(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、キャピラリ末端端面から放出される複数の波長成分を、高感度で検出することに関する。【解決手段】  本発明は、２次元状に配置されたキャピラリ末端端面から放出される複数波長を２次元検出器により検出する電気泳動装置において、色収差補正機構を備えることに関する。例えば、複数のキャピラリ端の構成する平面を集光レンズの光軸に対して斜めとし、複数波長の結像面を同一面上とする。また、例えば、キャピラリ末端端面から放出される複数波長光を、複数波長に対応して厚さの異なる透明部材中を透過させ、複数波長の結像面を同一面上とする。本発明により、色収差の影響を低減でき、光検出感度を高め、クロストークを低下できる。【選択図】図７
2006105881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泳動媒体を充填できる複数のキャピラリと；
泳動媒体中の試料を電気泳動する電源と；
泳動分離された試料に励起光を照射する励起光学系と；
複数のキャピラリ端から放出された試料からの蛍光を検出する、集光レンズと結像レンズと２次元イメージセンサとを含む受光光学系と；
を含む電気泳動装置であって、
複数のキャピラリ端の構成する平面が集光レンズの光軸に対して斜めである電気泳動装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動装置であって、集光レンズの光軸が、キャピラリ端近傍におけるキャピラリ軸と略平行であることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項３】
請求項１記載の電気泳動装置であって、複数のキャピラリ端の構成する平面が、キャピラリ端近傍におけるキャピラリ軸と略垂直であることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１記載の電気泳動装置であって、受光光学系が波長分散手段を含むことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項５】
請求項１記載の電気泳動装置であって、受光光学系がプリズムを含むことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項６】
請求項１記載の電気泳動装置であって、複数波長の蛍光を試料が放出することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項７】
泳動媒体を充填できる複数のキャピラリと；
泳動媒体中の試料を電気泳動する電源と；
泳動分離された試料に励起光を照射する励起光学系と；
複数のキャピラリ端から放出された試料からの蛍光を検出する、集光レンズと２次元イメージセンサを含む受光光学系と；
を含む電気泳動装置であって、
２次元イメージセンサの集光レンズ側に、くさび形略透明部材を有する電気泳動装置。
【請求項８】
請求項７記載の電気泳動装置であって、くさび形略透明部材は、長波長側厚が短波長側厚より薄いことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項９】
請求項７記載の電気泳動装置であって、受光光学系が波長分散手段を含む電気泳動装置。
【請求項１０】
請求項７記載の電気泳動装置であって、受光光学系がプリズムを含む電気泳動装置。
【請求項１１】
請求項７記載の電気泳動装置であって、複数波長の蛍光を試料が放出する電気泳動装置。
【請求項１２】
泳動媒体を充填できる複数のキャピラリと；
泳動媒体中の試料を電気泳動する電源と；
泳動分離された試料に励起光を照射する励起光学系と；
複数のキャピラリ端から放出された試料からの蛍光を検出する、集光レンズと２次元イメージセンサを含む受光光学系と；
を含む電気泳動装置であって、
複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタに対応した厚さの異なる略透明部材を有する電気泳動装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の電気泳動装置であって、
蛍光の透過するバンドパスフィルタを切り換えることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の電気泳動装置であって、
回転する複数のバンドパスフィルタを備えることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の電気泳動装置であって、複数波長の蛍光を試料が放出する電気泳動装置。
【請求項１６】
泳動媒体を充填できる複数のキャピラリと；
泳動媒体中の試料を電気泳動する電源と；
泳動分離された試料に励起光を照射する励起光学系と；
複数のキャピラリ端から放出された試料からの複数波長の蛍光を検出する、レンズと２次元イメージセンサを含む受光光学系と；
を含む電気泳動装置であって、
レンズによる蛍光の色収差を補正する手段を有する電気泳動装置。
【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技術に関し、例えば、キャピラリ電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開平１０−１９８４６号公報に開示されているようなキャピラリ電気泳動装置は、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装置である。石英キャピラリ中に充填されたポリアクリルアミド等の分離媒体に、測定対象であるＤＮＡを含む試料を導入して、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電気泳動し、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】
特開平１０−１９８４６号公報では、レーザ光の照射による蛍光をキャピラリ内に伝搬させ、キャピラリ末端端面から取り出し、光検出器により検出している。上記公報以外にも、ＵＳＰ５,７３０,８５０、ＵＳＰ６,６６１,５１０、及びＵＳＰ６,６１３,２１２において、キャピラリの末端端面の像を検出器上に結像する電気泳動装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９８４６号公報
【特許文献２】ＵＳＰ５,７３０,８５０
【特許文献３】ＵＳＰ６,６６１,５１０
【特許文献４】ＵＳＰ６,６１３,２１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２次元状に配置されたキャピラリ末端端面を、ＣＣＤ等の２次元検出器の受光面に結像する末端検出法について、本願発明者が鋭意検討した結果、本願発明者は次の問題を見出した。
【０００６】
キャピラリ末端端面を受光面に結像する際、２次元状に配置されたすべてのキャピラリ末端端面にフォーカスが合うように受光面の位置を合わせると、一つのキャピラリ末端から放出されるいくつかの波長成分は、カメラレンズの色収差が原因でフォーカスが合わなくなる。つまり、二次元検出器の位置をある特定波長の結像面にセットすると、それ以外の波長においてはフォーカスが合わない、すなわちピンぼけの状態となってしまう問題を、本発明者らは見出した。
【０００７】
本発明の目的は、キャピラリ末端端面から放出される複数の波長成分を、高感度で検出することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、２次元状に配置されたキャピラリ末端端面から放出される複数波長を２次元検出器により検出する電気泳動装置において、色収差補正機構を備えることに関する。例えば、複数のキャピラリ端の構成する平面を集光レンズの光軸に対して斜めとし、複数波長の結像面を同一面上とする。また、例えば、キャピラリ末端端面から放出される複数波長光を、複数波長に対応して厚さの異なる透明部材中を透過させ、複数波長の結像面を同一面上とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、色収差の影響を低減でき、光検出感度を高め、クロストークを低下できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【実施例１】
【００１１】
図１に、電気泳動装置の概略斜視図を示す。図２に、キャピラリヘッドの概略斜視図を示す。図３に、ポリマ充填ブロック近傍の概略断面図を示す。図４に、分析手順の概略フロー図を示す。以下、これら図面を参照して、電気泳動装置の概略を示す。
【００１２】
本実施例における電気泳動装置（以下、「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。例えば、ＤＮＡ含有試料を複数サンプル同時に分析し、塩基配列を解析できる。本装置の基本的構成は、キャピラリアレイ，照射光学ユニット，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。
【００１３】
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，複数本のキャピラリを束ねるキャピラリヘッド107を有する。
【００１４】
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。
【００１５】
本実施例では、キャピラリ１０２内にて生じた光が、その内部を伝播するように、外表面をフッ素コーティングした石英パイプを用いる。尚、試料導入部１０４から少し離れた照射部１０３では、キャピラリ１０２内の試料に、レーザ光１１２を効率的に照射する為に、フッ素被膜が除去されている。このキャピラリ１０２を複数本束ねて、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、例えば、３８４本，１９２本，９６本，８本である。また、必要に応じ、キャピラリ１０２をポリイミドによりコーティングしても良い。
【００１６】
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１４７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。
【００１７】
本実施例では、キャピラリ１０２の先端を中空電極１０６に挿入して試料導入端１０５を形成し、試料導入端１０５を２４行１６列に配置し、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１０６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１０６は、高圧電源１６２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。
【００１８】
照射部１０３は、励起光であるレーザ光１２２を、キャピラリ１０２に充填された泳動媒体に照射する箇所であり、電気泳動分離された試料成分に励起光を照射することができる。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光を放出する。
【００１９】
本実施例では、複数のキャピラリ１０２を複数の組に分け、複数のガラス基板上に複数のキャピラリ１０２をそれぞれ並べ、いくつかのキャピラリ配列を形成する。尚、キャピラリ配列の組数は、１組，２組，３組，４組等である。各ガラス基板上では、各キャピラリ１０２が互いに実質的に平行、かつガラス基板に実質的に平行に配列されている。また、各々のキャピラリ１０２におけるフッ素皮膜の除去部分が、一直線上に配列されている。ここでキャピラリ１０２が互いに実質的に平行、及びガラス基板に平行であるとは、精度誤差程度に収まる程度の平行度であることを指す。照射光学ユニットにより、各ガラス基盤の両側から照射された複数のレーザ光１２２は、複数のキャピラリ１０２におけるポリイミド皮膜除去部をそれぞれ伝播し、各キャピラリ１０２内の試料を同時に励起する。
【００２０】
キャピラリヘッド１０７は、複数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。図２に示すように、本実施例のキャピラリヘッド１０７は、キャピラリの終端部１０８をマトリックス状となるように保持している。照射部１０３において試料成分から生じた蛍光の一部は、キャピラリ１０２の内表面で全反射してキャピラリ１０２の内部を伝播し、終端部１０８から放出され、検出光学ユニットにより検出される。また、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。尚、終端部１０８は、必要に応じ、９６行４列，６４行６列、または４８行８列のマトリックス状に配列したり、単に一つに収束させてもよい。
【００２１】
照射光学ユニットは、キャピラリアレイ１０１の照射部１０３に、励起光であるレーザ光１２２を照射する機構である。本実施例の照射光学ユニットは、レーザ光源１１２，ビームスプリッタＡ１２４，ミラーＡ１２５，ビームスプリッタＢ１２６，ミラーＢ１２７、及び集光レンズ１２８を有する。
【００２２】
レーザ光源１１２は、試料成分を励起する励起光であるレーザ光を発振することが出来る。ビームスプリッタＡ１２４とミラーＡ１２５は、照射部１０３のキャピラリ配列をその両側から照射可能とする為に、レーザ光１２２は二手に分ける。複数のビームスプリッタＢ１２６と、複数のミラーＢ１２７、および集光レンズ１２８は、複数のレーザ光122をそれぞれ調節し、光照射部１０３にレーザ光１２２を照射する。各キャピラリ配列に照射されたレーザ光１２２は、隣接するキャピラリ１０２に次々に伝播する。
【００２３】
尚、レーザ光源１１２としては、液体レーザ，気体レーザ，半導体レーザを適宜使用でき、必要に応じＬＥＤで代用しても良い。例えば、アルゴンイオンレーザであり、波長
４８８ｎｍ、及び５１４.５ｎｍ ，出力１００ｍＷのレーザ１２２を発振するマルチラインである。また、マルチラインのみならず、シングルラインでも良く、２種類以上のレーザ光源を組み合わせても良い。また、レーザ光１２２の波長は、５３２ｎｍや６３３ｎｍも適宜使用できる。さらに、キャピラリ配列の片側からのみレーザ光１２２を照射したり、時分割でレーザ光１２２を照射しても良い。
【００２４】
検出光学ユニット１３１は、試料成分から放出された光を検出する機構である。図３に示すように、本実施例の検出光学ユニット１３１は、第１カメラレンズ１１８，光学プリズム１３４，第２カメラレンズ１３５，２次元検出器１３６を含む。
【００２５】
終端部１０８を有するキャピラリヘッド１０７の端面は、泳動媒体で満たされポリマ流路１５４を介し、無蛍光石英ガラス製の検出窓１３２に対面するように配置されている。終端部１０８から放出された光は、ポリマ流路１５４内の泳動媒体を透過し、検出窓132から放射され、第１カメラレンズ１３３に入射し、平行光束とされる。この平行光束は、光学プリズム１３４により波長分散され、第２カメラレンズ１３５により、ＣＣＤカメラである２次元検出器１３６上に結像される。そして、ＣＣＤカメラからの信号を、コンピュータにより演算処理して、試料を分析する。
【００２６】
尚、光学プリズム１３４に代えて、回折格子やフィルタを適宜組み合わせて波長分散手段を構成してもよい。また、２次元検出器１３６としては、一次元検出器，フォトマル，フォトダイオード等と、光学機構を適宜組み合わせて構成してもよい。
【００２７】
オートサンプラユニットは、サンプル容器１４７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１４３を備えたロボットアーム１４２により、サンプル容器１４７，バッファ容器１４４，洗浄容器１４５、及び廃液容器１４６を搬送する。
ロボットアーム１４２は、各容器をその上に固定する爪１４３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。
【００２８】
バッファ容器１４４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１４４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。
【００２９】
洗浄容器１４５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。
【００３０】
廃液容器１４６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１０５から排出される使用済の泳動媒体を受け止める。
【００３１】
サンプル容器１４７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１４７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１４２にて搬送可能なサンプル容器１４７を形成する。
【００３２】
図１及び図３に示す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。
【００３３】
ポリマ充填ブロック１５２は、ポリマ流路１５４と検出窓１３２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１１０を着脱できる。キャピラリヘッド，１１０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。キャピラリヘッド１０７の終端部１０８は、検出窓１３２に対向するように配置され、終端部１０８と検出窓１３２に挟まれた領域はポリマ流路１５４の一部を形成する。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。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１４６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１４６にて受け止められる。
【００３４】
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１０６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１６２を含む。
【００３５】
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１４７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１０６，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１０６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。
【００３６】
また、泳動分析時は、試料導入時と異なり、バッファ容器１４４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１０６，バッファ溶液１４４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。
【００３７】
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、図示しない恒温槽内にキャピラリ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。
【００３８】
以下、主に図４を参照して、電気泳動分析の基本的手順について説明する。
【００３９】
電気泳動分析の基本的手順は、事前準備２０１，泳動媒体充填２０３，予備泳動２０４，試料導入２０５、及び泳動分析２０６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（２０１）。より具体的には、まず、バッファ容器１４４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。
【００４０】
また、サンプル容器１４７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１４５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。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（２０２）。泳動媒体充填２０３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。
【００４１】
本実施例における泳動媒体充填２０３では、まず、オートサンプラユニットにより廃液溶液１４６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（２１１）。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（２１２）。最後に、洗浄容器１４５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（２１３）。予備泳動２０４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２０４では、まず、オートサンプラユニットにより、バッファ容器１４４内の緩衝液に試料導入端１０５を浸し、通電路を形成する（２１４）。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（２１５）。最後に、洗浄容器１４５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（２１６）。試料導入２０５とは、試料成分を泳動路に導入する手順である。
【００４２】
本実施例における試料導入２０５では、まず、オートサンプラユニットにより、サンプル容器１４７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（２１７）。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（２１８）。最後に、洗浄容器１４５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（２１９）。泳動分析２０６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２０６では、まず、オートサンプラユニットにより、バッファ容器１４４内の緩衝液に試料導入端１０５を浸し、通電路を形成する（２２０）。
【００４３】
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（２２１）。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。
【００４４】
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
（２１３）。
【００４５】
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２０３から分析手順を進める。
【００４６】
以下、図５−図７を参照して、本実施例の特徴的機構である色収差補正機構について説明する。
【００４７】
我々は、末端検出法において図５に示す問題が発生することを見出した。末端検出におけるキャピラリアレイからの発光の検出系を図５に示す。キャピラリ末端端面５０１からの発光は、蛍光集光レンズ５０２によって平行光となり、プリズム５０３によって分光され、結像レンズ５０４によってＣＣＤ受光面５０５上に結像される。ＣＣＤ受光面５０５は結像レンズに垂直である。キャピラリの末端端面５０１では６４×６の格子状にキャピラリが配置されている。図６にＣＣＤ受光面５０５に結像される像を示す。図６に示すように、１本のキャピラリからの発光が分光された像６０１が、Ｙ軸方向に６４、Ｘ軸方向に６並ぶ構成になる。図６に示すように、３８４本のキャピラリからの分光された発光を同時検出することができる。
【００４８】
ここで、キャピラリ末端端面５０１を蛍光集光レンズ５０２の光軸５０６に垂直にセットする。このとき、図５に示すように、レンズの色収差により、Ｘ軸方向に並ぶ２つのキャピラリ５０７，５０８の発光の分光された光の結像点のなす面５０９，５１０が同一平面にならない、すなわち、ＣＣＤ結像面を移動したとしても、分光された光のすべての像をＣＣＤ受光面５０５上に結像できないという問題が発生することを発明者らは見出した。発光の一部はピンぼけの状態になってしまい、蛍光検出の感度を低下させたり、クロストークを大きくする問題が発生することになる。なお、分光された光の結像点のなす面
５０９，５１０と結像レンズの光軸５１１に垂直なＣＣＤ受光面５０５のなす角度を
θ５１２とする。
【００４９】
そこで、発明者らは図７に示すように、キャピラリアレイの末端端面７０１と、集光レンズの光軸７０２に垂直な面のなす角度θ７０３を、図５に示した角度θ５１２と同じにした。ここでキャピラリ軸７０５は集光レンズの光軸７０２と平行である。
【００５０】
この場合の結像面は図７のようになる。すなわち、Ｘ軸方向に並ぶ複数のキャピラリの分光されたそれぞれの波長の光について結像面７０４が一致するようになる。このように本実施例では、結像面７０４をＣＣＤの受光面とすることにより、すべてのキャピラリについて色収差の影響をなくし、結像面を同一面上にできるので、ピンぼけによる低感度化，クロストーク増大化を抑制し、蛍光検出の高感度，低クロストークを実現することができる。
【実施例２】
【００５１】
図８を参照して、本実施例の特徴的機構である色収差補正機構について説明する。
【００５２】
実施例１と同様に、キャピラリアレイ末端端面８０１を図８に示すように、レンズの光軸８０２に対して図５のθだけずらすようにする。但し、実施例２では、実施例１とは異なり、キャピラリ軸８０３は、キャピラリアレイ末端端面８０１に対して垂直であり、集光レンズ光軸８０２に対しては平行ではない。この場合の結像面８０４は図８のようになる。すなわち、Ｘ軸方向に並ぶ複数のキャピラリの分光されたそれぞれの波長の光について結像面８０４が一致するようになる。このように本実施例では、結像面８０４をＣＣＤの受光面とすることにより、すべてのキャピラリについて色収差の影響をなくし、結像面８０４を同一面上にできるので、ピンぼけによる低感度化，クロストーク増大化を抑制し、蛍光検出の高感度，低クロストークを実現することができる。但し、蛍光の発光強度は、キャピラリ軸８０３を中心として分布し、キャピラリ軸８０３方向が最も強いため、キャピラリ軸８０３と集光レンズの光軸８０２が一致しない実施例２の条件下では、集光レンズ８０５の集光効率が低下し、蛍光検出の感度は実施例１に比べて劣る。
【実施例３】
【００５３】
図９を参照して、本実施例の特徴的機構である色収差補正機構について説明する。
【００５４】
実施例３では、キャピラリアレイの末端９０１の構成・配置は図５と同様である。CCD受光面９０２の前に図９に示すくさび形の透明ガラス板９０７を設置する。長波長側である赤側のガラス厚を小さく、短波長側である青側のガラス厚を大きくする。これにより、結像レンズ９０３の光軸９０４に垂直なＣＣＤ受光面９０２に対し、分光した蛍光９０５，９０６が色収差を補正されて結像することができる。一枚のくさび形の透明ガラス板
９０７が、１列６４本のキャピラリに対して、色収差を補正する。６個のくさび形ガラス板９０７をそれぞれ６列のキャピラリ結像位置に合わせてＣＣＤ受光面９０２の手前に設置してもよいし、６個のくさび形ガラスがつながった１枚のガラス板を設置してもよい。
【実施例４】
【００５５】
図１０−図１３を参照して、本実施例の特徴的機構である色収差補正機構について説明する。
【００５６】
実施例４では、キャピラリアレイの末端１０００の構成・配置は従来例である図５と同様である。図１０に示すように、プリズムを配置せず、回転する４つのバンドパスフィルタ群１００１を設置する。これにより４つのバンドパスフィルタを適宜切り換えることができる。４つのバンドパスフィルタ（図１１）は、それぞれ赤色透過バンドパスフィルタ１００１，黄色透過バンドパスフィルタ１００２，緑色透過バンドパスフィルタ１００３，青色透過バンドパスフィルタ１００４の光のみを透過する。また、それぞれのバンドパスフィルタに対応した位置に、バンドパスフィルタ群１００１のそれぞれの波長に対応させて色収差を補正する厚さの異なる４枚の結像位置補正ガラス板群１０１０をセットし、バンドパスフィルタ群１００１が回転するときに、補正ガラス板群１０１０も同時に回転するようになっている(図１１)。ＣＣＤ１０２０には、バンドパスフィルタ群１００１を透過する光のみが、それぞれのキャピラリに対応する位置に結像される。ＣＣＤ１０２０においては、バンドパスフィルタ群１００１のフィルタを切り換えるタイミングに同期させて、ＣＣＤの電荷を移動させる（図１２）。これにより、それぞれのバンドパスフィルタに相当する光信号をＣＣＤ１０２０の異なる位置に結像することができる。本実施例では、プリズムを使用することなく、実施例１とほぼ同等の結像をＣＣＤ上に作ることができる（図１３）。
【００５７】
色収差は、補正ガラス板群１０１０により補正されているので、すべての波長において、キャピラリアレイ末端１０００からの蛍光をＣＣＤ上にピンぼけすることなく結像することができる。
【実施例５】
【００５８】
図１４，図１５を参照して、本実施例の特徴的機構である色収差補正機構について説明する。実施例５の蛍光検出形の構成は実施例１と同様である。実施例１では、レーザ照射部の構成が、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、前記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構造であったが、本実施例では、キャピラリ
１４０２を同一平面１４０１上に配置（図１４）し、キャピラリ配列方向にレーザ光1403をシリンドリカル凹レンズ１４０６により広げ、広げたレーザ光１４０４で同一平面状のキャピラリ１４０２を一括照射し（図１５）、かつ、キャピラリ軸方向については、シリンドリカル凸レンズ１４０５によりキャピラリに対しレーザ光を集光する（図１６）。レーザ照射方式にかかわらず、ＣＣＤ結像面においては、実施例１と同様に、Ｘ軸方向のキャピラリについて、結像面が一致すると同時に、分光されたそれぞれの波長の光についても結像面が一致するようになる。このように本実施例では、すべてのキャピラリについて色収差の影響をなくし、結像面を同一面上にできることができるので、ピンぼけによる低感度化，クロストーク増大化を抑制し、蛍光検出の高感度化，クロストーク低下を実現することができる。
【００５９】
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て理解されよう。例えば、各実施例を適宜組み合わせることも可能である。
【００６０】
また、試料からの発光は４波長に限られるものではなく、２波長や３波長などの場合にあわせ、各実施例は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電気泳動装置の概略斜視図。
【図２】キャピラリヘッドの概略斜視図。
【図３】ポリマ充填ブロック近傍の概略断面図。
【図４】分析手順の概略フロー図。
【図５】末端検出法の検出系の配置図。
【図６】末端検出法のＣＣＤ上の像。
【図７】実施例１の末端検出法の検出系の配置図。
【図８】実施例２の末端検出法の検出系の配置図。
【図９】実施例３の末端検出法の検出系の配置図。
【図１０】実施例４の末端検出法の検出系の配置図。
【図１１】実施例４のバンドパスフィルタ／色収差補正回転板。
【図１２】実施例４の末端検出法のＣＣＤ上の像。
【図１３】実施例４の末端検出法のＣＣＤ上の全体像。
【図１４】実施例５のキャピラリアレイにおけるレーザ光照射部。
【図１５】実施例５のキャピラリアレイにおけるレーザ光照射の側面図。
【図１６】実施例５のキャピラリアレイにおけるレーザ光照射の上面図。
【符号の説明】
【００６２】
１０１…キャピラリアレイ、１０２，１４０２…キャピラリ、１０３…照射部、１０４…試料導入部、１０５…試料導入端、１０６…中空電極、１０７…キャピラリヘッド、
１０８…終端部、１２１…照射光学ユニット、１２２，１４０３…レーザ光、１１２…レーザ光源、１２４…ビームスプリッタＡ、１２５…ミラーＡ、１２６…ビームスプリッタＢ、１２７…ミラーＢ、１３１…検出光学ユニット、１３２…検出窓、１３３…第１カメラレンズ、１３４…光学プリズム、１３５…第２カメラレンズ、１３６…２次元検出器、１４１…オートサンプラユニット、１４２…ロボットアーム、１４３…ツメ、１４４…バッファ容器、１４５…洗浄容器、１４６…廃液容器、１４７…サンプル容器、１５１…泳動媒体充填ユニット、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、１６１…電源ユニット、１６２…高圧電源、１６３…陽極バッファ容器、１６４…陽極電極、５０１…キャピラリ末端端面、５０２…蛍光集光レンズ、５０３…プリズム、５０４…結像レンズ、５０５…ＣＣＤ、５０６…蛍光集光レンズの光軸、５０７,５０８…Ｘ軸方向に並ぶ２つのキャピラリ、５０９,５１０…光の結像点のなす面、５１１…結像レンズの光軸、５１２…分光された光の結像点のなす面と結像レンズの光軸に垂直なＣＣＤ面のなす角度θ、６０１…１本のキャピラリからの発光が分光された像、７０１…キャピラリアレイの末端端面、７０２…蛍光集光レンズの光軸、７０３…角度、７０４,８０４…結像面、７０５,８０３…キャピラリ軸、８０１…キャピラリアレイ末端端面、８０２…集光レンズの光軸、８０５…集光レンズ、９０１…キャピラリアレイの末端、９０２…ＣＣＤ受光面、９０３…結像レンズ、９０４…結像レンズの光軸、９０５，９０６…分光した蛍光、９０７…くさび形の透明ガラス板、1000…キャピラリアレイ末端、１００１…回転する４つのバンドパスフィルタ群、１００２…赤色透過バンドパスフィルタ、１００３…黄色透過バンドパスフィルタ、１００４…緑色透過バンドパスフィルタ、１００５…青色透過バンドパスフィルタ、１０１０…結像位置補正ガラス板群、１０２０…ＣＣＤ、１４０１…平面、１４０４…広げたレーザ光、1405…シリンドリカル凸レンズ、１４０６…シリンドリカル凹レンズ。
【図１】
2006105881.tif 000003
【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】
2006105881.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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