CN104487835A - 前处理电泳用一体型盒、前处理一体型毛细管电泳装置以及前处理一体型毛细管电泳方法 - Google Patents

前处理电泳用一体型盒、前处理一体型毛细管电泳装置以及前处理一体型毛细管电泳方法 Download PDF

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Abstract

能够全自动地实现从前处理至电泳的全部的工序。提供前处理电泳用一体型盒，具有与构成前处理的各个工序对应的一个或者多个区域构造，各区域构造具有：(1)第一区域，其具有反应槽、试剂槽、对各槽之间进行连接的多个流路、以及配置于上述流路的多个调节阀，并且具有对位于前级的区域构造的反应槽与位于后级的区域构造的反应槽进行连接的流路；(2)第二区域，其具有泳动溶液槽、阴极缓冲液槽以及清洗液槽，并且具有对位于前级的上述区域构造的载体槽与上述泳动溶液槽进行连接的流路及其调节阀。

Description

前处理电泳用一体型盒、前处理一体型毛细管电泳装置以及前处理一体型毛细管电泳方法
技术领域
本发明例如涉及能够在从从生物体样本提取核酸并对其进行放大·附加标识的前处理至电泳的全部工序中使用的前处理电泳用一体型盒(Integratedsample preparation and electrophoresis device)、能够自动执行全部工序的前处理一体型毛细管电泳装置(Integrated sample preparation and electrophoresisapparatus)、以及前处理一体型毛细管电泳方法(Integrated sample preparationand electrophoresis method)。
背景技术
在基因诊断、DNA鉴定等在基因层面对生物体样本进行解析的方法中，通常，按顺序执行(1)执行从生物体样本提取核酸的工序、对被提取的核酸进行放大的工序、对核酸附加标识的工序等的前处理反应的阶段以及(2)读取前处理后的核酸的碱基序列的电泳的阶段。在这些各阶段存在分别对多个试剂进行混合、加热、分注的操作，从而在解析时需要较多的作业量。
因此，公知有以作业性提高等为目的，在组装显影液的储藏槽、流路等的盒上自动地执行在前处理的各工序中所需的操作的方法(例如参照专利文献1)。
另外，在核酸的电泳中通常使用毛细管电泳装置。作为以往的毛细管电泳装置的一个例子，存在专利文献2所记载的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-330179号公报
专利文献2：美国专利第5366608号说明书
发明要解决的课题
然而，专利文献1记载了使基因解析的各工序自动化的技术，但未假定使从生物体样本或者从核酸经由电泳至获得碱基序列的一系列的操作整体自动化的情况。因此，在现有技术中，必然产生将在各工序中使用的盒、样本轮流载置于对应装置的作业，为此的作业较繁琐。
发明内容
因此，本发明提供能够全自动地执行从样本液提取核酸的阶段或者对之后的核酸进行放大并附加标识的前处理的阶段至对核酸进行电泳而读取碱基序列的一系列的操作的技术。
用于解决课题的方案
本发明提供能够在从由一个或者多个工序构成的前处理至电泳的一系列的反应中使用的一体型盒、使用该盒并仅通过一个装置实现从前处理至电泳的一系列的反应的前处理一体型毛细管电泳装置以及方法。
发明的效果
根据本发明，能够使用一个装置以及一个盒执行从前处理至电泳的一系列的反应，从而能够期待作业性的提高。上述的以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明更加明确。
附图说明
图1是表示实施例1所涉及的前处理一体型毛细管电泳装置的结构例的图。
图2是表示实施例1所涉及的前处理电泳用显影液的一体型盒的上表面结构例的图。
图3是表示毛细管阵列的上表面结构的图。
图4是表示泵·缓冲单元的剖面结构例的图。
图5是对实施例1所涉及的前处理工序进行说明的图。
图6是表示核酸提取区域的上表面结构例的图。
图7是表示PCR区域的上表面结构例的图。
图8是表示循环测序区域的上表面结构例的图。
图9是表示泳动区域的上表面结构例的图。
图10是对前处理一体型毛细管电泳装置的动作顺序进行说明的流程图。
图11是表示实施例2所涉及的盒的上表面结构例的图。
图12是表示实施例4所涉及的盒的上表面结构例的图。
具体实施方式
实施例
以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明的实施方式不限定于后述的实施例，能够在其技术思想的范围内进行各种变形。
[实施例1]
[前处理一体型毛细管电泳装置的结构]
图1表示实施例1所涉及的前处理一体型毛细管电泳装置100的结构。前处理一体型毛细管电泳装置100是通过使用在本说明书中提出的盒200而全自动地执行从前处理至电泳的一系列的反应、操作的装置。对盒200的详细后述。
前处理一体型毛细管电泳装置100具有：毛细管阵列400、泵·缓冲单元450、恒温单元410、加热器500、送液泵520、调节阀单元550、自动取样单元600、检测单元700、高压电源单元800、以及控制器900。对这些单元的详细后述。此外，控制器900对构成前处理一体型毛细管电泳装置100的各部的动作进行控制。另外，盒200载置于未图示的载置台，在载置台的内部安装有加热器500。
[盒的结构]
在本实施例中使用的盒200由在其表面形成流路、调节阀的一片平板状的基板构成。在本实施例中，在从核酸提取至泳动样本的准备的一系列的操作中使用一联盒200。各操作通过在下项以后详细地进行说明的前处理一体型毛细管电泳装置100的各单元的协作而被全自动地执行。在本实施例中，针对一次测定，原则上用尽一联盒200。
图2表示在本实施例中使用的盒200的整体结构。盒200大体由四个区域构成。分别为在从生物体样本提取核酸之前的反应所使用的核酸提取区域201、核酸的放大与提纯所使用的PCR区域202、在通过循环测序反应将标识附加于核酸时使用的循环测序区域203、以及在毛细管电泳中使用的泳动区域204。对各区域的构造以及操作方法后述。
[毛细管阵列的结构]
图3表示毛细管阵列400的上表面结构。毛细管阵列400具有捆束一根以上的毛细管401的结构。毛细管401由内径为几十～几百微米、外径为几百微米的玻璃管构成，且表面被聚酰亚胺等涂层。在毛细管401的内部填充有在电泳时对样本给予泳动速度差的分离介质。
在毛细管401的一端设置有毛细管头402。毛细管头402是捆束毛细管401的部件。通过该毛细管头402，对泵·缓冲单元450与毛细管阵列400进行连接。在毛细管401的另一端形成有阴极电极403。阴极电极403与样本、溶液等接触。此外，在毛细管头402的附近位置设置有检测部404。在该检测部404中进行在毛细管401内被泳动分离的样本的读取。在毛细管401破损或者品质劣化时，根据需要进行更换。
[恒温单元的结构]
恒温单元410具有在电泳时将毛细管阵列400的温度保持为设定温度的功能。恒温单元410是通过安装有加热器的温度控制基板与隔热件夹持毛细管阵列400的结构的平板状的部件。在温度控制基板安装有反馈用的温度传感器。此处，毛细管阵列400的阴极电极403侧的一端固定于恒温单元410。由此，能够将毛细管头402的前端固定于所希望的位置。
[泵·缓冲单元的结构]
泵·缓冲单元450是用于向毛细管阵列400(具体而言，各个毛细管401)填充聚合物等分离介质的泵。
图4表示泵·缓冲单元450的详细构造。泵·缓冲单元450具有：处理容器451、对容器内进行封闭并对内部施加压力的活塞452、对处理容器451的前端与毛细管阵列400进行连接的阀453、以及固定于阀453或者活塞452的阳极电极454。
阳极电极454的前端从处理容器451的底面(设置有输出口的面)向内侧突出。
在处理容器451的内部以牵拉活塞452的状态(初始状态)收容有分离介质456。此外，在活塞452的前端安装有由薄膜455围起的小袋，在其内部填充有阳极缓冲液457。如上，在牵拉活塞452的状态下，处理容器451的内侧分割成两个区域。因此，分离介质456与阳极缓冲液457不会混合。
在将分离介质456填充于毛细管阵列400内时，从外部施加压力而将活塞452压入处理容器451的内侧。此时，在处理容器451的内侧施加有较高的压力。由此，分离介质456通过阀453而填充于毛细管401内。
在电泳时，进一步施加压力而将活塞452进一步压入处理容器451的内侧。此时，若活塞452的行程量超过一定量，则阳极电极454的前端冲破薄膜455。由此，分离介质456与阳极缓冲液457在处理容器451的内部混合。
此外，在泵·缓冲单元450中，也可以将分离介质456与阳极缓冲液457保存于同一部件内的不同区域。但是，阳极电极454需要始终与阳极缓冲液457接触。
[加热器的结构]
加热器500用于盒200所保持的溶液的保温、热循环等的温度调节。在为图1所示的例子的情况下，加热器500配置于盒200的载置台的内侧或者表面。例如加热器500与盒200被固定件等固定。
[送液泵的结构]
送液泵520向形成于盒200的调节阀输送空气等，从而对盒内的流路、槽进行加压、减压，进而对盒200内的溶液的输送液进行调节。
[调节阀单元的结构]
调节阀单元550是对形成于盒200的调节阀进行开闭的机构部。
[自动取样单元的结构]
自动取样单元600是将盒200按顺序向初始安装位置输送，接下来向前处理反应单元部输送，然后向毛细管400的样本导入端输送的机器人装置。
[检测单元的结构]
检测单元700相对于毛细管阵列400的检测部404照射激光、从LED等光源输出的激励光701，并通过检测器703对从毛细管401产生的散射光702等进行检测。检测出的光输出至未图示的测定装置。测定装置基于检测出的散射光702的信号强度对样本进行分析。
[高压电源单元的结构]
高压电源单元800与阳极电极454以及阴极电极403连接，对填充有聚合物的毛细管401施加高电压，从而执行电泳。
[控制器的结构]
控制器900以使加热器500、送液泵520、以及调节阀单元550协作地动作的方式对各部的动作进行控制。
[从前处理至电泳的动作概要]
接着，对在前处理一体型毛细管电泳装置中自动地执行的一系列的动作进行说明。
(1)前处理动作
此处，参照图5对前处理的处理内容的概要进行说明。此外，所谓前处理是从棉签、血液等生物体样本提取核酸，为分析用(基于毛细管电泳的碱基序列解析)对样本进行处理的操作。前处理能够大体划分成三个工序。分别为核酸提取1100、PCR反应1200、循环测序反应1300。此外，因解析对象不同，也存在仅通过核酸提取1100与PCR反应1200结束前处理，从而执行毛细管电泳1400的情况。
三个工序均能够以相同的顺序来执行。即，(1)试剂与样本的混合1101，(2)反应的进行1102，(3)核酸与载体的吸附1103，(4)载体的清洗1104，(5)核酸的溶出1105五个顺序。其中，(1)与(2)为反应的实施，(3)～(5)为反应物的提纯。
以下，在各阶段中，对由控制器900执行的控制动作的内容进行说明。
(1－1)核酸提取
在核酸提取1100中，首先，执行(1)的控制动作1101。在该控制动作1101中，首先，将样本插入盒200。样本向储藏有试剂的反应槽输送，并被混合。样本例如为生物体样本。另外，试剂例如为细胞裂解液、缓冲液等。
接下来，执行(2)的控制动作1102。在该控制动作1102中，通过加热器500，将盒200的温度过热或者冷却至适当的反应温度。通过该温度调节，能够溶解生物体样本，从而使核酸露出。
接着，执行(3)的控制动作1103。在该控制动作1103中，将溶解的样本输送至载体槽而与载体混合，从而使核酸吸附于载体表面。接下来，执行(4)的控制动作1104。在该控制动作1104中，将清洗液输送至载体槽，从而对吸附于载体的核酸以外的试剂、样本进行冲洗。此外，废液被输送至废液槽。最后，执行(5)的控制动作1105。在该控制动作1105中，将溶出液输送至载体槽，而对吸附于载体的核酸进行回收。
(1－2)PCR反应
在PCR反应1200中，也首先，执行(1)的控制动作1101。在该控制动作1101中，首先，将核酸提取后的样本从核酸提取区域201输送至PCR区域202。样本向储藏有试剂(底层涂料、dNTP、缓冲液、酶)的反应槽输送，并被混合。
接下来，执行(2)的控制动作1102。在该控制动作1102中，通过加热器500的热循环，将盒200内的混合溶液的温度过热或者冷却至适当的反应温度。通过该温度调节，仅对核酸中的目标区域进行放大。
接着，执行(3)的控制动作1103。在该控制动作1103中，将反应产物输送至载体槽而与载体混合，从而使核酸吸附于载体表面。接下来，执行(4)的控制动作1104。在该控制动作1104中，将清洗液输送至载体槽，从而对吸附于载体的核酸以外的试剂、样本进行冲洗。此外，废液输送至废液槽。最后，执行(5)的控制动作1105。在该控制动作1105中，将溶出液输送至载体槽，而对吸附于载体的核酸进行回收。
(1－3)循环测序反应
在循环测序反应1300中，也首先，执行(1)的控制动作1101。在该控制动作1101中，首先，将PCR反应后的产物从PCR区域202输送至循环测序区域203。来自PCR区域202的产物向储藏有试剂(底层涂料、荧光标识的dNTP、酶、缓冲液等)的反应槽输送，并被混合。
接下来，执行(2)的控制动作1102。在该控制动作1102中，通过加热器500的热循环，将盒200内的混合溶液的温度过热或者冷却至适当的反应温度。通过该温度调节，对核酸合成进行荧光标识的dNTP。
接着，执行(3)的控制动作1103。在该控制动作1103中，使反应产物向载体槽输送而与载体混合，从而使核酸吸附于载体表面。接下来，执行(4)的控制动作1104。在该控制动作1104中，将清洗液输送至载体槽，从而对吸附于载体的核酸以外的试剂、样本进行冲洗。此外，废液输送至废液槽。最后，执行(5)的控制动作1105。在该控制动作1105中，将溶出液输送至载体槽，而对吸附于载体的核酸进行回收。即，从反应产物除去多余的荧光、底层涂料等，从而对核酸进行回收。核酸回收至泳动区域204。
(2)泳动动作
对回收至泳动区域204的核酸实施毛细管电泳1400。
[各区域的构造与输送液体]
接着，对构成盒200的各区域内的输送液体顺序具体地进行说明。此外，核酸提取区域201、PCR区域202、循环测序区域203的大致的结构以及送液用的顺序相同。此外，盒200优选由生物体样本难以吸附的材料，例如石英玻璃、PMMA、聚碳酸酯等构成。
图6表示核酸提取区域201的结构例。核酸提取区域201具有：内置试剂的试剂槽211、对已插入的生物体样本与试剂进行混合的反应槽212、内置有反应产物的提纯所使用的载体的载体槽213、内置有对载体进行清洗的清洗液的清洗液槽214、从载体槽对核酸以外的溶液进行回收的废液槽215、以及内置有用于从载体回收核酸的溶出液的溶出液槽216。
试剂槽211以在保管试剂的状态下能够输送的方式采用封闭构造。另一方面，也可以相对于空的试剂槽211在进行分析前注入任意的试剂，并对其进行分析。
在各槽211～216之间设置有流路241～246以及与对流路的开闭进行调节的调节阀231～237。其中，流路246是对核酸提取区域201与PCR区域202进行连接的流路。此外，在核酸提取区域201形成有用于通过基于送液泵520的加压对溶液进行输送的端口217～220以及端口流路221～224。端口流路221～224是对端口217～220与分别对应的槽单独地进行连接的流路。
调节阀231配置于对试剂槽211与反应槽212进行连接的流路241，调节阀232配置于对反应槽212与载体槽213进行连接的流路242，调节阀233配置于对清洗液槽214与载体槽213进行连接的流路243，调节阀234与调节阀235配置于对载体槽213与废液槽215进行连接的流路244，调节阀236配置于对溶出液槽216与载体槽213进行连接的流路245，调节阀237配置于对载体槽213与PCR区域202进行连接的流路246。
载体槽213与反应槽212、清洗液槽214、废液槽215、溶出液槽216分别被不同的流路242、243、244、245连接。此外，决定全部的流路的流动方向，作为原则不允许逆流。
另外，试剂槽211、清洗液槽214、废液槽215、溶出液槽216分别经由端口流路221～224与端口217～220连接。
配置于载体槽213的载体优选为玻璃微珠、玻璃纤维、多孔质玻璃等核酸特别地容易吸附的物质。在进一步提高提纯的程度的情况下，存在预先将附加有生物素的底层涂料用于反应，从而对载体槽213表面装饰链霉亲和素的方法。清洗液较高浓度地包含酒精等有机溶剂，对载体清洗多次，从而从载体除去核酸以外的成分。
图7表示PCR区域202的结构例。PCR区域202具有：内置有试剂的试剂槽251、对核酸提取区域201的生成物以及试剂进行混合并实施热循环的反应槽252、内置有反应产物的提纯所使用的载体的载体槽253、内置有对载体进行清洗的清洗液的清洗液槽254、从载体槽对核酸以外的溶液进行回收的废液槽255、以及内置有用于从载体回收核酸的溶出液的溶出液槽256。
在各槽251～256之间设置有流路281～286以及对流路的开闭进行调节的调节阀271～277。其中，流路286是对PCR区域202与循环测序区域203进行连接的流路。此外，在PCR区域202形成有用于通过基于送液泵520的加压对溶液进行输送的端口257～260以及端口流路261～264。端口流路261～264是对端口257～260与分别对应的槽单独地进行连接的流路。在为PCR区域202的情况下，也决定全部的流路的流动方向，作为原则不允许逆流。
图8表示循环测序区域203的结构例。循环测序区域203具有：内置有试剂的试剂槽311、对PCR区域202的生成物与试剂进行混合并实施热循环的反应槽312、内置反应产物的提纯所使用的载体的载体槽313、内置有对载体进行清洗的清洗液的清洗液槽314、从载体槽对核酸以外的溶液进行回收的废液槽315、以及内置有用于从载体回收核酸的溶出液的溶出液槽316。
在各槽311～316之间设置有流路341～346以及对流路的开闭进行调节的调节阀331～337。其中，流路346是对循环测序区域203与泳动区域204进行连接的流路。此外，在循环测序区域203形成有用于通过基于送液泵520的加压对溶液进行输送的端口317～320以及端口流路321～324。端口流路321～324是对端口317～320与分别对应的槽单独地进行连接的流路。在为循环测序区域203的情况下，也决定全部的流路的流动方向，作为原则不允许逆流。
图9表示泳动区域204的结构例。泳动区域204具有：泳动溶液槽351、内置有包含电解质的缓冲液的阴极缓冲液槽352、以及内置有对毛细管进行清洗的清洗水的清洗水槽353。其中，泳动溶液槽351经由流路346与循环测序区域203连接。此外，在泳动区域204形成有用于通过基于送液泵520的加压对溶液进行输送的端口354以及端口流路355。端口流路355对端口354与泳动溶液槽351进行连接。
此外，在本实施例中，如图6～图8所示，对分别形成核酸提取区域201～循环测序区域203的各区域的清洗液槽与废液槽的情况进行了说明。但是，也可以将该区域的清洗液槽与废液槽共用化为一个。另外，在本实施例中，对构成盒200的区域的个数为四个的情况进行了说明，但区域的个数也可以根据作为解析对象的样本或者作为开始的样本的类型而增减。
[调节阀伴随着输送液体的开闭]
以下，使用盒200对实施前处理与毛细管电泳的顺序进行说明。从前处理至毛细管电泳的一系列的顺序基本上通过基于输送液体的试剂的混合与加热处理的组合而被实现。在以下的说明中，以对溶液的输送采用作为最通常的方法的基于泵的加压方式进行说明。
首先，搭载于盒200的调节阀与端口全部处于关闭的状态，根据需要进行打开的操作。关闭的状态的调节阀具有不通过溶液类，而通过空气、气体等气体的机构。具有这种特性的调节阀已知，因此省略详细的说明。
核酸提取区域201、PCR区域202、循环测序区域203的溶液的输送针对各区域分别按顺序实施五次送液操作从而结束。此处，以第一个核酸提取区域201为例进行说明。PCR区域202以及循环测序区域203的送液操作与此相仿。
操作(1)
首先，将棉签、血液等生物体样本插入反应槽212，并利用密封件等加盖而形成对系统进行了封闭的状态。在该状态下，打开调节阀231与端口217、218，从端口217注入空气。空气按端口217→试剂槽211→反应槽212→载体槽213→废液槽215→端口218的顺序流动。若将空气注入端口217，则内置于试剂槽211的试剂通过流路241而流向反应槽212，从而与生物体样本相互混合。此时，根据需要，也可以使用加热器500对盒200进行加热，而将反应槽212内的混合液的温度调节成为适温。
操作(2)
接着，进一步在释放调节阀232的状态下，从端口217注入空气。此外，空气的流路与操作(1)相同。在该情况下，反应槽212内的生物体样本与试剂的混合液通过流路242而流向载体槽213。此时，混合液中的核酸附着于载体槽213内的载体。
操作(3)
接下来，关闭调节阀232与端口217，而打开调节阀233～235与端口219。此外，端口218保持打开的状态。在该状态下从端口219注入空气。此时，空气按端口219→清洗液槽214→载体槽213→废液槽215→端口218的顺序流动。若将空气注入端口219，则位于载体槽213的混合液通过流路244向废液槽215流出。取而代之，内置于清洗液槽214的清洗液通过流路243流入载体槽213。并且，若将空气继续向端口219注入，则内置于载体槽213的清洗液向废液槽215全部被输送。然后，为了防止逆流与混入，关闭调节阀233～235。该操作反复多次从而能够提高提纯的效果。
操作(4)
接下来，关闭端口219，打开调节阀236与端口220。此处，端口218也保持打开的状态。此时，空气按端口219→清洗液槽214→载体槽213→废液槽215→端口218的顺序流动。若从端口220注入空气，则内置于溶出液槽216的溶出液通过流路245流入载体槽213。
操作(5)
在使溶出液槽216的溶出液流入载体槽213后，放置附着于载体的核酸溶出于溶出液充分的时间。然后，关闭端口218，而打开调节阀237与端口258。此时，打开设置于PCR区域202的端口258。由此，空气按顺序流向端口220→溶出液槽216→载体槽213→反应槽252→载体槽253→废液槽255→端口258。在该状态下，从端口220注入空气。于是，载体槽213的溶液通过流路246流入接下来的区域，即PCR区域202的反应槽252。如上，若从核酸提取区域201向PCR区域202的输送液体结束，则关闭端口220以及258。
在本实施例的情况下，PCR区域202与循环测序区域203具有与核酸提取区域201相同的构造。因此，PCR区域202与循环测序区域203也反复实施与上述的操作(1)～(5)相同的操作。
接着，对泳动区域204的溶液的输送进行说明。在泳动区域204的泳动溶液槽351预先封入有甲酰胺等变性剂。从循环测序区域203被输送的溶出液成为在泳动溶液槽351中与变性剂混合的状态。此外，在泳动区域204除了泳动溶液槽351之外，还设置有阴极缓冲液槽352与清洗水槽353，但为了防止来自各槽的溶液的蒸发与来自外部的混合，而利用密封件等薄膜覆盖各槽的开口。
在进行毛细管电泳时，毛细管401的前端冲破覆盖泳动溶液槽351的开口的薄膜，而浸入槽内的溶液。对于薄膜而言，也可以不是毛细管前端而使用另行准备的针刺破。另外，各槽的开口由密封件覆盖，除此以外也可以由切有狭缝的橡胶膜覆盖，从该缝隙插入毛细管的前端。
[前处理一体型毛细管电泳装置的处理动作]
图10表示本实施例所涉及的前处理一体型毛细管电泳装置100的动作顺序。针对各步骤，边补足附图边进行说明。
(步骤2001)
作为前提，首先，将导入了样本的盒200安装于前处理一体型毛细管电泳装置100的载置台。另外，将泵·缓冲单元450安装于前处理一体型毛细管电泳装置100。在该状态下，若打开装置主体的电源，则开始该动作顺序。首先，将封入有生物体样本以及试剂的盒200固定于自动取样单元600。此时，盒200的底面与加热器500接触。盒200的调节阀231～237、271～277、331～337与调节阀单元550连接，端口217～220、257～260、317～320与送液泵520连接。另外，将泵·缓冲单元450与毛细管阵列400的一端部以及高压电源单元800分别连接。
(步骤2002)
在该状态下，开始基于加热器500的温度调节。温度也可以由用户在每次使用时手动地设定，也可以以与测定的内容对应的方式自动地设定为预先决定的温度。另外，在该阶段，也开始激光701的照射。此外，在激光的照射后，输出不稳定。因此，为了维持检测灵敏度，只要在开始电泳前，预先开始激光的照射即可。
(步骤2003)
对盒200、加热器500、调节阀单元520三个进行固定的自动取样单元600的臂动作，从而在阴极缓冲液槽352浸有毛细管阵列400的前端。
(步骤2004)
接下来，相对于泵·缓冲单元450的活塞452，通过手动或者自动控制施加外力，从而已内置的分离介质456被填充于毛细管阵列400。同时，成为阳极电极454被浸入阳极缓冲液457的状态。
(步骤2005)
在盒200中，核酸提取、PCR反应、循环测序反应连续地被实施。实施方法如上。另外，通过高压电源单元800，对毛细管的两端施加电压。该操作也被称为预运行(pre-run)。实施预运行较长时间，从而存在提高毛细管电泳的分析性能的效果。
(步骤2006)
通过调节阀单元550与送液泵520，将循环测序区域203的样本输送至位于后级的泳动溶液槽351。当在盒200中输送试剂、混合液、反应液时，若对从泵520注入的空气的量进行调节，则能够对送液量进行调节。此外，优选不是将各区域的溶出液的全部量输送至下一个槽，而预先对一部分进行保管，于是，能够从中途再次实施分析。
(步骤2007)
此处，暂时停止电压的施加。在该状态下，自动取样单元600动作，从而毛细管阵列400的前端被插入泳动溶液槽351。
(步骤2008)
从高压电源单元800向毛细管阵列的两端短时间施加较弱的电压，从而将适量的样本导入填充有分离介质的毛细管阵列400。
(步骤2009)
再次，自动取样单元600动作，从而将毛细管阵列400的前端浸入封入阴极缓冲液槽352内的阴极缓冲液。
(步骤2010)
从高压电源单元800向毛细管阵列400施加高电压，从而实施电泳。在电泳过程中，向毛细管401的检测部404照射激励光701。检测器703通过激励光701对样本施加荧光的状态进行检测，从而向未图示的测定装置输出检测结果。测定装置基于检测结果对样本进行分析。
(步骤2011)
在该阶段，电泳结束。
(步骤2012)
在电压施加结束后，自动取样单元600动作，从而将毛细管阵列400的前端浸入清洗液槽353。在清洗水槽353封入有对毛细管的前端以及内部进行清洗的清洗水。
(步骤2013)
通过手动或者自动控制牵拉泵·缓冲单元450的活塞452，从而利用清洗液充满毛细管阵列的内部。若反复该操作数回，则能够提高清洗效果。
[总结]
如以上说明的那样，若将本实施例所涉及的盒200与前处理(核酸提取、放大反应、循环测序反应等)一体型毛细管电泳装置100组合来使用，则能够仅使用一台装置与一个盒执行从前处理至电泳的全部反应工序的自动化。
[实施例2]
在本实施例中，示出了从已提纯的核酸实施毛细管电泳，进行碎块解析的情况下适用的盒200的结构例。前处理一体型毛细管电泳装置100的基本结构、动作与实施例1相同。以下，以本实施例与实施例1的差别点为中心进行说明。
图11表示本实施例所涉及的盒200的结构例。图11所示的盒200仅由PCR区域202与泳动区域204构成，从而能够省略核酸提取区域201、循环测序区域203。
在该实施例的情况下，将已提纯的核酸的溶液导入反应槽252，然后，利用密封件等加盖而形成对系统进行了封闭的状态，从而能够开始处理工序。以下的工序与实施例1相同。在该情况下，也能够实现与实施例1相同的效果。
[实施例3]
在本实施例中，使封入槽内的试剂不同，从而能够进行其他的解析的实施。如前叙述的那样，在PCR区域202的试剂槽251以在保管有试剂的状态下能够搬运的方式被封闭。另一方面，也可以相对于空的试剂槽251，在分析之前注入任意的试剂并对其进行解析。
作为一个例子，对从已提纯的核酸实施STR(Short tandem repeat)解析的方法进行说明。此外，前处理一体型毛细管电泳装置100的基本结构、动作与实施例2相同。
本实施例与实施例2的不同点是在试剂槽251预先封入有用于PCR反应的酶、dNTP、缓冲液等混合溶液、在反应液槽252预先封入有与STR区域对应的荧光标识底层涂料混合液这点。在该情况下，也能够实现与实施例2相同的效果。
[实施例4]
在本实施例中，对从已提纯的核酸能够进行PCR反应、循环测序反应的结构进行说明。前处理一体型毛细管电泳装置100的基本结构、动作与实施例1相同。以下，以实施例1与本实施例的差别点为中心进行说明。
图12表示本实施例所涉及的盒200的结构例。图12所示的盒200仅由PCR区域202、循环测序区域203以及泳动区域204三个构成，从而能够省略核酸提取区域201。
在本实施例的情况下，反应动作从在反应槽252插入已提纯的核酸的溶液，并利用密封件等加盖而对系统进行了封闭的状态开始。以下的工序与实施例1相同。在该情况下，也能够实现与实施例1相同的效果。
[其他的实施例]
本发明不限定于上述的实施例，能够包含各种变形例。例如，上述的实施例为了容易明确本发明说明而详细地进行了说明，未必限定于具备全部的结构。另外，能够将某实施例的一部分置换成其他的实施例的结构，另外，也能够对某实施例的结构添加其他的实施例的结构。另外，也能够对各实施例的结构的一部分、其他的结构追加、削除或者置换。
符号的说明
100：前处理一体型毛细管电泳装置；200：盒；201：核酸提取区域；202：PCR区域；203：循环测序区域；204：泳动区域；211、251、311：试剂槽；212、252、312：反应槽；213、253、313：载体槽；214；254；314：清洗液槽；215、255、315：废液槽；216、256、316：溶出液槽；217～220、257～260、317～320、354：端口；221～224、261～264、321～324：端口流路；231～237、271～277、331～337：调节阀；241～246、281～286、341～346、351：泳动溶液槽；352：阴极缓冲液槽；353：清洗水槽；355：流路；400：毛细管阵列；401：毛细管；402：毛细管头；403：阴极电极；404：检测部；410：恒温单元；450：泵·缓冲单元；451：处理容器；452：活塞；453：阀；454：阳极电极；455：薄膜；456：分离介质(聚合物)；457：阳极缓冲液；500：加热器；520：送液泵；550：调节阀单元；600：自动取样单元；700：检测单元；701：激励光；702：散射光；703：检测器；800：高压电源单元；900：控制器。

Claims (10)

1.一种前处理一体型毛细管电泳装置，其特征在于，具有：
前处理电泳用一体型盒的载置台，其具有与从生物体样本提取核酸的工序、针对目标区域进行PCR反应的工序以及针对被放大的核酸进行循环测序反应的工序的每一个对应的一个或者多个区域构造，各区域构造具有：(1)第一区域，其具有注入生物体样本的反应槽、内置有使用于所述反应的试剂的试剂槽、对各槽之间进行连接的多个流路以及配置于所述流路的多个调节阀，并且具有对位于前级的区域构造的反应槽与位于后级的区域构造的反应槽进行连接的流路；(2)第二区域，其具有内置泳动溶液的泳动溶液槽、内置有包含在毛细管电泳中使用的电解质的缓冲液的阴极缓冲液槽以及内置有清洗液的清洗液槽，所述清洗液对所述毛细管前端部进行清洗并防止样本之间的混合，并且该第二区域具有对位于前级的所述区域构造的载体槽与所述泳动溶液槽进行连接的流路及其调节阀；
温度调节机构，其对所述盒内的溶液温度进行调节；
毛细管电泳机构；以及
控制器，其对所述调节阀的开闭进行控制，并对所述第一区域以及第二区域内及之间的输送液进行控制，并且通过所述毛细管电泳机构的控制对电泳动作进行控制，
自动地执行从所述生物体样本提取核酸的工序、针对目标区域进行PCR反应的工序、针对被放大的核酸进行循环测序反应的工序的至少一个以及通过毛细管电泳对核酸进行分析的工序之前的全部工序。
2.根据权利要求1所述的前处理一体型毛细管电泳装置，其特征在于，
在所述第一区域具有与进行PCR反应的工序对应的一个区域构造、所述第二区域具有与电泳的工序对应的一个区域构造时，
所述控制器将从生物体样本提纯了的核酸的溶液注入所述第一区域的所述反应槽而开始前处理。
3.根据权利要求1所述的前处理一体型毛细管电泳装置，其特征在于，
在所述第一区域具有与进行PCR反应的工序和进行循环测序反应的工序对应的两个区域构造、所述第二区域具有与电泳的工序对应的区域构造时，
所述控制器将从生物体样本提纯了的核酸的溶液注入所述第一区域的所述反应槽而开始前处理。
4.根据权利要求1所述的前处理一体型毛细管电泳装置，其特征在于，
具有泵·缓冲单元，其包括：(1)分配容器，对向构成所述毛细管电泳机构的毛细管供给的缓冲液以及聚合物进行保持，并将其输出口连接于所述毛细管的前端；(2)阻碍所述缓冲液与所述聚合物在所述分配容器内的初始状态下的混合的隔壁；(3)对所述分配容器的内部进行加压以及减压的活塞；(4)以前端部分向所述分配容器的内部突出的状态设置，并在所述活塞进行加压操作时利用所述前端部分冲破所述隔壁而对所述缓冲液与所述聚合物进行混合的一端的阳极端子。
5.一种前处理电泳用一体型盒，其特征在于，
具有与从生物体样本提取核酸的工序、针对目标区域进行PCR反应的工序以及针对被放大的核酸进行循环测序反应的工序的每一个对应的一个或者多个区域构造，
各区域构造具有：
第一区域，其具有注入生物体样本的反应槽、内置有使用于所述反应的试剂的试剂槽、对各槽之间进行连接的多个流路以及配置于所述流路的多个调节阀，并且具有对位于前级的区域构造的反应槽与位于后级的区域构造的反应槽进行连接的流路；
第二区域，其具有内置泳动溶液的泳动溶液槽、内置有包含在毛细管电泳中使用的电解质的缓冲液的阴极缓冲液槽以及内置有清洗液的清洗液槽，所述清洗液对所述毛细管前端部进行清洗并防止样本之间的混合，并且该第二区域具有对位于前级的所述区域构造的载体槽与所述泳动溶液槽进行连接的流路及其调节阀。
6.根据权利要求5所述的前处理电泳用一体型盒，其特征在于，
所述第一区域具有与进行PCR反应的工序对应的一个区域构造，所述第二区域具有与电泳的工序对应的一个区域构造。
7.根据权利要求5所述的前处理电泳用一体型盒，其特征在于，
所述第一区域具有与进行PCR反应的工序和进行循环测序反应的工序对应的两个区域构造，所述第二区域具有与电泳的工序对应的区域构造。
8.一种前处理一体型毛细管电泳方法，是前处理一体型毛细管电泳装置的前处理一体型毛细管电泳方法，该前处理一体型毛细管电泳装置具有：载置前处理电泳用一体型盒载置的载置台，所述前处理电泳用一体型盒通过流路连接与从生物体样本提取核酸的工序、针对目标区域进行PCR反应的工序、针对被放大的核酸进行循环测序反应的工序的至少一个以及通过毛细管电泳对核酸进行分析的工序分别对应的多个区域；对所述盒内的溶液温度进行调节的温度调节机构；毛细管电泳机构；对调节阀的开闭进行控制，对第一区域以及第二区域内及之间的输送液进行控制，并且通过所述毛细管电泳机构的控制对电泳动作进行控制的控制器，
所述前处理一体型毛细管电泳方法的特征在于，
所述控制器与构成前处理电泳用一体型盒的第一区域的构造对应，对从所述生物体样本提取核酸的工序、针对目标区域进行PCR反应的工序、针对被放大的核酸进行循环测序反应的工序的至少一个以及通过毛细管电泳对核酸进行分析的工序之前的全部工序的自动执行进行控制。
9.根据权利要求8所述的前处理一体型毛细管电泳方法，其特征在于，
在与前处理对应的区域仅具有与进行PCR反应的工序对应的一个区域构造时，
所述控制器在将从生物体样本提纯了的核酸的溶液注入所述区域构造内的反应槽后开始所述前处理。
10.根据权利要求8所述的前处理一体型毛细管电泳方法，其特征在于，
在与前处理对应的区域具有与进行PCR反应的工序和进行循环测序反应的工序对应的两个区域构造时，
所述控制器将从生物体样本提纯了的核酸的溶液注入所述区域构造内的反应槽而开始前处理。
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