JP5016638B2 - 処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理装置に関する。

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。

このような核酸と処理液とを接触させる方法としては、各支持体上に処理液を滴下して、さらに、この上から展開部材を重ね合わせ、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。

従来の処理装置は、カバープレート（展開部材）５６０を、被処理物を付着させたプレート（支持体）ＰであるマイクロアレイＭに重ね合わせ、このマイクロアレイＭとの間に形成される隙間５６９に、前記被処理物を処理する処理液を展開させるものである（例えば、特許文献１参照）。なお、ここで使用した符号は、特許文献１に記載の符号である。

このように、前記のサンプル処理装置では、複数のマイクロアレイ（プレート）を処理する場合、分注装置等を用いて各マイクロアレイに個別に処理液を滴下し、カバープレート（展開部材）にてその処理液を展開していた。しかしながら、展開後の処理液を撹拌（アジテーション）する手段がなかったので、撹拌を十分に行なえず、処理液にムラが生じるという問題があった。すなわち、プレート上に付着した核酸全体に処理液を撹拌する手段がなかったという問題があった。

特開２００３−５７２４５号公報

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に存在する処理液を簡単な構造で撹拌する撹拌手段を有する処理装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１） 被処理物を付着させた長尺な板状の支持体の付着面上に存在する処理液によって、前記被処理物を処理する処理装置であって、
前記支持体が設置される底板を備える処理部と、
前記付着面に対し、間隙を介して対向配置された平面を有する本体部を備える撹拌部材と、
前記撹拌部材を前記付着面の面方向に変位させる変位手段と、
前記変位手段の作動中、前記付着面と前記平面とが、これらの面のうちの一方が他方に対して傾斜することなく互いに平行となるように、その状態を維持したままで、前記間隙の間隙距離を一定に保つ距離規制手段とを有し、
前記距離規制手段は、前記本体部から前記支持体の幅方向でかつ互いに反対方向に前記平面と平行に突出形成された２本の突出部と、
前記底板に上方に向かって突出形成され、前記支持体の長手方向に沿って延び、前記各突出部の外周面がそれぞれ当接する２本の当接部とを備え、
前記間隙に前記処理液を充填した状態で、前記変位手段の作動により、前記撹拌部材を変位させ、前記処理液を撹拌することを特徴とする処理装置。

（２） 前記変位手段の作動により、前記撹拌部材は、少なくとも前記付着面上を往復動する上記（１）に記載の処理装置。

（３） 前記変位手段の作動による前記撹拌部材の変位は、前記支持体の長手方向に沿って往復動するものと、前記支持体の幅方向に沿って往復動するものと、前記支持体の長手方向に沿った往復動と前記支持体の幅方向に沿った往復動とを順に行なうものと、前記支持体の周縁部に沿って環状に移動するものと、前記支持体の長手方向に往復動しつつ前記支持体の幅方向にも往復動するものと、鉛直軸回りに自転するものと、鉛直軸回りに自転しつつ前記支持体の長手方向に往復動するものとのうちのいずれかである上記（２）に記載の処理装置。

（４） 前記平面は、ほぼ四角形状をなす上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の処理装置。

（５） 前記撹拌部材は、少なくとも前記処理液を撹拌する部分が親水性を有している上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の処理装置。

（６） 前記処理液を撹拌する部分の水との接触角は、４０度以下である上記（５）に記載の処理装置。

（７） 前記間隙距離をｈ１、前記付着面上の前記処理液の、前記間隙内に位置する部分と前記撹拌部材の前記平面の周辺部に付着して形成されたメニスカスの部分とを除く深さをｈ２としたとき、前記ｈ１と前記ｈ２との比ｈ１／ｈ２は、０．７〜１．５である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の処理装置。

本発明によれば、比較的簡単な構造によって、被処理物を付着させた板状の支持体上に存在する処理液を撹拌することができる。

また、本発明は、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処理液を撹拌することができる。

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１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線断面図（Ｘ）および図１中の処理装置が備える撹拌部材の下面図（Ｙ）である。 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４中のＡ−Ａ線断面図である。 付着面Ｐ１上での変位手段の作動による撹拌部材の変位を矢印で示した図である。 本発明の処理装置の第３実施形態を示す全体構成図である。 図７中のＡ−Ａ線断面図（Ｘ）および図７中の処理装置が備える撹拌部材の下面図（Ｙ）である。

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。
＜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。

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。

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。

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３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図（Ｘ）および図１中の処理装置が備える撹拌部材の下面図（Ｙ）である。なお、以下では、説明の都合上、図１（図２、３も同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、図１および図３の左側を「左」または「左方」、右側を「右」または「右方」と言う。ただし、図１（図２、３、４、５も同様）中の核酸は、説明上、その大きさを誇張して描いている。

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）の付着面Ｐ１上に存在するプローブ液（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、プレートＰが設置される処理部２と、付着面Ｐ１に対し、間隙を介して対向配置された平面３１を有し、プローブ液Ｒを撹拌する撹拌部材３と、撹拌部材３を付着面Ｐ１の面方向に変位させる変位手段４とを備えている。

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。

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。

処理部２は、上面にプレートＰを１枚以上設置（載置）できるよう成形された底板２１を有している。

撹拌部材３は、平面３１が形成されている本体３２を有している。また、撹拌部材３は、底板２１上の付着面Ｐ１に対し、平面３１が間隙を介して対向して配置されるよう、底板２１（付着面Ｐ１）上に設置（載置）され、当該間隙に充填されたプローブ液Ｒを撹拌する。

変位手段４は、撹拌部材３を付着面Ｐ１の面方向に移動させる（変位させる）移動機構４１を有している。移動機構４１は、移動駆動源としてのエアシリンダ４１１と、撹拌部材３とエアシリンダ４１１とを接続する接続部材４１２とを有している。エアシリンダ４１１は、例えば、処理装置１の一部に固定されている。接続部材４１２は、エアシリンダ４１１の長手方向の軸と同軸上にそのエアシリンダ４１１と接続されている。接続部材４１２は、エアシリンダ４１１の伸縮方向（引き込んだり押し出したりする方向）と平面３１とが平行になるよう、撹拌部材３とエアシリンダ４１１とを連結している（接続している）。

なお、本実施形態では、撹拌部材３と、接続部材４１２とが別々の部材で構成されたようになっているが、これらが一体的に成形された構成になっていてもよい。

なお、図示の構成では、移動駆動源にエアシリンダ４１１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。

また、このようなエアシリンダ４１１（移動機構４１）の作動によって、撹拌部材３が引き込まれたり、押し出されたりするので、撹拌部材３は、底板２１上を往復動する。なお、撹拌部材３により撹拌されるプローブ液は、付着面Ｐ１上に存在するため、撹拌部材３が往復動する範囲は、少なくとも付着面Ｐ１上の範囲であれば十分である。

処理装置１は、平面３１と付着面Ｐ１との間隙の間隙距離ｈ１を一定に保つ距離規制手段５を有している。

距離規制手段５は、間隙距離ｈ１を一定に保つスペーサ５１で構成されている。また、スペーサ５１は、底板２１（処理部２内）に当接するよう、平面３１の縁部付近に形成されている。このスペーサ５１は、撹拌部材３をマイクロアレイＭに重ね合わせた状態で、平面３１と、付着面Ｐ１とが、互いに他方に対して傾斜することなく互いにほぼ平行となるように保持する機能を有するものである。すなわち、スペーサ５１は、間隙距離ｈ１を、ほぼ一定に保持する機能を有するものである。

また、図３（Ｙ）に示すように、平面３１は、ほぼ長方形状（四角形状）をなしており、本実施形態では、４つのスペーサ５１が、それぞれ、平面３１の縁部付近、特に、四隅に設けられている。また、各スペーサ５１は、互いにほぼ等しい厚さに設定されている。このような構成により、間隙距離ｈ１を、より容易かつ正確に一定に保持することが可能となる。

なお、本実施形態では、平面３１とスペーサ５１とが別々の部材で構成されているような構成になっているが、これらが一体的に成形された構成になっていてもよい。

なお、各スペーサ５１は、それぞれ、平面視での形状がほぼ扇状をなしていることが好ましい。これにより、プローブ液Ｒ中の気泡の平面３１と付着面Ｐ１との間隙からの排出をより良好に行うことができる。

なお、スペーサ５１は、平面３１と付着面Ｐ１との間隙を規制すること、すなわち、間隙距離ｈ１をほぼ一定に保持することができれば、図示の構成に限定されず、いかなるものであってもよい。例えば、スペーサ５１は、平面３１の縁部付近に複数個設けた構成等とすることができる。例えば、スペーサ５１を５つ以上設ける場合には、本実施形態のように、少なくとも平面３１の四隅に設けるようにするのが好ましい。

このような処理装置１において、間隙距離ｈ１の間隙（通液部）にプローブ液Ｒを充填した状態で、移動機構４１（変位手段４）の作動により、撹拌部材３は、往復動し、付着面Ｐ１上のプローブ液Ｒをムラなく撹拌する。すなわち、移動機構４１の作動により往復動した撹拌部材３が付着面Ｐ１上に存在するプローブ液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、プローブを付着面Ｐ１上の核酸Ｓと確実に反応させることができる。

また、このように撹拌部材３（平面３１）がプローブ液Ｒを撹拌するよう構成されていることにより、プレートＰ上のプローブ液Ｒの領域（面積）に応じて、撹拌部材３の平面３１の面積（位置）を適宜設定することによって、より効率的にプローブ液Ｒを撹拌することができるとともに、プローブ液Ｒの乾燥を抑制することができる。

また、例えば、撹拌部材３（平面３１）とプローブ液Ｒとの間に気泡が存在した場合には、撹拌部材３が往復動することにより、前記気泡が押し出され、よって、より効率的にプローブ液Ｒを撹拌することができる。

次に、撹拌部材３における好適な表面の状態について述べる。撹拌部材３は、少なくともプローブ液Ｒを撹拌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、撹拌部材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。

このようにプローブ液Ｒに接触する撹拌部材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、それを撹拌するのに有効である。すなわち、図３に示すように、撹拌部材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、撹拌部材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が流動して撹拌される。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。

また、スペーサ５１（距離規制手段５）によって、撹拌部材３は、間隙距離ｈ１を保った位置に位置しているので、移動機構４１の作動による撹拌部材３の往復動は、間隙距離ｈ１を一定に保った往復動となる。これによって、撹拌部材３は、付着面Ｐ１上を均等な条件でプローブ液Ｒを撹拌できる。ここでいう均等な条件とは、撹拌部材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。

間隙距離ｈ１と、プレートＰ上のメニスカスＪ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、撹拌部材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、撹拌部材３がプローブ液Ｒを連続して撹拌できなくなったり、撹拌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、撹拌部材３と、付着面Ｐ１との距離が近くなるので、撹拌部材３の移動精度によっては、撹拌部材３が核酸Ｓに干渉する可能性がある。

本実施形態では、付着面Ｐ１へ供給されたプローブ液Ｒの付着面Ｐ１上での展開を撹拌部材３が行ってもよい。スペーサ５１により、付着面Ｐ１上の核酸Ｓへ供給したプローブ液Ｒの量を正確に調整することが可能となるとともに、その核酸Ｓに対してプローブ液Ｒを均一に展開することが可能となる。その結果、正確な核酸Ｓの反応結果が得られる。

＜第２実施形態＞
図４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５は、図４中のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図４および図５の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、図４の左側を「左」または「左方」、右側を「右」または「右方」と言う。

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、前述した第１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。

図４に示す本実施形態の処理装置１’は、距離規制手段の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

距離規制手段５’は、本体３２から突出した突出部５２と、処理部２側に形成され、突出部５２がそれぞれ当接する当接部５３とを有している。突出部５２は、平面３１と平行で、移動機構４１の作動による撹拌部材３の往復動の方向にほぼ垂直な方向に本体３２から互いに逆の方向に突出するよう形成されている。また、当接部５３は、平面３１と付着面Ｐ１との隙間が間隙距離ｈ１を保つよう、突出部５２の外周面にそれぞれ当接し、底板２１と垂直な方向に底板２１上に形成されている。なお、距離規制手段５’は、本実施形態のように、突出部５２が互いに逆の方向になるよう本体３２に形成されていてもよいし、その形成された突出部５２の内の一方の突出部５２のみが本体３２に形成されていてもよい。

なお、本実施形態では、本体３２と突出部５２とが別々の部材で構成されているような構成になっているが、これらが一体的に成形された構成になっていてもよい。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の処理装置の第３実施形態を示す全体構成図、図８は、図７中のＡ−Ａ線断面図（Ｘ）および図７中の処理装置が備える撹拌部材の下面図（Ｙ）である。なお、以下では、説明の都合上、図７（図８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。

以下、これらの図を参照して本発明の処理装置の第３実施形態について説明するが、前述した第１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。

図７に示す本実施形態の処理装置１は、距離規制手段の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

距離規制手段５Ａは、間隙距離ｈ１を一定に保つスペーサ５４で構成されている（図７、図８参照）。各スペーサ５４は、平面３１の縁部３１１、３１２のそれぞれからプレートＰに向って突出するように形成され、下面５４１がプレートＰ（付着面Ｐ１と同一の面）上に当接している（図８参照）。また、図８（Ｙ）に示すように、各スペーサ５４は、その形状が平面視で長尺状をなしており、その幅（図８中、ｗで示す長さ）がほぼ一定である。

また、平面３１の幅（図８（Ｙ）中、ｕ１で示す長さ）と各スペーサ５４の幅（図８（Ｙ）中、ｗで示す長さ）との和は、プレートＰの幅（図８中（Ｘ）、ｕ２で示す長さ）と同等またはそれより若干小さいのが好ましい。

これにより、撹拌部材３が往復動するときに、スペーサ５４がプレートＰ上から脱落するのを確実に防止することができ、よって、間隙距離ｈ１を確実に一定に保つことができる。

このような構成により、プレートＰがスペーサ５４（撹拌部材３）により処理部２の底板２１に押し付けられているため、プレートＰが底板２１から浮き上がる（離間する）のを防止することができるとともに、間隙距離ｈ１をより容易かつ正確に一定に維持することができる。

なお、本実施形態では、撹拌部材３の本体３２とスペーサ５４とが一体的に形成されている（図８（Ｘ）参照）のに限定されず、これらが別々の部材で形成されていてもよい。

さて、変位手段４の作動による撹拌部材３の変位の例について図６に基づき説明する。図６は、付着面Ｐ１上での変位手段４の作動による撹拌部材３の変位を矢印で示した図である。

付着面Ｐ１上での変位手段４の作動による撹拌部材３の変位は、図６（ａ）に示すように、本実施形態のように、付着面Ｐ１上をプレートＰの長手方向に沿って、往復動してもよい。

また、前記長手方向とほぼ垂直な方向に撹拌部材３を往復動させるような機構のみを備えていれば、図６（ｂ）に示すように、撹拌部材３の変位は、撹拌部材３が前記長手方向とほぼ垂直な方向に往復動してもよい。

前記長手方向と、前記長手方向とほぼ垂直な方向とに撹拌部材３を往復動させるそれぞれの機構を備えていれば、適宜それぞれの機構の作動を組合わせて、図６（ｃ）に示すように、撹拌部材３の変位は、図６（ａ）中の矢印の方向と図６（ｂ）中の矢印の方向とを組合わせたような変位であってもよい。

同様に、図６（ｄ）に示すように、撹拌部材３の変位は、プレートＰの縁部に沿うような変位であってもよい。

同様に、図６（ｅ）に示すように、撹拌部材３の変位は、前記長手方向とほぼ垂直な方向に往復動しつつ、前記長手方向にも往復動するような変位であってもよい。

撹拌部材３を平面３１と付着面Ｐ１とが平行な状態で回転させる機構を備えていれば、図６（ｆ）に示すように、撹拌部材３の変位は、回転する変位であってもよい。

撹拌部材３を前記長手方向に往復動させる前記機構と、回転させる前記機構とを備えていれば、図６（ｇ）に示すように、撹拌部材３の変位は、回転しつつ、前記長手方向に往復動するような変位であってもよい。

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。

また、第１実施形態のスペーサは、第３実施形態のスペーサのように撹拌部材の平面の縁部のほぼ全長にわたって形成されて（設けられて）いてもよい。

また、第３実施形態のスペーサは、第１実施形態のスペーサのように撹拌部材の平面四隅に形成されて（設けられて）いてもよい。
また、撹拌部材の平面の縁部（エッジ）は、丸みを帯びていてもよい。

１ 処理装置
１’ 処理装置
２ 処理部
２１ 底板
３ 撹拌部材
３１ 平面
３１１ 縁部
３１２ 縁部
３２ 本体
４ 変位手段
４１ 移動機構
４１１ エアシリンダ
４１２ 接続部材
５ 距離規制手段
５’ 距離規制手段
５Ａ 距離規制手段
５１ スペーサ
５２ 突出部
５３ 当接部
５４ スペーサ
５４１ 下面
ｈ１ 間隙距離
ｈ２ 深さ
ｗ 幅
ｕ１ 幅
ｕ２ 幅
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 (7)

1. 被処理物を付着させた長尺な板状の支持体の付着面上に存在する処理液によって、前記被処理物を処理する処理装置であって、
   前記支持体が設置される底板を備える処理部と、
   前記付着面に対し、間隙を介して対向配置された平面を有する本体部を備える撹拌部材と、
   前記撹拌部材を前記付着面の面方向に変位させる変位手段と、
   前記変位手段の作動中、前記付着面と前記平面とが、これらの面のうちの一方が他方に対して傾斜することなく互いに平行となるように、その状態を維持したままで、前記間隙の間隙距離を一定に保つ距離規制手段とを有し、
   前記距離規制手段は、前記本体部から前記支持体の幅方向でかつ互いに反対方向に前記平面と平行に突出形成された２本の突出部と、
   前記底板に上方に向かって突出形成され、前記支持体の長手方向に沿って延び、前記各突出部の外周面がそれぞれ当接する２本の当接部とを備え、
   前記間隙に前記処理液を充填した状態で、前記変位手段の作動により、前記撹拌部材を変位させ、前記処理液を撹拌することを特徴とする処理装置。
2. 前記変位手段の作動により、前記撹拌部材は、少なくとも前記付着面上を往復動する請求項１に記載の処理装置。
3. 前記変位手段の作動による前記撹拌部材の変位は、前記支持体の長手方向に沿って往復動するものと、前記支持体の幅方向に沿って往復動するものと、前記支持体の長手方向に沿った往復動と前記支持体の幅方向に沿った往復動とを順に行なうものと、前記支持体の周縁部に沿って環状に移動するものと、前記支持体の長手方向に往復動しつつ前記支持体の幅方向にも往復動するものと、鉛直軸回りに自転するものと、鉛直軸回りに自転しつつ前記支持体の長手方向に往復動するものとのうちのいずれかである請求項２に記載の処理装置。
4. 前記平面は、ほぼ四角形状をなす請求項１ないし３のいずれかに記載の処理装置。
5. 前記撹拌部材は、少なくとも前記処理液を撹拌する部分が親水性を有している請求項１ないし４のいずれかに記載の処理装置。
6. 前記処理液を撹拌する部分の水との接触角は、４０度以下である請求項５に記載の処理装置。
7. 前記間隙距離をｈ１、前記付着面上の前記処理液の、前記間隙内に位置する部分と前記撹拌部材の前記平面の周辺部に付着して形成されたメニスカスの部分とを除く深さをｈ２としたとき、前記ｈ１と前記ｈ２との比ｈ１／ｈ２は、０．７〜１．５である請求項１ないし６のいずれかに記載の処理装置。

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