JP5188314B2

JP5188314B2 - 生体高分子検査装置及びその方法

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Publication number: JP5188314B2
Application number: JP2008201329A
Authority: JP
Inventors: 岡本英明
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Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: US8293475B2; US20100028897A1; JP2010035471A

Description

本発明はカプセルを用いて標的となる、遺伝子などをはじめとする生体高分子を増幅して検査する装置及びその方法に関するものである。

ＤＮＡを増幅する際に、通常プラスチック製の反応容器を用いて、そこに標的ＤＮＡを所定の酵素と反応させる。この場合では、反応容器としてウェルプレートなどを使用すると、試料の分注に時間がかかるうえ、増幅反応及び増幅の結果の検出に広いスペースを確保する必要があるという課題があった。この課題を解決する方法として、標的ＤＮＡと増幅反応用試料とをカプセルに内包しカプセル内でＤＮＡを増幅する方法が提案されている。

特許文献１には、ＤＮＡ等の増幅反応をカプセル内で行わせることが記載されているが、増幅反応を終えたカプセル内の増幅したＤＮＡ等を測定するために、当該試料を遠心分離や毛細管による吸引法などでカプセルから取り出さなければならない。その後当該試料を電気泳動、高速液体クロマトグラファイー、酵素免疫測定法などで増幅等の結果を測定する。

しかしながら、増幅反応をカプセルに閉じ込めて行っても、増幅反応の結果を測定するという重要な工程は、従来と同じように、ポリプロピレン等製の反応チューブに入れて行っている。つまり、特許文献１の方法では、従来と較べてカプセルからポリプロピレン等製の反応チューブに移す工程をさらに加えなければならないため、全工程はより複雑化する。増幅反応用試料をカプセル化することは、むしろ試料の分注にかかる以上に手間をかけることになる。

また、大量の増幅産物を効率的に測定するためには、ウェルプレートのような装置を用いることになるため、特許文献１が解決しようとする課題である省スペース化は結局解決されていない。

さらに、カプセルに内包された増幅されたＤＮＡを外部に取り出す場合、取り扱いを誤ると大気中にＤＮＡが飛散したり、近接部分に付着したり、空気中に浮遊したりすることにより別の検査の対象となるＤＮＡの検査がコンタミネーションを受ける可能性がある。

一方、遺伝子などの生体高分子検査システムにおいては異なる検体を大量にかつ迅速に処理することが要求される。異なるＤＮＡ等を含む検体を１つのシステム内で扱うにはコンタミネーションに注意しなければならない。検体と混合する試薬類は検査の内容によって複数種類要求されることがあり、迅速に扱うことが要求される。
特開平１０−３１３８６１

したがって、異なる検体を連続または一括して処理可能であり、更にコンタミネーションに対する対策及び複数の試薬の使用に対する対策が充分に為された、増幅された生体高分子の検査装置及び方法の提供が本発明の課題である。
本発明は、前記のように従来技術と全く異なる発想で、コンタミネーション対策を施しつつ、多検体に対する対応及び複数試薬の使用への対応を実現した、生体高分子検査装置を提供することを目的とする。また、本発明は、コンタミネーションを防止することができる生体高分子の検査方法の提供も目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明にかかる生体高分子検査装置は、液中で標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するカプセル成形手段と、前記カプセルに付着する液滴を除去する液滴除去手段と、前記液滴が除去された前記カプセルを搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で増幅する増幅反応手段と、増幅された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。

さらに、本発明にかかる生体高分子の検査方法は、液中で標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するステップと、前記カプセルに付着する液滴を除去するステップと、前記液滴が除去された前記カプセルを搬送するステップと、前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で増幅するステップと、増幅された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で検出するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の生体高分子検査装置及びその検査方法によれば、検査対象となるＤＮＡなどをはじめとする生体高分子をカプセルに内包し、当該カプセル内で増幅させたのちに標的生体高分子の検出を行ない、最後に当該生体高分子を廃却することができる。そのため、大気中に当該ＤＮＡをはじめとする生体高分子の飛散を防止することができる。また、次の検査対象の生体高分子と混じることはなく、実験汚染（コンタミネーション）を防止し安定した検査結果を得ることができる。

本発明を詳細に説明する為に、以下に発明を実施する為の最良の形態を示す。なお、個々に開示する実施形態は、本発明である生体高分子検査装置及びその検査方法が実際に用いられる例であり、これに限定されるものではない。

本発明は、標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するカプセル成形手段と、前記カプセルを搬送する搬送手段と、前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で増幅する増幅反応手段と、増幅された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で検出する検出手段とを備えた生体高分子検査装置である。

ここで、標的生体高分子をカプセルに内包した状態でとは、標的生体高分子がカプセル内に密封されてから、増幅手段で増幅され、検出手段で検出されるまでの間一度もカプセルから取り出されることのないことを意味する。

図１は、本発明の第１実施形態の模式図である。以下順を追って本発明の第１実施形態を説明する。

（カプセル成形手段）
本発明の第１の実施形態において、生体高分子検査装置１のカプセル成形手段は、カプセル成形部２と、カプセル成形ノズル部１１５と、冷却流路８とを含んでなる。前記増幅反応手段は、温度調整部２０からなる。前記検出手段は、少なくとも生体高分子の増幅を検出する増幅検出部４と、熱溶融解析を行う溶融検出部５とのいずれかを含んでなる。前記搬送手段は搬送ベルト２４及び２５（図２）からなる。また、本発明の第１実施形態のカプセル成形部２は、カプセル流路１００と、ノズル連結口１１６と、冷却液流路連結口１０３ａ、１０３ｂとからなる。

図１に示すように、カプセルの成形に必要な冷却液７を提供するために、カプセル成形部２と前記冷却流路８と、冷却液流路連結口１０３ａと１０３ｂとで密封した循環流路を構成する。冷却液はカプセル成形部２と冷却流路８とで構成する密封循環流路を逆時計周りで流動するため、カプセル成形部２と冷却流路８との間で、循環流路の下流にある冷却流路連結口１０３ｂに冷却液７を制御する制御弁２２を設けることができる。また、冷却流路連結口１０３ａと制御弁２２との間に冷却液を循環させるポンプ２３をさらに含むことが、好ましい。

冷却液７は基本的に循環させて繰り返し使用しているが、成形したカプセル表面に付着して除去される分、長期間の連続使用により除々に減ってくる。冷却液７は装置内のメインタンク（不図示）に保持し、常に残量を検知している。残量が第１の所定レベル以下になったらユーザに冷却液の追加または交換を促し、さらに第２の所定レベル以下になった時点でユーザへ警告するとともに装置の動作を停止させる構成となっている。また、カプセル成形部２にある冷却液７を一時的に貯蔵するサブタンク（不図示）を有すること、当該サブタンクとの間に制御弁（不図示）が設けられていることは、本発明のより好ましい形態である。

当該カプセル流路１００は、受部１９と、冷却液遮断手段である開閉部材２１と搬送手段連結口１０１とを含んでなる。受部１９は、冷却液７の中で落下してくるカプセル１８を受け止める役割を果たすため、そのカプセル１８に対して傷を付けない材料で構成させることがこのましく、本発明では、特にメッシュから構成されることが好ましい。また、受部１９がカプセル１８を受けるまで冷却液遮断手段である開閉部材２１は閉じられ、カプセル流路１００にある冷却液をせき止める。開閉部材２１は、金属などの耐熱性の部材によって構成されることが好ましい。なお、本発明の冷却液遮断手段は少なくとも後述する廃棄手段の上流に配置されることが好ましい。

カプセル成形ノズル部１１５は、第１ノズル１５と第２ノズル１７とからなる。第１ノズル１５は、試薬流路２９と、生体高分子である検体９を供給する検体流路１３と合流してなる共通流路１４につながっている。試薬流路２９は、各試薬格納部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにそれぞれ連結する４本の分岐流路を有し、複数種類の前記試薬を選択できる試薬切替部３０と接続している。検体導入部（不図示）は検体流路１３の上流に配置されている。第２ノズル１７は、カプセルの皮膜となる皮膜液１２を吐出するために、第１ノズル１５と中心軸を同じにして構成される。

本発明では、生体高分子であるＤＮＡ等が導入時若しくはカプセル成形時に、流路の内壁面等にくっついたりすることがないように、少なくともカプセル成形ノズル部１１５の全ての流路の内壁面（内表面）に検体９の付着を防止する処理を施すことが好ましい。特に共通流路１４の内表面に付着防止処理を施すことが好ましい。具体的には、マイナスに帯電させることが好ましい。これは、検体中に含まれる生体高分子、たとえばＤＮＡがマイナスに帯電しているため、同じくマイナスに帯電している流路内壁面と反発する原理を利用し、ＤＮＡ等を流路内に残留させないためのものである。

第１ノズル１５をマイナスに帯電させるには当該ノズルをＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で形成し、金属と接触させる方法等がある。若しくはあらかじめマイナスに帯電させたＰＴＦＥを使用して当該ノズルを組み立てることもできる。また、第２ノズル１７も前記方法で帯電させることが好ましい。同様に本発明のカプセル成形部２の内壁面もマイナスに帯電させることが好ましい。

カプセルの皮膜は、多糖類（具体的にはカードラン及び／又はアガロース）又はタンパク質であって、これらは生体への適合性が非常に高く、光透過性もある。カプセル１８は、製造時に、カプセルの寸法や内容量を正確にコントロールすることにより、均一なカプセルを提供することができる。また、本発明のカプセル１８は、耐熱性及び物理的強度が高いことを特徴とする。

カプセルの皮膜は、多糖類又はタンパク質を主成分とする。本発明に使用する多糖類としては、カードラン、アガロース、ジェランガム、ペクチン、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。またタンパク質としては、ゼラチン、アルブミン、カゼイン等の加熱若しくは冷却又は２価以上の金属塩の添加によってゲル化する性質を有するものが挙げられる。しかしながら、多糖類、たんぱく質は、これらに限定されるものではない。前記の多糖類及びタンパク質は、生体への適合性が非常に高く、また光透過性も高いため、本発明のカプセル１８の皮膜を形成するのに適している。

カプセルの皮膜を形成する成分中、前記の多糖類又はタンパク質は、それ自体１種のみ又は２種以上の混合物として使用しても、あるいはゲル化剤又は水溶性の多価アルコール若しくはその水溶性誘導体等のその他の添加物と組合わせて使用してもよい。ここでゲル化剤とは、２価以上の金属イオン含有化合物をいい、例えば、塩化カルシウム、乳酸カルシウム、塩化マンガン、塩化アルミニウム等が挙げられる。また、水溶性の多価アルコール若しくはその水溶性誘導体等の他の添加物としては、例えば、グリセリン、ポリグリセリン、ソルビット、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、酸化エチレン−酸化プロピレン共重合体、オリゴサッカライド、シュガーエステル、グリセリド、ソルビタンエステル類等が挙げられる。

標的生体高分子は、ＰＣＲ増幅反応における鋳型となる鋳型核酸が挙げられる。鋳型核酸は、例えば、生物から抽出したＤＮＡ、伝達ＲＮＡ、人工的に合成したＤＮＡ又はＲＮＡ等が挙げられる。生物から抽出したＤＮＡの場合、その塩基成分は、一般にアデニン、シトシン、グアニン及びチミンから成り、また生物から抽出したＲＮＡの場合、アデニン、シトシン、グアニン及びウラシルから成るが、人工的に合成した核酸の場合、ポリメラーゼが認識することができれば、前記以外の塩基を有する核酸を含んでいてもよい。

プライマーとは、十数個〜数十個の塩基から成る一本鎖ＤＮＡフラグメント（天然又は非天然起源のオリゴヌクレオチド）である。このようなプライマーは、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）法に従ってＤＮＡを増幅する際に必須の要素であって、かつＤＮＡポリメラーゼによる合成開始反応点を規定するために必要である。前記合成開始反応点は、任意に選択でき、そのようなプライマーは、共にカプセル内に含まれるＤＮＡポリメラーゼが認識して反応に供せられる化合物であればよく、鋳型核酸に対して、相補的な塩基配列を有する。

本発明の第１実施態様において使用する基質は、カプセル１８内においてＰＣＲ法によりＤＮＡを合成するために必要な要素である。すなわち、このような基質は、ＤＮＡを増幅する場合、その塩基成分（アデニン、シトシン、グアニン及びチミンの４種）と糖（２-デオキシ-Ｄ-リボース）から成る４種のモノヌクレオチド（すなわち、デオキシアデノシン５'―三リン酸、デオキシシチジン５'―三リン酸、デオキシグアノシン５'―三リン酸及びデオキシチミジン５'―三リン酸）（一般に、これら４種のモノヌクレオチドを総称して、「ｄＮＴＰｓ」という。）であり、前記の基質に加えて、デオキシイノシン５'―三リン酸等も含んでよい。

ＲＮＡを合成する場合に必要な基質は、塩基成分（アデニン、シトシン、グアニン及びウラシルの４種）と糖（リボース）から成る４種のモノヌクレオチドであり得る。

カプセル１８内において、ＰＣＲを利用して、鋳型ＤＮＡからＤＮＡフラグメントを増幅させる場合には、ＤＮＡポリメラーゼが必要である。また、カプセル１８内において鋳型ＲＮＡからｃＤＮＡを合成する場合には、ＤＮＡポリメラーゼ以外に逆転写酵素も包含しているか、又は逆転写酵素の活性も有するＤＮＡポリメラーゼを包含していなければならない。この場合、先ず、逆転写酵素が作用する温度において一定時間加温してｃＤＮＡを合成し、その後、増幅が必要であればＰＣＲ反応を行う。

カプセル１８内では、中にＲＮＡポリメラーゼも含有させることにより、前記で合成されたＤＮＡ又はｃＤＮＡを転写して所望のＲＮＡを合成することもできる。すなわち、第１の実施形態のカプセル１８は、所望の核酸を生成するのに必要なポリメラーゼ１種又はそれ以上を含み得る。

第１の実施形態において、カプセル１個の中に包含される各生体高分子合成材料の好ましい量は、生体高分子合成材料の合計使用量を１００μＬとして、鋳型核酸１〜10¹⁰本、プライマー１０〜１００ｐモル、基質０.１〜０.４ｍＭ、及びポリメラーゼ０.１〜０.４Ｕである。ここで、ポリメラーゼについての単位（Ｕ）は、７５℃活性測定条件において、Ｍ13mp18ssＤＮＡとそのプライマーを基質として３０分間に１０ｎモルのｄＮＴＰｓを酸不溶性沈殿物に取り込む酸素量を１Ｕとする。

（搬送手段）
本発明の目的は、コンタミネーションを受けることなく増幅後の生体高分子を測定することにあるため、成形されたカプセル１８を破壊せずに増幅反応手段に、そして増幅された生体高分子を含むカプセルを破壊せずに検出手段に搬送する必要がある。よって、本発明の第１実施形態の搬送手段は、カプセル成形部２にあるカプセル流路１００の搬送手段連結口１０１に連結されることによって、当該カプセル成形部２から成形されるカプセルを直ちに増幅反応手段及び検出手段に搬送することができる。

本発明では、カプセル１８の皮膜に傷を与えず、密封されている生体高分子を外に漏らすことがない搬送手段であれば、いずれの手段であっても用いることができる。例えば、接触型又は非接触型の搬送方法がある。接触型の搬送方法は、搬送ベルト、ロボットハンドやピンセット状のものなどでカプセルと接触して移動させ、所定の位置に搬送することが好ましい。

一方、非接触方法として、冷却液等を利用した液流、空気圧、及びカプセル内に磁性粒子を内包させ外部から磁力を作用させる磁石等の誘導手段によって、カプセルを所定の位置に搬送することが好ましい。さらに、カプセル自体の重力による落下（流路を縦型、斜めに構成、搬送時のみ流路を傾ける、など）を利用してカプセルを所定の位置に搬送することも好ましい。本実施形態では、図２のような搬送ベルト２４を用いる。

本発明は、図２に示すような搬送ベルト２４と２５とを用いることが好ましい。当該搬送ベルトの構成を上から見ると図２のようになる。当該搬送ベルトは冷却流路８の内側で対向する１対の構成であり、駆動伝達ベルト２７を介してモータ２６の出力を搬送ベルト２４に伝達し、従動ベルト２５は搬送ベルト２４のプーリから駆動伝達機構（不図示）を介して駆動されている。また、搬送ベルト２４と従動ベルト２５との間隔はカプセル１８の外径よりも若干小さく形成され、カプセル１８を挟み込んだ状態で搬送する。

本発明において、成形されたカプセル１８は、開閉部材２１に向けて図１に示すように傾斜している受部１９に到達した後、開かれている開閉部材２１を通り、搬送ベルト２４と従動ベルト２５との方向に自重で転がることができる。また、当該カプセル１８が受部１９に固着しても、当該カプセル１８が転がるように受部１９の周辺に振動手段を加えることが好ましい。

本発明では、廃棄手段を搬送ベルト２４の先に備えることが好ましい。第１実施形態では、廃棄手段の具体例として廃却部３１が搬送ベルト２４の先（前記冷却遮断手段の下流）に配置される。また、前記検出手段を通過したカプセル１８は、搬送ベルト２４で廃却部３１へ搬送され、廃却部３１に収められる。所定個数のカプセル１８に到達したら廃却部３１の蓋を閉じ、空の廃却部３１と取り替える。廃却部３１の入口には光学センサが配置され、廃却部３１に入っていくカプセル１８を計数し、所定個数に到達した時点で自動蓋駆動機構（不図示）により蓋が閉じられる。蓋は廃却部３１の凹部に対して係合する凸部をそなえ、この凸部が簡単に外れないような係合量に設計されている。

検査済みカプセル１８が廃却部３１からこぼれるのを防止するために、前記凹凸の係合に加えて、若しくは替わる方法として蓋と廃却部３１の一部を接着若しくは熱溶着してはがれないようにしてもよい。

（増幅反応手段）
本発明の第１実施形態の増幅反応手段は、増幅反応部３からなる。増幅反応部３は、生体高分子をカプセル内で増幅させるための手段である。生体高分子の増幅反応には、温度を調節する必要があるため、本実施形態では、温度調整部２０としてペルチェ素子を設けることによって温度を調整する。また、カプセル１８に付着している冷却液を増幅反応部３のペルチェ素子で加熱して蒸発させてもよい。

本実施形態において、カプセル１８に付着した冷却液を除去する液滴除去部２８を増幅反応部の上流の位置に設けることが好ましい。液滴除去部２８は送風手段、加振手段などで構成してもよい。カプセルの表面から完全に冷却液７がなくなるまで送風する必要はなく、搬送やその後の検査工程に影響のない状態になればよい。また、送風手段や加振手段だけではなくヒータ、たとえば、温度調整部２０のペルチェ素子によって冷却液７を蒸発させてもよい。

例えばＰＣＲのように、用いる増幅方法によっては温度変化の調整が必要となる場合がある。その際には、図１に示されたように、冷却液配管８ａが温度調整部２０のペルチェ素子の下面に接触したり、しなかったりすることでペルチェ素子の温度を制御することで、カプセル１８をＰＣＲが要求する温度の変化環境におくことができる。また、開閉部材２１が閉じられている場合は、冷却水７が検査手段に流入することはないのでカプセルを成形していないときでも冷却水７を循環させることが可能である。

増幅反応においては、温度変化を必要とするＰＣＲ法以外に、ＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法等のような温度変化を必要としない方法も例として、挙げられる。ＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法によって、増幅反応を行う場合には、増幅反応部において温度を一定に維持させるために、温度調整部２０のペルチェ素子若しくは冷却液７を調整して所定の温度に維持させることができる。

（検出手段）
本発明の第１実施形態の検出手段は、少なくとも生体高分子の増幅を検出する増幅検出部４と、熱溶融解析を行う溶融検出部５とからなる。第１実施形態では、増幅されたカプセル内の生体高分子が前記搬送手段によって、直ちに前記検出手段に運ばれ、増幅直後の状態で増幅の結果を検出することができるように、当該検出手段が前記搬送手段の上部に設けられることが好ましい。具体的には、図１に示すような搬送手段である搬送ベルト２４及び２５（図２）の上部に、搬送方向の中流及び下流に設けられることが好ましい。

このように配置によって、増幅反応手段で増幅された生体高分子を含んでいるカプセルが搬送ベルト２４によって、増幅検出部４と、溶融検出部５とからなる検出手段に運ばれ、カプセル内にある増幅直後の生体高分子を検出することができる。

また、増幅検出部４は、増幅された生体高分子をリアルタイムで検出するために、図１に示すような搬送ベルト２４を挟んで温度調整部２０であるペルチェ素子に対して装置鉛直方向上部に配置されるとよい。つまり、増幅検出部４と、カプセル１８と、搬送ベルト２４と、温度調整部２０であるペルチェ素子とが、上から下へこの順に配置されることが好ましい。このような配置によって、進行中の増幅反応における生体高分子の変化を検出することができる。

増幅検出部４は、励起光照射部及び蛍光検出部を含んだ光学系からなる増幅検出部であることが好ましい。カプセル１８内の増幅された生体高分子は蛍光標識物質によって標識されているため、前記光学系からなる増幅検出部４によって検出されることができる。本発明では、例えば２本鎖ＤＮＡと結合したときに励起光を照射すると前記蛍光を発光するインターカレーター、具体的に例えばＳＹＢＲＧｒｅｅｎＩを使用することが好ましい。

なお、本発明における蛍光検出はインターカレーター法に限定されるものではなく、例えばＴａｑＭａｎプローブ法によって蛍光をモニターしてもよい。これは蛍光材とクエンチャーで修飾したプローブを用いるもので、伸長時にクエンチャーの作用がなくなると発せられる蛍光を検出するものである。

本発明は、前記のように、増幅検出部４と増幅反応部３（温度調整部２０）とを前記搬送ベルト２４を挟んで上下に配置することが好ましい。前記増幅反応手段において、例えば、ＰＣＲサイクルによる増幅反応を実行しながら励起光をカプセル１８に照射すると、形成された２本鎖の本数に応じてカプセル１８内部から発せられる蛍光が変化する。このため、増幅検出部４によって蛍光量を測定し、その蛍光量から形成された２本鎖ＤＮＡの量を算出することができる。

本発明の検出手段には、増幅検出部４とともに溶融検出部５を含むことが好ましく、溶融検出部５を増幅検出部４の下流に設けることが好ましい。具体的には、図１のように増幅されて生体高分子を増幅検出部４で検出後、前記搬送ベルト２４によって溶融検出部５に運ぶ。溶融検出部５では、カプセル１８を加熱しながらその蛍光を検出する。温度変化に対する蛍光量変化の遷移曲線、すなわち蛍光量と温度の波形を微分し、温度変化の特異点（Ｔｍ）を特定することにより、標的生体高分子であるＤＮＡの種類を決定することができる。

本発明にかかる生体高分子の検査方法は、標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するステップと、前記カプセルを搬送するステップと、前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で増幅反応するステップと、増幅された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で検出するステップとを含むことを特徴とする。以下、標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するステップについて説明する。前記カプセルの成形するステップは、カプセル成形ノズル部１１５で行う。

図１に示すように、標的生体高分子である検体９の増幅に適した試薬を試薬格納部１０から決める。決まったカプセル化したい試薬を試薬切替部３０の４本分岐流路から選択する。加圧手段（不図示）により選択された試薬が検体流路１３を通り共通流路１４に流れる。所定量の試薬を流したら流路切換手段３０を駆動して４本のどれにも連通しない状態にする。

抽出手段（不図示）によって血液や尿から取り出された生体高分子、例えばＤＮＡ溶液をＤＮＡ検査装置の検体導入部（不図示）から投入する。ＤＮＡ溶液は加圧手段（不図示）で検体流路１３を通り、カプセル成形部２に向かって流れ、前記試薬と共通流路１４で混合体として合流する。これと同期して第１ノズル１５の外側の第２ノズル１７に加圧手段（不図示）によって皮膜液１２が供給される。第２ノズル１７に供給された皮膜液１２が第２ノズル１７の先端方向へ流れていき、その先端で、前記試薬と検体９との混合体は図１に示すようなカプセル１８の中心部に密封される。

ここで使用する試薬１０は標的生体高分子であるＤＮＡ等を増幅させるための酵素、ｄＮＴＰ、蛍光標識、プライマーなどで構成される試薬であればよく、またそれが液体であってもよいしカプセルに内包されていてもよい。また、皮膜液の主成分は、生体高分子及び試薬を密封し、増幅時に温度に耐え、検出手段による検出を阻害しないものであればよい。本発明は特にゼラチン若しくは寒天等であることが好ましい。また、本発明で使用する試薬は液体でもよく、カプセル化されているものでもよい。この場合では、カプセル化された試薬をあらかじめ検査装置に収容しておき、カプセル成形部に供給し、カプセルの中にカプセル化された試薬を内包する構成である。

カプセル成形部２と冷却流路８と構成した密封循環流路に、冷却液７が制御弁２２を開くことによってメインタンク（不図示）から供給され循環路を満たす。そこに、皮膜液１２に包まれ密封された試薬１０と検体９が第２ノズル１７の先端から滴下すると図１に示すような層構造のカプセルが形成される。周囲に満たされた冷却液７によって冷却されながら落下し、第２ノズル１７に備えられる加振手段（不図示）で１つずつ分離したカプセル１８が成形される。カプセル１８はそのまま落下し、メッシュ状に構成された受部１９で止まる。

カプセル１８が成形されるまでの冷却液７は受部１９を介して冷却流路８を流れて第２ノズル１７先端に戻るように循環している。カプセルが成形され、受部１９に到達すると、制御弁２２を閉じることによって、カプセル流路１００を有するカプセル成形部２に充満されている冷却液７が冷却流路８を経由して前記サブタンク（不図示）に戻される。カプセル成形部２に冷却液がなくなると、開閉部材２１が開かれる。

次いで、前記カプセルを搬送するステップである。受部１９は冷却遮断手段である開閉部材２１に向けて図１に示すように傾斜しているため、開閉部材２１が開かれると、カプセル１８は搬送ベルト２４及び２５（図２）の方向に自重で転がる。このときカプセル１８が受部１９に固着しても転がるように受部１９周辺に振動手段を加えてもよい。開閉部材２１を通過すると次に液滴除去部２８に到達する。この時点ではまだカプセル１８の表面は冷却液７で濡れた状態になっているので、液滴除去部２８に配置された送風手段（不図示）からの風を当てて冷却液７を除去する。

乾燥されたカプセル１８は、増幅反応部３まで搬送されて増幅反応が行われる。カプセル１８が所定位置に搬送されると、その存在を光学センサ（不図示）によって検出され、モータ２６（図２）の駆動を停止し搬送ベルト２４を停止させる。よって、カプセル１８は温度調整部２０であるペルチェ素子の上に配置される。ここでペルチェ素子を所定温度に制御し、ＰＣＲの温度サイクルを実施してカプセル１８内の生体高分子、例えばＤＮＡ等を増幅させる。

増幅された前記標的生体高分子を検出するステップには、増幅検出部４による増幅の検出と溶融検出部５による標的生体高分子の溶融検出が含まれることが好ましい。また、増幅検出部４による増幅反応のリルタイムの検出のために、増幅検出部４を増幅反応部３にセットし、温度調整部２０であるペルチェ素子の上に配置することができる。ＰＣＲサイクルを実行しながら励起光をカプセル１８に照射すると、形成された２本鎖の本数に応じてカプセル１８内部から発せられる蛍光が変化するので、蛍光検出部４によって蛍光量を測定し、その蛍光量から形成された２本鎖ＤＮＡの量を算出することができる。

ＰＣＲが所定サイクル終了すると搬送ベルト２４が駆動され、カプセル１８は溶融検出部５に搬送される。溶融検出部５ではカプセル１８を加熱しながら、そこから得られる蛍光を検出する。前述のように、蛍光量と温度の波形を微分し、温度変化の特異点（Ｔｍ）を特定することにより、カプセル１８内の標的ＤＮＡの種類を決定する。最後に、搬送ベルト２４により溶融検出部５で検出したカプセルが廃却部３１に搬送される。第１実施形態において、カプセル１８は、搬送ベルト２４によって、自動的に増幅反応手段及び検出手段に運ばれ、最終的に廃却部３１に搬送される。すなわち、検出するステップ後、カプセルを廃却するステップをさらに含んでなる。

以上、標的生体高分子及び試薬をカプセルに密封しカプセルの成形するステップと、前記カプセルを搬送するステップと、前記標的生体高分子を増幅反応するステップと、増幅された前記標的生体高分子を検出するステップとを通じて、１つのカプセル１８を成形から検出後の廃却までの第１実施形態を説明した。

しかしながら、本発明は１つのカプセルに限らず複数のカプセルを同時にまた順に成形、増幅そして検出することができる。たとえば、所定時間経過後、試薬切替部３０を次にカプセル化したい試薬に接続し２つ目の試薬を検体と合流させる。この間、１つ目の試薬及び検体はカプセル化され、続いて２つ目のカプセル１８も成形される。同様にして３、４つ目のカプセル１８を成形する。このように前記カプセル成形手段は任意の独立したカプセルの複数個を成形することができる。

具体的には、１つ目のカプセル１８の成形後制御弁２２を閉じて冷却液７をせき止めると同時にノズルからの吐出を停止する。冷却液７が受部１９周辺からなくなったら冷却液ポンプ２３を停止し開閉部材２１を開放し、カプセル１８は搬送ベルト２４、従動ベルト２５により右方へ搬送される。２つ目のカプセルを成形する前に開閉部材２１を閉じ、次に制御弁２２を開放し冷却液ポンプ２３を駆動し、成形流路１００を冷却液７で満たしてから第１ノズル１４と第２ノズル１７とからの吐出を再開させる。１つ目と同様にして２つ目のカプセルが成形された後に右方へ搬送される。同様に３つ目そして４つ目のカプセルが本発明の生体高分子検査装置で自動的に成形され、検出される。

本発明の第２実施形態では、４個のカプセルを連続的に（同時に）検査する方法を説明する。第２実施形態では、前記カプセルを搬送する搬送手段と第１実施形態の搬送手段と相違が有する以外、他の手段は同じである。具体的には、第２実施形態の生体高分子検査装置と、第１実施形態の生体高分子検査装置との相違は受部１９である。

図３は、本発明の第２実施形態の概念図である。第２実施形態では、カプセル１８を受けるのが表面に凹凸で形成された凹凸搬送ベルト３３からなる受部３２である。凹凸搬送ベルト３３は駆動手段（不図示）で回転される。その回転スピードは、カプセル１８の成形速度に合せて可変に制御される。

第２実施形態において、標的生体高分子及び試薬をカプセルに密封しカプセルを成形するステップと、カプセルを搬送するステップが第１実施形態とは異なり、これ以外のステップは第１実施形態と同様である。

まず、標的生体高分子及び試薬をカプセルに密封しカプセルの成形するステップは以下のように行われる。第２ノズル１７に間欠振動を加えることによって、独立した球状カプセル１８がノズルから連続して吐出される。これによって、独立したカプセルを連続的に成形させることができる。

次いで、前記カプセルを搬送するステップは以下のように行われる。１つ目のカプセル１８が球状になって落下して受部３２に到達すると、凹部３３ａに着地する。２つ目のカプセル１８は、凹凸搬送ベルト３３が回転されることによって、１つ目が収容された元の位置に着地するようになっている。

図４は、第２実施形態で示す４つの独立したカプセルが収容された状態を示すものである。４つの独立したカプセルが成形された後に、制御弁２２が閉じられ冷却液７がせき止められる。凹凸搬送ベルト３３の両脇にすき間があるため冷却液７は受部３２を通過して冷却流路８に流れていく。冷却液７が受部３２を通過した後（所定時間経過後若しくは冷却液が通過したことを検出後）、開閉部材２１が開かれる。

開閉部材２１が開かれるとカプセル１８ａ〜ｄは、受部３２から離れ、搬送ベルト２４まで形成された傾斜部３４に沿って転がり、搬送ベルト２４、従動ベルト２５に到達し、そこから先はこの２本のベルトによって、第１実施形態同様に、液滴除去部２８と増幅反応部３と増幅検出部４と溶融検出部５とに搬送される。

本発明の生体高分子検査装置において、独立した球状のカプセルではなく、任意の複数個のカプセルが連なった連結体カプセルが必要な場合、第２ノズル１７には間欠振動手段を加えずに落下させればよい。本発明の第３実施形態は、連結体カプセルの成形を示す実施形態で、図５を図６はその概念図である。第３実施形態の生体高分子装置と、第２実施形態の生体高分子検査装置との相違は、受部のみである。第３実施形態の受部３７は、開閉部材２１に向けて傾斜するように設置される。この場合、カプセル列の最後まで吐出し終わった時点で振動手段を加えることにより図５、６のような任意の複数個の連結体カプセルを形成することができる。

第３実施形態も第２実施形態と同様、標的生体高分子及び試薬をカプセルに密封しカプセルを成形するステップと、前記カプセルを搬送するステップが異なり、これ以外の他のステップは第１実施形態と同様である。連結体カプセル３５が受部３７に到達すると、冷却液７を引き上げ、開閉部材２１を開いて、連結体カプセル３５が自重によって搬送ベルト２４、従動ベルト２５に到達する。そこから先はこの２本のベルトによって第１実施形態と同様に液滴除去部２８と、増幅反応部３と、増幅検出部４と、溶融検出部５と、に順次搬送される。

本発明の第４の実施形態として、カプセルが成形され、反応が終了した後に新たな試薬を追加して、再度反応をさせたい場合はいったんカプセルを分解し、新たな試薬を内包させて再度カプセル化することも可能である。例えば、ＰＣＲ反応で得られた核酸を精製する必要がある場合、ＰＣＲ反応時の高温環境を避けるため、ＰＣＲが終わるまでは精製用の試薬をカプセルに内包しないで、ＰＣＲ終了後に精製用試薬を追加して再度カプセルを成形する構成である。

図１に示すとおり、６はカプセル収納部であり、カプセル取出口３８は増幅部３、熱融解解析部５の下流側に配置されている。カプセル取出口３８は開閉部材があってもよい。ただ、カプセル化されているので溶液の蒸発、飛散の心配がないため開閉部材のない開放状態であっても問題はない。搬送ベルト２４および従動ベルト２５で取出口３８の直下まで搬送されたカプセル１８を挟持手段（不図示）で挟んで上方に引き上げてカプセル収納部６に運ぶ。

カプセル収納部６には扉４１がそなえられ、挟持したカプセル１８は扉４１が開放されるとカプセル収納部６に投入される。カプセル収納部６は流路３９、弁４０を介して検体流路９と合流し、内部に圧縮手段をそなえてカプセルをつぶして内容物を流路に流出させる。カプセル収納部６の内壁は検体流路９と同様にマイナスに帯電して標的ＤＮＡが付着しないようになっている。

放出された内容物は弁４０を開放すると流路３９を介して検体流路９に流れる。このとき試薬流路から追加したい試薬、第２ノズル１７から皮膜液を同時に流すことによりカプセル１８が成形される。よって、カプセル１８成形されてから増幅反応部３と、増幅検出部４と、溶融検出部５と、廃却部３１とまでカプセル状態を維持されるので外部に核酸が飛散することがない。

後述するように、カプセル１８を分解するとカプセル分解部に水を流して割れたカプセル皮膜を検体流路に９の方に流し洗浄することで、カプセル化して廃却すればよい。この間、カプセル収納部６は外界と遮断されているのでＤＮＡが外部に飛散することはない。

本発明の第５実施形態は、異なる複数の生体高分子検体の混合を防ぐための実施形態である。図７は第５実施形態の模式図である。図７に示すように、本発明の第５実施形態は、第１実施形態のカプセル成形ノズル部１１５を着脱可能なピペットチップ部１２０に変える以外は、本発明第１実施形態と同様の装置を用いる。これによって、検体９と接触する部分は交換可能にすることができる。

本第５実施形態は、ピペットチップ部１２０が第１実施形態のカプセル成形ノズル部１１５に替わり、カプセル成形部２のピペットチップ装着部５７（第１実施形態では、ノズル連結口に相当）に装着されることでカプセル成形手段を構成する。

ピペットチップ部１２０は少なくともチップ４３及びチップ４５からなり、カプセル成形部２に着脱可能である。チップ４３とチップ４５とはチップ保持部４６に圧入により取り付けられている。チップ保持部４６には空気を吸引する吸引路４７（ａ）と４７（ｂ）とが設けられ、弁５２（ａ）と５２（ｂ）とを介してポンプ４８に接続されている。チップ４３は弁５２（ａ）に、チップ４５は５２（ｂ）にそれぞれ対応し、各チップの吸引、吐出を個別に制御できるように構成されている。チップ４３は検体と試薬を、チップ４５はゼラチンや寒天などカプセルの皮膜となりうる材料を保持する。そのため、チップの材質はそれぞれ保持すべき内容に対して影響を与えないものであればよい。また、第５実施形態において、チップ４３とチップ４５とは検体９と接触する部分であり、交換可能にするため、たとえば、プラスチックなどの使い捨てできる素材で構成された部材であることが好ましい。また、試薬と接触する部分も交換可能であることが好ましい。

図７において、ＤＮＡ溶液を保持するＤＮＡ溶液保持部４９と、複数の試薬を保持する試薬保存部５０が開示されている。ＤＮＡ溶液保持部４９は開口した容器となっているが、開閉可能な蓋が配置されてもよい。また、その材質はチップ４３等と同様で、使い捨ての部材であることが好ましい。ここで用いるＤＮＡ溶液は、抽出手段（不図示）によって血液や尿から取り出された生体高分子であるＤＮＡを含んだ溶液である。

試薬保存部５０には、４種類の試薬が格納され、それぞれに独立して開閉可能な扉５１をもつ。試薬の長期保存を可能にするために、通常扉５１は閉じられている。図７では便宜上ＤＮＡ溶液保持部４９及び試薬保持部５０は図中右上に記載しているが、任意位置に配置可能であり、縮尺は生体高分子検査装置１とは異なる状態で記載している。

図７と図８（ａ）、（ｂ）を用いて第５実施形態を説明する。図８（ａ）は試薬及びＤＮＡ溶液を吸引した状態を示す。まず図８（ａ）のようにチップ４３を保持部４６に取り付け、駆動手段（不図示）によりチップ４３を図７の試薬保存部５０の扉５１と対向する位置まで移動させた後、チップ４３の先端部を試薬保存部５０内に挿入する。次に弁５２ａのみ開放してポンプ４８を駆動して吸引路４７ａ経由でチップ４３内に試薬を吸引する。

次にチップ４３を図７の検体保持部４９と対向する位置まで移動させた後、チップ４３の先端を検体保持部４９内に挿入し、弁５２ａのみ開放してポンプ４８を駆動して吸引路４７ａ経由でチップ４３内の検体であるＤＮＡ溶液を吸引する。吸引した後、検体保持部４９からチップを引き離す。

本実施形態において、チップ４３に試薬、ＤＮＡ溶液の順に吸引されるが、当該試薬はチップ４３の後端から加圧して供給してもよい。この場合では、試薬保持部５１に吸引路４７ａから分岐した試薬供給路が設けられている。

次に図８（ｂ）のようにチップ４３の外側に新たなチップ４５を保持部４６に装着し、カプセル皮膜液保持部５４まで移動させた後、チップ４５を図７のカプセル皮膜液保持部７３内に挿入する。弁５２ｂのみを開放してポンプ４８を駆動して吸引路４７ｂ経由でチップ４５内にカプセル皮膜液を吸引する。図８（ｂ）はカプセル皮膜液を吸引した状態を示す。カプセルの皮膜液も試薬と同様に吸引ではなく後端から加圧して供給する方式を用いてもよい。

試薬、ＤＮＡ溶液、及び皮膜液をピペットチップ内に保持したら、チップ４３とチップ４５とをカプセル成形部２のピペットチップ装着部５７へ取り付け、冷却液７内に３つの液を吐出する。第１実施形態と同様に試薬と検体９とを中心に内包したカプセルがカプセル流路１００内の冷却液中を下方へ移動していく。その後のカプセルは第１実施形態と同様で増幅反応部３と、増幅検出部４と、溶融検出部５とを経由して廃却部３１に送られる。

一回の操作で単一の試薬を扱う第５実施形態に対して、本発明の第６実施形態は一回の操作で複数の試薬を扱う。図９は、複数の試薬を扱う第６実施形態の概念図である。第６実施形態において、チップを三重に取り付けられることが好ましい。試薬保持用チップ７０の外側若しくは内側にＤＮＡ溶液用チップ７１が装着される構成であり、本実施例ではＤＮＡ溶液用チップ７１は外側に装着される構成を示す。

第６実施形態の実施は、第５実施形態同様、図９（ａ）に示すようにチップ７０を先ず取り付ける。この後、吸引する試薬をチップ７０先端に接触させ、弁６９ａのみを開放し、ポンプ４８を駆動して吸引路６８ａ経由でチップ７０内を負圧にすることで、試薬は吸引される。図９（ａ）は４つの試薬を吸引した状態を示すもので、下から第１、第２、第３、第４の試薬５３、５４、５５、５６である。図９（ｂ）に示すように、チップ７１を取り付けている弁６９ｂのみ開放してポンプ４８を駆動して吸引路６８ｂ経由でチップ７１内に試薬は吸引される。図９（ｃ）に示すように、チップ７２を取り付けている弁６９ｃのみ開放してポンプ４８を駆動して吸引路６８ｃ経由でチップ７２内に試薬は吸引される。

試薬とＤＮＡ溶液とカプセルの皮膜とを保持しているチップを、第５実施形態同様に、カプセル成形部２のピペットチップ装着部５７へ突入させ、冷却液７内に３つの液を吐出する。第１実施形態と同様に試薬と検体溶液を中心に内包したカプセルがカプセル流路１００内の冷却液中を下方へ移動していく。その後のカプセルは第１実施形態と同様で増幅反応部３と、増幅検出部４と、溶融検出部５とを経由して廃却部３１に送られる。

複数の試薬別のカプセルを作るときは、４つの試薬液を順に吐出すると第１、第２、第３、及び第４の試薬と検体とそれぞれを内包されたカプセルができる。カプセル成形時にチップ７０、７１、７２に間欠振動を加えると個別のカプセルが形成され、間欠振動を加えなければ複数のカプセルが連なった連続体カプセルが形成される。

検体に含まれていないＤＮＡがカプセルに混入することを防ぐために、検体ごとに未使用のピペットチップを用いることが好ましい。第５実施形態及び第６実施形態では、１つの検体の検査が終了したら、少なくともＤＮＡ溶液と接触したチップを保持体４６から外すことができるため、次の検体では未使用のチップを装着する。チップの着脱は分注機で見られるのと同様に、装着は圧入、取り外しはピペットチップを押し出すイジェクト機構を用いる。

本実施形態において、カプセルの成形法は多重ノズルを用いた滴下法を適用しているが、ゼラチン皮膜シートを用いたロータリー方式による製法も適用することができる。具体的には、カプセル成形部及び冷却液流路を２つの回転する金型に代表されるロータリー方式に置き換えればよい。

本発明の目的である、コンタミネーション対策として第１実施形態のように、生体高分子であるＤＮＡを反発させるためにカプセル成形ノズル部１１５の内壁をマイナス帯電させる構造をとっている。一方第５実施形態及び第６実施形態では、検体９と接触する部分を交換可能にするために、検体ごとにピペットチップを交換する方法を用いる。

そこで、本発明の第７実施形態として、検体と接触する部分である第１実施形態のカプセル成形ノズル部１１５流路を洗浄する洗浄手段をさらに含んでなる実施形態を説明する。検体導入部に１つ目の検体を流し終えたら、次の検体を投入する前に流路を洗浄する。すなわち投入する検体と検体との間にカプセル成形ノズル部１１５を洗浄することによって検体間のコンタミネーションをより防止する構成である。洗浄に用いる溶液は検体や試薬と同様、最終的にはカプセルに内包されて廃却される。

したがって洗浄後の溶液に含まれるＤＮＡが装置内及び大気中に放出されることはない。流路洗浄に用いる溶液はＤＮＡ除去液として市販されているＤＮＡ−ＯＦＦ（タカラバイオ社製の製品名）やＤＮＡ分解酵素などが挙げられる。この他にもＤＮＡを流路から除去できるものであれば選択することができる。こうした溶液の次に念のために純水を投入してもよい。これもカプセルに内包して廃却すればＤＮＡが装置内及び大気中に放出されることはない。この溶液に蛍光剤を混合し、本発明の検出手段でその蛍光を検出することによって生体高分子の検査の区切りをマーキングすることもできる。

したがって、検体と接触する部分を洗浄する手段を有することで、本発明にかかる生体高分子検査装置は、標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するカプセル成形手段と、カプセルを搬送する搬送手段と、標的生体高分子を増幅する増幅反応手段と、増幅された標的生体高分子を検出する検出手段とからなる、標的生体高分子がコンタミネーションを受けない装置を提供することができる。

本発明の第８実施形態は、異なる複数種類の生体高分子をサンプルごとに保存したい要望に答えるため、所定の期間、例えば増幅及び検出が終わるタイミングで交換することができる、着脱可能なカートリッジを備えてなる生体高分子検査装置である。

具体的には、斜視図として図１１に示されているカートリッジ５８を備えている生体高分子検査装置が例として挙げられる。図１０はカートリッジ５８を備えた生体高分子検査装置に取り付けた状態の要部断面図を示している。以下は本発明の第８態様であるカートリッジを備えた生体高分子検査装置を説明する。

まず、カプセル成形手段において、本発明の第１実施態様と異なり、カプセル流路１００は、受部１９と開閉部材２１と搬送手段連結口１０１とを有せず、図１０のように接続部６０を有する。また、本発明の第１実施形態における冷却流路８と異なり、冷却液７を循環させるポンプ６５とポンプ６６とを有する。その他の構成、たとえば、生体高分子を含むカプセルを成形するためのカプセル成形ノズル部１１５等は第１実施形態と同様である。

本発明の第８実施形態において、カートリッジ５８は、接続部６０に嵌合するカプセル導入部６１と、カプセルを搬送する搬送流路５９と、廃却部５９ａと、カートリッジの上部に設けられている開口部１１０とからなる。カプセル導入部６１には、開閉可能なカバー６２を備えてなる。カートリッジ５８がカプセル流路１００の接続部６０に取り付けられると、当該接続部６０に押されて前記カバー６２が図１０のように開き、カプセル流路１００が搬送流路５９とつながる。カバー６２はカートリッジ５８単体では点線６２ａの位置にあって流路５９を閉じている。

搬送流路５９の内径は、図１１の点線で示すように、カプセル１８単体の外径よりも若干大きく形成され、カプセル１８を１つずつ通過させることができる。また、同図の点線で示されているように、当該搬送流路５９の右側にある終端に少なくとも１以上のカプセル１８を格納することができるカプセル１８の廃却部５９ａがあり、これらの構成がカートリッジとして一体化されることが好ましい。廃却部の上部には、開口部１１０が設けられ、そこに弾性部材である密閉部材６３が配置されている。

また、密閉部材６３が、針によって貫通される部材であることが好ましい。また、この針が装置内の流路の一部を構成するように中空構造を有していると好ましい。この場合、カートリッジを昇降させる機構（不図示）によって、図１０における先端に穴が形成されている針６４と、カートリッジ５８とを機械的に貫通させる構成であってもよい。カートリッジ５８が装置に取り付けられることで、第１実施形態と同様に、カートリッジ５８の上部に増幅反応部３と増幅検出部４と溶融検出部５とが配置される。カートリッジ５８は、針６４が密閉部材６３を貫通することでカプセル流路１００と冷却流路８との間に固定される。

第８実施形態において、カプセル１８に含まれている生体高分子を増幅し、検出するために、カプセル１８をカートリッジ５８内の搬送流路５９中、増幅反応手段と検出手段とに対応した所定の場所に一時的に固定させる必要がある。そのために、カートリッジ５８の内側の底部に突起６７が形成されることが好ましい。突起６７が冷却液等の搬送手段で運ばれたカプセル１８をそこで停止させる役目を果たしている。搬送されてくるカプセル１８はいったんここで止まるように、突起６７部分の搬送流路５９はカプセル１８の外径よりも若干狭くなることが好ましい。

本発明の第８実施形態は、標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するステップと、前記カプセルを搬送するステップと、前記標的生体高分子を増幅反応するステップと、増幅された前記標的生体高分子を検出するステップとを含むことを特徴とする。

以下本発明の第８実施形態の構成にしたがって、成形されたカプセル１８が増幅反応手段及び検出手段と対応する所定の位置に運ばれる各ステップを説明する。なお、カプセル１８の成形は本発明の第１実施形態と同様で、第１ノズル１５から検体と試薬を、第２ノズル１７からカプセル皮膜を吐出することにより成形される。

本発明の第８実施形態において、カートリッジ５８のカプセル導入部６１がカプセル流路１００の接続部６０と嵌合することと、針６４が密閉部材６３を貫通することとで、新たな冷却液７の第２循環流路が構成される。当該第２循環流路は、カプセル流路１００と、カートリッジ５８と、針６４と、ポンプ６５と、制御弁２２とからなる。接続部６０を経由する冷却液７はカートリッジ５８内の搬送流路５９と、針６４と、ポンプ６５とを経由して循環する。

一方、第１実施形態のように従来の第１循環流路は、カプセル成形部２と、ポンプ６６を含んでなる冷却流路８とからなる。図１０に示すとおり、第２循環流路と第１循環流路とは一部が重なることになっている。

第８実施形態において、第２循環流路に制御弁２２を経由してポンプ６６によって供給される冷却液は第２循環流路を満たすことができる。そこに、第１実施形態と同様に、第１ノズル１５から検体と試薬を、第２ノズル１７からカプセル皮膜を吐出することにより成形されたカプセルは、冷却液に満たされた第２循環流路に入り、カプセル流路１００の底部に到達する。

カプセル１８をカートリッジ５８内で搬送する駆動源として冷却液７を用い、冷却液７の流れによってカプセル１８は、第１実施形態と同様に増幅反応部３と、増幅検出部４と、溶融検出部５とに順次搬送される。第８実施形態では、突起６７は増幅反応部３と、増幅検出部４と、溶融検出部５とに対応する場所に搬送されてきたカプセル１８を挟んで止めることができる。カートリッジ５８では、カプセル１８を破壊せずに増幅反応部３に運んで増幅反応させ、破壊せずにカプセルに内包した状態で検出手段に運んで検出することができる。

カプセル１８が突起６７を乗り越えて増幅反応手段及び検出手段に搬送されるためには、冷却液７の流量を変動させればよい。たとえば、増幅反応及び各種検出が終われば、冷却液の流量を大きくして流し続けると、カプセル１８が弾性変形して突起６７の部分を乗り越えて先に搬送される。また、カプセル１８が次の突起６７まで搬送した後、冷却液７の流量を止めることによって、カプセル１８は次の突起６７に捕らえられ留まることになる。

カプセル１８は増幅、検出を終了すると廃却部５９ａに搬送され検査は終了する。カプセル１８が廃却部５９ａに送られると、弁２２を閉じてカートリッジ５８内の冷却液７の流入が停止される。その後、ポンプ６５を所定時間駆動してカートリッジ５８内に残っている冷却液７を針６４経由で排出した後、昇降機構（不図示）で針６４をカートリッジ５８から離脱させる。

これで生体高分子検査装置からカートリッジ５８を取り外すことができる。カートリッジ５８を図１０の右方へ引き抜くとカバー６２が点線６２ａの位置に戻り搬送流路５９を閉じる。搬送流路５９は外部から遮断されるため廃却部５９ａに収容された検査後のカプセルが外に容易に出ることはない。他の標的生体高分子に対してコンタミネーションの影響を与えることはない。

本発明の第１実施形態の概念図である。本発明の第１実施形態の搬送手段の概念図である。本発明の第２実施形態の概念図である。本発明の第２実施形態で示す４つの独立したカプセルが収容された状態の模式図である。本発明の第３実施形態の概念図である。本発明の第３実施形態の概念図である。本発明の第５実施形態の概念図である。本発明の第５実施形態の概念図である複数の試薬を扱う本発明の第６実施形態の概念図である。カートリッジ５８を備えた生体高分子検査装置に取り付けた状態の要部断面図である。本発明のカートリッジの模式図である。

符号の説明

１生体高分子検査装置、
２カプセル成形部、
３増幅反応部、
４増幅検出部、
５溶融検出部、
６カプセル収納部
７冷却液
８冷却流路
９検体
１０試薬格納部
１２皮膜液
１３検体流路
１４共通流路
１５第１ノズル
１７第２ノズル
１８カプセル
１９、３７受部
２０温度調整部
２１開閉部材
２２、４１制御弁
２３、４８ポンプ
２４搬送ベルト
２５従動ベルト
２６モータ
２７駆動伝達ベルト
２８液滴除去部
２９試薬流路
３０試薬切替部
３１廃却部
３２受部
３３凹凸搬送ベルト
３４傾斜部
３５連結体カプセル
３８カプセル取出口
３９流路
４３、４５チップ
４６チップ保持部
４７（ａ）（ｂ）吸引路
４９ＤＮＡ溶液保持部
５０試薬保存部
１００カプセル流路
１０３（ａ）（ｂ）冷却液流路連結口
１１５カプセル成形ノズル部
１１６ノズル連結口

Claims

液中で標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するカプセル成形手段と、前記カプセルに付着する液滴を除去する液滴除去手段と、前記液滴が除去された前記カプセルを搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で増幅する増幅反応手段と、増幅された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で検出する検出手段とを備えた生体高分子検査装置。
前記成形したカプセルを液により流す第一の流路と、
前記搬送手段により前記カプセルが搬送される第二の流路とを有し、
該第一の流路と該第二の流路とが開閉部材を介して連結されており、
前記第二の流路には、前記増幅、および前記検出が順次に行われるように前記増幅手段、および前記検出手段がそれぞれ配置され、さらに前記検出手段よりも前記第一の流路側に前記カプセルに付着する液滴を除去する液滴除去手段が配置されている
請求項１に記載の生体高分子検査装置。
カプセルを廃棄する廃棄手段が前記搬送手段の先に配置されている請求項１又は２に記載の生体高分子検査装置。
前記搬送手段は、搬送ベルトを含んでなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の生体高分子検査装置。
前記搬送手段は、前記生体高分子検査装置から着脱可能なカートリッジとして構成されている請求項１又は２に記載の生体高分子検査装置。
前記増幅反応手段が、温度調整部からなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の生体高分子検査装置。
前記温度調整部が、ペルチェ素子である請求項６に記載の生体高分子検査装置。
前記検出手段が、少なくとも生体高分子の増幅を検出する増幅検出部と、熱溶融解析を行う溶融検出部とのいずれかを含んでなる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の生体高分子検査装置。
前記カプセル成形手段は、カプセル成形部と、カプセル成形ノズル部と、冷却液を流すための冷却流路とを含んでなる請求項１ないし８のいずれか１項に記載の生体高分子検査装置。
前記カプセル成形手段が、さらに振動を加える振動手段を含んでなる請求項１ないし９のいずれか１項に記載の生体高分子検査装置。
前記カプセル成形ノズル部が、前記試薬を複数種類から選択できる試薬切替部を含んでなる請求項９に記載の生体高分子検査装置。
前記カプセル成形ノズル部が、試薬流路と、検体を供給する検体流路と、前記試薬流路と前記検体流路とが合流してなる共通流路とをさらに含んでなる請求項９又は１１に記載の生体高分子検査装置。
前記共通流路の内表面に、検体の付着を防止する処理が施されている請求項１２に記載の生体高分子検査装置。
前記カプセル成形ノズル部において、前記検体と接触する部分が交換可能である請求項１３に記載の生体高分子検査装置。
前記カプセル成形ノズル部において、前記検体と接触する部分を洗浄する洗浄手段をさらに含んでなる請求項１３又は１４に記載の生体高分子検査装置。
液中で標的生体高分子及び試薬をカプセル皮膜で密封しカプセルを成形するステップと、
前記カプセルに付着する液滴を除去するステップと、
前記液滴が除去された前記カプセルを搬送するステップと、
前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で増幅反応するステップと、
増幅された前記標的生体高分子を前記カプセルに内包した状態で検出するステップと
を含むことを特徴とする生体高分子検査方法。
前記検出するステップ後、前記カプセルを廃却するステップをさらに含んでなる請求項１６に記載の生体高分子検査方法。
前記搬送するステップが、カプセルを自動的に前記増幅反応するステップを実行する増幅反応手段及び前記検出するステップを実行する検出手段に運ぶ請求項１６又は１７に記載の生体高分子検査方法。
前記増幅反応するステップが、前記カプセルを破壊せずに前記カプセルに含まれる標的生体高分子を増幅反応させる請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の生体高分子検査方法。
前記検出するステップが、前記カプセルを破壊せずに前記カプセルに含まれる増幅された標的生体高分子を検出する請求項１６ないし１９のいずれか１項に記載の生体高分子検査方法。
前記カプセルを成形するステップが、少なくとも１つの独立したカプセルを成形するステップである請求項１６ないし２０のいずれか１項に記載の生体高分子検査方法。
前記カプセルを成形するステップが、任意の独立したカプセルの複数個若しくは任意の複数個の連結体カプセルのいずれかを成形するステップである請求項１６ないし２１のいずれか１項に記載の生体高分子検査方法。