(57)【要約】泳動物体の速度の決定を可能にする分析システムと方法であって、システムは、複数の間隔を置いた位置で検出された信号を表す複数のデータの組のそれぞれから、等位相点の等位相空間−時間マップを生成するための等位相空間−時間マップジェネレータを備え、物体の速度は、それぞれの物体に対応する空間−時間マップの等位相点の組をはめ込むことによって決定可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
泳動物体の速度の決定を可能にするための分析システムであって、間隔を置いた複数の位置で検出された信号を表す複数のデータの組のそれぞれから、等位相点の等位相空間−時間マップを生成する等位相空間−時間マップジェネレータを備え、前記物体の速度は、それぞれの物体に対応する空間−時間マップにおける等位相点の組を適応することによって決定可能であることを特徴とする、分析システム。
【請求項２】
前記信号における信号ピークに関連した公称速度を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークを組ごとにグループ分けする速度ソータをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記空間−時間マップから少なくとも１つの頂点を識別するための頂点ファインダをさらに備え、単一の頂点は、共通の制約を有する物体の各グループに対して識別され、前記物体の速度は、それぞれの頂点によって適合された空間−時間マップにおける等位相点の各組から決定可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記空間−時間マップジェネレータは、各データの組を１組の局所傾斜に変換して、その極小値を最小絶対局所微分として決定するように構成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記空間−時間マップジェネレータは、電流変化の関数に従って空間−時間マップを生成する際に、補正された時間成分を使用するように構成されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記補正は、ｔを測定時間、ｔｃを補正された時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０ないしｔの範囲で、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’） ｄｔ’に従うことを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記物体は、ラベルなし物体であることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記物体は、ラベル付き物体であることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記物体は、チャネルを通って泳動することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記チャネルは、前記物体が電気泳動により駆動される分離チャネルを備えることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記物体は、１つのサンプルからの成分を備えることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記物体は、複数の別々のサンプルからの成分を備えることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記物体は、分子成分を備えることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記物体は、高分子成分を備えることを特徴とする、請求項１ないし１３に記載のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記成分は、ＤＮＡ帯を備えることを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
泳動物体の速度の決定を可能にする方法であって、
間隔を置いた複数の位置で検出された信号のそれぞれの信号ピークから等位相点を決定するステップと、
前記等位相点の等位相空間−時間マップを生成し、前記物体の速度は、それぞれの物体に対応する空間−時間マップにおける等位相点の組を適合することによって決定可能であるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記信号の信号ピークに関連する公称速度を決定するステップと、公称速度に従って、それらの信号ピークを各組にグループ分けするステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記空間−時間マップから少なくとも１つの頂点を識別するためのステップをさらに含み、単一の頂点は共通の制約を有する物体の各グループに対して識別され、前記物体の速度は、それぞれの頂点によって適合された空間−時間マップの等位相点の組から決定可能であることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記等位相点は、各データの組を１組の局所傾斜に変換して、その極小値を最小絶対局所微分として決定することによって決定されることを特徴とする、請求項１６ないし１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記空間−時間マップを生成する際に、電流変化の関数に従って補正された時間成分が使用されることを特徴とする、請求項１６ないし１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記補正は、ｔを測定時間、ｔｃを補正された時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０ないしｔの範囲で、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’） ｄｔ’に従うことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記物体は、ラベルなし物体であることを特徴とする、請求項１６ないし２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記物体は、ラベル付き物体であることを特徴とする、請求項１６ないし２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記物体は、チャネルを通って泳動することを特徴とする、請求項１６ないし２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記チャネルは、物体が電気泳動で駆動される分離チャネルを備えることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記物体は、１つのサンプルからの成分を備えることを特徴とする、請求項１６ないし２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記物体は、複数の別々のサンプルからの成分を備えることを特徴とする、請求項１６ないし２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記物体は、分子成分を備えることを特徴とする、請求項１６ないし２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記物体は、高分子成分を備えることを特徴とする、請求項１６ないし２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記成分は、ＤＮＡ帯を備えることを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１ないし１５のいずれか一項に記載したシステムを含んでいることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項３２】
添付の図面を参照して本明細書において実質的に記述した、泳動物体の速度を決定可能にすることを特徴とする分析システム。
【請求項３３】
添付の図面を参照して本明細書において実質的に記述した、泳動物体の速度を決定可能にすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、具体的には電気泳動で測定されるが、これに限定されない、チャネルを通って移動するサンプル成分（ｓａｍｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）など、泳動物体（ｍｉｇｒａｔｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ）の速度を決定するための分析システムおよび方法に関する。
【０００２】
電気泳動分離技術（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）は、サンプルプラグの成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ａ ｓａｍｐｌｅ ｐｌｕｇ）が、分離カラム（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎ）に沿って電場を加えた際に、それらのサンプル成分の泳動速度の差によって、分離カラムにおいて分離される分離技術である。吸収、蛍光、電気化学、導電性、放射能、および質量分析は、すべて、電気泳動分離を検出するために使用することができる。
【０００３】
１組の電気泳動図によって表された泳動物体の速度を決定するために、複数の間隔を置いて配置された検出要素によって生成された複数の信号からの信号ピークを相関させなければならない。
【０００４】
本発明者は、信号ピーク（ｓｉｇｎａｌ ｐｅａｋ）と検出要素（ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）は、有限の幅（ａ ｆｉｎｉｔｅ ｗｉｄｔｈ）を有するので、信号ピークの相関（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）は１対１ではなく、この非等位相相関（ｎｏｎ−ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）が分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の損失をもたらし、したがって、物体の速度を決定する際に精度が落ちることを認識した。例を挙げると、線速度関数（ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する物体については、信号ピークの組と非両立的である傾斜（ｓｌｏｐｅ）の連続的な組が空間−時間座標に存在する。信号ピークと検出要素が、無限小の幅を有する場合のみ、信号ピークの相関は、空間−時間表示において真の直線をもたらす。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、具体的には電気泳動で測定された、チャネルを通って移動するサンプル成分など、泳動物体の速度を決定するための改良した分析方法と方法を提供することである。
【０００６】
これに応じて、本発明は、間隔を置いた複数の位置で検出された信号を表す複数のデータの組のそれぞれから、等位相点（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｐｏｉｎｔ）の等位相空間−時間マップ（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｍａｐ）を生成するための等位相空間−時間マップジェネレータ（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｍａｐ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を備え、物体の速度が、それぞれの物体に対応する空間−時間マップの等位相点の組を適合させることによって決定可能である、泳動物体の速度の決定を可能にするための分析システムを提供する。
【０００７】
本システムは、信号の信号ピークに関連する公称速度（ｎｏｍｉｎａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークを組ごとにグループ分けするための速度ソータ（ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｏｒｔｅｒ）をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
本システムは、空間−時間マップから少なくとも１つの頂点（ｖｅｒｔｅｘ）を識別するための頂点ファインダ（ｖｅｒｔｅｘ ｆｉｎｄｅｒ）をさらに備え、単一の頂点が、共通の制約（ｃｏｍｍｏｎ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）を有する物体の各グループに対して識別され、物体の速度が、それぞれの頂点によって適合された空間−時間マップの等位相点（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｐｏｉｎｔ）の組から決定可能であることが好ましい。
【０００９】
上記の空間−時間マップジェネレータは、各データの組を１組の局所傾斜（ｌｏｃａｌ ｓｌｏｐｅ）に変換して、その極小値を最小絶対局所微分（ｍｉｎｉｍｕｍ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｏｃａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）として決定するように構成されることが好ましい。
【００１０】
上記の空間−時間マップジェネレータは、電流変化の関数に従って空間−時間マップを生成する際に、補正された時間成分（ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ｔｉｍｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を使用するように構成されることが好ましい。
【００１１】
上記の補正（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）は、ｔを測定時間、ｔｃを補正された時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲において、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことがより好ましい。
【００１２】
一実施形態では、上記の物体は、ラベルなし物体である。
【００１３】
他の実施形態では、上記の物体は、ラベル付き物体である。
【００１４】
上記の物体は、チャネルを通って泳動することが好ましい。
【００１５】
上記のチャネルは、物体が通って電気泳動で駆動される分離チャネルを備えることがより好ましい。
【００１６】
一実施形態では、上記の物体は、１つのサンプルからの成分を備える。
【００１７】
他の実施形態では、上記の物体は、複数の別々のサンプルからの成分を備える。
【００１８】
上記の物体は、分子成分を備えることが好ましい。
【００１９】
上記の物体は、高分子成分を備えることが好ましい。
【００２０】
上記の成分は、ＤＮＡ帯（ＤＮＡ ｂａｎｄ）を備えることがより好ましい。
【００２１】
本発明は、また、上述したシステムを含んでいる電気泳動装置をも対象とする。
【００２２】
本発明は、また、間隔を置いた複数の位置において生成された信号のそれぞれの信号ピークから等位相点を決定するステップと、等位相点の等位相空間−時間マップを生成するステップとを含み、物体の速度が、それぞれの物体に対応する空間−時間マップの等位相点の組を適合することによって決定可能である、泳動物体の速度の決定を可能にする方法をも提供する。
【００２３】
本方法は、信号の信号ピークに関連する公称速度を決定するステップと、公称速度に従って、それらの信号ピークを組にグループ分けするステップとをさらに含むことが好ましい。
【００２４】
本方法は、空間−時間マップから少なくとも１つの頂点を識別するステップをさらに含み、単一の頂点が、共通の制約を有する物体の各グループに対して識別され、物体の速度が、それぞれの頂点によってはめ込まれた空間−時間マップの等位相点の組から決定可能であることが好ましい。
【００２５】
上記の等位相点は、各データ組を１組の局所傾斜に変換して、極小値を最小絶対局所微分として決定することによって決定されることが好ましい。
【００２６】
電流変化の関数に従って補正されたされた時間成分は、上記の空間−時間マップを生成する際に使用されることが好ましい。
【００２７】
上記の補正は、ｔを測定時間、ｔｃを補正された時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲において、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことがより好ましい。
【００２８】
一実施形態では、上記の物体は、ラベルなし物体である。
【００２９】
他の実施形態では、上記の物体は、ラベル付き物体である。
【００３０】
上記の物体は、チャネルを通って泳動することが好ましい。
【００３１】
上記のチャネルは、物体が通って電気泳動で駆動される分離チャネルを備えることがより好ましい。
【００３２】
一実施形態では、上記の物体は、１つのサンプルからの成分を備える。
【００３３】
他の実施形態では、上記の物体は、複数の別々のサンプルからの成分を備える。
【００３４】
上記の物体は、分子成分を備えることが好ましい。
【００３５】
上記の物体は、高分子成分を備えることが好ましい。
【００３６】
上記の成分は、ＤＮＡ帯を備えることがより好ましい。
【００３７】
ここで、本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照して、単に例示として以下に記述する。
【００３８】
図１および図２は、本発明の好ましい実施形態による電気泳動装置を示す。
【００３９】
電気泳動装置には、基板チップにおいて微細加工された（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ）検出器チップ（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｃｈｉｐ）２と、検出器チップ２によって生成された検出信号を分析するための分析システム（ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ）３とが含まれる。
【００４０】
検出器チップ２には、この実施形態では蛇行ゲル充填チャネル（ｍｅａｎｄｅｒｉｎｇ， ｇｅｌ−ｆｉｌｌｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）である分離チャネル（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）４が含まれる。１つまたは複数のサンプルプラグ（ｓａｍｐｌｅ ｐｌｕｇ）の成分が、使用時に、そのチャネルを通って、印加された電気泳動電圧（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｖｏｌｔａｇｅ）によって駆動される。分離チャネル４は、サンプルプラグの成分の分離を可能にするのに十分な長さを有する。分離チャネル４は、２５から１００μｍの幅と、２０から３００ｍｍの長さを有することが好ましい。分離チャネル４には、この実施形態では１から４である複数の間隔を置いて配置されたサンプル注入ポート（ｓａｍｐｌｅ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｏｒｔ）６，８，１０，１２が含まれる。この実施形態ではそれぞれが塩基対末端（ｂａｓｅ ｐａｉｒ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）Ａ，Ｔ，Ｇ，およびＣを有するＤＮＡ帯（ＤＮＡ ｂａｎｄ）である複数の成分を含んでいるサンプルプラグが、そのポートを通って、分離チャネル４に注入される。
【００４１】
検出器チップ２には、この実施形態ではＵＶ光源である、分離チャネル４の一方の側面の長さに沿って配置された光源１４と、分離チャネル４を通って伝送された光を検出するために、分離チャネル４の他方の側面の長さに沿って配置された検出器（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１６とが含まれる。泳動成分（ｍｉｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の存在は、入射光の吸収（ａｂｓｏｒｂｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）によって生じた検出光の強度（ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化によって検出される。このようにしてサンプル成分（ｓａｍｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を検出することによって、必ずしもサンプル成分をラベル付けする必要はない。この実施形態では、検出器１６は、分離チャネル４の長さに沿って間隔を置いた複数の点ｚ１，ｚ２，ｚ３において伝送光を検出し、複数の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力するための検出要素（ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を提供する複数の画素を含む画素検出器アレイ（ＰＤＡ：ｐｉｘｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙ）を含む。記述を簡単にするために、検出器１６は、３つの点ｚ１，ｚ２，ｚ３に３つの検出要素を含むように示されている。しかし、実際には、検出器１６は、それぞれが信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｎを出力する複数の検出要素を複数の位置ｚ１，ｚ２，ｚ３，・・・，ｚｎに備えることが理解されるであろう。代替実施形態では、検出器１６は、それぞれが検出要素を提供する複数の別々の検出器によって提供することができる。他の代替実施形態では、蛍光ラベルまたは放射能ラベルを含んでいるサンプル成分など、ラベル付きサンプル成分を使用することができる。そのラベルは、検出器１６によって検出される。
【００４２】
分析システム３は、検出器１６によって生成された信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を受信して、それらの信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をデータの組として記憶するためのデータコレクタ１８と、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のそれぞれに関連するサンプル成分の公称速度ｖ１，ｖ２，ｖ３を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３を組にグループ分けするための速度ソータ（ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｏｒｔｅｒ）１９と、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３から等位相点の等位相空間−時間マップ（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｍａｐ ｏｆ ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｐｏｉｎｔ）を生成するための等位相空間−時間マップジェネレータ２０と、信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のグループ分けした組の等位相点の頂点を識別するための頂点ファインダ（ｖｅｒｔｅｘ ｆｉｎｄｅｒ）２２とを備える。この実施形態では、速度ソータ１９は、等位相空間−時間マップジェネレータ２０より前に動作するように提供される。代替実施形態では、速度ソータ１９は、空間−時間マップジェネレータ２０または頂点ファインダ２２より後で動作するように提供することができる。
【００４３】
図３は、単に例示のために含まれており、単一サンプルプラグの単一成分からの単一ピークＳＰ１のみを含んでいる信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を示す。しかし実際には、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ、複数の信号ピークＳＰ１−ｎ，ＳＰ１−ｎ，ＳＰ１−ｎを含む。図４は、単一サンプルプラグの３つの成分からの３つの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３を含んでいる信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を示す。
【００４４】
速度ソータ１９は、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のそれぞれに関連するサンプル成分の公称速度ｖ１，ｖ２，ｖ３を決定し、次いで、公称速度に従って、それらの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３を組にグループ分けするように構成される。公称速度ｖ１，ｖ２，ｖ３は、検出器要素（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）ｚ１，ｚ２，ｚ３が固定され、経過時間ｔが、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から抽出可能なので、計算することができ、公称速度は、ｖ１−ｎ＝ｚ１−ｎ／ｔと表すことができる。公称速度に従って信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３を組にグループ分けし、したがってサンプル成分をグループ分けすることによって、複雑なデータ抽出技術（ｃｏｍｐｌｅｘ ｄａｔａ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）の使用を必要とせずに、各サンプル成分に関連するデータ点をはめ込むこと（ｆｉｔ）ができるので、その後の分析は、容易になる。速度の分類は、本出願人の以前のＷＯ−９６／３５９４６に包含されており、その内容は、参照によって本明細書に組み込まれている。
【００４５】
等位相空間−時間マップジェネレータ２０は、検出位置（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）ｚ１，ｚ２，ｚ３において検出された信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の極小値を決定し、決定された極小値から空間−時間次元の等位相マップＭ（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｍａｐ Ｍ ｉｎ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）を生成するように構成される。図５は、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３から抽出された極小値から生成された空間−時間マップＭを示す。
【００４６】
この実施形態では、各電気泳動図（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｅｒｏｇｒａｍ）は、１組の局所傾斜（ｌｏｃａｌ ｓｌｏｐｅ）に変換される。ここで、三角形の傾斜シーケンス（ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｓｌｏｐｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）は信号を確定し、局所極値（ｌｏｃａｌ ｅｘｔｒｅｍｅ）は、最小絶対局所微分（ｍｉｎｉｍｕｍ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｏｃａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）である。
【００４７】
また、この実施形態では、検出信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の時間成分は、積分された電流変化の関数として補正される。温度が最も重要な１つである、電気泳動検出の様々なファクタの変化のために、この実施形態ではゲルである分離媒体（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ）の特性は、変化する。第１に、ゲルの抵抗率が変化し、電極とゲルの所与の点との間の電位差のばらつきおよび電流の揺らぎをもたらす。第２に、ゲルのふるい分け特性が変化し、電気泳動にかけられた成分の可動性に影響を与える。電流を監視することによって、空間−時間マップＭの時間成分を以下に記述するように補正することができる。具体的には、時間成分は、積分した電流変化の関数として曲線になる。
【００４８】
サンプル成分の速度は、次式によって与えられる。
【００４９】
ｖ＝ｄｚ／ｄｔ　　　（１）
【００５０】
測定時間成分を補正された時間成分に変換するために、ｔ→ｔｃ、ｄｔ→ｄｔｃ、ｖ→ｖｃとする。したがって、次式のようになる。
【００５１】
ｖｃ／ｖ＝ｄｔ／ｄｔｃ　　　（２）
【００５２】
変換ｖ→ｖｃは、次式のように確定することができる。
【００５３】
ｖｃ／ｖ＝Ｉ（ｔ）／Ｉ０　　　（３）
【００５４】
ここで、Ｉは測定電流、Ｉ０は、すべての速度と時間成分が射影（ｐｒｏｊｅｃｔ）されたフレームに対応する基準電流である。
【００５５】
式（２）および式（３）から、次のようになる。
【００５６】
【数１】
2004511759.tif 000003
【００５７】
速度変換（３）の正当性（ｊｕｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、速度が、加えられた電場にほぼ比例し、電場が、分離チャネル４の電流に比例することである。この補正されたファクタは、小さな電流変化についてよく機能することが判明しており、式（４）の積分は、精確な時間変換に備える。
【００５８】
頂点ファインダ２２は、この実施形態では、回転行列（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｍａｔｒｉｃｅｓ）を使用することによって、等位相空間−時間マップジェネレータ２０によって決定された信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のグループ分けした組の等位相点の頂点Ｖを識別するように構成される。各注入されたサンプルプラグの成分は、空間時間次元において時間および／または空間で分離されたことによって、共通の頂点Ｖを有する。単一サンプルプラグに注入されたすべてのサンプル成分は、空間−時間座標において、単一頂点（ｓｉｎｇｌｅ ｖｅｒｔｅｘ）Ｖによって一意に識別され、したがって、複数の別々に提供されたサンプルプラグのそれぞれから、サンプル成分を識別することを見込む。図５は、生成された空間−時間マップＭから決定された頂点Ｖを示す。すべての成分が、単一のサンプルプラグに提供されたので、この空間−時間マップには、単一の頂点Ｖのみが含まれる。
【００５９】
サンプル成分の速度スペクトルを抽出するために、各頂点Ｖを制約（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）として使用することによって、分解能は、ｎを成分の数として、√ｎにほぼ比例する。このようにして、１つの成分の速度は、同じサンプルプラグからの他の成分のすべての速度を使用して計算され、したがって、サンプルの成分の数が増えると、それに応じて分析の分解能も増大する。そのような空間パラメータ化は、空間−時間座標における強度向上領域の形態（ｆｏｒｍ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒｅｇｉｏｎ）である複数頂点形成（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｖｅｒｔｅｘ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）をもたらし、複数サンプル注入と複数カラム相関（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｏｌｕｍｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）の場合に特に適している。この技術の能力は、１つの塩基対の差の長さを有する多数の断片（＞１００）を含むＤＮＡサンプルについて実証されており、それにより、非常に拡大された動的範囲を有する順序付け技術を提供する。
【００６０】
空間−時間マップＭにおける頂点Ｖの決定から、電気泳動データの高分解能が獲得され、図６に示したサンプル成分の速度の精確な決定が可能になる。
【００６１】
塩基対末端Ａ，Ｔ，Ｇ，およびＣを有するＤＮＡサンプルを順序付けする上述した電気泳動装置の使用について、以下に記述する。
【００６２】
使用時には、異なる長さと塩基対末端Ａ，Ｔ，Ｇ，およびＣの１つとを有するＤＮＡ帯を備える４つのサンプルプラグは、分離チャネル４のポート６，８，１０，１２に別々に導入され、分離チャネル４に沿って電気泳動で駆動される。使用の１つのモードでは、サンプルプラグは、分離チャネル４に沿って空間的に間隔を置いて位置するポート６，８，１０，１２内に同時に導入される。使用の他のモードでは、サンプルプラグは、時間間隔を置くように、ポート６，８，１０，１２の１つに順次導入される。ＤＮＡ帯が、検出位置ｚ１，ｚ２，ｚ３，・・・，ｚｎにおいて検出要素を通過する際に、検出器１６によって検出された信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｎは、データコレクタ１８によって収集される。次いで、速度ソータ１９は、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｎの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，・・・，ＳＰｎのそれぞれに関連するサンプル成分の公称速度ｖ１，ｖ２，ｖ３，・・・，ｖｎを決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，・・・，ＳＰｎを組ごとにグループ分けする。次いで、等位相空間−時間マップジェネレータ２０は、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｎの信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，・・・，ＳＰｎの極小値を決定し、等位相空間−時間マップＭを生成する。次いで、頂点ファインダ２２は、信号ピークＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，・・・，ＳＰｎのグループ分けした組のそれぞれについて、決定された極小値の頂点ＶＡ，ＶＴ，ＶＧ，ＶＣを識別する。この実施形態では、４つのサンプルプラグが、分離チャネル４内に別々に注入され、それぞれが、塩基対末端Ａ，Ｔ，Ｇ，およびＣの１つを有するＤＮＡ帯に寄与するので、空間−時間マップＭには、４つの頂点ＶＡ，ＶＴ，ＶＧ，ＶＣが含まれる。このようにして、ＤＮＡサンプルを順序付けする（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）ことができ、ＤＮＡ帯の長さは、泳動速度（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）から決定される。
【００６３】
最後に、本発明は、好ましい実施形態について記述されており、添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱せずに、多くの異なる方式で補正することができることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施形態による電気泳動装置の検出器チップを示す図である。
【図２】
図１の装置の分析システムを示す図である。
【図３】
図１の装置の分離チャネルに沿って間隔を置いた位置ｚ１，ｚ２，ｚ３において検出されたサンプルプラグの一成分の強度−時間信号を３次元表示した図である。
【図４】
図１の装置の分離チャネルに沿って間隔を置いた位置ｚ１，ｚ２，ｚ３において検出されたサンプルプラグの３つの成分の強度−時間信号を示す図である。
【図５】
図４の強度−時間信号から生成された空間−時間マップである。
【図６】
図５の頂点空間−時間マップから決定された速度スペクトルを示す図である。
【図７】
異なる塩基対末端を有するＤＮＡ帯を備える４つの別々に注入されたＤＮＡサンプルプラグからの強度−時間信号から生成された空間−時間マップである。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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