JP2007303867A - 核酸自動検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェルプレートから別の反応および検出容器に溶液を移動して検査を行う場合、検出容器の所定数がセットされていない場合における誤検査や検査装置内の溶液の漏れによる汚染を未然に防止可能な核酸自動検査装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも検査反応用の検出容器が所定数セットされていることを検出する機能を持ち、検出できなかった場合ユーザに警告を表示し検査処理を続行しないようにするための構成を核酸自動検出装置に設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、血液等の検体中での病原菌などに由来する遺伝子などの検体核酸の有無を検査するための核酸自動検査装置に関する。

核酸の塩基配列の解析、核酸試料中の標的核酸の検出を迅速・正確に行なうものとして、ＤＮＡマイクロアレイに代表されるプローブ担体を用いたハイブリダイゼーション反応を利用した方法が多く提案されている。ＤＮＡマイクロアレイとは、標的核酸と相補的な塩基配列を有するプローブを、ビーズ、ガラス板等の固相上に高密度で固定したものであり、これを用いた標的核酸の検出は一般に以下のような工程を有する。

第１の工程として、ＰＣＲ法に代表される増幅方法によって、標的核酸を増幅する。具体的には、まず、核酸試料中に第１及び第２のプライマーを加え、温度サイクルをかける。第１のプライマーは標的核酸の一部と特異的に結合し、第２のプライマーは標的核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。標的核酸を含む二本鎖核酸と第１及び第２のプライマーが結合すると伸長反応によって標的核酸を含む二本鎖核酸が増幅される。

標的核酸を含む二本鎖核酸が十分に増幅された後に、未反応のプライマーや核酸の断片など、増幅された二本鎖核酸以外のものを精製によって除去する。精製には磁性粒子に二本鎖核酸を吸着させる方法やカラムフィルタを利用したものなどが知られている。
精製を終了した核酸試料中に第３のプライマーを加えて温度サイクルをかける。第３のプライマーは、酵素、蛍光物質、発光物質等で標識されており、標的核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。標的核酸に相補的な核酸と、第３のプライマーが結合すると伸長反応によって酵素、蛍光物質、発光物質等で標識された標的核酸が増幅されるのである。結果として、核酸試料中に標的核酸が含まれている場合は標識された標的核酸が生成され、核酸試料中に標的核酸が含まれない場合は標識された標的核酸は生成されない。

第２の工程として、この核酸試料をＤＮＡマイクロアレイに接触させ、ＤＮＡマイクロアレイのプローブとハイブリダイゼーション反応させる。具体的には、ＤＮＡマイクロアレイおよび核酸試料の温度を上昇させる。この時、プローブと相補的な標的核酸があれば、プローブと標的核酸がハイブリッド体を形成する。

第３の工程として、標的核酸の検出を行なう。例えば、標識物質が蛍光物質である場合、この蛍光物質をレーザー等で励起させてその輝度を測定する。つまり、プローブと標的核酸がハイブリッド体を形成しているかどうかは、標的核酸の標識物質によって検出が可能であり、これにより特定の塩基配列の有無を確認できる。

このハイブリダイゼーション反応を利用したＤＮＡマイクロアレイは、病原菌を特定する医療診断や患者の体質等を検査する遺伝子診断への応用が期待されている。このようなＤＮＡマイクロアレイを使用した診断方法では、ピペット先端の使い捨てピペットチップを交換しながら数種類の液体を扱う。よって、この作業はとても煩雑であり、手作業では処理能力に限界がある。これらの問題を解決するために、工程ごとに液体を移動させたり混合させたりするための分注工程を自動化した装置がいくつか提案されている。

ここで自動化検査装置の一例を示す。特開平９−９６６４３号公報に開示されている酵素免疫反応測定装置は２つの独立して吸引できる分注ノズルを持ち試薬・検体トレー１、マイクロプレート２、希釈プレート１７の間で吸引、吐出を行いながら検査を行う。特開２００３−２７４９２５号公報に開示されている装置では複数本のチップノズルを装着した分注機を用い、マイクロプレートを反応容器として核酸の抽出、ハイブリダイゼーションを行う。その後反応容器を取り出し蛍光プレートリーダにセットし検出を行う。
特開平９−９６６４３号公報 特開２００３−２７４９２５号公報

特開平９−９６６４３号公報に開示されている装置の構成では、同時に処理できる検体の数を増やそうとすると、少ない分注ノズルで何回も試薬の吸引、吐出を行いながら検査を行う必要がある。そのほかに、多数の分注ノズルを備え、それが同時に動き吸引、吐出を行うような装置が考えられるが、この場合、試薬の供給元はボトルではなく複数の検体処理用の試薬が一体となったウェルプレートであればより簡便な構造となる。そのような多数の分注ノズルを備え、複数の試薬をウェルプレートにより供給する構成を持つ装置としては特開２００３−２７４９２５号公報に開示された装置が挙げられる。
しかし複数検体の反応処理がすべて１つのウェルプレート内で行わるのではなく、途中で別の反応容器に溶液を移動して検査を行う場合、反応容器が所定の数セットされていないと検査が正しく行われない。また反応容器がセットされていない場所に分注しようとした溶液は検査装置内を汚染し洗浄、回復のために多くの時間と手間を要する。

本発明の目的は、同時に複数の検体を扱い、反応容器の間で反応液を移動する工程を有するＤＮＡ自動検査装置において、検査ミスや装置内の汚染がおきるのを防止することができるＤＮＡ自動検査装置を提供することにある。

本発明の核酸自動検査装置は、
反応容器を設置可能な反応ユニットと、
検体核酸処理用の試薬を収容する複数の凹部を有する試薬容器の設置台と、
検体核酸溶液を収容する検体容器の設置台と、
液体を吸引・吐出する複数のノズルを有し、前記試薬容器の設置台に設置された試薬容器に収容された試薬を前記反応ユニットに設置された反応容器に分注する動作と、前記検体容器の設置台に設置された検体容器から検体核酸を含む溶液を前記反応ユニットに設置された反応容器へ分注する動作と、を少なくとも行う分注ユニットと、
前記反応ユニットに前記反応容器が所定数セットされていることを検知する反応容器検知手段とを備えることを特徴とする核酸自動検査装置。

本発明によれば、途中で別の反応容器に溶液を移動して検査を行う核酸自動検査装置において、反応容器が所定の数セットされていないことにより検査ミスや装置内の汚染がおきるのを防止することができる。

以下、本発明の核酸検査装置を、検体核酸がＤＮＡである場合について説明する。なお、検出対象としての検体核酸は、ＤＮＡに限定されず、ＲＮＡなどの核酸であってもよい。

本発明のＤＮＡ自動検査装置は、以下（１）乃至（５）を少なくとも備える。
（１）反応容器を設置可能な反応ユニット。
（２）検体核酸処理用の試薬を収容する複数の凹部を有する試薬容器の設置台。
（３）検体核酸を含む溶液を収容する検体容器の設置台。
（４）液体を吸引・吐出する複数のノズルを有する分注ユニット。この分注ユニットは、次の２つの動作（ｉ）及び（ｉｉ）を少なくとも行う。
（ｉ）上記（２）の試薬容器の設置台に設置された試薬容器に収容された試薬を上記（１）の反応ユニットに設置された反応容器へ分注する動作。
（ｉｉ）上記（３）の検体容器の設置台に設置された検体容器から検体核酸を含む溶液を上記（１）の反応ユニットに設置された反応容器へ分注する動作。
（５）上記（１）の反応ユニットに反応容器が所定数セットされていることを検知する反応容器検知手段。

本装置は、上記の構成に加えて更に、警告を表示する警告表示手段と検査処理の停止を指示する停止指示手段とを備えて、反応容器検知手段が所定数の前記反応容器がセットされていることを検知できない場合に警告表示手段により警告を表示し、停止指示手段により検査処理の停止を指示する装置であってもよい。あるいは本装置は、反応容器検知手段によって前記反応容器がセットされていると検知できない反応容器の装着位置を記憶する位置記憶手段と、記憶された位置情報に対応する分注ノズルの吸引および吐出動作を行わないように分注装置を制御する分注制御手段とを更に備えている装置であってもよい。

反応ユニットは、検出対象のＤＮＡを検出するための反応を行う検出反応用の反応容器の設置台を有する（検出）ユニットを少なくとも含む。また、検体中でのＤＮＡ量が少ない場合や検体中のＤＮＡを精製する必要がある場合などは、反応ユニットに、ＰＣＲでの増幅ユニットやＤＮＡの精製ユニットを追加して配置することができる。例えば、検出対象としての標的ＤＮＡをＰＣＲ増幅する工程、標的ＤＮＡを標識する工程、ハイブリダイゼーション溶液を調製する工程、ＤＮＡマイクロアレイ等の固相上のプローブ担体と検体とをハイブリダイゼーションさせる工程などを行うための複数のユニットを反応ユニット中に設けることができる。分注ユニットは、反応容器への試薬や標的ＤＮＡを含む溶液の分注を行う。更に、上記のようなＰＣＲ増幅やハイブリダイゼーション溶液の調製などの工程を行うユニットが追加されている場合には、分注ユニットに、各工程で必要とされる試薬や標的ＤＮＡを含む溶液の所定位置への分注も可能となる構成を付加しておく。

反応容器とは、検査用の反応液を収容し、反応を行うための容器であり、反応ユニットに設けられた設置台に着脱自在に設置される。反応容器は必要に応じて複数用いられてもよく、本発明の構成は、多数の反応容器を用いる場合に特に有効である。複数の反応容器を用いる場合には、検査目的に応じて各反応容器で同一の検査を行えるようにしたり、各反応溶液で異なる検査を行えるように、反応容器の検査機能を設定することもできる。

複数の反応容器を用いる反応ユニットは、反応容器ごとに所定の装着位置を有する。本発明の装置では、この反応容器が反応ユニットの設置台の所定位置に設置されているかどうかが反応容器検知手段を用いて自動判定される。

試薬容器としては、検体処理に用いる複数の試薬を収容できる複数の凹部を有する試薬容器を用いる。このような構成の試薬容器により、複数のノズルを有する分注装置であっても一度に吸引することができる。好ましくは、この試薬容器は複数の試薬を検体ごとに分けて収容する。このような試薬容器としてウェルプレートが好適に利用されるがこれに限定されず、本装置のために独自に設計されたものであっても、既成の試験用容器を改造したものであってもよい。例えば設置面積に合わせてウェルプレートを分割して用いることもできる。

分注ユニットとしては、複数の分注ノズルを有するものが好適に利用できる。複数の分注ノズルを持つ分注ユニットを用いることで、同時並行で複数の反応容器に試薬や反応液を分注することができる。

反応容器検知手段は、反応容器が反応ユニットに所定数セットされているかを検知する。反応容器が複数設置された反応ユニットでは、この検知手段は反応ユニットにセット可能な全ての反応容器が所定の装着位置にセットされているかを検知するものであってもよいし、あるいは検査処理が行われる反応容器が所定の装着位置にセットされているかを検知してもよい。さらに、この検知手段は、所定数の反応容器がセットされているかを一度に検知してもよいし、反応容器ごとに所定数分の回数の検知を行ってもよく、特に限定されない。セット可能な反応容器装着位置のうち、どの位置の反応容器を検知するか、あるいは全ての位置の反応容器を検知するかの設定は、所定の検知処理工程を予め設定されたプログラムに従って自動的に行うことができる。

警告表示手段は、測定機器等で使用される通常の方法が有効に利用できる。例えばランプの点灯または点滅、ならびにＬＣＤ等の表示画面上でのサインの点灯または点滅、あるいは警告文の表示であってもよい。更にこれらに加えて、発音ブザーなどの報知音を併用してもよい。

停止指示手段は、反応容器検知手段と接続され、所定数の反応容器がセットされていないと検知したときの反応容器検知手段の出力を受け、検査処理を停止させる信号を検査処理の制御部へ送信する。これによって検査処理は停止される。この検査処理の停止は、一時停止の状態であってもよく、所定数の反応容器をセットすることで検査処理を再開するように設定してもよい。

位置記憶手段は、反応容器検知手段と接続され、反応容器検知手段から送信される検知結果に基づいて、反応容器がセットされていない装着位置を記憶する。さらに位置記憶手段は、反応容器検知手段が検知中の装着位置を認識できるように設定しておき、反応容器がセットされていないと検知した時点で、その装着位置を逐一記憶していってもよい。

分注制御手段は、位置記憶手段と接続され、位置記憶手段に格納された非装着位置情報を読み出して、該当する装着位置に分注しないように分注ノズルを制御する。

本発明にかかるＤＮＡ自動検査装置における各動作を、予め設定されたプログラムに従ってコンピュータ制御することで検査の自動化を行うことができる。各動作の具体的な設定は、検査対象の検体核酸の種類や検出系の構成などに応じて適宜プログラムすればよい。

以下、図面に基づいて本発明にかかる実施例について説明する。

図１は本発明の実施例に係るＤＮＡ自動検査装置全体の構造を説明する斜視図である。まず、図１を用いてＤＮＡ自動検査装置全体の構造について説明する。ＤＮＡ自動検査装置１は分注ユニット２、増幅ユニット３、ハイブリダイゼーションユニット４が基台５上に配置された構成からなる。また、増幅ユニット３の上流側には検査するためのサンプル溶液を置くための検体ステージ７が備えられている。ハイブリダイゼーションユニット４のハイブリダイゼーションステージ４２は、反応容器としての検出カセット４５の設置台としての機能も有する。

分注ユニット２は分注ユニットＸ軸６と分注ユニットＺ軸２１によって支えられており、増幅ユニット３・ハイブリダイゼーションユニット４上の空間をＸＺ方向に移動可能となっている。分注ユニット２は筐体２２にピペット機構２４が固定されており、ピペット機構２４の先端にピペットチップを装着可能なノズル部２５が備えられている。ノズル部２５はＹ方向に等間隔で並んでいる。このピペット機構２４を駆動させると、ノズル部２５に装着されたピペットチップに液体を導入したり、ピペットチップから液体を排出したりすることができる。また、分注ユニット２の筐体２２には穴あけＺ軸２３が取り付けられており、穴あけＺ軸２３の先端には穴あけ機構２６がノズル部２５と同じ間隔でＹ方向に並んで備えられている。これにより、分注ユニット２のＺ方向の駆動とは別に、単独で穴あけ機構２６をＺ方向に駆動させることができる。つまり、ノズル部２５よりも穴あけ機構２６を上方に配置させたり、下方に配置させたりすることが可能となる。また、穴あけ機構２６の数はノズル部２５と同数であり、かつ、Ｙ方向の位置が一致している。これによって、ノズル部２５で分注する位置に穴あけを行なうことができる。

増幅ユニット３は増幅ユニットＹ軸３１の上に増幅ステージ３２が搭載された構成からなる。増幅ステージ３２は増幅ユニットＹ軸３１によりＹ方向に移動可能である。これにより手前で増幅プレート３３とピペットチップケース３５を配置した後所定の位置まで移動でき、さらに分注ユニットのノズル部２５を増幅プレート３３とピペットチップケース３５の偶数列、奇数列に位置させることができる。

増幅ステージ３２上には増幅プレート３３とピペットチップケース３５を配置することができる。増幅プレート３３は、例えば図４に示すような市販されているポリプロピレン製の９６穴のウェルプレートを使用でき、８×１２個の増幅ウェル３４が備えられている。増幅ウェル３４には１ｓｔＰＣＲ・精製・２ｎｄＰＣＲで使用する試薬・洗浄液が予め入っている。増幅ウェル３４上面には、不純物が混入することを防ぐため図示しない保護シートを貼り付けても構わない。ピペットチップケース３５には１２本のピペットチップ３６がＹ方向に１列となるように収納されている。ここで、増幅ウェル３３の１２列とピペットチップの１２列はＹ方向で一致している。

ハイブリダイゼーションユニット４はハイブリダイゼーションＹ軸４１にハイブリダイゼーションステージ４２が搭載された構成からなる。ハイブリダイゼーションステージ４２はハイブリダイゼーションＹ軸４１によりＹ方向に移動可能である。ハイブリダイゼーションステージ４２にはハイブリダイゼーションプレート４３と検出カセット４５を配置することができる。ハイブリダイゼーションプレート４３は、例えば図４に示すような市販されているポリプロピレン製の９６穴のウェルプレートから切り出されたものを使用でき、３×１２個のハイブリダイゼーションウェル４４が備えられている。

図１の装置における検出カセット４５が位置検知対象としての検査用の反応を行なう反応容器であり、検出カセット４５に分注される検体ＤＮＡを含む溶液は、ハイブリダイゼーションウェル４４中でハイブリダイゼーション溶液として調製されたものである。この場合検体ＤＮＡを含む溶液の容器がハイブリダイゼーションウェル４４であり、ハイブリダイゼーションステージが検体ＤＮＡを含む溶液を収容する検体容器の設置台となっている。後述のとおり、図１の装置では、検出カセット４５の配置状態のチェックを行うための反応容器検知手段が設けられているが、必要に応じて、増幅ユニット及びハイブリダイゼーションユニットにおける各ウエルやピペットチップの適正な設置状態を確認するための検知手段、更には必要に応じて警告表示手段及び処理操作停止指示手段を設けてもよい。

次に、ＤＮＡ自動検査装置の動作について説明する。まず、ノズル部２５とピペットチップ３６のＸ方向の位置が一致するように分注ユニットＸ軸を移動させ、さらに分注ユニットＺ軸２１で分注ユニット２を下降させる。これによって、ノズル部２５とピペットチップ３６が勘合する。

ノズル部２５は同一形状の物が６個Ｙ方向に等間隔で並んでいる。ここで、ノズル部２５は６個としているが、６個に限定されるものではなく、複数がＹ方向に並んでいれば良い。穴あけ機構２６は穴あけＺ軸２３によってノズル部２５よりも上方に配置される。これによって、ピペットチップ装着動作の際、穴あけ機構２６が増幅ステージ３２等に衝突して動作を阻害するということがない。

次に穴あけ動作について説明する。増幅プレート３３およびハイブリダイゼーションプレート４３の上面には不純物の混入を防ぐため図示しない保護シートが貼られている。よって、増幅ウェル３４およびハイブリダイゼーションウェル４４に入っている試薬・洗浄液を使用する場合、保護シートに穴をあける必要である。

一例として、ある６個の増幅ウェル３４に穴を開ける場合について説明する。まず、穴あけ機構２６を穴あけ軸２３によってノズル部２５に装着されたピペットチップよりも下方に持ってくる。これによって、ノズル部２５に装着されたピペットチップが増幅ステージ３２等に触れることはない。

分注ユニットＸ軸６を駆動し、穴あけ機構２６を増幅ウェル３４に穴を開ける場所に移動する。この状態で、分注ユニットＺ軸２１を下降させると穴あけ機構２６が増幅プレート３３上面の保護シートを突き破り、６箇所の増幅ウェル３４の上面に穴があく。最後に分注ユニットＺ軸２１で分注ユニット２を上昇させ、穴あけ機構２６を増幅プレート３３から引き抜いて穴あけ動作が完了する。

分注動作について説明する。一例として、検体ステージ７に配置された検体ウェル８に入っているサンプル溶液を、６個の増幅ウェル３４に移動する場合について説明する。まず、穴あけ機構２６は穴あけＺ軸によりノズル部２５よりも上方に持っていき、穴あけ機構２６が増幅ステージ３２等に衝突して動作を阻害することを防ぐ。

分注ユニットＸ軸６および分注ユニットＺ軸２１を駆動させて、ノズル部２５に装着されたピペットチップの先端を検体ウェル８のサンプル溶液に接触させる。ピペット機構２４を動作させ、ピペットチップ内にサンプル溶液を導入させる。サンプル溶液をピペットチップ内に保持した状態で、分注ユニットＺ軸２１を駆動させてピペットチップを検体ウェル８から抜く。

分注ユニットＸ軸６を駆動させてノズル部２５を増幅ウェル３４に移動する。分注ユニットＺ軸２１でノズル部２５に装着されたピペットチップの先端を増幅ウェル３４に挿入する。ピペット機構２４を動作させ、ピペットチップ内のサンプル溶液を増幅ウェル３４に排出することで、サンプル溶液と増幅ウェル３４に入っていた試薬とが混合される。最後に分注ユニットＺ軸２１で分注ユニット２を上昇させ、ピペットチップを増幅プレート３３から引き抜いて穴あけ動作が完了する。

ここで、増幅プレート３３およびハイブリダイゼーションプレート４３に保持された試薬・洗浄液について説明する。説明には本発明の実施例に係るＤＮＡ自動検査装置全体の構造を説明する平面図である図７を用いる。増幅ウェル３４およびハイブリダイゼーションウェル４４の１列には１検体を扱うために必要な試薬・洗浄液が入っている。

ライン５２〜５６上の増幅ウェル３４およびハイブリダイゼーションウェル４４には、ライン５１上の増幅ウェル３４およびハイブリダイゼーションウェル４４と同様の試薬・洗浄液が入っている。また、ライン６２〜６６上の増幅ウェル３４およびハイブリダイゼーションウェル４４には、ライン６１上の増幅ウェル３４およびハイブリダイゼーションウェル４４と同様の試薬・洗浄液が入っている。これによって、複数検体の同一処理を並行して行なうことができる。

以上で説明したピペットチップ装着・ピペットチップ取り外し・穴あけ・分注の動作を行ないながら、増幅・精製・ハイブリダイゼーションの各工程を進めていく。これより、工程の順序に従って装置の動作について説明する。

まず、サンプル溶液を入れた検体ウェル８を検体ステージ７上に配置する。使用する増幅プレート３３、ピペットチップケース３５、ハイブリダイゼーションプレート４３、検出カセット４５をＤＮＡ検査装置１上にセットする。ここでＤＮＡ検査装置１をスタートさせることで、ＤＮＡ検査工程が開始される。

最初にノズル部２５にピペットチップ３６を装着させる。この後、１ｓｔＰＣＲ試薬が入った増幅ウェル３４の上面に穴をあけ、サンプル溶液を検体ウェル８から１ｓｔＰＣＲ試薬が入った増幅ウェル３４に分注ユニット２で移動させる。１ｓｔＰＣＲ試薬とサンプル溶液を混合したら、図示しない温度制御手段で混合溶液の入った増幅ウェル３４に温度サイクルをかける。これにより１ｓｔＰＣＲが進行する。

１ｓｔＰＣＲ終了後、精製工程は標的核酸以外の不純物を取り除く精製工程に入る。標的核酸が特異的に吸着する磁性粒子を増幅ウェル３４に入れておく。１ｓｔＰＣＲ産物を磁性粒子が入った増幅ウェル３４に移して標的核酸を磁性粒子に吸着させる。図示しない磁力発生手段によって磁性粒子を増幅ウェル３４の底面に固定し、その他の溶液を分注ユニット２で取り除く。さらに、磁性粒子を複数の洗浄液で数回洗浄する。洗浄液を磁性粒子が入った増幅ウェル３４に分注ユニット２で移動させ、混合する。磁性粒子を図示しない磁力発生手段によって増幅ウェル３４の底面に固定し、使用した洗浄液を分注ユニット２で取り除く。

磁性粒子の洗浄が終わったら標的核酸を取り出すが、ここで不純物が混入していると、判定に悪影響を及ぼす。これまで使用していたピペットチップを使い続けると、不純物が混入してしまう可能性がある。よって、精製工程において、ピペットチップを交換することが好ましい。ピペットチップの交換は、ピペットチップケース３５の空いている収納部にピペットチップを返却し、まだ未使用のピペットチップ３６をノズル部２５に装着すればよい。

新しいピペットチップで磁性粒子の入った増幅ウェル３４に溶出液を移動させる。溶出液によって標的核酸の磁性粒子への吸着が外れる。図示しない磁力発生手段によって磁性粒子を増幅ウェル３４の底面に固定し、標的核酸の入った溶液を分注ユニット２で移動させる。これで精製工程が終了する。

精製工程が終了した溶液を増幅ウェル３４に入っている２ｎｄＰＣＲ試薬と混合し、図示しない温度調整手段で温度サイクルをかける。これにより２ｎｄＰＣＲが進行する。温度サイクルをかけ終わったら増幅工程は終了である。

増幅産物を含んだ液体をハイブリダイゼーション試薬の入ったハイブリダイゼーションウェル４４に分注ユニット２で移動させる。増幅産物をハイブリダイゼーション試薬と混合したら、その混合液を検出カセット４５に移す。検出カセット４５には注入口４６があり、ここに混合液を分注ユニット２で移動させる。注入口４６の反対側には吸引口４７があり、ここに図示しない吸引機構を密着させ、混合液を検出カセット４５内に導入させる。検出カセット４５は、ハイブリダイゼーション反応を行う反応容器であり、反応後の標的核酸の有無の判定のための検出にも用いることができるように設計されている。

これにより、混合液を検出カセット４５内の図示しないＤＮＡマイクロアレイと接触させることができる。さらに、図示しない温度調整手段で検出カセット４５内の混合液の温度を上昇させ、ハイブリダイゼーション反応を進行させる。

この分注ユニット２での移動を行う際、検出カセット４５が所定数セットされていないと移動されてきた混合液がもれて検査装置内を汚染してしまう。よって本例では、これらの検出カセット４５に本発明の反応容器検知手段が適用されている。

ハイブリダイゼーション反応が終了したら、吸引口４７から空気を引いて混合液を検査カセット４５内の図示しない廃液チャンバーに移動させる。次に、ＤＮＡマイクロアレイの表面を洗浄する。ハイブリダイゼーションウェル４４には数種類の洗浄液が保持されている。これを分注ユニット２で検出カセット４５の注入口４６まで運び、吸引口４７から空気を引くことでＤＮＡマイクロアレイ表面を洗浄液が通過する。これを数回繰り返すことで、ＤＮＡマイクロアレイ表面が完全に洗浄される。

ハイブリダイゼーション反応が終了した検出カセット４５は図示しない検出ユニットによって標的核酸の有無を判定する。

以下に本ＤＮＡ自動検査装置において検出カセット４５が正しい数セットされているかを検知する方法について説明を行う。

図２は本発明の実施例に係る検出カセット４５を装着するカセットキャリア５０を示す図である。検出カセット４５は複数のカセットが整列して正しい位置にセットできるよう、まずカセットキャリア５０に装着しその後ハイブリダイゼーションステージ４２に配置される。ハイブリダイゼーション反応が終了し検出ユニットに検出カセット４５を移動する際もカセットキャリア５０に乗った状態で移動を行う。

同時に検査できる検体数が多い場合、使用する試薬類はウェルプレートで一度にセットできるほうが便利である。検出カセット４５はハイブリダイゼーション反応を行うため温度調整手段に密着させる必要がある。そのためにはカセットキャリア５０内である程度自由に温度調整手段の表面にならってイコライズできるよう検出カセット４５は個別に分離されていたほうが良い。また検出ユニットによって標的核酸の有無を光学的に検出する場合、焦点合せやチルト調整をする必要がある。この場合検出する検出カセット４５を１つずつ順番に装着するカセットキャリア５０から浮かせ位置調整を行うほうが調整機構を小型化できる。

図３は検出カセット４５の内部構造の一例を示す図であり、吸引口４７から空気を引いて混合液を注入口４６から内部のハイブリダイゼーション空間４８に導入する。これにより混合液がＤＮＡチップ４９上のＤＮＡマイクロアレイと接触する。

図５はカセットを検知するセンサの一例を示す図であり、発光素子７２、受光素子７３および反射板７０を用いて検出カセット４５がセットされているか検知するための光学的な検知センサを図示している。この光学検知センサは、発光素子７２から射出される光を検出カセット４５に取り付けた反射板７０に反射させ、この反射光を受光素子に受光されることで検出カセットを検知する。よって、検出カセット４５が反応ユニットあるいは検出ユニット上の所定の装着位置にセットされたときのみに上記の光路を形成するように発光素子７２、受光素子７３、および反射板７０の配置を設定する。さらに、反射板を介さない発光素子からの光を遮断するために遮蔽板７１を設けてもよい。

発光素子７２には例えば発光ダイオードなどが利用できる。受光素子７３には例えばフォトトランジスタなどが利用できる。反射板７０は、発光素子から出る光を反射できる材質を用いたものであれば特に限定されない。

図６は上記の検知センサを含んだ検知回路の一例を示す図である。この検知回路は、上記の検知センサを複数の検出カセットのそれぞれについて設置し、各検知センサを図示したように接続した電気回路である。図６の回路の場合、カセットがすべて装着された時、検知結果として回路の電圧レベルがＬになる。カセットが１つでも装着し忘れると検知結果として回路の電圧レベルはＨになる。図６の検知回路を具体的に装置に設置するには、例えば発光素子７２と受光素子７３をカセットキャリア５０に組み込んでおき、カセットキャリア５０をハイブリダイゼーションステージ４２に配置したときに、両方の間に設けられた電気接点が接触し信号のやり取りを行い検出カセット４５を検知しても良い。または発光素子７２と受光素子７３をハイブリダイゼーションステージ４２のカセットキャリア５０が配置される近傍に配置しておきカセットキャリア５０が配置されたとき検出カセット４５を検知しても良い。反応容器検知手段が作動する時点は、例えば検出カセット４５を装着したカセットキャリア５０をハイブリダイゼーションステージ４２にセットしカバーを閉めた時でもよいし、あるいはセット完了ボタンや検査開始ボタンを押した時であってもよい。さらに検知結果がＨの場合に、検査の開始を行わないで警告を表示するようにしてもよい。図６の例では、各発光素子及び各受光素子がそれぞれ直列に接続されることで所定数の反応カセット全てが配置されたかどうかが検知されるようになっているが、１対の発光素子と受光素子の組合せからなるセンサーのそれぞれを並列に接続して、各個別位置での検知をする構成としてもよい。あるいは、１個または数個のセンサーを反応容器の設置位置に対して相対的に移動させて反応容器の配置状態の検知を行う構成を採ることもできる。

検出カセット４５を検知する方法は上記の光学的方法に限定されない。ほかにも例えば、検出カセット４５がカセットキャリア５０に装着されたことを、両方の間に設けられた電気接点が接触することで導通するような電気的な検知センサや、メカニカルスイッチで検知する方法なども考えられる。

本実施例のＤＮＡ自動検査装置ではハイブリダイゼーションステージ４２がハイブリダイゼーションＹ軸４１上に搭載されＹ方向に移動できる構成になっている。この仕組みを利用するカセットの検知では、検査装置本体上に発光素子７２と受光素子７３を１組配置しておく。そうしてハイブリダイゼーションステージ４２を手前に移動しカセットキャリア５０をセットした後、検知位置に移動しながら検出カセット４５を１つずつ検知し検出カセット４５がすべて装着されているか検知することもできる。

以上、本実施例は、ＰＣＲによる核酸の増幅、ハイブリダイゼーション反応などの反応工程を有する、ＤＮＡマイクロアレイを用いたＤＮＡ自動検査装置を示したが、これは本発明の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の実施例に係るＤＮＡ自動検査装置の構造を説明する斜視図である。 本発明の実施例に係る検出カセットを装着するカセットキャリアの斜視図である。 本発明の実施例に係る検出カセットの内部構造である。 本発明の実施例に係る９６穴のウェルプレートの斜視図である。 本発明の実施例に係る検出カセット検知法の１例である。 本発明の実施例に係る検出カセット検知回路の１例である。 本発明の実施例に係るＤＮＡ自動検査装置の構造を説明する平面図である。

符号の説明

１ ＤＮＡ自動検査装置
２ 分注ユニット
３ 増幅ユニット
４ ハイブリダイゼーションユニット
５ 基台
６ 分注ユニットＸ軸
７ 検体ステージ
８ 検体ウェル
２１ 分注ユニットＺ軸
２２ 筐体
２３ 穴あけＺ軸
２４ ピペット機構
２５ ノズル部
２６ 穴あけ機構
３１ 増幅ユニットＹ軸
３２ 増幅ステージ
３３ 増幅プレート
３４ 増幅ウェル
３５ ピペットチップケース
３６ ピペットチップ
４１ ハイブリダイゼーションユニットＹ軸
４２ ハイブリダイゼーションステージ
４３ ハイブリダイゼーションプレート
４４ ハイブリダイゼーションウェル
４５ 検出カセット
４６ 注入口
４７ 吸引口
４８ ハイブリダイゼーション空間
４９ ＤＮＡチップ
５０ カセットキャリア
７０ 反射板
７１ 遮蔽版
７２ 発光素子
７３ 受光素子

Claims (9)

1. 検体核酸の検査装置において、
   反応容器を設置可能な反応ユニットと、
   検体核酸処理用の試薬を収容する複数の凹部を有する試薬容器の設置台と、
   検体核酸を含む溶液を収容する検体容器の設置台と、
   液体を吸引・吐出する複数のノズルを有し、前記試薬容器の設置台に設置された試薬容器に収容された試薬を前記反応ユニットに設置された反応容器に分注する動作と、前記検体容器の設置台に設置された検体容器から検体核酸を含む溶液を前記反応ユニットに設置された反応容器へ分注する動作と、を少なくとも行う分注ユニットと、
   前記反応ユニットに前記反応容器が所定数セットされていることを検知する反応容器検知手段とを備えることを特徴とする核酸自動検査装置。
2. 前記反応容器検知手段が所定数の前記反応容器がセットされていることを検知できない場合に、
   警告を表示する警告表示手段と、
   検査処理の停止を指示する停止指示手段とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の核酸自動検査装置。
3. 前記反応容器検知手段が、前記反応ユニットにセットされる前記反応容器を該反応容器ごとに検知する検知センサを１つ以上含む検知回路を有し、
   検知対象となる該反応容器がセットされている場合に該検知回路が示す電圧または電流量を基準値として、該基準値と該検知回路の電圧または電流量とを比較することで前記反応容器がセットされているかを検知することを特徴とする請求項１または２に記載の核酸自動検査装置。
4. 前記検知回路が、前記反応容器ごとに設置された複数の前記検知センサを有し、所定数の前記反応容器がセットされているかを一度に検知することを特徴とする請求項３に記載の核酸自動検査装置。
5. 前記検知回路が１つの前記検知センサを有し、
   該検知センサが前記反応容器を１つずつ検知するように該検知センサに対して前記反応ユニットを相対的に移動させる反応ユニット移動手段を備え、
   該反応容器ごとに該検知回路の電圧または電流量を前記基準値と比較し、前記反応ユニットにセットされている該反応容器を検知することを特徴とする請求項３に記載の核酸自動検査装置。
6. 前記検知回路が、前記反応容器がセットされている場合に該検知回路の電圧レベルがＬレベルを、そうでない場合にＨレベルを示す回路であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の核酸自動検査装置。
7. 前記検知センサが、前記反応容器に取り付けられた反射板を経由する光路を形成する一対の発光素子と受光素子とからなる光学検知センサであって、前記反応容器が前記反応ユニットにセットされたときのみに、該発光素子からの射出光を該反射板が反射して該受光素子に受光されるように該光学検知センサと該反射板とが設置されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の核酸自動検査装置。
8. 前記発光素子が発光ダイオードであり、前記受光素子がフォトトランジスタである請求項７に記載の核酸自動検査装置。
9. 前記反応容器検知手段によって前記反応容器がセットされていると検知できない位置を記憶する位置記憶手段と、
   該記憶された位置に対応する分注ノズルの吸引および吐出動作を行わないように前記分注ユニットを制御する分注制御手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の核酸自動検査装置。

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