JP4682008B2 - 生化学処理装置、これに用いる容器および検査装置 - Google Patents

Description

本発明はＤＮＡ検査装置などの生化学処理装置、およびこれに用いる容器に関する。特に、検体ＤＮＡの増幅および精製用の容器の構造およびその開閉機構に関するものである。

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のプライマを加え、酵素の存在下で温度サイクルをかける。第１のプライマは標的核酸の一部と特異的に結合し、第２のプライマ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（以降、第１ＰＣＲと呼ぶ。）。

十分に標的核酸を含む二本鎖核酸が増幅された後に、未反応のプライマや核酸の断片など、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のプライマを加えて温度サイクルをかける。第３のプライマは、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のプライマが結合すると伸長反応によって標識された標的核酸が増幅されるのである（以降、第２ＰＣＲと呼ぶ。）。

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。プローブと相補的な標的核酸がある場合は、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。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。

この複数の工程を１つの装置で連続的に処理する装置に関して特許文献１で開示されている。移動可能な分注機により容器内に必要な液体を搬送して反応させる構成となっている。
特開７−１０７９９９号公報

複数の処理を行なう生化学処理装置においては、個別に液体が保持できる多数の空間（容器）が必要となる。例えば、多数の試薬をそれぞれの保持する容器であり、さらに生化学処理を行なうための反応場としての容器である。

それらの容器間の液体の移動に伴って生じるコンタミネーション（混液）の課題は、重要である。分注装置を用いた場合などによって生じる、液体移動に伴う液体の散乱の問題を回避するために、液体の移動距離を短縮する、すなわち容器間の距離を近接させる構成にすることが好ましい。

この構成は、温度調整すべき領域が小さくなるという利点もあるばかりか、搬送手段も小型化できる。

しかし、近接すればするほど、隣接する容器内の試薬同士のコンタミネーションの課題は大きくなっていた。

また、使用する直前まで容器の開放部をフィルムし、必要時に開封する構成が考えられるが、この場合の開封後に課題が残っている。具体的には、ＰＣＲ処理工程などの加熱を行なう処理工程においては、加熱による液体の蒸発が課題となる。また、冷却を行なう処理工程においては、冷却に伴う結露なども課題となっていた。

従って、本発明は簡便な構成で収容部間のコンタミネーションを防ぎ、且つＰＣＲ反応等の高温工程に晒した場合においても好適に使用できる容器を提供し、さらにこれを使用した生化学処理装置を提供することを目的とする。

よって、本発明は、液体を収容可能な複数の収容部を有し、ＤＮＡ増幅反応のサーマルサイクル工程と精製工程または冷却工程とを行うためのＤＮＡ増幅処理装置であって、
前記サーマルサイクル工程と前記精製工程または前記冷却工程とのそれぞれの間で液体を移動するためのピペット部を有し、
前記サーマルサイクル工程を行う領域を選択的に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される前記収容部を選択的に密閉する密閉手段と、
を有することを特徴とするＤＮＡ増幅処理装置を提供する。

本発明の生化学処理装置においては、収容部を選択的に密閉する手段を有することで、容器内への複数の液体注入を容易に実現し、且つ高温加熱に対する液体蒸発を防ぐことができる。さらに複数容器内の液体が不要にコンタミネーションを起こす心配がなく、正確な生化学処理を行うことができるので、より正確な生化学分析を可能とする。

以下に本発明を詳細に説明する。

検体ＤＮＡを増幅、ハイブリダイゼーション、検出の複数の工程を１つの装置で連続的に実施する装置の増幅部分を例に説明する。

本実施形態に使用される容器は、液体を収容可能に構成されている容器を複数備える容器と、密閉手段としての可動式の蓋部材を備えている。

容器には市販されている９６ウェルのＰＣＲマイクロプレートもしくはそれと同等の形状にウェルを形成したものを用いるとよい。この容器にはＰＣＲ工程で用いる試薬類があらかじめ充填されている。容器の一方側は第１および第２ＰＣＲを実施するウェル、中央部分は精製の際に使用するウェル、もう一方側は精製および第１、第２ＰＣＲで用いる試薬が充填されたウェルとなっている。

ウェルの開口部には密閉部材が接着もしくは溶着などにより固定されているとよい。ウェルにはあらかじめ試薬類が充填されているところと、反応の際に溶液が充填されるところがあるが、この密閉部材により装置にセットして反応が始まるまではすべてのウェル内部が外部と遮断されているため外部からの異物混入を防ぐことができる。密閉部材はウェルから溶液を吸引およびウェルに溶液を吐出する前に装置側に備えられた穴あけ手段で破られる構成となっている。穴あけはそのウェルを使う直前に行なうため外部に露出する時間は最低限におさえられる。

密閉部材の上には弾性材料で形成された可動式の蓋部材が配置される。この蓋部材は少なくとも第１および第２ＰＣＲの際に使用するウェルを密閉できる大きさとなっている。蓋部材は常にウェルを密閉する方向に付勢されており、支点を中心に開閉可能に容器に支持されている。したがって第１ＰＣＲ終了後、溶液を取り出すために蓋を開けた後など必要なときには再度ウェルを密閉することができる。必要なときのみ蓋部材を開ける構成なので蒸発は極めて少なく、不用意に外部に溶液がもれる可能性も極めて低い。

蓋部材の開閉は装置側の駆動手段により行なわれる。

蓋部材の可動式は、上記のような回動方式に限定されず、スライド方式や蓋部材が開口部に向かって垂直に落下する方式でもよい。

増幅装置側は大きく分けてサーマルサイクル部、精製部、保冷部で構成されている。この３つが容器を動かさなくても各機能を果たせる近接した位置関係で配置されている。

サーマルサイクル部は容器と嵌合、密着する複数の凹部からなるアルミや銅合金などの熱伝導性の良い金属で形成したサーマルサイクルブロックとペルチェ素子やヒータなどで構成される。凹部の数は第１および第２ＰＣＲを実施するウェルと同数が形成されている。このサーマルサイクルブロックに容器を嵌合させて第１および第２ＰＣＲを実施する。一般的には約９２℃、５５℃、７２℃の３つの設定温度を各温度について所定時間保持し、このサイクルをそれぞれ４０回程度（第１ＰＣＲにおいて）および２５回程度（第２ＰＣＲにおいて）繰り返すものである。

サーマルサイクル部は容器の上部、つまり蓋部材の存在する側にも加熱部を備えていることがこのましい。この加熱部はアルミや銅合金などの熱伝導性の良い金属により構成された加熱ブロックと、ペルチェ素子やヒータなどからなり、加熱ブロックに熱を与えることにより容器を蓋部材を通して上部から加熱する。加熱ブロックは第１および第２ＰＣＲの際にＰＣＲ反応を行なうウェルの上部のみを覆う大きさに構成されており、保冷ウェルを加熱しないように構成されている。これによりウェル内壁面温度が上昇するので、蒸発して上昇してきた溶液が内壁面に付着して結露するのを防止することができる。

ウェル上部の加熱部は第１および第２ＰＣＲの際に蓋部材上部に存在し、第１および第２ＰＣＲウェルへ溶液を出し入れする際もしくは密閉部材に穴をあけする際には、それらの動作を妨げない位置へ退避している。そして加熱部が退避する際に蓋部材も開けるように構成されている。

容器の中央部に対向する位置には精製部が配置されている。精製はウェルにあらかじめ充填された磁性粒子およびウェル近傍に配置した磁石を用いて行なう方法が採用できる。

このウェルに核酸溶液、洗浄液、エタノールなどを別々に供給後、攪拌し核酸を磁性粒子に吸着させる。その後、通常ウェルから離れた位置にある磁石を精製ウェルに近づけることにより核酸付き磁性粒子を１ヶ所に保持し、ウェルに核酸付き磁性粒子を残してウェル内の溶液を吸引する。次にこのウェルに溶出液を供給し磁性粒子から核酸を分離させ、磁石を精製ウェルに近づけて磁性粒子を１ヶ所に保持し磁性粒子以外の溶液を吸引する。このようなステップを経て精製された核酸溶液を得る。

容器がセットされた位置における、サーマルサイクル部と保冷部は、互いが対向する位置（サーマルサイクル部がウエルプレートの一端側であれば、その他端側）に配置されている。保冷部は容器と嵌合、密着する複数の凹部からなるアルミや銅合金などの熱伝導性の良い金属で形成した冷却ブロックとペルチェ素子などで構成される。凹部の数は少なくとも試薬類が充填されたウェルと同数が形成されている。冷却ブロックは周囲を断熱部材で覆われている。

これらサーマルサイクル部、保冷部、精製部に対向するウェル間で溶液を移動させるピペットユニットが構成されている。ピペットユニットは先端に着脱可能なピペットチップを備えており、必要に応じて交換する。

容器が装置にセットされてから実際に使用されるまでの間、保冷部は試薬を劣化させない温度で保存している。試薬の保存温度は４℃〜２０℃程度の範囲であり、近接したサーマルサイクル部の温度（５５〜９２℃）の影響を受けないでこの温度を維持しなければならない。

保冷部とサーマルサイクル部の間に精製部を配置することにより距離をとってサーマルサイクル部と保冷部の温度が相互影響しないように構成されている。

また、このようにサーマルサイクル部、保冷部、精製部を配置することによりＰＣＲマイクロプレートの限られたサイズを効率的に使っているので装置の小型化をはかれるとともに、溶液を供給、吸引するピペットの移動距離を短くすることもできる。

容器を増幅精製工程のみで使用する仕様の場合、増幅精製工程が終了すると使用者が容器を装置から取り外すことができる。取り外した後はこの容器を廃却すればよい。蓋部材も容器に構成されているので一緒に廃却される。装置側に蓋部材を有する場合に比べてその洗浄機構もしくは交換機構がない分、構成を簡素化できる。また、蓋部材を洗浄可能もしくは交換可能に構成したとしても次の容器の検査に前の反応残留物などが混入することを確実に防ぐことができるとはいい難く、その点でも有利である。

（第１実施例）
ＤＮＡ検査装置の増幅部分の例についてさらに詳細に説明する。

図１に本実施例のＤＮＡ検査装置の概念図を示す。

ＤＮＡ検査装置は生体試料からＤＮＡを抽出する抽出部１０１、ＤＮＡを増幅させる増幅部１０２、増幅したＤＮＡをプローブＤＮＡと結合させるハイブリダイゼーション部１０３、プローブＤＮＡと結合したかどうか検出する検出部１０４からなる。抽出部、増幅部、ハイブリダイゼーション部、検出部の順番に検査工程が進む。

図２は容器のウェル部分を示す斜視図である。

ウェル部分は市販されているポリプロピレン製のＰＣＲマイクロプレート１もしくはそれと同等の形状に形成したものを用いており、８×１２個のウェルが９ｍｍピッチで構成されている。各ウェルの先端（底）部２は後述するサーマルサイクルブロック、冷却ブロックと嵌合する形状になっている。

図３はＤＮＡ検査装置の増幅部を正面から見たもので、容器の構造およびウェル配置とサーマルサイクル部、保冷部、精製部との位置関係などを説明するものである。

図３は第１および第２ＰＣＲ反応中の状態を示している。

容器３は８×１２個のウェルを１×１２ウェルずつ１２分割して利用し、同時に１２検体の検査が可能となっている。

図３の右側のウェルから説明する。１番右のウェル４は第２ＰＣＲを行なうウェルであり最初は空である。ウェル５は第１ＰＣＲを行なうウェルであり酵素試薬、プライマなどの溶液１０１があらかじめ充填されている。ウェル６、７は精製を行なうウェルであり最初にウェル７から使う。ウェル７にはあらかじめ磁性粒子溶液１０２が充填されており、ウェル６は空である。ウェル８には洗浄液１０３、ウェル９にはエタノール１０４、ウェル１０には溶出液１０５、もっとも左側のウェル１１には第２ＰＣＲで使う試薬、プライマなどの溶液１０６があらかじめ充填されている。この配列が図面鉛直方向に１２列並んでいる。

１２はアルミなどで構成されたラミネートフィルムで９６個のウェル開口部に接着もしくは溶着などにより固定されている。これにより外部からの異物混入を防ぐことができる。ウェルから溶液を吸引およびウェルに溶液を吐出する前に穴あけカッターでフィルム１２を破る方式となっている。

フィルム１２は各ウェルを使用する直前に不図示のカッター部で穴をあけるので内部の溶液および反応場が外部に露出する時間は最低限におさえられる。したがってウェルへの外部からの異物混入および外部への溶液モレの可能性を極めて低くできる。

１３はシリコンゴム製の蓋、１４は蓋を保持する部材、１５は蓋１３および蓋保持部材１４を回動可能に保持する支点軸であり、支点軸１５には蓋１３および蓋保持部材１４がウェル４、５を密閉する方向に付勢する不図示のねじりコイルバネが取り付けられている。１６は支点軸１５を回動可能に保持する軸受部である。ウェル部分に市販のＰＣＲマイクロプレートを利用する場合、軸受部１６は接着もしくはネジ止めなどでＰＣＲマイクロプレートの縁部分１７に固定される。またはＰＣＲマイクロプレートに相当する部分と軸受部を一体化して作成してもよい。

蓋１３はウェル４、５のみ１２列計２４ウェルを覆う大きさに構成されており後述する加熱ブロックと同等の大きさになっている。

１８はサーマルサイクル部に配置されたサーマルサイクルブロックでアルミや銅合金などの熱伝導性の良い金属により構成され２４個のウェル（穴部）が形成されている。

その下部にはサーマルサイクルブロック１８を加熱するペルチェ素子１９が配置されており、その接触面を完全に密着させて熱を確実に伝えるためのグリス（不図示）が塗布されている。グリス以外で同様な効果を得るものとして熱伝導性の良いシート材料もある。

ペルチェ素子１９は容器３の１２列のウェルをすべて均一に加熱できる個数で配置されている。

ウェル４、５がサーマルサイクルブロック１８と対向しており、外周がウェル内壁と密着する寸法関係となっている。

なお、サーマルサイクルブロック１８は周囲を樹脂で形成された断熱部材（不図示）で覆われており周囲に熱が逃げないように構成されている。

ウェル６、７の間には磁石２０、磁石固定部材２１、磁石回動支点２２が配置され、磁石２０、磁石固定部材２１は精製工程における磁性粒子捕集のときは図３の２３の位置にある。磁石２０、磁石固定部材２１は各列に対応し合計１２個、磁石回動支点２２に回動可能に保持されている。磁石回動支点２２は後述する保持板３２に形成された不図示の軸受手段により保持されている。磁石固定部材２１は磁石２０と反対側の端部が不図示のソレノイドと連結されている。磁性粒子をウェルの壁面に集中させたいときはソレノイドに電流を流して磁石固定部材２１を引き込むことにより磁石２０が２３の位置まで上昇してくる。

２４は保冷部に配置された冷却ブロックでアルミや銅合金などの熱伝導性の良い金属により構成され４８個のウェル（穴部）が形成されている。

その下部には冷却ブロック２４を冷却するペルチェ素子２５が配置されており、その接触面を完全に密着させて熱を確実に伝えるためのグリス（不図示）が塗布されている。グリス以外で同様な効果を得るものとして熱伝導性の良いシート材料もある。

ペルチェ素子２５は容器３の１２列のウェルをすべて均一に保冷できる個数で配置されている。

ウェル８〜１１までが冷却ブロックと対向しており、外周がウェル内壁と密着する寸法関係となっている。

なお、冷却ブロック２４は周囲を樹脂で形成された断熱部材（不図示）で覆われており周囲の温度影響を受けにくくしている。

２６は容器３を上部から加熱するユニットであり、２７はアルミや銅合金により構成された加熱ブロックである。加熱ブロック２７はウェル４、５の上部のみを覆う大きさに構成されており、ウェル６〜１１を加熱しないように構成されている。加熱ブロック２７の上部にはペルチェ素子２８が配置されており、その接触面を完全に密着させて熱を確実に伝えるためのグリス（不図示）が塗布されている。

ペルチェ素子２８の上部には金属材料で形成された冷却ブロック２９が、上記と同様に接触面にグリスを介して固定されている。ペルチェ素子２８の裏から放熱するときにこの冷却ブロック２９によって冷却を促進させる。

冷却ブロック２９は出入口を備えた中空構造になっており、その出入口に接続された不図示の配管を介して冷却水が流れる構造となっている。

３０は上面に開口３１を備え、加熱ブロック２７、ペルチェ素子２８および冷却ブロック２９を保持し、かつ断熱する部材である。

加熱ブロック２７、ペルチェ素子２８、冷却ブロック２９、保持部材３０が一つのユニット（天板ユニット）として構成されており、この天板ユニット２６が図中右方へ移動可能に構成されている。

この天板ユニット２６は容器３の１２列のウェルをすべて均一に加熱できるような幅で構成されている。

天板ユニット２６は増幅時に容器３のウェル４、５と密着する位置にあって上部から加熱する。

図８および図９は天板ユニット２６および蓋１３の開閉方法を説明するもので要部を抜き出して示したものである。

図８は天板ユニット２６が蓋１３の真上の少し距離を取った位置にある状態を示すもので図５と同じ状態である。図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）を右側から見た側面図で全部品の透視図となっている。

図８（ａ）（ｂ）において４９、５０は天板ユニット２６の両側に固定されたピンである。５１、５２は天板ユニット２６の両側に配置された側板で、装置本体部分に固定されている。（固定部分は不図示）５３は側板５１に形成された長穴で側板５２にも同様に形成されて、ピン４９、５０が長穴５３の中をスライド可能になっている。５４は一端をピン５０に回動可能に支持されたリンクで、これも天板ユニット２６の両側に配置されている。５５は一端をリンク５４に固定されたピン５６に回動可能に支持されたリンクで、これも天板ユニット２６の両側に配置されている。５７はリンク５５が固定されている天板駆動軸であり一端にギヤ５８が取り付けられている。５９は端部にギヤ６０が取り付けられたモータでありギヤ５８およびギヤ６１に動力を伝達する。６２はギヤ６１に固定され蓋１３を開閉する軸である。軸６２は蓋１３と重なる位置関係に配置されている。モータ５９およびギヤ５８、６０、６１の保持部は省略してある。

図９は天板ユニット２６が退避し、蓋１３が開けられた状態を示すもので図６と同じ状態である。図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）を右側から見た側面図で全部品の透視図となっている。

図８から図９への動きを説明する。モータ５９を図８（ｂ）の反時計方向に駆動するとギヤ６０を介してギヤ５８、駆動軸５７が時計方向に回転し、リンク５５が駆動軸５７を中心に時計方向に回転する。これによってリンク５４が駆動され、その一端に係合しているピン５０を介し、ピン４９、５０が長穴５３に沿ってスライド、すなわち天板ユニット２６が右方へ動く。

このときギヤ５８と同時にギヤ６１も反時計方向に回転し、軸６２が蓋１３の端部と接触し、そのまま回転することにより蓋１３が支点軸１５を中心に動いて図９の位置に到達し不図示のセンサで位置を検出してモータ５９の駆動を停止する。この状態からモータ５９を時計方向に駆動すると蓋１３は閉じる方向に回転し、不図示のホームポジションセンサにより停止位置にあること（図８の状態に到達したこと）を検出されたらモータ５９の駆動を停止する。

往路においては天板ユニット２６がある程度退避してから蓋１３が開き始め、復路においては天板ユニット２６がホームポジション付近に到達した時点では蓋１３がすでに閉じており動作が干渉しないように構成されている。

容器３とサーマルサイクルブロック１８、冷却ブロック２４を嵌合させ、後述する保持板３２を上昇させることにより容器３を天板ユニット２６に対して押圧している。これにより容器３のウェル外周とサーマルサイクルブロック１８、冷却ブロック２４の密着性が向上しウェルへの熱伝導性がよくなる。

ペルチェ素子１９、２５の下にはこれらサーマルサイクル部、保冷部、精製部全体を保持する保持板３２が配置されており、装置のベース３３に不図示の軸受で支持されたリードスクリュー３４および不図示のモータおよび駆動伝達系により図中上下に一体で駆動される。

保持板３２の下面には金属材料で形成された水冷ブロック３５、３６が、上記と同様に接触面にグリスを介して固定されている。水冷ブロック３５、３６はペルチェ素子１９、２５の対向する位置にそれぞれ固定されておりペルチェ素子１９、２５の下面からの冷却を促進させる。ペルチェ素子１９の下に配置される方は磁石固定部材２１と干渉しない位置関係に配置されており、図中には点線で位置を示す。

冷却ブロック３５、３６は出入口を備えた中空構造になっており、出入口に接続された不図示の配管を介して冷却水が流れる構造となっている。

点線３７であらわされているのは容器３をセットするキャリッジ部で不図示のモータおよび駆動伝達系を介して図面鉛直方向に配置されているリードスクリュー３８およびガイドシャフト３９により前後にキャリッジ部３７を駆動する。点線３７の高さは容器３をセットする高さであり、キャリッジ３７が装置前面にあるときに容器をセットする。キャリッジ３７が装置後方に駆動されて容器３がサーマルサイクル部、保冷部、精製部と対向する位置に到達すると停止する。このとき保持板３２は図３で示される位置より下方、容器３とぶつからない位置にある。その後、リードスクリュー３４で保持板３２を図３の位置まで上昇させる。

次にＤＮＡ検査装置の動作について説明する。

なお、以降は１列（１検体分）の動きを説明するが他の列も同様に動作している。

図４は図３の上面図であり天板ユニット２６およびその他を除いた要部をあらわしたものである。

使用者が容器３を点線４０の位置にあるキャリッジ３７にセットすると不図示の駆動モータ、リードスクリュー３８によって容器３を後方（図中上方）に搬送する。実線の位置まで到達するとリードスクリュー３８によって支持板３２が上昇し、図５の状態となる。

図５は図３よりも支持板３２がわずかに下にあり加熱ブロック２７と蓋１３は接触していない。

すでに不図示の抽出部によって血液、尿などの生体試料から公知の手段により抽出された核酸を含む溶液をウェル５へ移動させる。

核酸溶液の移動にはピペットを用いる。

図６はピペットを用いて核酸溶液をウェル５へ吐出している様子をあらわしたものである。

４１は先端に着脱可能に取り付けられたピペットチップ４２を介して溶液の供給・吐出・攪拌を行なうピペット部、およびその搬送部でモータ、リードスクリューなどから構成される。ピペット部は不図示のピペット搬送部により上下前後左右に移動可能に構成されている。

この他、ピペットチップの図中右側にウェルを密閉しているフィルムに穴をあけるカッター部、周辺には未使用のピペットチップを保持しておくピペットホルダ部、および使用済みピペットチップを収容するピペット廃却部などが構成されている。カッター部はピペット搬送部で所定の位置に搬送される。（以上不図示）
あらかじめフィルム１２のウェル５に対向する部分にカッター部で穴をあけておきピペットチップ４２がウェル５内に進入できる状態になっている。

なお、穴をあける前に天板ユニット２６および蓋１３は不図示の駆動機構によりそれぞれ右方へ移動および略９０回転させて、ウェル４、５の上面が開放状態にしておく。

図中右方にある抽出部から核酸溶液を吸引したピペットチップ４２をウェル５の上方まで移動後、下降させてウェル５内に進入させ、所定の深さまで進入させたら核酸溶液を吐出する。

その後、ウェルにピペットチップを入れたまま吸引、吐出を所定回数繰り返し、あらかじめ充填されていた試薬類とじゅうぶんに混合（攪拌）する。

混合を終了したらピペット部４１を容器３上から退避させ、天板ユニット２６および蓋１３を図５のようにウェル４、５を密閉する状態にしておく。

その後、リードスクリュー３４により保持板３２を上昇させて図３の状態にする。

このとき蓋１３は保持板３２を天板ユニット２６に付勢することによりウェル１ヶ所あたり５０〜１００ｇｆ、場合によってはそれ以上の力で押圧される構造となっている。

図３の状態で第１ＰＣＲを開始する。約９２〜５５〜７２℃の間を所定の保持時間、サイクル数で実施することにより試料管内の核酸が増幅される。第１ＰＣＲの間、保冷部は試薬類が劣化しない温度、例えば４℃程度に維持される。サーマルサイクル部（ウェル４、５）と保冷部（ウェル８〜１１）は要部を不図示の断熱部材で覆われている上に、間に精製部（ウェル６、７）を配置しているためある程度の距離が確保されている。

このように配置することによってサーマルサイクル部と保冷部の温度が相互に影響を与えないようになっている。

第１ＰＣＲ終了後、精製工程が始まる。

図７は増幅産物中の核酸を磁性粒子に吸着させた後、磁石２０で磁性粒子を集めて核酸付き磁性粒子４３以外をピペットチップ４２に吸引した状態を示している。

まず図６のように天板ユニット２６を退避させて、蓋１３を開けた状態にしておく。

ウェル５内の溶液ピペットチップ４２により吸引しウェル７に吐出する。（事前にカッター部によりウェル７に穴をあけておく）
ピペットウェル７への充填が終了したら天板ユニット２６および蓋１３は図５のようにウェル４、５を密閉する位置に戻しておく。

次にウェル７にあらかじめ充填されている磁性粒子溶液１０２とウェル５から移動した溶液をピペットチップ４２で攪拌し、核酸を磁性粒子にじゅうぶん吸着させた後、磁石２０を図７の位置まで上昇させて核酸付き磁性粒子４３をウェル７内壁の１ヶ所に集中させる。ここで図７のようにピペットチップ４２により核酸付き磁性粒子４３以外を吸引し不図示の廃液処理部分に吐出する。なお第１ＰＣＲが終了したらサーマルサイクルブロックの温度は室温程度にしてよい。

次に磁石２０をウェル７から遠ざけて、ウェル８に穴をあけて中の洗浄液１０３を吸引しウェル７へ移動させ、ピペットチップ４２により攪拌し、磁石２０を上昇させて核酸付き磁性粒子をウェル８内壁の１ヶ所に集中させる。ここでピペットチップ４２により核酸付き磁性粒子４３以外を吸引し（図７と同様の状態である）不図示の廃液処理部分に吐出する。

この流れと同様にウェル９のエタノール１０４をウェル７に移動させて核酸付き磁性粒子４３以外を吸引して不図示の廃液処理部に吐出する。

ここで精製工程中の洗浄工程終了である。

最後に核酸付き磁性粒子４３から核酸を溶出させる工程に移る。

ウェル７内の溶液およびウェル１０の溶出液をウェル６へ移動し、洗浄液、エタノールのときと同様に攪拌、放置を経て磁石２０により１ヶ所に磁性粒子を集める。溶出液によって磁性粒子から核酸が離れており、この溶液が精製を経て得られた核酸溶液である。これをウェル６から所定量吸引して（図７と同様の状態である）ウェル４に移動させる。移動前にあらかじめ図６のように天板ユニット２６を退避させて、蓋１３を開けた状態にしておき、カッター部でウェル４に穴をあけておく。

ここで精製工程終了である。

次にウェル１１に穴をあけて第２ＰＣＲで使用する溶液１０６をウェル４に移動させ、ピペットチップ４２により攪拌する。攪拌が終了したら図５のように蓋１３をウェル４、５を密閉する状態とし、続けて図３のように加熱ブロック２７が蓋１３と密着する状態とし、第２ＰＣＲを開始する。すでに試薬類はすべて使い切っているので第２ＰＣＲの間は冷却ブロック２４の冷却を停止してもよい。

第２ＰＣＲが終了したら天板ユニット２６および蓋１３を図６のように天板ユニット２６を退避させて、蓋１３を開けた状態にしておき、ピペットチップ４２によりウェル５から増幅産物を不図示のハイブリダイゼーション部に移動させる。移動が終了し、再度図３の状態にしてから保持板３２を下降させてキャリッジ部３７を手前に搬送すると容器３をＤＮＡ検査装置から取り外し可能な状態となる。

以上のように第１ＰＣＲ、精製、第２ＰＣＲ工程を通じてウェル４、５上のフィルム１２に穴をあけるとき、およびウェル４、５に溶液の出し入れを行なう際に蓋１３を開閉させている。ウェル４、５を複数回開放、密閉するために蓋１３は穴あけタイプではなく開閉する形式を採用している。

また、天板ユニット２６を退避・復帰させる動きと蓋１３の開閉を１つの駆動源で同時（天板ユニット２６が退避を開始してある程度時間が経過してから蓋１３が動き始めるので動作的には時間差あり）に行なっているので蓋１３の開放・密閉を迅速に行なうことができ、ウェル４、５が外部に露出する時間を短くしている。

増幅精製工程が終了し容器３が図４の点線４０の位置に戻ってくると容器３を装置から取り外すことができる。蓋１３も容器３に構成されているので一緒に廃却できる。廃棄物が一つにまとまっているので取り扱いやすい。

図３で説明したように容器３にあらかじめ充填しておく溶液を使用する順番に配置し、未使用（穴をあけていない）ウェル上を溶液を吸引したピペットチップがなるべく通過しないように構成した。こうした配列にすることにより仮にピペットチップから溶液が落下しても、未使用ウェルに落下する可能性は小さいので増幅工程および精製工程に影響を与えることはない。

（第２実施例）
上記実施例では天板ユニット２６と蓋１３を一つのモータで同時に駆動し、動作時間の短縮化をはかっているが天板ユニット２６と蓋１３を駆動する機構は上記実施例に限定されるものではない。例えば図８、図９でギヤ５８とギヤ６１をそれぞれ別のモータで駆動し、天板ユニット２６と蓋１３を動作させる構成である。

また、上記実施例では、蓋１３はねじりコイルバネによってウェル４、５を密閉する方向に付勢される構成となっているが他の方法であっても良い。例えば蓋１３周辺に鉄製の部材を設け、その対向部に磁石を配置し、通常は磁力でウェル４、５密閉する構成である。蓋１３を開放する際には磁力に逆らって蓋１３を引き離す手段を装置側に配置してあれば良い。

その他、公知技術である多様な機構によって構成することは可能であり本発明は具体的な機構に限定されるものではない。

（第３実施例）
上記実施例では容器３には増幅工程に関わる試薬類のみが充填されていたが、他の工程（抽出・ハイブリ・検出）の試薬が一緒に充填されていてもよい。

本発明のＤＮＡ検査装置の概念図 本発明の容器のウェル部分を示す斜視図 本発明のＤＮＡ検査装置の増幅部正面図 本発明のＤＮＡ検査装置の増幅部上面図 本発明のＤＮＡ検査装置の増幅部正面図（増幅開始前の状態） 本発明のＤＮＡ検査装置の増幅部正面図（核酸溶液を吐出している状態） 本発明の精製工程を示す図 本発明の天板ユニット、蓋駆動機構を示す図 本発明の天板ユニット、蓋駆動機構を示す図

符号の説明

１ ＰＣＲマイクロプレート
３ 容器
４ 第２ＰＣＲを行なうウェル
５ 第１ＰＣＲを行なうウェル
６、７ 精製を行なうウェル
８ 洗浄液１０３が充填されたウェル
９ エタノール１０４が充填されたウェル
１０ 溶出液１０５が充填されたウェル
１１ 第２ＰＣＲ用溶液１０６が充填されたウェル
１２ フィルム
１３ 蓋
１８ サーマルサイクルブロック
１９ サーマルサイクル用ペルチェ素子
２０ 磁石
２４ 冷却ブロック
２５ 保冷用ペルチェ素子
２６ 天板ユニット
３２ 保持板
３４ リードスクリュー
３５、３６ 水冷ブロック
３７ キャリッジ部
３８ リードスクリュー
４０ 容器３をセットする位置
４２ ピペットチップ
５４、５５ リンク
５８、６０、６１ ギヤ
５９ モータ
６２ 軸
１０１ プライマなどの溶液１０１
１０２ 磁性粒子溶液

Claims (2)

1. 液体を収容可能な複数の収容部を有し、ＤＮＡ増幅反応のサーマルサイクル工程と精製工程または冷却工程とを行うためのＤＮＡ増幅処理装置であって、
   前記サーマルサイクル工程と前記精製工程または前記冷却工程とのそれぞれの間で液体を移動するためのピペット部を有し、
   前記サーマルサイクル工程を行う領域を選択的に加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱される前記収容部を選択的に密閉する密閉手段と、
   を有することを特徴とするＤＮＡ増幅処理装置。
2. 前記密閉手段は開閉可能な蓋部材であることを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡ増幅処理装置。

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