JP4730068B2 - 小型遺伝子解析装置 - Google Patents
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Description
簡便で小型・低価格な装置を実現するためには、これらの課題が克服される必要があった。
本発明は、測定対象の遺伝子の配列を、従来技術で説明したパイロシーケンシング法の原理を用いて、決定する。まず、本発明の分析装置の構成例を、図1(a)に示した。まず、装置は反応槽ホルダー101を有している。ホルダー101は、4個の反応槽1011〜1014を9mmピッチで1列に保持する。本装置は、酵素による核酸伸張を行うが、酵素反応は、大抵、室温より高い温度条件で、効率よく機能するため、ホルダーには任意の温度に加熱・冷却することが可能な温度制御手段(ペリチエ素子など)を接続している方がより好ましい。なお、本実施例は、反応槽の数量が4個で、9mmピッチ(96穴タイタプレートピッチ)で配置されている場合を示すが、実施に当たり、個数やピッチは任意であり、限定されない。さらに、図の1列配置を、複数列設けることにより、反応槽の総数を増加させることも可能である。ホルダー101は、振動モーターなどの振動発生器により、その全体を振動させることが可能である。この振動は、試薬分注時に、分注した試薬と反応槽内の試料を混合させることに役立つ。
Q = ΔP・π・r4・t/(8μL)
ここで、ΔP:圧力,r:細管の径,t:加圧時間,μ:溶液の粘性,L:細管の長さである。
まず、反応槽を静的な状態に保ったままにおいて、2分間の試薬漏洩量を測定したところ、漏洩は観測されなかった。一方、試薬攪拌のため、反応槽を振動発生器で20秒間振動させたところ、大量の漏洩が観測された。すなわち、試薬攪拌を行う場合、攪拌前にキャピラリー先端を試薬より離脱させることが重要であることが分かった。しかし、上下機構を用いる場合、再度、キャピラリー先端部を反応槽内の液体に挿入する際に、その衝撃を要因と考えられる試薬の漏れが観測された。例えば、内径50μmのキャピラリーでは、先端部を反応槽の液面に挿入する衝撃により、約6nLの試薬漏洩が観測された。また、内径25μmのキャピラリーでは、同様に約3nLの試薬漏洩が観測された。これらの問題については、試薬分注後に、キャピラリー先端部を反応槽の液面より離脱させ、その後に、キャピラリーの先端部(液体溶出端部)に、気体(ここでは空気)の層、すなわちエアギャップを精製させることによって解決することができる。気体の層の存在によって、キャピラリー内部の試薬境界位置を約5mm程度引き込ませ、キャピラリーの先端部からの偶発的な試薬漏洩を回避できるためである。エアギャップは、一般的には試薬槽をシリンジ等で吸引すれば、生成できる。しかし、シリンジを用いる場合、その機構系を含め、複雑になること、及びコスト増につながることが、問題として挙げられる。そのため、本実施例では、より簡便な方法として、マイクロエジェクタを用いた陰圧を利用した。マイクロエジェクタとは、図8(a)の断面図に示す、細管81と高圧ガス源と連結するハウジング82とを備えた陰圧発生手段である。内部に高圧のガスが、流入口801から排出口802に流れると、内部の細管の近傍において803の様な流れが発生し、その結果804の方向に細管内部の空気が引き込まれ、結果として805の方向に陰圧が発生するものである。本装置は、既に高圧ガス源を有しているため、マイクロエジェクタを用いれば、簡単に陰圧を得ることが可能である。微小時間だけ試薬槽をマイクロエジェクタに接続することにより、キャピラリーに陰圧を印加することによって生成することができる。その結果、約5mmのエアギャップは、試薬の漏洩防止に寄与し、内径50μmのキャピラリーでは、漏洩量は約0.6nLに減少できた。マイクロエジェクタを用いた陰圧は、機構がとても小型で簡便なため、小型の遺伝子検査などの核酸分析装置に好適である。マイクロエジェクタを備えた装置の構成例を図8(b)に示す。ここで、マイクロエジェクタ1000は、細管81とハウジング82とを備えている。ハウジング82は、電磁弁108と、チューブ810を介して高圧ガス源に直結している。また、細管82は、チューブ811により、電磁弁群106の排気口に接続している。ガスが、高圧ガス源より、チューブ810を経由して、ハウジング82に流入すると先述の通り陰圧が細管81に発生し、電磁弁群106の排気口を吸引する。電磁弁群106は、先述の通り、3方式電磁弁であるため、電磁弁OFF時には排気口は直接チューブ群105につながっている。従って、排気口を吸引することは、即ち、分注チップの試薬槽の空気を吸引することになる。吸引時間は、電磁弁108のON/OFFで制御できるため、所望の時間だけ、試薬槽の空気を吸引できる。従って、吸引時間を適当に設定すれば、所望のエアギャップを、キャピラリー先端に生成できる。
Claims (19)
- 複数種の試薬をそれぞれ個別に保持する複数の試薬槽を一体として備え、前記複数の試薬槽にそれぞれ接続され試薬を一の反応槽に導出する複数の試薬導出部を備えた試薬容器を保持する試薬容器保持手段と、
前記試薬容器保持手段を上下方向に移動させる移動手段と、
前記試薬容器保持手段の下に設けられ、前記複数の試薬導出部の端部それぞれと対向し、前記複数種の試薬の供給を受け、かつ液体を収めるための前記反応槽と、
前記試薬容器から前記反応槽へ加圧により前記試薬を供給するための圧力印加手段と、
前記反応槽に振動を印加する振動印加手段と、
前記反応槽について光学的に検出する検出器とを有することを特徴とする分析装置。 - 前記試薬導出部の端部に気体層を設けるための陰圧発生手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
- 前記移動手段は、前記試薬の供給のときに前記試薬導出部の端部が前記液体に接触し、かつ前記試薬の供給の後に前記試薬導出部の端部が前記液体より離脱するように、前記試薬容器保持手段を移動させることを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
- 前記圧力印加手段は、ガスの供給により加圧をするものであり、前記試薬容器保持手段は、前記圧力印加手段と前記複数種の試薬の槽それぞれとを繋ぐガス流路をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
- 前記試薬容器は、第1の試薬を収める第1の槽と、第2の試薬を収める第2の槽と、第3の試薬を収める第3の槽と、第4の試薬を収める第4の槽とを有し、前記圧力印加手段は、前記第1の試薬、前記第2の試薬、前記第3の試薬、及び前記第4の試薬のいずれか1つを前記反応槽へ供給するように加圧することを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
- 前記試薬容器は、第1の試薬を収める第1の槽と、第2の試薬を収める第2の槽と、第3の試薬を収める第3の槽と、第4の試薬を収める第4の槽とを有し、前記圧力印加手段は、前記第1の試薬、前記第2の試薬、前記第3の試薬、及び前記第4の試薬のいずれか2つ以上を前記反応槽へ供給するように加圧することを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
- 前記試薬容器保持手段は、複数の前記試薬容器を9mm間隔で保持することを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
- 前記陰圧発生手段はマイクロエジェクタであることを特徴とする請求項2に記載の分析装置。
- 前記陰圧発生手段は、前記圧力印加手段に連結し排気口を備えるハウジングと、前記ハウジング内部と前記試薬槽とをつなぐ細管を備えることを特徴とする請求項2に記載の分析装置。
- 前記反応槽が複数備えられ、前記試薬容器保持手段は、複数の試薬容器を保持し、前記試薬容器と前記反応槽は1対1となるように配置されていることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
- 前記複数種の試薬の槽は、前記反応槽の中心に対し実質的に同心円状であって点対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
- 前記試薬容器の外径は9mm以内であることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
- 前記第1〜第4の試薬は、それぞれdATP, dCTP, dTTP, dGTP又はそれらの少なくともひとつがdNTPの類似体であることを特徴とする請求項5又は6に記載の分析装置。
- 前記dNTPの類似体は、dNTPαSであることを特徴とする請求項13に記載の分析装置。
- 前記試薬容器保持手段は、複数の前記試薬容器を保持し、前記ガス流路は、前記複数の試薬容器において同種の試薬の槽を繋ぐように分岐していることを特徴とする請求項4に記載の分析装置。
- 前記試薬槽の前記試薬導出部との接続部分は、円錐形状であることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
- 前記試薬導出部は、キャピラリーであることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
- 前記試薬容器は、前記複数種の試薬の槽を一体成型して保持していることを特徴とする請求項1記載の分析装置。
- 前記圧力印加手段は、前記複数種の試薬のいずれか1種を2回、前記反応槽へ供給するように加圧することを特徴とする請求項1記載の分析装置。
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