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JPH0526810A - 微粒子の螢光検出装置 - Google Patents

微粒子の螢光検出装置

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Publication number
JPH0526810A
JPH0526810A JP3182478A JP18247891A JPH0526810A JP H0526810 A JPH0526810 A JP H0526810A JP 3182478 A JP3182478 A JP 3182478A JP 18247891 A JP18247891 A JP 18247891A JP H0526810 A JPH0526810 A JP H0526810A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
fluorescence
fine
excitation light
fluid
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
JP3182478A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Hosoi
茂 細井
Takeshi Hayakawa
毅 早川
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.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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 Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP3182478A priority Critical patent/JPH0526810A/ja
Priority to DE69222710T priority patent/DE69222710T2/de
Priority to EP92306757A priority patent/EP0526112B1/en
Priority to US07/917,384 priority patent/US5260029A/en
Publication of JPH0526810A publication Critical patent/JPH0526810A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers

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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微粒子(例えばDNAの塩基)の螢光検出装
置を改良する。 【構成】 微粒子を供給する微粒子供給手段(フローセ
ル)と、この微粒子供給手段から供給された微粒子に対
して供給方向A1 と交差する方向Bに流体を吹き付けて
当該微粒子を高速で吹き飛ばす流体吹付手段と、光軸C
が吹き飛ばす方向Bと一致する励起光ビームを微粒子に
照射する励起手段と、吹き飛ばされながら励起された微
粒子からの螢光を検出する検出手段とを備えることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微粒子の螢光検出装置に
関するもので、特に遺伝子を構成する塩基(ヌクレオチ
ド)の螢光検出などに用いられる。
【0002】
【従来の技術】遺伝子の組成物質であるDNA(デオキ
シリボ核酸、塩基を主成分とし、これに糖、リン酸が付
いている)は2重らせん状糸になっており、このらせん
状糸に遺伝情報が入っている。その遺伝情報はDNAに
1つずつ暗号(塩基配列)のような形で入っており、生
物の細胞核の中に遺伝子がひも状に連なって群集してい
る。微生物のような下等生物であれば数千塩基対程度で
すむが、遺伝情報の多い高等生物には数億ないし29億
の塩基対も存在する。
【0003】遺伝子の主体であるDNAの遺伝情報は、
核酸を構成するアデニン(A)、グアニン(G)、シト
シン(C)、チミン(T)の4種類の塩基(ヌクレオチ
ド)の配列いかんにより決まっている。したがって、こ
の配列を知ることが、今後の遺伝子工学、医学等を発展
させる上で、極めて重要になっている。
【0004】ところで、上記の塩基は、それぞれ個性的
な螢光を生成することが知られており、これによって塩
基を分別することが行われている。螢光を生成するため
には、励起光を照射することが必要であり、この螢光の
検出には光電子増倍管(ホトマル)のような高感度の検
出器を用いるとよい。
【0005】このような従来装置としては、例えば文献
「Chemical Physics Letter
s,(1990)174:552〜557」のものが知
られている。ここでは、図6に示すように微粒子を供給
するフローセル61に対して、流れの方向A1 と直交す
る方向Cに光源62からの励起光が照射され、流れ方向
1 と励起光照射方向Cの双方に直交する方向Dで、螢
光をホトマル63により検出している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来装置では、遺伝子の有する塩基のような微粒子から
の螢光を、正確かつ効率よく検出できない。なぜなら、
1個のDNAの有する塩基は極めて多数である反面、そ
のサイズは極めて微小で、生成される螢光も極めて微弱
だからである。このため、励起光のビームを微粒子が通
過するほんの一瞬の螢光検出では、その種類が分別でき
ない。
【0007】もっとも、微粒子の流れに対して、流れ方
向の広い範囲で励起光を照射すれば、螢光の生成可能時
間を長くし、効率を高めることもできる。しかし、この
ようにした場合には、次々と供給されてくる微粒子を同
時に検出することになり、得られたデータの処理が難し
くなる。また、従来の装置では、一方向に発生した螢光
しか検出できないので、効率が低い。
【0008】そこで本発明は、連続的に供給される微粒
子からの螢光を、正確かつ効率よく検出できる装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る微粒子の螢
光検出装置は、微粒子を供給する微粒子供給手段と、こ
の微粒子供給手段から供給された微粒子に対して供給方
向と交差する方向に流体を吹き付けて当該微粒子を高速
で吹き飛ばす流体吹付手段と、光軸が吹き飛ばす方向と
一致する励起光ビームを前記微粒子に照射する励起手段
と、吹き飛ばされながら励起された微粒子からの螢光を
検出する検出手段とを備える。
【0010】
【作用】本発明によれば、供給された微粒子は、供給方
向とは交差する方向に吹き飛ばされ、その過程で励起光
が照射され続けるので、螢光の生成可能な時間が長くな
る。そして、これを筒体に通し、筒体に検出面を設ける
ようにすれば、一方向のみならず、あらゆる方向に生成
した螢光をも検出できる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面により実施例の装置を説明す
る。
【0012】図1は実施例に係る微粒子の螢光検出装置
の斜視図である。図示の通り、実施例の装置は、単一分
子連続トラップ型のフローセル10と、微粒子を吹き飛
ばすためのガスを供給するフローブースター20と、励
起光の射出方向がフローブースター20と同軸にされた
ライトガイド30と、中空開口41が上記フローブース
ター20と同軸にされた光検出器としての中空ホトマル
40から構成されている。そして、フローセル10によ
る微粒子の滴下方向A1 と、フローブースター20によ
るガス流方向Bおよび励起光の光軸方向Cは互いに直交
している。なお、ライトガイド30には図示しない励起
光源が接続されている。
【0013】フローセル10は本体11に2個の超音波
トラップ12を挟んで構成される。図2に示すように、
各々の超音波トラップ12はピエゾ素子13を有し、配
線14を介してピエゾ駆動回路に接続されている。この
フローセル10のフロー通路15に微粒子を含んだ液体
を流し、ピエゾ素子13によって定在波を作ることによ
り、図2のように液体は分離して滴下される。
【0014】図3は微粒子が滴下された後の状態を、断
面図で示している。微粒子が滴下される位置には、滴下
方向A1 と直交する軸上に、フローブースター20、ラ
イトガイド30および中空ホトマル40が配設されてい
る。フローブースター20の内部にはライトガイド30
が同軸に設けられている。そして、中空ホトマル40の
中空開口41を囲むようにフォトカソード42が設けら
れ、これと対向して第1ダイノードが設けられている。
滴下された微粒子はフローブースター20からのガスに
より吹き飛ばされ、従ってガス流方向Bと同一方向A2
に高速で飛んでいく。このとき、ライトガイド30の光
出射面31からの励起光は微粒子に照射され続け、螢光
が生成される。微粒子から螢光が生成される位置は、中
空ホトマル40の有する中空開口41の内部であるの
で、生成された螢光のほとんどは、中空開口41の外面
に形成されたフォトカソード42に入射され、光電子
(−e)が生成される。従って、螢光の検出効率は高
い。
【0015】図4は中空ホトマル40の構造を断面図に
て示している。中空開口41を囲むようにフォトカソー
ド42が設けられ、これと対向して第1段目のダイノー
ド43が設けられ、続けて第2段目以降のダイノード4
4が設けられている。そして、複数段のダイノード44
の出口部分に、アノード45が設けられ、このアノード
45の出力はアンプ46を介して出力(OUT)され
る。したがって、フォトカソード42から螢光により放
出された光電子(−e)は、ダイノード43、44で次
々と増倍され、出力(OUT)として取り出される。
【0016】上記実施例によれば、微粒子の吹き飛ばさ
れる方向A2 と励起光の光軸方向Cが一致しているの
で、細く絞った励起光ビームにより長い時間にわたって
微粒子を励起できる。また、微粒子からの螢光はフォト
カソード42に囲まれた中空開口41の内部で生成され
るので、ほとんどの螢光をフォトカソード42に入射で
き、したがって検出効率が高い。このため、遺伝子を構
成する塩基のような微粒子からの極めて微弱な螢光を検
出できる。
【0017】本発明は、上記実施例に限定されず、種々
の変形が可能である。
【0018】例えば、単一分子連続トラップ型のフロー
セルとしては、超音波トラップを用いたものに限らず、
例えばバブルジェット型のノズルを超音波トラップの代
わりに用いてもよい。これは、例えばプリンタなどに適
用されている技術の応用である。また、中空ホトマル4
0は必要に応じて2連、3連としてもよく、このように
すれば検出効率は更に向上する。また、中空開口41に
波長選択フィルタを設ければ、励起光の散乱による雑音
を検出してしまうことが防止できる。
【0019】また、中空ホトマル40の代わりに、光検
出器として図5のようなホトマルを用いることもでき
る。図示の通り、このホトマルでは、中空開口41の一
面にのみフォトカソード42が形成され、他の面には光
反射膜48が設けられている。このようにすれば、ホト
マルの内部構成を簡単にできる。さらに、検出器は、ホ
トマルに限らず、半導体デバイスを用いてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上の通り、供給された塩基のような微
粒子は、供給方向とは交差する方向に吹き飛ばされ、そ
の過程で励起光が照射され続けるので、螢光の生成可能
な時間が長くなる。そして、これを中空ホトマルのよう
な筒体に通し、筒体に検出面を設けるようにすれば、一
方向のみならず、あらゆる方向に生成した螢光をも検出
できる。このため、連続的に供給されるDNAの塩基の
ような微粒子からの螢光を、正確かつ効率よく検出でき
る微粒子の螢光検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る微粒子の螢光検出装置の斜視図で
ある。
【図2】実施例に用いられるフローセルの要部を説明す
る図である。
【図3】実施例のフローブースター20、ライトガイド
30および中空ホトマル40の関係を示す断面図であ
る。
【図4】実施例に用いられる中空ホトマルの断面図であ
る。
【図5】光検出器の別の例を示す断面図である。
【図6】従来の微粒子の螢光検出装置の斜視図である。
【符号の説明】
10…フローセル 12…超音波トラップ 20…フローブースター 30…ライトガイド 40…中空ホトマル 41…中空開口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微粒子を供給する微粒子供給手段と、こ
    の微粒子供給手段から供給された前記微粒子に対して供
    給方向と交差する方向に流体を吹き付けて当該微粒子を
    高速で吹き飛ばす流体吹付手段と、光軸が前記吹き飛ば
    す方向と一致する励起光ビームを前記微粒子に照射する
    励起手段と、吹き飛ばされながら励起された前記微粒子
    からの螢光を検出する検出手段とを備えることを特徴と
    する微粒子の螢光検出装置。
  2. 【請求項2】 前記微粒子供給手段はDNAを塩基に分
    解して供給するように構成されている請求項1記載の微
    粒子の螢光検出装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段は、前記吹き付けられた流
    体と前記励起光ビームを通過させる筒体を有し、この筒
    体に前記螢光を受光する光検出面が形成されている請求
    項1記載の微粒子の螢光検出装置。
JP3182478A 1991-07-23 1991-07-23 微粒子の螢光検出装置 Pending JPH0526810A (ja)

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JP3182478A JPH0526810A (ja) 1991-07-23 1991-07-23 微粒子の螢光検出装置
DE69222710T DE69222710T2 (de) 1991-07-23 1992-07-23 Verfahren zum Nachweis von DNS-Basen mit Verwendung von Fluoreszenz
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US07/917,384 US5260029A (en) 1991-07-23 1992-07-23 Fluorescence detection of DNA bases

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EP (1) EP0526112B1 (ja)
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