JP4711716B2 - Reaction vessel processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は化学反応を初め、医療現場において各種自動解析、例えば遺伝子解析の研究や臨床を行なうのに適する反応容器を用いて人間を初めとする動物や植物のゲノムDNAの多型、特にSNP(一塩基多型)を検出するための反応容器処理装置に関する。検出された遺伝子多型検出結果を用いて病気罹患率の診断や、投与薬剤の種類と効果及び副作用との関係などの診断を行なうことができる。   In the present invention, polymorphisms of genomic DNA of animals and plants including human beings, particularly SNP (especially using a reaction vessel suitable for conducting various automatic analyzes such as chemical reactions, medical studies, for example, genetic analysis research and clinical practice. The present invention relates to a reaction vessel processing apparatus for detecting a single nucleotide polymorphism). By using the detected gene polymorphism detection result, it is possible to diagnose the disease morbidity and the relationship between the kind and effect of the administered drug and side effects.

遺伝子多型を利用して病気の罹りやすさなどを予測する方法又は装置として、下記のようなものが提案されている。
患者が敗血症に罹りやすいか否か及び/又は敗血症に急速に進行しやすいか否かを決定するために、患者から核酸サンプルを採取し、該サンプル中におけるパターン2対立遺伝子、又はパターン2対立遺伝子と連鎖不平衡であるマーカー遺伝子を検出し、パターン2対立遺伝子又はパターン2対立遺伝子と連鎖不平衡であるマーカー遺伝子が検出されれば該患者が敗血症に罹りやすいと判定する(特許文献1参照。)。
The followings have been proposed as methods or apparatuses for predicting the susceptibility of diseases using genetic polymorphism.
In order to determine whether a patient is susceptible to sepsis and / or is likely to progress rapidly to sepsis, a nucleic acid sample is taken from the patient and the pattern 2 allele in the sample, or the pattern 2 allele When a marker gene that is linkage disequilibrium is detected and a marker gene that is linkage disequilibrium with the pattern 2 allele is detected, it is determined that the patient is susceptible to sepsis (see Patent Document 1). ).

ヒトのflt−1遺伝子中の1又はそれ以上の単一ヌクレオチド多型性の診断のために、ヒトの核酸の1又はそれ以上の位置:1953、3453、3888(各々EMBL受理番号X51602中の位置に従う)、519、786、1422、1429(各々EMBL受理番号D64016中の位置に従う)、454(配列番号3に従う)及び696(配列番号5に従う)の配列を決定し、flt−1遺伝子中の多型性を参照することにより、そのヒトの体質を決定する(特許文献2参照。)。   For diagnosis of one or more single nucleotide polymorphisms in the human flt-1 gene, one or more positions of human nucleic acids: 1953, 3453, 3888 (each position in EMBL accession number X51602) ), 519, 786, 1422, 1429 (according to positions in EMBL accession number D64016, respectively), 454 (according to SEQ ID NO: 3) and 696 (according to SEQ ID NO: 5). The human constitution is determined by referring to the formality (see Patent Document 2).

SNP部位の塩基を判別する、いわゆるタイピングについては多くの手法が報告されている。そのうちの代表的なものは次の方法である。
比較的に少量のゲノムDNAを用いて数十万箇所に及ぶSNP部位についてタイピングを行なうために、少なくとも一つの一塩基多型部位を含む複数の塩基配列を、ゲノムDNA及び複数対のプライマーを用いて同時に増幅し、増幅した複数の塩基配列を用いて、当該塩基配列に含まれる一塩基多型部位の塩基をタイピング工程により判別する。そのタイピング工程として、インベーダ(登録商標)法又はタックマン(登録商標)PCR法を用いる(特許文献3参照。)。
特表2002−533096号公報 特開2001−299366号公報 特開2002−300894号公報 特許第3452717号公報 Hsu T. M., Law S. M, Duan S, Neri B. P., Kwok P. Y., "Genotyping single-nucleotide polymorphisms by the invader assay with dual-color fluorescence polarization detection", Clin. Chem., 2001 Aug;47(8):1373-7
Many methods have been reported for so-called typing for discriminating the base of an SNP site. A typical one is the following method.
In order to perform typing on hundreds of thousands of SNP sites using a relatively small amount of genomic DNA, a plurality of base sequences including at least one single nucleotide polymorphism site are used using genomic DNA and a plurality of pairs of primers. At the same time, using a plurality of amplified base sequences, the bases of single nucleotide polymorphic sites contained in the base sequences are discriminated by a typing process. As the typing process, the Invader (registered trademark) method or the Tuckman (registered trademark) PCR method is used (see Patent Document 3).
Japanese translation of PCT publication No. 2002-533096 JP 2001-299366 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-300894 Japanese Patent No. 3454717 Hsu TM, Law S. M, Duan S, Neri BP, Kwok PY, "Genotyping single-nucleotide polymorphisms by the invader assay with dual-color fluorescence polarization detection", Clin. Chem., 2001 Aug; 47 (8): 1373 -7

本発明者らは、化学反応の測定や遺伝子多型を自動的に検出することを目的として、化学反応の測定や遺伝子多型検出を自動化するのに適する反応容器を提案している。
その反応容器はサンプルに反応を起こさせる少なくとも1つの反応部を平板状基板に備えたものである。この反応容器は、化学反応、生化学反応を初め、種々の反応の測定に用いられるものである。
The present inventors have proposed a reaction vessel suitable for automating the measurement of a chemical reaction and the detection of a gene polymorphism for the purpose of automatically detecting the measurement of the chemical reaction and the gene polymorphism.
The reaction vessel is provided with at least one reaction part for causing a sample to react on a flat substrate. This reaction vessel is used for measuring various reactions including chemical reactions and biochemical reactions.

そのような反応容器を用いて反応部での反応を検出する反応容器処理装置も提案している。その反応容器処理装置は、反応部に励起光を照射して蛍光を検出する蛍光検出部を少なくとも備えている。そして、測定対象によってはその蛍光検出部は2種類の蛍光を区別して検出する必要がある。   There has also been proposed a reaction vessel processing apparatus that detects a reaction in a reaction section using such a reaction vessel. The reaction container processing apparatus includes at least a fluorescence detection unit that detects fluorescence by irradiating the reaction unit with excitation light. Depending on the measurement object, the fluorescence detection unit needs to distinguish and detect two types of fluorescence.

複数の種類の蛍光を検出する場合、励起光源としてキセノンランプやハロゲンランプを使用し、発生する蛍光をフィルタの切換えによって選択して検出することが一般に行なわれている。この場合、フィルタを切り換えるための切換え機構が必要になるため、装置が複雑化して大型化し、高価にもなる。
本発明は、反応容器の反応部からの複数の蛍光を簡単な構成で検出することのできる反応容器処理装置を提供することを目的とするものである。
In the case of detecting a plurality of types of fluorescence, a xenon lamp or a halogen lamp is generally used as an excitation light source, and the generated fluorescence is selected and detected by switching filters. In this case, since a switching mechanism for switching the filter is required, the apparatus becomes complicated, large, and expensive.
An object of this invention is to provide the reaction container processing apparatus which can detect several fluorescence from the reaction part of reaction container with a simple structure.

本発明の反応容器処理装置は、サンプルに反応を起こさせる少なくとも1つの反応部を平板状基板に備えた反応容器を装着する反応容器装着部を備え、さらに図1に示されるように、反応部に励起光を照射して蛍光を検出する蛍光検出部64と、蛍光検出部64の検出動作を少なくとも制御する制御部118とを少なくとも備えており、その蛍光検出部64は励起光照射部と蛍光受光部を備えて互いに異なる蛍光を受光するように波長が選択された複数台の光学ユニットと、共通の光検出器と、各光学ユニットで受光された蛍光を前記光検出器に導く光ファイバとを備え、それぞれの蛍光が互いに区別して検出されるように動作が制御されることを特徴とするものである。   The reaction vessel processing apparatus of the present invention includes a reaction vessel mounting portion for mounting a reaction vessel having a flat substrate with at least one reaction portion for causing a reaction to occur in a sample. Further, as shown in FIG. Are provided with at least a fluorescence detection unit 64 that detects fluorescence by irradiating excitation light, and a control unit 118 that controls at least the detection operation of the fluorescence detection unit 64. The fluorescence detection unit 64 includes the excitation light irradiation unit and the fluorescence. A plurality of optical units each having a light receiving portion and having wavelengths selected so as to receive different fluorescence; a common photodetector; and an optical fiber that guides the fluorescence received by each optical unit to the photodetector. And the operation is controlled so that each fluorescence is detected separately.

反応容器は同じ基板に凹部として形成され、反応液よりも比重の低い不揮発性液体を収容しフィルムで封止された不揮発性液体収容部をさらに備えたものとすることができる。また、反応容器は同じ基板に凹部として形成されサンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された少なくとも1つの試薬収容部をさらに備えたものとすることもできる。不揮発性液体収容部と試薬収容部をともに同じ基板に備えることもできる。不揮発性液体収容部や試薬収容部を備えた場合には、この反応容器処理装置は、図1に示されるように、ノズル28による吸引及び吐出のための機構を備えて液を移送して分注する分注部112を備え、制御部118は分注部112の分注動作も制御するものとなる。   The reaction vessel may be further provided with a non-volatile liquid storage portion that is formed as a recess in the same substrate, stores a non-volatile liquid having a specific gravity lower than that of the reaction solution, and is sealed with a film. In addition, the reaction container may further include at least one reagent storage unit that is formed as a recess in the same substrate, stores a reagent used for sample reaction, and is sealed with a film. Both the nonvolatile liquid container and the reagent container can be provided on the same substrate. In the case where a non-volatile liquid storage unit and a reagent storage unit are provided, the reaction vessel processing apparatus includes a mechanism for suction and discharge by a nozzle 28 to transfer and separate liquid as shown in FIG. A dispensing unit 112 for dispensing is provided, and the control unit 118 also controls the dispensing operation of the dispensing unit 112.

この反応容器処理装置を遺伝子多型検出装置として使用する場合には、反応容器装着部に装着される反応容器は、試薬収容部としてタイピング試薬収容部を少なくとも含み、反応部が複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持した複数のプローブ配置部となっている遺伝子多型診断用反応容器となる。その場合、この反応容器処理装置は、図1に示されるように、プローブ配置部の温度をサンプルのゲノムDNAとタイピング試薬との反応液をプローブ配置部のプローブと反応させる温度に制御するタイピング反応温度制御部110をさらに備え、制御部118はタイピング反応温度制御部110の温度制御も行なうものとなる。
タイピング反応としてインベーダ(登録商標)反応を使用する場合は、タイピング反応温度制御部110はインベーダ(登録商標)反応のための温調部となる。
When this reaction container processing apparatus is used as a genetic polymorphism detection apparatus, the reaction container attached to the reaction container attachment part includes at least a typing reagent storage part as a reagent storage part, and the reaction part has a plurality of polymorphic sites. A reaction vessel for diagnosing a gene polymorphism having a plurality of probe arrangement portions individually holding fluorescent probes corresponding to each of the above. In this case, as shown in FIG. 1, the reaction vessel processing apparatus controls the temperature of the probe placement unit to a temperature at which the reaction solution of the sample genomic DNA and the typing reagent reacts with the probe of the probe placement unit. A temperature control unit 110 is further provided, and the control unit 118 also performs temperature control of the typing reaction temperature control unit 110.
When an Invader (registered trademark) reaction is used as a typing reaction, the typing reaction temperature control unit 110 is a temperature control unit for the Invader (registered trademark) reaction.

また、反応容器内で遺伝子増幅反応も行なわせる場合には、反応容器は複数の多型部位それぞれをはさんで結合する複数のプライマーを含む遺伝子増幅試薬を収容した遺伝子増幅試薬収容部と、遺伝子増幅試薬とサンプルとの混合液に対して遺伝子増幅反応を行なわせる増幅反応部をさらに備えた遺伝子多型診断用反応容器となる。その場合、この反応容器処理装置は、図1に示されるように、増幅反応部の温度をサンプルと遺伝子増幅試薬との反応液内でDNAを増幅させる遺伝子増幅のための温度に制御する増幅反応温度制御部120をさらに備え、制御部118は増幅反応温度制御部120の温度制御も行なうものとなる。   When a gene amplification reaction is also performed in the reaction vessel, the reaction vessel contains a gene amplification reagent containing portion containing a gene amplification reagent containing a plurality of primers that bind to each of a plurality of polymorphic sites, and a gene This is a genetic polymorphism diagnostic reaction vessel further comprising an amplification reaction section for performing a gene amplification reaction on the mixture of the amplification reagent and the sample. In this case, as shown in FIG. 1, this reaction vessel processing apparatus controls the temperature of the amplification reaction section to a temperature for gene amplification that amplifies DNA in the reaction solution of the sample and the gene amplification reagent. A temperature control unit 120 is further provided, and the control unit 118 also performs temperature control of the amplification reaction temperature control unit 120.

遺伝子増幅反応としてPCR反応を使用する場合は、増幅反応温度制御部120はPCR反応のための温度サイクル用の温調部となる。
制御部118を外部から操作したり検査結果を表示したりするために、制御部118にパーソナルコンピュータ(PC)122を接続してもよい。
When a PCR reaction is used as the gene amplification reaction, the amplification reaction temperature control unit 120 is a temperature control unit for a temperature cycle for the PCR reaction.
A personal computer (PC) 122 may be connected to the control unit 118 in order to operate the control unit 118 from the outside or display the inspection result.

光学ユニットの励起光照射部は励起光源として互いに発光波長の異なる発光素子を備えたものであることが好ましい。発光素子としては、LD(レーザダイオード)やLED(発光ダイオード)を使用することができ、コストの点でLEDが好ましい。特に高輝度のLEDが好ましい。   The excitation light irradiation part of the optical unit is preferably provided with light emitting elements having different emission wavelengths as the excitation light source. As the light emitting element, LD (laser diode) or LED (light emitting diode) can be used, and LED is preferable in terms of cost. A high-brightness LED is particularly preferable.

励起光源として発光素子を用いた場合は、発光素子は互いに異なるタイミングで発光され、発光のタイミングで光検出器による蛍光検出を行なうことにより各光学ユニットからの蛍光の検出を区別することができる。
2種類の蛍光を検出する場合には、光学ユニットが2台設けられ、それぞれの光学ユニットの発光素子が交互に発光され、各光学ユニットが受光した蛍光はその光学ユニットの発光素子が発光中に検出されるようにすることができる。
When a light-emitting element is used as the excitation light source, the light-emitting elements emit light at different timings, and fluorescence detection from each optical unit can be distinguished by performing fluorescence detection with a photodetector at the light emission timing.
When detecting two types of fluorescence, two optical units are provided, the light emitting elements of each optical unit emit light alternately, and the fluorescence received by each optical unit is emitted while the light emitting element of the optical unit emits light. Can be detected.

ここで、多型部位とプライマーの関係を示すと、1つの多型部位を増幅するためにはその多型部位をはさんで結合する一対のプライマーが必要になる。対象となる生体サンプルには複数種類の多型部位が存在するので、それらの多型部位が互いに離れた位置に存在する場合には多型部位の種類の数の2倍の種類のプライマーが必要になる。しかし、2つの多型部位が接近している場合には、それらの多型部位それぞれをはさんでプライマーを結合させて増幅することも、またそれらの2つの多型部位の間にはプライマーを結合させず、2つの多型部位の配列の両側にのみプライマーを結合させて増幅することもできる。したがって、必要なプライマーの種類は必ずしも多型部位の種類の数の2倍になるわけではない。本発明における「複数の多型部位それぞれをはさんで結合する複数のプライマー」とは一対のプライマーが1つの多型部位をはさんで結合する場合だけでなく、2又はそれ以上の多型部位をはさんで結合する場合も含めて、複数の多型部位を増幅するのに必要な種類のプライマーという意味で使用している。
多型には変異、欠失、重複、転移等が含まれる。多型の代表的なものはSNPである。
生体サンプルは血液、唾液、ゲノムDNAなどである。
遺伝子増幅試薬の一例はPCR反応試薬である。
Here, when the relationship between the polymorphic site and the primer is shown, in order to amplify one polymorphic site, a pair of primers that bind across the polymorphic site are required. Since there are multiple types of polymorphic sites in the target biological sample, if these polymorphic sites are located at a distance from each other, twice as many types of primers as the types of polymorphic sites are required. become. However, when two polymorphic sites are close to each other, amplification can be performed by binding a primer between each of the polymorphic sites, or between the two polymorphic sites. Amplification can also be performed by binding primers only on both sides of the sequences of the two polymorphic sites without binding. Therefore, the number of necessary primers is not necessarily twice the number of types of polymorphic sites. In the present invention, “a plurality of primers that bind each of a plurality of polymorphic sites” refers not only to a case where a pair of primers binds to a single polymorphic site but also two or more polymorphic sites. It is used to mean the type of primer necessary to amplify multiple polymorphic sites, including when binding between.
Polymorphisms include mutations, deletions, duplications, metastases and the like. A typical polymorphism is SNP.
The biological sample is blood, saliva, genomic DNA or the like.
An example of a gene amplification reagent is a PCR reaction reagent.

SNPのタイピングには増幅工程に入る段階でゲノムDNAの調整が必須であり、そこに手間とコストがかかる。DNAを増幅するPCR法だけに着目すれば、前処理なしで血液などのサンプルから直接PCR反応を行なわせる方法も提案されている。そこでは、遺伝子を含むサンプル中の目的とする遺伝子を増幅する核酸合成法において、遺伝子を含むサンプル中の遺伝子包含体もしくは遺伝子を含むサンプルそのものを遺伝子増幅反応液に添加して、添加後の該反応液のpHが8.5−9.5(25℃)で遺伝子を含むサンプル中の目的とする遺伝子を増幅する(特許文献4参照。)。   For SNP typing, it is essential to adjust genomic DNA at the stage of entering the amplification process, which requires labor and cost. If attention is paid only to the PCR method for amplifying DNA, a method of directly performing a PCR reaction from a sample such as blood without pretreatment has also been proposed. In the nucleic acid synthesis method for amplifying a target gene in a sample containing a gene, the gene inclusion body in the sample containing the gene or the sample containing the gene itself is added to the gene amplification reaction solution, The target gene in the sample containing the gene is amplified when the pH of the reaction solution is 8.5 to 9.5 (25 ° C.) (see Patent Document 4).

既に構築されているタイピングシステムは、タイピングしようとする複数のSNP領域をPCR法で増幅するために、最初に採取するDNA量は少なくてすむが、PCR法で増幅する前に予め生体サンプルからDNAを抽出しておくという前処理が必要である。そのためにその前処理に時間と手間がかかる。
直接PCR法とタイピング方法を結びつけたときに、タイピングを目的とする複数のSNP部位について同時に増幅を行なうような自動化システムはこれまで構築されていなかった。
タイピング工程はインベーダ(登録商標)法やタックマン(登録商標)PCR法を使用することができる。その場合、タイピング試薬はインベーダ(登録商標)試薬又はタックマン(登録商標)PCR試薬である。
The typing system that has already been constructed requires a small amount of DNA to be initially collected in order to amplify a plurality of SNP regions to be typed by the PCR method. It is necessary to perform a pre-processing for extracting the. Therefore, it takes time and labor for the preprocessing.
Until now, no automated system has been constructed that simultaneously amplifies a plurality of SNP sites intended for typing when the direct PCR method and the typing method are combined.
The invader (registered trademark) method and the Tuckman (registered trademark) PCR method can be used for the typing process. In that case, the typing reagent is an Invader (registered trademark) reagent or a Tuckman (registered trademark) PCR reagent.

図13は本発明の反応容器を遺伝子多型診断用試薬キットとして使用して遺伝子多型を検出する際の検出方法を概略的に示したものである。ここでは、増幅工程にはPCR法、タイピング工程にはインベーダ(登録商標)法を使用するものとして説明する。
PCR工程では血液などの生体サンプル2にPCR反応試薬4を添加するか、逆にPCR反応試薬4に生体サンプル2を添加する。
PCR反応終了後、タイピング試薬としてインベーダ(登録商標)試薬6が添加される。インベーダ(登録商標)試薬6には蛍光を発するフレット(FRET)プローブ及びクリベース(Cleavase:構造特異的DNA分解酵素)が含まれている。フレットプローブはゲノムDNAと全く無関係な配列をもつ蛍光標識オリゴであり、SNPの種類によらず配列は共通であることが多い。
FIG. 13 schematically shows a detection method when a genetic polymorphism is detected using the reaction container of the present invention as a genetic polymorphism diagnostic reagent kit. Here, it is assumed that the PCR method is used for the amplification step and the Invader (registered trademark) method is used for the typing step.
In the PCR process, the PCR reaction reagent 4 is added to the biological sample 2 such as blood, or conversely, the biological sample 2 is added to the PCR reaction reagent 4.
After completion of the PCR reaction, Invader (registered trademark) reagent 6 is added as a typing reagent. The Invader (Registered Trademark) reagent 6 includes a fluorescent (FRET) probe and a chestnut (Cleavase: structure-specific DNA degrading enzyme). A fret probe is a fluorescently labeled oligo having a sequence completely unrelated to genomic DNA, and the sequence is often common regardless of the type of SNP.

PCR反応試薬4は予め調整されたものであり、測定しようとするSNP部位のための複数のプライマーを含み、それにpHを調整するためのpH緩衝液、4種類のデオキシリボヌクレオチド類、熱安定性合成酵素、及びMgCl2、KCl等の塩類などの必要な試薬が添加されている。その他に、界面活性剤や蛋白などの物質を必要に応じて添加することができる。本発明で用いることのある増幅工程のPCR法は、目的とする複数のSNP部位を同時に増幅させるものである。生体サンプルは核酸抽出操作を施しているものであってもよく、核酸抽出操作を施していないものであってもよい。核酸抽出操作を施していない生体サンプルから直接PCR法によりそれらのSNP部位を含む複数のゲノムDNAを増幅させる場合には、それらのSNP部位のための複数のプライマーを含む遺伝子増幅反応試薬を生体サンプルに作用させ、サンプル2と混合したときに25℃でのpHが8.5−9.5となる条件下でPCR反応を起こさせる。 The PCR reaction reagent 4 is prepared in advance and includes a plurality of primers for the SNP site to be measured, pH buffer for adjusting the pH, four types of deoxyribonucleotides, and thermostable synthesis. Necessary reagents such as enzymes and salts such as MgCl 2 and KCl are added. In addition, substances such as surfactants and proteins can be added as necessary. The PCR method of the amplification step that may be used in the present invention is to simultaneously amplify a plurality of target SNP sites. The biological sample may be subjected to a nucleic acid extraction operation or may not be subjected to a nucleic acid extraction operation. When a plurality of genomic DNAs containing those SNP sites are directly amplified by PCR from a biological sample that has not been subjected to nucleic acid extraction operation, a gene amplification reaction reagent containing a plurality of primers for those SNP sites is used. The PCR reaction is allowed to occur under conditions such that when mixed with sample 2, the pH at 25 ° C. is 8.5-9.5.

pH緩衝液は、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンと塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸の組合せのほか、種々のpH緩衝液を使用することができる。pH調整された緩衝液は、PCR反応試薬の中で10mMから100mMの間の濃度で使用するのが好ましい。
プライマーはPCR反応によるDNA合成の開始点として働くオリゴヌクレオチドをいう。プライマーは合成したものであってもよく、生物界から単離したものであってもよい。
As the pH buffer solution, various pH buffer solutions can be used in addition to a combination of tris (hydroxymethyl) aminomethane and a mineral acid such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid. The pH-adjusted buffer is preferably used at a concentration between 10 mM and 100 mM in the PCR reaction reagent.
A primer refers to an oligonucleotide that serves as a starting point for DNA synthesis by a PCR reaction. The primer may be synthesized or may be isolated from the living world.

合成酵素はプライマー付加によるDNA合成用の酵素であり、化学合成系も含む。適切な合成酵素としては、E.coliのDNAポリメラーゼI、E.coliのDNAポリメラーゼのクレノーフラグメント、T4DNAポリメラーゼ、TaqDNAポリメラーゼ、T.litoralis DNAポリメラーゼ、TthDNAポリメラーゼ、PfuDNAポリメラーゼ、Hot Start Taq ポリメラーゼ、KOD DNAポリメラーゼ、EX TaqDNAポリメラーゼ、逆転写酵素などがあるが、これらに限定されるものではない。「熱安定性」は、高温下、好ましくは65−95℃でもその活性を保持する化合物の性質を意味する。   Synthetic enzymes are enzymes for DNA synthesis by primer addition and include chemical synthesis systems. Suitable synthases include E. coli. DNA polymerase I, E. coli Klenow fragment of DNA polymerase of E. coli, T4 DNA polymerase, Taq DNA polymerase, T. Examples include, but are not limited to, litoralis DNA polymerase, Tth DNA polymerase, Pfu DNA polymerase, Hot Start Taq polymerase, KOD DNA polymerase, EX Taq DNA polymerase, and reverse transcriptase. “Thermal stability” means the property of a compound that retains its activity at elevated temperatures, preferably at 65-95 ° C.

PCR工程では、生体サンプル2とPCR反応試薬4との混合液を所定の温度サイクルに従ってPCR反応を行なわせる。PCR温度サイクルは、変性、プライマー付着(アニーリング)及びプライマー伸長の3工程を含み、そのサイクルを繰り返すことによりDNAを増幅させる。各工程の一例は、変性工程が94℃で1分間、プライマー付着工程が55℃で1分間、プライマー伸長が72℃で1分間である。生体サンプルはゲノム抽出操作を施したものであってもよいが、ここではゲノム抽出操作を施していないものを使用する。ゲノム抽出操作を施していない生体サンプルであっても、PCR温度サイクルの高温下でDNAが血球や細胞から遊離し、PCR反応に必要な試薬がDNAに接触して反応が進む。   In the PCR step, a PCR reaction is performed on the mixture of the biological sample 2 and the PCR reaction reagent 4 according to a predetermined temperature cycle. The PCR temperature cycle includes three steps of denaturation, primer attachment (annealing), and primer extension, and DNA is amplified by repeating the cycle. As an example of each step, the denaturation step is 94 ° C. for 1 minute, the primer attachment step is 55 ° C. for 1 minute, and the primer extension is 72 ° C. for 1 minute. The biological sample may have been subjected to a genome extraction operation, but here, a sample that has not been subjected to a genome extraction operation is used. Even in the case of a biological sample that has not been subjected to genome extraction operation, DNA is released from blood cells and cells at a high temperature in the PCR temperature cycle, and the reaction proceeds when reagents necessary for the PCR reaction come into contact with the DNA.

PCR反応終了後、タイピング試薬としてインベーダ試薬6が添加される。インベーダ試薬6には蛍光を発するフレット(FRET)プローブ及びクリベース(Cleavase:構造特異的DNA分解酵素)が含まれている。フレットプローブはゲノムDNAと全く無関係な配列をもつ蛍光標識オリゴであり、SNPの種類によらず配列は共通であることが多い。   After the PCR reaction, the invader reagent 6 is added as a typing reagent. The invader reagent 6 includes a fluorescent (FRET) probe and a chestnut (Cleavase: structure-specific DNA degrading enzyme). A fret probe is a fluorescently labeled oligo having a sequence completely unrelated to genomic DNA, and the sequence is often common regardless of the type of SNP.

次に、インベーダ(登録商標)試薬6が添加された反応液を複数のプローブ配置部8に添加して反応をさせる。各プローブ配置部8には、複数のSNP部位のそれぞれに対応してインベーダ(登録商標)プローブとレポータープローブが個別に保持されており、反応液がインベーダ(登録商標)プローブと反応し、そのレポータープローブに対応するSNPが存在すれば蛍光を発する。 Next, the reaction solution to which the Invader (registered trademark) reagent 6 is added is added to the plurality of probe placement units 8 to cause the reaction. Each probe placement unit 8 individually holds an Invader (registered trademark) probe and a reporter probe corresponding to each of the plurality of SNP sites. The reaction solution reacts with the Invader (registered trademark) probe, and the reporter. If a SNP corresponding to the probe exists, it emits fluorescence.

インベーダ(登録商標)法については、特許文献3の段落[0032]から[0034]に詳しく記載されている。
各レポータープローブはそれに対応したSNPの塩基に応じて2種類のものを用意すれば、そのSNPがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを判別することができる。
The Invader (registered trademark) method is described in detail in paragraphs [0032] to [0034] of Patent Document 3.
If two types of reporter probes are prepared according to the corresponding SNP bases, it can be determined whether the SNP is a homozygote or a heterozygote.

タイピング工程で使用するインベーダ(登録商標)法は、アレル特異的オリゴとタイピング対象のSNPを含むDNAとをハイブリダイゼーションすることによりSNP部位をタイピングする方法であり、タイピング対象のSNPを含むDNAと、タイピング対象のSNPのそれぞれのアレルに特異的な2種類のレポータープローブ及び1種類のインベーダ(登録商標)プローブと、DNAの構造を認識して切断するという特殊なエンドヌクレアーゼ活性を有する酵素とを用いる方法である(特許文献3参照。)。 The Invader (registered trademark) method used in the typing step is a method of typing an SNP site by hybridizing an allele-specific oligo and a DNA containing the SNP to be typed, and a DNA containing the SNP to be typed, Two types of reporter probes and one type of Invader (registered trademark) specific to each allele of the SNP to be typed and an enzyme having a special endonuclease activity for recognizing and cleaving the DNA structure are used. It is a method (refer patent document 3).

本発明の反応容器処理装置では、蛍光検出部が異なる蛍光を受光する光学ユニットを複数備え、受光した蛍光を光ファイバを介して共通の光検出器に導いて検出するようにしたので、蛍光検出部の構成が簡単で、小型で安価な反応容器処理装置とすることができる。
励起光源として発光素子を使用すれば小型化に寄与することができ、発光素子としてLEDを使用すればより低コスト化に寄与することができる。高輝度のLEDを使用すれば高感度な検出を行なうことができるようになる。
In the reaction container processing apparatus of the present invention, the fluorescence detection unit is provided with a plurality of optical units that receive different fluorescence, and the received fluorescence is guided to a common photodetector via an optical fiber to detect fluorescence. The structure of the part is simple, and a small and inexpensive reaction vessel processing apparatus can be obtained.
If a light emitting element is used as an excitation light source, it can contribute to size reduction, and if LED is used as a light emitting element, it can contribute to cost reduction more. If a high-brightness LED is used, highly sensitive detection can be performed.

図2は本発明の反応容器処理装置で使用する反応容器の第1の例である。(A)は正面図、(B)は平面図である。
平板状の基板10の同じ側の面に試薬収容部14及び反応液よりも比重の低い不揮発性液体を収容した不揮発性液体収容部16が凹部として形成されている。
FIG. 2 is a first example of a reaction vessel used in the reaction vessel treatment apparatus of the present invention. (A) is a front view, (B) is a plan view.
On the same side surface of the flat substrate 10, a reagent liquid storage section 16 that stores a reagent liquid 14 and a liquid having a specific gravity lower than that of the reaction liquid is formed as a recess.

反応液よりも比重の低い不揮発性液体としては、ミネラルオイル(鉱油)、植物油、動物油、シリコーンオイル又はジフェニルエーテルなどを用いることができる。ミネラルオイルはペトロラタムから蒸留により得られる液体の炭化水素混合物であり、流動パラフィン、流動ペトロラタム、ホワイト油などとも呼ばれ、低比重の軽油も含む。動物油としてはタラの肝油、オヒョウ油、ニシン油、オレンジラフィー油又はサメの肝油などを用いることができる。また、植物油としてはカノーラ油、扁桃油、綿実油、トウモロコシ油、オリーブ油、ピーナツ油、ベニバナ油、ゴマ油、大豆油などを用いることができる。   As the non-volatile liquid having a specific gravity lower than that of the reaction liquid, mineral oil (mineral oil), vegetable oil, animal oil, silicone oil, diphenyl ether, or the like can be used. Mineral oil is a liquid hydrocarbon mixture obtained by distillation from petrolatum and is also called liquid paraffin, liquid petrolatum, white oil, etc., and also includes low specific gravity light oil. Examples of animal oils include cod liver oil, halibut oil, herring oil, orange luffy oil, and shark liver oil. Moreover, canola oil, tonsil oil, cottonseed oil, corn oil, olive oil, peanut oil, safflower oil, sesame oil, soybean oil, etc. can be used as vegetable oil.

実施例では、不揮発性液体としてはミネラルオイルを使用し、以後、不揮発性液体収容部をミネラルオイル収容部と称す。基板10の同じ側にはさらに、反応部18も形成されている。
試薬収容部14とミネラルオイル収容部16はフィルム20で封止されており、試薬とミネラルオイルをノズルで吸入して他の場所に移送する際には、そのフィルム20を取り除いてノズルで吸入するか、又はそのフィルム20をノズルで貫通可能なものとしておいてノズルを貫通させてノズルで吸入する。そのようなフィルム20は、例えばアルミニウム箔、アルミニウムとPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムなどの樹脂フィルムとの積層膜などであり、容易に剥がれないように融着や接着により貼りつけられている。
基板10の表面は、フィルム20上から、試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16及び反応部18を被う大きさの剥離可能なシール材22で被われている。
In the embodiment, mineral oil is used as the non-volatile liquid, and hereinafter, the non-volatile liquid container is referred to as a mineral oil container. A reaction portion 18 is also formed on the same side of the substrate 10.
The reagent storage unit 14 and the mineral oil storage unit 16 are sealed with a film 20, and when the reagent and mineral oil are sucked by the nozzle and transferred to another place, the film 20 is removed and the nozzle is sucked by the nozzle. Alternatively, the film 20 can be penetrated by a nozzle, and the nozzle is penetrated and sucked by the nozzle. Such a film 20 is, for example, an aluminum foil, a laminated film of aluminum and a resin film such as a PET (polyethylene terephthalate) film, and is attached by fusion or adhesion so as not to be easily peeled off.
The surface of the substrate 10 is covered with a peelable sealing material 22 having a size covering the reagent storage unit 14, the mineral oil storage unit 16 and the reaction unit 18 from the film 20.

この反応容器の具体的な用途の一例は、PCR反応によりDNAを増幅させたサンプル反応液を注入し、インベーダ(登録商標)反応によりSNPを検出する遺伝子多型診断用試薬キットとなったものである。図2を参照して、その遺伝子多型診断用試薬キットとしての実施例を詳細に説明する。
平板状の基板10の同じ側の面にサンプル注入部12、タイピング試薬収容部14、及びミネラルオイル収容部16が凹部として形成されている。基板10の同じ側の面にはさらに、複数のプローブ配置部18も形成されている。
An example of a specific use of this reaction vessel is a polymorphism diagnostic reagent kit for injecting a sample reaction solution obtained by amplifying DNA by PCR reaction and detecting SNP by Invader (registered trademark) reaction. is there. With reference to FIG. 2, the Example as the reagent kit for a genetic polymorphism diagnosis is demonstrated in detail.
A sample injection part 12, a typing reagent storage part 14, and a mineral oil storage part 16 are formed as concave parts on the same side surface of the flat substrate 10. A plurality of probe placement portions 18 are also formed on the same side surface of the substrate 10.

サンプル注入部12はPCR反応によりDNAを増幅させた生体サンプル反応液が注入されるものであるが、使用前の状態ではまだサンプルが注入されない空の状態で提供される。タイピング試薬収容部14は複数の多型部位に対応して調製されたタイピング試薬を10〜300μL収容しており、ミネラルオイル収容部16は反応液の蒸発を防ぐためのミネラルオイルを20〜300μL収容しており、これらのタイピング試薬収容部14とミネラルオイル収容部16はノズルで貫通可能なフィルム20で封止されている。   The sample injection unit 12 is for injecting a biological sample reaction solution obtained by amplifying DNA by a PCR reaction, but is provided in an empty state where a sample is not yet injected before use. The typing reagent storage unit 14 stores 10 to 300 μL of typing reagents prepared corresponding to a plurality of polymorphic sites, and the mineral oil storage unit 16 stores 20 to 300 μL of mineral oil for preventing evaporation of the reaction solution. The typing reagent container 14 and the mineral oil container 16 are sealed with a film 20 that can be penetrated by a nozzle.

各プローブ配置部18は複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持しており、ミネラルオイル収容部16からのミネラルオイルが分注されたときにそのミネラルオイルを保持できる凹部となっている。各プローブ配置部18の凹部の大きさは、例えば直径が100μm〜2mm、深さが50μm〜1.5mmの円形である。   Each probe placement unit 18 individually holds a fluorescent probe corresponding to each of a plurality of polymorphic sites, and holds the mineral oil when the mineral oil from the mineral oil storage unit 16 is dispensed. It is a recess that can be made. The size of the concave portion of each probe placement portion 18 is, for example, a circle having a diameter of 100 μm to 2 mm and a depth of 50 μm to 1.5 mm.

基板10の表面は、フィルム20上から、サンプル注入部12、タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16及びプローブ配置部18を被う大きさの剥離可能なシール材22で被われている。このシール材22もアルミニウム箔、アルミニウムと樹脂との積層膜などであるが、貼りつけ強度はフィルム20よりは弱く、粘着剤などにより剥離可能な程度に貼りつけられている。   The surface of the substrate 10 is covered from above the film 20 with a peelable sealing material 22 of a size that covers the sample injection part 12, the typing reagent storage part 14, the mineral oil storage part 16 and the probe placement part 18. The sealing material 22 is also an aluminum foil, a laminated film of aluminum and resin, etc., but the bonding strength is weaker than that of the film 20 and is bonded to such an extent that it can be peeled off with an adhesive or the like.

基板10は底面側から蛍光を測定するために、低自蛍光性(それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと)で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されている。基板10の厚さは0.3〜4mm、好ましくは1〜2mmである。低自蛍光性の観点から基板10の厚さは薄い方が好ましい。   In order to measure fluorescence from the bottom surface side, the substrate 10 is formed of a material such as a resin having a low autofluorescence property (a property of generating less fluorescence from itself) and a light transmitting resin, for example, polycarbonate. The thickness of the substrate 10 is 0.3 to 4 mm, preferably 1 to 2 mm. From the viewpoint of low autofluorescence, the substrate 10 is preferably as thin as possible.

この実施例の反応容器の使用方法を示す。
図3に示されるように、使用時にシール材22が剥がされる。タイピング試薬収容部14とミネラルオイル収容部16を封止しているフィルム20は剥がされないでそのまま残っている。
サンプル注入部12に外部でPCR反応によりDNAが増幅されたサンプル反応液24がピペット26などにより2〜20μL注入される。その後、この反応容器が検出装置に装着される。
The usage method of the reaction container of this Example is shown.
As shown in FIG. 3, the seal material 22 is peeled off during use. The film 20 that seals the typing reagent container 14 and the mineral oil container 16 remains without being peeled off.
2 to 20 μL of a sample reaction solution 24 in which DNA is amplified by a PCR reaction is injected into the sample injection unit 12 by a pipette 26 or the like. Thereafter, the reaction container is attached to the detection device.

検出装置において、図4に示されるように、ノズル28がフィルム20を貫通してタイピング試薬収容部14に挿入されてタイピング試薬が吸入され、タイピング試薬はそのノズル28によりサンプル注入部12に移送される。サンプル注入部12ではノズル28による吸入と吐出が繰り返されることにより、サンプル反応液とタイピング試薬が混合される。   In the detection apparatus, as shown in FIG. 4, the nozzle 28 penetrates the film 20 and is inserted into the typing reagent container 14 to suck the typing reagent, and the typing reagent is transferred to the sample injection unit 12 by the nozzle 28. The In the sample injection unit 12, the sample reaction solution and the typing reagent are mixed by repeating the suction and discharge by the nozzle 28.

その後、サンプル反応液とタイピング試薬との反応液がノズル28により各プローブ配置部18へ0.5〜4μLずつ分注される。各プローブ配置部18にはノズル28によりミネラルオイル収容部16からミネラルオイルが0.5〜10μLずつ分注される。プローブ配置部18へのミネラルオイルの分注は、プローブ配置部18への反応液の分注前であってもよい。各プローブ配置部18ではミネラルオイルが0.5〜10μLずつ分注されて、そのミネラルオイルが反応液の表面を被い、検出装置のタイピング反応温度制御部での加熱を伴なうタイピング反応時間中の反応液の蒸発を防止する。
各プローブ配置部18では反応液がプローブと反応して所定のSNPがあればそのプローブから蛍光が発せられる。蛍光は基板10の裏面側から励起光を照射することにより検出する。
Thereafter, the reaction solution of the sample reaction solution and the typing reagent is dispensed by the nozzle 28 to each probe placement unit 18 by 0.5 to 4 μL. Mineral oil is dispensed into each probe placement portion 18 by 0.5 to 10 μL from the mineral oil storage portion 16 by the nozzle 28. The dispensing of the mineral oil to the probe placement unit 18 may be before the reaction solution is dispensed to the probe placement unit 18. In each probe placement unit 18, 0.5-10 μL of mineral oil is dispensed, and the mineral oil covers the surface of the reaction solution, and the typing reaction time is accompanied by heating in the typing reaction temperature control unit of the detection device. Prevent evaporation of the reaction solution inside.
In each probe placement unit 18, if the reaction solution reacts with the probe and there is a predetermined SNP, fluorescence is emitted from the probe. Fluorescence is detected by irradiating excitation light from the back side of the substrate 10.

図5は反応容器の第2の実施例である。(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は(B)のX−X線位置での拡大断面図である。
この反応容器は核酸抽出操作を施していない生体サンプルをサンプルとして注入し、PCR反応によるDNAの増幅と、インベーダ(登録商標)反応によるSNP検出を共に行なうものである。ただし、核酸抽出操作を施している生体サンプルを注入してもよい。
FIG. 5 shows a second embodiment of the reaction vessel. (A) is a front view, (B) is a plan view, and (C) is an enlarged cross-sectional view at the position XX of (B).
In this reaction vessel, a biological sample that has not been subjected to nucleic acid extraction operation is injected as a sample, and DNA amplification by PCR reaction and SNP detection by Invader (registered trademark) reaction are both performed. However, a biological sample subjected to nucleic acid extraction operation may be injected.

平板状の基板10aの同じ側の面に、図2の実施例と同じサンプル注入部12、タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16、及び複数のプローブ配置部18が形成されている。この反応容器では、さらに遺伝子増幅試薬収容部30、PCR終了液注入部31、及び増幅反応部32が基板10aの同じ側に形成されている。   The same sample injection part 12, typing reagent storage part 14, mineral oil storage part 16, and a plurality of probe placement parts 18 as in the embodiment of FIG. 2 are formed on the same side surface of the flat substrate 10a. In this reaction container, a gene amplification reagent storage unit 30, a PCR end solution injection unit 31, and an amplification reaction unit 32 are further formed on the same side of the substrate 10a.

遺伝子増幅試薬収容部30も基板10aに凹部として形成され、複数の多型部位それぞれを挟んで結合する複数のプライマーを含む遺伝子増幅試薬を収容している。遺伝子増幅試薬収容部30はタイピング試薬収容部14及びミネラルオイル収容部16とともに、ノズルで貫通可能なフィルム20で封止されている。遺伝子増幅試薬収容部30にはPCR反応試薬が2〜300μL収容されている。タイピング試薬収容部14には図2の実施例と同様に、タイピング試薬が10〜300μL収容されており、ミネラルオイル収容部16には20〜300μLのミネラルオイルが収容されている。   The gene amplification reagent storage unit 30 is also formed as a recess in the substrate 10a, and stores a gene amplification reagent including a plurality of primers that are bonded with each of a plurality of polymorphic sites interposed therebetween. The gene amplification reagent container 30 is sealed together with the typing reagent container 14 and the mineral oil container 16 by a film 20 that can be penetrated by a nozzle. The gene amplification reagent storage unit 30 stores 2 to 300 μL of PCR reaction reagent. Similar to the embodiment of FIG. 2, 10 to 300 μL of typing reagent is stored in the typing reagent storage unit 14, and 20 to 300 μL of mineral oil is stored in the mineral oil storage unit 16.

PCR終了液注入部31は増幅反応部32でPCR反応を終了した反応液とタイピング試薬とを混合するためのもので、基板10aに凹部として形成され、使用前の状態では空の状態で提供される。
増幅反応部32はPCR反応試薬とサンプルとの混合液に対して遺伝子増幅反応を行なわせるものである。
The PCR end solution injection unit 31 is for mixing the reaction solution that has been subjected to the PCR reaction in the amplification reaction unit 32 and the typing reagent. The PCR end solution injection unit 31 is formed as a recess in the substrate 10a and is provided in an empty state before use. The
The amplification reaction unit 32 performs a gene amplification reaction on the mixture of the PCR reaction reagent and the sample.

増幅反応部32の部分の断面を拡大して図6に示す。図6は図5のY−Y線位置での断面図である。図6に示されるように、増幅反応部32の液分注用ポート34a,34bはノズル28の先端形状に対応した形状の開口36a,36bをもち、ノズル28の先端に密着できるようにPDMS(ポリジメチルシロキサン)やシリコーンゴムなどの弾性素材で構成されている。   FIG. 6 shows an enlarged cross section of the amplification reaction section 32. 6 is a cross-sectional view taken along the line YY in FIG. As shown in FIG. 6, the liquid dispensing ports 34 a and 34 b of the amplification reaction section 32 have openings 36 a and 36 b having shapes corresponding to the tip shape of the nozzle 28, so that the PDMS ( (Polydimethylsiloxane) and silicone rubber.

増幅反応部32は熱伝導率をよくするためにその部分の基板10aの下面側が、図5(C)、図6に示されるように肉厚が薄くなっている。その部分の肉厚は、例えば0.2〜0.3mmである。
サンプル注入部12は、この実施例では核酸抽出操作を施していない生体サンプルが注入されるが、使用前の状態ではまだサンプルが注入されない空の状態で提供される。
In order that the amplification reaction part 32 may improve thermal conductivity, the lower surface side of the substrate 10a of that part is thin as shown in FIG. 5C and FIG. The thickness of the portion is, for example, 0.2 to 0.3 mm.
In this embodiment, the sample injection unit 12 is provided with a biological sample that has not been subjected to the nucleic acid extraction operation, but is provided in an empty state in which the sample is not yet injected before use.

図2の実施例と同じく、タイピング試薬収容部14は複数の多型部位に対応して調製されたタイピング試薬を収容しており、ミネラルオイル収容部16は反応液の蒸発を防ぐためのミネラルオイルを収容している。
各プローブ配置部18も図2の実施例と同じく、複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持しており、ミネラルオイル収容部16からのミネラルオイルが分注されたときにそのミネラルオイルを保持できる凹部となっている。
As in the embodiment of FIG. 2, the typing reagent storage unit 14 stores typing reagents prepared corresponding to a plurality of polymorphic sites, and the mineral oil storage unit 16 prevents mineral oil from evaporating. Is housed.
Similarly to the embodiment of FIG. 2, each probe placement unit 18 individually holds a probe that emits fluorescence corresponding to each of a plurality of polymorphic sites, and the mineral oil from the mineral oil storage unit 16 is dispensed. It is a recess that can hold the mineral oil.

基板10aの表面は、フィルム20上から、サンプル注入部12、PCR終了液注入部31、タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16、遺伝子増幅試薬収容部30、増幅反応部32及びプローブ配置部18を被う大きさの剥離可能なシール材22で被われている。フィルム20とシール材22の材質及びその貼りつけ方法は図2の実施例と同じである。
基板10aも底面側から蛍光を測定するために、低自蛍光性で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されている。基板10の厚さは1〜2mmである。
The surface of the substrate 10a is formed on the film 20 from the sample injection unit 12, the PCR end solution injection unit 31, the typing reagent storage unit 14, the mineral oil storage unit 16, the gene amplification reagent storage unit 30, the amplification reaction unit 32, and the probe placement unit. 18 is covered with a peelable sealing material 22 having a size covering 18. The material of the film 20 and the sealing material 22 and the method of attaching them are the same as in the embodiment of FIG.
The substrate 10a is also made of a material such as a low autofluorescent and light-transmitting resin, such as polycarbonate, in order to measure fluorescence from the bottom side. The thickness of the substrate 10 is 1 to 2 mm.

この実施例の反応容器の使用方法を示す。
図7に示されるように、使用時にシール材22が剥がされる。タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16及び遺伝子増幅試薬収容部30を封止しているフィルム20は剥がされないでそのまま残っている。
サンプル注入部12にサンプル25がピペット26などにより0.5〜2μL注入される。図2の実施例では、注入されるサンプルは外部でPCR反応によりDNAが増幅されたサンプル反応液であるが、この実施例で注入されるサンプルは核酸抽出操作を施していない生体サンプル、例えば血液である。サンプルは核酸抽出操作を施した生体サンプルであってもよい。サンプル注入後、この反応容器が検出装置に装着される。
The usage method of the reaction container of this Example is shown.
As shown in FIG. 7, the seal material 22 is peeled off during use. The film 20 sealing the typing reagent container 14, the mineral oil container 16, and the gene amplification reagent container 30 remains as it is without being peeled off.
0.5 to 2 μL of sample 25 is injected into the sample injection unit 12 by a pipette 26 or the like. In the embodiment of FIG. 2, the sample to be injected is a sample reaction solution in which DNA has been amplified by a PCR reaction externally. It is. The sample may be a biological sample subjected to a nucleic acid extraction operation. After sample injection, the reaction vessel is attached to the detection device.

検出装置において、図8に示されるように、ノズル28がフィルム20を貫通して遺伝子増幅試薬収容部30に挿入されてPCR反応試薬が吸入され、PCR反応試薬はそのノズル28によりサンプル注入部12に2〜20μL移送される。サンプル注入部12ではノズル28による吸入と吐出が繰り返されることにより、サンプル反応液とPCR反応試薬が混合されてPCR反応液となる。   In the detection apparatus, as shown in FIG. 8, the nozzle 28 penetrates the film 20 and is inserted into the gene amplification reagent storage unit 30 to suck in the PCR reaction reagent. 2 to 20 μL. In the sample injection unit 12, the suction and discharge by the nozzle 28 are repeated, whereby the sample reaction solution and the PCR reaction reagent are mixed to form a PCR reaction solution.

次に、図6(A)に示されるように、そのPCR反応液がノズル28により増幅反応部32へ注入される。すなわち、ノズル28が増幅反応部32の一方のポート34aに挿入されてそのPCR反応液38が注入され、続いて増幅反応部32での反応中にPCR反応液38が蒸発するのを防ぐために、ポート34a,34bにノズル28によりミネラルオイル40が注入されてポート34a,34bでのPCR反応液38の表面がミネラルオイル40で被われる。   Next, as shown in FIG. 6A, the PCR reaction solution is injected into the amplification reaction unit 32 through the nozzle 28. That is, in order to prevent the PCR reaction solution 38 from evaporating during the reaction in the amplification reaction unit 32, the nozzle 28 is inserted into one port 34a of the amplification reaction unit 32 and the PCR reaction solution 38 is injected. Mineral oil 40 is injected into the ports 34 a and 34 b by the nozzle 28, and the surface of the PCR reaction solution 38 at the ports 34 a and 34 b is covered with the mineral oil 40.

PCR反応終了後、PCR反応液がノズル28により回収されるが、このとき回収を容易にするために、図6(B)に示されるように、増幅反応部32の一方のポート34aからミネラルオイル40が注入される。反応終了後のPCR反応液38aは他方のポート34bに押しやられる。そこで、そのノズル28が挿入され、PCR反応液38aがノズル28に吸入される。ポート34a,34bはその開口36a,36bの形状がノズル28の形状に合わせて形成され、かつ弾性素材で形成されているので、ノズル28がポート34a,34bに密着して液漏れを防ぎ、PCR反応液の注入と回収の操作が容易である。
ノズル28により増幅反応部32から回収された反応終了後のPCR反応液38aはPCR終了液注入部31に移送されて注入される。
After completion of the PCR reaction, the PCR reaction solution is recovered by the nozzle 28. At this time, in order to facilitate recovery, as shown in FIG. 6B, mineral oil is supplied from one port 34a of the amplification reaction unit 32. 40 is injected. After completion of the reaction, the PCR reaction solution 38a is pushed to the other port 34b. Therefore, the nozzle 28 is inserted, and the PCR reaction solution 38 a is sucked into the nozzle 28. The ports 34a and 34b have openings 36a and 36b formed in accordance with the shape of the nozzle 28, and are made of an elastic material, so that the nozzle 28 is in close contact with the ports 34a and 34b to prevent liquid leakage, and PCR. The reaction liquid injection and recovery operations are easy.
The PCR reaction solution 38a after the reaction collected from the amplification reaction unit 32 by the nozzle 28 is transferred to the PCR completion solution injection unit 31 and injected.

次に、ノズル28がフィルム20を貫通してタイピング試薬収容部14に挿入されてタイピング試薬が吸入され、タイピング試薬はそのノズル28によりPCR終了液注入部31に移送されて注入される。PCR終了液注入部31ではノズル28による吸入と吐出が繰り返されることにより、PCR反応液とタイピング試薬が混合される。   Next, the nozzle 28 penetrates the film 20 and is inserted into the typing reagent container 14 to suck the typing reagent, and the typing reagent is transferred to the PCR end solution injection unit 31 by the nozzle 28 and injected. In the PCR end liquid injection unit 31, the PCR reaction liquid and the typing reagent are mixed by repeating the suction and discharge by the nozzle 28.

その後、PCR反応液とタイピング試薬との反応液がノズル28により各プローブ配置部18へ0.5〜4μLずつ分注される。各プローブ配置部18にはノズル28によりミネラルオイル収容部16からミネラルオイルが0.5〜10μLずつ分注される。プローブ配置部18へのミネラルオイルの分注は、プローブ配置部18への反応液の分注前であってもよい。各プローブ配置部18ではミネラルオイルが反応液の表面を被い、検出装置のタイピング反応温度制御部での加熱を伴なうタイピング反応時間中の反応液の蒸発を防止する。
各プローブ配置部18では反応液がプローブと反応して所定のSNPがあればそのプローブから蛍光が発せられる。蛍光は基板10の裏面側から励起光を照射することにより検出する。
Thereafter, the reaction solution of the PCR reaction solution and the typing reagent is dispensed by the nozzle 28 to each probe placement unit 18 by 0.5 to 4 μL. Mineral oil is dispensed into each probe placement portion 18 by 0.5 to 10 μL from the mineral oil storage portion 16 by the nozzle 28. The dispensing of the mineral oil to the probe placement unit 18 may be before the reaction solution is dispensed to the probe placement unit 18. In each probe arrangement unit 18, mineral oil covers the surface of the reaction solution, and prevents evaporation of the reaction solution during the typing reaction time accompanied by heating in the typing reaction temperature control unit of the detection device.
In each probe placement unit 18, if the reaction solution reacts with the probe and there is a predetermined SNP, fluorescence is emitted from the probe. Fluorescence is detected by irradiating excitation light from the back side of the substrate 10.

以下、各反応試薬の組成を示して、本発明を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
PCR反応試薬は既知のものであり、例えば特許文献3の段落[0046]に記載されているような、プライマー、DNAポリメラーゼ及びTaqStart (CLONTECH Laboratories社製)を含む反応試薬を使用することができる。また、PCR反応試薬にはAmpDirect(島津製作所製)が混入されていてもよい。プライマーは、例えば、特許文献3の表1に記載されているSNP ID1〜20、配列番号を1〜40などを使用することができる。
Hereinafter, although the composition of each reaction reagent is shown and the present invention is described in detail, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
PCR reaction reagents are known, and for example, reaction reagents including primers, DNA polymerase, and TaqStart (manufactured by CLONTECH Laboratories) as described in paragraph [0046] of Patent Document 3 can be used. In addition, AmpDirect (manufactured by Shimadzu Corporation) may be mixed in the PCR reaction reagent. As the primer, for example, SNP IDs 1 to 20 described in Table 1 of Patent Document 3 and SEQ ID NOs: 1 to 40 can be used.

タイピング試薬としてインベーダ(登録商標)試薬を使用する。そのインベーダ(登録商標)試薬としては、インベーダ(登録商標)アッセイキット(Third Wave Technology社製)を使用する。例えば、シグナルバッファー、フレットプローブ、構造特異的DNA分解酵素及びアレル特異的プローブを特許文献3の段落[0046]に記載されているような濃度に調製されたものである。 Invader (registered trademark) reagent is used as a typing reagent. As the Invader (registered trademark) reagent, an Invader (registered trademark) assay kit (manufactured by Third Wave Technology) is used. For example, a signal buffer, a fret probe, a structure-specific DNA degrading enzyme, and an allele-specific probe are prepared at concentrations as described in paragraph [0046] of Patent Document 3.

図9は上記の反応容器を試薬キットとして用い、生体サンプルのSNPを検出するための簡易型反応容器処理装置に本発明を適用した一実施例を示したものである。
装置内にヒータとして上下に一対のヒートブロック60と62が配置されている。反応容器装着部は下側ヒートブロック60上に図2又は図5に示された反応容器41がスライドして所定の位置に位置決めされる案内部が形成されていることにより、構成されている。反応容器装着部には反応容器41にサンプルが注入されたものが5枚平行に並べて設置される。これらのヒートブロック60,62は、矢印で示されるY方向に移動することができる。
FIG. 9 shows an embodiment in which the present invention is applied to a simple reaction container processing apparatus for detecting SNP of a biological sample using the above reaction container as a reagent kit.
A pair of heat blocks 60 and 62 are arranged vertically as heaters in the apparatus. The reaction vessel mounting portion is configured by forming a guide portion on the lower heat block 60 on which the reaction vessel 41 shown in FIG. 2 or 5 slides and is positioned at a predetermined position. In the reaction vessel mounting portion, five pieces of samples injected into the reaction vessel 41 are arranged in parallel. These heat blocks 60 and 62 can move in the Y direction indicated by arrows.

下側のヒートブロック60は遺伝子増幅反応部32の温度を所定の温度サイクルになるように制御する増幅反応温度制御部を構成している。また、両ヒートブロック60,62によりプローブ配置部18の温度をDNAとプローブとを反応させる温度に制御するタイピング反応温度制御部を備えている。増幅反応温度制御部とタイピング反応温度制御部は、図1ではそれぞれ符号120,110で示されている。増幅反応温度制御部の温度は、例えば94℃、55℃及び72℃の3段階にその順に変化させられ、そのサイクルが繰り返されるように設定されている。タイピング反応温度制御部の温度は、例えば63℃に設定されている。   The lower heat block 60 constitutes an amplification reaction temperature control unit that controls the temperature of the gene amplification reaction unit 32 to be a predetermined temperature cycle. In addition, a typing reaction temperature control unit that controls the temperature of the probe placement unit 18 to a temperature at which the DNA and the probe are reacted by both the heat blocks 60 and 62 is provided. The amplification reaction temperature control unit and the typing reaction temperature control unit are denoted by reference numerals 120 and 110 in FIG. 1, respectively. The temperature of the amplification reaction temperature control unit is set so that, for example, it is changed in three stages of 94 ° C., 55 ° C., and 72 ° C. in that order, and the cycle is repeated. The temperature of the typing reaction temperature control unit is set to 63 ° C., for example.

図10に示されるように、タイピング反応温度制御部を構成する上側のヒートブロック62はプローブ配置部に対応する位置にのみ開口150をもち、下側のヒートブロック60でタイピング反応温度制御部を構成する部分もプローブ配置部に対応する位置にのみ開口152をもっている。ヒートブロック62上にはタイピング反応温度制御部カバー154が被せられており、そのカバー154にもヒートブロック62の開口150の位置にのみ開口156が開けられている。開口150,156を介してノズル28で反応容器41のプローブ配置部へ反応液を分注することができる。   As shown in FIG. 10, the upper heat block 62 constituting the typing reaction temperature control unit has an opening 150 only at a position corresponding to the probe placement unit, and the lower heat block 60 constitutes the typing reaction temperature control unit. This portion also has an opening 152 only at a position corresponding to the probe placement portion. A typing reaction temperature control unit cover 154 is put on the heat block 62, and the opening 156 is also opened only at the position of the opening 150 of the heat block 62. The reaction solution can be dispensed to the probe placement portion of the reaction vessel 41 by the nozzle 28 through the openings 150 and 156.

図9に戻って説明すると、ノズル28による液の移送や吸入、吐出を行なうために、分注部としてX方向、Y方向及びZ方向に移動する送液アーム66が設けられており、送液アーム66はノズル28を備えている。分注部は図1では符号112で示されている。   Returning to FIG. 9, in order to transfer, suck, and discharge the liquid by the nozzle 28, a liquid supply arm 66 that moves in the X direction, the Y direction, and the Z direction is provided as a dispensing unit. The arm 66 includes a nozzle 28. The dispensing part is indicated by reference numeral 112 in FIG.

図11はノズル28の先端部を表わしたものである。ノズル28はその先端に使い捨て可能なチップ70が着脱可能に装着される。(A)はノズル28にチップ70が装着されていない状態、(B)はノズル28にチップ70が装着された状態を表わしている。ノズル28はチップ70内への液の吸入と吐出を行なう。そのため、ノズル28はその先端にチップ70を装着する外形寸法をもつ装着部28aと、その装着部28aの先端にあって、分注する液と接触しない長さで装着部28aよりも外形寸法の小さい突出部28bとを備えている。   FIG. 11 shows the tip of the nozzle 28. A disposable tip 70 is detachably attached to the tip of the nozzle 28. (A) shows a state where the tip 70 is not attached to the nozzle 28, and (B) shows a state where the tip 70 is attached to the nozzle 28. The nozzle 28 sucks and discharges the liquid into the chip 70. Therefore, the nozzle 28 has a mounting portion 28a having an outer dimension for mounting the tip 70 at the tip thereof and a length at the tip of the mounting portion 28a that is not in contact with the liquid to be dispensed and has a larger outer dimension than the mounting portion 28a. And a small protrusion 28b.

図10に示されるように、ヒートブロック60の下部には蛍光検出を行なう蛍光検出部64が配置されており、蛍光検出部64は反応容器41の下面側からヒートブロック60の開口152を介してプローブ配置部に励起光を照射し、反応容器41の下面側でヒートブロック60の開口152を介してプローブ配置部からの蛍光を検出する。蛍光検出部64は図9の矢印X方向に移動してブローブ配置部18からの蛍光を検出する。反応容器装着部によるプローブ配置部18のY方向移動と、蛍光検出部64のX方向移動により各ブローブでの蛍光検出を行なう。   As shown in FIG. 10, a fluorescence detection unit 64 that performs fluorescence detection is disposed below the heat block 60, and the fluorescence detection unit 64 passes through the opening 152 of the heat block 60 from the lower surface side of the reaction vessel 41. The probe placement part is irradiated with excitation light, and fluorescence from the probe placement part is detected through the opening 152 of the heat block 60 on the lower surface side of the reaction vessel 41. The fluorescence detection unit 64 detects the fluorescence from the probe placement unit 18 by moving in the arrow X direction in FIG. Fluorescence detection is performed on each probe by moving the probe placement unit 18 in the Y direction by the reaction vessel mounting unit and moving the fluorescence detection unit 64 in the X direction.

図9に戻って説明すると、ヒートブロック60,62、蛍光検出部64及び送液アーム66の動作を制御するために、それらの近くに制御部118が配置されている。制御部118はCPUを備えて、動作のためのプログラムを保持している。制御部118はヒートブロック60,62により実現されるタイピング反応温度制御部110や増幅反応温度制御部120の温度制御、蛍光検出部64の検出動作、及び分注部112の送液アーム66の分注動作を制御する。
反応容器41として図2の反応容器のように遺伝子増幅反応部を備えていないものを使用する場合には、遺伝子増幅反応部の温度を制御する増幅反応温度制御部は必要ではなく、制御部118も増幅反応温度制御部の温度制御のための機能を備える必要がない。
Returning to FIG. 9, in order to control the operations of the heat blocks 60 and 62, the fluorescence detection unit 64, and the liquid feeding arm 66, a control unit 118 is disposed near them. The control unit 118 includes a CPU and holds a program for operation. The control unit 118 controls the temperature of the typing reaction temperature control unit 110 and the amplification reaction temperature control unit 120 realized by the heat blocks 60 and 62, the detection operation of the fluorescence detection unit 64, and the distribution arm 66 of the dispensing unit 112. Controls note behavior.
When using a reaction vessel 41 that does not include a gene amplification reaction unit, such as the reaction vessel of FIG. 2, an amplification reaction temperature control unit that controls the temperature of the gene amplification reaction unit is not necessary, and the control unit 118 However, it is not necessary to provide a function for controlling the temperature of the amplification reaction temperature controller.

図12は蛍光検出部64を詳細に示したものである。ヒートブロック60,62及びカバー154の図示は省略している。プローブ配置部にはインベーダ(登録商標)プローブに対応したSNPの有無と、そのSNPがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを識別するためにレポータプローブとしてそのSNPの塩基に応じて2種類のものが保持されており、その2種類のレポータプローブがそれぞれ異なる蛍光体で標識されている。その標識蛍光体として、例えばFAMとRedmond Redを使用しているものとする。 FIG. 12 shows the fluorescence detection unit 64 in detail. Illustration of the heat blocks 60 and 62 and the cover 154 is omitted. Depending on the SNP base as a reporter probe in order to identify the presence or absence of a SNP corresponding to an Invader (registered trademark) probe and whether the SNP is a homozygote or a heterozygote Various types are held, and the two types of reporter probes are labeled with different phosphors. For example, FAM and Redmond Red are used as the labeling phosphor.

蛍光検出部64は励起光照射部と蛍光受光部を備えた2台の光学ユニット90A,90Bを備えている。光学ユニット90A,90Bは励起波長と受光する蛍光波長が互いに異なるように設定されている。   The fluorescence detection unit 64 includes two optical units 90A and 90B each having an excitation light irradiation unit and a fluorescence light reception unit. The optical units 90A and 90B are set so that the excitation wavelength and the received fluorescence wavelength are different from each other.

光学ユニット90Aは、標識蛍光体のFAMからの蛍光を検出するために、励起光源として492nmの発光をもつLED92aを備え、そのLED92aの発光を励起光として反応容器41のプローブ配置部の底面に集光して照射する一対のレンズ94a,96aとダイクロイックミラー98aを備えている。レンズ94aはLED92aからの励起光を集光して平行光にするものであり、レンズ96aは平行にされダイクロイックミラー98aで反射された励起光を反応容器41の底面に収束させて照射する対物レンズである。対物レンズ96aはまた、反応容器41から発生するFAMによる518nmの蛍光を集光するレンズとしても作用する。ダイクロイックミラー98aは492nmの励起光を反射し、518nmの蛍光を透過させるように波長特性が設定されている。ダイクロイックミラー98aの透過光(蛍光)の光路上には集光レンズ102aが配置され、その集光レンズ102aにより集光された蛍光が光ファイバ103aに入射させられ、光ファイバ103aを介して光検出器105に導かれる。
LED92a、レンズ94a、ダイクロイックミラー98a及びレンズ96aが励起光照射部を構成し、レンズ96a、ダイクロイックミラー98a及びレンズ102aが蛍光受光部を構成している。
The optical unit 90A includes an LED 92a that emits light of 492 nm as an excitation light source in order to detect fluorescence from the FAM of the labeled phosphor, and the light emitted from the LED 92a is collected on the bottom surface of the probe placement portion of the reaction vessel 41 as excitation light. A pair of lenses 94a and 96a for irradiating with light and a dichroic mirror 98a are provided. The lens 94a condenses the excitation light from the LED 92a into parallel light, and the lens 96a is an objective lens that collimates and irradiates the excitation light reflected by the dichroic mirror 98a on the bottom surface of the reaction vessel 41. It is. The objective lens 96a also functions as a lens that collects 518 nm fluorescence generated by the FAM generated from the reaction vessel 41. The dichroic mirror 98a has a wavelength characteristic that reflects excitation light of 492 nm and transmits fluorescence of 518 nm. A condensing lens 102a is disposed on the optical path of the transmitted light (fluorescence) of the dichroic mirror 98a, and the fluorescence condensed by the condensing lens 102a is incident on the optical fiber 103a and is detected through the optical fiber 103a. Guided to vessel 105.
The LED 92a, the lens 94a, the dichroic mirror 98a, and the lens 96a constitute an excitation light irradiation unit, and the lens 96a, the dichroic mirror 98a, and the lens 102a constitute a fluorescence light receiving unit.

一方、光学ユニット90Bは、標識蛍光体のRedmond Redからの蛍光を検出するために、励起光源として580nmの発光をもつLED92bを備え、そのLED92bの発光を励起光として反応容器41のプローブ配置部の底面に集光して照射する一対のレンズ94b,96bとダイクロイックミラー98bを備えている。レンズ94bはLED92bからの励起光を集光して平行光にするものであり、レンズ96bは平行にされダイクロイックミラー98bで反射された励起光を反応容器41の底面に収束させて照射する対物レンズである。対物レンズ96bはまた、反応容器41から発生するRedmond Redによる595nmの蛍光を集光するレンズとしても作用する。ダイクロイックミラー98bは580nmの励起光を反射し、595nmの蛍光を透過させるように波長特性が設定されている。ダイクロイックミラー98bの透過光(蛍光)の光路上には集光レンズ102bが配置され、その集光レンズ102bにより集光された蛍光が光ファイバ103bに入射させられ、光ファイバ103bを介して光検出器105に導かれる。
LED92b、レンズ94b、ダイクロイックミラー98b及びレンズ96bが励起光照射部を構成し、レンズ96b、ダイクロイックミラー98b及びレンズ102bが蛍光受光部を構成している。
On the other hand, the optical unit 90B includes an LED 92b having a light emission of 580 nm as an excitation light source in order to detect fluorescence from the labeled phosphor Redmond Red, and the light emission of the LED 92b is used as excitation light for the probe placement portion of the reaction vessel 41. A pair of lenses 94b and 96b for condensing and irradiating the bottom surface and a dichroic mirror 98b are provided. The lens 94b condenses the excitation light from the LED 92b to make it parallel light, and the lens 96b is an objective lens that irradiates the excitation light collimated and reflected by the dichroic mirror 98b on the bottom surface of the reaction vessel 41. It is. The objective lens 96b also functions as a lens that collects 595 nm fluorescence generated by the Redmond Red generated from the reaction vessel 41. The dichroic mirror 98b has a wavelength characteristic that reflects excitation light of 580 nm and transmits fluorescence of 595 nm. A condensing lens 102b is arranged on the optical path of the transmitted light (fluorescence) of the dichroic mirror 98b, and the fluorescence condensed by the condensing lens 102b is incident on the optical fiber 103b, and is detected through the optical fiber 103b. Guided to vessel 105.
The LED 92b, the lens 94b, the dichroic mirror 98b, and the lens 96b constitute an excitation light irradiation unit, and the lens 96b, the dichroic mirror 98b, and the lens 102b constitute a fluorescence light receiving unit.

光検出器105は両方の光学ユニット90A,90Bに対して共通に設けられている。光検出器105としては、光電子増倍管やフォトダイオードなどを使用する。
LED92aと92bを交互に点灯させ、LED92a又は92bの点灯中に光検出器105による蛍光検出を行なう。蛍光検出部64の蛍光検出動作は制御部118により制御される。
The photodetector 105 is provided in common for both optical units 90A and 90B. As the photodetector 105, a photomultiplier tube or a photodiode is used.
The LEDs 92a and 92b are turned on alternately, and fluorescence detection is performed by the photodetector 105 while the LEDs 92a or 92b are turned on. The fluorescence detection operation of the fluorescence detection unit 64 is controlled by the control unit 118.

この2台の光学ユニット90A,90Bによる2種類の蛍光検出により、各プローブ配置位置に固定されたインベーダ(登録商標)プローブに対応したSNPの有無と、そのSNPがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかが検知される。
ここでは2種類の蛍光を検出する場合を示しているが、3種類以上の蛍光を検出する必要がある場合には、同様にして3種類以上の蛍光を検出することができる。
標識蛍光体としては、FAMとRedmond Redのほかに、例えばROX、VIC、TAMRAなどを使用することができる。
By the two types of fluorescence detection by the two optical units 90A and 90B, the presence or absence of SNP corresponding to the Invader (registered trademark) probe fixed at each probe arrangement position, and whether the SNP is a homozygote or a heterozygote The body is detected.
Although the case where two types of fluorescence are detected is shown here, when it is necessary to detect three or more types of fluorescence, three or more types of fluorescence can be detected in the same manner.
As the labeling phosphor, in addition to FAM and Redmond Red, for example, ROX, VIC, TAMRA, or the like can be used.

本発明は種々の化学反応の測定のほか、例えば遺伝子解析の研究や臨床分野において、種々の自動分析に利用することができ、例えば、人間を初めとして、動物や植物のゲノムDNAの多型、特にSNP(一塩基多型)を検出することができ、さらにその結果を用いて病気罹患率の診断や、投与薬剤の種類と効果及び副作用との関係などの診断のほか、動物や植物の品種判定、感染症診断(感染菌の型判定)などを行なうのにも利用することができる。   In addition to measurement of various chemical reactions, the present invention can be used for various automatic analyzes in, for example, genetic analysis research and clinical fields. For example, polymorphisms of genomic DNA of animals and plants including humans, In particular, SNPs (single nucleotide polymorphisms) can be detected, and the results are used to diagnose disease morbidity, diagnose the relationship between the type and effect of drugs, and side effects, as well as animal and plant varieties. It can also be used for determination, infectious disease diagnosis (type determination of infecting bacteria), and the like.

本発明を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically illustrating the present invention. 反応容器の第1の例を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図である。It is a figure which shows the 1st example of reaction container, (A) is a front view, (B) is a top view. 同反応容器を使用したSNP検出方法の工程の前半部を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図である。It is a figure which shows the first half part of the process of the SNP detection method using the reaction container, (A) is a front view, (B) is a top view. 同反応容器を使用したSNP検出方法の工程の後半部を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図である。It is a figure which shows the latter half part of the process of the SNP detection method using the reaction container, (A) is a front view, (B) is a top view. 反応容器の第2の例を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は(B)のX−X線位置での断面図である。It is a figure which shows the 2nd example of reaction container, (A) is a front view, (B) is a top view, (C) is sectional drawing in the XX line position of (B). 同反応容器における遺伝子増幅反応部を図5(B)のY−Y線位置での断面図として示す図であり、(A)は反応液が注入された状態、(B)は反応液を回収するため状態である。It is a figure which shows the gene amplification reaction part in the same reaction container as a sectional view in the YY line position of FIG. 5 (B), (A) is the state in which the reaction liquid was inject | poured, (B) collects the reaction liquid. It is in a state to do. 同反応容器を使用したSNP検出方法の工程の前半部を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図である。It is a figure which shows the first half part of the process of the SNP detection method using the reaction container, (A) is a front view, (B) is a top view. 同反応容器を使用したSNP検出方法の工程の後半部を示す図であり、(A)は正面図、(B)は平面図である。It is a figure which shows the latter half part of the process of the SNP detection method using the reaction container, (A) is a front view, (B) is a top view. 本発明の反応容器処理装置の一実施例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one Example of the reaction container processing apparatus of this invention. 同実施例におけるタイピング反応温度制御部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the typing reaction temperature control part in the Example. 同実施例におけるノズル先端部を表わした正面図であり、(A)はノズルにチップが装着されていない状態、(B)はノズルにチップが装着された状態を表わしている。It is the front view showing the nozzle front-end | tip part in the Example, (A) represents the state in which the chip | tip is not mounted to the nozzle, and (B) represents the state in which the chip | tip was mounted to the nozzle. 同実施例における蛍光検出部を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fluorescence detection part in the Example. 本発明が関係することのあるSNP検出方法を概略的に示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flow chart diagram schematically illustrating a SNP detection method to which the present invention may relate.

符号の説明Explanation of symbols

2 サンプル
4 PCR反応試薬
6 インベーダ(登録商標)試薬
8 プローブ配置部
10,10a 基板
12 サンプル注入部
14 タイピング試薬収容部
16 ミネラルオイル収容部
18 プローブ配置部
20 フィルム
22 シール材
28 ノズル
28a チップ装着部
28c 突出部
30 遺伝子増幅試薬収容部
31 PCR終了液注入部
32 遺伝子増幅反応部
41 反応容器
60,62 ヒートブロック
64 蛍光検出部
66 送液アーム
70 チップ
90A,90B 光学ユニット
92a,92b LED
94a,94b,96a,96b,102a,102b レンズ
103a,103b 光ファイバ
105 光検出器
110 タイピング反応温度制御部
112 分注部
116 チップ位置センサ部
118 制御部
2 Sample 4 PCR reaction reagent 6 Invader (registered trademark) reagent 8 Probe placement part 10, 10a Substrate 12 Sample injection part 14 Typing reagent storage part 16 Mineral oil storage part 18 Probe placement part 20 Film 22 Sealing material 28 Nozzle 28a Chip mounting part 28c Protrusion part 30 Gene amplification reagent storage part 31 PCR completion liquid injection part 32 Gene amplification reaction part 41 Reaction vessel 60, 62 Heat block 64 Fluorescence detection part 66 Liquid supply arm 70 Chip 90A, 90B Optical unit 92a, 92b LED
94a, 94b, 96a, 96b, 102a, 102b Lens 103a, 103b Optical fiber 105 Photo detector 110 Typing reaction temperature control unit 112 Dispensing unit 116 Chip position sensor unit 118 Control unit

Claims (7)

サンプルに反応を起こさせる少なくとも1つの反応部を平板状基板に備えた反応容器を装着する反応容器装着部と、
前記反応部に励起光を照射して蛍光を検出する蛍光検出部と、
前記蛍光検出部の検出動作を少なくとも制御する制御部とを少なくとも備え、
前記蛍光検出部は励起光照射部と蛍光受光部を備えて互いに異なる蛍光を受光するように波長が選択された複数台の光学ユニットと、共通の光検出器と、前記各光学ユニットで受光された蛍光を前記光検出器に導く光ファイバとを備え、
前記光学ユニットの励起光照射部は励起光源として互いに発光波長の異なる発光素子を備えており、
前記制御部により前記発光素子が互いに異なるタイミングで発光され、発光のタイミングで前記光検出器による蛍光検出を行なうことにより、それぞれの蛍光が互いに区別して検出されるように動作が制御されることを特徴とする反応容器処理装置。
A reaction vessel mounting portion for mounting a reaction vessel having a flat substrate with at least one reaction portion for causing a sample to react;
A fluorescence detection unit that detects fluorescence by irradiating the reaction unit with excitation light;
And at least a control unit for controlling the detection operation of the fluorescence detection unit,
The fluorescence detection unit includes an excitation light irradiation unit and a fluorescence light reception unit, and is received by a plurality of optical units whose wavelengths are selected so as to receive different fluorescence from each other, a common photodetector, and the respective optical units. An optical fiber that guides the fluorescent light to the photodetector,
The excitation light irradiation part of the optical unit includes light emitting elements having different emission wavelengths as an excitation light source,
The control unit controls the operation so that the light emitting elements emit light at different timings, and the fluorescence is detected by the photodetector at the light emission timings, so that each fluorescence is detected separately. A reaction vessel processing apparatus.
前記反応容器は前記基板に凹部として形成され、反応液よりも比重の低い不揮発性液体を収容しフィルムで封止された不揮発性液体収容部をさらに備えたものであり、
該反応容器処理装置はノズルによる吸引及び吐出のための機構を備えて液を移送して分注する分注部と、前記分注部の分注動作を少なくとも制御する制御部とを備えた請求項1に記載の反応容器処理装置。
The reaction vessel is formed as a recess in the substrate, further comprising a non-volatile liquid container that contains a non-volatile liquid having a specific gravity lower than that of the reaction liquid and is sealed with a film,
The reaction vessel processing apparatus includes a dispensing unit that includes a mechanism for suction and discharge by a nozzle to transfer and dispense a liquid, and a control unit that controls at least the dispensing operation of the dispensing unit. Item 2. The reaction vessel treatment apparatus according to Item 1.
前記反応容器は前記基板に凹部として形成され前記サンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された少なくとも1つの試薬収容部をさらに備えたものである請求項2に記載の反応容器処理装置。   The reaction container according to claim 2, further comprising at least one reagent container formed as a recess in the substrate, containing a reagent used for the reaction of the sample, and sealed with a film. Processing equipment. 前記反応容器は前記基板に凹部として形成され前記サンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された少なくとも1つの試薬収容部をさらに備えたものであり、
該反応容器処理装置はノズルによる吸引及び吐出のための機構を備えて液を移送して分注する分注部と、前記分注部の分注動作を少なくとも制御する制御部とを備えた請求項1に記載の反応容器処理装置。
The reaction vessel further includes at least one reagent container formed as a recess in the substrate and containing a reagent used for the reaction of the sample and sealed with a film,
The reaction vessel processing apparatus includes a dispensing unit that includes a mechanism for suction and discharge by a nozzle to transfer and dispense a liquid, and a control unit that controls at least the dispensing operation of the dispensing unit. Item 2. The reaction vessel treatment apparatus according to Item 1.
前記反応容器は前記試薬収容部としてタイピング試薬収容部を少なくとも含み、前記反応部が複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持した複数のプローブ配置部となっている遺伝子多型診断用反応容器であり、
該反応容器処理装置は前記プローブ配置部の温度をサンプルのゲノムDNAと前記タイピング試薬との反応液を前記プローブ配置部のプローブと反応させる温度に制御するタイピング反応温度制御部をさらに備え、
前記制御部は前記タイピング反応温度制御部の温度制御も行なうものである請求項3又は4に記載の反応容器処理装置。
The reaction container includes at least a typing reagent storage unit as the reagent storage unit, and the reaction unit is a plurality of probe placement units that individually hold fluorescent probes corresponding to each of a plurality of polymorphic sites. A reaction vessel for genetic polymorphism diagnosis,
The reaction container processing apparatus further includes a typing reaction temperature control unit that controls the temperature of the probe placement unit to a temperature at which the reaction solution of the genomic DNA of the sample and the typing reagent reacts with the probe of the probe placement unit,
The reaction container processing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the control unit also performs temperature control of the typing reaction temperature control unit.
前記反応容器は複数の多型部位それぞれをはさんで結合する複数のプライマーを含む遺伝子増幅試薬を収容した遺伝子増幅試薬収容部と、前記遺伝子増幅試薬とサンプルとの混合液に対して遺伝子増幅反応を行なわせる増幅反応部をさらに備えた遺伝子多型診断用反応容器であり、
該反応容器処理装置は前記増幅反応部の温度を前記サンプルと遺伝子増幅試薬との反応液内でDNAを増幅させる遺伝子増幅のための温度に制御する増幅反応温度制御部をさらに備え、
前記制御部は前記増幅反応温度制御部の温度制御も行なう請求項5に記載の反応容器処理装置。
A gene amplification reagent containing a gene amplification reagent containing a plurality of primers that bind to each of a plurality of polymorphic sites and a mixture of the gene amplification reagent and the sample; A reaction vessel for diagnosis of genetic polymorphism further comprising an amplification reaction part for performing
The reaction vessel processing apparatus further includes an amplification reaction temperature control unit that controls the temperature of the amplification reaction unit to a temperature for gene amplification that amplifies DNA in the reaction solution of the sample and the gene amplification reagent,
The reaction vessel processing apparatus according to claim 5, wherein the control unit also performs temperature control of the amplification reaction temperature control unit.
前記発光素子はLEDである請求項1から6のいずれ一項に記載の反応容器処理装置。 The reaction vessel treatment apparatus according to claim 1, wherein the light emitting element is an LED.
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