外径の値が近いたために、キャピラリー外径から逸脱するビームコンポーネントが存在したためである。キャピラリーの外径／内径の比率Ｒ／ｒが大きいとき、同時計測できるキャピラリーの数が減少する理由は、キャピラリーのガラス部分のみを透過して、キャピラリー内部を透過しないビームコンポーネントが存在したためである。
【００４７】
分析又は解析する試料を大量、複数種類にわたり調製して処理する場合、一般にマイクロタイタープレートが広く用いられている。このマイクロタイタープレートは、１２×８の格子状に配列された９６個の穴のあいたプレートで、世界的な標準規格になっている。従って、電気泳動計測において同時に処理する試料数を１２又は８の倍数とすることは、試料調製と電気泳動計測の大量処理をリンクさせる場合、非常に重要である。即ち、同時に処理して計測する試料数は８、１２、１６、２４、…であること好ましい。図８の結果から、各キャピラリーにおける励起効率の減少を２０％までとする同時計測を可能とするための、キャピラリーの外径／内径の比率Ｒ／ｒに関する条件は、同時に処理して計測する試料数を、８、１２、１６、２４とする場合、それぞれ、１＜Ｒ／ｒ≦１０、１＜Ｒ／ｒ≦１０、１≦Ｒ／ｒ≦７、３≦Ｒ／ｒ≦５となる。
【００４８】
次に、本発明のもうひとつのキーポイントである、レーザビームの散乱による背景光を低減させる条件について説明する。レーザビームの散乱は主に、各キャピラリーの屈折率が変化する境界点でのレーザビームの反射が原因である。反射光は反射の法則に従い、入射角と反射角が等しい方向に進行する。その結果、様々な方向に反射光が進行するが、なかにはキャピラリーが配列する平面に垂直な方向に配置した光検出系に直接入射する反射光が存在する。これは蛍光計測時の背景光を著しく増大させ、影響大であり、計測感度の低下につながる。そこで、この光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーを全てのキャピラリーについて積算することによりその影響を見積もった。
【００４９】
図９は、上記の図７、図８の結果を得たと同様の計算実験条件として、光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーを１０本のキャピラリーについて積算して求め、積算結果のキャピラリーの外径／内径の比率（Ｒ／ｒ）に関する変化を示す。光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーは、上述したように、蛍光計測時の背景光を著しく増大させ、計測感度の低下につながるので、値が小さいほど高感度に蛍光計測を行なうことができる。図９の結果から、キャピラリーの外径／内径の比率Ｒ／ｒが４付近で、最も背景光が小さくなり高感度に蛍光計測でき、この値から離れるに従い背景光が増大して計測感度が低下した。キャピラリーの外径／内径の比率Ｒ／ｒが小さいときに背景光が大きく増大した理由は、レーザビーム幅とキャピラリー外径の値が近いたために、大きな入射角でキャピラリーに照射されるビームコンポーネントの割合が増えたためである。以上の結果から、２≦Ｒ／ｒの条件が高感度計測に有効であることが判明した。
【００５０】
光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーを下げるためには、屈折率の変化する各境界点での反射率を下げれば良い。そのための一つの手段として、レーザが照射される位置のキャピラリーの外部を水、水溶液等の透明液体で満たし、キャピラリーによる屈折角を大きくするすことがある。即ち、凹レンズ方向に作用させることになり、多くのキャピラリーにレーザパワーを到達させる点においては不利になる。従って、これらの兼ね合いで条件を評価すべきである。シュミレーションした結果、Ｒ／ｒ≦２のキャピラリーについては、キャピラリー外部を液体で満たすことによって、背景光が減少する効果の方が大きかった。その結果、多数のキャピラリーを並べて同時分析できるので、高速、高スループット、高感度な分析を実現できる。
【００５１】
本実施形態で用いたサイズ以外の円筒形状キャピラリーを用いても、もちろん同様の効果が得られる。
【００５２】
（実施形態２）
（実施形態１）では平面状に配列したキャピラリーは互いに密着させたが、ここでは各キャピラリーの間隔をキャピラリーの外径以上にした。具体例として、キャピラリーに外径０．２ｍｍ（Ｒ＝０．１ｍｍ）、内径０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）、長さ５０ｃｍの溶融石英円筒管（ｎ2＝１．４６）を１０本用いた。配列間隔は、キャピラリー外径の１倍（実施形態１と同じ）、２倍、３倍、４倍、５倍、即ち、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０ｍｍの各場合について調べた。その他の実験条件は（実施形態１）と同一とした。
【００５３】
図１０は、レーザ光源から最も遠い位置に配列された１０本目のキャピラリーにおける励起効率をキャピラリーの配列間隔を変数として示した（励起効率は、図６と同様にレーザ光源に最も近い位置に配列された１本目のキャピラリーにおける励起効率により規格化されている）。図１０の結果から、キャピラリーの配列間隔が増大するほど、１０本目のキャピラリーにおける励起効率は低下し、多数のキャピラリーの同時計測に不利な条件となった。つまり、キャピラリーの配列間隔をキャピラリー外径と一致させるとき、即ち、キャピラリーを密着配列するときに、最も効率的に多数のキャピラリーの同時計測ができることが判明した。この最適条件（キャピラリーを密着配列する）における１０本目のキャピラリーのＳ／Ｎが、１本目のキャピラリーのＳ／Ｎの半分になる条件を実用範囲とすると、励起効率は１／４になる条件まで許容範囲となる。この励起効率は１／４になる条件は、図１０からキャピラリーの配列間隔が０．８ｍｍ以下、即ち配列間隔がキャピラリー外径の４倍以下であれば満たされる。
【００５４】
（実施形態３）
（実施形態１）のシュミレーション結果に基づき、本実施形態ではＤＮＡ試料の電気泳動を実際に行なった。まず、平面状に配列された５本のキャピラリーゲルを使用し電気泳動を行ない、蛍光検出する部分のキャピラリーゲルを水中に配置して、蛍光計測することによりＤＮＡ塩基配列決定を実施した。図１１は、使用した装置の基本構成を示す。キャピラリーゲルは、長さ５０ｃｍ、外径０．２ｍｍ（Ｒ＝０．１ｍｍ）、内径０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）の溶融石英管（ｎ2＝１．４６）に、変性剤として７Ｍのウレアを含んだ４％Ｔ（Ｔｏｔａｌ  ｍｏｎｏｍｅｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）、５％Ｃ（Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）の濃度のアクリルアミドを注入した後ゲル化（ｎ3＝１．３６）させて調製した。試料注入側のキャピラリー末端より３０ｃｍの位置で、長さ１０ｍｍ、全周にわたり、ポリイミド被覆を除去して、蛍光を計測する窓を予め作製してレーザ照射部位とした。図１１の示すように、このキャピラリーゲル５本を０．２ｍｍピッチに揃えて平面状に配列し、水（ｎ1＝１．３３）を満たした蛍光計測セル１２内に固定した。但し、図１１では、キャピラリーゲル１はキャピラリーゲルの計測窓近傍のみを示している。
【００５５】
図１２は蛍光計測セル１２のキャピラリー軸に対する断面図を示し、ＹＡＧレーザ（５３２ｎｍ、２０ｍＷ）及びＨｅ−Ｎｅレーザ（５９４ｎｍ、１０ｍＷ）を同軸にした後ビーム径０．１ｍｍに集光しビーム２とし、キャピラリー配列体の側方よりキャピラリー配列軸に沿って入射させた。蛍光計測セル１２内部にはアクリルアミドゲル１０が充填されたキャピラリー１が平面上に配置され、キャピラリー１の外部には水１４が満たされている。
【００５６】
図１１に示すように、蛍光計測は、キャピラリーゲルが配列する平面に対して垂直方向より行なった。水平方向に幅０．８ｍｍで１列に並ぶ５個の蛍光発光点群を第一カメラレンズ６でほぼ平行光束にし、蛍光発光点群の像を垂直方向に４つに分割する像分割プリズム及び４つの像を結ぶ光束に対応させた４種の組み合わせフィルター１４を透過させ、第二カメラレンズ８で結像させた。なお、この蛍光選別法については特開平２−２６９９３６号公報に詳しく記されている。５×４＝２０個に２次元状に展開された蛍光発光点群は、冷却型の２次元ＣＣＤカメラ９で一度に露光計測した。露光時間１．０秒、データ取得間隔１．５秒で連続計測を行った。
【００５７】
５種のＤＮＡ試料の塩基配列決定はサンガー法に従って行なった。調製されたＤＮＡ試料成分には、末端塩基種Ｃ、Ｇ、Ａ、Ｔに対応して４種の蛍光体Ｃｙ３（極大発光波長５６５ｎｍ）、ＴＲＩＴＣ（極大発光波長５８０ｎｍ）、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄ（極大発光波長６１５ｎｍ）、Ｃｙ５（極大発光波長６６５ｎｍ）を標識した。ここで、Ｃｙ３、Ｃｙ５はバイオロジカル・ディテクション・システム社（米国）より販売されており、ＴＲＩＴＣ、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄはモレキュラー・プローブ社より販売されている。これら４種の蛍光が波長選別されて２次元ＣＣＤカメラに結像されるように、４種の組み合わせフィルターを用いた。末端塩基種に対応した４種の反応物を試料種毎に混合した後、エタノール沈殿によって１０倍に濃縮して試料溶媒をホルムアミドに置換した。５本のキャピラリーゲルの試料注入端をそれぞれ５種のＤＮＡ試料液中に浸し、キャピラリーゲルの両端に１００Ｖ／ｃｍ（５ｋＶ）の一定電界強度を２秒間印加して試料注入を行なった。電気泳動は一定電界強度１００Ｖ／ｃｍ（５ｋＶ）で約３時間行なった。２次元ＣＣＤカメラで得られた４種の蛍光に対応する４種の信号の時間変化をコンピュータで解析し、５種の試料のＤＮＡ塩基配列を決定した。
【００５８】
図１３は、本実施形態で得られたＤＮＡシーケンス結果のうち、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄで標識されたＡ成分の電気泳動パターンであり、泳動時間３０分〜６０分の電気泳動パターンで、プライマーから約１３０塩基長までのＡ成分のパターンを示している。但し、分析した試料は５種ともに標準試料のＭ１３ｍｐ１８である。図１３の最上段のキャピラリー−１が最もレーザ光源側のキャピラリーであり、以下数字の順番にレーザ光源から遠ざかる位置のキャピラリーの電気泳動パターンを示している。ピーク強度はレーザ光源から遠ざかるに従い減少した。キャピラリー−５のピーク強度は、キャピラリー−１の１／３以下になっているが、それでも十分に高いＳ／Ｎ（塩基長９１に相当する位置で、Ｓ／Ｎ＝７３４である）でピーク検出が可能であった。なお、キャピラリー−１ののピークにおけるＳ／Ｎは、塩基長９１に相当する位置で、Ｓ／Ｎ＝３３００である。
【００５９】
本実験条件ではレーザが照射される位置のキャピラリー外部を水としているため、外部を空気とした場合と比較して、キャピラリー界面でのレーザ反射が減少し、背景光信号が１桁近く減少した。このことは（実施形態１）で説明したことが実験的に確認されたことを意味する。他の蛍光体で標識された成分の電気泳動パターンも同様に得られており、５本のキャピラリーゲル電気泳動によるＤＮＡ塩基配列決定を高感度に実現できた。
【００６０】
次に、平面状に配列された１０本のキャピラリーゲルを使用して電気泳動を行ない、泳動する試料成分からの発する蛍光を空気中で検出し計測することにより、ＤＮＡ塩基配列決定を実施した。使用するキャピラリーは外径０．３７５ｍｍ（Ｒ＝０．１８７５ｍｍ）、内径０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）の溶融石英管（ｎ2＝１．４６）とし、１０本のキャピラリー配列は、図４に示すように、ガラス平面上に０．３７５ｍｍピッチで固定し、図１１、図１２に示す蛍光計測セルは使用しない。即ち、キャピラリー外部の媒質は空気（ｎ1＝１．００）である。これら以外の実験条件は先の実験と同一とした。
【００６１】
図１４、１５は、本実施形態で得られたＤＮＡシーケンス結果のうち、Ｔｅｘａｓ  Ｒｅｄで標識されたＡ成分の電気泳動パターンであり、泳動時間３０分〜６０分の電気泳動パターンで、プライマーから約１００塩基長までのＡ成分のパターンを示している。但し、分析した試料は１０種ともに標準試料のＭ１３ｍｐ１８である。図１４、図１５において、図１４に示す最上段キャピラリー−１が最もレーザ光源側のキャピラリーであり、以下数字の順番にレーザ光源から遠ざかるキャピラリーの電気泳動パターンを示しており、図１５に示す最下段のキャピラリー−１０のいずれの１０本のキャピラリーとも十分なＳ／Ｎで計測できた。塩基長９を与えるピークおいて、Ｓ／Ｎは、キャピラリー−１において２３７、キャピラリー−４において２３７、キャピラリー−７において１１０、キャピラリー−１０において１４０であった（キャピラリー−１０でのＳ／Ｎがキャピラリー−７のＳ／Ｎより大きいのは測定のバラツキと考えられる）。他の蛍光体で標識された成分の電気泳動パターンも図１４、１５同様に得られており、１０本のキャピラリーゲル電気泳動によるＤＮＡ塩基配列決定を高感度に実現できた。
【００６２】
（実施形態４）
本実施形態では、断面が楕円形である楕円筒形状キャピラリーを用いた。このキャピラリーを用いることにより、その配列方法によって２つの異なる効果が生まれる。第１の配列方法は、キャピラリー断面の楕円の短径とキャピラリーの配列平面を平行にすることである。この場合、レーザビームのキャピラリーへの入射角が円筒形キャピラリーを用いた場合と比較して小さくなるので、蛍光を検出する光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーが減り、背景光信号が減少する。これにより蛍光検出感度が増大する効果が得られる。第２の配列方法は、キャピラリー断面の楕円の長径とキャピラリーの配列平面を平行にすることである。この場合、キャピラリーを密着配列しながら隣り合うキャピラリーの泳動路（キャピラリー内部）どうしの間隔を大きくできるので、お互いのクロストークがなくなるので複数のキャピラリーの独立計測に有利となる。キャピラリーの密着配列は（実施形態３）に示したように、効率的な多数のキャピラリーの同時計測に有効である。次に、第１の配列方法を用いた具体例を示す。
【００６３】
具体例として、断面が外長径０．７５ｍｍ（外長半径Ｒ1＝０．３７５ｍｍ）、外短径（外短半径Ｒ2＝０．１８７５ｍｍ）、内長径０．２ｍｍ（内長半径ｒ1＝０．１ｍｍ）、内短径０．０５ｍｍ（内短半径ｒ2＝０．０２５ｍｍ）の楕円形のキャピラリーを用いた。このキャピラリー断面の内部の面積は、（実施形態１）で使用した外径０．３７５ｍｍ（Ｒ＝０．１８７５ｍｍ）、内径０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）の円筒形のキャピラリーの断面の内部の面積と等しい（７．８５×１０-3ｍｍ2）。この形状のキャピラリーはポリマイクロ社（米国）によって製造可能である。その他の実験条件は（実施形態１）と同様で、全長５０ｃｍのキャピラリーの材質は溶融石英（ｎ2＝１．４６）を用い、キャピラリー内部は７Ｍのウレアを含んだ４％Ｔ、５％Ｃの濃度のアクリルアミドゲル（ｎ3＝１．３６）を充填した。試料注入側のキャピラリー末端より３０ｃｍの位置で、長さ１０ｍｍ、全周にわたり、ポリイミド被覆を除去して蛍光を計測する窓を予め作製してレーザ照射部位とした。
【００６４】
この１０本のキャピラリーゲルの蛍光を計測する部位を、図３、図４と同様に平面状に配列したが、この際に全てのキャピラリーの楕円の短径をキャピラリーの配列平面と平行とし、長径をキャピラリーの配列平面と垂直になるように配列した。この配置方法では、上記したように光検出系に直接入射する反射光の低減に効果がある。キャピラリーの配列ピッチは、楕円の短径と一致させ、密着配列とした。蛍光計測部位のキャピラリー外部は空気（ｎ1＝１．００）とした。図３と同様にして、蛍光計測はキャピラリーの配列平面に垂直な方向より、第１レンズ、バンドパスフィルター、第２レンズを介して２次元検出器により行なった。レーザをビーム径０．１ｍｍに集光し、キャピラリー配列体の側方よりキャピラリー配列軸に沿って入射させた。
【００６５】
この実験条件に対して、（実施形態１）と同様のシュミレーション実験を行なった。図１６は、１１本のビームコンポーネントの光路を計算した結果である。図１６は、蛍光計測部位のキャピラリー軸に対する断面図であり、１番左のキャピラリーが最もレーザ光源側のキャピラリーであり、以下右に行くキャピラリーほどレーザ光源から遠ざかるキャピラリーである。全ての光路の計算は１０本のキャピラリーが上記の配列がなされているとして連続的に行った。本計算実験条件では、レーザビームのキャピラリーによる屈折角がΔθ〜０であるため、即ち、キャピラリーのレンズ作用が小さいため、各ビームコンポーネントはあまり屈折を受けることなしに、キャピラリー配列中を進行した。全てのビームコンポーネントは１０本のキャピラリー全てについて、キャピラリー外部に逸脱することなしに、キャピラリー内部を透過し、キャピラリー内を泳動する試料成分の励起に寄与することが判明した。
【００６６】
図６と同様に、励起効率の減少の度合のキャピラリーの本数による変化を評価するために、各キャピラリー毎に、キャピラリー内部を透過する光路の長（光路長）さを求め、この光路長にその位置でのレーザパワーを乗じ、全てのビームコンポーネントについて積算し励起効率とした。
【００６７】
図１７は、このようにして求めた各キャピラリーにおける励起効率を示した（レーザ光源側の１本目のキャピラリーの値により規格化されている）。図１７で、各キャピラリーにはレーザ光源側から順番に１から１０の番号を付けた。図６と同様に、キャピラリー毎の励起効率はレーザ光源から離れるに従い指数間数的に減少した。１０本目のキャピラリーの励起効率は、１本目の５３．４％にも及び、この減衰の程度は図６の場合とほとんど等しかった。つまり、キャピラリー１本当たりの平均透過率は９３．３％であり（０．９３３9＝０．５３６）、本計算実験条件では、２４本までのキャピラリーの同時計測が可能であった（０．９３３23＝０．２０）。
【００６８】
一方、光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーを１０本のキャピラリーについて積算した結果は（実施形態１）の場合と異なり、ゼロであった。これは屈折率が変化する各境界点でのレーザビームの入射角が十分に小さくなったためである。従って、円筒形のキャピラリーから楕円筒形のキャピラリーにすることにより、背景光を大幅に削減でき、より高感度に蛍光計測できることが判明した。
【００６９】
本実施形態で用いた形状寸法以外の楕円筒形キャピラリーを用いても、もちろん同様の効果が得られる。また、（実施形態１、３）で円筒形キャピラリーについて示したように、レーザ照射位置のキャピラリー外部を水等の透明液体で満たすことの効果は、楕円筒形状キャピラリーについても同様に得られる。即ち、キャピラリーに入射するレーザビームの反射率が低減することにより、多数のキャピラリーを効率的に同時計測できるようになる。
【００７０】
（実施形態５）
本実施形態では、（実施形態４）の計算実験条件で、各キャピラリーのレーザ照射部分に減反射のコーティングを施して計算実験を行なった。アクリルアミドゲル充填前に、楕円筒形キャピラリーの蛍光を計測するための窓（被覆が除去された部分）にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）（屈折率ｎ0＝１．３８）を１８４ｎｍの厚さで単層蒸着した。この処理により、ゲル充填後のキャピラリー１本あたりの平均透過率は、９３．３％から９７．０％に増大した。このとき、レーザ光源より１本目のキャピラリーにおける励起効率に対する１０本目のキャピラリーにおける励起効率は、５３．４％から７６．０％に増大した（０．９７０9＝０．７６）。これに伴い、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリー本数は２４本から５３本まで増大した（０．９７０52＝０．２１）。
【００７１】
本実施形態で用いたキャピラリーのレーザ照射部分に減反射のコーティングを（実施形態１）で説明した円筒形状キャピラリーや、後述する（実施形態６）の角筒形状キャピラリーに応用しても、もちろん同様の効果が得られる。また、コーティングの方法、種類は本実施形態で用いたものに限るものではない。
【００７２】
（実施形態６）
本実施形態では、図１８に示すような角筒形状キャピラリー１を用いる。角筒形状キャピラリーの断面は、外周が一辺０．２ｍｍの正方形、内周が一辺０．１ｍｍの正方形である。この形状のキャピラリーは、ポリマイクロ社（米国）によって製造可能である。その他の実験条件は（実施形態１）と同様で、全長５０ｃｍのキャピラリーの材質は溶融石英（ｎ2＝１．４６）を用い、キャピラリー内部に７Ｍのウレアを含んだ４％Ｔ、５％Ｃの濃度のアクリルアミドゲル１０（ｎ3＝１．３６）を充填した。試料注入側のキャピラリー末端より３０ｃｍの位置で、長さ１０ｍｍ、全周にわたり、ポリイミド被覆を除去して蛍光を計測する窓を予め作製してレーザ照射部位とした。このキャピラリーゲル１０本の蛍光を計測する窓の部位を０．４ｍｍピッチに揃えてガラス平板５上に固定して平面状に配列させた。蛍光を計測する位置のキャピラリー外部は空気（ｎ1＝１．００）１１とした。図３と同様に、蛍光計測はキャピラリーの配列平面に垂直な方向より、第１レンズ、バンドパスフィルター、第２レンズを介して２次元検出器により行なった。図１８は、蛍光を計測する部分のキャピラリー軸に対する断面図であり、レーザをビーム径０．１ｍｍに集光しビーム２として、キャピラリー配列体の側方よりキャピラリー配列軸に沿って入射させた。
【００７３】
本計算実験条件では、レーザビームの各キャピラリーへの入射角は常にゼロであるため、レーザビームの屈折の影響は無視できる。屈折率が変化する各境界点での反射の影響を考慮すると、キャピラリー１本あたりの平均透過率は９２．９％と高効率であり、レーザ光源から１０本目のキャピラリーにおける励起効率は、１本目のキャピラリーにおける励起効率５１．５％であった（０．９２９9＝０．５１５）。検出器の感度とダイナミックレンジの関係から同時計測可能な励起効率の減少を２０％までとすると、本計算実験条件では、２２本までのキャピラリーの同時計測が可能であることが判明した（０．９２９21＝０．２１）。
【００７４】
一方、光検出系に直接入射する反射光のレーザパワーを１０本のキャピラリーについて積算した結果は、（実施形態４）の場合と同様に、ゼロであった。これは屈折率が変化する各境界点でのレーザビームの入射角が常にゼロであるためである。従って、円筒形状のキャピラリーから角筒形状のキャピラリーにすることにより、背景光を大幅に削減でき、より高感度に蛍光計測できる。
【００７５】
（実施形態７）
本実施形態では、（実施形態６）の計算実験条件において、蛍光を計測する位置のキャピラリー外部を水（ｎ1＝１．３３）とした。その他の計算実験条件は（実施形態６）と同一とした。本計算実験条件では、キャピラリー外部の屈折率とキャピラリーの屈折率との差が、（実施形態６）の場合よりも小さくなったために、屈折率が変化する各境界点でのレーザビームの反射率が大幅に低減した。その結果、キャピラリー１本あたりの平均透過率は、９２．９％から９９．３％に増大した。このとき、レーザ光源より１本目のキャピラリーにおける励起効率に対する１０本目のキャピラリーにおける励起効率は、５１．５％から９３．９％に増大した（０．９９３9＝０．９３９）。これに伴い、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリー本数は、２２本から２３０本まで増大した（０．９９３229＝０．２０）。
【００７６】
次に、（実施形態６）の計算実験条件において、蛍光を計測する位置のキャピラリー外部を石英ガラス（ｎ1＝１．４６）とした。本計算実験条件は、複数の角筒形状キャピラリーの計測部分を溶着して実現してもよいし、石英ガラスのブロックにキャピラリーの内部に相当する穴を複数あけて実現してもよい。その他の計算実験条件は（実施形態６）と同一とした。本計算実験条件では、キャピラリー外部の屈折率とキャピラリーの屈折率との差が、（実施形態６）の場合よりも小さくなったために、屈折率が変化する各境界点でのレーザビームの反射率が大幅に低減した。その結果、キャピラリー１本あたりの平均透過率は９２．９％から９９．８％に増大した。このとき、レーザ光源より１本目のキャピラリーにおける励起効率に対する１０本目のキャピラリーにおける励起効率は、５１．５％から９８．２％に増大した（０．９９８9＝０．９８２）。これに伴い、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリー本数は、２６本から８０４本まで増大した（０．９９８803＝０．２０）。
【００７７】
本実施形態では、蛍光を計測する位置のキャピラリー外部を水あるいは石英ガラスで満たしたが、これ以外の液体あるいは固体であっても、それが透明材質であれば同様の効果を発揮する。
【００７８】
（実施形態８）
本実施形態では、（実施形態６）の計算実験条件において、図１９に示すように、レーザビーム２が１０本のキャピラリーを透過した位置に全反射ミラー１５を配置し、レーザビーム２を折り返して逆経路で再び１０本のキャピラリーを透過させた。その他の計算実験条件は（実施形態６）と同一とした。
【００７９】
Ｎ本のキャピラリーを配列したとき、レーザ光源からｎ番目（ｎ≦Ｎ）のキャピラリーにおける励起効率Ｔeffは、レーザビームのキャピラリー１本あたりの平均透過率をＴramとすると、（数１２）で表わされる（なお、以下の説明では、Ｘ↑（Ｙ）は、ＸのＹ乗を表すものとする）。
【００８０】
Ｔeff＝Ｔram↑（ｎ−１）＋Ｔram↑（２Ｎ−ｎ）           …（数１２）
（数１２）の第１項は、レーザ光源から離れる方向に進行するレーザビームによる励起を表わし、第２項は、全反射ミラーで折り返してレーザ光源に近づく方向に進むレーザビームによる励起を表わす。（数１２）は（実施形態６）の場合の１本目のキャピラリーにおける励起効率により規格化されており、Ｔeff＞１であることは、（実施形態６）の場合の１本目のキャピラリーにおける励起効率以上の励起効率となることを意味している。（数１２）によれば、励起効率Ｔeffは（実施形態４）と同様にｎに関して単調減少であり、ｎ＝Ｎ、即ち、レーザ光源から最も離れたキャピラリーで最小となる。このときの励起効率Ｔeffminは、（数１３）となる。
【００８１】
Ｔeffmin＝Ｔram↑（Ｎ−１）＋Ｔram↑（Ｎ）              …（数１３）
（数１３）は、（実施形態６）の場合、即ち、全反射ミラーを用いない場合の約２倍であることを意味する。本計算実験条件では、Ｎ＝１０、Ｔra＝０．９２９であるから、１０本目のキャピラリーにおける励起効率は、５１．５％から９９．４％に増大した（０．９２９9＋０．９２９9＝０．９９４）。これに伴い、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリー本数は２２本から３２本まで増大した（０．９２９31＋０．９２９32＝０．２０）。本実施形態で示した手法を円筒形状キャピラリーや楕円筒形状キャピラリーに適用しても、もちろん同様の効果が得られる。
【００８２】
（実施形態９）
本実施形態では、（実施形態６）の計算実験条件において、図２０に示すように、レーザビーム２をハーフミラー１６等のビームスプリッターで２本に分割した後、反射ミラー１７−１、１７−２、１７−３を使用して、１０本のキャピラリー配列したキャピラリー配列体の平面方向の２つの側面の両側から対向させて照射した。両側から照射するレーザビームはともにビーム径を０．１ｍｍにレンズ（図示せず）で絞り、互いに同軸になるように調整した。その他の計算実験条件は（実施形態６）と同一とした。Ｎ本のキャピラリーを平面上に配列したとき、キャピラリーの配列の片側からｎ番目（ｎ≦Ｎ）のキャピラリーにおける励起効率Ｔeffは、レーザビームのキャピラリー１本あたりの平均透過率をＴramとすると、（数１４）で表わされる。
【００８３】
２Ｔeff＝Ｔram↑（ｎ−１）＋Ｔram↑（Ｎ−ｎ）           …（数１４）
（数１４）の第１項、第２項は、それぞれ分割された２本のレーザビームによる励起を示す。（数１４）は（実施形態６）の場合の１本目のキャピラリーにおける励起効率により規格化されている。（数１４）によれば、励起効率Ｔeffはｎ＝（Ｎ＋１）／２、即ち、複数のキャピラリーが配列する配列中心置のキャピラリーで最小となり、他のキャピラリーにおける励起効率は上記の配列中心位置に関して対称である。励起効率の最小値Ｔeffminは、（数１５）となる。
【００８４】
Ｔeffmin＝Ｔram↑（（Ｎ＋１）／２）                     …（数１５）
（数１５）は、（実施形態６）の場合、即ち、レーザビームを分割しない場合の励起効率の最小値Ｔram↑（ｎ−１）（ｎ＝Ｎのとき）（Ｔram≦１）より明らかに大きい。本計算実験条件では、Ｎ＝１０、Ｔram＝０．９２９であるから、励起効率は５本目のキャピラリーで最小となり、７１．８％である。これに対して（実施形態６）では、励起効率は１０本目のキャピラリーで最小となり、５１．５％であった。従って、本手法によって多数のキャピラリーの同時計測をより効率的に行なうことができることが判明した。これに伴い、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリー本数は、２２本から４３本まで増大した（０．９２９21＝０．２１）。本実施形態で示した手法を円筒形状キャピラリーや楕円筒形状キャピラリーに適用しても、もちろん同様の効果が得られる。
【００８５】
（実施形態１０）
本実施形態では、（実施形態６）の計算実験条件において、図２１に示す用に、２台のレーザ光源１８−１、１８−２を用い、レーザビーム２−１、２−２を、１０本のキャピラリーが配列したキャピラリー配列体の２つの側面の両側から対向させて照射した。両レーザビーム２−１、２−２は、ともにビーム幅を０．１ｍｍにレンズ（図示せず）で絞り、互いに同軸になるように調整した。その他の計算実験条件は（実施形態６）と同一とした。Ｎ本のキャピラリーを配列したとき、キャピラリー配列の片側からｎ番目（ｎ≦Ｎ）のキャピラリーにおける励起効率Ｔeffは、レーザビームのキャピラリー１本あたりの平均透過率をＴramとすると、（数１６）で表わされ、
Ｔeff＝Ｔram↑（ｎ−１）＋Ｔram↑（Ｎ−ｎ）             …（数１６）
（実施形態９）の場合において得られる（数１４）で示される励起効率の２倍の励起効率で複数のキャピラリー内を泳動する試料成分を励起できる。（数１６）の第１項、第２項は、それぞれ２台のレーザ光源からのレーザビームによる励起を示す。（数１６）は（実施形態６）の場合の１本目のキャピラリーにおける励起効率により規格化されており、Ｔeff＞１であることは、（数１４）で示される励起効率以上の励起効率になることを意味している。（数１６）によれば、励起効率Ｔeffはｎ＝（Ｎ＋１）／２、即ち、複数のキャピラリーの配列中心位置に位置するキャピラリーで最小となり、他のキャピラリーにおける励起効率は中心位置に関して対称である。励起効率の最小値Ｔeffminは、（数１７）となる。
Ｔeffmin＝２・Ｔram↑（（Ｎ＋１）／２）                 …（数１７）
これは（実施形態６）の場合、即ち、１台のレーザ光源を用いた場合の励起効率の最小値Ｔram↑（ｎ−１）（ｎ＝Ｎのとき）（Ｔram≦１）より明らかに大きい。本計算実験条件では、Ｎ＝１０、Ｔram＝０．９２９であるから、励起効率は５本目のキャピラリーで最小となり、１４３．７％である。これに対して（実施形態４）では、励起効率は１０本目のキャピラリーで最小となり、５１．５％であった。従って、本手法によって多数のキャピラリーの同時計測をより効率的に行うことができることが判明した。これに伴い、励起効率の減少を２０％までとする同時計測可能な最大キャピラリー本数は、２２本から６３本まで増大した（２×０．９２９31＝０．２０）。本実施形態で示した手法を円筒形状キャピラリーや楕円筒形状キャピラリーに適用しても、もちろん同様の効果が得られる。
【００８６】
（実施形態１１）
本実施形態では、図２２に示すように、２種類の形状の異なるキャピラリーを接続して１つの電気泳動路を形成し、これを複数本平面上に配列して同時に各キャピイラリーからの蛍光を計測する手法の具体例を示す。１０本のキャピラリーのそれぞれの電気泳動分離部分は、断面が外径０．２ｍｍ（Ｒ＝０．１ｍｍ）、内径０．１ｍｍ（ｒ＝０．０５ｍｍ）の円形である分離用キャピラリーの円筒形状キャピラリー１９を用い、蛍光を計測する部分のキャピライーは、断面が外周が一辺０．２ｍｍの正方形、内周が一辺０．１ｍｍの正方形である計測用キャピラリーの角筒形状キャピラリー２０を用いた。各電気泳動路を構成する分離用キャピラリーと計測用キャピラリーとを接続し、ガラス平面上に０．２ｍｍピッチで配列させた。１０組の接続された分離キャピラリーと計測キャピラリーの中心軸は、それぞれ一致するようにした。両キャピラリーの材質はいずれも石英（ｎ2＝１．４６）で、接続面はあらかじめ研磨してフラットにし、変性剤として７Ｍのウレアを含んだ４％Ｔ（Ｔｏｔａｌ  ｍｏｎｏｍｅｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）、５％Ｃ（Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）の濃度のアクリルアミドを注入した後ゲル化させた。キャピラリーの接続部分は電気的に断線しないように緩衝液（図示せず）に浸し、分離キャピラリーを泳動してきた試料分離成分が、そのまま対向する計測キャピラリーを泳動するようにした。分離キャピラリーは長さ２５ｃｍ、計測キャピラリーは長さ１５ｃｍとした。計測キャピラリーが接続された位置から５ｃｍの位置で、長さ１０ｍｍ、全周にわたり、計測キャピラリーのポリイミド被覆は予め除去して、蛍光を計測する窓とし、この位置にレーザを照射した。つまり泳動距離は２５＋５＝３０ｃｍとした。これら以外の計算実験条件は（実施形態６）と同一とした。つまり、キャピラリー１本あたりの平均透過率は９２．９％の高効率であり、レーザ光源から１０本目のキャピラリーにおける励起効率は１本目のキャピラリーの５１．５％であった（０．９２９9＝０．５１５）。検出器の感度とダイナミックレンジの関係から同時計測可能な励起効率の減少を２０％までとすると、本計算実験条件で２２本までのキャピラリーの同時計測が可能であること判明した（０．９２９21＝０．２１）。
【００８７】
一般に、キャピラリーは、外径が大きく内径が小さいほど、即ち肉厚になるほどガラスの体積にほぼ比例して高価になる。また、楕円筒形状や角筒形状キャピラリーは円筒形状キャピラリーと比較して高価になる。つまり、本実施形態で示したように、多数のキャピラリーの同時計測に有利であるが、高価なキャピラリーを計測キャピラリーに用い、安価なキャピラリーを分離キャピラリーに用いればランニングコストを下げることができる。また、分離キャピラリーと計測キャピラリーとの脱着が可能となるので、計測終了後に分離キャピラリーのみを交換して次の計測を行えば、更にコストを低減できる。このことは本実施形態のもうひとつの効果である。もちろん、上記以外の形状のキャピラリーを組み合わせても同様の効果が得られる。
【００８８】
以上の実施形態では、電気泳動分離媒体に全てアクリルアミドゲルを用いたが、これ以外の分離媒体として溶液状のものを使用してもよいし、ポリマーを使用してもよい。ポリマーには、アクリルアミドおよびその誘導体のポリマーや、セルロース及びその誘導体等の多糖類のポリマーがある。キャピラリー中のポリマーを交換可能な状態にすれば、キャピラリー本体を繰り返し利用できるのでコストや労力を低減できる。
【００８９】
以上の実施形態では、キャピラリーの材質に全て溶融石英を用いたが、もちろんこれ以外の材質を用いてもよい。特にガラスは様々な屈折率の材質が利用でき、キャピラリーの形状と同様に、キャピラリーのレンズ作用をコントロールできる。つまり、より効率的な多数のキャピラリーの同時計測が可能である。また、キャピラリーの形状は円筒、楕円筒、角筒に限って示したが、もちろんこれ以外の形状であってもかまわない。さらに、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、以上の実施形態で説明した特徴事項を組み合わせてもよいことは、言うまでもない。
【００９０】
キャピラリーゲル電気泳動は平板ゲル電気泳動と比較して高電圧を印加できるので高速分析が可能である。このキャピラリーを複数本並べて一度に分析するマルチフォーカスキャピラリーアレイ電気泳動は多数の試料を同時に高速分析できる高スループットな分析手法である。試料のキャピラリーへの導入は、キャピラリーアレイ電気泳動では電界注入により行えるので、平板ゲル電気泳動と比較して非常に簡単になる。また、キャピラリーに直接レーザを照射して蛍光計測するオンカラム計測は、電気泳動分解能を低下させる要因が少なく、また励起効率が良いため高感度な蛍光計測手法である。
【００９１】
【発明の効果】
本発明では、オンカラム蛍光計測を行いながら、レーザビームのスキャンを行わずに、複数のキャピラリーを実質的に同時にレーザ照射し、一括して蛍光計測できるので、高感度、高速、高スループットな分析を達成できる。しかも、装置構成やキャピラリー配列は非常に簡単であり、実用的である。電気泳動媒体にポリマー等の詰め替え可能なものを使用すれば、キャピラリーアレイそのものは動かさずに繰り返し利用できるので、コストや労力を大幅に削減できる実用面での効果が甚大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキャピラリーアレイのオンカラム計測を行なうキャピラリーアレイ電気泳動装置の主要部の構成を示す、（ａ）平面図、（ｂ）断面図。
【図２】本発明のキャピラリー中のレーザビームの光路を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態１の装置構成を示す図。
【図４】本発明の実施形態１での蛍光を計測する部分の断面図。
【図５】本発明の実施形態１でのキャピラリーアレイ中の光路の計算結果を示す図。
【図６】本発明の実施形態１でのキャピラリーの位置と励起効率の関係を示す図。
【図７】本発明の実施形態１でのキャピラリー外径／内径の比率と励起効率の関係を示す図。
【図８】本発明の実施形態１でのキャピラリー外径／内径の比率と同時計測可能なキャピラリー本数の関係を示す図。
【図９】本発明の実施形態１でのキャピラリー外径／内径の比率と光検出系に直接入射する反射光強度の計算結果を示す図。
【図１０】本発明の実施形態２でのキャピラリー配列間隔と励起効率の関係を示す図。
【図１１】本発明の実施形態３の装置の主要な構成を示す図。
【図１２】本発明の実施形態３での蛍光を計測する部分の断面図。
【図１３】本発明の実施形態３で得られた電気泳動パターンを例を示す図。
【図１４】本発明の実施形態３で得られた電気泳動パターンを例を示す図。
【図１５】本発明の実施形態３で得られた電気泳動パターンを例を示す図。
【図１６】本発明の実施形態４のキャピラリーアレイ中の光路の計算結果を示す図。
【図１７】本発明の実施形態４でのキャピラリー位置と励起効率の関係を示す図。
【図１８】本発明の実施形態６の蛍光を計測する部分の断面図。
【図１９】本発明の実施形態８の蛍光を計測する部分の断面図。
【図２０】本発明の実施形態９の蛍光を計測する部分の断面図。
【図２１】本発明の実施形態１０の蛍光を計測する部分の断面図。
【図２２】本発明の実施形態１１の蛍光を計測する部分の断面図。
【符号の説明】
１…キャピラリー、２…レーザ、３…入射レーザのキャピラリー配列軸からのずれの距離、４…キャピラリー配列軸、５…ガラス平面、６…第一レンズ、７…フィルター、８…第二レンズ、９…二次元ＣＣＤカメラ、１０…アクリルアミドゲル、１１…空気、１２…蛍光計測セル、１３…像分割プリズムおよび組み合わせフィルター、１４…水、１５…全反射ミラー、１６…ハーフミラー、１７−１、１７−２、１７−３…反射ミラー、１８−１、１８−２…レーザ光源、２−１、２−２…レーザビーム、１９…分離用キャピラリーの円筒形状キャピラリー、２０…計測用キャピラリーの角筒形状キャピラリー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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