JP7414134B2 - 遺伝子解析装置 - Google Patents
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Description
図1は、遺伝子解析装置の一例の外観を示す図である。遺伝子解析装置1は、その本体1Aの内部に、遺伝子解析装置1内の各要素の動作を制御するコントローラ10、試料、および、試料を解析するための機器を収容する。本体1Aには、本体1Aを開閉するためのドア15が設けられている。
図2は、遺伝子解析装置1の横断面を概略的に示す図である。遺伝子解析装置1には、試料調製領域2が設けられている。試料調製領域2には、検体および/または試薬から試料を調製するための要素が配置されている。試料調製領域2内の要素の詳細については、図7等を参照して後述する。
次に、遺伝子解析装置1における試料の解析のための動作について説明する。
まず、ボトル領域221内のボトルから、第1試薬孔222A,222Dおよび第2試薬孔222B,222Eのそれぞれにセットされたチューブへ、必要な試薬が分注される。
検体ラック21にセットされた検体容器内の検体と第1試薬孔222A,222Dおよび第2試薬孔222B,222E2セットされたチューブ内の試薬とが、キャピラリ孔222C,222Fにセットされた反応容器11へ注入される。
上記のように核酸増幅機6に必要な数の反応容器11がセットされた後、遺伝子解析装置1は、試料の核酸増幅反応のための制御を実行する。そして、遺伝子解析装置1は、蛍光物質によって標識された標識プローブを用いて標的核酸の検出を行う。蛍光物質としては、例えば、標的核酸とのハイブリダイゼーション時に消光するものを用いることができ、フルオロセイン又はその誘導体や、BODIPY(登録商標)シリーズ、ローダミン又はその誘導体といった標識プローブ末端においてグアニンとシトシンとの塩基対形成時に消光するものが好ましい。
変性工程では、コントローラ10は、熱風発生器64のヒーター641をONにし、ファン65を駆動することでチャンバ611内の空気をターンテーブル612の排出口63より排出する。これにより、チャンバ611内の気圧が低くなるため、チャンバ611の外の空気がヒーター641により加熱されながら熱風発生器64の内側を通ってチャンバ611内へと導入される。このようにして、チャンバ611内の温度を所定の温度(例えば、90~105℃)まで上昇させ、第2の保持孔62に保持されている反応容器11内の試料を加熱することにより、反応容器11内の試料に含まれる二重鎖核酸が一重鎖に解離する。
アニーリング工程では、コントローラ10は、ヒーター641をOFFにし、ファン65を駆動することでチャンバ611内の高温の空気を排出口63より排出する。これにより、チャンバ611の外の常温の空気が熱風発生器64を介してチャンバ611内へと導入される。このようにして、チャンバ611内の温度を所定の温度(例えば、35~65℃)まで低下させ、反応容器11内の試料を冷却することにより、反応容器11内における試料中の各一重鎖核酸の5’末端にプライマがアニーリングする。このとき、試料中に標的核酸が存在する場合は、標識プローブが標的核酸にハイブリダイゼーションする。チャンバ611内の温度を上述した所定の温度(例えば、35~65℃)に保った状態で一定時間(例えば、0.01~5分)が経過した後、照射部71の光源711により反応容器11の第1の側面114に励起光を照射する。標識プローブは標的核酸とのハイブリダイゼーション時に消光する性質を有するため、反応容器11内においては標的核酸とハイブリダイゼーションしていない標識プローブのみが励起されて蛍光を発生させる。この蛍光のうち、反応容器11の第2の側面115を透過したものが光センサ72により検出される。その後、ターンテーブル612を回転させ、別の第2の保持孔62に保持された反応容器11に対しても光の照射および蛍光の検出を行う。
伸長工程では、コントローラ10は、変性工程と同様に、チャンバ611内の温度を所定の温度(例えば40~80℃、好ましくは45℃~75℃)まで上昇させて反応容器11内の試料を加熱する。これにより、反応容器11内において一重鎖核酸の5’末端にアニーリングしているプライマが伸長して二重鎖核酸の複製物が生成される。このとき、標的核酸にハイブリダイゼーションしていた標識プローブは標的核酸から解離する。
図14は、遺伝子解析装置1のハードウェア構成を示す図である。
図15は、試薬管理情報のデータ構成の一例を示す図である。試薬管理情報は、ボトル領域221にセットされた8本のボトルの残量を管理するための情報である。試薬管理情報は、たとえばメモリ102に格納される。
図16は、試料調製情報のデータ構成の一例を示す図である。試料調製情報は、24個の試料のそれぞれの内容を表す。24個の試料は、12個のキャピラリ孔222Cのそれぞれにセットされた12個の反応容器11内の試料と、12個のキャピラリ孔222Fのそれぞれにセットされた12個の反応容器11内の試料とから構成される。試料調製情報は、たとえばメモリ102に格納される。
(1)メイン
図17は、遺伝子解析装置1における標的核酸の検出のために実行される処理のフローチャートである。遺伝子解析装置1は、たとえばプロセッサ101に所与のプログラムを実行させることによって、図17の処理を実現してもよい。なお、上記処理は、Field-Programmable Gate Array(FPGA)またはApplication Specific Integrated Circuit(ASIC)等の専用の回路によって実行されてもよい。
図18は、図17の試薬分注(ステップS30)のサブルーチンのフローチャートである。
図22は、図17の試料調製(ステップS40)のサブルーチンのフローチャートである。
ステップS410にて、遺伝子解析装置1は、試験番号Nに対応する第1試薬のチューブ(図7に示す例では、12個の第1試薬孔222Aおよび12個の第1試薬孔222Dのいずれかにセットされたチューブ)まで移動させる。
ステップS414にて、遺伝子解析装置1は、分注器3を、試験番号Nに対応する第2試薬のチューブ(図7に示す例では、12個の第2試薬孔222Bおよび12個の第2試薬孔222Eのいずれかにセットされたチューブ)まで移動させる。
ステップS418にて、遺伝子解析装置1は、分注器3を、試験番号Nに対応する反応容器11(図7に示す例では、12個のキャピラリ孔222Cおよび12個のキャピラリ孔222Fのいずれかにセットされた反応容器)まで移動させ、分注器3の先端の分注チップ8を反応容器11に挿入する。これにより、分注器3(の先端の分注チップ8)が反応容器11と嵌合する。
次に、分注器3の移動経路について説明する。
Claims (4)
- 複数の反応容器のそれぞれに注入される試薬を収容する複数の試薬ボトルを保持するラックを備え、
前記ラックは、
所与の試薬を収容する第1の試薬ボトルを保持する第1のボトル孔と、
前記所与の試薬を収容する第2の試薬ボトルを保持する第2のボトル孔と、を含み、
複数の前記反応容器のそれぞれに注入される試薬を収容する複数のチューブに前記所与の試薬を分注する分注器と、
前記分注器の動作を制御するコントローラと、をさらに備え、
前記複数のチューブは、第1のチューブと第2のチューブとを含み、
前記コントローラは、
前記第1のチューブと前記第2のチューブへの分注に必要な前記所与の試薬の量を特定し、
前記第1の試薬ボトルに収容される前記所与の試薬の残量が特定された前記量以上であれば、前記第1の試薬ボトルから前記第1のチューブおよび前記第2のチューブへ前記所与の試薬を分注し、
前記第1の試薬ボトルに収容される前記所与の試薬の残量が特定された前記量未満であれば、前記第1の試薬ボトルおよび前記第2の試薬ボトルから前記第1のチューブおよび前記第2のチューブへ前記所与の試薬を分注する、遺伝子解析装置。 - 前記コントローラは、前記第1の試薬ボトルを前記第2の試薬ボトルよりも優先して利用することを表す情報を格納するメモリを含む、請求項1に記載の遺伝子解析装置。
- 前記ラックは、前記第1のボトル孔に付与される第1の標識と、前記第2のボトル孔に付与される第2の標識とを含み、
前記第1の標識と前記第2の標識は、共通の情報を含む、請求項1または請求項2に記載の遺伝子解析装置。 - 前記ラックは、前記第1のボトル孔に付与される第1の標識と、前記第2のボトル孔に付与される第2の標識とを含み、
前記第1の標識と前記第2の標識は、互いに異なる情報を含む、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の遺伝子解析装置。
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