JP4173046B2 - 処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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、支持体と展開部材とを重ね合わせ、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）を、被処理物を付着させたＤＮＡチップ（支持体）に重ね合わせる。このカバープレートとＤＮＡチップとの間に形成された隙間に、前記被処理物を処理する処理液を供給する。さらに、毛細管現象によって、ＤＮＡチップ上に処理液を展開させるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、前記のサンプル処理装置においては、カバープレートが極めて薄くて軽いので、ＤＮＡチップ上に滴下した処理液の上にカバープレートを定位置に重ねる作業は、経験と技術とを要する。また、重ねられたカバープレートを破損し、ＤＮＡチップを使用できないものにしてしまう問題も起こり得る。
【０００６】
一方、展開部材を使用しない場合、支持体が水平に設置されていないと、この支持体上に供給された処理液が支持体上の一部分に偏ってしまう。また、支持体が水平に設置されていなくても処理液を展開するには、大量の処理液を必要としたり、支持体を振動させたりするなどして展開するような複雑な構造になる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−２１６３７号公報
【０００８】
【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の処理液を、難しい手作業を必要とすることなく、付着面上にムラなく確実に展開することができる展開手段を有する処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
【００１０】
（１） 被処理物を付着させた板状の支持体上に供給された処理液によって、前記被処理物を処理する処理装置であって、
前記支持体を設置可能であり、該設置された支持体の端部付近に位置し、前記処理液を貯留する貯留溝を有する処理槽と、
長尺形状をなし、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展開部材と、前記展開部材を前記付着面に沿って往復動させる変位手段とを備える展開手段とを備え、
前記貯留溝は、前記展開部材の全部または一部を収納し得る形状をなし、前記変位手段の作動によって前記展開部材が往復動する範囲内に設けられており、
前記展開部材は、その少なくとも前記処理液に接触する部分が親水性を有し、前記変位手段の作動により、前記処理液に接触しながら前記展開部材の長手方向にほぼ直交する方向に往復動して、前記処理液を展開することを特徴とする処理装置。
【００１１】
（２） 前記展開部材の長手方向に垂直な断面形状は、円形状である上記（１）に記載の処理装置。
【００１２】
（３） 前記展開部材は、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）または（２）に記載の処理装置。
【００１３】
（４） 展開に際し、前記展開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（３）のいずれかに記載の処理装置。
【００１４】
（５） 前記距離規制手段は、前記展開部材に連結され、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（４）に記載の処理装置。
【００１５】
（６） 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（５）のいずれかに記載の処理装置。
【００１６】
（７） 前記被処理物は、核酸である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の処理装置。
【００１７】
（８） 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（７）に記載の処理装置。
【００２５】
【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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）上に供給されたプローブ液（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を展開する展開手段２と、プレートＰを設置する処理槽５とを備えている。展開手段２は、展開部材３と、展開部材３を変位させる変位手段４とを備えている。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、後述する展開部材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、その展開部材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。
【００３４】
展開部材３は、形状が長尺形状をなしている。本実施形態では、この展開部材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。展開部材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。
【００３５】
変位手段４は、展開部材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、展開部材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、展開部材３の長手方向がほぼ垂直になるように、ロッド４２と展開部材３とを連結している。なお、本実施形態では、展開部材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。
【００３６】
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。
【００３７】
変位手段４の作動は、展開部材３が隙間（通液部）Ｈを保ちつつ、展開部材３を前に述べたプレートＰの核酸Ｓの付着面Ｐ１に沿って変位させる。展開部材３は、プレートＰ上のプローブ液Ｒに接触しながら変位し、プローブ液Ｒを展開する。
【００３８】
このような構成としたことにより、展開部材３は、核酸Ｓが付着している箇所（付着面Ｐ１）を十分に覆うような領域にプローブ液Ｒを展開する。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、展開部材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展開部材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、その展開部材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、展開部材３の長さは、展開部材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】
展開部材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展開部材３がプレートＰ上のプローブ液Ｒを広範囲にわたり（付着面Ｐ１上に余すところなく）展開することができる。
【００４２】
次に、展開部材３における好適な表面の状態について述べる。展開部材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、展開部材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】
プローブ液Ｒは、高価であるため、できるだけ少量で核酸Ｓを処理することが好ましいので、このようにプローブ液Ｒに接触する展開部材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、それを展開するのに有効である。すなわち、図４に示すように、展開部材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、展開部材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が流動して展開される。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、展開部材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、展開部材３は、付着面Ｐ１上を均等な条件でプローブ液Ｒを展開できる。ここでいう均等な条件とは、展開部材３がプローブ液から断続的に離れたり、核酸Ｓと干渉したりしないことなどをいう。
【００４５】
前述したように、プローブ液Ｒは高価なので、使用するプローブ液Ｒは少量であることが好ましい。しかし、小量なプローブ液Ｒでは、隙間Ｈが狭くなり（間隙距離ｈ１が小さくなり）、展開部材３と付着面Ｐ１とが接近する。この接近することによって、展開部材３と核酸Ｓとが干渉する可能性が高くなる。そこで、展開部材３が親水性を有することにより、少量のプローブ液Ｒでも展開部材３と核酸Ｓとが干渉しないようにプローブ液Ｒを展開できる。
【００４６】
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、展開部材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、展開部材３がプローブ液Ｒを連続して展開できなくなり、展開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、展開部材３と、付着面Ｐ１との距離が近くなるので、展開部材３の移動精度によっては、展開部材３が核酸Ｓに干渉する可能性がある。
【００４７】
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上での展開とを展開部材３が行なう。さらにその後、展開部材３がプローブ液Ｒの撹拌を行なう。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、展開部材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。
【００４８】
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、展開手段２の作動による展開部材３が往復する範囲内に設けられている。展開部材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。
【００４９】
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、展開部材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、展開部材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。
【００５０】
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、展開部材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、展開部材３は、プレートＰ上へのプローブ液Ｒの供給を開始する。
【００５１】
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、展開部材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。
【００５２】
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、展開部材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。
【００５３】
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、往復動する展開部材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。すなわち、変位手段４により変位した展開部材３がプレートＰ上に供給されたプローブ液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。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、展開手段２の個数は、特に限定されず、複数枚のプレートＰごとに展開手段２を設置して、プレートＰ上のプローブ液Ｒを展開したり、１つの展開手段２で複数枚のプレートＰ上のプローブ液Ｒを展開してもよい。
【００５６】
また、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、展開されたプローブ液ＲをプレートＰ上で撹拌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、分注装置等を用いたり、展開されたプローブ液ＲのプレートＰ上での撹拌には、振動を利用するなどの方法を用いてもよい。
【００５７】
このように、ここまでは、展開部材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、展開部材３の横断面形状は、円形状に限るものではない。展開部材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、展開部材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、展開部材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。
【００５８】
図５に示すように、本実施形態における展開部材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。
【００５９】
また、展開部材３Ａは、前記展開部材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。
【００６０】
＜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。
【００６１】
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。
【００６２】
図８に示す本実施形態の処理装置１’は、展開に際し、展開部材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。
【００６３】
図８および図９に示すように、展開部材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、展開部材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、展開部材３は、展開部材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、展開部材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。
【００６４】
エアシリンダ４１の伸縮によって、展開部材３が往復動するとき、下端部４４１は、底板５１上を摺動しながら展開部材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、展開部材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。
【００６５】
このような構成により、展開部材３は、２ヶ所で支持されているので、外力による展開部材３の上下方向の振れを抑えられる。したがって、展開部材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を展開することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
なお、スペーサ４４は、展開部材３の接続部材４３側にも設置されていてもよい。すなわち、展開部材３の両端にスペーサ４４が設置されていてもよい。
【００６８】
また、距離規制手段としては、スペーサ４４に限らず、例えば、展開部材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。
【００６９】
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。
【００７０】
【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展開することができる。
【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】展開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、展開部材がプローブ液の供給、展開および攪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、展開部材がプローブ液の供給、展開および攪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 展開手段
３ 展開部材
３Ａ 展開部材
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 (8)

1. 被処理物を付着させた板状の支持体上に供給された処理液によって、前記被処理物を処理する処理装置であって、
   前記支持体を設置可能であり、該設置された支持体の端部付近に位置し、前記処理液を貯留する貯留溝を有する処理槽と、
   長尺形状をなし、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展開部材と、前記展開部材を前記付着面に沿って往復動させる変位手段とを備える展開手段とを備え、
   前記貯留溝は、前記展開部材の全部または一部を収納し得る形状をなし、前記変位手段の作動によって前記展開部材が往復動する範囲内に設けられており、
   前記展開部材は、その少なくとも前記処理液に接触する部分が親水性を有し、前記変位手段の作動により、前記処理液に接触しながら前記展開部材の長手方向にほぼ直交する方向に往復動して、前記処理液を展開することを特徴とする処理装置。
2. 前記展開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１に記載の処理装置。
3. 前記展開部材は、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または２に記載の処理装置。
4. 展開に際し、前記展開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３のいずれかに記載の処理装置。
5. 前記距離規制手段は、前記展開部材に連結され、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４に記載の処理装置。
6. 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５のいずれかに記載の処理装置。
7. 前記被処理物は、核酸である請求項１ないし６のいずれかに記載の処理装置。
8. 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７に記載の処理装置。

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