DE4011779C2 - Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp und zugehöriger Trägerbehälter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrophore­ se-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp. Insbe­ sondere betrifft sie eine Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp, die geeignet ist, DNA, RNA oder mit Fluophoren markiertes Protein zu tren­ nen und zu erfassen.

Ein herkömmliches Verfahren, das zur Bestimmung einer DNA-Basensequenz verwendet wurde, war die Autoradiographie. Ein einfacheres optisches Erfas­ sungsverfahren ist kürzlich mit Fluoreszenz-Markern verwendet worden (vgl. "Nature", Bd. 321, Seiten 674-679 (1986); "Bio/Technology", Bd. 6, Seiten 816-821 (1988); und US-Patent 48 32 815). Bei diesem Verfahren sind Fluoreszenz-markierte DNA-Fragmen­ te in Plattengelen von etwa 20 × 40 cm jeweils gewan­ dert. Ein Laserstrahl wurde auf die Unterseite bei einem bestimmten Abstand um etwa 20 cm von dem Wande­ rungsstart aufgestrahlt. Ein Detektor wurde etwa recht­ winklig zu der Wanderungserfassung angeordnet, d. h. vor den Plattengelen, um das Fluoreszenzlicht von den Fluoreszenz-markierten DNA-Fragmenten zu empfan­ gen, die durch die Plattengele hindurchgehen. Die Län­ ge des DNA-Fragmentes kann in Abhängigkeit von der Wanderungszeit des DNA-Fragmentes erkannt werden, um die DNA-Basensequenz zu bestimmen.

Eine Vorrichtung, die in diesem herkömmlichen oben­ erwähnten Verfahren verwirklicht ist, benötigt ein Meß­ instrument für eine Elektrophorese-Platte, so daß das einzelne Meßinstrument keine Information von einer Vielzahl von Elektrophorese-Platten gewinnen kann. Das Verfahren ist ungeeignet darin, daß eine Vielzahl von Vorrichtungen gebraucht werden, um diese Proben zu messen. Das Verfahren ist ebenfalls ungeeignet zum gleichzeitigen Messen mehrerer Proben, da es begrenzt ist in der Anzahl von Wanderungsspuren, die auf der einzelnen Elektrophorese-Platte gehalten werden kön­ nen.

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, die obenge­ nannten Probleme zu lösen, d. h. eine Elektrophorese- Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp und zuge­ hörigen Trägerbehälter anzugeben, wobei ein einzelnes Meßinstrument Informationen von einer Vielzahl von Elektrophorese-Platten gleichzeitig gewinnen kann und für die Messung mehrerer Proben geeignet ist.

Um die obengenannte Aufgabe zu verwirklichen, weist die Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluores­ zenz-Erfassungstyp erfindungsgemäß wenigstens

• 1. eine Elektrophorese-Trenneinrichtung auf,
• 2. eine Anregungslaser-Strahlquelle zum Erzeu­ gen von Fluoreszenzlicht durch Erregen des Fluo­ rophors, der die Probe markiert, und
• 3. einen Fluoreszenzlicht-Erfassungsteil zum Er­ fassen des erzeugten Fluoreszenzlichtes,

und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Plattengelen parallel angeordnet ist, und ein Fluores­ zenzlicht-Detektor in der Position angeordnet ist, in der er individuell und gleichzeitig den Fluoreszenzlicht- Ausgang von den Wanderungsrichtungs-Seitenenden der Plattengele oder von daran anliegenden Teilen emp­ fangen und erfassen kann, welche der von der Anre­ gungslaser-Strahlquelle emittierte Laserstrahl bestrahlt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Elektrophore­ se-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung be­ züglich der Anordnungsposition des Fluoreszenzlicht- Detektors hat einen Lichtempfänger des Fluoreszenz- Detektors, der gegenüberliegend den Wanderungsrich­ tungs-Seitenenden der parallel angeordneten Plattenge­ le positionsmäßig vorgesehen ist. In genauerem Detail der Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 sind untere Teile der parallel angeordneten Plattengele in einem unteren Pufferbehälter angeordnet, der transpa­ rent ist, und der Lichtempfänger des Fluoreszenzlicht- Detektors ist gegenüberliegend einem Boden des unte­ ren Pufferbehälters vorgesehen. Als weiteres Beispiel können zusätzliche Spiegel so angeordnet werden, daß sie den Fluoreszenzlicht-Ausgang von den Wande­ rungsrichtungs-Seitenenden der Plattengele oder von den daran anliegenden Teilen reflektieren können, so daß sie in den Lichtempfänger des Fluoreszenzlicht-De­ tektors gehen. Es ist möglich, einen eindimensionalen oder zweidimensionalen Fluoreszenzlicht-Detektor als den obenerwähnten Fluoreszenzlicht-Detektor zu ver­ wenden.

Zusätzlich ist es bevorzugt, daß in der Elektrophore­ se-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp erfin­ dungsgemäß eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Wanderungsrichtungs-Seitenende jedes parallel ange­ ordneten Plattengels oder den daran anliegenden Teil mit Licht zu bestrahlen, und zwar zur selben Zeit wenig­ stens in demselben Plattengel, und daß der Fluoreszenz­ licht-Detektor ein optisches System hat, das eine Viel­ zahl von Fluoreszenzlicht-Bildern gleichzeitig empfan­ gen kann.

Der dem Wanderungsrichtungs-Seitenende jedes Plattengels, das oben erwähnt ist, benachbarte Teil be­ trifft einen Teil, bei dem das Fluoreszenzlicht, das aus dem Plattengel kommt, mit Bestrahlung des Lichtes dar­ auf, zur selben Zeit von dem Fluoreszenzlicht-Detektor voll erfaßt werden kann. Der benachbarte Teil kann durch ein einfaches Experiment bestimmt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Elek­ trophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungs­ typ gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 4-6 erläutert ist, kann eine Vielzahl von Plattenge­ len haben, die über Gel-Trägerplatten zusammen inte­ griert sind. Die Gel-Trägerplatte kann aus Glasplatte, Quarzplatte od. dgl. gemacht sein. Sie kann nicht trans­ parent sein. Dies ermöglicht einen breiten Bereich für die Auswahl eines Materials. Beispielweise kann die Verwendung eines Materials mit hoher Wärmeleitfähig­ keit, z. B. Silizium-Carbid (SiC) eine hohe Wärmeab­ strahlung liefern.

Das Plattengel zur Verwendung in der Elektrophore­ se-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp gemäß der vorliegenden Erfindung kann 20 bis 30 gebildete Proben-Injektionsschächte bzw. -quellen haben. In diese werden die Fluoreszenz-markierten Proben injiziert. Die Plattengele sind vorzugsweise verfügbares Poly­ acrylamid-Gel zu 4 bis 8% oder Agar-Agar-Gel zu 0,3 bis 1%. Es sollte beachtet werden, daß die Konzentra­ tion des Polyacrlyamids nachstehend als die gesamte Monomer-Konzentration angezeigt ist, die durch Ge­ wichtsprozent pro Volumen (g/ml) dargestellt ist. Fer­ ner wird die Konzentration des Agar-Agar-Gels nach­ stehend als Gewichtsprozent pro Volumen (g/ml) ange­ zeigt.

Als eine Probe, die für die Trennung und Erfassung durch die erfindungsgemäße Elektrophorese-Vorrich­ tung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp zu verwenden ist, kann DNA oder RNA verwendet werden, deren Basis­ sequenz zu bestimmen ist. Es kann ferner ein Protein od. dgl. als Probe Verwendung finden.

Eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform der Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfas­ sungstyp gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Verwendung einer Multikolor-Fluoreszenz-markierten Probe zur Fluoreszenzerfassung kann Einrichtungen haben die das Fluoreszenzlicht nach Wellenlängen beu­ gen, welches aus den Wanderungsrichtungs-Seitenen­ den der Plattengele heraustritt, die parallel angeordnet sind oder den daran anliegenden Teilen, die in Durch­ gänge verschachtelt sind, in denen das Fluoreszenzlicht auf den Fluoreszenzlicht-Detektor fokussiert werden kann.

Andererseits ist ein Trägerbehälter zur Verwendung mit der Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz- Erfassungstyp eine Erfindung, die eine praktische Vor­ richtung betrifft, in der wie oben beschrieben die Viel­ zahl von Plattengelen unter Zuhilfenahme der Gel-Trä­ gerplatten zusammengeschichtet sind. Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, hat der Trägerbehälter eine Vielzahl von Gel-Trägerplatten, die in bestimmten Abständen auf seinem Boden vertikal aufgestellt sind, und hat einen Injektionseinlaß für unpolymerisiertes Acrylamid-Mo­ nomer auf einem unteren Teil dessen. Auf den Gel-Trä­ gerplatten, die vertikal auf dem Trägerbehälter aufge­ stellt sind, gibt es einen Raum, der einen Elektrolyten halten kann. Zusätzlich hat der Trägerbehälter eine Ver­ bindungsrille auf seinem Boden, um den unpolymerisier­ ten Acrylamid-Monomer, das von dem Injektionseinlaß injiziert wird, die Strömung in die Vielzahl von Gel-Trä­ gerplatten hinein zu ermöglichen.

Wenn ein Licht auf einen Teil mit einem bestimmten Abstand von dem Startpunkt der Wanderung entfernt geworfen wird, wobei eine Vielzahl von Plattengelen parallel angeordnet sind, kann Fluoreszenzlicht von die­ sem Teil emittiert werden. In dem herkömmlichen Ver­ fahren, bei dem eine Vielzahl von Fluoreszenz-Bildern überlappt werden, die bei rechtem Winkel hinsichtlich der Oberfläche der Plattengele aufgenommen sind, kön­ nen Informationen der einzelnen Plattengele nicht er­ halten werden. Die Information kann jedoch getrennt beobachtet werden, wenn die Plattengele zu den Seiten­ enden in der Wanderungsrichtung aufgenommen wer­ den.

Die Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz- Erfassungstyp der vorliegenden Erfindung hat einen Detektor, z. B. einen hochempfindlichen zweidimensio­ nalen Sensor, der in einer Position angeordnet ist, bei der jedes Fluoreszenzlicht, das von den Seitenenden oder deren benachbarten Teile emittiert wurde, indivi­ duell und gleichzeitig empfangen werden kann, bei­ spielsweise an einer den Seitenenden gegenüberliegen­ den Position. Daher kann der einzelne Detektor die Fluoreszenz-Bilder von verschiedenen Elektrophorese- Platten vertikal teilen und gleichzeitig als Linienbilder erfassen.

Ferner kann die Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp die Anzahl von Wande­ rungsspuren gleich "n" × der Breite des Plattengels hal­ ten, wenn "n" Plattengele vorgesehen sind. Dies ermög­ licht die Messung der Anzahl von Proben.

Um ein breites Plattengel zu erfassen unter Verwen­ dung eines Liniensensors, muß das herkömmliche Ver­ fahren einen langen Liniensensor verwenden oder das Fluoreszenzbild in ein kleines umwandeln, unter Ver­ wendung einer Linse mit starker Bündelungskraft. Dies hat die technische Schwierigkeit zur Folge, eine hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Die Vorrichtung der vorlie­ genden Erfindung braucht keine Linsen mit starker Bündelungskraft, da sie eine Anzahl von kurzen Fluo­ reszenzbildern erfaßt. Dies bedeutet, daß sie in der Lage ist, hohe Empfindlichkeit zu erzielen.

Es ist sehr wichtig, die Fluoreszenzlicht-Erfassung hoch empfindlich zu machen. Das Erreichen der hohen Empfindlichkeit braucht eine hohe Intensität des emp­ fangenen Lichts. Die Intensität des empfangenen Lichts ist proportional zu l/{l + (l/m)}², wobei "m" ein Vergrö­ ßerungsfaktor des Bildes ist. Dies bedeutet, daß die empfangene Lichtintensität mit dem verkleinerten Bild abnimmt. Um dagegen die Anzahl von DNA-Proben, die z. Zt. verarbeitet werden, zu erhöhen, muß die An­ zahl der Wanderungsspuren erhöht werden. Die Breite der Wanderungsspur muß groß gemacht werden, um eine Anzahl von Wanderungsspuren auf einer Elektro­ phorese-Platte einzurichten. Der Liniensensor oder zweidimensionale Sensor mit einem relativ billigen Bild- Verstärkungsrohr hat eine effektive Öffnung von 25 mm maximal. Dies kommt bei Empfang von reduziertem Licht ins Spiel, wenn die Bildverstärkung "m" bei Mes­ sung eines langen Fluoreszenz-Bildes vermindert ist.

Die Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz- Erfassungstyp der vorliegenden Erfindung teilt das lan­ ge Fluoreszenzlicht-Bild zur Erfassung in zwei Dimen­ sionen. Es ist vorteilhaft, daß die Bild-Verstärkungskraft "m" nicht vermindert werden kann.

Wenn die Plattengele geschichtet werden, ermöglicht dies die Anordnung der Gele in bestimmten Abständen und die Anzahl der Gele kann nötigenfalls erhöht wer­ den. Eine Glasplatte von 5 mm Dicke wird normalerwei­ se zwischen die Gele gesetzt. Da sogar 10 Lagen von Glasplatten mit Plattengelen nur eine 5 cm ungerade Dicke geben, kann der zweidimensionale Detektor ohne irgendein Problem zur Messung verwendet werden.

In der normalen Elektrophorese-Messung erzeugt das Plattengel eine Hitze von 20 bis 30 Watt pro Lage, wobei der gewöhnliche Fluoreszenzlicht-Detektor auf ein visuelles Feld um etwa 15 cm × 15 cm begrenzt ist. Es ist daher vorzuziehen, daß die Anzahl der Plattengele 10 oder weniger Lagen beträgt. Aber es ist möglich, mehr Lagen von Plattengelen zu verwenden. Der Ab­ stand der benachbarten Plattengele beträgt vorzugs­ weise 15 bis 20 mm für 10 oder mehr Lagen, oder kann breiter sein für eine geringere Anzahl von Lagen. Der Abstand der geschichteten Plattengel-Einheit kann auf so eng wie 5 mm oder weniger reduziert werden.

Zusätzlich ermöglicht die Elektrophorese-Vorrich­ tung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp der vorliegende Erfindung, wie sie oben aufgebaut ist, die einfache Ferti­ gung einer Anzahl von Plattengelen in der Weise, daß der Trägerbehälter, der die Gel-Trägerplatten enthält, unpolymerisiertes Acrylamid-Monomer injiziert be­ kommt.

Weitere Vorteile und Anwendungsmög­ lichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnung

Fig. 1 ist ein kombiniertes Blockdiagramm mit einer teilweise perspektivischen Ansicht der Elektrophorese- Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Graphik, die eine Monitorsignal-Stärke erläutert, die sich mit der Zeit ändert, wie sie mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erhalten wird.

Fig. 3 ist eine Graphik, die die Lichtluminanzen von 4 Wellenlängen erläutert, die sich mit der Zeit ändern, welche den 4 Anschlußspezies bzw. endständigen Basen der DNA-Fragmente entsprechen.

Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Trägerbehälters in einer weiteren Ausführungs­ form der Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluores­ zenz-Erfassungstyp der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine Querschnitts-Aufsicht des Trägerbehäl­ ters von Fig. 4, und

Fig. 6 ist ein kombiniertes Blockdiagramm und eine teilweise perspektivische schematische Ansicht der Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfas­ sungstyp mit dem in Fig. 4 gezeigten Trägerbehälter.

Beispiel 1

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird eine Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben. In Fig. 1 hat jede der vier Elektrophorese- Platten 4 ein Plattengel aus Polyacrylamid in 6%iger Konzentration, das in dem Raum von 3 mm zwischen zwei Gel-Trägerplatten (nicht gezeigt) aus Quarzplat­ ten mit 300 mm × 200 mm × 5 mm gebildet ist. Für Pufferbehälter und die Stromversorgung werden ein DNA-Analysierer der Ato Inc. verwendet. Jede Elektro­ phorese-Platte 4 hat 30 Proben/Injektionsschächte von 2 mm Breite und 4 mm Mittelabstand (nicht gezeigt), die von einer kammähnlichen Bohrmaschine in einer her­ kömmlichen Weise auf dem Oberteil des Plattengels zwischen den Gel-Trägerplatten gebildet werden. Jede der Elektrophorese-Platten 4 ist vertikal auf einem un­ teren Pufferbehälter 6, der einen Puffer enthält, aufge­ setzt. Ferner hat sie einen jeweiligen einzelnen oberen Pufferbehälter 5, der auf einer Seite ihrer Oberseite befestigt ist. Der Puffer innerhalb des oberen Pufferbe­ hälters 5 ist dazu ausgelegt, zu dem Oberteil des Platten­ gels über eine Öffnung auf einer Seite (nicht gezeigt) zu führen. Der obere Pufferbehälter 5 und der untere Puf­ ferbehälter 6, wie sie in der Figur gezeigt sind, haben eine negative Elektrode bzw. eine positive Elektrode. Eine Hochspannung von 1,2 kV wird über die Elektro­ den angelegt, um die DNA-Fragmente zu einer abwärts gerichteten Wanderung zu veranlassen.

Die Elektrophorese-Platte 4 hat die Fluoreszenz­ markierten DNA-Fragmente, die für die DNA-Basense­ quenz-Bestimmung abgeschnitten und in das Oberteil injiziert sind. Ferner hat sie einen Laserstrahl, der gleichförmig auf einen Teil von etwa 25 cm unterhalb des Oberteils aufgeworfen wird (eines Teils benachbart dem Seitenende des Plattengels in einer Wanderungs­ richtung).

Die mit einer Fluoreszenz von FITC markierten DNA-Fragmente (Fluorescein Isothiocyanat) mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 515 nm wandern auf vier verschiedenen Wanderungsspuren und gemäß den vier Anschlußspezien, nämlich Adenin, Zytosin, Guanin und Thymin.Jedes der DNA-Fragmente, die wandern, emittiert ein Fluoreszenzlicht, wenn es den Teil durchwandert, der mit dem Laserstrahl bestrahlt ist. Wir können die Fluoreszenz-Spektrallinien beobachten, deren Anzahl dieselbe ist wie die Anzahl der Elektro­ phorese-Platten 4s, gesehen in Richtung eines Bodens des unteren Pufferbehälters 6. Diese Linienbilder wer­ den fokussiert durch eine filterbestückte Linse 7 auf einem zweidimensionalen Detektor 8 mit einem Bild­ verstärker oder einem hochempfindlichen zweidimen­ sionalen Sensor. Da das Beispiel 4 Plattengele hat, kann ein Monitor 12 vier Linien 13 als entsprechende Linien­ bilder anzeigen.

Eine Fluoreszenzlicht-Luminanz jeder Linie, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ändert sich mit der Zeit. Man kann sehen, daß die Fluoreszenzlicht-Luminanz an Teilen sich ändert, die den Wanderungsspuren der Proben entspre­ chen. Der zweidimensionale Sensor kann als eine Sammlung einer Anzahl von Liniensensoren betrachtet werden. Die Information der vier Linienbilder kann er­ halten werden durch geeignete Verarbeitung der Si­ gnalausgänge der jeweiligen Liniensensoren.

Alternativ kann die DNA-Basensequenz-Bestim­ mung in einer Weise geschehen, bei der die DNA-Frag­ mente mit vier Fluorphoren von verschiedenen Wellen­ längen entsprechend der vier jeweiligen Arten von An­ schlußspezien markiert werden, wobei eine Kollektiv­ linse 7 ein Prisma (nicht gezeigt) od. dgl. hat, das an der Vorderseite oder Hinterseite eingefügt ist, um die Fluo­ reszenz-Linienbilder 13 vertikal zu zerstreuen entspre­ chend den Wellenlängen, und die entstehenden Linien­ bilder oder Teile entsprechend den Wellenlängen der vier Fluorphoren werden geeignet verarbeitet. Fig. 3 zeigt Änderungen der Lichtluminanzen der Fluorpho­ ren entsprechend den vier Anschlußspezien mit der Zeit. Aus der Graphik der Figur können wir die Zeit errechnen, wann die DNA-Fragmentgruppe jeder An­ schlußspezies den Laserstrahl-Bestrahlungsteil durch­ läuft. Die Marken A, C, G und T in Fig. 3 zeigen die vier Anschlußspezien an, die Adenin, Zytosin, Guanin bzw. Thymin aufweisen. Kennlinien, die durch eine durchge­ zogene Linie, eine gepunktete Linie, eine punkt-gestri­ chelte Linie, und eine zweipunkt-gestrichelte Linie in der Figur dargestellt sind, zeigen Änderungen der Licht­ luminanzen mit den Wellenlängen der Fluorphoren ent­ sprechend den Marken A, C, G und T mit der Zeit an. Die Kennlinien erlauben eine DNA-Basensequenz-Be­ stimmung.

In dem Beispiel kann die Anzahl der Wanderungsspu­ ren viermal so hoch gemacht werden wie die des einzel­ nen Plattengels. Die Anzahl der Plattengele kann 10 oder mehr betragen.

In Fig. 1 ist eine Laserstrahl-Quelle 1 gezeigt, ein La­ serstrahl 2 ein Reflektionsspiegel 3, eine Steuereinheit 9, eine Daten-Verarbeitungseinheit 10, eine Anzeigeein­ heit 11, das Seitenende 16 des Plattengels in der Wande­ rungsrichtung.

Beispiel 2

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 wird nachste­ hend eine weitere Ausführungsform der Erfindung be­ schrieben.

In Fig. 4 ist ein Elektrophoreseplatte-Trägerrahmen 21 gezeigt, der einen Trägerbehälter für die Elektropho­ rese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp der vorliegenden Erfindung bildet, deren innere Abmessun­ gen 300 mm × 120 mm × 38 mm sind und der aus transparentem Acryl-Kunstharz gemacht ist. Der Rah­ men hat einen Injektionseinlaß 24 zur Zufuhr von unpo­ lymerisiertem Acrylamid-Monomer auf einem unteren Teil dessen. Ein Bodendeckel 25 des Elektrophorese­ platte-Trägerrahmens 21 hat eine Verbindungsrille (nicht gezeigt) darauf.

Die Glasplatten 22 mit 250 mm × 120 mm × 5 mm sind in Abständen von 0,3 mm innerhalb des Elektro­ phoreseplatte-Trägerrahmens 21 als Gel-Trägerplatte angeordnet. Das unpolymerisierte Acrylamid-Monomer mit 4,5%iger Konzentration wird in den Injektionsein­ laß 24 injiziert. Das unpolymerisierte Acrylamid-Mono­ mer strömt dann und wird eingefüllt zwischen die Glas­ platten 22 über die Verbindungsrille auf dem Bodendec­ kel 25. Seinerseits wird eine kammartige Bohrvorrich­ tung auf die Plattengele 23 aufgesetzt, um 30 Proben- Einlaßschächte von 2 mm Breite und 4 mm Mittelab­ stand (nicht gezeigt) zu bilden. Diese werden bei Raum­ temperatur gehalten, bis das unpolymerisierte Acryla­ mid-Monomer gehärtet ist, um die Plattengele 23 zwi­ schen den Glasplatten 22 zu bilden.

Fig. 5 zeigt eine geschichtete Plattengel-Einheit, die wie oben beschrieben, gebildet wurde, deren Anzahl von Plattengelen kleiner ist als die in Fig. 4, wenn man zu ihrer Oberseite aufschaut. Wenn die Anzahl der Plat­ tengele kleiner ist, dann wird ein Abstandshalter 26 ein­ gesetzt, um zu verhindern, daß die Plattengele in uner­ wünschte Teile gelangen, wie in der Figur gezeigt ist. Der Elektrophoreseplatte-Trägerrahmen 21 hat einen Raum auf seiner Oberseite, in den eine Pufferlösung eingefüllt werden kann. Elektroden sind verbunden und ein Oberdeckel (nicht gezeigt) mit einem Belüftungsloch ist auf dem Oberteil des Trägerrahmens eingepaßt. Dies ermöglicht, daß ein oberer Raum des Trägerrahmens als oberer Pufferbehälter verfügbar ist. Die gebildete ge­ schichtete Plattengel-Einheit wird in einem unteren Puf­ ferbehälter 28 in Position gestellt, wie in Fig. 6 gezeigt. Dagegen werden Fluoreszenz-markierte DNA-Frag­ mente in derselben Weise gebildet, wie in Beispiel 1, das vorausgehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrie­ ben wurde, und diese werden in Proben/Injektions­ schächte auf obere Teile der Plattengele injiziert. Sei­ nerseits wird eine 1,0 kV Spannung über den oberen und unteren Pufferbehälter angelegt. Dies verursacht eine Wanderung der Fluoreszenz-markierten DNA-Frag­ mente abwärts. Ein Meßsystem der in Fig. 6 gezeigten Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfas­ sungstyp erfaßt Fluoreszenzlicht, das aus den DNA- Fragmenten austritt.

Ein Argon-Laser 29 kann ein Licht 39 mit 488 nm Wellenlänge und 10 mW Ausgangsleistung emittieren. Das Licht 39 wird durch den Totalreflektions-Spiegel­ teiler 30 durch eine Brennlinse reflektiert. Das reflek­ tierte Licht bestrahlt die Plattengele 23 über deren Sei­ tenflächen. Das Licht kann natürlich in die Pufferlösung dicht an den Seitenenden geworfen werden, um die aus den Plattengelen heraustretenden DNA-Fragmente zu bestrahlen. In diesem Fall beispielsweise wird beim Bil­ den der Plattengele 23 ein Abstandshalter von ge­ wünschter Höhe, der auf einer Oberseite des Bodendec­ kels vorsteht, auf unteren Teilen der Räume zwischen den Glasplatten 22 eingepaßt, in denen die Plattengele gebildet sind. Das unpolymerisierte Acrylamid-Mono­ mer wird in die Zwischenräume zwischen den Glasplat­ ten 22 gefüllt, in denen die Plattengele in derselben Wei­ se wie oben gebildet werden, wodurch die Plattengele 23 sich bilden. Danach wird der Bodendeckel ersetzt durch einen mit keinem Abstandshalter, der vorsteht, und in Position eingepaßt wird, und der Laserstrahl wird auf die unteren Teile geworfen, die keine zwischen den Glasplatten 22 gebildeten Plattengele haben. Dies ist vorteilhaft, da ohne Brechung des Laserstrahls 39 durch die Plattengele der Laserstrahl 39 nicht geteilt ist, son­ dern nur von dem Spiegel reflektiert wird, was die Be­ strahlung auf allen Seitenenden der Plattengele ermög­ licht. Dann können die Linienbilder, die Fluoreszenz­ licht emittieren, vorwärts angeordnet werden, und zwar aufwärts vom unteren Ende der geschichteten Platten­ gel-Einheit her gesehen. Die Fluoreszenzbilder werden fokussiert und über eine filterbestückte Linse 31 auf einem hochempfindlichen zweidimensionalen Sensor 32 von Hamamatsu Photonix Inc. erfaßt. Wenn drei Lagen von Plattengelen vorgesehen sind, kann ein Monitor 36 drei Fluoreszenzbilder 38 anzeigen.

In Fig. 6 ist eine Elektrode 27 gezeigt, eine Steuerein­ heit 33, eine Anzeigeeinheit 34, eine Daten-Verarbei­ tungseinheit 35, eine Pufferlösung 37, und das Wande­ rungsrichtungs-Seitenende 40 des Plattengels.

Wie man klar aus der Beschreibung entnimmt, liefert die Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Er­ fassungstyp der vorliegenden Erfindung eine verbesser­ te Verarbeitungsfähigkeit für die Fluoreszenzerfassung, da ein einzelnes Meßsystem Information aus einer An­ zahl von Elektrophorese-Platten zur selben Zeit gewin­ nen kann, da eine Anzahl von Wanderungsspuren, die Proben verarbeiten können, proportional zu der Anzahl der Plattengele erhöht werden kann. Die Vorrichtung kann daher schnell eine Fluoreszenz-Erfassung für eine Anzahl von Proben für die DNA-Basensequenz-Bestim­ mungen für eine Anzahl von DNA-Fragmenten durch­ führen, z. B. bei der Analyse von Human-Genen.

Ebenso ist die Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine Anzahl von Plattengele in einer einfa­ chen Weise zu bilden, wobei unpolymerisiertes Acryla­ mid-Monomer in den Trägerbehälter injiziert wird, wel­ cher die Gel-Trägerplatten enthält.

Claims (11)

1. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp, mit wenigstens (i) einer Elektrophorese-Trennvorrichtung, (ii) einer Anregungs-Laser-Strahlquelle (1, 29) zum Erzeugen von Fluoreszenzlicht durch Anregen eines Fluorphors, der eine Probe markiert, und (iii) einem Fluoreszenzlicht-Erfassungsteil zum Erfassen des erzeugten Fluoreszenzlichtes; und ferner aufweisend eine Vielzahl von Plattengelen (4, 23), die parallel vorgesehen sind, wobei
ein Fluoreszenzlicht-Detektor (8, 32) in einer Position angebracht ist, wo er individuell gleichzeitig Fluoreszenzlicht empfangen und erfassen kann, das aus den Wanderungsrichtungs-Seitenenden (16, 40) der Plattengele (4, 23) oder von dazu benachbarten Teilen austritt, die von einem Anregungslaserstrahl (2, 39) bestrahlt werden, welcher von der Laserstrahl-Quelle (1, 29) aus gesendet wird.

2. Elektrophorese-Vorrichtung nach Anspruch 1 vom Fluoreszenz-Erfassungstyp, bei dem ein Lichtempfänger des Fluoreszenzlicht-Detektors in Position gegenüber den Wanderungsrichtungs-Seitenenden (16, 40) der parallel angeordneten Platten­ gele (4, 23) vorgesehen ist.

3. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der untere Teile der parallel angeordneten Plattengele (4, 23) in einem unteren Pufferbehälter (6, 28) positioniert sind, der transparent ist, und der Lichtemp­ fänger des Fluoreszenzlicht-Detektors (8, 32) gegenüber einem Boden des unteren Pufferkessels (6, 28) vorgesehen ist.

4. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der Spiegel so angeordnet sind, daß sie Fluoreszenzlicht reflektieren können, das aus den Wanderungsrichtungs-Seitenenden (16, 40) der Plattengele (4, 23) oder der daran anliegenden Teile austritt, damit es in einen Lichtempfänger des Fluoreszenzlicht-Detektors (8, 32) fällt.

5. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der ein eindimensionaler oder zweidimensionaler Fluoreszenzlicht-Detektor (8, 32) als Fluoreszenzlicht-Detektor verwendet wird.

6. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der eine Einrichung vorgesehen ist, um das Wanderungsrichtungs-Seitenende (16, 40) jeder der parallel angeordneten Plattengele (4, 23) oder den daran anliegenden Teil zur selben Zeit mit Licht zu bestrahlen.

7. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der der Fluoreszenzlicht-Detektor (8, 32) eine optisches System hat, das eine Vielzahl von Fluoreszenzlicht-Bildern (13, 38) gleichzeitig empfangen kann.

8. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der eine Vielzahl von Plattengelen (4, 23) über Gel-Trägerplatten (22) zusam­ men integriert sind.

9. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der die Elektrophorese-Vorrichtung eine Trenn- und Erfassungsvorrichtung für DNA oder RNA ist.

10. Elektrophorese-Vorrichtung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp nach Anspruch 1, bei der eine Multicolor-Fluoreszenz-markierte Probe eine mit Fluoreszenz zu erfas­ sende Probe ist, und die Einrichtungen hat, die in Pfaden verschachtelt sind, durch welche das Fluoreszenzlicht auf dem Fluoreszenzlicht-Detektor (8, 32) fokussiert werden kann, wobei diese Einrichungen das Fluoreszenzlicht nach Wellenlängen streuen, das aus den Wanderungsrichtungs-Seitenenden (16, 40) der parallel angeordneten Plattengele (4, 23) oder der daran benachbarten Teile austritt.

11. Trägerbehälter zur Verwendung mit der Elektrophorese-Vorrichung vom Fluoreszenz-Erfassungstyp mit einer Vielzahl von Gel-Trägerplatten (22), die vertikal in bestimmten Abständen auf einem Boden aufgesetzt sind; und einer Verbindungsrille auf deren Boden, um zu ermöglichen, daß unpolymerisiertes Acrylamid-Monomer, das in einen Infektionseinlaß (24) injiziert ist, zwischen die Vielzahl der Gel-Trägerplatten (22) hineinfließt, wobei die Gel-Trägerplatten (22) einen darüber liegenden Raum zur Aufnahme eines Elektrolyten haben.