JP2002306154A - Ｄｎａ断片増幅装置 - Google Patents
Ｄｎａ断片増幅装置Info
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- JP2002306154A JP2002306154A JP2001117965A JP2001117965A JP2002306154A JP 2002306154 A JP2002306154 A JP 2002306154A JP 2001117965 A JP2001117965 A JP 2001117965A JP 2001117965 A JP2001117965 A JP 2001117965A JP 2002306154 A JP2002306154 A JP 2002306154A
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- Japan
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- dna
- heating means
- dna fragment
- fractionation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分取したＤＮＡ断片を別のＰＣＲ増幅装置に
移すことなく、分取したＤＮＡチップ上で直接ＰＣＲ増
幅することができるＤＮＡ断片増幅装置を提供する。 【解決手段】 両端に電極ポットを有する溝状のサンプ
ル分画レーンと、該分画レーンの途中で、該分画レーン
と交差する、両端に電極ポットを有する溝状のサンプル
導入レーンと、前記サンプル導入レーンから離れた位置
で、該分画レーンの途中で、該分画レーンから分岐さ
れ、端部に電極ポットを有する溝状のサンプル分取レー
ンとを有するＤＮＡチップを載置するための昇降可能な
載置台を有し、該載置台の、前記分取レーンの端部のポ
ットの底部に対応する位置に、加熱手段及び温度測定手
段を配設し、前記加熱手段が配設された位置に対応する
位置に冷却手段を配設したことを特徴とするＤＮＡ断片
増幅装置。
移すことなく、分取したＤＮＡチップ上で直接ＰＣＲ増
幅することができるＤＮＡ断片増幅装置を提供する。 【解決手段】 両端に電極ポットを有する溝状のサンプ
ル分画レーンと、該分画レーンの途中で、該分画レーン
と交差する、両端に電極ポットを有する溝状のサンプル
導入レーンと、前記サンプル導入レーンから離れた位置
で、該分画レーンの途中で、該分画レーンから分岐さ
れ、端部に電極ポットを有する溝状のサンプル分取レー
ンとを有するＤＮＡチップを載置するための昇降可能な
載置台を有し、該載置台の、前記分取レーンの端部のポ
ットの底部に対応する位置に、加熱手段及び温度測定手
段を配設し、前記加熱手段が配設された位置に対応する
位置に冷却手段を配設したことを特徴とするＤＮＡ断片
増幅装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＤＮＡチップと呼ば
れるような超小型ＤＮＡ電気泳動部材に関する。更に詳
細には、本発明は目的とするＤＮＡ断片を分取し、同時
に該断片をその場で増幅することができる超小型ＤＮＡ
電気泳動部材を用いたＤＮＡ断片増幅装置に関する。
れるような超小型ＤＮＡ電気泳動部材に関する。更に詳
細には、本発明は目的とするＤＮＡ断片を分取し、同時
に該断片をその場で増幅することができる超小型ＤＮＡ
電気泳動部材を用いたＤＮＡ断片増幅装置に関する。
【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。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。
て、ゲル電気泳動法が広く実施されている。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。
【０００３】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。
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。
【０００４】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。この装置では、一対のガ
ラス板の間にポリアクリルアミドなどのゲル電解質を充
填し、ゲル電気泳動層を形成した後、該ゲル電気泳動層
の一端にＤＮＡサンプルを注入し、ゲル電気泳動層の両
端をバッファ液に浸漬させながら、その両端に電圧を印
加してＤＮＡサンプルを電気泳動させることによりゲル
電解質層上にＤＮＡ断片を展開する。光を用いる方法で
は、蛍光ラベルしたＤＮＡ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ＤＮ
Ａ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。
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。この装置では、一対のガ
ラス板の間にポリアクリルアミドなどのゲル電解質を充
填し、ゲル電気泳動層を形成した後、該ゲル電気泳動層
の一端にＤＮＡサンプルを注入し、ゲル電気泳動層の両
端をバッファ液に浸漬させながら、その両端に電圧を印
加してＤＮＡサンプルを電気泳動させることによりゲル
電解質層上にＤＮＡ断片を展開する。光を用いる方法で
は、蛍光ラベルしたＤＮＡ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ＤＮ
Ａ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。
【０００５】しかし、このような装置では一度に多量の
サンプルを取り扱うことができるという利点があるもの
の、泳動作業に数十時間も要し、ＤＮＡ診断などのよう
な迅速な分析を必要とするような要望には答えることが
できなかった。
サンプルを取り扱うことができるという利点があるもの
の、泳動作業に数十時間も要し、ＤＮＡ診断などのよう
な迅速な分析を必要とするような要望には答えることが
できなかった。
【０００６】このような迅速分析という要求に応えるた
めに、ＤＮＡチップと呼ばれる超小型ＤＮＡ電気泳動部
材が試作されている（例えば、特開平７−１９８６８０
号公報及び特開平１１−１８３４３７号公報参照）。図
６はこのようなＤＮＡチップ９０の一例の基本パターン
を示す平面図である。このようなＤＮＡチップにおける
通常の電気泳動は、チャネル内をゲルで満たし、ポット
９４にＤＮＡサンプルを添加し、ポット９１はグランド
とし、ポット９２に荷電を行う（すなわち、ポット９
２：＋電位，ポット９４：−電位）。すると、マイナス
に荷電したＤＮＡサンプルはポット９４からポット９２
の方向に移動を始める。ＤＮＡサンプルがポット９２に
到達する十分な時間経過後、ポット９３に荷電を切り換
える。すると、ＤＮＡサンプルは電気泳動路９４−９２
と泳動路９１−９３の交点にある少量のＤＮＡサンプル
がポット９３方向へ分離の泳動を始める。“ふるい効
果”により分離されたＤＮＡ断片は分子量の大きさの小
さいものから電気泳動路９５−９６との交点を通過す
る。このとき、ポット９５に荷電を行い、必要な大きさ
のＤＮＡ断片のみをポット９５（すなわち、分取ポット
９５）に取り込む。分取ポット９５に取り込まれたＤＮ
Ａ断片はその後、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応法）に
よる増幅及び塩基配列解析などの継続処理に使用され
る。
めに、ＤＮＡチップと呼ばれる超小型ＤＮＡ電気泳動部
材が試作されている（例えば、特開平７−１９８６８０
号公報及び特開平１１−１８３４３７号公報参照）。図
６はこのようなＤＮＡチップ９０の一例の基本パターン
を示す平面図である。このようなＤＮＡチップにおける
通常の電気泳動は、チャネル内をゲルで満たし、ポット
９４にＤＮＡサンプルを添加し、ポット９１はグランド
とし、ポット９２に荷電を行う（すなわち、ポット９
２：＋電位，ポット９４：−電位）。すると、マイナス
に荷電したＤＮＡサンプルはポット９４からポット９２
の方向に移動を始める。ＤＮＡサンプルがポット９２に
到達する十分な時間経過後、ポット９３に荷電を切り換
える。すると、ＤＮＡサンプルは電気泳動路９４−９２
と泳動路９１−９３の交点にある少量のＤＮＡサンプル
がポット９３方向へ分離の泳動を始める。“ふるい効
果”により分離されたＤＮＡ断片は分子量の大きさの小
さいものから電気泳動路９５−９６との交点を通過す
る。このとき、ポット９５に荷電を行い、必要な大きさ
のＤＮＡ断片のみをポット９５（すなわち、分取ポット
９５）に取り込む。分取ポット９５に取り込まれたＤＮ
Ａ断片はその後、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応法）に
よる増幅及び塩基配列解析などの継続処理に使用され
る。
【０００７】ＰＣＲ法の原理は、例えば、実験医学，Ｖ
ｏｌ．７，Ｎｏ．２，１４頁〜１８頁（１９８９）に詳
細に説明されている。このＰＣＲ法は基本的に、特定
のＤＮＡ領域を挟んだ２種類のプライマーが結合された
２本鎖ＤＮＡを熱変性により１本鎖に変性し、プライ
マーをアニーリングし、Ｔａｑポリメラーゼにより伸
長させることからなる一連のサイクルからなり、このサ
イクルを数十回繰り返すことにより、その特定ＤＮＡ領
域を数十万倍に増幅させることからなる。
ｏｌ．７，Ｎｏ．２，１４頁〜１８頁（１９８９）に詳
細に説明されている。このＰＣＲ法は基本的に、特定
のＤＮＡ領域を挟んだ２種類のプライマーが結合された
２本鎖ＤＮＡを熱変性により１本鎖に変性し、プライ
マーをアニーリングし、Ｔａｑポリメラーゼにより伸
長させることからなる一連のサイクルからなり、このサ
イクルを数十回繰り返すことにより、その特定ＤＮＡ領
域を数十万倍に増幅させることからなる。
【０００８】従来のＰＣＲ自動増幅装置では、ポリメラ
ーゼ連鎖反応をプラスチック製のエッペンドルフチュー
ブのような小型試験管内で行っていた。このため、従来
の装置では、エッペンドルフチューブを温度調節可能な
チャンバ内に収容し、このチャンバ内の温度を変化させ
ることにより、エッペンドルフチューブ内の反応混合物
の温度を、熱変性、アニーリング伸長にそれぞれ
必要な温度に周期的に変化させる。例えば、熱変性の
場合は約９４℃、アニーリングの場合は約５５℃、
伸長の場合は約７２℃にされる。
ーゼ連鎖反応をプラスチック製のエッペンドルフチュー
ブのような小型試験管内で行っていた。このため、従来
の装置では、エッペンドルフチューブを温度調節可能な
チャンバ内に収容し、このチャンバ内の温度を変化させ
ることにより、エッペンドルフチューブ内の反応混合物
の温度を、熱変性、アニーリング伸長にそれぞれ
必要な温度に周期的に変化させる。例えば、熱変性の
場合は約９４℃、アニーリングの場合は約５５℃、
伸長の場合は約７２℃にされる。
【０００９】しかし、従来のＰＣＲ自動増幅装置の場
合、ＤＮＡ断片の増幅に２時間、ＤＮＡ断片の塩基配列
解析に１時間、合計３時間を要していた。このため、従
来の装置では、感染症の診断や食中毒の診断など、原因
を突き止めるための作業に時間が掛かりすぎ、発症から
手当までの間に長時間経過してしまい、存命率の低迷が
問題となっていた。
合、ＤＮＡ断片の増幅に２時間、ＤＮＡ断片の塩基配列
解析に１時間、合計３時間を要していた。このため、従
来の装置では、感染症の診断や食中毒の診断など、原因
を突き止めるための作業に時間が掛かりすぎ、発症から
手当までの間に長時間経過してしまい、存命率の低迷が
問題となっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、分取したＤＮＡ断片を別のＰＣＲ増幅装置に移すこ
となく、分取したＤＮＡチップ上で直接ＰＣＲ増幅する
ことができるＤＮＡ断片増幅装置を提供することであ
る。
は、分取したＤＮＡ断片を別のＰＣＲ増幅装置に移すこ
となく、分取したＤＮＡチップ上で直接ＰＣＲ増幅する
ことができるＤＮＡ断片増幅装置を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題は、両端に電極
ポットを有する溝状のサンプル分画レーンと、該分画レ
ーンの途中で、該分画レーンと交差する、両端に電極ポ
ットを有する溝状のサンプル導入レーンと、前記サンプ
ル導入レーンから離れた位置で、該分画レーンの途中
で、該分画レーンから分岐され、端部に電極ポットを有
する溝状のサンプル分取レーンとを有するＤＮＡチップ
を載置するための昇降可能な載置台を有し、該載置台
の、前記分取レーンの端部のポットの底部に対応する位
置に、加熱手段及び温度測定手段を配設し、前記加熱手
段が配設された位置に対応する位置に冷却手段を配設す
ることにより解決される。
ポットを有する溝状のサンプル分画レーンと、該分画レ
ーンの途中で、該分画レーンと交差する、両端に電極ポ
ットを有する溝状のサンプル導入レーンと、前記サンプ
ル導入レーンから離れた位置で、該分画レーンの途中
で、該分画レーンから分岐され、端部に電極ポットを有
する溝状のサンプル分取レーンとを有するＤＮＡチップ
を載置するための昇降可能な載置台を有し、該載置台
の、前記分取レーンの端部のポットの底部に対応する位
置に、加熱手段及び温度測定手段を配設し、前記加熱手
段が配設された位置に対応する位置に冷却手段を配設す
ることにより解決される。
【００１２】前記加熱手段は導電性金属のパターンから
なり、前記温度測定手段は前記加熱手段の導電性金属パ
ターン内に設けられた熱電対パターンであるか、又は前
記加熱手段用の導電性金属パターンを温度測定手段とし
て兼用することができる。また、前記冷却手段はペルチ
ェ素子からなることが好ましい。
なり、前記温度測定手段は前記加熱手段の導電性金属パ
ターン内に設けられた熱電対パターンであるか、又は前
記加熱手段用の導電性金属パターンを温度測定手段とし
て兼用することができる。また、前記冷却手段はペルチ
ェ素子からなることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に
よるＤＮＡ断片増幅装置１の概要断面図である。図１に
おいて、ＤＮＡ断片増幅装置１はＤＮＡチップ載置台３
を有する。ＤＮＡチップ載置台３は適当な昇降機構５に
支持されている。ＤＮＡチップ載置台３の上面には加熱
手段６が配設されている。ＤＮＡチップ載置台３の一部
には貫通孔７が設けられている。ＤＮＡチップ載置台３
の下側には、冷却手段９が配設されている。冷却手段９
は例えば、ペルチェ素子１１などである。ペルチェ素子
１１は例えば、伝熱ブロック（例えば、アルミブロッ
ク）１３と組み合わせて使用することが好ましい。ま
た、放熱などの効率を高めるために、ペルチェ素子１１
の他方の側にヒートシンク１５を接続させることが好ま
しい。更に、ヒートシンク１５の効率を高めるために冷
却ファン１７を併用することが好ましい。言うまでもな
く、ペルチェ素子以外の冷却手段も使用できる。昇降機
構５を駆動させてＤＮＡチップ載置台３を下降させる
と、ＤＮＡチップ載置台３の貫通孔７内に伝熱ブロック
１３が進入し、ブロック１３の上面を加熱手段６の下面
に接触させることができる。昇降機構５は例えば、ステ
ッピングモータ、ボールスクリュー、ＡＣモータなど任
意の精密制御可能な駆動手段を使用することができる。
の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に
よるＤＮＡ断片増幅装置１の概要断面図である。図１に
おいて、ＤＮＡ断片増幅装置１はＤＮＡチップ載置台３
を有する。ＤＮＡチップ載置台３は適当な昇降機構５に
支持されている。ＤＮＡチップ載置台３の上面には加熱
手段６が配設されている。ＤＮＡチップ載置台３の一部
には貫通孔７が設けられている。ＤＮＡチップ載置台３
の下側には、冷却手段９が配設されている。冷却手段９
は例えば、ペルチェ素子１１などである。ペルチェ素子
１１は例えば、伝熱ブロック（例えば、アルミブロッ
ク）１３と組み合わせて使用することが好ましい。ま
た、放熱などの効率を高めるために、ペルチェ素子１１
の他方の側にヒートシンク１５を接続させることが好ま
しい。更に、ヒートシンク１５の効率を高めるために冷
却ファン１７を併用することが好ましい。言うまでもな
く、ペルチェ素子以外の冷却手段も使用できる。昇降機
構５を駆動させてＤＮＡチップ載置台３を下降させる
と、ＤＮＡチップ載置台３の貫通孔７内に伝熱ブロック
１３が進入し、ブロック１３の上面を加熱手段６の下面
に接触させることができる。昇降機構５は例えば、ステ
ッピングモータ、ボールスクリュー、ＡＣモータなど任
意の精密制御可能な駆動手段を使用することができる。
【００１４】図２は図１に示された加熱手段６の上面図
である。加熱手段６は、ガラス（例えばパイレックス
（登録商標）ガラス）又は合成樹脂（例えば、アクリル
樹脂）などのような誘電体の表面にパターン形成された
発熱部１８と温度測定部１９とを有する。発熱部１８の
両端には接続端子２１が配設されている。また、温度測
定部１９の両端には接続端子２３が配設されている。発
熱部１８及び温度測定部１９のパターン厚は例えば、
０．５μｍ程度である。発熱部１８及び温度測定部１９
の上面には例えば、テフロン（登録商標）コーティング
（図示されていない）などを施すこともできる。
である。加熱手段６は、ガラス（例えばパイレックス
（登録商標）ガラス）又は合成樹脂（例えば、アクリル
樹脂）などのような誘電体の表面にパターン形成された
発熱部１８と温度測定部１９とを有する。発熱部１８の
両端には接続端子２１が配設されている。また、温度測
定部１９の両端には接続端子２３が配設されている。発
熱部１８及び温度測定部１９のパターン厚は例えば、
０．５μｍ程度である。発熱部１８及び温度測定部１９
の上面には例えば、テフロン（登録商標）コーティング
（図示されていない）などを施すこともできる。
【００１５】図３は図２に示された加熱手段６のＡ部の
拡大図である。発熱部１８は例えば、白金（Ｐｔ）又は
クロム（Ｃｒ）などの導電性金属からなるパターンであ
る。線幅は例えば、０．３ｍｍ程度である。発熱部１８
は例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の面積を有する。温
度測定部１９は例えば、線幅が０．２ｍｍ程度の銅パタ
ーン２５と、線幅が０．２ｍｍ程度のコンスタンタンパ
ターン２７とで構成される熱伝対であることができる。
銅パターン２５とコンスタンタンパターン２７とは中央
で接続されている。銅及びコンスタンタン以外の、例え
ば、クロメル・アルメル等のパターン化可能な金属類か
らなる熱電対も使用できる。
拡大図である。発熱部１８は例えば、白金（Ｐｔ）又は
クロム（Ｃｒ）などの導電性金属からなるパターンであ
る。線幅は例えば、０．３ｍｍ程度である。発熱部１８
は例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の面積を有する。温
度測定部１９は例えば、線幅が０．２ｍｍ程度の銅パタ
ーン２５と、線幅が０．２ｍｍ程度のコンスタンタンパ
ターン２７とで構成される熱伝対であることができる。
銅パターン２５とコンスタンタンパターン２７とは中央
で接続されている。銅及びコンスタンタン以外の、例え
ば、クロメル・アルメル等のパターン化可能な金属類か
らなる熱電対も使用できる。
【００１６】図４は図１に示された加熱手段６の別の実
施例の上面図である。この場合、加熱手段は、ガラスな
どの誘電体基板の表面に形成された発熱部４０と、この
発熱部４０と電源（図示されていない）とを接続するた
めの端子４２，４２とから構成されている。発熱部４０
に用いる導電性金属は白金又はクロムなどの測温抵抗体
を用いている。これらの測温抵抗体は温度に比例して抵
抗値が変化し、温度センサーなどに用いられている材料
である。従って、この実施例では、発熱部４０を構成す
る導電性金属パターンは、温度測定端子４４，４４にも
接続されている。発熱部４０を構成する導電性金属パタ
ーンの端子４２，４２を加熱用電源（図示されていな
い）に接続して加熱し、温度測定端子４４，４４の抵抗
値を適当な温度測定器（図示されていない）でモニター
することにより１種類の導電性金属パターンのみで、加
熱と温度測定の両方の機能を達成させることができる。
施例の上面図である。この場合、加熱手段は、ガラスな
どの誘電体基板の表面に形成された発熱部４０と、この
発熱部４０と電源（図示されていない）とを接続するた
めの端子４２，４２とから構成されている。発熱部４０
に用いる導電性金属は白金又はクロムなどの測温抵抗体
を用いている。これらの測温抵抗体は温度に比例して抵
抗値が変化し、温度センサーなどに用いられている材料
である。従って、この実施例では、発熱部４０を構成す
る導電性金属パターンは、温度測定端子４４，４４にも
接続されている。発熱部４０を構成する導電性金属パタ
ーンの端子４２，４２を加熱用電源（図示されていな
い）に接続して加熱し、温度測定端子４４，４４の抵抗
値を適当な温度測定器（図示されていない）でモニター
することにより１種類の導電性金属パターンのみで、加
熱と温度測定の両方の機能を達成させることができる。
【００１７】図５は本発明のＤＮＡ断片増幅装置１の動
作を制御するための制御系の概要構成図である。加熱手
段６の温度測定部１９はコントローラ３０に接続されて
いる。コントローラ３０は例えば、ＭＰＵ３２とメモリ
３４を有する。メモリ３４には本発明のＤＮＡ断片増幅
装置１の加熱、冷却、昇降などの各動作に関する制御プ
ログラムが格納されている。コントローラ３０は電源回
路３６に接続されており、この電源回路３６は加熱手段
６の発熱部１８、ペルチェ素子１１、冷却ファン１７及
び昇降機構５のモータに接続されている。
作を制御するための制御系の概要構成図である。加熱手
段６の温度測定部１９はコントローラ３０に接続されて
いる。コントローラ３０は例えば、ＭＰＵ３２とメモリ
３４を有する。メモリ３４には本発明のＤＮＡ断片増幅
装置１の加熱、冷却、昇降などの各動作に関する制御プ
ログラムが格納されている。コントローラ３０は電源回
路３６に接続されており、この電源回路３６は加熱手段
６の発熱部１８、ペルチェ素子１１、冷却ファン１７及
び昇降機構５のモータに接続されている。
【００１８】次に、本発明のＤＮＡ断片増幅装置１の動
作について説明する。まず、ＤＮＡチップ９０を加熱手
段６の上面に載置する。この場合、ＤＮＡチップ９０の
分取ポット９５が加熱手段６の上面に位置するように、
ＤＮＡチップ９０を加熱手段６の上面に位置決めして配
置する事が好ましい。この際、昇降機構５を駆動させ
て、ＤＮＡチップ載置台３を上昇させて、冷却手段９か
ら離しておく。ＤＮＡチップ９０を加熱手段６の上面に
載置したら、発熱部１８の端子２１を介して電流を白金
パターンに流して発熱させる。同時に、温度測定部１９
で温度測定を開始する。ＰＣＲ増幅に必要な温度に達し
たら、その温度を維持するように、発熱部１８をＯＮ／
ＯＦＦさせる。ＰＣＲ増幅に必要な温度を所定時間維持
したら、昇降機構５を駆動させて、ＤＮＡチップ載置台
３を下降させ、加熱手段６の発熱部１８の下面に冷却手
段９の伝熱ブロック１３を接触させ、ペルチェ素子１１
を駆動させ、更に必要に応じて冷却ファン１７を駆動さ
せて冷却する。この時の冷却温度も温度測定部１９で測
定できる。その後、再度加熱する場合、ペルチェ素子１
１及び冷却ファン１７を停止させる。そして、昇降機構
５を駆動し、ＤＮＡチップ載置台３を上昇させて伝熱ブ
ロック１３と加熱手段６とを離し、発熱部１８に通電し
て加熱を再開し、温度測定部１９で温度測定を行う。前
記のように、ＰＣＲ増幅を行う場合、熱変性の場合は
約９４℃、アニーリングの場合は約５５℃、伸長の
場合は約７２℃の温度に加熱する。ペルチェ素子１１は
冷却だけでなく、加熱目的にも使用できる。
作について説明する。まず、ＤＮＡチップ９０を加熱手
段６の上面に載置する。この場合、ＤＮＡチップ９０の
分取ポット９５が加熱手段６の上面に位置するように、
ＤＮＡチップ９０を加熱手段６の上面に位置決めして配
置する事が好ましい。この際、昇降機構５を駆動させ
て、ＤＮＡチップ載置台３を上昇させて、冷却手段９か
ら離しておく。ＤＮＡチップ９０を加熱手段６の上面に
載置したら、発熱部１８の端子２１を介して電流を白金
パターンに流して発熱させる。同時に、温度測定部１９
で温度測定を開始する。ＰＣＲ増幅に必要な温度に達し
たら、その温度を維持するように、発熱部１８をＯＮ／
ＯＦＦさせる。ＰＣＲ増幅に必要な温度を所定時間維持
したら、昇降機構５を駆動させて、ＤＮＡチップ載置台
３を下降させ、加熱手段６の発熱部１８の下面に冷却手
段９の伝熱ブロック１３を接触させ、ペルチェ素子１１
を駆動させ、更に必要に応じて冷却ファン１７を駆動さ
せて冷却する。この時の冷却温度も温度測定部１９で測
定できる。その後、再度加熱する場合、ペルチェ素子１
１及び冷却ファン１７を停止させる。そして、昇降機構
５を駆動し、ＤＮＡチップ載置台３を上昇させて伝熱ブ
ロック１３と加熱手段６とを離し、発熱部１８に通電し
て加熱を再開し、温度測定部１９で温度測定を行う。前
記のように、ＰＣＲ増幅を行う場合、熱変性の場合は
約９４℃、アニーリングの場合は約５５℃、伸長の
場合は約７２℃の温度に加熱する。ペルチェ素子１１は
冷却だけでなく、加熱目的にも使用できる。
【００１９】ＰＣＲ増幅に必要なＴａｑポリメラーゼな
どの酵素類およびその他必要な試薬類は予め分取ポット
９５内に添加しておくことができる。または、図示され
ていない他の自動供給装置を併用するか、又は手作業で
ＤＮＡチップの分取ポット９５に事後的に供給すること
もできる。
どの酵素類およびその他必要な試薬類は予め分取ポット
９５内に添加しておくことができる。または、図示され
ていない他の自動供給装置を併用するか、又は手作業で
ＤＮＡチップの分取ポット９５に事後的に供給すること
もできる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置によ
れば、ＤＮＡチップの分取ポットに分取された所望のＤ
ＮＡ断片を、ＤＮＡチップ上でその場でＰＣＲ増幅する
ことができる。その結果、従来のＰＣＲ増幅装置では増
幅に２時間以上要していたが、本発明の装置によれば約
３０分間程度で本検査が可能となる。従って、感染症の
診断や、食中毒の診断など非常に迅速に実施することが
でき、発症から手当までの時間が短縮され、存命率を高
めることができる。
れば、ＤＮＡチップの分取ポットに分取された所望のＤ
ＮＡ断片を、ＤＮＡチップ上でその場でＰＣＲ増幅する
ことができる。その結果、従来のＰＣＲ増幅装置では増
幅に２時間以上要していたが、本発明の装置によれば約
３０分間程度で本検査が可能となる。従って、感染症の
診断や、食中毒の診断など非常に迅速に実施することが
でき、発症から手当までの時間が短縮され、存命率を高
めることができる。
【図１】本発明のＤＮＡ断片増幅装置の概要構成図であ
る。
る。
【図２】図１に示されたＤＮＡ断片増幅装置における加
熱手段の上面図である。
熱手段の上面図である。
【図３】図２に示された加熱手段のＡ部の部分拡大図で
ある。
ある。
【図４】図１に示されたＤＮＡ断片増幅装置における加
熱手段の別の実施例の上面図である。
熱手段の別の実施例の上面図である。
【図５】本発明のＤＮＡ断片増幅装置の制御系を示す概
要ブロック図である。
要ブロック図である。
【図６】ＤＮＡチップ９０の一例の基本パターンを示す
平面図である。
平面図である。
１ 本発明のＤＮＡ断片増幅装置 ３ ＤＮＡチップ載置台 ５ 昇降機構 ６ 加熱手段 ７ 貫通孔 ９ 冷却手段 １１ ペルチェ素子 １３ 伝熱ブロック １５ ヒートシンク １７ 冷却ファン １８ 発熱部 １９ 温度測定部 ２１，２３ 接続端子 ２５ 銅パターン ２７ コンスタンタンパターン ３０ コントローラ ３２ ＭＰＵ ３４ メモリ ３６ 電源回路 ４０ 発熱部 ４２，４４ 接続端子 ９０ ＤＮＡチップ ９５ 分取ポット
フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀美 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 宮崎 祐輔 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 児玉 正吉 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4B024 AA20 CA01 CA11 HA14 HA19 4B029 AA23 BB20 CC02
Claims (6)
- 【請求項１】 両端に電極ポットを有する溝状のサンプ
ル分画レーンと、該分画レーンの途中で、該分画レーン
と交差する、両端に電極ポットを有する溝状のサンプル
導入レーンと、前記サンプル導入レーンから離れた位置
で、該分画レーンの途中で、該分画レーンから分岐さ
れ、端部に電極ポットを有する溝状のサンプル分取レー
ンとを有するＤＮＡチップを載置するための昇降可能な
載置台を有し、該載置台の、前記分取レーンの端部のポ
ットの底部に対応する位置に、加熱手段及び温度測定手
段を配設し、前記加熱手段が配設された位置に対応する
位置に冷却手段を配設したことを特徴とするＤＮＡ断片
増幅装置。 - 【請求項２】 前記加熱手段は誘電体基板上に形成され
た導電体パターンからなり、前記温度測定手段は前記加
熱手段と同じ位置に形成された熱電対であることを特徴
とする請求項１に記載のＤＮＡ断片増幅装置。 - 【請求項３】 前記加熱手段は誘電体基板上に形成され
た導電体パターンからなり、前記導電体パターンが前記
温度測定手段としても兼用されることを特徴とする請求
項１に記載のＤＮＡ断片増幅装置。 - 【請求項４】 前記冷却手段はペルチェ素子であること
を特徴とする請求項１に記載のＤＮＡ断片増幅装置。 - 【請求項５】 前記ペルチェ素子は伝熱ブロックと、ヒ
ートシンクと冷却ファンを組み合わせて併用されること
を特徴とする請求項４に記載のＤＮＡ断片増幅装置。 - 【請求項６】 前記加熱手段及び温度測定手段は、ガラ
ス及び合成樹脂からなる群から選択される誘電体基板の
表面に形成されることを特徴とする請求項２に記載のＤ
ＮＡ断片増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001117965A JP2002306154A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Ｄｎａ断片増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001117965A JP2002306154A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Ｄｎａ断片増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002306154A true JP2002306154A (ja) | 2002-10-22 |
Family
ID=18968422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001117965A Pending JP2002306154A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Ｄｎａ断片増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002306154A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-04-17 JP JP2001117965A patent/JP2002306154A/ja active Pending
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