JP2004333346A - 処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理装置1は、被処理物Sを付着させた板状の支持体P上に存在する処理液Rによって、被処理物Sを処理する。この処理装置1は、支持体Pの被処理物Sの付着面P1との間に隙間が存在するように位置する親水性を有した撹拌部材3(3A)と、この撹拌部材3(3A)を付着面P1に沿って変位させる変位手段4とを備える撹拌手段2を有している。変位手段4の作動によって、撹拌部材3が処理液Rに接触して形成されたメニスカスは、撹拌部材3と共に変位する。このメニスカスの変位により、処理液Rが流動して撹拌される。
【選択図】図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、核酸(RNA、DNA)に対するハイブリダイゼーション等の処理を行なう場合には、プレート(支持体)上に、核酸(被処理物)を付着させ、かかる核酸に処理液を供給して(接触させて)処理することが行なわれる。
【0003】
このような核酸と処理液とを接触させる方法としては、各支持体上に処理液を滴下して、さらに、この上から展開部材を重ね合わせ、それらの間に形成された隙間に処理液を展開させることにより、核酸と処理液とを接触させる。
【0004】
従来の処理装置は、カバープレート(展開部材)560を、被処理物を付着させたプレート(支持体)PであるマイクロアレイMに重ね合わせ、このマイクロアレイMとの間に形成される隙間569に、前記被処理物を処理する処理液を展開させるものである(例えば、特許文献1参照)。なお、ここで使用した符号は、特許文献1に記載の符号である。
【0005】
このように、前記のサンプル処理装置では、複数のマイクロアレイ(プレート)を処理する場合、分注装置等を用いて各マイクロアレイに個別に処理液を滴下し、カバープレート(展開部材)にてその処理液を展開していた。しかしながら、展開後の処理液を撹拌(アジテーション)する手段がなかったので、撹拌を十分に行なえず、処理液にムラが生じるという問題があった。すなわち、プレート上に付着した核酸全体に処理液を撹拌する手段がなかったという問題があった。
【0006】
【特許文献1】
特開2003−57245号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、構造が比較的簡単であり、被処理物を付着させた板状の支持体上に存在する処理液を簡単な構造で撹拌する撹拌手段を有する処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(15)の本発明により達成される。
【0009】
(1) 被処理物を付着させた板状の支持体上に存在する処理液によって、前記被処理物を処理する処理装置であって、
前記支持体の前記被処理物の付着面との間に隙間が存在するように位置する撹拌部材と、前記撹拌部材を前記付着面に沿って変位させる変位手段とを備える撹拌手段を有し、
前記変位手段の作動により、前記撹拌部材が前記処理液に接触しながら変位して、前記処理液を撹拌することを特徴とする処理装置。
【0010】
(2) 前記撹拌部材は、前記変位手段の作動により、往復動する上記(1)に記載の処理装置。
【0011】
(3) 前記撹拌部材の形状は、長尺形状をなしている上記(1)または(2)に記載の処理装置。
【0012】
(4) 前記撹拌部材は、その形状が長尺形状をなしており、前記変位手段の作動により、前記撹拌部材の長手方向にほぼ直交する方向に往復動する上記(1)に記載の処理装置。
【0013】
(5) 前記撹拌部材の長手方向に垂直な断面形状は、円形状である上記(3)または(4)に記載の処理装置。
【0014】
(6) 前記撹拌部材は、前記付着面に対向する平面を有する形状をなしている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の処理装置。
【0015】
(7) 前記撹拌部材は、少なくとも前記処理液に接触する部分が親水性を有している上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の処理装置。
【0016】
(8) 前記支持体の端部付近に、前記処理液を貯留する貯留溝を有している上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の処理装置。
【0017】
(9) 前記貯留溝は、前記撹拌部材の全部または一部を収納し得る形状をなしている上記(8)に記載の処理装置。
【0018】
(10) 前記貯留溝は、前記撹拌手段の作動により、前記撹拌部材が往復する範囲内に設けられている上記(8)または(9)に記載の処理装置。
【0019】
(11) 撹拌に際し、前記撹拌部材と前記付着面との隙間の間隙距離を一定に保つ距離規制手段を有する上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の処理装置。
【0020】
(12) 前記距離規制手段は、前記撹拌部材に連結され、前記処理装置内に当接して、前記間隙距離を一定に保つスペーサで構成される上記(11)に記載の処理装置。
【0021】
(13) 前記処理液は、前記被処理物と反応し得る反応液である上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の処理装置。
【0022】
(14) 前記被処理物は、核酸である上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の処理装置。
【0023】
(15) 前記処理液は、前記核酸と反応し得るプローブを含む液体である上記(14)に記載の処理装置。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の処理装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0025】
<第1実施形態>
なお、以下では、被処理物の一例として、核酸(DNA、cDNA、RNA等)を代表とし、この核酸(核酸断片)をプレート(支持体)に散点状に付着させたマイクロアレイ(DNAチップ)を処理するマイクロアレイ処理装置に、本発明の処理装置を適用した場合について説明する。
【0026】
また、処理液(反応液)の一例として、被験者から採取された核酸(例えばmRNA、DNA等)、または、この核酸を基に合成されたもの(例えばcDNA等)を標識(例えば、色素、蛍光物質、放射性物質等により標識)した物質(プローブ)を含む液(以下、「プローブ液」と言う。)を代表に説明する。
【0027】
ここでいう処理とは、好ましくは、プレートに散点状に付着させた核酸と、プローブ液中に含まれる核酸またはプローブとをハイブリダイゼーションさせることをいう。
【0028】
図1は、本発明の処理装置の第1実施形態を示す全体構成図、図2は、図1中のA−A線断面図、図4は、図2中の二点鎖線で囲まれた領域[B]の拡大詳細図である。なお、以下では、説明の都合上、図1(図2、4も同様)の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。ただし、図1(図2、3、4、5、6も同様)中の核酸Sは、説明上、その大きさを誇張して描いている。
【0029】
図1に示す処理装置1は、核酸(被処理物)Sを付着させた(散点状に付着させた)板状のプレート(支持体)P(マイクロアレイM)上に存在するプローブ液(処理液)Rによって、核酸Sを処理する処理装置である。この処理装置1は、プローブ液Rを撹拌(アジテーション)する撹拌手段(アジテーション手段)2と、プレートPを設置する処理槽5とを備えている。撹拌手段2は、撹拌部材3と、撹拌部材3を変位させる変位手段4とを備えている。
【0030】
なお、本発明の処理装置1では、この処理装置1を図示しない密閉可能な密閉槽内に収納し、温度および湿度を管理した環境下で処理を行なうことが好ましい。
【0031】
また、この処理装置1によれば、核酸Sとプローブ液Rとを反応させるとともに、各種液体等により核酸Sを処理することができる。そして、核酸Sの反応結果からは、例えば、遺伝子DNA(核酸)の変異解析、多型解析、塩基配列解析、発現解析(存在の有無)、さらに、これらに基づいて各種疾患の診断等を、好適に行なうことができる。以下、各部の構成について説明する。
【0032】
処理槽5は、底板51と、側壁52と、液だめ溝(貯留溝)53とを有している。底板51は、その板上にプレートPが1枚以上設置(載置)できるよう成形されている。側壁52は、底板51の外周部に全周に渡り形成されている。液だめ溝53は、後述する撹拌部材3の全部または一部を収納し得る程度の大きさと、形状とを有している。この液だめ溝53は、その撹拌部材3の長手方向と平行して、底板51上に設置されたプレートPの端部付近に、底板51に隣接して形成されている。
【0033】
撹拌部材3は、形状が長尺形状をなしている。本実施形態では、この撹拌部材3の長手方向に垂直な断面形状、すなわち、横断面形状は、円形状である。撹拌部材3は、プレートPの核酸Sの付着面P1との間に隙間Hが存在するように、その付着面P1と平行に位置している。
【0034】
変位手段4は、撹拌部材3を往復動させる変位駆動源としてのエアシリンダ41と、ロッド42と、撹拌部材3との接続部材43とを有している。エアシリンダ41は、処理槽5外で、例えば、処理装置1の一部に固定されている。ロッド42は、エアシリンダ41の長手方向の軸と同軸上にそのエアシリンダ41と接続されている。また、ロッド42は、側壁52に設けられたガイド溝54に案内されている。接続部材43は、エアシリンダ41(ロッド42)の伸縮方向に対し、撹拌部材3の長手方向がほぼ垂直になるように、ロッド42と撹拌部材3とを連結している。なお、本実施形態では、撹拌部材3、ロッド42および接続部材43の各部が一体的に成形された構成になっているが、これらが別々の部材で構成されていてもよい。
【0035】
また、ガイド溝54には、ロッド42との隙間を封止する例えばパッキンのようなシール部材が設置されていてもよい。これにより、処理槽5内を密閉する構造とする場合、より確実な密閉状態が得られる。
【0036】
変位手段4の作動は、撹拌部材3が隙間(通液部)Hを保ちつつ、撹拌部材3を先に述べたプレートPの核酸Sの付着面P1に沿って変位させる。また、プレートP上にプローブ液Rがあるとき、撹拌部材3は、プローブ液Rに接触しながら変位し、プローブ液Rを撹拌する。
【0037】
このような構成としたことにより、撹拌部材3は、プレートP上のプローブ液Rをムラなく撹拌する。すなわち、変位手段4により変位した撹拌部材3がプレートP上に存在するプローブ液Rを流動させる。この流動により、プローブ液R内に存在するプローブが付着面P1の全体に行き渡るので、プローブをプレートP上の核酸Sと確実に反応させることができる。
【0038】
なお、図示の構成では、変位駆動源にエアシリンダ41を用いているが、特にエアシリンダには限定しない。例えば、モータ駆動、歯車機構等であってもよい。
【0039】
ここで、撹拌部材3のより好適な変位について述べる。図3は、図1中のプレートPおよびその周辺部を上から見た平面図である。
【0040】
前述した長尺形状をなしている撹拌部材3の変位としては、変位手段4の作動(エアシリンダ41の伸縮)により、その撹拌部材3がその長手方向に対してほぼ直交する方向に往復動するものが好ましい。また、このとき、図3に示すように、撹拌部材3の長さは、撹拌部材3が往復動する方向に直交する方向のプレートPの最大幅と同じか、または、それよりも長いことが好ましい。
【0041】
撹拌部材3の変位をこのような構成としたことにより、単純な往復直線運動で撹拌部材3がプレートP上のプローブ液Rを広範囲にわたり撹拌することができる。
【0042】
次に、撹拌部材3における好適な表面の状態について述べる。撹拌部材3は、少なくともプローブ液Rに接触する部分が親水性を有していることが好ましい。すなわち、撹拌部材3は、それ自体が親水性を有する材料で構成されているか、または、その表面に親水化処理が施されていることが好ましい。ここでいう親水性とは、水との接触角が、好ましくは40度以下、より好ましくは1〜30度程度であることをいう。
【0043】
このようにプローブ液Rに接触する撹拌部材3の部分が親水性を有していることは、プローブ液Rが少量の場合でも、それを撹拌するのに有効である。すなわち、図4に示すように、撹拌部材3に付着したプローブ液Rにより形成されたメニスカスJが、撹拌部材3と共に移動する(往復動する)ことによって、プローブ液Rが流動して撹拌される。このことから、メニスカスJをある程度有効に作るために親水性は重要であることがわかる。
【0044】
また、撹拌部材3の往復動は、隙間Hの間隙距離h1を一定に保つように往復動することが好ましい。間隙距離h1を一定に保つことにより、撹拌部材3は、付着面P1上を均等な条件でプローブ液Rを撹拌できる。ここでいう均等な条件とは、撹拌部材3がプローブ液から断続的に離れたり、核酸Sと干渉しないことなどをいう。
【0045】
間隙距離h1と、プレートP上のメニスカスJ部を除くプローブ液Rの深さh2との比h1/h2は、特に限定されないが、0.7〜1.5であるのが好ましく、0.85〜1.2であるのがより好ましい。比h1/h2が前記上限値を超えると、撹拌部材3の親水性が十分でないような場合には、メニスカスJが適正に形成されにくくなったり、攪拌部材3がプローブ液Rを連続して撹拌できなくなり、攪拌効率が低下する可能性がある。また、比h1/h2が前記下限値未満であると、撹拌部材3と、付着面P1との距離が近くなるので、撹拌部材3の移動精度によっては、撹拌部材3が核酸Sに干渉する可能性がある。
【0046】
本実施形態では、プローブ液RのプレートPへの供給と、その供給されたプローブ液RのプレートP上での展開とを撹拌部材3が行なう。図6および図7は、それぞれ、図1に示す処理装置1において、撹拌部材3がプローブ液Rの供給、展開および撹拌を行なう動作を順を追って示す断面側面図である。なお、以下では、説明の都合上、図6、図7の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【0047】
図6中の(A)の動作では、処理槽5がプローブ液Rを貯留する液だめ溝(貯留溝)53を有しており、その液だめ溝53内にプローブ液Rが満たされている。さらに、液だめ溝53は、撹拌手段2の作動による撹拌部材3が往復する範囲内に設けられている。撹拌部材3は、エアシリンダ41の作動(押し出し)によって、液だめ溝53側へ(図6中の左側へ)押し出されており、プローブ液Rに浸りつつ、液だめ溝53内に収納されている。
【0048】
図6中の(B)の動作では、エアシリンダ41の作動(引き込み)によって、撹拌部材3は、プレートP側へ(図6中の右側へ)引き込まれる(移動する)。このとき同時に、撹拌部材3は、それ自体に親水性を有しているので、その表面にプローブ液Rを巻き込んでいる。
【0049】
図7中の(C)の動作では、さらにエアシリンダ41の作動(引き込み)が進む。これによって、撹拌部材3は、液だめ溝53からのプローブ液Rを巻き込みつつ、プレートP上の端部へ移動する。ここで、撹拌部材3は、プレートP上へのプローブ液Rの供給を開始する。
【0050】
図7中の(D)の動作では、エアシリンダ41の作動(引き込み)によって、撹拌部材3は、プローブ液RをプレートP上に供給しながら移動している。このとき同時に、プローブ液Rの展開も行なっている。
【0051】
図7中の(E)の動作では、エアシリンダ41の作動(引き込み)によって、撹拌部材3は、プローブ液RをプレートP上のほぼ全体に展開している。
【0052】
これら(A)から(E)までの一連の動作と、その逆の動作である(E)から(A)までの一連の動作とを繰り返すことにより、往復動する撹拌部材3のみでプレートP上へのプローブ液Rの供給、展開および撹拌ができる。このように、本実施形態の処理装置1では、供給、展開、撹拌のそれぞれについての部材および機構を設けなくてもすむので、装置の小型化、構造の簡素化が図れる。
【0053】
なお、本発明では、プローブ液RをプレートP上へ供給する方法および手段と、その供給されたプローブ液RをプレートP上で展開する方法および手段とは、特に限定されない。例えば、プローブ液RのプレートPへの供給には、分注装置等を、撹拌手段2の個数は、特に限定されず、複数枚のプレートPごとに撹拌手段2を設置して、プレートP上のプローブ液Rを撹拌したり、1つの撹拌手段2で複数枚のプレートP上のプローブ液Rを撹拌してもよい。
【0054】
このように、ここまでは、撹拌部材3の長手方向に垂直な断面形状が円形状である処理装置について述べてきた。しかし、撹拌部材3の横断面形状は、円形状に限るものではない。撹拌部材3の横断面形状は、その横断面形状にプレートPの核酸Sの付着面P1と平行な線分部分があってもよい。すなわち、撹拌部材3は、この付着面P1に対向する平面を有する形状であってもよい。図5は、撹拌部材3Aがこの平面を有する形状のときにおける図2中の二点鎖線で囲まれた領域[B]の拡大詳細図である。
【0055】
図5に示すように、本実施形態における撹拌部材3Aは、その横断面形状がほぼ長方形をなす棒状の部材であり、付着面P1に対向する平面31を有している。
【0056】
また、撹拌部材3Aは、前記撹拌部材3と同様に、少なくともプローブ液Rに接触する部分が親水性を有していることが好ましい。
【0057】
<第2実施形態>
図8は、本発明の処理装置の第2実施形態を示す全体構成図、図9は、図8中のC−C線断面図である。
【0058】
以下、これらの図を参照して本発明の処理装置の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【0059】
図8に示す本実施形態の処理装置1’は、撹拌に際し、撹拌部材3と付着面P1との間隙距離h1を一定に保つ距離規制手段を備えていること以外は、前記第1実施形態と同様である。以下、この距離規制手段の構成について説明する。
【0060】
図8および図9に示すように、撹拌部材3には、距離規制手段としてのスペーサ44が連結されている。スペーサ44は、撹拌部材3が接続部材43と連結している端部とは逆の端部に連結され、そこから鉛直方向下方に伸びている。このスペーサ44の下端部441は、処理槽5の底板51に当接している。このように、撹拌部材3は、撹拌部材3からロッド42までが連続して連結し、ロッド42がガイド溝54に案内されている(支持されている)ことと、スペーサ44で支持されていることによって、2点で支持されていることになる。このような構成により、撹拌部材3は、付着面P1から一定の間隙距離h1を維持するよう保持されている。
【0061】
エアシリンダ41の伸縮によって、撹拌部材3が往復動するとき、下端部441は、底板51上を摺動しながら撹拌部材3と共に往復動する。この往復動するときも、スペーサ44の支持によって、撹拌部材3は、間隙距離h1を一定に保ちながら往復動する。なお、下端部441が底板51上を摺動する摺動部には核酸Sが存在しないので、核酸Sの処理には問題はない。
【0062】
このような構成により、撹拌部材3は、2ヶ所で支持されているので、外力による撹拌部材3の上下方向の振れを抑えられる。したがって、撹拌部材3は、間隙距離h1を一定に保ちながら往復動し、安定してプローブ液Rを撹拌することができる。
【0063】
また、本実施形態においても、隙間Hは、前述した比h1/h2の条件を満たすことが好ましい。理由は、前記と同様である。
【0064】
なお、スペーサ44は、攪拌部材3の接続部材43側にも設置されていてもよい。すなわち、攪拌部材3の両端にスペーサ44が設置されていてもよい。
【0065】
また、距離規制手段としては、スペーサ44に限らず、例えば、撹拌部材3を支持する支持部材(図示せず)を処理槽5内の隔壁(図示せず)に係合または当接させるようなものや、ロッド42をガイド溝54の他に、処理槽の内側または外側にある他点で支持するような、2点支持によるものであってもよい。
【0066】
以上、本発明の処理装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【0067】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、支持体上に付着した被処理物に対して、少量の処理液でも均一かつ確実に撹拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理装置の第1実施形態を示す全体構成図である。
【図2】図1中のA−A線断面図である。
【図3】図1中のプレートPおよびその周辺部を上から見た平面図である。
【図4】図2中の二点鎖線で囲まれた領域[B]の拡大詳細図である。
【図5】撹拌部材が平面を有する形状のときにおける図2中の二点鎖線で囲まれた領域[B]の拡大詳細図である。
【図6】図1に示す処理装置において、撹拌部材がプローブ液の供給、展開および撹拌を行なう動作を順を追って示す断面側面図である。
【図7】図1に示す処理装置において、撹拌部材がプローブ液の供給、展開および撹拌を行なう動作を順を追って示す断面側面図である。
【図8】本発明の処理装置の第2実施形態を示す全体構成図である。
【図9】図8中のC−C線断面図である。
【符号の説明】
1 処理装置
1’ 処理装置
2 撹拌手段
3 撹拌部材
3A 撹拌部材
31 平面
4 変位手段
41 エアシリンダ
42 ロッド
43 接続部材
44 スペーサ
441 下端部
5 処理槽
51 底板
52 側壁
53 液だめ溝
54 ガイド溝
H 隙間
h1 間隙距離
h2 深さ
J メニスカス
M マイクロアレイ
P プレート
P1 付着面
R プローブ液
S 核酸
Claims (15)
- 被処理物を付着させた板状の支持体上に存在する処理液によって、前記被処理物を処理する処理装置であって、
前記支持体の前記被処理物の付着面との間に隙間が存在するように位置する撹拌部材と、前記撹拌部材を前記付着面に沿って変位させる変位手段とを備える撹拌手段を有し、
前記変位手段の作動により、前記撹拌部材が前記処理液に接触しながら変位して、前記処理液を撹拌することを特徴とする処理装置。 - 前記撹拌部材は、前記変位手段の作動により、往復動する請求項1に記載の処理装置。
- 前記撹拌部材の形状は、長尺形状をなしている請求項1または2に記載の処理装置。
- 前記撹拌部材は、その形状が長尺形状をなしており、前記変位手段の作動により、前記撹拌部材の長手方向にほぼ直交する方向に往復動する請求項1に記載の処理装置。
- 前記撹拌部材の長手方向に垂直な断面形状は、円形状である請求項3または4に記載の処理装置。
- 前記撹拌部材は、前記付着面に対向する平面を有する形状をなしている請求項1ないし4のいずれかに記載の処理装置。
- 前記撹拌部材は、少なくとも前記処理液に接触する部分が親水性を有している請求項1ないし6のいずれかに記載の処理装置。
- 前記支持体の端部付近に、前記処理液を貯留する貯留溝を有している請求項1ないし7のいずれかに記載の処理装置。
- 前記貯留溝は、前記撹拌部材の全部または一部を収納し得る形状をなしている請求項8に記載の処理装置。
- 前記貯留溝は、前記撹拌手段の作動により、前記撹拌部材が往復する範囲内に設けられている請求項8または9に記載の処理装置。
- 撹拌に際し、前記撹拌部材と前記付着面との隙間の間隙距離を一定に保つ距離規制手段を有する請求項1ないし10のいずれかに記載の処理装置。
- 前記距離規制手段は、前記撹拌部材に連結され、前記処理装置内に当接して、前記間隙距離を一定に保つスペーサで構成される請求項11に記載の処理装置。
- 前記処理液は、前記被処理物と反応し得る反応液である請求項1ないし12のいずれかに記載の処理装置。
- 前記被処理物は、核酸である請求項1ないし13のいずれかに記載の処理装置。
- 前記処理液は、前記核酸と反応し得るプローブを含む液体である請求項14に記載の処理装置。
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JP2009213488A (ja) * | 2003-05-09 | 2009-09-24 | Aloka Co Ltd | 処理装置 |
US7820381B2 (en) | 2004-07-23 | 2010-10-26 | Ventana Medical Systems, Inc. | Method and apparatus for applying fluids to a biological sample |
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- 2003-05-09 JP JP2003131077A patent/JP4312499B2/ja not_active Expired - Fee Related
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