JP3897277B2 - キャピラリアレイ及びキャピラリアレイ光検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャピラリ内における電気泳動によって蛍光標識されたＤＮＡなどの試料を分離し、塩基配列、塩基長などを検出、特定、分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に関し、より詳細にはキャピラリアレイ電気泳動装置に組み込まれるキャピラリアレイ及びキャピラリアレイ内を電気泳動する試料から発せられる発光を検出するキャピラリアレイ光検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡの塩基配列及び塩基長の決定等を目的として、キャピラリを用いた電気泳動法が用いられている。キャピラリ電気泳動法では、ガラスなどで形成されたキャピラリ中のポリアクリルアミド等のゲルに測定対象であるＤＮＡを含む試料を注入して、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移動し、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合成物には蛍光色素分子が結合していて、レーザ光の照射によって蛍光が観測され、これを蛍光計測手段で読み取り、蛍光スペクトルからＤＮＡの塩基配列や塩基長等を決定する。
【０００３】
複数のキャピラリへの光照射方式の一つに、米国特許第5,582,705号に記載されているマルチフォーカス方式がある。この方式では、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、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し、キャピラリアレイにおいて発生する発光を光検出器によって検出する。複数のキャピラリにおいてレーザ光が照射される部分ではキャピラリの被覆が除去してある。
【０００４】
その他の光照射方式としては、複数のキャピラリの一本ずつにレーザ光を走査して照射するスキャン方式（Nature, 359 (1992)）、複数のキャピラリにそれぞれレーザ光を一本ずつ照射するマルチビーム方式（Analytical Chemistry, 65, 956 (1993)）、レーザ光をシリンドリカルレンズでキャピラリ配列方向に広げて複数のキャピラリを一括照射する一括照射方式（Analytical Chemistry, 66, 1424 (1004)）がある。これらの方式に比べて、マルチフォーカス方式は、ＤＮＡの検出感度に優れるというメリットを持つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
マルチフォーカス方式においては、複数のキャピラリにレーザ光を伝搬させるため、複数のキャピラリの相対位置ずれを小さく抑制する必要がある。そのため、隣接するキャピラリが互いに接触する状態ですべてのキャピラリを平面ガラス基板上に押さえつけて固定することによって、この方式に必要なキャピラリの位置精度を実現している。互いに接触し合う複数のキャピラリをレーザ光が貫通しているため、レーザ光及びキャピラリからの発光が、各キャピラリ表面で複雑に乱反射する。また、キャピラリを配列するための平面基板が存在するために、この乱反射はさらに増大する。
【０００６】
この乱反射によって、マルチフォーカス方式においては、ある特定のキャピラリからの発光の一部が、隣接するキャピラリの発光場所と重なる、つまり、ある特定のキャピラリの信号が、隣接キャピラリの信号として検出されるというクロストーク問題が存在する。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、クロストークを低減することのできるマルチフォーカス方式のキャピラリアレイ及びキャピラリアレイ光検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、平坦なキャピラリ保持面を有する基板と、基板の前記キャピラリ保持面上に並べて配置された複数のキャピラリとを含み、キャピラリ保持面に対して略平行な方向から複数のキャピラリの一方の端あるいは両側の端に位置するキャピラリに照射されたレーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬して前記複数のキャピラリを横断し、各キャピラリから発生する発光がキャピラリ保持面に略垂直な方向から検出されるキャピラリアレイにおいて、基板は、複数のキャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する領域にキャピラリ保持面から裏面に至る貫通穴を有するキャピラリアレイを提供する。
【０００８】
キャピラリから発生する発光を検出する光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの後方には、キャピラリからの発光を反射し、その反射光が光検出器に到達するような物体がない極力広い空間が存在することが望ましい。キャピラリアレイを保持する基板に貫通穴を設けることにより、キャピラリからの発光が基板で反射されて光検出器に入射することがなくなり、クロストークが低減する。
【０００９】
マルチフォーカス方式とは異なる照射方式においては、これまでに、光検出器からキャピラリアレイを見た場合に、キャピラリの後方に広い空間を有するものが存在する。たとえば、Molecular Dynamics社のキャピラリ電気泳動装置MegaBACEには、このような広い空間が存在する。しかしながら、この場合、照射方式がマルチフォーカス方式ではないため、キャピラリの相対位置精度がマルチフォーカス方式ほどには要求されない。本発明は、キャピラリの相対位置精度を極めて小さく抑えた上でクロストークを低減するという点において、これらのものとは異なるものである。
【００１０】
また、前記目的を達成するため、本発明は、平坦なキャピラリ保持面を有する基板と、基板の前記キャピラリ保持面上に並べて配置された複数のキャピラリとを含み、キャピラリ保持面に対して略平行な方向から複数のキャピラリの一方の端あるいは両側の端に位置するキャピラリに照射されたレーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬して複数のキャピラリを横断し、各キャピラリから発生する発光がキャピラリ保持面に略垂直な方向から検出されるキャピラリアレイにおいて、基板は、複数のキャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する前記キャピラリ保持面の領域に光散乱防止処理あるいは光反射防止処理が施されていることを特徴とするキャピラリアレイを提供する。
【００１１】
ここで、光散乱防止処理、光反射防止処理とは、単層あるいは多層の反射防止膜形成であってもよい。従来、レーザ光がキャピラリアレイを配列する平面基板に接触するのを避ける目的で平面基板上にレーザ光路に沿って溝を形成しており、その溝加工においてガラス表面が擦りガラス状になっていた。光検出器からキャピラリアレイを見た場合にキャピラリの後方に位置する領域に、この溝を形成しないことが光散乱防止になる。つまり、擦りガラスではなく、単純に平坦な表面を形成することも、ここでいう光散乱防止処理に含まれる。レーザ光との接触を避ける目的の溝をガラス基板の両端にのみ形成し、光検出器からキャピラリアレイを見た場合にキャピラリの後方に位置する領域には溝を形成しないようにしてもよい。また、前記溝を平面基板上に形成しなくても、平面基板の大きさを小さくすること、あるいは、レーザ光の照射角度を平面基板に対して平行からずらすことによって、レーザ光が平面基板に接触することを避けることができる。
【００１２】
また、前記目的を達成するため、本発明は、平坦なキャピラリ保持面を有する基板と、基板のキャピラリ保持面上に並べて配置された複数のキャピラリと、複数のキャピラリ上に配置され各キャピラリの中心軸を含む一部の領域のみを露出させキャピラリ同士が隣接している領域を遮蔽する散乱光遮蔽手段とを含み、キャピラリ保持面に対して略平行な方向から複数のキャピラリの一方の端あるいは両側の端に位置するキャピラリに照射されたレーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬して複数のキャピラリを横断し、各キャピラリから発生する発光がキャピラリ保持面に略垂直な方向から散乱光遮蔽手段を通して検出されるキャピラリアレイにおいて、キャピラリは被覆を有すると共にレーザ光が照射される領域では当該被覆が除去され、散乱光遮蔽手段は被覆が除去されたキャピラリに接触していることを特徴とするキャピラリアレイを提供する。
【００１３】
散乱光遮蔽手段とキャピラリの被覆除去部分とが直接接触するためには、光遮蔽手段におけるキャピラリとの接触部分の形状を、被覆除去に伴って生じるキャピラリの段差形状にあわせてもよいし、また、キャピラリの被覆除去幅を散乱光遮蔽手段の幅よりも大きくしてもよい。
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明は、また、キャピラリアレイを保持したキャピラリアレイ保持基板のキャピラリ保持面が当接する基準面と、基準面に当接されたキャピラリアレイ保持基板を背面側から押圧して固定するための固定手段と、レーザ光源と、レーザ光源からの光路の一部を基準面に当接したキャピラリアレイ保持基板のキャピラリ保持面に略平行に設定するための光照射光学系と、発光を検出するための光検出系とを含み、基準面に当接して固定されたキャピラリアレイ保持基板のキャピラリ保持面上に並べて配置された複数のキャピラリの一方の端あるいは両側の端に位置するキャピラリに光照射光学系によってレーザ光を照射し、当該レーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬して複数のキャピラリを横断する際に各キャピラリから発生する発光を光検出系で検出するキャピラリアレイ光検出装置において、固定手段は、基準面側に開口した凹部を有することを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置を提供する。
【００１５】
このキャピラリアレイ光検出器に、本発明の基板に貫通穴を設けたキャピラリアレイを装着して検出を行うと、キャピラリの後方に更に広い空間を確保することができるため、キャピラリからの発光が反射されて光検出器に入射する機会が減少しクロストーク低減効果がより一層向上する。なお、光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの後方にキャピラリアレイのハンドリングを向上するためのキャピラリアレイ保持手段が存在する場合には、このキャピラリアレイ保持手段にも貫通穴を形成し、光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの後方の空間を広く確保するのがよい。
【００１６】
光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの背景となる壁面、例えば固定手段の凹部の表面には光散乱防止処理または光反射防止処理を施すことが望ましい。これらの処理は、蛍光を発しない黒色塗装であったり、銅表面の黒化処理であったり、また、光吸収物質の貼付であったりするが、特にこれらに限るものではない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ここでは、ＤＮＡ含有試料を電気泳動する場合を例にとって説明する。
【００１８】
［実施例１］
図１に、本発明による電気泳動装置の一例の概観を示す。キャピラリアレイ１の一方の端には、負電圧を印加できるように電極（試料導入端）２が形成されている。ＤＮＡを注入する際には、負電極２を図示しないＤＮＡサンプル含有溶液に浸し、また、注入したサンプルの電気泳動を行う際には、負電極２をバッファ液３に浸して、電圧を印加する。キャピラリアレイ１のもう一方の端には、泳動媒体であるゲルをキャピラリに注入する手段であるゲルブロック４への接続部５が形成されている。キャピラリ内部の泳動媒体であるゲルをキャピラリ内に充填する際には、バルブ６を閉じ、シリンジ１０を押し込むことによって、シリンジ１０内のゲルをキャピラリ１内に注入する。電気泳動をする際には、バルブ６を開放し、バッファ３に浸った負電極２とバッファ９に浸ったアース電極７との間に電圧を印加する。試料中のＤＮＡはキャピラリ１内を負電極２からアース電極７の方向へ移動しながら、分子量の大きさ等によって分離され、キャピラリ１内にＤＮＡバンドを生じる。各ＤＮＡ合成物には蛍光色素分子が結合していて、キャピラリアレイ１のレーザ照射領域８におけるレーザ照射によって蛍光が発せられ、これを蛍光計測手段で読み取り、蛍光スペクトルからＤＮＡの塩基配列や塩基長等を決定する。キャピラリ１の温度は気体循環式の恒温槽１１によって一定温度に保たれている。なお、本明細書では、図１に示したキャピラリアレイ電気泳動装置のうち蛍光計測に関する部分のみを指してキャピラリアレイ光検出装置ともいう。
【００１９】
図２により、本発明によるキャピラリアレイの一例について説明する。この図は、ガラス基板の構造とその上へのキャピラリアレイの取り付け状態を示している。図２（ａ）は平面ガラス基板上に固定されたキャピラリアレイの一部の平面図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図示の例では、１６本のキャピラリ２１を、平面ガラス基板２０の平坦な表面であるキャピラリ保持面７５上に並べて接着剤等で固定し、キャピラリアレイを形成している。一本一本のキャピラリ２１は石英のガラス管がポリマ薄膜で覆われたものであるが、後述するレーザ照射部２４においては、ポリマ被膜が除去され、石英がむき出しの状態になっている。石英管の内径／外径は５０／３２３μｍ、ポリマ薄膜を含めたキャピラリ外径は３６３μｍである。キャピラリのピッチはキャピラリ外径に等しく３６３μｍ、アレイの幅は３６３μｍ×１６＝５．８ｍｍである。
【００２１】
キャピラリ２１を配列する平面ガラス基板２０には、後述する蛍光検出器からキャピラリアレイを見たとき、キャピラリの後方に位置する領域に貫通穴７２が形成されている。貫通穴７２以外のガラス基板２０の表面には、レーザ光が基板表面に接触するのを防ぐ目的でレーザ光路に沿って溝７３が設けられている。
【００２２】
図３に、キャピラリアレイの検出部付近とレーザ光の導入経路の模式図を示す。図３（ａ）は本発明によるキャピラリアレイ光検出装置の光学系の概略正面図、図３（ｂ）はキャピラリアレイの検出部の上面図である。説明を間単にするため図示していないが、実際の光学系にはレーザ用のシャッタ、フィルタ等が設けられている。以下、図３（ａ）の上側のキャピラリから順に第１キャピラリ２２、第２キャピラリ、…、第１６キャピラリ２３とする。
【００２３】
レーザ２９から発生されたレーザ光はビームスプリッタ３０によって２分割され、２分割された２本のレーザ光２５，２６は反射ミラー３１で反射されて、互いに逆方向からキャピラリアレイに入射する。レーザ光２５，２６はそれぞれレーザ集光レンズ２７，２８（ｆ＝５０ｍｍ）によって集光され、キャピラリアレイにおける蛍光検出部（レーザ照射部）２４に、キャピラリアレイの両側側面から照射される。レーザ集光レンズ２７，２８と端のアレイ両端のキャピラリ２２，２３との距離はそれぞれ５０ｍｍである。
【００２４】
図４に示すとおり、第１キャピラリ２２に導入されたレーザ光２５は、周囲の雰囲気と石英管との界面及び石英管と石英管内部のゲルとの界面で屈折され、収束、発散を繰り返しながら各キャピラリの内部に充填されたゲルを通過しながら隣接するキャピラリに次々と伝搬し、１６本のキャピラリを横断し、キャピラリ中の蛍光色素を励起する。図中の符号１３０は、レーザ照射部２４で剥離されたポリイミド被覆を表している。
【００２５】
図５に、蛍光検出系を上面から見た模式図を示す。レーザ光２５，２６の光軸は紙面垂直方向である。キャピラリ２１における発光４０をｆ＝１．４の発光集光レンズ４１によってほぼ平行光とし、これを透過型回折格子４２に導入する。回折格子４２により分光された光４３，４４は、結像レンズ４５によって、２次元ＣＣＤ４６上に焦点を結ぶ。回折格子４２による波長分散方向は、レーザ光軸に対し垂直である。これにより、２次元ＣＣＤ４６上の直交する二軸のうち、一方の軸は１６本のキャピラリの配列方向の空間座標を表し、もう一方の軸は、それぞれのキャピラリからの発光スペクトルを表すことになる。この発光スペクトルにより、蛍光色素で標識されたＤＮＡを検出・特定する。
【００２６】
図６は、キャピラリアレイ光検出装置へのキャピラリアレイの取り付け方法を説明する図である。マルチフォーカス照射方式においては、キャピラリアレイ光検出装置のレーザ光軸とキャピラリアレイの相対位置精度が重要であるため、再現性あるキャピラリアレイの取付が要求される。そのため、図６に示すように、キャピラリ２１を配列する平面ガラス基板２０の一部をキャピラリアレイ光検出装置５５の取付基準面５２に接触させ、キャピラリアレイを装置側に向かってアレイ固定手段５３によって押しあてる構造をとっている。図の例では、キャピラリアレイのハンドリングをよくするために、平面ガラス基板２０には、キャピラリアレイ保持具５４が取り付けてあり、アレイ固定手段５３はキャピラリアレイ保持具５４を介して平面ガラス基板２０をキャピラリアレイ光検出装置５５の取付基準面５２に押圧している。
【００２７】
キャピラリアレイを固定した平面ガラス基板２０のキャピラリ固定側平面の一部をキャピラリアレイ光検出装置５５の取付基準面５２に接触させて装置に固定した状態で、レーザ光２５，２６は図３，４，５にて説明したように１６本のキャピラリのゲル部分を次々と横断し、ゲル中を電気泳動してくるＤＮＡに結合された蛍光色素を励起する。蛍光色素から発せられた蛍光は、図５にて説明したようにしてキャピラリアレイ光検出装置５５内部の蛍光検出系で検出される。
【００２８】
図７に、本実施例のキャピラリアレイを用いて、単一塩基長のＤＮＡサンプルを第１０キャピラリのみに注入した場合の測定結果を示す。図７には第１０キャピラリの位置から検出される蛍光信号と共に、第１０キャピラリに隣接する第９キャピラリの位置から検出された蛍光信号もあわせて示してある。ただし、第９キャピラリ位置からの信号は縦軸を１００倍に拡大して表示してある。ＤＮＡサンプルは第１０キャピラリのみに注入したため、第９キャピラリの位置で観測されるのはクロストークである。この泳動条件において観測されたクロストークは０．１％であった。
一方、図８は、従来のガラス基板上へのキャピラリアレイの取り付け状態を示す図である。図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、図８（ｃ）はレーザ光の光路に平行な方向から見た側面図である。
【００２９】
平面ガラス基板７０上には１６本のキャピラリ７１が配列されている。ガラス基板７０のキャピラリ保持面には、レーザ光が平面ガラス基板７０に接触するのを避ける目的で、レーザ光路に沿って溝６２が形成されている。この加工のため、溝が６２の部分のガラス表面６３が擦りガラス状になっている。
【００３０】
図９に、この従来のキャピラリアレイを用いて、単一塩基長のＤＮＡサンプルを第１０キャピラリのみに注入した場合の測定結果を示す。図９には第１０キャピラリの位置から検出される蛍光信号と共に、第１０キャピラリに隣接する第９キャピラリの位置から検出された蛍光信号もあわせて示してある。ただし、第９キャピラリ位置からの信号は縦軸を１００倍に拡大して表示してある。ＤＮＡサンプルは第１０キャピラリのみに注入したため、本来なら第１０キャピラリの位置からだけ蛍光信号が検出され、第９キャピラリの位置からは検出されないはずである。ところが図示したように、第１０キャピラリでの信号が、第９キャピラリの位置でも観測されるクロストークが発生し、クロストークの大きさは０．４％であった。
このように、従来例との比較から明らかなように、本実施例によると、平面ガラス基板２０に従来の溝６２に代えて貫通穴７２を形成することによってクロストークを低減することができた。
【００３１】
［実施例２］
図１０及び図１１により、本発明の第２の実施例を説明する。図１０はキャピラリアレイ光検出装置とキャピラリアレイのレーザ光照射領域周辺の断面図であり、図６に相当する図である。また、図１１はその正面図である。
【００３２】
図１０及び図１１に示すように、本実施例では、キャピラリアレイ光検出装置に設置された蛍光検出器からキャピラリアレイを見たとき、キャピラリ２１の後方に位置する平面ガラス基板２０の領域に貫通穴７２を形成するだけではなく、平面ガラス基板２０の後方に位置するキャピラリアレイ保持具８１にも貫通穴８０を形成した。さらに、キャピラリアレイを固定するためのアレイ固定手段８２のキャピラリアレイに面する側に空洞８４を形成し、空洞８４の中にキャピラリ７１からの発光が入り込める構造とした。アレイ固定手段８２に設けた空洞８４の内壁８３には、反射率の極めて小さい黒色塗装を塗布した。他の構造は実施例１と同様とした。
本実施例によると、隣接するキャピラリ位置で検出されるクロストークは０．０５％であり、従来のキャピラリアレイよりクロストークを低減できることを確認した。
【００３３】
［実施例３］
図１２により、本発明の第３の実施例を説明する。図１２（ａ）は平面ガラス基板上に固定されたキャピラリアレイの正面図、図１２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【００３４】
従来、図８にて説明したように、レーザ光が平面ガラス基板７０に接触するのを避ける目的で、レーザ光路に沿って平面ガラス基板７０に溝６２を形成していた。溝加工のため、溝部ではガラス表面６３が擦りガラス状になる。本実施例においては、レーザ光との接触を避ける目的の溝９０を平面ガラス基板９１の両端にのみ形成し、キャピラリ９２が配列される部分には溝を形成しないようにした。
【００３５】
溝９０を平面ガラス基板９１の両端部に形成するのみで、レーザ光と平面ガラス基板９１との接触が充分避けられる理由は以下の通りである。図３にて説明したように、レーザ光はレンズで集光してキャピラリアレイに照射しているため、レーザ光のビーム径は平面ガラス基板９１の両端付近では大きく、キャピラリ９２に近づくにつれて小さくなる。キャピラリ近傍ではレーザ光のビーム径はキャピラリ径よりも十分に小さく、かつ、レーザ光はキャピラリのほぼ中心（ゲル充填部分）に導入されるため、キャピラリ近傍では溝が無い場合でもレーザ光は平面ガラス基板９１に接触しない。しかしながら、平面ガラス基板９１の両端部では、溝形成をしない場合にはレーザ光が平面ガラス基板９１に接触する可能性がある。
本実施例によると、隣接するキャピラリ位置で検出されるクロストークは０．２５％であり、従来のキャピラリアレイよりクロストークを低減できることがわかった。
【００３６】
［実施例４］
図１３により、本発明の第４の実施例を説明する。図１３（ａ）は平面ガラス基板上に固定されたキャピラリアレイの正面図、図１３（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【００３７】
本実施例のキャピラリアレイ固定用平面ガラス基板１０１は、レーザ光が平面ガラス基板に接触するのを避けるための溝が全く無い構造である。平面ガラス板１０１の大きさを小さくすることにより、あるいは図１０（ｂ）に破線１００で示すように平面ガラス基板１０１に対して角度をつけてレーザ光を照射することによって、レーザ光がガラス板１０１に接触するのを避けることができる。
【００３８】
レーザ光を平面ガラス基板１０１の表面に平行にではなく、角度をつけて照射しても、キャピラリアレイの全てのキャピラリにレーザ光を照射することが可能な理由は以下の通りである。すなわち、キャピラリがロッドレンズとして作用するために、レーザ光が導入される最初のキャピラリ（端キャピラリ）から隣接するキャピラリへのレーザ出射角度を、端キャピラリへのレーザ光導入位置によって制御することができるためである。したがって、最初のキャピラリへのレーザ光導入位置を適切に設定することにより、レーザ光を平面ガラス基板１０１に対して角度をつけて導入しても、平面ガラス基板に平行に配列されたキャピラリアレイに対してレーザ光を伝搬させことが可能である。
本実施例によると、隣接するキャピラリ位置で検出されるクロストークは０．２５％であり、従来のキャピラリアレイよりクロストークを低減できることがわかった。
【００３９】
［実施例５］
実施例３と同様の構成において、キャピラリアレイを配列するガラス基板表面に対し、弗化マグネシウム（ＭｇＦ₂）膜による単層反射防止膜を形成した。この場合のクロストークは０．２％であり、従来のキャピラリアレイに比較してクロストークを低減できることがわかった。
【００４０】
［実施例６］
図１４により、本発明の第６の実施例であるマスク付きのキャピラリアレイについて説明する。図１４（ａ）はマスク付きキャピラリアレイの正面図、図１４（ｂ）は従来のマスク付きキャピラリアレイのＡ−Ａ断面図、図１４（ｃ）は本実施例のマスク付きキャピラリアレイのＡ−Ａ断面図、図１４（ｄ）は本実施例のマスク付きキャピラリアレイのＢ−Ｂ断面図である。
【００４１】
本実施例のキャピラリアレイは、平面ガラス基板１１３上に固定されたキャピラリアレイにマスク１１０を取り付けることによって散乱光を遮蔽するものである。キャピラリアレイにマスクを取り付けることは従来も行われていた。従来のマスク１１４は、図１４（ｂ）の断面図に示すように、キャピラリの被覆であるポリイミド１１１に接触していて、被覆を除去したキャピラリのガラス部分１１２には接触していなかった。したがって、キャピラリのガラス１１２とマスク１１４との間には空隙が存在しており、この空隙を通って隣接キャピラリからの散乱光が当該キャピラリの信号として検出され、クロストークとなる可能性があった。そこで本実施例では、図１４（ｃ）の断面図、及び図１４（ｄ）の断面図に示すように、キャピラリのガラス１１２とマスク１１０との間に空隙が無いマスク１１４の構造を採用した。具体的には、各キャピラリに対応した窓１１５が設けられている光照射部を覆う領域でマスクの厚さを厚くし、マスクがキャピラリの被覆を除去して露出したガラス１１２に接触するようにした。あるいは、マスク１１０とキャピラリの被覆除去部分に光遮蔽物質を充填してもよい。
【００４２】
本実施例のマスク構造を採用したキャピラリアレイによると、隣接するキャピラリ位置で検出されるクロストークは０．３％であり、従来のキャピラリアレイよりクロストークを低減できることがわかった。
【００４３】
［実施例７］
図１５により、本発明の第７の実施例を説明する。図１５（ａ）は平面ガラス基板１２４上に固定されマスク付きキャピラリアレイの正面図、図１５（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【００４４】
本実施例のキャピラリアレイは、平面ガラス基板１２４上に固定されたキャピラリアレイにマスク１２１を取り付けることによって散乱光を遮蔽するものである。本実施例では、キャピラリ１２２の被覆除去部分１２０の横幅をマスク１２１の幅よりも大きくすることによって、マスク１２１がキャピラリ１２２の被覆除去部分１２０と直接接触するようにした。本実施例においても、キャピラリとマスクの間には空隙が存在しない。
本実施例のマスク構造を採用したキャピラリアレイによると、隣接するキャピラリ位置で検出されるクロストークは０．３％であり、従来のキャピラリアレイよりクロストークを低減できることがわかった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、隣接するキャピラリ位置で検出されるクロストークを大幅に低減することができる。ＤＮＡサンプルの検出限界が、隣接キャピラリからのクロストークで決まる場合には、本発明により、検出限界を低減し、ダイナミックレンジを増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気泳動装置の一例の概観図。
【図２】本発明によるキャピラリアレイの一例の概略図であり、（ａ）は平面ガラス基板上に固定されたキャピラリアレイの一部の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図３】キャピラリアレイの検出部付近とレーザ光の導入経路の模式図であり、（ａ）は本発明によるキャピラリアレイ光検出装置の光学系の概略正面図、（ｂ）はキャピラリアレイの検出部の上面図。
【図４】キャピラリアレイの断面におけるレーザ光路模式図。
【図５】蛍光検出系の上面図。
【図６】キャピラリアレイ光検出装置へのキャピラリアレイの取り付け方法を説明する図。
【図７】本発明のキャピラリアレイによるクロストークの測定結果を示す図。
【図８】従来のガラス基板上へのキャピラリアレイの取り付け状態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はレーザ光の光路に平行な方向から見た側面図。
【図９】従来のキャピラリアレイによるクロストークの測定結果を示す図。
【図１０】本発明の他の例によるキャピラリアレイ光検出装置とキャピラリアレイのレーザ光照射領域周辺の断面図。
【図１１】図１０の正面図。
【図１２】本発明によるキャピラリアレイの他の例の概略図であり、（ａ）は平面ガラス基板上に固定されたキャピラリアレイの一部の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図１３】本発明によるキャピラリアレイの他の例の概略図であり、（ａ）は平面ガラス基板上に固定されたキャピラリアレイの一部の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【図１４】マスク付きのキャピラリアレイの説明図であり、（ａ）はマスク付きキャピラリアレイの正面図、（ｂ）は従来のマスク付きキャピラリアレイのＡ−Ａ断面図、（ｃ）は本発明によるマスク付きキャピラリアレイの一例のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は本発明によるマスク付きキャピラリアレイの一例のＢ−Ｂ断面図。
【図１５】本発明によるマスク付きキャピラリアレイの他の例の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
１…キャピラリアレイ、２…負電極、３…負電極側のバッファ液、４…ゲルブロック、５…ゲルブロックへのアレイ接続部、６…バルブ、７…アース電極、８…蛍光検出部、９…アース電極側のバッファ液、１０…シリンジ、１１…気体循環式の恒温槽、２０…キャピラリを配列する平面ガラス基板、２１…キャピラリ、２２…第１キャピラリ、２３…第１６キャピラリ、２４…レーザ照射部、２５，２６…レーザ光、２７，２８…集光レンズ、２９…レーザ発振器、３０…ビームスプリッタ、３１…ミラー、４０…キャピラリからの発光、４１…発光集光レンズ、４２…透過型回折格子、４３，４４…回折格子により分光された光、４５…結像レンズ、４６…２次元ＣＣＤ、５２…装置の取付基準面、５３…アレイ固定手段、５４…キャピラリアレイ保持具、５５…装置、６２…溝、６３…溝のガラス表面、７０…平面ガラス基板、７１…キャピラリ、７２…貫通穴、７３…溝６２と同一目的の溝、８０…キャピラリアレイ保持具への貫通穴、８１…キャピラリアレイ保持具、８２…アレイ固定手段、８３…アレイ固定手段の内壁、８４…空洞、９０…溝、９１…平面ガラス基板、９２…キャピラリ、１００…レーザ光照射角度、１０１…平面ガラス基板、１１０…マスク、１１１…キャピラリの被覆であるポリイミド、１１２…キャピラリの被覆除去部分、１１３…平面ガラス基板、１１４…空隙のないマスク、１２０…キャピラリの被覆除去部分、１２１…マスク、１２２…キャピラリ、１２４…平面ガラス基板、１３０…ポリイミド被覆

Claims (26)

1. 平坦なキャピラリ保持面を有する基板と、前記基板の前記キャピラリ保持面上に並べて配置された複数のキャピラリとを含み、前記キャピラリ保持面に対して略平行な方向から前記キャピラリの一方の端あるいは両側の端に位置するキャピラリに照射されたレーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬して前記キャピラリを横断し、各キャピラリから発生する発光が前記キャピラリ保持面に略垂直な方向から検出されるキャピラリアレイにおいて、
   前記キャピラリを並べて配置している前記基板は、前記キャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する領域に前記キャピラリ保持面から裏面に至る貫通穴を有し、且つ、前記キャピラリの配列を光検出器から見た場合の前記キャピラリの後方に存在することを特徴とするキャピラリアレイ。
2. 請求項１記載のキャピラリアレイにおいて、前記基板は平坦なガラス基板であることを特徴とするキャピラリアレイ。
3. 請求項１記載のキャピラリアレイにおいて、前記基板にレーザ光に沿って延びる溝が形成されていることを特徴とするキャピラリアレイ。
4. 請求項１記載のキャピラリアレイにおいて、前記基板にキャピラリアレイ保持具が接続されていることを特徴とするキャピラリアレイ。
5. 請求項４記載のキャピラリアレイにおいて、前記基板は前記キャピラリアレイ保持具によって光検出器を装着することができることを特徴とするキャピラリアレイ。
6. 請求項４記載のキャピラリアレイにおいて、前記キャピラリアレイ保持具は貫通穴を有することを特徴とするキャピラリアレイ。
7. キャピラリアレイを保持したキャピラリアレイ保持基板のキャピラリ保持面が当接する基準面と、前記基準面に当接されたキャピラリアレイ保持基板を背面側から押圧して固定するための固定手段と、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光路の一部を前記基準面に当接したキャピラリアレイ保持基板のキャピラリ保持面に略平行に設定するための光照射光学系と、発光を検出するための光検出器とを含み、前記基準面に当接して固定されたキャピラリアレイ保持基板のキャピラリ保持面上に並べて配置された複数のキャピラリの一方の端あるいは両側の端に位置するキャピラリに前記光照射光学系によってレーザ光を照射し、当該レーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬して複数のキャピラリを横断する際に各キャピラリから発生する発光を前記光検出器で検出するキャピラリアレイ光検出装置において、
   前記キャピラリを並べて配置している前記基板は、前記キャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する領域に前記キャピラリ保持面から裏面に至る貫通穴を有し、且つ、前記キャピラリの配列を前記光検出器から見た場合の前記キャピラリの後方に存在し、前記固定手段は、前記基準面側に開口した凹部を有することを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
8. 請求項７記載のキャピラリアレイ光検出装置において、前記固定手段の前記凹部の表面には光散乱防止処理あるいは光反射防止処理が施されていることを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
9. 請求項７記載のキャピラリアレイ光検出装置において、前記固定手段の前記凹部の表面には蛍光を発しない黒色塗装が施されていることを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
10. 請求項７記載のキャピラリアレイ光検出装置において、前記固定手段の前記凹部の表面には銅表面の黒化処理が施されていることを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
11. 請求項７記載のキャピラリアレイ光検出装置において、前記固定手段の前記凹部の表面は光吸収物質が貼付されていることを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
12. 請求項７記載のキャピラリアレイ光検出装置において、透過型回折格子を有することを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
13. 請求項７記載のキャピラリアレイ光検出装置において、２次元ＣＣＤを有することを特徴とするキャピラリアレイ光検出装置。
14. 分子量に従ってフラグメントを分離するための電気泳動媒体によって充填される複数のキャピラリと、
    レーザ光が前記キャピラリを次々と通過して貫通するように、レーザ光を照射する光照射系と、
    前記キャピラリの各々からの光を検出する光検出器と、
    前記キャピラリを並べて配置する基板と、
    を有し、
    前記キャピラリを並べて配置している前記基板は、前記キャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する領域に貫通穴を有し、且つ、前記キャピラリの配列を前記光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの後方に存在することを特徴とする電気泳動装置。
15. 請求項１４記載の電気泳動装置において、前記光照射系は、２つのレーザ光を照射し、該２つのレーザ光は、前記キャピラリの互いに反対方向の２つの方向からそれぞれ入射することを特徴とする電気泳動装置。
16. 請求項１４記載の電気泳動装置において、前記基板を保持するアレイ固定手段を有することを特徴とする電気泳動装置。
17. 請求項１４記載の電気泳動装置において、前記基板に接続されたキャピラリアレイ保持手段と、該キャピラリアレイ保持手段を介して前記基板を保持するアレイ固定手段を有することを特徴とする電気泳動装置。
18. 請求項１４記載の電気泳動装置において、前記基板に接続されたキャピラリアレイ保持手段を有し、該キャピラリアレイ保持手段は貫通穴を有することを特徴とする電気泳動装置。
19. 請求項１４記載の電気泳動装置において、前記基板を保持するアレイ固定手段を有し、該アレイ固定手段は空洞を有し、前記キャピラリからの光は該空洞に入射することができることを特徴とする電気泳動装置。
20. 請求項１９記載の電気泳動装置において、前記アレイ固定手段の空洞の内壁は光の散乱又は光の反射を防止するように構成されていることを特徴とする電気泳動装置。
21. 分子量に従って断片を分離するための電気泳動媒体によって充填される複数のキャピラリと、
    レーザ光が前記キャピラリを次々と通過して貫通するように、レーザ光を取捨する光照射系と、
    前記キャピラリの各々からの光を検出する光検出器と、
    前記キャピラリを並べて配置する基板と、
    を有し、前記キャピラリを並べて配置している前記基板は、前記キャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する領域に貫通穴を有し、且つ、前記キャピラリの配列を前記光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの後方に存在し、前記光照射系は、２つのレーザ光を照射し、該２つのレーザ光は、前記キャピラリの互いに反対方向の２つの方向からそれぞれ入射する電気泳動装置。
22. 請求項２１記載の電気泳動装置において、前記基板を保持するアレイ固定手段を有することを特徴とする電気泳動装置。
23. 請求項２１記載の電気泳動装置において、前記基板に接続されたキャピラリアレイ保持手段と、該キャピラリアレイ保持手段を介して前記基板を保持するアレイ固定手段を有することを特徴とする電気泳動装置。
24. 請求項２１記載の電気泳動装置において、前記基板に接続されたキャピラリアレイ保持手段を有し、該キャピラリアレイ保持手段は貫通穴を有することを特徴とする電気泳動装置。
25. 分子量に従って断片を分離するための電気泳動媒体によって充填される複数のキャピラリと、
    レーザ光が前記キャピラリを次々と通過して貫通するように、レーザ光を取捨する光照射系と、
    前記キャピラリの各々からの光を検出する光検出器と、
    前記キャピラリのレーザ光照射を受ける部分に対向する領域に貫通穴を有し、前記キャピラリの配列を前記光検出器からキャピラリアレイを見た場合のキャピラリの後方に存在する、前記キャピラリを並べて配置する基板と、
    前記基板を保持するアレイ固定手段を有し、該アレイ固定手段は空洞を有し、前記キャピラリからの光は該空洞に入射することができることを特徴とする電気泳動装置。
26. 請求項２５記載の電気泳動装置において、前記アレイ固定手段の空洞の内壁は光の散乱又は光の反射を防止するように構成されていることを特徴とする電気泳動装置。

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