(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、電気泳動装置の製造コストを抑制しつつ、励起及び検出の高効率化することに関する。【解決手段】  本発明は、光源からの励起光を電気泳動路に照射し、電気泳動路からの蛍光を検出する光学検出装置を備えた電気泳動装置に関する。本発明によると、光源からの光のうち、所定の波長領域の励起光のみを電気泳動路に導くための波長選別フィルタが設けられ、この波長選別フィルタは、電気泳動路からの蛍光のうち光源方向に戻る光を反射して電気泳動路に戻すための背面ミラーの機能を有する。本発明によると、電気泳動分離された試料からの発光を効率よく集光することにより、蛍光検出の高感度化を実現することができる。【選択図】  図２
2006292369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの励起光をキャピラリに照射し、キャピラリからの蛍光を検出する光学検出装置を備えたキャピラリ電気泳動装置において、
上記光学検出装置は、上記光源からの光のうち、所定の波長領域の励起光のみを上記キャピラリに導く波長選別フィルタを有し、該波長選別フィルタは上記キャピラリからの蛍光のうち上記光源方向に戻る光を反射して上記キャピラリに戻す反射面を有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項２】
請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記反射面は上記キャピラリにおける励起光の照射位置を中心とする球面であることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項３】
請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記波長選別フィルタは上記キャピラリにおける励起光の照射位置を中心とする球殻形状を有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記波長選別フィルタは干渉フィルタによって形成されたバンドパス光学フィルタであることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項５】
請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記光源が発光ダイオードであることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項６】
光源からの励起光をキャピラリに照射し、キャピラリからの蛍光を検出する光学検出装置を備えたキャピラリ電気泳動装置において、
上記光学検出装置は、光源からの光のうち、所定の波長領域の励起光のみを上記キャピラリに導く波長選別フィルタ基板を有し、該波長選別フィルタ基板は上記光源からの光が入射する入射側平面と該入射側平面の反対側に設けられ且つ上記キャピラリにおける励起光の照射位置に中心を有する球面を有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項７】
請求項６記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記光源からの励起光の光軸は上記波長選別フィルタ基板の入射側平面の法線に対して所定の角度にて傾斜していることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項８】
請求項６記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記波長選別フィルタ基板上に配置された上記キャピラリを保持する保持基板が設けられ、上記波長選別フィルタ基板と上記保持基板の互いに向かい合う面の少なくとも一方には、上記キャピラリを保持するＶ字型溝が形成されていることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項９】
請求項６記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記波長選別フィルタ基板と上記保持基板の互いに向かい合う面の少なくとも一方には、上記キャピラリを保持するゴム板が設けられていることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項１０】
請求項９記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記波長選別フィルタ基板に対して上記保持基板の位置を調整するスペーサが設けられていることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項１１】
請求項６載のキャピラリ電気泳動装置において、上記波長選別フィルタ基板は干渉フィルタによって形成されたバンドパス光学フィルタを有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項１２】
請求項６記載のキャピラリ電気泳動装置において、上記光源が発光ダイオードであることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項１３】
光源からの励起光をキャピラリに照射し、キャピラリからの蛍光を検出するキャピラリ電気泳動方法において、
波長選別フィルタによって光源からの励起光のうち所定の波長領域の励起光のみを選別し、
上記選別された励起光をキャピラリに導き、
上記キャピラリからの蛍光のうち上記光源方向に戻る光を上記波長選別フィルタに設けられた反射面に反射させて上記キャピラリに戻す
キャピラリ電気泳動方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のキャピラリ電気泳動方法において、
上記光源からの励起光の光軸は上記波長選別フィルタの入射側平面の法線に対して所定の角度にて傾斜していることを特徴とするキャピラリ電気泳動方法。
【請求項１５】
請求項１３記載のキャピラリ電気泳動方法において、上記光源が発光ダイオードであることを特徴とするキャピラリ電気泳動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸やタンパク質等を電気泳動により分離分析する電気泳動装置に関し、特に、キャピラリ電気泳動装置の蛍光検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開2004-144479号公報には、キャピラリ電気泳動装置が開示されている。DNAの塩基配列および塩基長の決定等を目的して、石英管およびそれを覆うポリマ被覆からなるキャピラリを用いた電気泳動法が用いられている。石英キャピラリ中のポリアクリルアミド等の分離媒体に測定対象であるDNAを含む試料を注入して、キャピラリの両端部に電圧を印加する。試料中のDNA合成物はキャピラリ内を移動し、分子量の大きさ等によって分離されキャピラリ内にDNAバンドを生じる。各DNAバンドには蛍光色素が加えられており、レーザ光の照射によって発色し、これを蛍光計測手段で読み取り、DNAの配列を決定する。蛋白質の分離・分析も同様に行って、蛋白質の構成を調べることができる。
【０００３】
特開2004-144479号公報に開示されているサンプルへの光照射方式は以下のようなものである。すなわち、平面基板上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの一方あるいは両側の端のキャピラリにレーザ光を照射し、レーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬してキャピラリアレイを横断するものである。また、蛍光検出方式は以下のようなものである。すなわち、キャピラリアレイ上のレーザ光照射部の像を、集光レンズ、透過型回折格子、結像レンズにより2次元CCD上に結像する。2次元CCD上の2軸の内、一軸は複数のキャピラリの発光点が並ぶ軸であり、それと直交する残りの一軸は、透過型回折格子による波長分散軸である。このように、一つ一つのキャピラリからの発光スペクトルが2次元CCD上に結像される。
【特許文献１】特開2004-144479号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする。）はレーザ光源より低価格であるが、レーザ光に比べて、励起光強度が2〜3桁程度小さい。従って、電気泳動分析における励起光源としてＬＥＤを用いる場合には、励起及び検出の高効率化が求められる。
【０００５】
本発明の目的は、電気泳動装置の製造コストを抑制しつつ、励起及び検出の高効率化することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光源からの励起光を電気泳動路に照射し、電気泳動路からの蛍光を検出する光学検出装置を備えた電気泳動装置に関する。本発明によると、光源からの光のうち、所定の波長領域の励起光のみを電気泳動路に導くための波長選別フィルタが設けられ、この波長選別フィルタは、電気泳動路からの蛍光のうち光源方向に戻る光を反射して電気泳動路に戻すための背面ミラーの機能を有する。
【０００７】
この波長選別フィルタは、例えば、電気泳動路であるキャピラリにおける励起光の照射位置を中心とする球面を有し、この球面が背面ミラーとして機能する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、電気泳動分離された試料からの発光を効率よく集光することにより、蛍光検出の高感度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と利益を、図面を参酌して説明する。ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１に、本実施例における電気泳動装置（以下、「本装置」）の概略を示す。本装置は、泳動媒体が充填された複数本のキャピラリを用い、各キャピラリに試料を導入し、試料中の試料成分を電気泳動分離し、分析する。本装置の基本的構成は、キャピラリアレイ、検出光学ユニット、オートサンプラユニット、泳動媒体充填ユニット、電源ユニット、及び温度制御ユニットである。
【００１１】
キャピラリアレイ１０１は、複数本のキャピラリ１０２より構成される着脱可能な交換部材であり、所定回数の分析により品質が劣化し、分離能が低下した際に、新品に交換される。また、測定手法を変更する場合、キャピラリ１０２の長さが異なるキャピラリアレイ１０１に交換することにより、キャピラリ１０２の長さを調節できる。キャピラリアレイ１０１は、試料をキャピラリ１０２内に導入する試料導入部１０４、泳動分離された試料に励起光を照射する照射部１０３、及び、キャピラリを束ねるキャピラリヘッド１０７を有する。
【００１２】
キャピラリ１０２は、内径数十〜数百ミクロン，外形数百ミクロンの細管であり、強度を向上させるために表面がコーティングされている。キャピラリ１０２の内部に泳動媒体を充填することにより、泳動路を形成する。泳動路の両端に電圧を印加することにより、試料を電気泳動分離できる。
【００１３】
本実施例では、外表面をポリイミドコーティングした、全長４０ｃｍ、外径３６０μｍ、内径５０μｍの石英バイプを用いる。このキャピラリ１０２を４本束ねて、キャピラリアレイ１０１を構成している。尚、キャピラリ１０２の本数は、４本に限定されず、例えば、１本、８本、１６本、９６本、１９２本、３８４本等でも良い。また、必要に応じ、キャピラリ１０２をポリイミド以外の樹脂によりコーティングしても良い。
【００１４】
試料導入部１０４は、キャピラリ１０２の試料導入端１０５を、サンプル容器のウェルに合わせて配置しており、各ウェルに保持された複数の試料を泳動路に導入できる。
【００１５】
本実施例では、キャピラリ１０２の先端を中空電極に挿入して試料導入端１０５を形成し、試料導入部１０４を構成している。試料導入端１０５において、キャピラリ１０２の先端は、中空電極から少し突出した状態となっている。ステンレス製パイプから構成される中空電極は、高圧電源に電気的に接続されている。試料導入端１０５を試料に浸し、電圧を印加することにより、試料を電気泳動し、キャピラリ内に導入できる。尚、試料導入の方法は、電気泳動に限定されず、圧力や分注により試料を泳動路に導入してもよい。
【００１６】
キャピラリ１０２の試料導入部１０４から約３０ｃｍ離れた照射部１０３では、ポリイミド被膜が除去されている。検出光学ユニットは、照射部１０３に励起光を照射し、照射部１０３からの蛍光を検出する。照射部１０３にて、電気泳動分離された試料成分に励起光が照射されると、試料成分に標識された蛍光体は、試料成分に依存した波長の蛍光を放出する。この蛍光を検出することにより、DNAの塩基配列および塩基長が求められる。
【００１７】
キャピラリヘッド１０７は、４本のキャピラリを束ねて保持し、装置本体と着脱することができる。キャピラリヘッド１０７は、ポリマ充填ブロック１５２に耐圧気密で接続できる。そして、泳動媒体充填ユニットにより、終端部１０８より、キャピラリ１０２内に、新しい泳動媒体を充填することができる。
【００１８】
オートサンプラユニットは、サンプル容器をはじめとする電気泳動分析に用いる各容器を、試料導入部１０４の直下等の所定位置に搬送し、保持する機構である。本実施例のオートサンプラユニットは、爪を備えたロボットアームにより、サンプル容器、バッファ容器、洗浄容器、及び廃液容器を搬送する。
【００１９】
ロボットアームは、各容器をその上に固定する爪を備え、３次元的に移動できる。これにより、所定の場所に保管されている各容器を、試料導入部１０４の直下に搬送し、その場所にて各容器を所定時間保持し、所定の場所に返却できる。
【００２０】
バッファ容器は、試料導入端１０５を浸す緩衝液を保持する容器である。泳動分析時、緩衝液が試料導入端１０５を浸すように、バッファ溶液は試料導入部１０４の直下に搬送される。また、装置待機中も、泳動分析時と同様に搬送され、試料導入端１０５を緩衝液に浸し、キャピラリ１０２内の泳動媒体の乾燥を防止している。
【００２１】
洗浄容器は、試料導入端１０５を洗浄する洗浄液を保持する容器であり、泳動媒体充填、予備泳動、及び試料導入の後に試料導入部１０４の直下に搬送される。試料導入端１０５を、洗浄容器中の洗浄液に浸すことにより、試料導入端１０５を洗浄し、コンタミネーションを回避できる。
【００２２】
廃液容器は、使用済の泳動媒体を保持する容器であり、泳動媒体充填時に試料導入部１０４の直下に搬送され、泳動媒体充填時に試料導入端１０４から排出される使用済の泳動媒体を受け止める。
【００２３】
サンプル容器は、複数の微量試料を保持する容器であり、試料導入時に試料導入部１０４の直下に搬送される。本実施例では、数１０μｌの試料を保持できるウェルを２４行１６列備えたサンプルプレートに、樹脂製のシートであるセプタを乗せ、それをホルダとクリップで挟むことにより、サンプル容器を構成している。試料としては、例えば、４種類のヌクレオシド塩基分子を識別するように蛍光標識され、多数の適当な長さ（大きさ）の核酸を含む溶液である。セプタは、ウェルに対応する位置に通常は密閉状態の貫通孔を有しており、ウェル中の試料の蒸発を防止しつつ、試料導入時に試料導入端１０５と試料の接触を可能としている。また、セプタ上面に保護フィルムを貼り付け、試料蒸発を防止することもできる。また、ホルダとクリップは、その間にサンプルプレートやセプタを挟み、一体化することにより、ロボットアームにて搬送可能なサンプル容器を形成する。
【００２４】
泳動媒体充填ユニットは、泳動媒体であるポリマをキャピラリ１０２内に充填する機構である。本実施例の泳動媒体充填ユニットは、ポリマ充填ブロック１５２、シリンジ１５３、チューブ１５５、電磁弁１５６とを含み、分析開始前に新しい泳動媒体をキャピラリ１０２内に自動的に充填できる。
【００２５】
ポリマ充填ブロック１５２は、ポリマ流路１５４を有し、シリンジ１５３とチューブ１５５に接続し、キャピラリヘッド１０７を着脱できる。キャピラリヘッド１０７は、耐圧気密を維持しながらポリマ充填ブロック１５２に装着される。ポリマ流路１５４は、泳動媒体により満たされたシリンジ１５３と、電磁弁１５６を備えたチューブ１５５と連通している。チューブ１５５の他端は、陽極バッファ容器１６３に保持された緩衝液に浸されている。
【００２６】
キャピラリ１０２内に泳動媒体を充填する際には、試料導入部１０４の直下に廃液容器を配置し、電磁弁１５６を閉じ、シリンジ１５３のプランジャを押す。これにより、シリンジ１５３内の泳動媒体が、ポリマ流路１５４を経由して、終端部１０８からキャピラリ１０２内に流入する。また、キャピラリ１０２内の使用済泳動媒体は、試料導入端１０５から排出され、廃液容器にて受け止められる。
【００２７】
電源ユニットは、キャピラリ１０２内の泳動媒体から構成される泳動路に電圧を印加する機構であり、試料を電気泳動できる。本実施例の電源ユニットは、中空電極と陽極電極１６４に電気的接続され、１５ｋＶ前後の高電圧を発生できる高圧電源を含む。
【００２８】
試料導入時は、キャピラリ１０２、ポリマ流路１５４及びチューブ１５５の内部を泳動媒体で満たし、サンプル容器のウェルに保持された試料に試料導入端１０５を浸し、電磁弁１５６を開く。これにより、中空電極、ウェル中の試料、キャピラリ１０２、ポリマ流路１５４、チューブ１５５、陽極バッファ容器１６３内の緩衝液、及び陽極電極１６４からなる通電路が形成される。そして、中空電極を負電位、陽極電極１６４を正電位として、この通電路にパルス電圧を印加する。これにより、ウェル内に存在する負に帯電する試料成分、例えばＤＮＡが、試料導入端１０５から泳動路に導入される。
【００２９】
また、泳動分析時は、試料導入時と異なり、バッファ容器に保持された緩衝液に試料導入端１０５を浸す。これにより、中空電極、バッファ溶液中の緩衝液、キャピラリ１０２、ポリマ流路１５４、チューブ１５５、陽極バッファ容器１６３内の緩衝液、及び陽極電極１６４からなる通電路が形成される。そして、試料導入時と異なり、１５ｋＶ前後の高電圧を印加する。これにより、照射部１０３から試料導入部１０４の方向に電界が生じ、泳動路に導入された負に帯電する試料成分が、照射部１０３の方向に電気泳動する。
【００３０】
温度制御ユニットは、試料成分の泳動速度に影響を与える泳動路の温度を制御する機構である。本実施例における温度制御ユニットは、恒温槽１３０内にキャピラリ１０２を収容する。そして、ペルチェ等の温度制御機構により一定温度に保たれた空気を、ファン等の送風機構により恒温槽内を循環させ、キャピラリ１０２を所定温度に保つ。
【００３１】
以下、電気泳動分析の基本的手順について説明する。電気泳動分析の基本的手順は、事前準備、泳動媒体充填、予備泳動、試料導入、及び泳動分析に大別できる。本装置のオペレータは、分析開始前の事前準備として、試料や試薬を本装置にセットする。より具体的には、まず、バッファ容器と陽極バッファ容器１６３に、通電路の一部を形成する緩衝液を満たす。緩衝液は、例えば、各社から電気泳動用として市販されている電解質液であるである。
【００３２】
また、サンプル容器のウェル内に、分析対象である試料を分注する。試料は、例えば、DNAのPCR産物である。また、洗浄容器に、試料導入部１０４を洗浄する為の洗浄溶液を分注する。洗浄溶液は、例えば、純水である。また、シリンジ１５３内に、試料を電気泳動する為の分離媒体を注入する。泳動媒体は、例えば各社から電気泳動用として市販されているポリアクリルアミド系分離ゲルであるである。さらに、キャピラリ１０２の劣化が予想される場合や、キャピラリ１０２の長さを変更する場合、キャピラリアレイ１０１を交換する。そして、事前準備が完了した後、オペレータは本装置を操作して、分析を開始する。泳動媒体充填とは、キャピラリ１０２内に新しい泳動媒体を充填し、泳動路を形成する手順である。
【００３３】
本実施例における泳動媒体充填では、まず、オートサンプラユニットにより廃液溶液を試料導入部１０４の直下に運び、試料導入端１０５から排出される使用済の泳動媒体を受け止められるようにする。そして、シリンジ１５３を駆動して、キャピラリ１０２内に新しい泳動媒体を充填し、使用済の泳動媒体を廃棄する。最後に、洗浄容器内の洗浄溶液に試料導入端１０５を浸し、泳動媒体により汚れた試料導入端１０５を洗浄する。予備泳動とは、泳動媒体に所定の電圧を印加し、泳動媒体を電気泳動に適した状態にする手順である。本実施例における予備泳動では、まず、オートサンプラユニットにより、バッファ容器内の緩衝液に試料導入端１０５を浸し、通電路を形成する。そして、電源ユニットにより、泳動媒体に数〜数十キロボルト程度の電圧を数〜数十分間加え、泳動媒体を電気泳動に適した状態とする。最後に、洗浄容器内の洗浄溶液に試料導入端１０５を浸し、緩衝液により汚れた試料導入端１０５を洗浄する。試料導入とは、試料成分を泳動路に導入する手順である。
【００３４】
本実施例における試料導入では、まず、オートサンプラユニットにより、サンプル容器のウェル内に保持された試料に試料導入端１０５を浸す。これにより、通電路が形成され、泳動路に試料成分を導入することが状態となる。そして、電源ユニットによりパルス電圧を通電路に印加し、泳動路に試料成分を導入する。最後に、洗浄容器内の洗浄溶液に試料導入端１０５を浸し、試料により汚れた試料導入端１０５を洗浄する。泳動分析とは、電気泳動により、試料中に含まれる各試料成分を分離分析する手順である。本実施例における泳動分析では、まず、オートサンプラユニットにより、バッファ容器内の緩衝液に試料導入端１０５を浸し、通電路を形成する。
【００３５】
そして、電源ユニットにより、通電路に１５ｋＶ前後の高電圧を印加し、泳動路に電界を発生させる。発生した電界により、泳動路内の各試料成分は、各試料成分の性質に依存した速度で照射部１０３へ移動する。つまり、試料成分は、その移動速度の差により分離される。そして、照射部１０３に到達した試料成分から順番に検出される。例えば、試料が、塩基長の異なるＤＮＡを多数含む場合は、その塩基長により移動速度に差が生じ、塩基長の短いＤＮＡから順に照射部１０３に到達する。各ＤＮＡに、その末端塩基配列に依存した蛍光物質を取り付けておけば、照射部１０３に到達した順に、その末端塩基配列を検出できる。そして、予定していたデータを取り終えたら電圧印加を停止し、泳動分析を終了する。以上が、一連の分析手順である。さらに分析を実施する場合は、泳動媒体充填から分析手順を進める。
【実施例１】
【００３６】
以下、図２を参照して、キャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第１の実施例を説明する。図２に示すように、検出光学ユニットは、LED514、レンズ513、BP（バンドパス）光学フィルタ501、LP（ローパス）光学フィルタ521、蛍光集光レンズ516、回折格子517、結像レンズ518、及び、光検出器519を有する。
【００３７】
LED514からの光は、レンズ513により集光され、BP光学フィルタ501を経由して、ポリイミド被覆511を除去したキャピラリ512に照射される。これが、キャピラリ中の蛍光色素を励起する励起光となる。キャピラリ512から発せられた蛍光515は、LP光学フィルタ521を経由して、蛍光集光レンズ516により平行光となり、回折格子517により分光された後、結像レンズ518により光検出器519上に結像される。回折格子517を用いる代わりに、光学フィルタにより波長分光してもよい。また、分光機能を設けない場合もある。光検出器519としてCCDが用いられるが、光電子増倍管等を用いてもよい。
【００３８】
図３にLPフィルタ521の特性とBPフィルタ501の特性を示す。LP光学フィルタ521は、観測対象の蛍光の波長より短い波長の光を遮断する。即ち、蛍光に比べて非常に強度の強い励起光が光検出器519に到達することを阻止する。BP光学フィルタ501は、LED514からの光のうち、所定の波長領域の光のみを透過する。即ち、BP光学フィルタ501は、蛍光色素を励起するための励起光のみをキャピラリ512に導き、観測対象の蛍光の波長領域の光がキャピラリ512に到達することを阻止する。BP光学フィルタ501は、回折格子517によって発生する一次回折光以外の分散光が一次分散光に重ならないように、設定される。
【００３９】
本願の発明者は、BPフィルタ501を干渉フィルタとして構成し、その干渉フィルタに球面を形成することで、BPフィルタ501を背面ミラーとして機能させることができることを見出した。
【００４０】
本実施例によるとBPフィルタ501は、球殻形状を有し、球殻の中心502は、ポリイミド被覆511を除去したキャピラリ512上にある。BPフィルタ501の球面状の内面は、キャピラリ512からの背面方向への蛍光503を反射し、それを再びキャピラリ512に集光する。こうして反射した蛍光は、蛍光集光レンズ516へ伝搬すると共に、キャピラリ512中の蛍光色素を励起する。従って、誘導放出効果により、蛍光強度が増大する。
【００４１】
BPフィルタ501の反射特性は、次の式、［BPフィルタの反射率］＝１００−［BPフィルタの透過率］によって表される。従って、BPフィルタ501は、キャピラリ512からの背面方向への蛍光503を略完全に反射する。
【００４２】
キャピラリ電気泳動装置の検出光学系において、光検出側からみて発光体の背面にミラーを設置して光量を増大する手法はこれまでにも報告されている。本発明の特徴は、光源からの発光の一部を除去するための波長選択フィルタが、背面ミラーの機能を提供することにある。図２に示す本発明の実施例を使用して、検出した蛍光の強度は、背面ミラーが無い場合に比べて、約2倍であった。
【００４３】
本実施例では、BP光学フィルタが背面ミラーの機能を有するため、部品点数を増やすことなく、信号強度を約2倍にすることができる。
【実施例２】
【００４４】
図４を参照して、キャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第２の実施例を説明する。本実施例では、図２の球面状のBP光学フィルタ501の代わりに、球面を有する基板状のBPフィルタ601を設けた。図２に示した第１の実施例では、LED514からの発光のうち、球面状のBP光学フィルタ501によって反射される成分がLED514に戻り、この戻り光がLED514の発光を不安定化させる場合がある。この戻り光を防ぐために、本実施例のBPフィルタ601では、キャピラリ512側に球面604を形成し、この球面604と光源側の平面603に干渉フィルタを形成した。キャピラリ512からの背面方向への蛍光605は、球面604を反射して再びキャピラリ512に集光する。LED514からの励起光はBPフィルタ601の平面603で反射する。LED514の出射光606とBPフィルタからの反射光602では、焦点の位置および光路が異なるため、LEDには反射光602の一部のみが戻る。こうして、戻り光を大幅に抑制できるから、LEDの発振の不安定化を防止することができる。
【００４５】
このように本実施例では、BPフィルタ601の平面603と球面604に干渉フィルタを形成することにより、LEDの戻り光に伴う発光強度不安定化を避けると同時に、信号強度を約2倍にすることができる。
【実施例３】
【００４６】
図５を参照して、キャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第３の実施例を説明する。第１及び第２の実施例では、LED514の光軸と検出系の蛍光の光軸が一致しているため、LPフィルタ521とBPフィルタの透過特性のみにより、励起光を蛍光検出系から遮断していた。励起光を蛍光検出系から完全に遮断するためには、高価格の光学フィルタが必要となる。また、製造ロットによってフィルタの透過特性がばらつく場合には、励起光の一部が光検出器519に到達し、蛍光検出の信号対雑音比が低下する場合があった。
【００４７】
これを回避するために、第３の実施例においては、図５に示すように、LED514からの励起光束がキャピラリからの蛍光光束と重ならないように、LED514の照射角度を蛍光集光レンズ516の光軸に対して傾ける。これにより、LPフィルタ521とBPフィルタ601の透過特性が多少ばらついても、蛍光検出の信号対雑音比が低下する。また、BPフィルタ601の平面603からの反射光束703が、入射光束704と重ならないため、戻り光によるLED516の不安定化を回避できる。
【００４８】
図５の実施例においては、LED514の照射角度がY軸の周りに回転するように構成されている。LED514の照射角度がX軸の周りに回転するように構成してもよく、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
以下に、本発明のキャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第３の実施例に用いられるキャピラリ装着部の例を説明する。
【実施例４】
【００５０】
図６ａ〜図６ｄにキャピラリ装着部の第１の実施例を示す。図６aは、検出窓801とV溝803が設けられた検出窓-V溝付基板802を示す。図６ｂは、球面808とV溝805が設けられたBPフィルタ基板806を示す。キャピラリ装着部を組み立てるには、先ず、検出窓-V溝付基板802のV溝803に沿ってキャピラリを配置し、被覆除去されたキャピラリ804が検出窓801の位置に配置されるように、キャピラリの位置を調節する。その上から、BPフィルタ基板806のV溝805が、基板802のV溝803に配置されたキャピラリに係合するように、BPフィルタ基板806を重ねる。
【００５１】
図６ｃ及び図６ｄは、基板802の上にBPフィルタ基板806を重ね合わせた状態を示す断面図である。BPフィルタ基板806の球面808の中心は、キャピラリの中心809に一致している。LEDからの照射光807は、キャピラリの中心809で焦点を結ぶ。キャピラリ804からの背面方向への蛍光811は、BPフィルタ基板806の球面808に反射し、再度キャピラリの中心809を通過し、LPフィルタ810を経て、光検出器（図示なし）に向かう。
【実施例５】
【００５２】
図７ａ及び図７ｂは、4本のキャピラリからなるキャピラリアレイ用のBPフィルタ基板901を示す。BPフィルタ基板901の一方の面には球面902とＶ溝903が設けられている。Ｖ溝903によってキャピラリは固定される。BPフィルタ基板901の球面902とその反対側の平面904に所定の干渉膜層を形成し、BPフィルタとして機能するようにする。
【実施例６】
【００５３】
図８ａ及び図８ｂに示す例では、BPフィルタ基板1001は球面100２を有するがV溝を有さない。このV溝レスBPフィルタ基板1001には、キャピラリの高さを調整するためのスペーサ1003が設けられている。図６の検出窓-V溝付基板802とV溝レスBPフィルタ基板1001を重ね合わせてキャピラリを挟み込むとき、BPフィルタ基板1001の球面1002の中心がキャピラリの中心軸1005と一致するように、このスペーサ1003の高さを調整する。また、このV溝レスBPフィルタ基板1001には、キャピラリ固定ゴム板1006が設けられており、V溝レスBPフィルタ基板1001と検出窓-V溝付基板802を係合させてキャピラリを挟み込むときに、ゴム板1006が変形し、キャピラリを押さえつける。従って、ゴム板1006は、V溝と同様に、キャピラリを固定する機能を有する。
【実施例７】
【００５４】
図９ａは、検出窓801が設けられた検出窓付基板802を示す。図６ａに示した検出窓-V溝付基板802と比較して、本実施例の検出窓付基板802では、V溝が設けられていない点が異なる。その代わりに、本実施例では、検出窓付基板802にキャピラリ固定ゴム板1100が装着されている。このキャピラリ固定ゴム板1100は図８のキャピラリ固定ゴム板1006と同様な機能を有する。
【００５５】
図９ｂ及び図９ｃは、本実施例の検出窓付基板802の上に図６ｂのBPフィルタ基板806を重ね合わせた状態を示す断面図である。BPフィルタ基板806と検出窓基板802を重ね合わせてキャピラリを挟み込むときに、ゴム板1100が変形し、キャピラリを押さえつける。それによってキャピラリは固定される。BPフィルタ基板806の球面808の中心は、キャピラリの中心809に一致している。LEDからの照射光807は、キャピラリの中心809で焦点を結ぶ。キャピラリ804からの背面方向への蛍光811は、BPフィルタ基板806の球面808に反射し、再度キャピラリの中心809を通過し、LPフィルタ810を経て、光検出器（図示なし）に向かう。
【００５６】
このように図５〜図９に示した実施例では、LED701の照射角度を傾けることにより、励起光の一部が蛍光検出器に到達することを防ぎ、蛍光検出の信号対雑音比を向上すると同時に、戻り光によるLED不安定化を回避することができる。
【００５７】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】キャピラリ電気泳動装置の概略を示す斜視図である。
【図２】キャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第１の実施例を示す図である。
【図３】波長選別フィルタの特性を示す図である。
【図４】キャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第２の実施例を示す図である。
【図５】キャピラリ電気泳動装置の検出光学ユニットの第３の実施例を示す図である。
【図６】図５の検出光学ユニットのキャピラリ装着部の第１の実施例を示す図である。
【図７】図５の検出光学ユニットのキャピラリ装着部の第２の実施例を示す図である。
【図８】図５の検出光学ユニットのキャピラリ装着部の第３の実施例を示す図である。
【図９】図５の検出光学ユニットのキャピラリ装着部の第４の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
101…キャピラリアレイ、102…キャピラリ、103…照射部、104…試料導入部、105…キャピラリの試料導入端、107…キャピラリヘッド、108…キャピラリ終端部、152…ポリマ充填ブロック、153…シリンジ、154…ポリマ流路、155…チューブ、156…電磁弁、163…陽極バッファ容器、164…陽極電極、130…恒温槽、511…ポリイミド被覆、512…キャピラリ、513…LED集光レンズ、514…LED、515…蛍光、516…蛍光集光レンズ、517…回折格子、518…蛍光結像レンズ、519…光検出器、521…LP光学フィルタ、501…BPフィルタ、502…球面の中心、503…背面方向への蛍光、601…BPフィルタ、604…BPフィルタの球面、603…BPフィルタの平面、605…キャピラリからの蛍光、703…BPフィルタの平面からの反射光束、704…入射光束、802…検出窓-V溝付基板、801…検出窓、803…V溝、804…被覆除去されたキャピラリ、806…BPフィルタ基板、807…LEDの照射光、808…BPフィルタ基板の球面、809…キャピラリの中心、810…LPフィルタ、901…BPフィルタ基板、1001…V溝レスBPフィルタ基板、1003…スペーサ、1006、1100…キャピラリ固定ゴム板
【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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