(57)【要約】泳動対象の速度の決定を可能にし、また共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類するための分析システムおよび方法。一態様では、本発明は、泳動対象の速度の決定を可能にする分析システムと方法を提供する。システムは、複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するための空間時間マップジェネレータと、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とを備え、単一の頂点は、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別され、対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれたそれぞれの対象に対応する空間時間マップの点の組から決定可能である。他の態様では、本発明は、それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類するための分析システムを提供する。システムは、複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するための空間時間マップジェネレータと、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とを備え、単一の頂点は、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別される。
2004506196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泳動対象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、
複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するための空間時間マップジェネレータと、
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とを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別され、前記対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれたそれぞれの対象に対応する空間時間マップの点の組から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】
前記信号の信号ピークに関連する公称速度を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークを組にグループ分けするための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ジェネレータは、電流変化の関数に従って前記空間時間マップを生成する際に、修正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または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲で、前記関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことを特徴とする請求項３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、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であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記等位相時間空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、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５に記載のシステム。
【請求項７】
前記対象は、ラベルなし対象であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記対象は、ラベル付き対象であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記対象は、チャネルを通って泳動することを特徴とする請求項１から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、前記対象が通って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】
前記対象は、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から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記対象は、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から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記対象は、分子成分を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記対象は、高分子成分を備えることを特徴とする請求項１から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バンド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】
泳動対象の速度の決定を可能にする方法であって、
複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するステップと、
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ステップとを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別され、前記対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれたそれぞれの対象に対応する空間時間マップの点の組から決定可能である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組にグループ分けするステップとをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電流変化の関数に従って修正された時間成分が、前記空間時間マップを生成する際に使用され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】
前記修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲で、前記関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記空間時間マップは、等位相点の等位相空間時間マップであることを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
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、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２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記対象は、ラベルなし対象であることを特徴とする請求項１６から２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記対象は、ラベル付き対象であることを特徴とする請求項１６から２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記対象は、チャネルを通って泳動することを特徴とする請求項１６から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記チャネルは、前記対象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を特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記対象は、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から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記対象は、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から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記対象は、分子成分を備えることを特徴とする請求項１６から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記対象は、高分子成分を備えることを特徴とする請求項１６から２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記成分は、ＤＮＡバンド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から１５のいずれかに記載の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】
それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類するための分析システムであって、
複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するための空間時間マップジェネレータと、
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とを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別されることを特徴とする分析システム。
【請求項３３】
前記信号の信号ピークに関連する公称速度を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークを組にグループ分けするための速度ソータをさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
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、修正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３２または３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲で、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記空間時間マップジェネレータは、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時間空間マップジェネレータであることを特徴とする請求項３２から３５のいずれかに記載のシステム。
【請求項３７】
前記等位相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、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３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記対象は、ラベルなし対象であることを特徴とする請求項３２から３７のいずれかに記載のシステム。
【請求項３９】
前記対象は、ラベル付き対象であることを特徴とする請求項３２から３７のいずれかに記載のシステム。
【請求項４０】
前記対象は、チャネルを通って泳動することを特徴とする請求項３２から３９のいずれかに記載のシステム。
【請求項４１】
前記チャネルは、前記対象が通って電気泳動によって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４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれた空間時間マップの点から決定可能であることを特徴とする請求項３２から４１のいずれかに記載のシステム。
【請求項４３】
前記対象は、分子成分を備えることを特徴とする請求項３２から４２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４４】
前記対象は、高分子成分を備えることを特徴とする請求項３２から４３のいずれかに記載のシステム。
【請求項４５】
前記成分は、ＤＮＡバンドを備えることを特徴とする請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類する方法であって、
複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するステップと、
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ステップとを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別されることを特徴とする方法。
【請求項４７】
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組にグループ分けするステップとをさらに備えることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
電流変化の関数に従って修正された時間成分が、前記空間時間マップを生成する際に使用されることを特徴とする請求項４６または４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲で、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記空間時間マップは、等位相点の等位相空間時間マップであることを特徴とする請求項４６から４９のいずれかに記載の方法。
【請求項５１】
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、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５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記対象は、ラベルなし対象であることを特徴とする請求項４６から５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５３】
前記対象は、ラベル付き対象であることを特徴とする請求項４６から５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５４】
前記対象は、チャネルを通って泳動することを特徴とする請求項４６から５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記チャネルは、前記対象が通って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５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれた空間時間マップの点から決定可能であることを特徴とする請求項４６から５５のいずれかに記載の方法。
【請求項５７】
前記対象は、分子成分を備えることを特徴とする請求項４６から５６のいずれかに記載の方法。
【請求項５８】
前記対象は、高分子成分を備えることを特徴とする請求項４６から５７のいずれかに記載の方法。
【請求項５９】
前記成分は、ＤＮＡバンドを備えることを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
請求項３２から４５のいずれかに記載の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６１】
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、泳動対象の速度を決定することを可能にすることを特徴とする分析システム。
【請求項６２】
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、泳動対象の速度を決定することを可能にすることを特徴とする方法。
【請求項６３】
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、それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類することを特徴とする分析システム。
【請求項６４】
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、それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類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、チャネルを通って移動するサンプル成分など、泳動対象（ｍｉｇｒａｔｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ）の速度を決定するための分析システムと方法に関し、また、複数の別々に提供されたサンプルプラグ（ｓａｍｐｌｅ ｐｌｕｇ）の成分など、それぞれが共通の拘束（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）を有するグループに泳動対象を分類するための分析システムと方法に関する。具体的には、本発明は、電気泳動測定に関して適用されるが、これに限定されない。本発明の技術は、ＥＶＡ（商標）分析技術である。
【０００２】
電気泳動分離技術は、サンプルプラグの成分が、分離カラム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】
理解されるように、分離カラムにおいて電気泳動により分離された成分など、泳動成分の速度を精確に決定する能力が強く望まれる。この点について、本発明者は、単一のサンプルプラグに提供された泳動成分の速度は、空間時間座標の点をはめ込むことができる共通の頂点を有し、したがって、速度の向上した分解能を見込むことを認識した。
【０００４】
また、それぞれが時間または空間的に関係付けられた共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類する能力は、泳動成分を単一の検出シーケンスで検出し、かつ別々に提供された複数の多成分サンプルプラグの１つからのものであることを識別することを可能にする特定の応用分野を有する。この技術は、非常に多くの分野に応用されるが、１つの特定の応用分野は、ＤＮＡサンプルなど、高分子サンプルの順序付けである。この場合、空間または時間について別々に提供され、かつ異なる塩基対末端を有するＤＮＡバンドを備えるサンプルプラグは、分離チャネルを通して、単一ステップで駆動することができ、しかも、それぞれのサンプルプラグに応じて、グループに分類することができる。このようにして、泳動成分が割り当てられる各サンプルプラグの塩基対末端の知識と、測定速度からＤＮＡバンドの長さを計算することとから、ＤＮＡサンプルとして例示した高分子サンプルを順序付けすることが可能である。この技術の１つの特定の利点は、ラベル付けは、泳動成分の改良した検出に備えることを助けることができるが、サンプル成分をラベル付けする必要がないということである。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、チャネルを通って移動するサンプル成分など、泳動成分の速度を決定するための改良した分析システムと方法を提供し、また、複数の別々に提供されたサンプルプラグの成分など、それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類するための分析システムと方法を提供することにある。
【０００６】
したがって、本発明は、複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップ（ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｍａｐ）を生成するための空間時間マップジェネレータと、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とを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別され、対象の速度が、それぞれの頂点にはめ込まれたそれぞれの対象に対応する空間時間マップの点の組から決定可能である、泳動対象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】
システムは、信号の信号ピークに関連する公称速度を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークを組にグループ分けするための速度ソータをさらに備えることが好ましい。
【０００８】
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、修正時間成分を使用するように構成されることが好ましい。
【０００９】
修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、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。
【００１０】
空間時間マップジェネレータは、等位相点（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｐｏｉｎｔ）の等位相時間空間マップ（ｅｑｕｉｐｈａｓｅ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｍａｐ）を生成するための等位相時間空間マップジェネレータであることが好ましい。
【００１１】
等位相空間時間ジェネレータは、各データの組を１組の局所傾斜に変換して、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がより好ましい。
【００１２】
一実施形態では、対象は、ラベルなし対象である。
【００１３】
他の実施形態では、対象は、ラベル付き対象である。
【００１４】
対象は、チャネルを通って泳動することが好ましい。
【００１５】
チャネルは、対象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、対象は、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、対象は、複数の別々のサンプルからの成分を備える。
【００１８】
対象は、分子成分を備えることが好ましい。
【００１９】
対象は、高分子成分を備えることが好ましい。
【００２０】
成分は、ＤＮＡバンドを備えることがより好ましい。
【００２１】
また、本発明は、上述したシステムを含んでいる電気泳動装置にまで拡張する。
【００２２】
また、本発明は、複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するステップと、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とを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別され、対象の速度が、それぞれの頂点にはめ込まれたそれぞれの対象に対応する空間時間マップの点の組から決定可能である、泳動対象の速度の決定を可能にする方法を提供する。
【００２３】
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備えることが好ましい。
【００２４】
電流変化の関数に従って修正された時間成分は、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。
【００２５】
修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、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。
【００２６】
空間時間マップは、等位相点の等位相空間時間マップであることが好ましい。
【００２７】
等位相点は、各データの組を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より好ましい。
【００２８】
一実施形態では、対象は、ラベルなし対象である。
【００２９】
他の実施形態では、対象は、ラベル付き対象である。
【００３０】
対象は、チャネルを通って泳動することが好ましい。
【００３１】
チャネルは、対象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、対象は、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、対象は、複数の別々のサンプルからの成分を備える。
【００３４】
対象は、分子成分を備えることが好ましい。
【００３５】
対象は、高分子成分を備えることが好ましい。
【００３６】
成分は、ＤＮＡバンドを備えることがより好ましい。
【００３７】
本発明は、複数の間隔を置いた位置において検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成する空間時間マップジェネレータと、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とを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別される、それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類するための分析システムをさらに提供する。
【００３８】
システムは、信号の信号ピークに関連する公称速度を決定し、公称速度に従って、それらの信号ピークを組にグループ分けするための速度ソータをさらに備えることが好ましい。
【００３９】
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、修正時間成分を使用するように構成されることが好ましい。
【００４０】
修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲で、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことがより好ましい。
【００４１】
空間時間マップジェネレータは、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であることが好ましい。
【００４２】
等位相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、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がより好ましい。
【００４３】
一実施形態では、対象は、ラベルなし対象である。
【００４４】
他の実施形態では、対象は、ラベル付き対象である。
【００４５】
対象は、チャネルを通って泳動することが好ましい。
【００４６】
チャネルは、対象が通って電気泳動により駆動される分離チャネルを備えることがより好ましい。
【００４７】
対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれた空間時間マップの点から決定可能であることが好ましい。
【００４８】
対象は、分子成分を備えることが好ましい。
【００４９】
対象は、高分子成分を備えることが好ましい。
【００５０】
成分は、ＤＮＡバンドを備えることがより好ましい。
【００５１】
また、本発明は、上述したシステムを含んでいる電気泳動装置にまで拡張する。
【００５２】
本発明は、複数の間隔を置いた位置で検出された信号の信号ピークを表す点の空間時間マップを生成するためのステップと、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とを備え、単一の頂点が、共通の拘束を有する対象の各グループに対して識別される、それぞれが共通の拘束を有するグループに泳動対象を分類する方法をさらに提供する。
【００５３】
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備えることが好ましい。
【００５４】
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修正された時間成分を使用することが好ましい。
【００５５】
修正は、ｔを測定時間、ｔｃを修正時間、Ｉを測定電流、およびＩ０を基準電流として、０からｔの範囲で、関数ｔｃ＝∫Ｉ０／Ｉ（ｔ’）ｄｔ’に従うことがより好ましい。
【００５６】
空間時間マップは、等位相点の等位相空間時間マップであることが好ましい。
【００５７】
等位相点は、各データの組を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より好ましい。
【００５８】
一実施形態では、対象は、ラベルなし対象である。
【００５９】
他の実施形態では、対象は、ラベル付き対象である。
【００６０】
対象は、チャネルを通って泳動することが好ましい。
【００６１】
チャネルは、対象が通って電気泳動により駆動される分離チャネルを備えることがより好ましい。
【００６２】
対象の速度は、それぞれの頂点にはめ込まれた空間時間マップの点から決定可能であることが好ましい。
【００６３】
対象は、分子成分を備えることが好ましい。
【００６４】
対象は、高分子成分を備えることが好ましい。
【００６５】
成分は、ＤＮＡバンドを備えることがより好ましい。
【００６６】
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で記述する。
【００６７】
図１および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。
【００６８】
電気泳動装置には、基板チップにおいて微細加工された検出器チップ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３とが含まれる。
【００６９】
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である分離チャネル４が含まれる。１つまたは複数のサンプルプラグの成分が、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Ａ、Ｔ、Ｇ、およびＣを有するＤＮＡバンド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。
【００７０】
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１６とが含まれる。泳動成分の存在は、入射光の吸収によって生じた検出光の強度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を提供する複数の画素を含む画素検出器アレイ（ＰＤＡ）を備える。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。ラベルは、検出器１６によって検出される。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、検出器要素の位置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ができるので、その後の分析は、容易になる。速度のソーティングは、本願出願人の以前の国際公開第ＷＯ９６／３５９４６号パンフレットの国際出願に包含されており、その内容は、参照によって本明細書に組み込まれている。
【００７４】
等位相空間時間マップジェネレータ２０は、検出位置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。
【００７５】
この実施形態では、各電気泳動図は、１組の局所傾斜に変換される。三角形の傾斜シーケンスは、信号を定義し、局所極値は、最小絶対局所微分である。
【００７６】
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修正される。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修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。
【００７７】
サンプル成分の速度は、次式によって与えられる。
【００７８】
ｖ＝ｄｚ／ｄｔ　　　（１）
【００７９】
測定時間成分を修正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。
【００８０】
ｖｃ／ｖ＝ｄｔ／ｄｔｃ　　　（２）
【００８１】
変換ｖ→ｖｃは、次式のように定義することができる。
【００８２】
ｖｃ／ｖ＝Ｉ（ｔ）／Ｉ０　　　（３）
【００８３】
上式で、Ｉは測定電流、Ｉ０は、すべての速度と時間成分が射影されたフレームに対応する基準電流である。
【００８４】
式（２）および（３）から、次のようになる。
【００８５】
【数１】
2004506196.tif 000003
【００８６】
速度変換（３）の正当性は、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。この修正ファクタは、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。
【００８７】
頂点ファインダ２２は、この実施形態では、回転行列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。注入された各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。
【００８８】
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を拘束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。空間時間座標における強度向上領域の形態である複数頂点形成をもたらすそのような空間パラメータ化は、複数サンプル注入と複数カラム相関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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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バンドを備える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バンドが、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バンドに寄与するので、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ことができ、ＤＮＡバンドの長さは、泳動速度から決定される。
【００９２】
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修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の図である。
【図７】
異なる塩基対末端を有するＤＮＡバンドを備える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】
2004506196.tif 000004
【図２】
2004506196.tif 000005
【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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