JP2004003888A - 生体関連物質の検査装置とその反応ステージ - Google Patents

Abstract

【課題】生体関連物質を短時間で高い精度で簡便に検査できる検査装置を提供する。
【解決手段】遺伝子検査装置は、ＤＮＡマイクロアレイを含む反応容器１０１を支持すると共に反応を促進するための反応ステージ１０３と、ＤＮＡマイクロアレイを光学的に観察するための顕微鏡１０２とを備えている。反応ステージ１０３は、反応容器１０１を支持するため、反応容器１０１が載置されるベース部１２０と、ベース部１２０に対して開閉し得るカバー部１２３とを有している。反応ステージ１０３は更に、反応容器１０１に対して流体を移送するためのシリンジピストンポンプ部１２５を有している。反応ステージ１０３は更に、反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの温度を調整するため、ベース部１２０とカバー部１２３に埋め込まれた板状ヒーター１０５を有している。
【選択図】　　図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝子の発現レベルおよび突然変異の有無を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、遺伝子解析技術が進み、ヒトを含む多くの生物における遺伝子配列が明らかにされつつある。また、解析された遺伝子産物と疾病の因果関係も少しずつ解明されつつある。
【０００３】
現在用いられている遺伝子検査方法は、生体試料から核酸を抽出する工程、ＰＣＲ、ＮＡＳＢＡ法などと呼ばれる核酸増幅方法を用いて検査対象となるターゲット遺伝子を増幅する工程、核酸を放射性同位元素や蛍光分子等によって標識する工程、標識されたターゲット遺伝子の塩基配列またはその濃度を測定する工程から構成されている。
【０００４】
最近は、蛍光標識された核酸を複数のキャピラリーを用いることで高速に多数のサンプルを処理できるキャピラリ電気泳動装置が数多く用いられている。これにより、従来の電気泳動装置などを用いた方法に比べて三分の１から四分の１程度の時間で行えるようになった。
【０００５】
更に近年になって同時に複数の遺伝子を検査するためのＤＮＡチップを用いた検査方法が開発された。ＤＮＡチップは、ガラス基板の表面に多数のｃＤＮＡプローブを固定化するものや、半導体製造過程を応用してシリコン上の微小な領域に合成した多数のオリゴプローブを作製したものである。いずれもサンプル中のＤＮＡの塩基配列や発現量を、複数、同時に決定出来る。
【０００６】
ＤＮＡチップの応用によって、多くの遺伝子発現量や複数の突然変異の解析を行うことが可能となった。また、ＤＮＡチップを用いて得られたデータから、多くの遺伝子を複数のグループに分類したり（即ち、クラスタリング）、発生や分化に伴う遺伝子の変動に関する情報が得られている。こうして得られた遺伝子情報は、インターネットを通じて容易にアクセス出来るようなデータベースとして利用されている。
【０００７】
遺伝子の発現量の検査や突然変異の解析には従来、電気泳動法やマイクロアレイ法が用いられてきた。しかし、電気泳動法は、検査に必要な時間が長く、また、一度に行える検査は少数に限られるという欠点を有している。
【０００８】
ＤＮＡチップを用いた遺伝子解析方法は、一度に多数の検査を行うことが出来る。しかし、一部では長い検査時間を必要とし、多くの検査工程を含んでおり、煩雑な操作を必要としている。そのため、再現性のよい分析結果を得られないという欠点を有している。
【０００９】
このような欠点を克服するために、ＤＮＡチップの担体に、微細加工プロセスを利用して作製された多孔性ガラスウエハーを用いる手法が開発された。このような多孔性ガラスウエハーをＤＮＡチップの担体に用いる手法は、例えば特表平９−５０４８６４号公報に開示されており、ＤＮＡチップと同様の検査を再現性が良く短時間で行なえる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多孔性ガラスウエハーをＤＮＡチップの担体に用いる手法では、液体の移動と温度制御を行う反応部分と、蛍光検出を行う測定部分とが別々であり、各種の装置構成が必要である。このため、各種の装置間の搬送に時間と手間を要するだけでなく、搬送時に温度変化が生じたり、搬送によりゴミが付着したりするなどの問題がある。測定結果の再現性を確保するために注意が必要と考えられる。
【００１１】
特に、臨床検査においては、遺伝子を短時間で高い精度で簡便に検査したいという要求が強く、これらのユーザーニーズに応えることが難しいと推測される。
【００１２】
本発明は、このような現状を考慮して成されたものであり、その目的は、遺伝子等の生体関連物質を短時間で高い精度で簡便に検査できる検査装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、このような検査装置に好適に用いられる反応ステージを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひとつには、流体を通し得る固相坦体を利用した生体関連物質の反応を検査するための生体関連物質の検査装置であり、固相坦体を含む反応容器を支持すると共に固相坦体の反応を促進するための反応ステージと、固相坦体を光学的に観察するための顕微鏡とを備えており、反応ステージは、反応容器に対して流体を移送するための流体移送機構と、反応容器内の固相坦体の温度を調整するための温度調整機構とを有している。
【００１５】
本発明は、ひとつには、流体を通し得る固相坦体を利用した生体関連物質の反応を検査する装置の反応ステージであり、固相坦体を含む反応容器を支持する反応容器機構と、反応容器に対して流体を移送させるための流体移送機構と、反応容器内の固相坦体の温度を調整するための温度調整機構とを有している。
【００１６】
【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説明する。
【００１７】
第一実施形態
本発明の第一実施形態は、生体関連物質である遺伝子を検査するための装置、特にＤＮＡマイクロアレイを利用した遺伝子検査装置に向けられている。
【００１８】
本実施形態の遺伝子検査装置において実施される検出方法の基本的な原理は、配列が既知の固定化された核酸プローブを用いて、試料中に含まれる特定の配列をもった核酸鎖を検出するというものである。この方法では、例えば基板に一本鎖核酸の試料を固定化し、次に蛍光物質等で標識した試料中に含まれる核酸に接触させる。試料中の核酸が核酸プローブと相捕的な配列を有していれば、試料中の核酸は、核酸プローブとハイブリダイズして二本鎖を形成し、基板上に固定される。従って、プローブに付された標識（ローダミン、ＦＩＴＣ、Ｃｙ３、Ｃｙ５など）を蛍光検出することにより、プローブに対して相捕的な配列を有する標的核酸が検出される。更に、洗浄により未反応の核酸鎖を除去する事で、蛍光検出のＳ／Ｎ比が良くなる。
【００１９】
図１と図２に示すように、本実施形態における遺伝子検査装置１００は、ＤＮＡマイクロアレイを含む反応容器１０１を支持すると共にＤＮＡマイクロアレイの反応を促進するための反応ステージ１０３と、ＤＮＡマイクロアレイを光学的に観察するための顕微鏡１０２とを備えている。顕微鏡１０２はＸＹステージを有しており、反応ステージ１０３はＸＹステージの上に載置される。反応ステージ１０３は、例えば、顕微鏡１０２によって観察される視野を変更するために、ＸＹステージによって移動される。
【００２０】
制御コンピューター２１０は、遺伝子検査装置１０００の動作を所定の検査ステップに沿って制御するとともに、検査結果の記憶、演算、表示等のデータ処理を行うためのものである。
【００２１】
遺伝子検査装置１００は更に、顕微鏡１０２によって得られるＤＮＡマイクロアレイの蛍光画像を撮影するためのＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）カメラ１０４を備えている。ＣＣＤカメラ１０４は、検査精度向上のために、冷却型が好ましい。
【００２２】
遺伝子検査装置１００は更に、反応ステージ１０３を覆うためのフード１０６を有している。フード１０６は、顕微鏡的観察に不要な外乱光を遮断するため、温度環境の変動を防止するため、観察領域内へのゴミの侵入を防止するために設けられている。フード１０６は、反応ステージ１０３を出し入れするための出入口と、顕微鏡的観察を可能にする観察窓とを有している。
【００２３】
反応ステージ１０３は、ＸＹステージにより、図１に示されるように、反応容器１０１を設置する際にはフード１０６の外にせり出され、観察の際には、図２に示されるように、フード１０６の中に収容される。フード１０６の出入口は開閉扉を有しており、反応ステージ１０３の収容後、開閉扉が閉じられる。フード１０６の内部の環境は、その内部に設けられた温度調整器や湿度調整器によって一定に保たれてもよい。
【００２４】
遺伝子検査装置１００は更に、反応容器１０１内の固相坦体の温度を強制対流によって下げるための冷却機構を備えている。冷却機構は、フード１０６に形成された換気孔を介して、反応ステージ１０３に空気を送る送風機２０９を有している。送風機２０９は、より好ましくは、反応ステージ１０３に送られる空気を冷却するためのペルチェ素子を有している。図１には、二つの送風機２０９が図示されているが、送風機の個数と位置はこれに限定されるものではなく、任意に変更可能である。
【００２５】
図３に示されるように、反応容器１０１は、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを有する薄板形状のスライドチップ１０７と、これを上下から挟んで保持する上ハウジング１０８と下ハウジング１０９とを備えている。上ハウジング１０８と下ハウジング１０９は、好ましくは遮光性のある部材で構成され、より好ましくは暗黒色の部材で構成される。上ハウジング１０８と下ハウジング１０９は、ネジや接着剤などの締結手段によって互いに固定されることにより、スライドチップ１０７を保持する。
【００２６】
スライドチップ１０７の上下面に、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを取り囲むように（図示しない）Ｏリングを設け、後に供給される流体（核酸サンプルや洗浄液）が上ハウジング１０８と下ハウジング１０９の隙間から漏れるのを防止してもよい。流体の漏れを防止するための部材はＯリングに限定されるものではなく、液体の漏れを防止できさえすれば、任意のシールが適用可能である。例えば、流体の漏れを防止するための部材は、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを除いてスライドチップ１０７の上面あるは下面の全体を覆う一枚のゴムシートであってもよい。
【００２７】
図３に示される反応容器１０１は、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを有しているが、一つの反応容器１０１に含まれるＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの個数は、これに限定されるものではなく、任意に変更されてもよい。
【００２８】
図４と図５に示されるように、スライドチップ１０７は、例えば、セラミック製の多孔質部１１０と、多孔質部１１０を間に挟んで支持するための一対の支持板１１１とを備えている。一対の支持板１１１は、互いに対応する位置に、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを規定するための四つの開口部１１２を有している。つまり、一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは、多孔質部１１０の上下に位置する一対の開口部１１２を介して露出している多孔質部１１０の部分をいう。
【００２９】
多孔質部１１０は、その厚み方向に延びている多数の微細な多孔を有している。多孔質部１１０の材質は、遺伝子反応の際に多孔質部１１０がさらされる温度と圧力において壊れなければ、どのような材質であってもよい。
【００３０】
多孔質部１１０の構造は、液体が通過できる構造であれば、どのような構造であってもよい。
【００３１】
多孔質部１１０は、一定の厚みに、しかも、全ての多孔が等しくなるように製造されば、全ての多孔はほぼ均等な容積を有する。また、多孔質部１１０の厚みを充分に薄くし、多孔の穴径も充分に小さくすれば、所要量のサンプルや試薬を多数の貫通質に分配して収容させることができる。従って、多孔質部１１０の表面の特定面積当たりに、所望量の液体を収容するのに必要な個数の多孔を作製し、その所定の面積に対してサンプルや試薬を供給すれば多孔質部１１０内で安定した分析を実行することができる。
【００３２】
図６に示されるように、上ハウジング１０８は、スライドチップ１０７の四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを露出させるための四つのテーパー形状の開口部１１３を有している。開口部１１３の内側の空間には、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに供給される核酸サンプル１１４を含む流体が貯められ得る。
【００３３】
下ハウジング１０９は、スライドチップ１０７の四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに対応する位置に、その底面が傾斜している四つの凹部１１５と、凹部１１５の最下部から下ハウジング１０９の下面まで延びている廃液のための廃液孔１１６と、廃液孔１１６の途中から下ハウジング１０９の側面まで延びている、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに供給される核酸サンプル１１４を含む流体を貯め得る貯液孔１１７とを有している。
【００３４】
各ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの多孔質部１１０には、例えば、インクジェット吐出原理を用いた液体分注装置により、核酸プローブ溶液の複数の液滴が吐出される。図７に示されるように、多孔質部１１０に吐出された核酸プローブ溶液の一つの液滴１１８は、微細な多孔の内部に瞬時に吸引され、微小径の核酸プローブスポット１１８が形成される。
【００３５】
一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは、多孔質部１１０に形成された多数の核酸プローブスポット１１８を有する。通常、一つの核酸プローブスポット１１８は、そこに含まれる多孔質部１１０の部分の微細な多孔の内壁に一種類の核酸プローブ１１８が固定されている。言い換えれば、その内壁に一種類の核酸プローブ１１８が固定されている微細な多孔を含む領域が一つの核酸プローブスポット１１８である。
【００３６】
通常、一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ内の異なる核酸プローブスポット１１８には異なる種類の核酸プローブ１１８が固定されているが、必要に応じて、一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ内の複数の核酸プローブスポット１１８に同じ核酸プローブ１１８が固定されていてもよい。また、多孔質部１１０の微細な多孔の内壁に表面処理を施し、流体への摩擦抵抗や核酸プローブ１１８等の試薬の吸着性が調節されてもよい。
【００３７】
スライドチップ１０７の大きさは、例えば、通常のスライドガラスの半分の大きさであり、約３７ｍｍ×約１２ｍｍ×約１ｍｍである。例えば、一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは約４ｍｍの直径を有し、一つの核酸プローブスポット１１８は約１００μｍの直径を有し、一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの中に４００個の核酸プローブスポット１１８が２００μｍ間隔で配列されている。
【００３８】
一つの核酸プローブスポット１１８は、１００ないし１０００個、好ましくは１０００個の微細な多孔を有し、一つの多孔は０．０５〜５μｍの直径を有している。
【００３９】
一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは、一種類の反応が実施される一つの反応単位に対応している。従来のＤＮＡチップは、スライドガラス表面にプローブを固定化して形成され、二次元的な広がりを持つ反応領域を有している。このようなＤＮＡチップとは異なり、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは、基板の表面における二次元的な広がりに加えて、基板のの厚み方向の広がりをも持つ三次元的な反応領域を有している。
【００４０】
核酸プローブ１１８は、一般的に、約１０ヌクレオチド以上約１００ヌクレオチド以下の核酸からなるポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドであり、一般的にハイブリダイゼーションにより核酸を検出する際に使用される。
【００４１】
ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに含まれる一つの核酸プローブスポット１１８は、前述したように複数の微細な多孔、つまり、微量な液体を収容し得る三次元的な空間を有している。一つの核酸プローブスポット１１８は、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを上方から見たときの平面内で占める非常に狭いが、多孔質部１１０の厚さ方向に延びている三次元的な空間を有しているので、一つの核酸プローブスポット１１８が実際に占めている面積は見た目よりも遙かに大きい。
【００４２】
例えば、核酸プローブスポット１１８毎に（固定する核酸プローブ１１８の種類を変更したり、表面処理を変更したりする等して）条件を変えることによって、小さな一つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの中で非常に多くの情報を充分な感度で得ることができる。
【００４３】
一枚のスライドチップ１０７に含まれる四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは、それぞれ異なる検体（核酸サンプル１１４）の検査に適用されてもよく、あるいは、一つの検体に関する異なる四種類の解析に適用されてもよい。
【００４４】
ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを用いた解析としては、例えば、被験者における癌遺伝子等の突然変異の有無の検出、被験者における遺伝子の発現解析、薬剤耐性遺伝子の発現解析、被験者における疾病関連または感受性遺伝子の遺伝子型決定、被験者における細胞内シグナル遺伝子の発現パターンの決定等、臨床的な治療学的および診断学的解析、並びに非臨床的な基礎研究においても種々の遺伝子解析等である。
【００４５】
反応容器１０１を支持すると共に反応を促進するための反応ステージ１０３について図８〜図１１を参照しながら説明する。
【００４６】
図８と図９に示されるように、反応ステージ１０３は、反応容器１０１が載置されるベース部１２０と、ベース部１２０に対して開閉し得るカバー部１２３とを有している。ベース部１２０とカバー部１２３は、反応容器１０１を支持する反応容器支持機構を構成している。
【００４７】
カバー部１２３は、顕微鏡１０２によるＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの観察を可能にする顕微鏡観察孔１２２と、顕微鏡観察孔１２２を塞いでいる光学的に透明な二枚のカバーガラス１２１とを有している。二枚のカバーガラス１２１は、図１０と図１１に示されるように、間隔を置いて位置している。
【００４８】
ベース部１２０は、反応容器１０１の廃液孔１１６の各々と流体的に連絡される四つの排出用流路１１９と、それらの排出用流路１１９の各々の途中に設けられた、それぞれ排出用流路１１９を開閉するための四つの電磁弁１２８とを有している。四つの排出用流路１１９は共に、廃液集合管１３４と流体的に連絡しており、廃液集合管１３４はベース部１２０の側面で終端している。
【００４９】
排出用流路１１９は、反応容器１０１と対向する面で終端しており、その終端すなわち送液口の周りにはそれを取り囲む円形の溝が形成されており、その溝の中にはＯリング１３０が配置されている。排出用流路１１９は、反応ステージ１０３に支持された反応容器１０１の廃液孔１１６と、Ｏリング１３０によって液密に保たれて、流体的に連絡される。
【００５０】
反応ステージ１０３は更に、反応容器１０１に対して流体を移送するための流体移送機構であるシリンジピストンポンプ部１２５を有している。シリンジピストンポンプ部１２５すなわち流体移送機構は、例えば、反応容器１０１内に供給された核酸サンプルを反応容器１０１内において移動させたり、あるいは、洗浄水を反応容器１０１内に供給したりする。
【００５１】
シリンジピストンポンプ部１２５は、反応容器１０１の貯液孔１１７の各々と流体的に連絡される四つの移送用流路１２４と、移送用流路１２４の各々と流体的に連絡した、反応容器１０１内の流体を移送するための四つの移送用ポンプであるシリンジピストンポンプ１３１とを有している。シリンジピストンポンプ部１２５は更に、移送用流路１２４の途中に設けられた、移送用流路１２４を開閉するための電磁弁１２７を有している。
【００５２】
移送用流路１２４は、反応容器１０１と対向する面で終端しており、その終端すなわち送液口の周りにはそれを取り囲む円形の溝が形成されており、その溝の中にはＯリング１３０が配置されている。移送用流路１２４は、反応ステージ１０３に支持された反応容器１０１の貯液孔１１７と、Ｏリング１３０によって液密に保たれて、流体的に連絡される。
【００５３】
シリンジピストンポンプ１３１は、シリンジ１３８と、シリンジ１３８内を移動し得るピストン１２９と、シリンジ１３８とピストン１２９を液密に保つためのシール１３９とを有している。シール１３９は、例えば、シリンジ１３８に固定されたＯリングである。しかしながら、シール１３９はＯリングに限定されるものではなく、他の任意の適当なシール、例えばパッキンやテフロンシール等が適用されてもよい。
【００５４】
シリンジピストンポンプ部１２５のピストン１２９は、例えば（図示しない）モーターユニットによって駆動される。言い換えれば、遺伝子検査装置１００は、図示されていないが、シリンジピストンポンプ部１２５のピストン１２９を駆動するためのモーターユニットを有している。モーターユニットは、例えば、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転軸の運動を直線運動に変換するラックピニオン機構とで構成される。
【００５５】
遺伝子検査装置１００は、シリンジピストンポンプ部１２５の四つのピストン１２９を一緒に駆動する一つのモーターユニットを有していてもよいが、より好ましくは、シリンジピストンポンプ部１２５の四つのピストン１２９を独立に駆動するために、四つのモーターユニットを有しているとよい。
【００５６】
シリンジピストンポンプ部１２５は更に、それぞれのシリンジピストンポンプ１３１から延びている四つの流路と、それらの流路の各々の途中に設けられた、流路を開閉するための四つの電磁弁１２６とをを有している。四つの流路は共に集合配管１３２と流体的に連絡しており、集合配管１３２はシリンジピストンポンプ部１２５の側面で終端している。
【００５７】
図１２に模式的に示されるように、シリンジピストンポンプ部１２５の集合配管１３２は洗浄水タンク１３３と流体的に連絡され、ベース部１２０に設けられた廃液集合管１３４は、吸引ポンプ１３５を介して、廃液タンク１３６と流体的に連絡される。言い換えれば、遺伝子検査装置１００は、反応ステージ１０３のシリンジピストンポンプ部１２５と流体的に連絡した洗浄水タンク１３３と、反応ステージ１０３の排出用流路１１９と流体的に連絡した廃液タンク１３６とを更に有している。
【００５８】
図１２において、例えば、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ側の電磁弁１２７と廃液経路側の電磁弁１２８を閉じ、洗浄水タンク１３３側の電磁弁１２６を開放し、シリンジピストンポンプ１３１のピストン１２９を吸引側（紙面に対して右側）に移動させると、洗浄水タンク１３３の洗浄水１３７がシリンジ１３８内に吸引される。次に、洗浄水タンク１３３側の電磁弁１２６を閉じ、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ側の電磁弁１２７を開放し、ピストン１２９を吐出側（紙面に対して左側）に移動すると、洗浄水１３７がＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの各多孔質部１１０に送られる。
【００５９】
また、別の動作として、洗浄水タンク１３３側の電磁弁１２６と廃液経路側の電磁弁１２８を閉じ、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ側の電磁弁１２７を開放し、ピストン１２９を吸引側と吐出側に繰り返し移動させると、反応容器１０１内に収容された核酸サンプル１１４が攪拌されながらＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを繰り返し通過させられる。
【００６０】
また、別の動作として、廃液経路側の電磁弁１２８を開放し、洗浄水タンク１３３側の電磁弁１２６とＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ側の電磁弁１２７を閉じ、吸引ポンプ１３５を動作させると、各多孔質部１１０上の核酸サンプル１１４や洗浄水１３７が廃液タンク１３６に排出される。
【００６１】
それぞれ四つある電磁弁１２６と電磁弁１２７と電磁弁１２８とを選択的に駆動することにより、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの内の任意のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを選択的に検査に使用できる。
【００６２】
また、シリンジピストンポンプ部１２５のピストン１２９の各々に設けられた四つのモーターユニットを選択的に駆動することによっても、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの内の任意のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを選択的に検査に使用できる。
【００６３】
反応容器１０１とシリンジピストンポンプ１３１を連絡する流路の途中や反応容器１０１と吸引ポンプ１３５を連絡する流路の途中に、その流路内を流れる流体の圧力を検知するための圧力センサーが設けられてもよい。言い換えれば、シリンジピストンポンプ部１２５は移送用流路１２４の途中に設けられた圧力センサーを有していてもよい。また、遺伝子検査装置１００は反応容器１０１と吸引ポンプ１３５を連絡する流路の途中に圧力センサーを有していてもよい。
【００６４】
例えば、圧力センサーにより流体の圧力をモニターすることにより、流体の圧力が所定圧力を越えないように、シリンジピストンポンプ１３１や吸引ポンプ１３５を制御してもよい。
【００６５】
また、シリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始後、所定圧力以上の数値が圧力センサーにモニターされることで、多孔質部１１０がシリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始前から既に詰まっていたことを定量的に検出してもよい。
【００６６】
また、シリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始後、所定圧力以上の数値が圧力センサーにモニターされることで、多孔質部１１０がシリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作中に異物により詰まったことを定量的に検出してもよい。
【００６７】
また、シリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始後、所定圧力以下の数値が圧力センサーにてモニターされることで、多孔質部１１０がシリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始前から既に割れていたことを定量的に検出してもよい。
【００６８】
また、シリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始後、所定圧力以下の数値が圧力センサーにてモニターされることで、ステージ１０３とＤＮＡマイクロアレイ１１０ａとの間にリークが発生していることを定量的に検出してもよい。
【００６９】
また、シリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始後、所定圧力範囲内の数値が圧力センサーにてモニターされることで、シリンジピストンポンプ１３１の吸引動作と吐出動作、及び吸引ポンプ１３５の吸引動作が正常に行なわれていることの確認を定量的に検出してもよい。
【００７０】
また、シリンジピストンポンプ１３１及び吸引ポンプ１３５の動作開始後、所定圧力範囲内の数値が圧力センサーにてモニターされることで、核酸サンプル１１４や洗浄水１３７が多孔質部１１０へ分注・供給されたことを定量的に検出してもよい。
【００７１】
反応ステージ１０３は更に、反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの温度を調整するための温度調整機構を有している。温度調整機構は、反応容器１０１の温度を上げるための加熱手段を有している。加熱手段は、例えば、図８〜図１１に示されるように、シリコンラバーヒーターやセラミックヒーターやペルチェ素子等の板状ヒーター１０５である。
【００７２】
板状ヒーター１０５は、ベース部１２０とカバー部１２３に埋め込まれており、好ましくは、反応ステージ１０３に支持されている反応容器１０１と面接触する。具体的には、図１０と図１１に示されるように、ベース部１２０に埋め込まれた板状ヒーター１０５は、これに載せられた反応容器１０１の下ハウジング１０９と面接触する。
【００７３】
図１３に示されるように、板状ヒーター１０５は温度調整器２１１と電気的に接続されており、温度調整器２１１によって駆動制御される。温度調整器２１１は、フード１０６に設けられた送風機２０９と共に、制御コンピューター２１０と電気的に接続されており、制御コンピューター２１０によって制御される。言い換えれば、遺伝子検査装置１００は、板状ヒーター１０５を駆動する温度調整器２１１と、温度調整器２１１と送風機２０９を制御する制御コンピューター２１０とを更に有している。
【００７４】
温度調整機構は、好ましくは、図１３に示されるように、板状ヒーター１０５の表面温度を測定する温度センサー２１２を更に有している。温度センサー２１２は、例えば、サーミスタや熱電対であり、これらは、図示されていないが、ベース部１２０とカバー部１２３に埋め込まれている。
【００７５】
温度調整機構は、板状ヒーター１０５の過度の加熱を防止するサーモスタット等のヒーター制御機構を有しているとよい。このようなヒーター制御機構は、板状ヒーター１０５を駆動制御する温度調整器２１１（図１３参照）の故障が原因で引き起こされる反応容器１０１の不所望な過度の加熱の防止に効果的である。
【００７６】
温度調整機構は、さらに好ましくは、反応容器１０１の温度を下げるための冷却手段を更に有している。冷却手段は、例えば、ベース部１２０とカバー部１２３に設けられた（図示しない）ペルチェ素子である。ペルチェ素子は、好ましくは、反応ステージ１０３に支持されている反応容器１０１と面接触する。冷却用のペルチェ素子も温度調整器２１１と電気的に接続され、温度調整器２１１によって駆動制御される。
【００７７】
反応容器１０１は、制御コンピューター２１０により制御される板状ヒーター１０５と温度センサー２１２と（図示しない）ペルチェ素子と送風機２０９とによって、例えば、ハイブリダイズ反応の際に、３０度から９０度の範囲で温度調整される。温度制御は、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａで行なわせる反応に応じて決まり、反応容器１０１の温度を所定の一定温度に保つ制御や、予め設定された複数の温度値の間を所定の温度勾配で加熱したり冷却したりする制御を含んでいる。
【００７８】
好適な反応ステージ１０３では、加熱のための板状ヒーター１０５が反応容器１０１に接触しており、このため反応容器１０１の温度を短時間で上昇させることができる。
【００７９】
好適な検査装置１００においては、検査装置自体が冷却のための送風機２０９を備えていると共に、反応ステージ１０３が冷却のためのペルチェ素子を備えている。このような検査装置１００においては、送風機２０９とペルチェ素子を一緒に使用することにより、反応容器１０１の温度を短時間で下降させることができる。
【００８０】
以下、遺伝子検査動作について説明する。
【００８１】
図８に示されるように、カバー部１２３が開かれた状態で、反応容器１０１が反応ステージ１０３のベース部１２０に載置される。その後、反応容器１０１の開口部１１３の中に核酸サンプル１１４が供給される。つまり、核酸サンプル１１４がＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに貯液される。その後、図９に示されるように、カバー部１２３が閉じられる。
【００８２】
これにより、図１０に示されるように、反応容器１０１の廃液孔１１６がベース部１２０に設けられた排出用流路１１９と流体的に連絡されると共に、反応容器１０１の貯液孔１１７がシリンジピストンポンプ部１２５に設けられた送液用流路と流体的に連絡される。なお、反応ステージ１０３のシリンジピストンポンプ部１２５のすべての配管内には予め洗浄水１３７が充填されている。
【００８３】
カバー部１２３が閉じられた状態では、図１０に示されるように、カバー部１２３に設けられた下側のカバーガラス１２１は、反応容器１０１の上ハウジング１０８と面接触する。これにより、反応容器１０１の上ハウジング１０８に形成された開口部１１３（核酸サンプル１１４をＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに貯液する部分）が密閉される。
【００８４】
これにより、フード１０６内の埃などの異物が、反応容器１０１の上ハウジング１０８の開口部１１３内に入り込むことが防止される。これにより、異物の混入による顕微鏡１０２によるＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの誤検査を防止できる。
【００８５】
その後、核酸サンプルを反応させるため、反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａが温度制御される。
【００８６】
ここで、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの温度制御について触れる。
【００８７】
図１３において、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの所定加熱温度情報２１３は制御コンピューター２１０に入力され、制御コンピューター２１０は入力された温度情報２１３の信号を温度調整器２１１に出力し、温度調整器２１１は温度センサー２１２が出力するヒーター１０５の表面温度の信号を受け取り、受け取ったヒーター１０５の表面温度情報が制御コンピューター２１０に入力された所定温度２１３の一定範囲内に達していないようであれば、温度調整器２１１がヒーター１０５に対して加熱する信号を出すという動作を、温度調整器２１１の設定済みの所定の温度勾配に基づいて所定の温度で一定に恒温されるまで繰り返す。
【００８８】
一方、温度センサー２１２より温度調整器２１１が受け取ったヒーター１０５の表面温度情報が制御コンピューター２１０に入力した所定温度２１３の一定範囲を上回っているようであれば、温度調整器２１１はヒーター１０５に対して加熱を停止する信号を出力する。また、制御コンピューター２１０は必要に応じて送風機２０９を回転させる信号を出力し、ヒーター１０５の表面温度情報が所定の温度以下になるまでの冷却時間の短縮を図ってもよい。
【００８９】
四つのヒーター１０５により、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａと各液体が所定温度に加温される。
【００９０】
反応容器１０１の開口部１１３はカバーガラス１２１によって密閉されているので、その内部は高湿度環境となり、核酸サンプル１１４は蒸発することがなく、核酸サンプル１１４の濃度は一定に保たれる。従って、不所望な核酸サンプル１１４の濃度変化は生じない。
【００９１】
また、反応容器１０１の開口部１１３は、密閉された空気を間に挟んで配置されている二枚のカバーガラス１２１を介して、外部環境と遮断されているので、外部環境との温度勾配が低減されている。これにより、温度制御中にカバーガラス１２１の面に結露が生じることが防止される。
【００９２】
次に、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ側の電磁弁１２７のみが開放され、図１１に示されるように、シリンジピストンポンプ１３１のピストン１２９が吸引側に紙面右側に移動される。これにより、核酸サンプル１１４は、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを通過し、下ハウジング１０９内の貯液孔１１７の中に移動する。次に、図１０に示されるように、ピストン１２９が吐出側に紙面左側に移動される。これにより、核酸サンプル１１４は、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを通過し、再びＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上側すなわち開口部１１３の中に戻る。この動作が繰り返し行なわれる。これにより、核酸サンプル１１４は、短時間の内に、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ内の核酸プローブスポット１１８とハイブリダイズ反応を起こす。その結果、所定の核酸プローブスポット１１８だけが蛍光を発し得る。
【００９３】
その後、図１１に示されるように、全量の核酸サンプル１１４が貯液孔１１７に留まっている状態で、顕微鏡１０２によって蛍光観察が行なわれ、ハイブリダイズした各核酸プローブスポット１１８の微弱蛍光が検査される。このとき、核酸サンプル１１４はＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上部の上ハウジング１０８のテーパー形状開口部１１３より除去されている。
【００９４】
シリンジピストンポンプ部１２５の内部に核酸サンプル１１４が到達しないように、予め貯液孔１１７の容積が決められており、シリンジピストンポンプ１３１はピストン１２９の移動距離が貯液孔１１７の容積に応じて制限されて駆動される。これにより、シリンジピストンポンプ部１２５内部には核酸サンプル１１４が侵入せず、別のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａをセットした際のキャリーオーバーは発生しない。
【００９５】
反応ステージ１０３に設置されているＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの全項目の検査の終了後、制御コンピューター２１０は送風機２０９に回転の信号を出力し、送風機２０９は反応ステージ１０３に風を送る。温度センサー２１２はヒーター１０５の表面温度の信号を温度調整器２１１を介して制御コンピューター２１０に送り、制御コンピューター２１０は、温度の信号が予め入力されている所定の温度（例えばユーザーがステージ１０３に接触しても火傷しない温度）以下になったら、反応ステージ１０３をフード１０６外にせり出させる。
【００９６】
反応ステージ１０３をフード１０６外にせり出させる条件は、必ずしもＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの検査が全項目終了した後であることに限定されない。例えば、各検査項目前後の間で、ユーザーがＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上ハウジング１０８のテーパー形状開口部１１３に新たな核酸サンプル１１４を分注するために、反応ステージ１０３がせり出されてもよい。
【００９７】
その際、必ずしも送風機２０９により反応ステージ１０３を所定の温度以下に冷却する必要はなく、例えば、前検査項目のハイブリダイゼーションの所定温度より次検査項目の所定温度が高い場合などは、冷却することなくフード１０６外にステージ１０３がせり出されてもよい。
【００９８】
また、核酸サンプル１１４は、貯液孔１１７に移送される代わりに、吸引ポンプ１３５によってＤＮＡマイクロアレイ１１０ａから除去されてもよい。この場合にもスポットの蛍光強度のＳ／Ｎ比が向上される。
【００９９】
しかしながら、より好ましくは、ハイブリダイズ反応の終了後に、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａが洗浄水で洗浄される。ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに核酸サンプル１１４を数回通過させてハイブリダイズ反応を行なった後、シリンジピストンポンプ１３１により、洗浄水１３７をＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上まで送液する。その後、廃液用電磁弁１２８を開放し、他の電磁弁１２６と１２７を閉じ、吸引ポンプ１３５を動作させて、余剰の核酸サンプル１１４と洗浄水１３７を反応容器１０１から排除する。これにより、単に余剰の核酸サンプル１１４だけが除去されるだけでなく、洗浄水１３７によってＤＮＡマイクロアレイ１１０ａが洗浄される。
【０１００】
このような洗浄動作と廃液吸引動作は繰り返し行なわれてもよく、これにより、より確実に余剰の核酸サンプル１１４が除去される。
【０１０１】
本実施形態の遺伝子検査装置１００では、顕微鏡１０２のＸＹステージに載せられた反応ステージ１０３がヒーター１０５とシリンジピストンポンプ１３１を備えているので、反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを各種装置間で搬送させる必要がない。これにより、これまで搬送に要していた時間が短縮されるので、検査が高速に行なわれるようになる。搬送の際に発生していたＤＮＡマイクロアレイの温度変化がなくなる。搬送の際に生じていたＤＮＡマイクロアレイのゴミ付着がなくなるので、高精度な検査が行なわれるようになる。搬送の手間がなくなるので、検査が簡易になる。
【０１０２】
本実施形態では、ＤＮＡマイクロアレイを例にあげて説明しているが、ＤＮＡマイクロアレイは微弱な信号を精度良く検出しなければならないので、本発明はその精度向上において非常に有効である。しかし、多孔質の固相担体にプローブを固相化して検出を行なうものであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、抗原抗体反応を利用した検査なども同様な効果が得られる。
【０１０３】
本実施形態の遺伝子検査装置１００は、様々な変更や変形が成されてもよい。
【０１０４】
図１０と図１１に示されるシリンジピストンポンプ１３１に代替可能なシリンジピストンポンプの変形例を図１４に示す。図１４に示されるように、本変形例のシリンジピストンポンプ２０５は、シリンジ２０６内を移動し得るピストン２０７の送液吸引口側（紙面に対して左側）の先端部に溝２０８を形成されており、この溝２０８にＯリング１３９を嵌合され、Ｏリング１３９がピストン２０７の移動と共にシリンジ２０６の内壁を摺動する構成であってもよい。
【０１０５】
第二実施形態
本実施形態は、第一実施形態において説明した洗浄水によるＤＮＡマイクロアレイの洗浄効果を高めるために圧電素子を備えているベース部に向けられている。
【０１０６】
図１５に示されるように、ベース部１２０は、その上に載置された反応容器１０１の下ハウジング１０９と面接触する二枚の圧電素子１４０を備えている。圧電素子１４０は、例えば、１０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍの大きさを有している。圧電素子１４０は、例えば、厚み方向の分極処理が施されたチタン酸シリコン酸鉛（ＰＺＴ）の板と、その厚み方向の二面に蒸着された銀電極とで構成されている。
【０１０７】
圧電素子１４０には、図示しない駆動回路からフレキシブルケーブルなどを用いて、１００Ｖｐ−ｐ程度の正弦波の交番電圧が印加される。圧電素子１４０に印加する交番電圧の周波数は、好ましくは、ステージ１０３の固有振動数に一致した周波数である。このような周波数の交番電圧の印加に対して、圧電素子１４０は強い超音波振動を発生する。
【０１０８】
図１５に示されるように、ハイブリダイズ反応の終了後、シリンジピストンポンプ１３１により、洗浄水１３７がＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上まで送液される。このようにＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上まで洗浄水１３７が供給されている状態で、ベース部１２０に内蔵されている圧電素子１４０が正弦波の交番電圧で駆動され、圧電素子１４０は超音波振動を発生する。これにより、洗浄水が供給されている部分は超音波洗浄される。
【０１０９】
その後、廃液用電磁弁１２８を開放し、他の電磁弁１２６と１２７を閉じ、吸引ポンプ１３５を動作させることにより、余剰の核酸サンプル１１４と洗浄水１３７は反応容器１０１から排除される。
【０１１０】
このとき、洗浄水による洗浄の際に超音波振動を加えることにより、その洗浄効果が更に向上される。その結果、核酸サンプル１１４はハイブリダイズ反応を起こした適正な核酸プローブスポットにのみ存在し、余剰の核酸サンプル１１４は殆ど存在しなくなる。これにより、不所望な蛍光が更に軽減され、蛍光観察のＳ／Ｎ比が更に向上される。
【０１１１】
第三実施形態
本実施形態は、第一実施形態において説明したＤＮＡマイクロアレイの洗浄の際に、洗浄水をＤＮＡマイクロアレイに上方から供給する機能を有している検査装置に向けられている。
【０１１２】
図１６と図１７に示されるように、検査装置は、洗浄水をＤＮＡマイクロアレイに上方からすなわち検査面側から供給する洗浄ノズル１４１を更に有している。洗浄ノズル１４１は、反応ステージ１０３のカバー部１２３が開かれた状態で、反応容器１０１の上ハウジング１０８と接触され、上ハウジング１０８に形成されたテーパー形状開口部１１３に洗浄液を供給する。図示しないが、洗浄ノズル１４１は別の搬送部材により支持されており、洗浄ノズル１４１には洗浄水タンク１３３の洗浄水１３７を送液するポンプが接続されている。
【０１１３】
ハイブリダイズ反応の終了後、図１６に示されるように、カバー部１２３が開けられ、洗浄ノズル１４１が反応容器１０１の上ハウジング１０８と接触され、上ハウジング１０８に形成されたテーパー形状開口部１１３に洗浄液が供給される。
【０１１４】
洗浄ノズル１４１から洗浄液が供給されている間、廃液用電磁弁１２８だけが開かれ、吸引ポンプ１３５が動作される。これにより、洗浄水１３７が余剰の核酸サンプル１１４と共に反応容器１０１から排出される。
【０１１５】
第二実施形態と同様に、ベース部１２０は洗浄効果を高める圧電素子１４０を備えており、この洗浄動作の間、圧電素子１４０による超音波洗浄が併用されてもよい。
【０１１６】
また、図１７に示されるように、シリンジピストンポンプ１３１より、洗浄水タンク１３３の洗浄水１３７をＤＮＡマイクロアレイ１１０ａに送液しながら、洗浄水が洗浄ノズル１４１で吸引され除去される。これにより余剰の核酸サンプルが除去される。
【０１１７】
本実施形態では、洗浄動作の間、洗浄水が一方向に流されるので、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａは常に清浄な洗浄水で洗浄され続ける。これにより、洗浄時間が大幅に短縮される。また、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上方に位置する洗浄ノズルによって洗浄液が吸引されて除去されることにより、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの上側すなわち検査面側に存在するゴミも一緒に除去される。
【０１１８】
その結果、核酸サンプル１１４はハイブリダイズ反応を起こした適正な核酸プローブスポットにのみ存在し、余剰の核酸サンプル１１４は殆ど存在しなくなる。これにより、不所望な蛍光が更に軽減され、蛍光観察のＳ／Ｎ比が更に向上される。
【０１１９】
ＤＮＡマイクロアレイを洗浄するための物質は液体に限定されるものではない。つまり、洗浄ノズル１４１から供給される物質は、温度制御された微小液滴であってもよい。温度制御された微小液滴も、余剰の核酸サンプル１１４を効率よく除去し得る。好ましくは、ＤＮＡマイクロアレイを通過する際の圧力負荷を抑えるために、蒸気の液滴の大きさは、数μｍ程度以下の大きさであるとよい。また、洗浄ノズル１４１から供給される物質は、空気であってもよい。
【０１２０】
第四実施形態
本実施形態は、空気によって核酸サンプルを移送する反応ステージに向けられている。
【０１２１】
図１８と図１９に示されるように、本実施形態の反応ステージ２０２は、反応容器１０１に対して流体を移送するための流体移送機構であるシリンジピストンポンプ部２００を有している。
【０１２２】
シリンジピストンポンプ部２００は、反応容器１０１の貯液孔１１７の各々と流体的に連絡される四つの移送用流路１２４と、移送用流路１２４の各々と流体的に連絡した、反応容器１０１の貯液孔１１７の各々と流体的に連絡される四つのシリンジピストンポンプ２０３を有している。
【０１２３】
各シリンジピストンポンプ２０３は、シリンジ２０４と、シリンジ２０４内を移動し得るピストン１２９と、シリンジ２０４とピストン１２９を気密に保つためのシールであるシール１３９とを有している。
【０１２４】
ピストン１２９の移動に伴う空気２０１の吸入・排出により、反応ステージ２０２に支持された反応容器１０１内の核酸サンプルが移送される。
【０１２５】
四つの電磁弁１２８を選択的に駆動することにより、四つのＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの内の任意のＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを選択的に検査に使用できる。
【０１２６】
ベース部１２０は第一実施形態と同様であり、図２０に模式的に示されるように、ベース部１２０の廃液集合管１３４は吸引ポンプ１３５を介して廃液タンク１３６と連絡されている。
【０１２７】
カバー部１２３が開かれ、反応容器１０１が反応ステージ１０３のベース部１２０に載置され、反応容器１０１の開口部１１３の中に核酸サンプル１１４が供給された後、図１８に示されるように、カバー部１２３が閉じられる。
【０１２８】
これにより、反応容器１０１の貯液孔１１７は、送液用流路１２４のみを介して、シリンジピストンポンプ２０３と流体的に連絡される。また、反応容器１０１の廃液孔１１６はベース部１２０に設けられた排出用流路１１９と流体的に連絡される。
【０１２９】
次に、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ側の電磁弁１２８のみが開放され、図１９に示されるように、シリンジピストンポンプ２０３のピストン１２９が吸引側に紙面右側に移動される。これにより、反応容器１０１の中の空気がシリンジピストンポンプ２０３の中に吸い込まれるため、核酸サンプル１１４は、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを通過し、下ハウジング１０９内の貯液孔１１７の中に移動する。次に、図１８に示されるように、ピストン１２９が吐出側に紙面左側に移動される。これにより、シリンジピストンポンプ２０３の中の空気が反応容器１０１の中に排出されるため、核酸サンプル１１４は、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａを通過し、開口部１１３の中に戻る。この動作が繰り返し行なわれることにより、核酸サンプル１１４は、短時間の内に、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａ内の核酸プローブスポット１１８とハイブリダイズ反応を起こす。その結果、所定の核酸プローブスポット１１８だけが蛍光を発し得る。
【０１３０】
ハイブリダイズ反応の後、第三実施形態と同様の手法によって、ＤＮＡマイクロアレイ１１０ａの洗浄が行なわれる。つまり、洗浄ノズル１４１が反応容器１０１に検査面側から設置され、洗浄ノズル１４１から洗浄水１３７が供給されるとともに、供給される洗浄水１３７が吸引ポンプ１３５により廃液孔１１６を介して除去される。
【０１３１】
本実施形態では、シリンジピストンポンプ２０３と反応容器１０１とを連絡する移送用流路１２４は、その途中に電磁弁が設けられていないことにより、短く、屈曲箇所も有していない。このため、シリンジピストンポンプ２０３による核酸サンプル１１４の移動応答性が良い。
【０１３２】
シリンジピストンポンプ部２００は、電磁弁を有していないため、そのぶん、小型化され、省電力化され、安価に構成される。
【０１３３】
また、シリンジピストンポンプ部２００の配管内に洗浄水１３７に替わって気体（空気）２０１を使用する事で、ユーザーが反応容器１０１をベース部１２０から取り外した際に、貯液孔１１７が大気に触れて貯液孔１１７内に陰圧が働き、貯液孔１１７と接触していた送液口の洗浄水１３７がシリンジピストンポンプ部２００から漏れ出し、洗浄水１３７の液量が減る事で、多孔質部１１０と貯液孔１１７を通過する核酸サンプル１１４の移動応答性が悪くなる可能性を防げる。
【０１３４】
また、シリンジピストンポンプ部２００の配管内に洗浄水１３７に替わって気体（空気）２０１を使用する事で、洗浄水１３７を充填させる操作の手間と、充填するのを待つ時間が無くなる。
【０１３５】
また、シリンジピストンポンプ部２００の配管内に洗浄水１３７に替わって気体（空気）２０１を使用する事で、例えば装置の点検の前に洗浄水１３７を全て抜き取るといったメンテナンスの際の手間が無くなり、メンテナンス性が良くなる。
【０１３６】
また、前述の実施形態では、シリンジピストンポンプ部２００の配管内に洗浄水１３７を充填させる事で、空気が混入して配管内で空気層が出来る可能性があり、その空気層によって多孔質部１１０と貯液孔１１７を通過する核酸サンプル１１４のシリンジピストンポンプ２０３による移動応答性を悪くさせる可能性があるが、本実施形態では、配管内に全て気体（空気）２０１を充填させる為、空気層によって移動応答性が悪くなる要因を防ぐ事が出来る。
【０１３７】
第五実施形態
本実施形態は、洗浄水を供給する洗浄ノズルと、洗浄水を除去する廃液ノズルとを備えている遺伝子検査装置に向けられている。
【０１３８】
図２１に示されるように、本実施形態の遺伝子検査装置は、反応容器１０１の上ハウジング１０８に形成されたテーパー形状開口部１１３に対して、上方から、洗浄水１３７を供給する洗浄ノズル２１４と、洗浄水１３７を除去する廃液ノズル２１５とを有している。
【０１３９】
洗浄ノズル２１４は洗浄水タンク１３３の洗浄水１３７を送液するための図示しないポンプに接続されている。また、廃液ノズル２１５は上ハウジング１０８のテーパー形状開口部１１３から洗浄水１３７を廃液タンク１３６へ排出するための図示しないポンプに接続されている。廃液ノズル２１５の端部すなわち吸引口は、好ましくは、ＤＮＡマイクロアレイの近くに配置される。これにより、洗浄水１３７の検査表面の液残り量が少なくなる。更に、洗浄ノズル２１４は、好ましくは、上ハウジング１０８のテーパー形状開口部１１３に貯液された洗浄水１３７に一切触れない位置に配置される。これにより、核酸サンプル１１４とのコンタミネーションが防止される。
【０１４０】
図２１には図示されていないが、反応容器１０１は、第一実施形態で説明した反応ステージ１０３に支持される。すなわち、反応容器１０１の貯液孔１１７はシリンジピストンポンプ１３１と連絡される。
【０１４１】
例えば、洗浄ノズル２１４から上ハウジング１０８のテーパー形状開口部１１３の中に洗浄水１３７が供給される。シリンジピストンポンプ１３１の吸引動作により、開口部１１３の中の洗浄水１３７はＤＮＡマイクロアレイを通過して貯液孔１１７の中に移動する。その後、シリンジピストンポンプ１３１の排出動作により、貯液孔１１７の中の洗浄水１３７はＤＮＡマイクロアレイを通過して開口部１１３の中に移動する。
【０１４２】
シリンジピストンポンプ１３１の吸引動作と排出動作が適当に繰り返された後、開口部１１３の中の洗浄水１３７は、廃液ノズル２１５により吸引されて除去される。これにより、洗浄水１３７と一緒に、ＤＮＡマイクロアレイの上に存在する異物が取り除かれる。
【０１４３】
廃液ノズル２１５による吸引後、ＤＮＡマイクロアレイの上に残る洗浄水１３７が検査結果に影響を及ぼすようであれば、吸引ポンプ１３５により廃液孔１１６を介して洗浄水１３７が排出されるとよい。
【０１４４】
洗浄水１３７は、洗浄ノズル２１４から供給されるだけでなく、シリンジピストンポンプ１３１からも供給されてもよい。
【０１４５】
例えば、ハイブリダイズ反応の後、シリンジピストンポンプ１３１により洗浄水１３７がＤＮＡマイクロアレイの上まで供給される。その後、廃液ノズル２１５により洗浄水１３７が吸引される。これにより、洗浄水１３７と一緒に、ＤＮＡマイクロアレイの上に存在する異物が取り除かれる。その後、洗浄ノズル２１４から洗浄水１３７が供給され、洗浄水１３７が吸引ポンプ１３５により吸引される。これにより、洗浄水１３７はＤＮＡマイクロアレイを通過し、廃液孔１１６を通って反応容器１０１から除去される。
【０１４６】
前述の洗浄水１３７の供給の順番は逆にされてもよい。すなわち、先に洗浄ノズル２１４から洗浄水１３７が供給され、吸引ポンプ１３５により洗浄水１３７が反応容器１０１から排出された後、シリンジピストンポンプ１３１によりＤＮＡマイクロアレイの上まで洗浄水１３７が供給され、ＤＮＡマイクロアレイの上の洗浄水１３７が廃液ノズル２１５により吸引されてもよい。
【０１４７】
本実施形態では、ＤＮＡマイクロアレイの上側に配置された廃液ノズル２１５によって洗浄水１３７が吸引されるので、ＤＮＡマイクロアレイの上側に存在する異物が洗浄水と一緒に取り除かれる。
【０１４８】
また、吸引ポンプ１３５による洗浄水１３７の排出と廃液ノズル２１５による洗浄水１３７の排出とを併用することにより、洗浄水１３７の排出時間の短縮を図ることができる。
【０１４９】
また、シリンジピストンポンプ１３１による洗浄水１３７の供給と洗浄ノズル２１４による洗浄水１３７の供給とを併用することにより、洗浄水１３７の供給時間の短縮を図ることができる。
【０１５０】
第六実施形態
本実施形態は、流体移送機構を備えた反応容器１０１に向けられている。
【０１５１】
図２２に示されるように、本実施形態の反応容器１０１では、下ハウジング１０９の貯液孔１１７は、円柱形状あるいは多角柱形状を有しており、シリンジピストンポンプのシリンジを兼ねている。貯液孔１１７の中を移動し得るピストン２０７が設けられている。ピストン２０７は、その端部に形成された溝２０８を有しており、溝２０８にはシール１３９が嵌め込まれている。シール１３９は、ピストン２０７と、貯液孔１１７すなわちシリンジとを気密に保っている。
【０１５２】
本実施形態の反応容器１０１を支持する反応ステージは、第一実施形態の反応ステージ１０３からシリンジピストンポンプ部１２５が省かれた構成であってよい。ピストン２０７は、反応容器１０１が反応ステージに設置される前に、反応容器１０１の貯液孔１１７にピストン２０７が挿入され、反応容器１０１が反応ステージに設置された後、図示しないモーターユニットに連結され、モーターユニットによって図２２の左右に移動され得る。
【０１５３】
核酸サンプル１１４の分注後、核酸サンプルは、ピストン２０７に接触しても、接触しなくてもよい。
【０１５４】
本実施形態では、シリンジピストンポンプが反応容器１０１に設けられているので、核酸サンプル１１４とピストン２０７との間の空気層が少なく、酸サンプル１１４の移動応答性が良い。
【０１５５】
また、本実施形態の反応容器１０１はシリンジピストンポンプを備えているので、これを支持する反応ステージの小型化の小型化、従って遺伝子検査装置の小型化が図れる。
【０１５６】
第七実施形態
本実施形態は、複数の反応容器１０１を支持し得る円形反応ステージを有する遺伝子検査装置に向けられている。
【０１５７】
図２３に示されるように、本実施形態の遺伝子検査装置は、上述したように制御コンピューター２１０によって全体が制御されていて、その中心を軸として回転され得る円形反応ステージ２１７と、これを覆うフード１０６と、円形反応ステージ２１７に支持され回転されている反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイを蛍光観察するためのＣＣＤカメラ１０４とを有している。
【０１５８】
円形反応ステージ２１７は、複数の反応容器１０１を放射状に支持し得る。つまり、円形反応ステージ２１７は、反応容器１０１を支持するための支持機構を複数箇所設けている。さらに、円形反応ステージ２１７は、図示されていないが、支持された反応容器１０１に対して流体を移送するための流体移送機構と、支持された反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイの温度を調整するための温度調整機構とを有している。支持機構と流体移送機構と温度調整機構には、これまでに説明した実施形態の構成が適用され得る。
【０１５９】
好ましくは、遺伝子検査装置は更に、円形反応ステージ２１７に支持され回転されている反応容器１０１に核酸サンプルを分注するための核酸サンプル分注ノズル２１６を有している。より好ましくは、遺伝子検査装置は更に、円形反応ステージ２１７に支持され回転されている反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイを洗浄するための洗浄ノズル１４１を有している。核酸サンプル分注ノズル２１６と洗浄ノズル１４１とＣＣＤカメラ１０４は、円形反応ステージ２１７の周囲に、その回転方向に沿って配置されている。
【０１６０】
例えば、反応容器１０１を円形反応ステージ２１７に設置する際、設置を容易にするために、支持機構が図示しないＹステージによりフード１０６の外にせり出される。支持機構は、反応容器１０１が設置された後、再びＹステージによりフード１０６の中に収納される。
【０１６１】
円形反応ステージ２１７に支持された反応容器１０１は、円形反応ステージ２１７の回転によって、核酸サンプル分注ノズル２１６による作業領域に搬送される。ここにおいて、核酸サンプル分注ノズル２１６により反応容器１０１に核酸サンプルが分注される。
【０１６２】
円形反応ステージ２１７に支持された反応容器１０１は、核酸サンプルの分注後、円形反応ステージ２１７の回転によって搬送されながら、ハイブリダイズ反応が行なわれる。ハイブリダイズ反応の終了後、円形反応ステージ２１７に支持された反応容器１０１は、円形反応ステージ２１７の回転によって、洗浄ノズル１４１による作業領域に搬送される。ここにおいて、反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイが洗浄される。
【０１６３】
円形反応ステージ２１７に支持された反応容器１０１は、洗浄後、円形反応ステージ２１７の回転によって、ＣＣＤカメラ１０４による撮像領域に搬送される。ここにおいて、反応容器１０１内のＤＮＡマイクロアレイの蛍光画像が撮像される。撮像が終了した反応容器１０１は、反応容器交換手段２１８によって新たな反応容器１０１と交換される。
【０１６４】
本実施形態の遺伝子検査装置は、複数のＤＮＡマイクロアレイの検査を連続的に行なえる。
【０１６５】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明によれば、生体関連物質を短時間で高い精度で簡便に検査できる検査装置が提供される。本発明の検査装置によれば、反応部分の検体液の状態（濃度など）や、温度条件を変化させながら対象生体関連物質の反応程度を測定することができる。従って、対象生体関連物質の発現の有無やその発現量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態における遺伝子検査装置の概略的な斜視図であり、反応ステージがせり出された状態が示されている。
【図２】図１と同じく本発明の第一実施形態における遺伝子検査装置の概略的な斜視図であり、フード内に収容された反応ステージを示すために、フードを透かして描かれている。
【図３】図１と図２に示された反応容器の斜視図であり、組み立てられた状態と分解された状態が描かれている。
【図４】図３に示されたスライドチップの拡大斜視図である。
【図５】図４に示されたスライドチップの分解斜視図である。
【図６】図３に示された反応容器の上面と縦断面と横断面とを示している。
【図７】ＤＮＡマイクロアレイに配列された多数の核酸プローブスポットを示している。
【図８】図１と図２に示された反応ステージの斜視図であり、反応容器が設置される前の状態を示している。
【図９】図１と図２に示された反応ステージの斜視図であり、反応容器が設置された後の状態を示している。
【図１０】図９に示された反応ステージと反応容器の断面図であり、反応容器が設置された直後の、核酸サンプルがＤＮＡマイクロアレイの上に位置している状態を示している。
【図１１】図９に示された反応ステージと反応容器の断面図であり、核酸サンプルが貯液孔に移送された状態を示している。
【図１２】本発明の第一実施形態における遺伝子検査装置の流路を概略的に示している。
【図１３】本発明の第一実施形態における遺伝子検査装置の温度調整機構とその制御系とを概略的に示している。
【図１４】図１０と図１１に示されたシリンジピストンに代えて適用可能な別のシリンジピストンの構成を概略的に示している。
【図１５】本発明の第二実施形態における反応ステージと反応容器の断面図であり、ベース部に設けられた圧電素子によりＤＮＡマイクロアレイが超音波洗浄されている状態を示している。
【図１６】本発明の第三実施形態における遺伝子検査装置における反応ステージと反応容器と洗浄ノズルの断面図であり、洗浄ノズルから洗浄水が供給されている状態を示している。
【図１７】本発明の第三実施形態における遺伝子検査装置における反応ステージと反応容器と洗浄ノズルの断面図であり、洗浄ノズルにより洗浄水が吸引されている状態を示している。
【図１８】本発明の第四実施形態における遺伝子検査装置における反応ステージと反応容器の断面図であり、核酸サンプルがＤＮＡマイクロアレイの上に位置している状態を示している。
【図１９】本発明の第四実施形態における遺伝子検査装置における反応ステージと反応容器の断面図であり、核酸サンプルが貯液孔に移送された状態を示している。
【図２０】本発明の第四実施形態における遺伝子検査装置の流路を概略的に示している。
【図２１】本発明の第五実施形態における遺伝子検査装置の反応容器と洗浄ノズルと廃液ノズルの断面図である。
【図２２】本発明の第六実施形態における反応容器の断面図である。
【図２３】本発明の第七実施形態における遺伝子検査装置の概略的な斜視図である。
【符号の説明】
１００　遺伝子検査装置
１０１　反応容器
１０２　顕微鏡
１０３　反応ステージ
１０４　ＣＣＤカメラ
１０５　板状ヒーター
１０７　スライドチップ
１０８　上ハウジング
１０９　下ハウジング
１１０　多孔質部
１１０ａ　ＤＮＡマイクロアレイ
１１１　支持板
１１６　廃液孔
１１７　貯液孔
１１９　排出用流路
１２０　ベース部
１２３　カバー部
１２４　移送用流路
１２５　シリンジピストンポンプ部
１３１　シリンジピストンポンプ
１３３　洗浄水タンク
１３５　吸引ポンプ
１３６　廃液タンク

Claims (18)

1. 流体を通し得る固相坦体を利用した生体関連物質の反応を検査するための生体関連物質の検査装置であり、
   固相坦体を含む反応容器を支持すると共に固相坦体の反応を促進するための反応ステージと、
   固相坦体を光学的に観察するための顕微鏡とを備えており、
   反応ステージは、反応容器に対して流体を移送するための流体移送機構と、反応容器内の固相坦体の温度を調整するための温度調整機構とを有している、生体関連物質の検査装置。
2. 温度調整機構は、固相坦体の温度を上げるための加熱手段を有している、請求項１に記載の生体関連物質の検査装置。
3. 温度調整機構は、固相坦体の温度を下げるための冷却手段を更に有している、請求項２に記載の生体関連物質の検査装置。
4. 固相坦体の温度を強制対流によって下げるための冷却機構を更に備えており、冷却機構は反応ステージに空気を送る送風機を有している、請求項２または請求項３に記載の生体関連物質の検査装置。
5. 冷却機構は、反応ステージに送られる空気を冷却するためのペルチェ素子を更に有している、請求項４に記載の生体関連物質の検査装置。
6. 反応容器は、固相坦体と流体的に連絡した、反応容器内の流体を収容し得る貯液孔と、固相坦体と流体的に連絡した、反応容器内の流体を外に排出させるための廃液孔とを有しており、
   流体移送機構は、反応容器の貯液孔と流体的に連絡される移送用流路と、この移送用流路と流体的に連絡した、反応容器内の流体を移送するための移送用ポンプとを有しており、
   反応ステージは、反応容器の廃液孔と流体的に連絡される排出用流路を更に有しており、
   検査装置は、反応ステージの排出用流路を介して、反応容器内の流体を外に排出するための流体排出機構を更に備えている、請求項１に記載の生体関連物質の検査装置。
7. 移送用ポンプは、シリンジピストンポンプである、請求項６に記載の生体関連物質の検査装置。
8. 移送用ポンプは、その内部に気体を吸引し、また、その内部の気体を排出することにより、反応容器内の流体を移送する、請求項６に記載の生体関連物質の検査装置。
9. 流体移送機構は、移送用流路内の流体の圧力を検知するための圧力センサーを更に有している、請求項６に記載の生体関連物質の検査装置。
10. 反応容器内の流体を固相坦体の検査面側から吸引するためのノズルを更に備えている、請求項１に記載の生体関連物質の検査装置。
11. 反応容器内に流体を固相坦体の検査面側から吐出するためのノズルを更に備えている、請求項１に記載の生体関連物質の検査装置。
12. 流体を通し得る固相坦体を利用した生体関連物質の反応を検査する装置の反応ステージであり、
    固相坦体を含む反応容器を支持する反応容器機構と、
    反応容器に対して流体を移送させるための流体移送機構と、
    反応容器内の固相坦体の温度を調整するための温度調整機構とを有している、生体関連物質の検査装置の反応ステージ。
13. 温度調整機構は、固相坦体の温度を上げるための加熱手段を有している、請求項１２に記載の反応ステージ。
14. 温度調整機構は、固相坦体の温度を下げるための冷却手段を更に有している、請求項１３に記載の反応ステージ。
15. 反応容器は、固相坦体と流体的に連絡した、反応容器内の流体を収容し得る貯液孔と、固相坦体と流体的に連絡した、反応容器内の流体を外に排出させるための廃液孔とを有しており、
    流体移送機構は、反応容器の貯液孔と流体的に連絡される移送用流路と、この移送用流路と流体的に連絡した、反応容器内の流体を移送するための移送用ポンプとを有しており、
    反応ステージは、反応容器の廃液孔と流体的に連絡される排出用流路を更に有している、請求項１２に記載の反応ステージ。
16. 移送用ポンプは、シリンジピストンポンプである、請求項１５に記載の反応ステージ。
17. 移送用ポンプは、その内部に気体を吸引し、また、その内部の気体を排出することにより、反応容器内の流体を移送する、請求項１５に記載の反応ステージ。
18. 流体移送機構は、移送用流路内の流体の圧力を検知するための圧力センサーを更に有している、請求項１５に記載の反応ステージ。

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