[go: up one dir, main page]

JP2000074835A - DNA base sequencer - Google Patents

DNA base sequencer

Info

Publication number
JP2000074835A
JP2000074835A JP10245342A JP24534298A JP2000074835A JP 2000074835 A JP2000074835 A JP 2000074835A JP 10245342 A JP10245342 A JP 10245342A JP 24534298 A JP24534298 A JP 24534298A JP 2000074835 A JP2000074835 A JP 2000074835A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pass filter
light source
laser diode
dna
electrophoresis means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10245342A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Miyazaki
祐輔 宮崎
Mitsuyoshi Koizumi
光義 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Priority to JP10245342A priority Critical patent/JP2000074835A/en
Priority to US09/385,025 priority patent/US6284119B1/en
Publication of JP2000074835A publication Critical patent/JP2000074835A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオード(LD)から発生される励
起用レーザ光の波長を一定にするための新規な機構を有
するDNA塩基配列決定装置を提供する。 【解決手段】 蛍光標識されたDNA断片用の泳動路を
有するゲル電気泳動手段と、該電気泳動手段の泳動路に
レーザ光を照射する光励起用のレーザダイオード光源
と、レーザ光により照射されたDNA断片から発生され
た蛍光を検出して電気信号に変換するCCDセンサとか
らなるDNA塩基配列決定装置において、前記レーザダ
イオード光源とゲル電気泳動手段との間で、レーザダイ
オード光源と電気泳動手段との光軸上にショートパスフ
ィルタを配設する。
(57) Abstract: Provided is a DNA base sequencer having a novel mechanism for making the wavelength of excitation laser light generated from a laser diode (LD) constant. SOLUTION: Gel electrophoresis means having a migration path for a fluorescence-labeled DNA fragment, a laser diode light source for light excitation for irradiating a laser light to the migration path of the electrophoresis means, and DNA irradiated by the laser light In a DNA base sequencer comprising a CCD sensor for detecting fluorescence generated from a fragment and converting it into an electric signal, a laser diode light source and an electrophoresis means are provided between the laser diode light source and the gel electrophoresis means. A short-pass filter is provided on the optical axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はDNA塩基配列決定
装置に関する。更に詳細には、本発明は蛍光標識を用い
てDNAの塩基配列を効率的に迅速に決定することので
きる装置に関する。
[0001] The present invention relates to a DNA base sequencer. More specifically, the present invention relates to an apparatus capable of efficiently and rapidly determining the base sequence of DNA using a fluorescent label.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNA等の塩基配列を決定する方法とし
て、ゲル電気泳動法が広く実施されている。
2. Description of the Related Art Gel electrophoresis is widely used as a method for determining a base sequence of DNA or the like.

【0003】電気泳動する際に、従来は試料をラジオア
イソトープでラベルし、分析していたが、この方法では
手間と時間がかかる難点があった。更に、放射能管理の
点から常に最大限の安全性と管理が求められ、特別な施
設内でなければ分析を行うことができない。このため、
最近では、試料を蛍光体でラベルする方式が検討されて
いる。
Conventionally, when performing electrophoresis, a sample is labeled with a radioisotope and analyzed, but this method has a drawback that it requires time and effort. In addition, maximum safety and control are always required from the viewpoint of radioactivity management, and analysis cannot be performed unless in a special facility. For this reason,
Recently, a method of labeling a sample with a phosphor has been studied.

【0004】光を用いる方法では、蛍光ラベルしたDN
A断片をゲル中を泳動させるが、泳動開始部から、15
〜20cm下方に各泳動路毎に光励起部と光検出器を設け
ておき、ここを通過するDNA断片を順に計測する。例
えば、配列を決定しようとするDNA鎖を鋳型として酵
素反応(ダイデオキシ法)による操作で末端塩基種がわ
かった種々の長さのDNAを複製し、これらに蛍光体を
標識する。つまり、蛍光体で標識されたアデニン(A)
断片群,シトシン(C)断片群,グアニン(G)断片群
およびチミン(T)断片群を得る。これらの断片群を混
合して電気泳動用ゲルの別々の泳動レーン溝に注入し、
電圧を印加する。DNAは負の電荷を持つ鎖状の重合体
高分子のため、ゲル中を分子量に反比例した速度で移動
する。短い(分子量の小さい)DNA鎖ほど早く、長い
(分子量の大きい)DNA鎖ほどゆっくりと移動するの
で、分子量によりDNAを分画できる。
In the method using light, a fluorescently labeled DN is used.
The A fragment is allowed to migrate in the gel.
A photoexciting section and a photodetector are provided for each electrophoresis path below 2020 cm, and DNA fragments passing therethrough are sequentially measured. For example, DNAs of various lengths whose terminal base species are known are duplicated by an enzymatic reaction (dideoxy method) using a DNA chain whose sequence is to be determined as a template, and these are labeled with a fluorescent substance. That is, adenine (A) labeled with a fluorescent substance
A fragment group, a cytosine (C) fragment group, a guanine (G) fragment group, and a thymine (T) fragment group are obtained. These fragment groups are mixed and injected into separate electrophoresis lane grooves of an electrophoresis gel,
Apply voltage. Since DNA is a chain polymer polymer having a negative charge, it moves in the gel at a speed inversely proportional to the molecular weight. Shorter (small molecular weight) DNA strands move faster and longer (larger molecular weight) DNA chains move more slowly, so that DNA can be fractionated by molecular weight.

【0005】特開昭63−21556号公報には、レー
ザで照射される電気泳動装置のゲル上のラインと光ダイ
オードアレイの配列方向が電気泳動装置内のDNA断片
の泳動方向と直角となるように構成されたDNA塩基配
列決定装置が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-21556 discloses that a line on a gel of an electrophoresis apparatus irradiated with a laser and an arrangement direction of a photodiode array are perpendicular to a migration direction of a DNA fragment in the electrophoresis apparatus. Is disclosed.

【0006】図5は該装置の構成を説明する模式図であ
る。図5の装置では、光源70から出たレーザ光はミラ
ー72で反射され、泳動板74のゲル中の一定ポイント
に横から水平にレーザ光を照射する。ゲル中を泳動して
きた蛍光ラベルされたDNA断片76がこの照射領域を
通過する際、このDNA断片から蛍光が順次放出され
る。このとき、蛍光放出の水平位置から末端塩基の種類
が、また、泳動スタートからの泳動時間の差から断片の
長さを、更に、発光波長で検体の識別ができる。各泳動
路からの蛍光はレンズ78によりイメージインテンシフ
ァイヤ80の受光部82で結像する。この信号は増幅さ
れて光ダイオードアレイ84で電気信号に変換されて計
測される。計測結果をコンピュータ処理することによっ
て各DNA断片の配列を計算し、目的とするDNAの塩
基配列を決定する。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the apparatus. In the apparatus shown in FIG. 5, the laser light emitted from the light source 70 is reflected by the mirror 72, and irradiates a predetermined point in the gel of the electrophoresis plate 74 horizontally and horizontally. When the fluorescently labeled DNA fragment 76 that has migrated through the gel passes through the irradiated area, fluorescence is sequentially emitted from the DNA fragment. At this time, the type of the terminal base can be determined from the horizontal position of the fluorescence emission, the length of the fragment can be determined from the difference in the migration time from the start of the migration, and the sample can be further identified by the emission wavelength. The fluorescent light from each migration path forms an image at the light receiving section 82 of the image intensifier 80 by the lens 78. This signal is amplified, converted into an electric signal by the photodiode array 84, and measured. The sequence of each DNA fragment is calculated by processing the measurement result by computer, and the base sequence of the target DNA is determined.

【0007】図5に示された装置は受光系としてイメー
ジインテンシファイヤカメラを使用しているが、イメー
ジインテンシファイヤカメラは非常に高価な光学装置で
あるばかりか、比較的大型の装置である。このため、泳
動装置全体のサイズも大型化せざるを得なかった。
The apparatus shown in FIG. 5 uses an image intensifier camera as a light receiving system. The image intensifier camera is not only an extremely expensive optical apparatus but also a relatively large apparatus. . For this reason, the size of the entire electrophoresis apparatus has to be increased.

【0008】更に、光源としてアルゴンイオンレーザ又
はヘリウム・ネオン(He−Ne)レーザなどのガスレ
ーザ光源を使用する。これらのレーザ光源は一般的に非
常に高価である。更に、ゲル側面から励起光を照射する
方式のDNAシーケンサは次のような欠点を有する。
励起光のレーザビームを長い範囲にわたって細く絞れな
いため、空間分解能に限界がある。これを解消するた
め、ビームを泳動方向に楕円形に拡げて、センサの画素
で空間分解能を向上させようとしたが、ガスレーザでは
ビームの断面形状が円形の場合が多く、ビームを楕円形
に拡げるための励起光照射光学系が複雑になる。
Further, a gas laser light source such as an argon ion laser or a helium-neon (He-Ne) laser is used as a light source. These laser light sources are generally very expensive. Furthermore, the DNA sequencer of the type that irradiates excitation light from the gel side has the following disadvantages.
Since the laser beam of the excitation light cannot be narrowed down over a long range, the spatial resolution is limited. In order to solve this, the beam was expanded elliptically in the migration direction to improve the spatial resolution at the pixels of the sensor. However, gas lasers often have a circular cross-sectional shape, and the beam is expanded elliptically. Irradiating optical system becomes complicated.

【0009】これらの問題点を解決するため、本願発明
者らは、先に、受光系としてCCDラインセンサを使用
し、励起光源としてレーザダイオード(以下「LD」と
いう)を使用することからなるDNA塩基配列決定装置
を発明し、出願した(特願平8−308764号)。L
Dによる励起光のビーム拡がり角は7.5x37(de
g)である。この特性値から明らかなように、レーザダ
イオードの発光特性は、概ね楕円形のビームを発生す
る。従って、断面形状が円形のビームを発生するガスレ
ーザと異なり、レーザダイオードの場合は、ビームを楕
円形にするための特別な光学手段を必要としない。ま
た、CCDラインセンサはイメージインテンシファイヤ
カメラに比べて著しく小型であるばかりか、安価でもあ
る。同様に、LDもガスレーザに比べて比較的小型であ
り、しかも、非常に安価である。従って、受光系として
CCDラインセンサを使用し、励起光源としてLDを使
用することにより、DNA塩基配列決定装置全体のサイ
ズを劇的に小型化できたばかりか、コストも大幅に軽減
することができた。
[0009] In order to solve these problems, the present inventors have first used a DNA line sensor which uses a CCD line sensor as a light receiving system and a laser diode (hereinafter referred to as "LD") as an excitation light source. We invented and applied for a base sequence determination device (Japanese Patent Application No. 8-308764). L
The beam divergence angle of the excitation light by D is 7.5 × 37 (de)
g). As is clear from these characteristic values, the emission characteristics of the laser diode generate a substantially elliptical beam. Therefore, unlike a gas laser that generates a beam having a circular cross section, a laser diode does not require special optical means for making the beam elliptical. Further, the CCD line sensor is not only significantly smaller than an image intensifier camera but also inexpensive. Similarly, LDs are relatively small compared to gas lasers, and are very inexpensive. Therefore, by using a CCD line sensor as a light receiving system and using an LD as an excitation light source, not only the size of the entire DNA base sequencer could be dramatically reduced, but also the cost could be greatly reduced. .

【0010】しかし、その後更に研究を続けた結果、L
Dの発振波長は不安定であり、所望の特定波長を安定的
に得るのが比較的困難であることが判明した。このた
め、LDの電流を自動出力制御機構(APC)で一定に
し、さらに、LDをペルチェ素子で冷却し、20℃の一
定温度に維持する試みが行われた。これにより、LDか
ら発生される励起光の波長を367±1nm以内に制御
することができる。
However, as a result of further research, L
The oscillation wavelength of D is unstable, and it has been found that it is relatively difficult to stably obtain a desired specific wavelength. For this reason, an attempt has been made to keep the current of the LD constant by an automatic output control mechanism (APC), cool the LD with a Peltier element, and maintain the LD at a constant temperature of 20 ° C. Thereby, the wavelength of the excitation light generated from the LD can be controlled within 367 ± 1 nm.

【0011】ところが、このように電流及び温度を制御
したLDを使用しても、励起光波長の367nm近傍の
波長を有する蛍光を明確に分離することができず、測定
エラーの大きな原因となっていた。
However, even with the use of the LD whose current and temperature are controlled as described above, fluorescence having a wavelength near 367 nm of the excitation light wavelength cannot be clearly separated, which is a major cause of measurement errors. Was.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はLDから発生される励起用レーザ光の波長を一定にす
るための新規な機構を有するDNA塩基配列決定装置を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a DNA base sequencer having a novel mechanism for keeping the wavelength of an excitation laser beam generated from an LD constant.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題は、LD光源と
泳動手段との間にショートパスフィルタを配設すること
により解決される。
The above object is achieved by providing a short-pass filter between an LD light source and an electrophoretic means.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明によるDNA塩基配
列決定装置の部分概要構成図である。図1に示されるよ
うに、本発明の装置では、励起光照射光源として、ガス
レーザの代わりにLD1を使用する。このLDとして
は、例えば、日立製作所(株)からHL6319Gの商
品名で一般に市販されているLDを使用することができ
る。このLDの発光波長は637nmであり、出力は7
mWである。また、励起光のビーム拡がり角は7.5x
37(deg)である。この特性値から明らかなよう
に、LDの発光特性は、概ね楕円形のビームを発生す
る。従って、断面形状が円形のビームを発生するガスレ
ーザと異なり、LDの場合は、ビームを楕円形にするた
めの特別な光学手段を必要としない。前記以外の仕様を
有するLDも当然本発明の装置で使用できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a partial schematic configuration diagram of a DNA base sequence determination apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the apparatus of the present invention, an LD1 is used instead of a gas laser as an excitation light irradiation light source. As this LD, for example, an LD that is generally commercially available under the trade name HL6319G from Hitachi, Ltd. can be used. The emission wavelength of this LD is 637 nm and the output is 7
mW. The beam spread angle of the excitation light is 7.5x
37 (deg). As is apparent from these characteristic values, the light emission characteristic of the LD generates a substantially elliptical beam. Therefore, unlike a gas laser that generates a beam having a circular cross section, the LD does not require special optical means for making the beam elliptical. LDs having specifications other than those described above can of course be used in the apparatus of the present invention.

【0015】LD1から発射された励起光は集光レンズ
3により泳動手段5の所定の位置に合焦される。本発明
の装置では、この集光レンズ3と泳動手段5との間にシ
ョートパスフィルタ2を配設している。ショートパスフ
ィルタ2の配設箇所は図示された位置に限定されず、L
D1と集光レンズ3との間であってもよい。ショートパ
スフィルタ2はLD1から発生される励起用レーザ光の
うち、長波長の励起光をカットし、所望の637nmの
波長を有する励起光のみを透過させる機能を有する。実
際には、ショートパスフィルタ2は所望の637nmの
波長を有する励起光を90%以上透過させ、これよりも
長波長の励起光は0.01%程度しか透過させない機能
を発揮する。
The excitation light emitted from the LD 1 is focused on a predetermined position of the electrophoretic means 5 by the condenser lens 3. In the apparatus of the present invention, the short-pass filter 2 is provided between the condenser lens 3 and the electrophoretic means 5. The location of the short-pass filter 2 is not limited to the illustrated position.
It may be between D1 and the condenser lens 3. The short-pass filter 2 has a function of cutting out the long-wavelength excitation light from the excitation laser light generated from the LD 1 and transmitting only the excitation light having a desired wavelength of 637 nm. Actually, the short-pass filter 2 has a function of transmitting 90% or more of the excitation light having a desired wavelength of 637 nm and transmitting only about 0.01% of the excitation light having a longer wavelength.

【0016】本発明者らが鋭意研究を続けた結果、市販
のLDは637nmの波長を有する励起光の他に、様々
な波長を有する励起光を発生していることが発見され
た。このような励起光のうち、637nmよりも長波長
の励起光(例えば、波長650nmの励起光)は迷光化
すると、650nmの波長を有する蛍光と分離すること
が困難となり、測定エラーを引き起こす恐れがある。従
って、このショートパスフィルタ2で637nm以下の
波長を有する励起光のみを透過させ、これよりも長波長
の励起光をカットすることが好ましい。
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been discovered that commercially available LDs generate excitation light having various wavelengths in addition to excitation light having a wavelength of 637 nm. Of such excitation light, excitation light having a wavelength longer than 637 nm (for example, excitation light having a wavelength of 650 nm) becomes stray light, which makes it difficult to separate from fluorescence having a wavelength of 650 nm, which may cause a measurement error. is there. Accordingly, it is preferable that only the excitation light having a wavelength of 637 nm or less is transmitted through the short-pass filter 2 and that the excitation light having a longer wavelength is cut off.

【0017】図1に図示された泳動手段5は単一の中空
状キャピラリであるが、複数本の中空状キャピラリ又は
従来の平板型の泳動板でもよい。複数本の中空状キャピ
ラリを同一直線上に配列させてレーザ光を照射するDN
A塩基配列決定装置は特開平5−72177号公報に開
示されている。また、励起光源にLDを使用し、泳動手
段として平板型の泳動板を使用したDNA塩基配列決定
装置は本願出願人による特願平8−308764号明細
書に開示されている。
Although the electrophoresis means 5 shown in FIG. 1 is a single hollow capillary, it may be a plurality of hollow capillaries or a conventional flat electrophoresis plate. DN in which a plurality of hollow capillaries are arranged on the same straight line and a laser beam is irradiated
The A-base sequencer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-72177. A DNA base sequencer using an LD as an excitation light source and a flat electrophoresis plate as an electrophoresis means is disclosed in Japanese Patent Application No. 8-308764 by the present applicant.

【0018】この泳動手段5の内部の蛍光標識DNA断
片サンプルに励起光が照射されると、使用されている蛍
光標識から特定の波長の蛍光が発生される。例えば、D
NA断片を標識するための蛍光標識として、FITC
(イソチオシアン酸フルオレセイン)、EITC(イソ
チオシアン酸エオシン)、TMRITC(イソチオシア
ン酸テトラメチルローダミン)、XRITC(置換イソ
チオシアン酸ローダミン)などが使用されている。その
他の蛍光標識も当然使用できる。
When excitation light is applied to the fluorescence-labeled DNA fragment sample inside the electrophoresis means 5, fluorescence of a specific wavelength is generated from the fluorescent label used. For example, D
FITC was used as a fluorescent label for labeling NA fragments.
(Fluorescein isothiocyanate), EITC (eosin isothiocyanate), TMRITC (tetramethyl rhodamine isothiocyanate), XRITC (substituted rhodamine isothiocyanate) and the like are used. Other fluorescent labels can of course be used.

【0019】蛍光標識から発生された蛍光は蛍光集光系
6により集光される。蛍光は先ず、第1のレンズ7によ
り集光され、更に平行光に変えられて、ロングパスフィ
ルタ9を通過する。ロングパスフィルタ9は、波長65
0nm超の波長を有する蛍光のみを透過させ、蛍光と共
に入射してくる波長650nm未満の迷光(例えば、波
長637nmの励起光の散乱光)をカットするために使
用されている。
The fluorescent light generated from the fluorescent label is collected by the fluorescent light collecting system 6. The fluorescent light is first condensed by the first lens 7, converted into parallel light, and passes through the long-pass filter 9. The long-pass filter 9 has a wavelength of 65
It is used to transmit only fluorescent light having a wavelength of more than 0 nm and to cut off stray light having a wavelength of less than 650 nm (for example, scattered light of excitation light having a wavelength of 637 nm) that is incident together with the fluorescent light.

【0020】ロングパスフィルタ9を透過した蛍光は第
2のレンズ11により再び合焦される。合焦点は例え
ば、図1におけるスリット13の開口部15の略中央部
である。合焦された蛍光はミラー17で反射され、グレ
ーティング18に入射され、このグレーティング18で
再び反射され、最後にCCDセンサ20に入射される。
図1に示された装置で使用されるグレーティング18
は、光の回折を利用し、分光、波長選別、あるいは光偏
光などを行う光学部材であり、平面あるいは凹面の基板
上に周期的な凸凹構造を持たせたものである。その他の
構造の回折格子などもグレーティング18として使用で
きる。
The fluorescent light transmitted through the long-pass filter 9 is focused again by the second lens 11. The focal point is, for example, approximately the center of the opening 15 of the slit 13 in FIG. The focused fluorescence is reflected by the mirror 17 and is incident on the grating 18, is reflected again by the grating 18, and finally is incident on the CCD sensor 20.
Grating 18 used in the device shown in FIG.
Is an optical member that performs light separation, wavelength selection, or light polarization by using light diffraction, and has a periodic uneven structure on a flat or concave substrate. A diffraction grating having another structure can be used as the grating 18.

【0021】CCDセンサ20は当業者に公知である。
本発明の装置で使用されるCCDセンサ20は例えば、
512x64ピクセルのものであり、使用時には、当業
者に公知慣用の手段(例えば、ペルチェ素子)で例え
ば、−10℃にまで冷却される。
The CCD sensor 20 is known to those skilled in the art.
The CCD sensor 20 used in the device of the present invention is, for example,
In use, it is cooled to, for example, −10 ° C. by a conventional means (for example, a Peltier device) known to those skilled in the art.

【0022】CCDセンサ20で検出された蛍光は信号
処理回路22に送られ、検出された蛍光の波長は画素位
置に対応して検出され、A/D変換などの当業者に公知
の信号処理を受け、それぞれA,T,C,Gに換算され
て適当なデータ出力手段24(例えば、CRT及び/又
はプリンタ)により出力され、DNA断片の塩基配列が
決定される。
The fluorescent light detected by the CCD sensor 20 is sent to a signal processing circuit 22, and the wavelength of the detected fluorescent light is detected corresponding to the pixel position, and subjected to signal processing known to those skilled in the art such as A / D conversion. The data are converted into A, T, C, and G, respectively, and output by an appropriate data output means 24 (for example, a CRT and / or a printer) to determine the base sequence of the DNA fragment.

【0023】図2は、ショートパスフィルタ2の使用効
果を示す特性図である。図2(a)はショートパスフィ
ルタ2を使用することなく、泳動を行ったときの検出波
形とラマン輝度を示す特性図である。図示されているよ
うに、波長約650nmのLDサイドバンドが検出さ
れ、同様な波長を有する蛍光は分離されないばかりか、
波長約800nm付近のピークのラマン輝度は約40in
t.程度に弱められてしまう。これに対して、図2(b)
に示されるように、ショートパスフィルタ2を使用して
泳動を行うと、波長637nmの本来の励起光と波長6
50nmの蛍光とが明確に分離されるばかりか、波長約
800nm付近のピークのラマン輝度も100int.にま
で増大する。従って、ショートパスフィルタ2の使用に
よる、ラマン輝度の上昇効果は約2.5倍であることが
理解できる。なお、波長637nmの励起光が同時に検
出されるのは、この波長の励起光の一部がロングパスフ
ィルタ9を透過し、迷光としてCCDセンサに受光され
るためである。しかし、この波長の迷光は、波長650
nmの本来の蛍光と明確に区別することができるので、
測定結果に悪影響を及ぼすことはない。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the effect of using the short-pass filter 2. FIG. 2A is a characteristic diagram showing a detected waveform and Raman luminance when electrophoresis is performed without using the short-pass filter 2. As shown in the figure, an LD sideband having a wavelength of about 650 nm is detected, and fluorescence having a similar wavelength is not separated,
Raman luminance of the peak near the wavelength of about 800 nm is about 40in.
t. On the other hand, FIG.
When the electrophoresis is performed using the short-pass filter 2 as shown in FIG.
Not only is the fluorescence of 50 nm clearly separated, but the Raman luminance of the peak near the wavelength of about 800 nm also increases to 100 int. Therefore, it can be understood that the effect of increasing the Raman luminance by using the short-pass filter 2 is about 2.5 times. The reason why the excitation light having the wavelength of 637 nm is simultaneously detected is that a part of the excitation light having this wavelength passes through the long-pass filter 9 and is received as stray light by the CCD sensor. However, stray light of this wavelength has a wavelength of 650.
nm's original fluorescence,
It does not adversely affect the measurement results.

【0024】図3は、図1に示される本発明によるDN
A塩基配列決定装置の一部切欠部分概要正面図である。
キャピラリ5の一端は下部バッファ槽60内のバッファ
液に浸漬され、他端はサンプル供給ユニット61のサン
プルトレイ62の上部バッファ槽62−1内のバッファ
液に浸漬されている。下部バッファ槽60及び上部バッ
ファ槽62−1には高圧電源63から高電圧が印加され
る。例えば、下部バッファ槽60に−15kVの負電圧
を印加する。上部バッファ槽62−1は接地されてい
る。電気泳動中、キャピラリ5内のゲル電解質の温度を
一定に保持するため、キャピラリ5の背後には温調用の
ヒータユニット64が配設されている。ヒータユニット
64の所定箇所には窓が開けられ、この窓に位置に対応
して図1に示される蛍光集光系6が配設されている。キ
ャピラリ5はこの窓のところで、蛍光集光系6と正対す
るように位置決めされている。
FIG. 3 shows the DN according to the present invention shown in FIG.
FIG. 2 is a schematic front view of a partially cut-away portion of the A-base sequencer.
One end of the capillary 5 is immersed in the buffer solution in the lower buffer tank 60, and the other end is immersed in the buffer solution in the upper buffer tank 62-1 of the sample tray 62 of the sample supply unit 61. A high voltage is applied to the lower buffer tank 60 and the upper buffer tank 62-1 from the high voltage power supply 63. For example, a negative voltage of −15 kV is applied to the lower buffer tank 60. The upper buffer tank 62-1 is grounded. In order to keep the temperature of the gel electrolyte in the capillary 5 constant during the electrophoresis, a heater unit 64 for controlling the temperature is provided behind the capillary 5. A window is opened at a predetermined position of the heater unit 64, and the fluorescent light condensing system 6 shown in FIG. The capillary 5 is positioned at this window so as to face the fluorescent light collecting system 6.

【0025】図4はサンプルトレイ62の上面図であ
る。図示されているように、サンプルトレイ62は円盤
状であり、サンプル供給ユニット61に装着されると、
時計方向及び反時計方向に回転可能に構成されている。
符号62−1は上部バッファ槽を示し、符号62−2は
泳動終了後にキャピラリ内のゲル電解質及びDNAサン
プルを廃棄するための“ゴミ溜”である。符号62−3
は予備の上部バッファ槽であり、符号62−4は予備の
“ゴミ溜”である。蛍光標識されたDNA断片サンプル
は符号62−5〜62−nで示される穴に装備される。
上部バッファ槽、“ゴミ溜”及び蛍光標識DNA断片サ
ンプルはそれぞれのプラスチックチューブを、符号62
−1〜62−nで示される各穴に挿入する態様で使用す
ることもできる。
FIG. 4 is a top view of the sample tray 62. As shown, the sample tray 62 is disk-shaped, and when mounted on the sample supply unit 61,
It is configured to be able to rotate clockwise and counterclockwise.
Reference numeral 62-1 denotes an upper buffer tank, and reference numeral 62-2 denotes a "garbage reservoir" for discarding the gel electrolyte and the DNA sample in the capillary after the electrophoresis. Symbol 62-3
Is a spare upper buffer tank, and reference numeral 62-4 is a spare "garbage reservoir". The fluorescence-labeled DNA fragment sample is provided in holes indicated by reference numerals 62-5 to 62-n.
The upper buffer tank, the “garbage reservoir” and the fluorescent-labeled DNA fragment sample are each labeled with a plastic tube.
It can also be used in a mode of being inserted into each hole indicated by -1 to 62-n.

【0026】再び図3を参照する。ゲル電気泳動が終了
すると、サンプル供給ユニット61が下降し、キャピラ
リ5を上部バッファ槽62−1から抜き出す。次いで、
サンプル供給ユニット61が所定角度だけ回転し、その
後、再び上昇し、キャピラリ5を“ゴミ溜”62−2内
に挿入する。ストッパ65でキャピラリ5の一端を閉
じ、ゲル電解質注入用シリンジ66のピストンを下降さ
せると、キャピラリ5内部のゲル電解質及びDNA断片
サンプルは開放されている他端から“ゴミ溜”62−2
内に排出される。次いで、この状態でゲル電解質注入用
シリンジ66に新鮮なゲル電解質を充填し、ピストンを
下降させると、空になったキャピラリ5の内部に新鮮な
ゲル電解質が満たされる。その後、サンプル供給ユニッ
ト61が下降し、キャピラリ5を“ゴミ溜”62−2か
ら抜き出す。次いで、サンプル供給ユニット61が所定
角度だけ回転し、その後、再び上昇し、キャピラリ5を
所定位置の区画62−mにおけるDNA断片サンプルが
充填されたチューブ内へ挿入し、ゲル電解質注入用シリ
ンジ66のピストンを上昇させることによりサンプルを
吸引する。その後、サンプル供給ユニット61を下降さ
せ、上部バッファ槽62−1の位置まで回転させ、次い
で、上昇させ、キャピラリ5の他端を上部バッファ槽6
2−1内に挿入し、上部バッファ液に浸漬させる。これ
でサンプルローディングが完了する。ストッパ65をリ
リースし、高圧電源63から電圧を印加すると、新たな
ゲル電気泳動が開始される。これらの一連の動作はプロ
グラム化して適当なメモリに記憶させ、全て自動的に行
わせることができる。このような自動化手段は当業者に
公知である。
Referring back to FIG. When the gel electrophoresis is completed, the sample supply unit 61 is lowered, and the capillary 5 is extracted from the upper buffer tank 62-1. Then
The sample supply unit 61 rotates by a predetermined angle, then rises again, and inserts the capillary 5 into the “garbage reservoir” 62-2. When one end of the capillary 5 is closed by the stopper 65 and the piston of the syringe 66 for gel electrolyte injection is lowered, the gel electrolyte and the DNA fragment sample inside the capillary 5 are "garbage reservoir" 62-2 from the open other end.
Is discharged into Next, in this state, the gel electrolyte injecting syringe 66 is filled with fresh gel electrolyte, and the piston is lowered, whereby the empty capillary 5 is filled with fresh gel electrolyte. Thereafter, the sample supply unit 61 descends, and extracts the capillary 5 from the “garbage reservoir” 62-2. Next, the sample supply unit 61 rotates by a predetermined angle, and then rises again. The capillary 5 is inserted into a tube filled with a DNA fragment sample in a predetermined position of the section 62-m, and the syringe 66 for gel electrolyte injection is inserted. Aspirate the sample by raising the piston. After that, the sample supply unit 61 is lowered, rotated to the position of the upper buffer tank 62-1 and then raised, and the other end of the capillary 5 is connected to the upper buffer tank 6-1.
2-1 and immersed in the upper buffer solution. This completes the sample loading. When the stopper 65 is released and a voltage is applied from the high-voltage power supply 63, a new gel electrophoresis is started. These series of operations can be programmed and stored in an appropriate memory, and all can be automatically performed. Such automated means are known to those skilled in the art.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
LD光源とゲル電気泳動手段との間にショートパスフィ
ルタを配設することにより、LD光源から発生される不
要サイドバンドをカットすることができ、その結果、蛍
光の分離能が飛躍的に向上するばかりか、ラマン輝度も
2.5倍に高めることができる。
As described above, according to the present invention,
By arranging a short-pass filter between the LD light source and the gel electrophoresis means, unnecessary side bands generated from the LD light source can be cut, and as a result, the fluorescence separation ability is dramatically improved. In addition, the Raman luminance can be increased 2.5 times.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるDNA塩基配列決定装置の部分概
要構成図である。
FIG. 1 is a partial schematic configuration diagram of a DNA base sequence determination device according to the present invention.

【図2】ショートパスフィルタの使用効果を示す特性図
である。(a)はショートパスフィルタを使用すること
なく泳動を行ったときの検出波形とラマン輝度を示す特
性図であり、(b)はショートパスフィルタを使用して
泳動を行ったときの検出波形とラマン輝度を示す特性図
である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an effect of using a short-pass filter. (A) is a characteristic diagram showing a detection waveform and Raman luminance when electrophoresis is performed without using a short-pass filter, and (b) is a detection waveform when electrophoresis is performed using a short-pass filter. It is a characteristic view showing Raman luminance.

【図3】本発明による単一のキャピラリを用いたDNA
塩基配列決定装置の一部切欠概要正面図である。
FIG. 3 shows DNA using a single capillary according to the present invention.
It is a partial notch outline front view of a base sequence determination apparatus.

【図4】図3に示される装置で使用されるサンプルトレ
イの上面図である。
FIG. 4 is a top view of a sample tray used in the apparatus shown in FIG.

【図5】特開昭63−21556号公報に開示されたD
NA塩基配列決定装置の模式的構成図である。
FIG. 5 shows a D disclosed in JP-A-63-21556.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an NA base sequencer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザダイオード 2 ショートパスフィルタ 3 集光レンズ 5 泳動手段 7 第1のレンズ 9 ロングパスフィルタ 11 第2のレンズ 13 スリット 15 スリット開口部 17 反射ミラー 18 グレーティング 20 CCDセンサ 22 信号処理回路 24 データ出力手段 60 下部バッファ槽 61 サンプル供給ユニット 62 サンプルトレイ 63 高圧電源 64 ヒータユニット 65 ストッパ 66 ゲル注入用シリンジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode 2 Short pass filter 3 Condensing lens 5 Electrophoretic means 7 First lens 9 Long pass filter 11 Second lens 13 Slit 15 Slit opening 17 Reflection mirror 18 Grating 20 CCD sensor 22 Signal processing circuit 24 Data output means 60 Lower buffer tank 61 Sample supply unit 62 Sample tray 63 High voltage power supply 64 Heater unit 65 Stopper 66 Syringe for gel injection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G043 AA03 AA04 BA16 CA03 DA02 EA01 EA03 EA19 GA08 GB07 HA01 HA02 JA03 JA04 KA05 LA03 MA01 MA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G043 AA03 AA04 BA16 CA03 DA02 EA01 EA03 EA19 GA08 GB07 HA01 HA02 JA03 JA04 KA05 LA03 MA01 MA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蛍光標識されたDNA断片用の泳動路を
有するゲル電気泳動手段と、該電気泳動手段の泳動路に
レーザ光を照射する光励起用のレーザダイオード光源
と、レーザ光により照射されたDNA断片から発生され
た蛍光を検出して電気信号に変換するCCDセンサとか
らなるDNA塩基配列決定装置において、 前記レーザダイオード光源とゲル電気泳動手段との間
で、レーザダイオード光源と電気泳動手段との光軸上に
ショートパスフィルタが配設されていることを特徴とす
るDNA塩基配列決定装置。
1. A gel electrophoresis means having a migration path for a fluorescently labeled DNA fragment, a laser diode light source for light excitation for irradiating a laser beam to the migration path of the electrophoresis means, and a laser beam. A DNA base sequencer comprising a CCD sensor that detects fluorescence generated from a DNA fragment and converts the fluorescence into an electric signal, wherein a laser diode light source and an electrophoresis means are provided between the laser diode light source and the gel electrophoresis means. 3. A DNA base sequence determination device, wherein a short-pass filter is provided on the optical axis.
【請求項2】 前記レーザダイオード光源と前記ショー
トパスフィルタとの間で、レーザダイオード光源と前記
ショートパスフィルタとの光軸上に蛍光集光用レンズが
更に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の
DNA塩基配列決定装置。
2. A fluorescent light condensing lens is further provided between the laser diode light source and the short pass filter on the optical axis of the laser diode light source and the short pass filter. The DNA base sequencer according to claim 1.
【請求項3】 前記ゲル電気泳動手段は、単一の中空状
キャピラリであり、ゲル電気泳動手段とCCDとの間に
ロングパスフィルタが更に配設されており、前記ロング
パスフィルタの前には第1のレンズが配設され、ロング
パスフィルタの後には第2のレンズが配設され、該第2
のレンズを透過した蛍光はスリットの開口部を通過して
反射ミラーによりグレーティングに入射され、このグレ
ーティングにより反射された蛍光をCCDセンサで受光
することからなることを特徴とする請求項1又は2に記
載のDNA塩基配列決定装置。
3. The gel electrophoresis means is a single hollow capillary, a long-pass filter is further provided between the gel electrophoresis means and the CCD, and a first pass filter is provided before the long-pass filter. The second lens is disposed after the long-pass filter, and the second lens is disposed after the long-pass filter.
3. The method according to claim 1, wherein the fluorescent light transmitted through the lens is passed through the opening of the slit and is incident on the grating by the reflecting mirror, and the fluorescent light reflected by the grating is received by the CCD sensor. The DNA base sequencer according to claim 1.
JP10245342A 1998-08-31 1998-08-31 DNA base sequencer Pending JP2000074835A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10245342A JP2000074835A (en) 1998-08-31 1998-08-31 DNA base sequencer
US09/385,025 US6284119B1 (en) 1998-08-31 1999-08-30 DNA base sequencer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10245342A JP2000074835A (en) 1998-08-31 1998-08-31 DNA base sequencer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000074835A true JP2000074835A (en) 2000-03-14

Family

ID=17132255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10245342A Pending JP2000074835A (en) 1998-08-31 1998-08-31 DNA base sequencer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000074835A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002071642A (en) * 2000-08-25 2002-03-12 Hitachi Ltd Electrophoresis method, electrophoresis apparatus and capillary array
US7033475B2 (en) 2000-10-25 2006-04-25 Shimadzu Corporation Electrophoretic apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002071642A (en) * 2000-08-25 2002-03-12 Hitachi Ltd Electrophoresis method, electrophoresis apparatus and capillary array
US7033475B2 (en) 2000-10-25 2006-04-25 Shimadzu Corporation Electrophoretic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3111064B2 (en) FIELD OF THE INVENTION Technical Field of Invention
US5498324A (en) Multiplexed fluorescence detector system for capillary electrophoresis
EP0294996B1 (en) Scanning fluorescent detection system
JP5145309B2 (en) Optical alignment device for capillary electrophoresis apparatus
US7518727B2 (en) Multicapillary multilaser detection system
JP2007163488A (en) Multicapillary electrophoretic fluorescence system
JPH1194798A (en) Light detection electrophoresis device
US5294323A (en) Apparatus for gel electrophoresis
JPH10513553A (en) Analysis of biological molecules
JPH0798276A (en) DNA nucleotide sequencer
JP3034770B2 (en) Capillary electrophoresis device
JPH09168386A (en) Dna arrangement determination and dna stopping agent
JP2000074835A (en) DNA base sequencer
JP2000074834A (en) DNA base sequencer
JP2000074836A (en) DNA base sequencer
Müller et al. Efficient DNA sequencing with a pulsed semiconductor laser and a new fluorescent dye set
EP0275440B1 (en) Photo detection system for dna base analysis
JPH10132784A (en) DNA base sequencer
US6284119B1 (en) DNA base sequencer
JP2841103B2 (en) Fluorescent pattern reading method and apparatus
JPH07113606B2 (en) Nucleotide sequencer
JP2000162182A (en) Capillary electrophoresis device
JPH0833350B2 (en) Nucleotide sequence determination method
JP2697719B2 (en) Electrophoretic separation detection method and apparatus
JP2809228B2 (en) Electrophoresis device