(57)【要約】【課題】冷却設備などを実装することなく、微弱な蛍光を検出することができるとともに、大きく変化する蛍光を高精度に検出することができる電気泳動装置を得ることを目的とする。【解決手段】レンズ７から出力された波長域（１）〜（Ｎ）における平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮの中から、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域の蛍光だけを選択するＤＭＤ９を設け、単素子型の検出器１１が、ＤＭＤ９により選択された波長域の蛍光を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発生する光源と、
前記光源から発生された励起光が照射されると、蛍光を発生するバイオチップと、
前記バイオチップから発生された蛍光を複数の波長域に分光する蛍光分光手段と、
前記複数の波長域の中から、選択対象の波長域を指定する波長域指定手段と、
前記蛍光分光手段により分光された複数の波長域の蛍光の中から、前記波長域指定手段により指定された波長域の蛍光だけを選択する蛍光選択手段と、
前記蛍光選択手段により選択された蛍光を検出して、前記蛍光の検出信号を出力する単素子型の検出器と、
前記検出器から出力された検出信号をサンプリングするサンプリング手段と
を備えた電気泳動装置。
【請求項２】
前記波長域指定手段は、２種以上の波長域が選択対象である場合、選択対象の波長域を時分割で指定し、
前記蛍光選択手段は、前記蛍光分光手段により分光された複数の波長域の蛍光の中から、前記波長域指定手段により指定された波長域の蛍光を時分割で選択することを特徴とする請求項１記載の電気泳動装置。
【請求項３】
前記サンプリング手段は、前記検出器から出力された検出信号を複数回サンプリングして、複数回のサンプリング結果の平均値又は積算値を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気泳動装置。
【請求項４】
前記蛍光選択手段は、
前記蛍光分光手段により蛍光が分光される波長域毎にミラーを有しており、
前記波長域指定手段により指定された波長域に対応するミラーが当該波長域の蛍光を前記検出器が設置されている方向に反射させる一方、前記波長域指定手段により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが当該波長域の蛍光を前記検出器が設置されている方向と異なる方向に反射させることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電気泳動装置。
【請求項５】
前記蛍光選択手段が波長域毎に有しているミラーのうち、前記波長域指定手段により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが蛍光を反射させる方向に、前記光源が設置されており、
前記光源は、前記ミラーに向けて励起光を発生することで、前記励起光を前記バイオチップに照射することを特徴とする請求項４記載の電気泳動装置。
【請求項６】
前記光源から発生された励起光を前記バイオチップに向けて反射させる一方、前記バイオチップから発生された蛍光を前記蛍光分光手段側に透過させるダイクロイックミラーが、前記バイオチップと前記蛍光分光手段の間に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の電気泳動装置。
【請求項７】
前記光源を複数備え、前記複数の光源から発生される励起光の波長域が異なっていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ＤＮＡチップなどのバイオチップから発生された蛍光を検出する電気泳動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は以下の特許文献１に開示されている電気泳動装置を示す構成図である。
以下、図１１の電気泳動装置の処理内容を簡単に説明する。
光源１０１から発生した励起光は、レンズ１０２によって平行光になり、その平行光はダイクロイックミラー１０３によって反射される。
ダイクロイックミラー１０３によって反射された平行光は、対物レンズ１０４によって集光されて、試料が配置されているバイオチップ１０５に照射される。
バイオチップ１０５に配置されている試料は、対物レンズ１０４から平行光が照射されると、蛍光（励起光と異なる波長の光）を発生する。
【０００３】
バイオチップ１０５に配置されている試料から発生した蛍光は、対物レンズ１０４によって集光されたのち、ダイクロイックミラー１０３を透過する。
ダイクロイックミラー１０３を透過した蛍光は、回析格子１０６によって複数の波長域に分光され、複数の波長域に分光された蛍光は、レンズ１０７によって受光器１０８の受光面に結像され、受光器１０８によって画像データに変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１１６９０号公報（段落番号［００３７］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、受光器１０８に使用されるＣＣＤなどの２次元又は１次元の受光素子は、常温での使用では雑音の発生が大きいので、感度を高めるには冷却する必要がある。
このため、レンズ１０７によって結像される蛍光が微弱光である場合、氷点下を大きく下回るまで受光器１０８を冷却する必要があり、電気泳動装置の大型化と高コスト化の要因になる。
【０００６】
また、受光器１０８に使用されるＣＣＤなどの２次元又は１次元の受光素子は、ダイナミックレンジが非常に狭いため、蛍光が大きく変化する場合、ダイナミックレンジの不足が原因で、その蛍光を精度よく検出することができないことがある。
なお、レンズ１０７によって結像される蛍光が微弱光であっても、その蛍光を検出することができるようにするために、氷点下を大きく下回るまで受光器１０８を冷却しても、受光器１０８の検出感度やＳ／Ｎ比が不十分であるために、大光量の光源を使用しなければならない。このことも、電気泳動装置の大型化と高コスト化の要因になる。
従来の電気泳動装置は以上のように構成されているので、レンズ１０７によって結像される蛍光が微弱光である場合、氷点下を大きく下回るまで受光器１０８を冷却しなければ、蛍光を検出することができず、受光器１０８を冷却するための設備が必要になる問題があった。
また、受光器１０８に使用されるＣＣＤなどの受光素子のダイナミックレンジが非常に狭いため、蛍光が大きく変化する場合、ダイナミックレンジの不足が原因で、その蛍光を精度よく検出することができない問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、冷却設備などを実装することなく、微弱な蛍光を検出することができるとともに、大きく変化する蛍光を高精度に検出することができる電気泳動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電気泳動装置は、励起光を発生する光源と、その光源から発生した励起光が照射されると、蛍光を発生するバイオチップと、そのバイオチップから発生した蛍光を複数の波長域に分光する蛍光分光手段と、複数の波長域の中から、選択対象の波長域を指定する波長域指定手段と、その蛍光分光手段により分光された複数の波長域の蛍光の中から、波長域指定手段により指定された波長域の蛍光だけを選択する蛍光選択手段とを設け、単素子型の検出器が、その蛍光選択手段により選択された蛍光を検出して、その蛍光の検出信号を出力し、サンプリング手段が、その検出器から出力された検出信号をサンプリングするようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る電気泳動装置は、２種以上の波長域が選択対象である場合、波長域指定手段が選択対象の波長域を時分割で指定し、蛍光選択手段が、蛍光分光手段により分光された複数の波長域の蛍光の中から、その波長域指定手段により指定された波長域の蛍光を時分割で選択するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る電気泳動装置は、サンプリング手段が、検出器から出力された検出信号を複数回サンプリングして、複数回のサンプリング結果の平均値又は積算値を算出するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る電気泳動装置は、蛍光選択手段が、蛍光分光手段により蛍光が分光される波長域毎にミラーを有しており、波長域指定手段により指定された波長域に対応するミラーが当該波長域の蛍光を検出器が設置されている方向に反射させる一方、その波長域指定手段により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが当該波長域の蛍光を検出器が設置されている方向と異なる方向に反射させるようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る電気泳動装置は、蛍光選択手段が波長域毎に有しているミラーのうち、波長域指定手段により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが蛍光を反射させる方向に、光源が設置されており、その光源が、前記ミラーに向けて励起光を発生することで、その励起光をバイオチップに照射するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る電気泳動装置は、光源から発生された励起光をバイオチップに向けて反射させる一方、そのバイオチップから発生された蛍光を蛍光分光手段側に透過させるダイクロイックミラーが、そのバイオチップと蛍光分光手段の間に配置されているようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る電気泳動装置は、光源を複数備え、複数の光源から発生される励起光の波長域が異なっているようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、冷却設備などを実装することなく、微弱な蛍光を検出することができるとともに、大きく変化する蛍光を高精度に検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１による電気泳動装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電気泳動装置のＤＭＤ９を示す構成図である。
【図３】ＤＭＤ９のミラー９０〜９１５、検出器１１及び波長域分離回路１４の動作タイミングを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による電気泳動装置の一部を示す構成図である。
【図５】オーバーサンプリング処理の動作タイミングを示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３による電気泳動装置の一部を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４による電気泳動装置の一部を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態５による電気泳動装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態６による電気泳動装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による電気泳動装置の一部を示す構成図である。
【図１１】特許文献１に開示されている従来の電気泳動装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電気泳動装置を示す構成図である。
図１において、光源制御・駆動回路１は、ＣＰＵ１５から光源２をＯＮする指令を受けると、光源２を駆動して、光源２から励起光を発生させる処理を実施する。
光源２は、例えばレーザーやＬＥＤなどから構成されており、光源制御・駆動回路１による駆動制御の下で、励起光を発生する。
レンズ３は、光源２から発生された励起光を平行光Ａにして、その平行光ＡをＤＮＡチップ４の検出部４ｂに照射する光学部品である。
【００１８】
ＤＮＡチップ４は、キャピラリーと呼ばれる微小細管である電気泳動路４ａ上に検出部４ｂを実装しているバイオチップであり、極微量の試料が電気泳動路４ａに注入されている状態で、レンズ３から平行光Ａが電気泳動路４ａ上の検出部４ｂに照射されると、その検出部４ｂから蛍光Ｂを発生する。
ここでは、バイオチップとして、ＤＮＡチップ４を実装している例を説明するが、これは一例に過ぎず、励起光が照射されると、蛍光を発生するチップであれば、ＤＮＡチップ４に限るものではない。
【００１９】
レンズ５は、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂから発生した微弱な蛍光Ｂを集光する光学部品である。
プリズム６は、レンズ５により集光された蛍光Ｂを複数の波長域に分光して、各波長域の蛍光Ｃ１〜ＣＮを出力する光学部品である。
レンズ７は、プリズム６により分光された各波長域の蛍光Ｃ１〜ＣＮを平行光にして、平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮをＤＭＤ９に導く光学部品である。
なお、レンズ５、プリズム６及びレンズ７から蛍光分光手段が構成されている。
【００２０】
ミラー制御・駆動回路８は、ＣＰＵ１５の指示の下、複数の波長域の中から、選択対象の波長域を指定する処理を実施する。
この実施の形態１では、説明の便宜上、選択対象の波長域が２種類あり、２つの波長域を時分割で指定するものとする。
デジタル・マイクロミラー・デバイスであるＤＭＤ９は、レンズ７から出力された各波長域における平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮの中から、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域の蛍光だけを選択する一方、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域以外の波長域の蛍光を廃棄する処理を実施する。なお、ＤＭＤ９は蛍光選択手段を構成している。
以下、ＤＭＤ９により時分割で選択された蛍光である選択波長域光をＦａ（またはＦｂ）で表記し、ＤＭＤ９により廃棄された蛍光をＥで表記する。
【００２１】
集光レンズ１０は、ＤＭＤ９により時分割で選択された選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）を集光する光学部品である。
検出器１１は、高感度でＳ／Ｎ比が高く、ダイナミックレンジが広い例えばＰＭＴ（光電子増倍管）やＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）などの単素子型の検出器であり、集光レンズ１０により集光された選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）を検出し、その選択波長域光の検出信号を出力する処理を実施する。
【００２２】
増幅器１２は、検出器１１から出力された検出信号を十分なレベルまで増幅する処理を実施する。
Ａ／Ｄ変換器１３は、増幅器１２により増幅された検出信号をデジタル化し、その検出信号のディジタルデータを波長域分離回路１４に出力する処理を実施する。
波長域分離回路１４は、Ａ／Ｄ変換器１３から出力された波長域毎に時分割されているディジタルデータをサンプリングするとともに、そのディジタルデータを波長域毎に分離し、分離後のディジタルデータＧａ，ＧｂをＣＰＵ１５に出力する。
なお、増幅器１２、Ａ／Ｄ変換器１３及び波長域分離回路１４によりサンプリング手段が構成されている。
【００２３】
ＣＰＵ１５は、光源２をＯＮする指令を光源制御・駆動回路１に出力するとともに、選択対象の波長域を指示する指令をミラー制御・駆動回路８に出力する処理を実施する。
また、ＣＰＵ１５は、波長域分離回路１４から出力されたディジタルデータＧａ，Ｇｂに基づいて電気泳動路４ａに注入されている試料を分析する処理を実施する。
なお、ミラー制御・駆動回路８及びＣＰＵ１５により波長域指定手段が構成されている。
また、図１では、波長域分離回路１４とＣＰＵ１５を別要素として記載しているが、ＣＰＵ１５が波長域分離回路１４の機能を兼ねるようにしてもよい。
【００２４】
図２は、この発明の実施の形態１による電気泳動装置のＤＭＤ９を示す構成図である。
図２において、ＤＭＤ９は、プリズム６により蛍光が分光される波長域毎にミラーを有している。
図２の例では、１６個（Ｎ＝１６）のミラー９０〜９１５が各々の波長域に対応する位置に設置されており、例えば、ミラー９１はプリズム６により分光された波長域（１）の蛍光Ｄ１を反射し、ミラー９２はプリズム６により分光された波長域（２）の蛍光Ｄ２を反射し、ミラー９１０はプリズム６により分光された波長域（１０）の蛍光Ｄ１０を反射する。
ミラー９０〜９１５の角度はミラー制御・駆動回路８により制御され、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域に対応するミラーは、図中、右側に傾けられ、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーは、図中、左側に傾けられる。
図２の例では、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域に対応するミラーは、ミラー９２，９１０である。
【００２５】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、選択対象の波長域が波長域（２）と（１０）の２種であり、波長域（２）の蛍光Ｄ２と波長域（１０）の蛍光Ｄ１０を交互に選択する例について説明する。
図３は、ＤＭＤ９のミラー９０〜９１５、検出器１１及び波長域分離回路１４の動作タイミングを示す説明図である。
【００２６】
ＣＰＵ１５は、光源２をＯＮする指令を光源制御・駆動回路１に出力する。
また、ＣＰＵ１５は、図３に示すタイミングＴ１，Ｔ５，Ｔ９，・・・で波長域（２）を選択し、図３に示すタイミングＴ２，Ｔ６，Ｔ１０，・・・で波長域（１０）を選択する指令をミラー制御・駆動回路８に出力する。
光源制御・駆動回路１は、ＣＰＵ１５から光源２をＯＮする指令を受けると、光源２を駆動して、光源２から励起光を発生させる。
レンズ３は、光源２から励起光を受けると、その励起光を平行光Ａにして、その平行光ＡをＤＮＡチップ４の検出部４ｂに照射する。
【００２７】
ＤＮＡチップ４の電気泳動路４ａには予め極微量の試料が注入されており、レンズ３から平行光Ａが電気泳動路４ａ上の検出部４ｂに照射されると、その検出部４ｂから蛍光Ｂを発生する。
なお、ＤＮＡチップ４の構成や動作原理は公知であるため、ＤＮＡチップ４の具体的な構成等の説明は省略する。
【００２８】
レンズ５は、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂから発生された微弱な蛍光Ｂを集光する。
プリズム６は、レンズ５から蛍光Ｂを受けると、その蛍光Ｂを波長域（１）〜（Ｎ）に分光して、波長域（１）〜（Ｎ）の蛍光Ｃ１〜ＣＮをレンズ７に出力する。
このレンズ７は、プリズム６から波長域（１）〜（Ｎ）の蛍光Ｃ１〜ＣＮを受けると、それらの蛍光Ｃ１〜ＣＮを平行光にして、平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮを、ＤＭＤ９の各ミラーに導光する。
図２の例では、Ｎ＝１４であり、例えば、波長域（１）の蛍光Ｄ１はミラー９１に導かれ、波長域（２）の蛍光Ｄ２はミラー９２に導かれ、また、波長域（１０）の蛍光Ｄ１０はミラー９１０に導かれている。
【００２９】
ミラー制御・駆動回路８は、ＣＰＵ１５からタイミングＴ１，Ｔ５，Ｔ９，・・・で波長域（２）を選択し、タイミングＴ２，Ｔ６，Ｔ１０，・・・で波長域（１０）を選択する指令を受けると、例えば、タイミングＴ１では、選択対象の波長域として波長域（２）を指定し、タイミングＴ２では、選択対象の波長域として波長域（１０）を指定する。  ＤＭＤ９は、ミラー制御・駆動回路８が、タイミングＴ１での選択対象の波長域を波長域（２）に指定すると、波長域（２）に対応する位置に設置されているミラー９２だけを図２中で右側に傾けて、その他のミラーの全てを図中左側に傾ける。
これにより、タイミングＴ１では、波長域（２）における平行光の蛍光Ｄ２がミラー９２によって、検出器１１が設置されている方向（図中、右上方向）に反射される。
また、波長域（２）以外の波長域における平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮ（Ｄ２を除く）は、ミラー９２以外のミラーによって、検出器１１が設置されている方向と異なる方向（図中、左上方向）に反射されて廃棄される。
ミラー９２により反射された蛍光Ｄ２である選択波長域光Ｆａは、集光レンズ１０によって集光されて検出器１１に入射される。
【００３０】
また、ＤＭＤ９は、ミラー制御・駆動回路８がタイミングＴ２での選択対象の波長域を波長域（１０）に指定すると、波長域（１０）に対応する位置に設置されているミラー９１０だけを図中右側に傾けて、その他のミラーの全てを図中左側に傾ける。
これにより、タイミングＴ２では、波長域（１０）における蛍光Ｄ１０がミラー９１０によって、検出器１１が設置されている方向（図中、右上方向）に反射される。
また、波長域（１０）以外の波長域における蛍光Ｄ１〜ＤＮ（Ｄ１０を除く）は、ミラー９１０以外のミラーによって、検出器１１が設置されている方向と異なる方向（図中、左上方向）に反射されて廃棄される。
ミラー９１０により反射された蛍光Ｄ１０である選択波長域光Ｆｂは、集光レンズ１０によって集光されて検出器１１に入射される。
【００３１】
図３の例では、タイミングＴ１，Ｔ５，Ｔ９，・・・で波長域（２）における蛍光Ｄ２が、検出器１１が設置されている方向に反射され、タイミングＴ２，Ｔ６，Ｔ１０，・・・で波長域（１０）における蛍光Ｄ１０が、検出器１１が設置されている方向に反射される。
したがって、各タイミングにおいて、複数の波長域の蛍光が同時に検出器１１に入射されることはなく、１つの波長域の蛍光だけが検出器１１に入射されるようになる。
【００３２】
単素子型の検出器１１は、集光レンズ１０から選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）を受けると、その選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）を検出し、その選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）の検出信号を増幅器１２に出力する。
図３の例では、タイミングＴ１，Ｔ５，Ｔ９，・・・で波長域（２）における蛍光Ｄ２の検出信号を出力し、タイミングＴ２，Ｔ６，Ｔ１０，・・・で波長域（１０）における蛍光Ｄ１０の検出信号を出力している。
なお、検出器１１としては、要求される感度、ダイナミックレンジや応答速度などに応じて、例えば、ＰＭＴ（光電子増倍管）、μＰＭＴ（次世代光電子増倍管）、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）、ＰＤ（フォトダイオード）、フォトトランジスタ、光電管、太陽電池などを使用することができる。
【００３３】
増幅器１２は、検出器１１から選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）の検出信号を受けると、その検出信号を十分なレベルまで増幅し、増幅後の検出信号をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。
このＡ／Ｄ変換器１３は、増幅器１２により増幅された選択波長域光Ｆａ（またはＦｂ）の検出信号を受けると、その検出信号をデジタル化し、その検出信号のディジタルデータを波長域分離回路１４に出力する。
【００３４】
波長域分離回路１４は、Ａ／Ｄ変換器１３から波長域毎に時分割されているディジタルデータを受けると、そのディジタルデータをサンプリングするとともに、そのディジタルデータを波長域毎に分離し、分離後のディジタルデータＧａ，ＧｂをＣＰＵ１５に出力する。
ＣＰＵ１５は、波長域分離回路１４からディジタルデータＧａ，Ｇｂを受けると、そのディジタルデータＧａ，Ｇｂに基づいて電気泳動路４ａに注入されている試料を分析する。
なお、ディジタルデータＧａ，Ｇｂに基づく試料の分析処理自体は公知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、レンズ７から出力された波長域（１）〜（Ｎ）における平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮの中から、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域の蛍光だけを選択するＤＭＤ９を設け、単素子型の検出器１１が、ＤＭＤ９により選択された波長域の蛍光を検出するように構成したので、冷却設備などを実装することなく、微弱な蛍光を検出することができるとともに、大きく変化する蛍光を高精度に検出することができる効果を奏する。
【００３６】
即ち、この実施の形態１によれば、ＤＭＤ９が、レンズ７から出力された波長域（１）〜（Ｎ）における平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮの中から、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域の蛍光だけを時分割で選択しているので、高感度でＳ／Ｎ比が高い単素子型の検出器１１を用いて、蛍光を検出することができるようになり、その結果、電気泳動の検出精度を高めることができる効果を奏する。
また、単素子型の検出器１１は、広いダイナミックレンジで検出することが可能であるため、検出レベルの低すぎや高すぎを要因とする電気泳動の失敗を大幅に削減することができる効果を奏する。
【００３７】
また、この実施の形態１によれば、ＤＭＤ９が、プリズム６により蛍光が分光される波長域毎にミラー９０〜９１５を有しており、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域に対応するミラーが当該波長域の蛍光を単素子型の検出器１１が設置されている方向に反射させる一方、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが当該波長域の蛍光を検出器１１が設置されている方向と異なる方向に反射させるように構成したので、蛍光の分光をシャープに行って、異波長域光の干渉を防ぐことができるようになり、その結果、電気泳動の検出精度を高めることができる効果を奏する。
因みに、２次元ＣＣＤセンサは、その特性から、隣接画素への漏れ（スミアなど）が発生するので、分光したい２つの波長域が近いと、互いに干渉してしまって、シャープに分光することができないという問題があるが、ＤＭＤ９は、ミラー同士の干渉が殆どないので、そのような問題が発生しない。
【００３８】
この実施の形態１によれば、高価な２次元の冷却ＣＣＤセンサを使用しないで、高感度な検出が可能な単素子型の検出器１１を使用しているので、電気泳動装置のコストを低減する効果も奏する。
通常、この種の電気泳動装置では、２次元の検出器を使用するため、画像データとして処理する必要が有り、データ量が膨大になるため、処理の負担が大きくなる問題があるが、単素子型の検出器１１を使用しているので、データ量が少なく、信号処理の負担が軽く済むようになる。このため、電気泳動路４ａに注入されている試料を分析するＣＰＵ１５として、必ずしも高性能なＣＰＵを実装する必要がなくなることも、電気泳動装置のコストを低減できる要因になる。
【００３９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による電気泳動装置の一部を示す構成図であり、図４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。なお、図４に記載されていない部分の構成要素は図１と同様である。
オーバーサンプリング制御回路２１はＡ／Ｄ変換器１３、波長域分離回路１４及び信号品質改善回路２２に対して、オーバーサンプリング処理の実施を指令する。
信号品質改善回路２２はオーバーサンプリング制御回路２１の指示の下、波長域分離回路１４により分離された波長域毎のディジタルデータの平均値又は積算値を算出する処理を実施する。
なお、増幅器１２、Ａ／Ｄ変換器１３、波長域分離回路１４、オーバーサンプリング制御回路２１及び信号品質改善回路２２からサンプリング手段が構成されている。
【００４０】
次に、本実施の形態による電気泳動装置の動作について説明する。
上記実施の形態１のものと比べて、オーバーサンプリング制御回路２１及び信号品質改善回路２２が追加されている点で相違しており、この実施の形態２では、オーバーサンプリング処理を実施することで、上記実施の形態１よりも更に、Ｓ／Ｎ比やダイナミックレンジを改善するようにしている。
図５は、オーバーサンプリング処理の動作タイミングを示す説明図である。
図５では、選択対象の波長域が１種である例を示しており、便宜上、選択対象の波長域が（Ｎ）であるとしている。
【００４１】
波長域分離回路１４は、オーバーサンプリング制御回路２１からオーバーサンプリング処理の実施指令を受けると、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器１３から出力された波長域（Ｎ）の検出信号に係るディジタルデータのサンプリングをＭ回実施し、Ｍ個のディジタルデータを信号品質改善回路２２に出力する。
信号品質改善回路２２は、オーバーサンプリング制御回路２１からオーバーサンプリング処理の実施指令を受けると、波長域分離回路１４から出力されたＭ個のディジタルデータの平均値又は積算値を算出し、その平均値又は積算値をＣＰＵ１５に出力する。
ここでは、Ｍ個のディジタルデータの平均値又は積算値を算出する例を示したが、平均値と積算値の両方を算出するようにしてもよい。
【００４２】
ＣＰＵ１５は、信号品質改善回路２２からＭ個のディジタルデータの平均値又は積算値を受けると、その平均値又は積算値を１つのサンプリングデータとして、電気泳動路４ａに注入されている試料を分析する。
Ｍ個のディジタルデータの平均値を１つのサンプリングデータとして使用することで、Ｓ／Ｎ比を更に高めることが可能であり、Ｍ個のディジタルデータの積算値を１つのサンプリングデータとして使用することで、ダイナミックレンジを更に拡大することが可能である。
したがって、この実施の形態２によれば、電気泳動の失敗を更に削減することができる効果を奏する。
【００４３】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による電気泳動装置の一部を示す構成図であり、図６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。なお、図６に記載されていない部分の構成要素は図１と同様である。
光源３１は、図１の光源２と同様に、光源制御・駆動回路１による駆動制御の下で、励起光を発生するが、図１の光源２と異なり、ＤＭＤ９が波長域毎に有しているミラー９０〜９１５のうち、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが蛍光を反射させる方向（ＤＭＤ９により廃棄される蛍光Ｅの方向）に設置されている。
レンズ３２は、光源３１から発生された励起光を平行光Ｈにして、その平行光ＨをＤＭＤ９に照射する光学部品である。
【００４４】
次に、この実施の形態による電気泳動装置の動作について説明する。
上記実施の形態１，２のものと比べて、光源３１及びレンズ３２の設置位置が、光源２及びレンズ３の設置位置と相違している。
光源制御・駆動回路１は、ＣＰＵ１５から光源２をＯＮする指令を受けると、光源３１を駆動して、光源３１から励起光を発生させる。
レンズ３２は、光源３１から励起光を受けると、その励起光を平行光Ｈにして、その平行光ＨをＤＭＤ９に照射する。
このとき、レンズ３２が平行光ＨをＤＭＤ９に照射している位置は、光源３１から発生された励起光と同じ波長域に係るミラーが設置されている位置であり、このミラーは、ミラー制御・駆動回路８によってＯＦＦ状態にされて、図２のように左側に傾けられている。
【００４５】
ＤＭＤ９のミラーに照射された平行光Ｈは、レンズ７、プリズム６及びレンズ５を通じて、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂに照射される。
ＤＮＡチップ４の電気泳動路４ａには予め極微量の試料が注入されており、その平行光Ｈが電気泳動路４ａ上の検出部４ｂに照射されると、その検出部４ｂから蛍光Ｂを発生する。
検出部４ｂから発生された蛍光Ｂは、レンズ５の方向に向かうが、以降の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００４６】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、ＤＭＤ９が波長域毎に有しているミラー９０〜９１５のうち、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域以外の波長域に対応するミラーが蛍光を反射させる方向に光源３１が設置されており、その光源３１が、そのミラーに向けて励起光を発生することで、その励起光をＤＮＡチップ４に照射するように構成したので、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏する他に、廉価で小型の電気泳動装置を得ることができる効果を奏する。
その理由は、上記実施の形態１，２のように、励起光の平行光Ａを蛍光Ｂとは別の方向から、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂに向けて照射するには、精密な光学系と手間の掛かる調整が必要不可欠であるが、この実施の形態３によれば、それらが緩和され、光源３１もＤＭＤ９のモジュールの中に含めて組み立てることが可能であるからである。
【００４７】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４による電気泳動装置の一部を示す構成図であり、図７において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。なお、図７に記載されていない部分の構成要素は図１と同様である。
光源４１は図１の光源２と同様に、光源制御・駆動回路１による駆動制御の下で、励起光を発生するが、図１の光源２と異なり、後述するダイクロイックミラー４３が設置されている方向に励起光を発生する。
レンズ４２は光源４１から発生された励起光を平行光Ｉにして、その平行光Ｉをダイクロイックミラー４３に照射する光学部品である。
ダイクロイックミラー４３はレンズ５とプリズム６の間に配置されており、レンズ４２により照射された平行光ＩをＤＮＡチップ４に向けて反射させる一方、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂから発生された蛍光Ｂをプリズム６側に透過させる光学部品である。
【００４８】
次に、この実施の形態による電気泳動装置の動作について説明する。
上記実施の形態１，２と比べて、光源４１及びレンズ４２の設置位置が、光源２及びレンズ３の設置位置と相違しており、また、ダイクロイックミラー４３が設置されている点で相違している。
光源制御・駆動回路１は、ＣＰＵ１５から光源２をＯＮする指令を受けると、光源４１を駆動して、光源４１から励起光を発生させる。
レンズ４２は、光源４１から励起光を受けると、その励起光を平行光Ｉにして、その平行光Ｉをダイクロイックミラー４３に照射する。
【００４９】
ダイクロイックミラー４３は、レンズ４２から平行光Ｉの照射を受けると、その平行光ＩをＤＮＡチップ４に向けて反射させる。
これにより、平行光ＩがＤＮＡチップ４の検出部４ｂに照射されるが、ＤＮＡチップ４の電気泳動路４ａには予め極微量の試料が注入されているため、電気泳動路４ａの検出部４ｂから蛍光Ｂが発生する。
検出部４ｂから発生された蛍光Ｂは、ダイクロイックミラー４３を透過して、プリズム６に到達する。
以降の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００５０】
以上で説明したように、この実施の形態４によれば、レンズ４２により照射された平行光ＩをＤＮＡチップ４に向けて反射させる一方、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂから発生された蛍光Ｂをプリズム６側に透過させるダイクロイックミラー４３が、レンズ５とプリズム６の間に配置されているように構成したので、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏する他に、廉価で小型の電気泳動装置を得ることができる効果を奏する。
その理由は、上記実施の形態１，２のように、励起光の平行光Ａを蛍光Ｂとは別の方向から、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂに向けて照射するには、精密な光学系と手間の掛かる調整が必要不可欠であるが、この実施の形態４によれば、それらが緩和されるからである。
【００５１】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５による電気泳動装置を示す構成図であり、図８において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
光源２−１は光源制御・駆動回路１による駆動制御の下で、波長域ａの励起光を発生する。
光源２−２は光源制御・駆動回路１による駆動制御の下で、波長域ｇの励起光を発生する。
図８の例では、２台の光源２−１を設置しているが、３台以上の光源を設置するようにしてもよい。
【００５２】
上記実施の形態１〜４と比べて、光源の台数が複数台である点で相違している。
図８の例では、波長域ａの蛍光Ａと波長域ｇの蛍光ＡがＤＮＡチップ４の検出部４ｂに照射され、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂから波長域ａの蛍光Ｂと波長域ｇの蛍光Ｂが発生される。
この場合も、ＤＭＤ９が、レンズ７から出力された波長域（１）〜（Ｎ）における平行光の蛍光Ｄ１〜ＤＮの中から、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域の蛍光だけを時分割で選択するようにすれば、上記実施の形態１〜４と同様に、単素子型の検出器１１を用いて、蛍光を検出することができる。
したがって、検出する波長域が増加しても、上記実施の形態１〜４と同様に蛍光を検出することができるが、この実施の形態５では、扱う波長域数を増やせるため、電気泳動路当りの遺伝子座の回析数を増やすことができるという効果が得られる。
【００５３】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６による電気泳動装置を示す構成図であり、図９において、図８と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態６におけるＤＮＡチップ４は、２つの電気泳動路４ａ−１，４ａ−２を有しており、電気泳動路４ａ−１上には検出部４ｂ−１が実装され、電気泳動路４ａ−２上には検出部４ｂ−２が実装されているバイオチップである。
極微量の試料が電気泳動路４ａ−１に注入されている状態で、レンズ３−１から平行光Ａ−１が電気泳動路４ａ−１上の検出部４ｂ−１に照射されると、その検出部４ｂ−１から蛍光Ｂ−１を発生する。また。極微量の試料が電気泳動路４ａ−２に注入されている状態で、レンズ３−２から平行光Ａ−２が電気泳動路４ａ−２上の検出部４ｂ−２に照射されると、その検出部４ｂ−２から蛍光Ｂ−２を発生する。
このように、電気泳動路４ａの本数が１本ではなく、２本であっても、ＤＭＤ９が、レンズ７から出力された波長域（１）〜（Ｎ）における平行光の蛍光Ｄ１−１〜ＤＮ−１，Ｄ１−２〜ＤＮ−２の中から、ミラー制御・駆動回路８により指定された波長域の蛍光だけを時分割で選択するようにすれば、上記実施の形態１〜４と同様に、単素子型の検出器１１を用いて、蛍光を検出することができる。
図９では、電気泳動路４ａの本数が２本である例を示しているが、３本以上であってもよい。
【００５４】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、プリズム６が、レンズ５から出力された蛍光Ｂを波長域（１）〜（Ｎ）に分光して、波長域（１）〜（Ｎ）の蛍光Ｃ１〜ＣＮをレンズ７に出力しているものを示したが、図１０に示すように、プリズム６の代わりに、反射式の回折格子５０を用いるようにしてもよい。図１０の例では、反射式の回折格子５０を用いているが、透過式の回折格子を用いるようにしてもよい。
また、上記実施の形態１〜６では、集光レンズ１０が、ＤＭＤ９により時分割で選択された選択波長域光Ｆを集光しているものを示したが、図１０に示すように、集光レンズ１０の代わりに、放物面鏡５５を用いるようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態１〜６では、レンズ５が、ＤＮＡチップ４の検出部４ｂから発生された微弱な蛍光Ｂを空中でプリズム６に導くものを示したが、図１０に示すように、光ファイバー５１や導光棒を用いて、蛍光Ｂを回折格子５０に導くようにしてもよい。
なお、図１０において、５２，５３はレンズ、５４は光ファイバーや導光棒である。
【符号の説明】
【００５６】
１  光源制御・駆動回路、２，２−１，２−２  光源、３，３−１，３−２  レンズ、４  ＤＮＡチップ（バイオチップ）、４ａ，４ａ−１，４ａ−２  電気泳動路、４ｂ，４ｂ−１，４ｂ−２  検出部、５  レンズ（蛍光分光手段）、６  プリズム（蛍光分光手段）、７  レンズ（蛍光分光手段）、８  ミラー制御・駆動回路（波長域指定手段）、９  ＤＭＤ（蛍光選択手段）、９０〜９１５  ミラー、１０  集光レンズ、１１  単素子型の検出器、１２  増幅器（サンプリング手段）、１３  Ａ／Ｄ変換器（サンプリング手段）、１４  波長域分離回路（サンプリング手段）、１５  ＣＰＵ（波長域指定手段）、２１  オーバーサンプリング制御回路（サンプリング手段）、２２  信号品質改善回路（サンプリング手段）、３１  光源、３２  レンズ、４１  光源、４２  レンズ、４３  ダイクロイックミラー、５０  回折格子、５１  光ファイバー、５２，５３  レンズ、５４  光ファイバー、５５  放物面鏡、１０１  光源、１０２  レンズ、１０３  ダイクロイックミラー、１０４  対物レンズ、１０５  バイオチップ、１０６  回析格子、１０７  レンズ、１０８  受光器。
【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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