TW201408781A - 反應容器用光測定裝置及該方法 - Google Patents

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Takaki Sugimoto
Yu MATSUKUBO
Shuuichi KOBAYASHI
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Abstract

本發明係關於反應容器用光測定裝置及該方法,可有效率地高信賴性地測定反應容器內的光學狀態。本發明之反應容器用光測定裝置具有:可與各反應容器聯繫之複數個聯繫部,設有與所聯繫之該反應容器之內部以光學方式連接之導光部之前端;與該各聯繫部相應而設置之連接端排列體,具有將設有該導光部之後端之複數個連接端沿著既定路線排列而支持的排列面;測定器,具有可依序與各連接端以光學方式連接之測定端,藉由連接端與測定端之光學方式連接形成之前述光學方式狀態受光;以及使各連接端與各測定端依序以光學方式連接之導光切換機構。

Description

反應容器用光測定裝置及該方法
本發明係關於一種反應容器用光測定裝置及該方法。
進行核酸(DNA、RNA等)及其碎片(寡核苷酸、核苷酸等)的放大等的反應時,於要求所謂基因表現量的分析之定量性的檢查,必須使各核酸的相對量之比以可以看出地方式放大。因此,使用即時的PCR法,使用具備熱循環機及分光螢光光度計之裝置,在PCR的DNA放大產物的生成過程以即時檢出,進行分析,無需電泳法的分析。而且,作為對包含於放大前的樣品之各DNA、RNA的相對量之比,照樣維持定量性之進行放大的DNA放大法,係使用SPIA(single primer isothermal amplification;單引子恆溫放大)法。於該SPIA法,變成藉由利用DNA/RNA嵌合引物(chimeric primer)、DNA聚合酶(polymerase)、RNaseH的恆溫反應之即時DNA放大法。
現在,於進行如此的核酸放大等處理及其測定時,傳統使用藉由手工之過濾器、使用磁性粒子藉由磁場而吸附於容器、移液吸頭(pipette tip)的內壁、或使用離心分離機,將目標核 酸從檢體分離萃取。分離萃取的目標物質,與反應用溶液一起利用手工法等傳遞且導入反應容器內,利用手工法等密封該反應容器後,使用反應用溫度控制裝置進行反應時,對反應容器使用光測定器,進行光學的測定(專利文獻1)。
於各步驟以手工法實施時,對使用者的負擔變大,各步驟藉由組合分注器(dispenser)、離心分離機、磁力裝置、溫度控制器、反應容器的密閉用裝置、光測定裝置等實施時,所使用的裝置規模恐會變大,操作面積擴大。特別是處理複數檢體時,分離萃取複數目標核酸,為了分別放大,其所花工夫進一步變多,而且操作面積恐會進一步擴大。
特別是進行放大的核酸(DNA、RNA等)等的反應在複數個反應容器內進行,該些反應進行光學測定而監控時,變成1個測定器利用手工法依序移動至各反應容器,進行測定,或者預先於每個反應容器設置測定器進行測定。
於前者使用1個測定器時,測定器以手動移動至各反應容器的開口部時,由於反應容器與測定器之間的細微位置的差異或相對運動,在每一反應容器恐會產生測定條件的細微差異。
於後者的每個反應容器設置測定器時,定位精度變高,但裝置規模變大,製造成本恐會增加。而且,於控制溫度及測定時,密封反應容器的開口部較理想,藉由手工法對複數反應容器以蓋子進行密封、開封,耗費勞工,特別是蓋子與容器開口部密合,不容易打開蓋子,附著於蓋子的內側之溶液流下、飛散,恐有污染。而且,設置專用的蓋子開關裝置,會使裝置複雜化,製造成本恐會增加(專利文獻2)。
有不設置測定器於每一反應容器而自動進行測定,以具有多數井(well)的微量多孔盤(microplate)以熱循環機進行溫度控制時,在微量多孔盤上,使感測模組移動,依序進行各井的光測定之裝置(專利文獻3、4)。
於該裝置,因感測模組自體在被支持於前述熱循環機的狀態下使其移動,具有精密光學系統構件、光電子倍增管等的電子電路之感測模組,伴隨移動造成的加速度而增加負載,變成測定器的雜訊、故障的原因,而且裝置壽命恐會變短。
而且,前述感測模組被支持於前述熱循環機,或者被支持於密封微量多孔盤的各井之封蓋,因只有水平方向移動,於各井與前述測定器的測定端之間,為了必須有一定的間隙,因為無法防止因光的散射之衰減以及完全遮斷對相鄰的井之光的漏出或進入,恐會無法進行高精度的測定。
再者,前述感測模組,在接收從前述容器的光或照射時,使用半反射鏡,分割光徑,測定器內必須採取長光路徑,有裝置規模恐會變大的問題點。
而且,前述感測模組係通過排列於前述微量多孔盤的各井而移動者,於井的個數變多時,因為移動距離長,處理時間恐會變長,同時前述測定器的問題點也恐會產生。
而且,對密閉的反應容器進行光學測定時,具有透光性的蓋子、光學系統構件因結露而起霧,測定恐會變困難。
因此,要進行核酸放大等的測定,變得需要專門的研究員、技術人員作為其前提,如此的情事妨礙基因分析的泛用化、醫院等的臨床應用的擴大。
所以,於臨床時等,防止交互污染且減輕使用者的勞務,關於核酸等,為了容易地進行從萃取放大、再藉由測定之基因分析,重要的是提供從目標物質的萃取、放大等的反應、再到測定為止一貫自動化,裝置小型化,便宜且高精度的裝置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開WO96/29602
[專利文獻2]日本專利特開2002-10777公報
[專利文獻3]美國專利第7148043號
[專利文獻4]美國專利第7749736號
所以,本發明係為了解決以上問題點而成者,其第1目的,在於提供核酸等的反應容器內的光學狀態,精度且信賴性高、可迅速且有效率地測定之反應容器用光測定裝置及其方法。
第2目的,在於提供光學系統的構造簡單化且對複數反應容器使用少數測定器進行測定,防止裝置規模擴大、裝置構造複雜化,便宜地製造之可使用的反應容器用光測定裝置及其方法。
第3目的,在於提供對於進行核酸的放大等的複數反應容器,光學的測定及其附帶的處理一貫自動化並行,確實防止因從外部朝複數反應容器內的外物之侵入、由複數反應容器的漏液等之污染及測定時相鄰的測定器間的光串擾(crosstalk),可進 行信賴性高的處理之反應容器用光測定裝置及其方法。
第1發明,係反應容器用光測定裝置,具備:2個以上的聯繫部,有可直接或間接連結2個以上的各反應容器,設有與所聯繫的該反應容器內部以光學方式連接的1或2個以上的導光部之前端的連接端排列體,對應各聯繫部設置且具有將前述導光部之後端之2個以上的連接端其前端設置於該聯繫部的導光部之後端之2個以上的連接端沿既定路徑排列而支持之排列面,該導光部之前端係設於前述聯繫部;測定器,靠近或接觸前述排列面而設置,具有與該各連接端沿前述既定路徑依序以光學方式可連接之1或2個以上的測定端,該連接端與該測定端藉由光學方式連接,依據前述反應容器內的光學狀態的光而受光;導光切換機構,使排列於前述連接端排列體之前述各連接端對前述各測定端相對移動依序以光學方式連接。
於前述測定器為複數種的測定器所構成時,對各測定器,至少鄰接的測定器間,具有以互相不同的各既定頻率調變各測定器應受光的光的強度之調變器以及關於該各測定器受光的光,使其調諧於前述各既定頻率而得到對應的受光的光的強度之調諧器較理想。
於設置有前述反應容器的容器群,除前述反應容器外,具有容納檢體、試藥等的液體之2個以上液體容納部較理想。而且,於容器群,包括作為複數液體容納部的井(well)排列成矩陣狀或行(列)狀之微量多孔盤、作為複數液體容納部的井排列成列狀之匣狀容器。於進行核酸放大時,於前述容器群,具有例如容 納可捕捉檢體、放大對象之核酸或其碎片之磁性粒子懸浮的磁性粒子懸浮液、前述放大對象的分離及萃取所使用的分離用溶液、核酸放大所使用的放大用溶液之2個以上的液體容納部較理想,而且設置前述2個以上的聯繫部排列於導光用支架較理想。
此處,所謂「放大用溶液」,例如於進行藉由PCR法之放大時,係指放大對象的DNA模板溶液、引導物(primer)溶液、DNA聚合酶、核苷酸溶液、反應緩衝溶液等,於進行藉由SPIA法之放大時,係指DNA/RNA嵌合引物(chimeric primer)、DNA聚合酶、RNaseH溶液等。而且於即時PCR,通常作為進行使用含有螢光物質的螢光試藥的方法,有嵌入法(intercalation)、雜交法(hybridization)以及LUX法。「嵌入法」係於SYBR(登記商標)GREEN I、溴化乙錠(ethidium bromide)等螢光物質在擴展反應時,嵌入雙鏈DNA,藉由激發光的照射,利用發出螢光的特性,測定DNA量之方法。因此,於放大用溶液中,至少含有前述螢光物質以及抑制該螢光物質發光的淬滅劑(quencher)。「雜交法」係除PCR引導物外,使用以螢光物質標示的DNA探針(DNA probe),只檢測目標之PCR產物之方法。亦即,藉由螢光物質標示的DNA探針雜交於目標之PCR產物,檢測該雜交的DNA(量)。「LUX法」係利用標示於寡聚核酸的螢光物質的螢光訊號,隨該寡聚核酸的形狀(排列、單鏈或雙鏈等)而受影響的性質。於實際的即時PCR,使用以1種螢光物質標示的PCR引導物(LUX引導物)以及對其無標示化的PCR引導物,進行即時PCR。該PCR引導物,螢光物質標示於3’末端附近,在與5’末端之間,設計成為髮夾構造。LUX引導物為髮夾構造時,解決消光效果,增加螢光訊號。藉由測定 該訊號增加,可測定PCR產物量。
包含前述反應容器的容器、蓋子等的材料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂等的樹脂、玻璃、金屬、金屬化合物等。容器的大小,例如可容納數μl升至數100μl的液體,同時可插入分注管尖的大小。例如於圓筒狀時,例如1個容器的尺寸之直徑為數mm至數十mm,深度為數mm至數十mm。
前述反應容器內,藉由溫度控制器,可控制溫度者較理想。
所謂「溫度控制器」,係具有依據來自外部的訊號等而可上升或降低容納作為溫度控制的對象之液體的反應容器內的溫度之溫度源,作為溫度源,於塊狀構件,例如設置珀爾帖(Peltier)元件、加熱器、冷卻裝置等。於進行PCR等的處理,作為溫度控制器,較理想為使用珀爾帖元件之熱循環器。亦即,於前述容器群或載台(stage),將作為溫度源之藉由珀爾帖元件降溫之溫度控制用塊體,藉由設置於接近或接觸前述反應容器的一部分(例如下側壁部分)或全部,進行溫度控制者較理想。而且,可進行藉由LAMP法之恆溫的放大溫度控制。
所謂「溫度控制」,係指對作為對象之液體或容器,於1或2個以上被設定的既定溫度,維持所設定的時間,依據所決定的順序,實施所決定的次數。對前述溫度控制器的指示,係依據程式藉由傳遞該訊號所構成。
所謂「既定溫度」,係指作為對象的液體等物體應達到的目標溫度,例如含於前述液體的DNA等的核酸、核酸碎片之寡核苷酸等藉由PCR法放大時,作為被設定的既定溫度,例如進 行PCR法的溫度循環,亦即DNA的改性、退火或雜交、擴展所分別需要的各個溫度為約94℃、50℃至60℃之間的溫度以及約72℃。另一方面,於藉由SPIE法(商標)時,為固定溫度,例如設定為55℃等。
再者,於該既定溫度,例如於從高溫度的既定溫度遷移至低溫度的既定溫度時,係藉由溫度控制器,在比該些既定溫度低的遷移促進用溫度進行冷卻,再者,於從低溫度的既定溫度遷移至高溫度的既定溫度之際,在比該些既定溫度高的遷移促進用溫度進行加熱,縮短遷移時間,包括為了將1個循環時間收到既定的循環時間內的遷移促進用溫度。「既定時間」,係維持各溫度所需的時間,取決於放大法的種類、PCR法使用的試藥、液量、噴嘴的形狀、材料、大小、厚度等,1個循環總共例如為數秒至數10秒,作為PCR法全部的處理時間,例如約數分鐘至數10分鐘左右。再者,遷移時間也包含於既定時間。
「聯繫部」係與前述反應容器直接或隔著密封蓋等間接地可解除、可聯繫之零件。於該聯繫部,設置有與前述反應容器內以光學方式連接且依據該反應容器內的光學狀態的光可導光之導光部的前端。此處,所謂「與反應容器聯繫」,係指接近或連結反應容器的開口部、外部、外底部或安裝的密封蓋、鞘等,「接近」(proximity)係指不接觸,與導光部之間可以光學方式連接之程度的靠近。「連結」,包括接觸、密接、密合、嵌合、安裝,與導光部之間以光學方式可連接地至少接觸。藉由該聯繫,設置於該聯繫部之導光部與反應容器內以光學方式連接。作為聯繫部,例如為設有導光部之後述導光用支架的板狀部分。所謂「導光部」, 係指可通過光線之光學系統構件或其組合。導光部的前端,係在該板狀部分鑽孔的孔、光纖等的透光性部分或透鏡等的光學系統構件或其一端。而且,例如從前述導光用支架突出設置的圓筒狀等的構件,導光部的前端,為設置於該圓筒狀的零件之空洞、光纖等透光性部分或透鏡等的光學系統構件或其一端。作為導光部,其一部分為可撓性時較理想。該情況,例如光纖或光纖束或該些與透鏡等的光學構件之組合。於測定螢光時,有具有2個以上的導光部之情況,於該情況,使用其一部分作為照射用,其他作為受光用。再者,連接端,係具有該些光學構件或其另一端者。而且,於直接聯繫前述反應容器的開口部之情況,有使用礦物油等密封反應容器內時,於該情況,該聯繫部係形成為可直接密封該反應容器較理想。而且,於開口部以外聯繫時,前述反應容器或其聯繫部分必須具有透光性。聯繫部的材質,係使加熱部的熱通過聯繫部不放熱地以PEEK材料等熱傳導率低且有剛性的樹脂形成,因防止結露,所以較理想。而且,於加熱部的熱通過聯繫部不放熱時,可防止對設置於聯繫部之光纖、透鏡等的光學系統構件之熱的影響。較理想為使前述連接端排列體的排列面上鄰接的前述連接端的間隔,形成比導光用支架之鄰接的前述聯繫部的間隔小。藉此,相對聯繫部的排列,連接端的排列可聚集化。
所謂「既定路徑」,係指藉由前述測定端與前述連接端排列體相對移動,可掃瞄該測定端沿其排列的全部連接端之平面或曲面上的路徑,連結全部連接端的路徑,為沿著單線或多重線不交叉的線段(包括鋸齒線、封閉線)、曲線(包含螺旋、封閉曲線)、或該些的組合等之路徑。較理想為單線或多重線的各路徑為 連續地沿著無尖點、角的線段、具有測定端可追隨的曲率之平滑的曲線者較理想。
前述聯繫部與連接端,有1對1對應的情況、複數對1對應的情況、1對複數對應的情況。這是因為中途,導光部分支或合流,或複數導光部所構成的導光部束可分支或合流。
該既定路徑係依據測定器的測定端的個數、形狀、配置或大小,使其可圓滑地掃瞄的方式而決定較理想。例如對連接端的測定端之移動,沿著沒有急劇的方向轉換,例如對行進方向沒有朝鈍角、直角的方向之轉換的直線之既定路徑較理想。
聯繫部的排列圖形,例如為行列狀、行狀或列狀,連接端的排列圖形,例如與其相同的排列,與其只有在大小差異之類似的排列或排列圖形相異的情況,例如圓形狀、其他封閉曲線狀、1列狀或具有更少列數或行數之行列狀時。決定前述既定路徑,使其通過排列的連接端全部。於連接端設置成可相對聯繫部移動的情況,也包括於相對聯繫部不動之相同的光學支架的聯繫部的排列面的相反側的連接端排列面,設置作為連接端排列體的情況。
再者,前述連接端的排列,相對前述聯繫部的排列為聚集化較理想。於該情況,導光部具有可撓性較理想。「聚集化」,係指前述既定路徑(或前述連接端的排列圖形),為藉由包圍前述導光用支架的聯繫部的排列圖形之區域面積或比鄰接的聯繫部之間的間隔小的區域範圍或小間隔,縮短全部掃瞄距離進行較理想。藉此,於相同速度時,前述聯繫部在比直接掃瞄測定端時下短的時間可進行處理。而且,空間上也縮小裝置的規模,有用 於製造費用的削減、操作空間的有效利用。
例如,「聚集化」係藉由前述連接端排列體的排列面上的鄰接的前述連接端的間隔比導光用支架之鄰接的前述聯繫部的間隔小而進行時,例如複數反應容器為9mm間距的間隔排列時,前述導光部的光纖的外徑為1.5mm時,實驗確認連接端的排列的間距可設定為3.75mm。
聚集化的程度越高,處理時間越短,且空間上壓縮裝置規模較理想,至少前述連接端排列體與前述測定器之間的相對移動或掃瞄,在安定的可受光時間內應測定的全部反應容器的受光可完成的程度以下較理想。此處,所謂「安定的可受光時間」,係指反應容器內可受光的狀態維持安定的時間,例如即時PCR的嵌入法、LUX法或雜交法的TaqMan探針時,其係相當於PCR的各循環的擴展反應進行的時間。再者,以雜交法使用FRET探針時,其係相當於退火的時間。
藉此,因可應用於對安定的可受光時間短的發光體等,泛用性高。
1個循環所花費的時間,例如數10秒至數分鐘,該安定的可受光時間,例如數秒至10秒左右。但是,PCR反應初期之循環,螢光檢測量為檢測界線以下,PCR反應後期之循環,變成高原狀態,在嚴格的意義確保定量性,變成可觀察指數的PCR放大的放大曲線的範圍內。本發明,利用安定的可受光時間為可使用測定端的反應容器間的移動時間,藉由從各反應容器的光之受光所需的相對移動在安定的可受光時間內進行,從複數反應容器的受光,不使用複雜的光學系統構件,且不擴大裝置的規模, 藉由比反應容器數目少的個數或1個測定器,可幾乎並行地進行。
所謂「光學狀態」,係指發光、呈色、變色或變光等的狀態。所謂依據光學狀態之光,係指發光或變光之光,對呈色或變色照射的光之反射光或透過光、散射光等。
所謂「前述各連接端與前述測定端依序以光學方式連接」,係指前述連接端與前述測定端,在近距離互相面對地以光學方式連接。連接的瞬間,因相當於前述測定器受光的光量的極大值,前述測定控制部,藉由算出該光量的極大值,所要測定的數據變成特定。
「測定器」,例如為可測定螢光、化學發光者,於前者的情況,具有1或2種以上的激發光的照射、具有1或2種以上的波長的螢光之受光、及其濾光器。該些使用光纖導光較理想。而且,測定器,有由對應波長(或頻率)的大小、範圍設定之相異的複數種的測定器所構成的情況。
「測定端」係至少具有設置於前述測定器之應受光的入射口,以及於測定螢光時,具有應照射的光的射出口。該些可設置作為其他的測定端。再者,前述入射口或射出口係以光學方式連接設置於內部的光電元件所構成的受光部或照射源。此時,可隔著各受光用的導光部或照射用的導光部連接。而且,前述連接端排列體、測定端、測定器,與進行加熱控制、溫度控制的反應容器、安裝用的支架直接接觸之不接近的方式分離的位置較理想。
再者,於前述反應容器用光測定裝置,除此之外,雖沒有明示,但具有「測定控制部」,「測定控制部」係控制前述 測定器及導光切換機構,由內建於前述反應容器用光測定裝置的電腦(CPU)以及驅動該電腦的程式所構成,例如藉由透過DA轉換器而傳遞訊號至驅動前述移動機構之核心控制部,完成測定控制。
此處,所謂「調變器」,係將各測定器應受光的光的強度以既定頻率使其調變之裝置。例如,於反應容器內的光學狀態為螢光的發光之情況,具有後述的激發光調變部。該激發光調變部,係使施加於照射於螢光物質之激發光產生用的照射源之電壓成為具有前述既定頻率的振動電壓之振動電壓供應電路等的驅動電壓、或以前述既定頻率使應受光的光閃爍用的各種裝置,例如包括光快門(shutter)、旋轉的多邊型反射鏡、有透光孔旋轉體之光斷續器(chopper)。「既定頻率的振動電壓」係包含正弦波的振動、光閃爍的脈衝波的變化。「調諧器」,係關於受光的光,藉由使其調諧於前述既定頻率,得到對應受光的光之光強度之裝置,例如具有取出前述頻率或頻率帶之帶通濾波電路。此係因一般激發光的波長比螢光的波長短,且強度高,故複數種類的螢光,於使用複數種類的激發光在互相接近的狀態下可進行測定。於如此時,某激發光的波長與螢光的波長重疊時,螢光從激發光萃取變得困難。所以,至少於鄰接的測定器間,以不同的既定頻率調變,變得可區分兩者。藉此,可排除自然光等的其他雜光。
再者,作為「既定頻率」,係1Hz至1MHz之間,較理想為1kHz至10kHz左右。由於為「至少於鄰接的測定器間」,於分離一定距離以上的測定器間時,可使用相同的頻率。
第2發明係由前述測定器受光時,至少除前述測定端外,設置測定器本體相對該反應容器以及具有與其聯繫的聯繫 部之前述導光用支架為不動之反應容器用光測定裝置。
所以,有前述連接端排列體對前述測定端移動,或測定端對前述連接端排列體移動時,前述測定器本體於前述反應容器聯繫至前述導光用支架為止,可設置成為可相對前述反應容器或前述導光用支架而移動。於前者,例如有測定器本體與前述導光用支架連動時,或一部分方向的移動地連動時,於後者,有測定器本體與前述反應容器連動,或與反應容器一起固定於載台時。再者,若是存在測定端時,測定器本體外亦包含到測定端的導光部。
第3發明,係前述測定器為可受光特定波長或特定波長帶的光的複數種的特定波長測定器所構成,各特定波長測定器具有與前述各連接端沿前述既定路徑依序可以光學方式連接的至少1個測定端,設置於前述各特定波長測定器之前述調變器的前述頻率係至少於鄰接的既定特定波長測定器間互相不同,於依據前述光學狀態之光為螢光時,各特定波長測定器,具有照射對應特定波長或特定波長帶的螢光激發之既定激發光的照射源以及前述可受光特定波長或特定波長帶的螢光的受光部,對應前述各特定波長測定器之前述各調變器,具有以前述既定頻率調變各既定激發光之激發光調變部,前述各調諧器係對前述受光部受光的光,萃取具有前述各既定頻率的光的強度數據之帶通濾波電路或鎖相放大器之反應容器用光測定裝置。
此處,於測定端,例如設置空洞、透鏡等的光學系統構件、光纖等的導光部。而且,於各測定端,具有與前述照射源連接的照射口、與受光部連接的受光口。所謂「帶通濾波電路」,係指從測定對象的訊號(調變的)只萃取具有包含前述既定頻率的 頻率帶之光的訊號而除去其他頻率的訊號之電路,例如高通濾波器以及低通濾波器的組合之濾波電路,所謂「鎖相放大器」係指測定對象的訊號與調變的具有前述既定頻率的參考訊號的2個以乘法器(phase sensitive detector)相乘,然後平滑化,得到具有擁有前述既定頻率的訊號的強度成分之輸出訊號之電路。
第4發明,係2個以上的前述聯繫部設置於導光用支架,具有支架移動機構,前述聯繫部與2個以上的前述反應容器同時直接或間接地聯繫地使前述導光用支架相對前述反應容器移動之反應容器用光測定裝置。
較理想為使前述連接端排列體的排列面上鄰接的前述連接端的間隔,形成比導光用支架之鄰接的前述聯繫部的間隔小。
前述支架移動機構係於使前述導光用支架可相對前述容器群於上下方向可移動時,可按壓或震盪安裝的密封蓋,覆蓋前述反應容器的開口部。亦即,前述測定控制部係隔著覆蓋前述反應容器的開口部之密封蓋,間接與前述聯繫部聯繫後,控制密封蓋的按壓或震盪較理想。藉由按壓,可確實地密封反應容器,同時藉由震盪,可迅速地且容易地解除反應容器的開口部與密封蓋間的密閉狀態而可放開。所以,可得到高處理效率以及信賴性。
再者,當聯繫部並非藉由與前述反應容器的開口部直接或間接的嵌合等的連結,而以接近反應容器地與反應容器聯繫時,不進行上下方向的相對移動,藉由水平方向的移動,聯繫部與反應容器之間的聯繫以及其解除,可依序圓滑地重複進行。
而且,可提供反應容器用光測定裝置,其中,設置 於前述導光用支架之2個以上的聯繫部,在可與2個以上的反應容器直接或間接地同時可聯繫的狀態下,排列於相對該導光用支架可在水平方向可移動的聯繫部排列體,藉由該聯繫部排列體對前述導光用支架移動,不移動前述導光用支架而藉由該聯繫部排列體,可與比同時可聯繫的反應容器數目多的反應容器聯繫。於該情況,各聯繫部與反應容器的聯繫,各聯繫部可插入,其聯繫部排列體延伸於可移動的水平方向,同時於該導光用支架每個前述聯繫部設置有2個以上的凹槽內或互相以間隔壁分隔的2個以上的區域等的互相遮蔽的遮蔽區域內進行較理想。藉此,可確實地防止從其他反應容器的光之混入。
於該情況,前述聯繫部係不管前述導光用支架的上下方向的移動,只在水平方向移動,可使其容易地且快速地與反應容器聯繫。所以,包含聯繫部排列體的水平方向的移動,藉由設定聯繫部排列體的速度,使其可在前述安定的可受光時間內進行,更進一步對多數反應容器,藉由1組測定器,幾乎並行地可進行受光及測定。
再者,前述測定器,具有與前述各連接端以光學方式可連接的1或2個以上的測定端,於具有特定波長或特定波長帶的光可受光的複數種的特定波長測定器時,具有沿前述既定路徑,對準與前述各連接端以光學方式可連接的複數前述各測定端之測定端對準部較理想。
「對準」係整體地或連鎖進行。所謂「整體」,係指前述測定端之間無自由度地互相固定地排列。所謂「連鎖」,係指前述測定端,具有如鏈般程度之自由度地排列。「對準」,有沿著 前述既定路徑的掃瞄方向或沿著垂直於掃瞄方向,排列各測定端時。於後者時,作為既定路徑,變成複數路徑為平行排列。
根據本發明,藉由使用複數種的發光物質、呈色物質、變色物質或變光物質,複數種的放大對象在1個反應容器,以相同條件並行地進行放大處理,對複數種的放大對象,藉由使用以複數種的發光物質等標示化的引導物等,可進行多重PCR放大、多重即時PCR。
由於是「特定波長或特定波長帶的光」,例如為可見光的話,係在紅色、黃色、綠色、藍色、紫色等的波長範圍。
第5發明,係於前述容器群,具有安裝於1或2個以上的前述反應容器且密封該反應容器之具有透光性的密封蓋之反應容器用光測定裝置。
此處,「密封蓋」,係指除板狀或塊狀的非可撓性者外,包含具有柔軟性的薄膜狀或膜狀者。於前述之「安裝」,係包含嵌合、螺合、摩擦、吸附、附著、接合等。於該情況,可裝卸地安裝較理想。
而且,前述導光用支架的各聯繫部在各反應容器的開口部聯繫時,對覆蓋前述反應容器的開口部的密封蓋,可按壓或震盪前述聯繫部或噴嘴者較理想。
前述聯繫部突出於前述導光用支架設置較理想。於該情況,聯繫部例如具有棒狀、筒狀、錐狀等形狀,該構件的下端部可接觸前述密封蓋較理想。
前述密封蓋,係以1個覆蓋1或2個以上的反應容器的開口部。密封蓋,例如使其安裝於後述的噴嘴而移動,使用 管尖裝卸機構,使其覆蓋反應容器的開口部。因此,於密封蓋的上側,設置可裝卸於1或2個以上的前述噴嘴之1或2個以上的安裝用凹槽。1或2個以上的前述聯繫部,藉由前述導光用支架的上下方向的移動,插入該凹槽(也有聯繫用的凹槽)內,可使其與反應容器聯繫。
密封蓋可不藉由噴嘴移動,而設置專用的密封蓋搬送機構。作為該密封蓋搬送機構,前述反應容器用光測定裝置,例如對前述容器群可移動的搬送體、覆蓋各反應容器的開口部之覆蓋板以及可透光的除該覆蓋板的中央部的部分之突出於下側之可安裝前述覆蓋板於前述反應容器之安裝部的密封蓋,具有密封蓋搬送體,前述安裝部在可裝卸於反應容器的狀態下握持前述覆蓋板而露出於下側,依據前述反應容器的排列,密封蓋搬送體具有排列於前述搬送體之1或2個以上的握持部。而且,密封蓋搬送體,不與前述導光用支架連動,簡化裝置構造,可防止裝置規模的擴大。
於該情況,於密封蓋的上側,因無需設置噴嘴安裝用的凹槽,前述聯繫部係不依前述導光用支架的上下方向的移動,在密封蓋上反應容器的開口部只在水平方向移動,而可容易地聯繫。於該情況,若聯繫部的水平方向的移動可在前述安定的可受光時間內進行的話,可更進一步對多數反應容器可幾乎並行地受光以及測定。
第6發明,係於前述導光用支架,具有可加熱前述密封蓋之加熱部之反應容器用光測定裝置。
例如,前述測定控制部,係前述密封蓋同時安裝於 前述聯繫部後,使前述光學的聯繫部同時與2個以上的反應容器間接地聯繫,控制前述支架移動機構後,使前述密封蓋加熱地控制前述加熱部。「加熱部」,例如具有藉由附加的電流大小或根據ON.OFF(開.關)控制而設定的溫度之加熱功能。
此處,密封蓋藉由該加熱部之加熱,係為了於前述密封蓋密封的前述反應容器的溫度控制時防止結露而進行。
第7發明係具備:具有接觸或接近前述反應容器的下側壁部分而設置之溫度源的溫度控制器以及具有位於比前述反應容器的該下側壁部分更上側之接觸或接近前述反應容器的上側壁部分而設置之可加熱該上側壁部分的加熱源的加熱部之反應容器用光測定裝置。
此處,「下側壁部分」,係將可容納反應容器的全部容量的一部分(例如1%至90%)的預定的既定液量之容量部分予以包圍包含底部之牆壁部分或其一部分。該下側壁部分,例如為可容納前述規定液量的液體的部分之牆壁部分。例如,於由與前述聯繫部聯繫的廣口管部以及細口管部所構成的反應容器時,設置於細口管部。「上側壁部分」,係反應容器的全部容量內,包圍容納前述規定液量的下側容器部分之剩餘的容量之容器部分或其一部分。「上側壁部分」,通常設置於與前述下側壁部分空出間隔之反應容器的上側較理想。上側壁部分,係比下側壁部分更靠近開口部、密封蓋或聯繫部。例如,前述廣口管部以及前述細口管部所構成的容器的情況,聯繫部與廣口管部嵌合而聯繫時,於廣口管部的牆壁部分,設置上側壁部分。上側壁部分,例如相當於沿著該容器壁的周圍的帶狀部分。
前述測定控制部係使前述聯繫部與反應容器同時直接或間接的聯繫地控制支架移動機構後,控制前述加熱部,防止前述聯繫部直接或間接的結露。所謂「間接的聯繫」,係隔著密封蓋、反應容器的外壁等,前述聯繫部與反應容器聯繫的情況。「加熱部的控制」,為了防止結露,依據「溫度控制」進行。例如,加熱溫度係設定為比溫度控制所設定的各既定溫度高數度(防止結露所需之超過水蒸氣露點之溫度)至數10℃(比反應容器的材料的熔點充分低之溫度),例如1℃至60℃,較理想為高約5℃的程度,進行控制。例如,於放大為PCR時,從94℃至高數度的溫度,例如在100℃加熱,於恆溫時,於既定溫度為約55℃時,例如比其高數度的溫度,例如在60℃至70℃左右加熱。再者,加熱溫度係取決於作為溫度控制對象的液量、排列的反應容器的位置。例如根據實驗,於溫度控制所設定的溫度為95℃時,液量25μL係在113℃下結露消失。
加熱部係直接對反應容器進行加熱,而非對聯繫部或密封部,以減輕或除去設置於聯繫部之光學系統構件或接近聯繫部之測定端的熱的影響,防止稜鏡、光纖、凹凸透鏡、球面透鏡、非球面透鏡、鼓形透鏡、折射率分佈型棒狀透鏡等的各種透鏡、反射鏡、導波管等光學系統構件的劣化,且可提高通過光學系統構件所得之畫像的信賴性。於聯繫部藉由使用前述光學系統構件之球面透鏡、非球面透鏡等的各種透鏡,可在前述反應容器內產生的開口部方向射出的光,可確實地聚光,入射光纖等的導光部而導光。
此處,反應容器、具有接觸或接近該反應容器的前 述下側壁部分而設置的溫度源之進行前述反應容器內的溫度控制之溫度控制器以及具有接觸或接近前述上側壁部分而設置之可加熱前述上側壁部分的加熱源之加熱部,構成反應容器控制系統。
於該情況,前述反應容器,係由廣口管部以及設置於該廣口管部的下側之與該廣口管部連通的形成比該廣口管部細之細口管部所構成,該廣口管部可嵌合於前述聯繫部的前端,於該細口管部,可容納液體,前述下側壁部分係設置於前述細口管部,前述上側壁部分係設置於前述廣口管部較理想。而且,藉由前述加熱部加熱之反應容器的上側壁部分或與其接觸的密封蓋與前述聯繫部之間的接觸面,盡可能小者較理想。藉此,可減輕或除去加熱部對聯繫部的光學系統構件之影響。
第8發明係可與反應容器直接或間接聯繫之內部設置有光學系統構件的聯繫部,其在比水蒸氣的露點高的溫度為止可以使用,係為熱傳導率比1.0W/(m.K)小的材料之反應容器用光測定裝置。
此處,例如於材料為樹脂時,於加熱部之加熱控制在113℃下進行時,由下述表得知,作為對應該條件者,有PEEK、MC尼龍、氟系樹脂、PBT等,考慮剛性時,PEEK較理想。
第9發明係前述導光用支架設置於具有進行氣體的抽吸以及吐出的吸吐機構以及藉由該吸吐機構而可吸吐液體之可裝卸分注管尖之1或2個以上的噴嘴之噴嘴頭,具有該噴嘴頭在與前述容器群之間可相對移動的噴嘴頭移動機構之反應容器用光測定裝置。
於該情況,於安裝於前述噴嘴之前述分注管尖或設置於前述容器群之液體容納部的內部可賦予或除去磁場,更設置可吸附前述磁性粒子於前述分注管尖或前述液體容納部的內壁之磁力部,同時設置萃取控制部,控制前述吸吐機構、前述移動機構以及前述磁力部,容納作為前述反應溶液之從前述檢體分離萃取前述放大對象的溶液,於液體容納部內,作為前述放大用溶液的一部分較理想。
此處,作為「分離萃取用溶液」,有將含於檢體的形成細胞壁等的蛋白質分解或溶解,核酸或其碎片流出細菌、細胞外的溶解液、對前述磁性粒子的核酸或其碎片之捕捉容易化之緩衝液、又使前述磁性粒子捕捉的核酸或其碎片從該磁性粒子解離 之解離液。
「分注管尖」,例如由大直徑部、細直徑部以及連通該大直徑部以及該細直徑部之遷移部所構成,於前述大直徑部,具有前述噴嘴的下端插入之安裝於前述噴嘴之安裝用開口部,於前述細直徑部,具有藉由前述吸吐機構之吸吐氣體而使液體可流入及流出之前端口部。分注管尖以及噴嘴,例如藉由聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、丙烯酸樹脂等的樹脂等的有機物、玻璃、陶瓷、不銹鋼等的金屬、金屬化合物、半導體等的無機物製造。
「吸吐機構」,例如藉由圓筒、該圓筒內滑動的活塞、與該活塞連結的螺帽部、該螺帽部螺合之滾珠螺桿以及正反兩方向旋轉驅動該滾珠螺桿之馬達而形成。
再者,於使用2個以上的噴嘴時,對應各噴嘴之2個以上的前述容器群,藉由分別排列於1個前述噴嘴進入而其他噴嘴不進入之對應各噴嘴之2個以上的專用區域內,各專用區域分別設定不同的檢體,可確實防止檢體間的交互污染。
前述支架移動機構,係至少一部分利用前述噴嘴頭移動機構。噴嘴自體在Z軸方向移動之噴嘴移動機構,也至少一部分利用前述噴嘴頭移動機構,支架移動機構與噴嘴移動機構係對Z軸方向的移動可獨立移動較理想。
第10發明係前述噴嘴,安裝密封蓋而可保持,藉由裝卸該密封蓋,前述密封蓋可安裝於前述反應容器的開口部之反應容器用光測定裝置。該密封蓋的裝卸,可藉由安裝於噴嘴的分注管尖從噴嘴裝卸之管尖裝卸機構兼用。於該情況,於「密封蓋」,具有可安裝於反應容器的開口部之密封部以及可安裝於聯繫部之 聯繫用的凹槽。而且,藉由安裝於密封蓋,於聯繫部間接與反應容器聯繫時,於噴嘴的外徑與聯繫部的外徑不同時,該密封蓋的前述聯繫用的凹槽係取代噴嘴而與聯繫部的前端嵌合安裝,聯繫部為可保持密封蓋者較理想。於該情況,密封蓋從聯繫部之裝卸,設置專用的密封蓋裝卸機構較理想。
第11發明係於前述各聯繫部,設置有複數個導光部所構成的導光部束的前端,該導光部束的一部分的導光部束的後端係設置於前述連接端排列體的第1連接端,前述導光部束的剩餘的一部分或全部係設置於前述連接端排列體的第2連接端,前述既定路徑係由第1路徑以及第2路徑所構成,藉由前述連接端排列體的移動,設置於前述測定器的第1測定端係沿著前述第1連接端所構成的第1路徑,第2測定端係沿著前述第2連接端所構成的第2路徑分別相對移動之反應容器用光測定裝置。
第12發明係前述第1測定端以光學方式與前述測定器的照射源連接,前述第2測定端係與前述測定器的受光部連接,前述第1測定端可與前述第1連接端連接,前述第2測定端可與前述第2連接端連接之反應容器用光測定裝置。
此處,前述連接端排列體,具有以光學方式與前述聯繫部連接之複數組的前述第1連接端及第2連接端以及係藉由導光部以光學方式互相連接的1組第3連接端以及第4連接端,設置於前述測定器之第1測定端係沿著複數個前述第1連接端及1個第3連接端所構成的第1路徑,且設置於前述測定器之第2測定端係沿著複數個前述第2連接端及1個第4連接端所構成的第2路徑,可相對移動,前述第1測定端係與前述測定器的照射 源以光學方式連接,前述第2測定端與前述測定器的受光部連接,隨每一各組,前述第1測定端可依序與複數個前述第1連接端及1個第3連接端連接,前述第2測定端可依序與複數個第2連接端及1個第4連接端連接較理想。
於該情況,前述照射源發出的激發光,不繞道前述聯繫部及前述反應容器,隔著前述導光部,受光部直接受光,可測定其強度。一般,使用作為激發光源的LED等半導體發光元件,隨溫度而改變發光強度。另一方面,溶解於溶液中的螢光體發出的螢光強度,與螢光體濃度及激發光強度成比例。多數螢光測定,係利用螢光強度與螢光體濃度之依存性,推定溶液中螢光體濃度而進行測定,激發光強度的變化,也與螢光體濃度的變化同樣地改變螢光強度。所以,測定激發光的強度,依據該變化,除去對螢光強度的影響,可進行高精度的測定。
而且,對應前述第1連接端的前端與對應前述第2連接端的前端混合存在地排列較理想。「前端的混合存在」。係複數個導光部所構成的導光部束,2種以上的導光部的前端同質化地混合配置,同質的照射與同質的受光較理想。
第13發明係前述容器群為1或2個以上的前述噴嘴所構成的1組噴嘴進入而其他組的噴嘴不進入之對應各組的2個以上的各專用區域所構成,於各專用區域,至少具有至少1個前述反應容器、容納該反應所使用的反應溶液之1或2個以上液體容納部、使用前述噴嘴,可搬運至前述反應容器之可密封容納於前述反應容器的前述反應溶液之密封蓋,而前述導光用支架的各聯繫部,係於前述各專用區域,1或2個以上的聯繫部所構成的1 組聯繫部進入而其他組的聯繫部不進入地方式對應關聯,前述導光用支架係通過前述全部專用區域延伸設置之反應容器用光測定裝置。
「1組噴嘴進入而其他組的噴嘴不進入」或「1組聯繫部進入而其他組的聯繫部不進入」,例如於前述各專用區域,1組噴嘴進入而其他組的噴嘴不進入地控制前述噴嘴頭移動機構,於前述各專用區域,設置1組聯繫部進入而其他組的聯繫部不進入地進行控制之專用區域控制部來進行。
第14發明係更具備橫跨前述各專用區域地移動,可侵入各專用區域之1或2個以上的噴嘴所構成的1組可橫跨的噴嘴之反應容器用光測定裝置。
第15發明係於前述各專用區域,可見到地表示標示或管理檢體的檢體資訊及顯示檢查內容的檢查資訊,拍攝包含該檢體資訊以及該檢查資訊之於前述各專用區域表示的內容,得到畫像數據之數位相機係設置於前述可橫跨的噴嘴之反應容器用光測定裝置。
此處,所謂「檢體資訊」,係指標示或管理檢體所需的資訊,作為標示檢體的資訊,例如採取檢體的患者、動物、食材、土壤、污水等的檢體的屬性,例如患者的姓名、年齡、性別、ID號碼、食材的販賣場所、土壤的採取場所、採取日期時間等,或採取的檢體之物性,例如患者的血液、尿、便、體液、細胞等類別、食材的類別、土壤的類別、污水的類別等。作為管理檢體的資訊,例如該檢體的採取者、採取日期、該檢體的檢查負責人、該檢體的檢查日期等。
所謂「檢查資訊」,係指表示對檢體進行的檢查內容之資訊,例如檢查項目,例如可包含各種基因資訊(例如SNPs、鹼基序列測定)、基因診斷或其他各種蛋白質資訊或檢查所使用的試藥的種類、試藥的製造批號、試藥的檢量曲線或檢查用器具的種類、構造、固定於載體等的生物材料的種類等。該些資訊,係以手寫、印刷、藉由條碼或藉由QR(登記商標)碼(矩陣型二維碼)等表示。分析畫像數據,轉換成為對應該代碼數據之分析數據後輸出。
第16發明係具備:進行氣體的抽吸以及吐出的吸吐機構以及設置有藉由該吸吐機構可吸吐液體之可裝卸地安裝分注管尖之1個或2個以上的噴嘴之噴嘴頭;至少具有容納各種反應所使用的反應用溶液之1個或2個以上液體容納部、容納可捕捉目標物質的懸浮有磁性粒子的磁性粒子懸浮液之液體容納部、容納檢體的液體容納部、容納目標物質之分離萃取用溶液之1或2個以上液體容納部以及2個以上的反應容器之容器群;使前述噴嘴頭與前述容器群之間可相對移動的噴嘴頭移動機構;可吸附前述磁性粒子於安裝於前述噴嘴的各分注管尖的內壁之磁力部;設置於前述噴嘴頭,具有可直接或間接與前述各反應容器聯繫且設有與聯繫的該反應容器內部以光學方式連接之1或2個以上的導光部的前端之2個以上的聯繫部之導光用支架;具有對應各聯繫部設置且設有其前端設置於該聯繫部的前述導光部之後端之2個以上的連接端,而沿既定路徑排列而支持之排列面之連接端排列體;具有靠近或接觸前述排列面設置之與該各連接端沿前述既定路徑依序以光學方式可連接之1或2個以上的測定端,該連接端 與該測定端藉由以光學方式連接,依據前述反應容器內的光學狀態而可受光之測定器;沿前述連接端排列體的前述既定路徑設置之前述各連接端與前述各測定端依序以光學方式連接地使其相對移動之導光切換機構;之反應容器用光測定裝置。
於前述測定器為複數種的測定器所構成時,對前述各測定器,至少鄰接的測定器間,具備以互相不同的各既定頻率調變各測定器應受光的光的強度之調變器以及關於該各測定器受光的光,使其調諧於前述各既定頻率而得到對應的受光的光的強度之調諧器較理想。
此處,作為前述「反應溶液」,例如核酸放大所使用的放大用溶液,作為「目標物質」,為放大對象的核酸或其碎片。再者,設置從前述噴嘴裝卸前述密封蓋或分注管尖之管尖裝卸機構較理想。再者,於本裝置供應前述容器群所需的檢體、試藥、洗淨液、緩衝液等之具有分注功能的檢體供應裝置,設置於與前述反應容器用光測定裝置的載台不同的位置,每一內置被供應的容器群之載台,可自動地移動至前述反應容器用光測定裝置的前述載台的位置交換者較理想。藉此,包含對容器群的分注處理、供應處理等的準備步驟,可一貫處理。
再者,有關於第2發明至第13發明,係可組合各個本發明。
第17發明係對2個以上的反應容器,移動設有1或2個以上的導光部的前端之聯繫部,前述反應容器與前述聯繫部直接或間接的同時聯繫,聯繫的前述反應容器內部與前述導光部以光學方式連接,在該反應容器內進行溫度控制,將從前述反應容器的光,導引至連接端排列體,該連接端排列體具有對應該各 聯繫部設置且設有其前端設置於該聯繫部的前述導光部之後端之2個以上的連接端沿既定路徑排列而支持之排列面,接近或接觸該排列面設置且設置於測定器之1或2個以上的測定端與該各連接端,藉由移動前述連接端排列體,沿著前述既定路徑依序以光學方式連接,依據前述反應容器內的光學狀態的光,由測定器受光之反應容器用光測定方法。
於前述測定器為複數種的測定器所構成時,至少鄰接的測定器間,以互相不同的各既定頻率調變各測定器應受光的光的強度,關於該各測定器受光的光,使其調諧於前述既定頻率,得到對應的受光的光的強度較理想。
而且,於前述各聯繫部,設置複數個導光部所構成的導光部束的前端,該導光部束的一部分的導光部束的後端係設置於前述連接端排列體的第1連接端,前述導光部束的剩餘的一部分或全部係設置於前述連接端排列體的第2連接端,前述既定路徑係由第1路徑以及第2路徑所構成,前述連接端排列體具有以光學方式與前述聯繫部連接之複數組的前述第1連接端與第2連接端以及藉由導光部以光學方式互相連接的1組第3連接端與第4連接端,設置於前述測定器之第1測定端係沿著複數個前述第1連接端及1個第3連接端所構成的第1路徑,第2測定端係沿著前述第2連接端及第4連接端所構成的第2路徑相對地移動時,前述第1測定端與前述測定器的照射源以光學方式連接,前述第2測定端與前述測定器的受光部連接,隨每一各組,前述第1測定端可依序與複數個前述第1連接端及1個第3連接端連接,前述第2測定端可依序與複數個前述第2連接端及1個第4連接端連接 較理想。於該情況,亦可做到前述的效果。
再者,有關於第2發明至第15發明,係可組合各個本發明。
第18發明係前述測定器具有複數種的可受光特定波長或特定波長帶的光的特定波長測定器,各特定波長測定器具有與前述各連接端沿前述既定路徑依序可以光學方式連接的至少1個測定端,複數種的該各測定端藉由測定端對準部而對準,前述各測定端係沿著前述路徑,依序與前述各連接端以光學方式連接,各特定波長測定器係依據前述反應容器內的光學狀態之特定波長或特定波長帶的光而受光之反應容器用光測定方法。
第19發明係排列於前述容器群之可與前述反應容器的開口部嵌合之具有透光性之2個以上的密封蓋同時安裝於反應容器後,使前述導光用支架對前述反應容器的各密封蓋移動之反應容器用光測定方法。
第20發明係對覆蓋前述反應容器的密封蓋進行按壓或震盪之反應容器用光測定方法。
第21發明係通過前述導光用支架,加熱密封的前述反應容器的密封蓋之反應容器用光測定方法。
第22發明係前述反應容器的各開口部與前述聯繫部直接或間接地聯繫,進行該反應容器內的溫度控制時,依據具有接觸或接近該反應容器的下側壁部分設置之溫度源之溫度控制器的溫度控制,位於比前述下側壁部分更上側之該反應容器的上側壁部分,藉由接觸或接近該上側壁部分設置的加熱部之加熱源進行加熱,防止前述聯繫部的直接或間接的結露之反應容器用光測定方法。
第23發明係安裝設置於噴嘴頭的進行氣體的抽吸以及吐出的可裝卸於各噴嘴之分注管尖;使用磁力部、前述噴嘴頭與容器群之間相對移動的噴嘴頭移動機構、容納於容器群的可捕捉目標物質之懸浮有磁性粒子磁性粒子懸浮液、檢體以及目標物質的分離萃取用溶液,分離目標物質;將分離的目標物質以及反應所使用的反應用溶液,導入設置於容器群的複數反應容器;對該反應容器,設置於前述噴嘴頭且具有2個以上的1個或2個以上的導光部的前端設有之聯繫部之導光用支架,至少藉由前述噴嘴頭移動機構移動;前述各反應容器與前述聯繫部直接或間接同時聯繫,聯繫的該反應容器內部與前述導光部以光學方式連接;在該反應容器內進行溫度控制;以及將從前述反應容器的光,導引至連接端排列體,該連接端排列體係對應該各聯繫部設置且沿既定路徑排列支持其前端設置於該聯繫部的前述導光部之後端設有之2個以上的連接端,接近或接觸該排列面設置且設置於測定器之1或2個以上的測定端與該各連接端,藉由使前述連接端排列體移動,沿著前述既定路徑依序以光學方式連接,依據前述反應容器內的光學狀態的光,由測定器受光之反應容器用光測定方法。
再者,有關於第2發明至第15發明,係可組合各個本發明。
而且,於前述測定器為複數種的測定器所構成時,將從前述反應容器的光導引至連接端排列體時,至少鄰接的測定器間,以互相不同的各既定頻率調變各測定器應受光的光的強度,關於該各測定器受光的光,使其調諧於前述既定頻率,得到對應受光的光的強度較理想。
根據第1發明、第16發明、第17發明等、或第23發明,複數反應容器藉由聯繫部聯繫,藉由以光學方式與反應容器內連接,與複數的前述反應容器隔著導光部,將反應容器內的光學狀態傳遞至連接端排列體的排列面的連接端,沿著在連接端排列體的排列面上的既定路徑排列的連接端與測定器的測定端依序以光學方式連接。所以,與對反應容器的開口部直接掃瞄測定端時比較,在測定端與液面之間,防止因光散射之衰減、漏光,同時重新整理連接端的排列,使其與測定端的連接確實、迅速且圓滑地進行,可進行信賴性高的測定以及更有效率地迅速地反應容器內的光學狀態的測定。
所以,考慮安定的可受光時間、測定端的構造等,藉由使全部的前述連接端的排列區域或鄰接的連接端間的距離比聯繫部的排列區域或鄰接的距離小之聚集化、比較聯繫部的排列、既定路徑的直線化、藉由擴大曲率半徑的測定端之移動平滑化而可達成。
由於係藉由沿著測定端與連接端間的排列面上的前述既定路徑移動,進行光學系統的切換,故可簡化光學系統的構造。而且,連接端、測定端以及測定器,藉由遠離進行溫度控制、加熱控制之反應容器、導光用支架,排除光學構件的熱的影響,可進行信賴性高的處理。
連接端對前述測定端之移動,包含連續或斷續的移動。藉由即時PCR測定的結果,製作放大曲線,可利用於DNA的初期濃度之決定等的各種分析。
而且,利用安定的可受光時間,以1個測定器,因可進行複數反應容器的並行測定,削減測定器的個數,抑制裝置規模的擴大,可削減製造成本。再者,因可以依序沿著預定的既定路徑以最短距離,於測定端與連接端間移動進行測定,可以只有移動機構的簡單機構而進行並行的測定。
反應容器的開口部係以聯繫部直接或間接聯繫,阻塞反應容器,進行反應及測定時,可確實地防止交互污染及光的混入,可進行高信賴性的自動測定。
再者,於第1發明、第16發明、第17發明或第23發明,對複數種的測定器,至少鄰接的測定器間,各測定器應測定的光強度以互異的既定頻率調變,從受光的光解調光強度時,對各測定器,防止從鄰接的測定器之主要的激發光的進入之光串擾,可進行高信賴性的光測定。如此,前述連接端的排列因可進一步聚集化,可進行簡潔且迅速的測定。
根據第2發明,對排列於前述連接端排列體的前述各連接端與前述各測定端移動時,因前述測定器對前述反應容器以及與其聯繫的導光用支架不動,測定時,於內建於測定器本體的光學系統構件、電子系統構件,不賦予伴隨移動之加速度等的慣性力的負擔,防止光學系統構件的移位、電子系統構件的破壞,可進行信賴性高的精密測定。再者,於測定以外時,前述測定器本體,因對反應容器等可移動,可搬運測定器靠近反應容器進行測定。
根據第3發明,於根據光學狀態的光為螢光時,於各測定器,因設置激發光的照射源,作為激發光的照射源的電源, 施加前述既定頻率的交流電壓,以既定頻率變化光的強度,可容易地得到激發光。如此,具有對應該激發光的照射之強度,可容易地得到以相同頻率變化的螢光。藉此,藉由簡單的構成,在鄰接的測定器間沒有光串擾,可進行高信賴性的測定。
根據第4發明、第16發明或第23發明,藉由設置移動導光用支架的支架移動機構,前述聯繫部,無需藉由人手,與各反應容器直接或間接同時聯繫,防止互相污染,可有效率地進行處理。
根據第3發明或第18發明,在1個反應容器內,使用複數種的發光物質、呈色物質、變色物質或變光物質,例如複數種的放大對象在1個反應容器內以相同條件並行放大處理時,對複數種的放大對象,藉由使用以複數種的發光物質標示化的引導物等,可進行多重PCR放大、多重即時PCR。此時,從複數種的發光物質之複數種的特定波長或特定波長帶的光之受光的切換,利用安定的可受光時間,與複數反應容器間的移動時所使用的機構兼用,無需額外設置特別的光切換機構,簡化裝置機構,可削減製造費用。再者,因每一各特定波長測定器接收單獨的特定波長或特定波長帶的光,不受到來自其他特定波長或特定波長帶的影響,可進行高精度的測定。而且,每一各特定波長測定器模組化,因可進行追加、除去,可進行對應處理目標之泛用性高的處理。
根據第5發明或第19發明,排列於容器群的密封蓋安裝於聯繫部或噴嘴,藉由噴嘴頭等的移動,因可安裝於前述反應容器的開口部,故反應容器內的容納物不直接接觸前述支架的 聯繫部,可有效地防止交互污染。而且,因無需設置用以安裝該密封蓋於反應容器之專用機構,不擴大裝置規模,可削減製造成本。
根據第20發明,藉由按壓覆蓋的前述反應容器的開口部之密封蓋而控制,可確實地密封反應容器。而且,藉由震盪密封蓋,可迅速且容易地解除放開反應容器的開口部與密封蓋間的密封狀態。所以,可得到高處理效率及信賴性。
根據第6發明或第21發明,藉由控制前述密封蓋的加熱,防止前述密封蓋密封的前述反應容器的溫度控制時的結露,可以確實地且高精度地進行通過具有透光性的密封蓋之測定。
根據第7發明或第22發明,依據反應容器的下側壁部分的溫度控制,藉由進行反應容器的上側壁部分的加熱,可防止聯繫部的直接或間接的結露,於該情況,不直接加熱聯繫部、密封蓋,因於反應容器的上側壁部分進行加熱,可減輕或除去對設置於聯繫部之光學系統構件之直接加熱的影響。藉此,可減輕或除去因光學系統構件的劣化、變質之畫像的歪曲等,同時因於聯繫部可設置各種光學系統構件,可精密地進行泛用性高的測定。而且,無需於容器正上方設置加熱部,可簡單化容器正上方的構造,所以可簡單化裝置全體的構造,且具有光學系統構件的聯繫部更進一步接近容器,可確實地進行光學測定。再者,關於下側壁部分,對應上側壁部分的加熱,使用可冷卻的珀爾帖元件,引導至設定的各既定溫度地進行溫度控制,可進行信賴性高的測定。
根據第8發明,聯繫部可使用至超過水蒸氣的露點 的溫度,藉由使用低熱傳導率且剛性高的材料,達到防止結露,同時削減對設置於聯繫部的光學系統構件的熱的影響,可進行信賴性高的測定。
根據第9發明、第13發明、第16發明,前述導光用支架,與噴嘴設有的噴嘴頭合併,不另外設置測定器的反應容器間的移動機構(至少X軸及Y軸方向),因可與噴嘴的移動機構兼用,可防止裝置規模的擴大。而且,作為測定對象的應容納於反應容器內的檢體溶液、試藥溶液、反應溶液朝反應容器的傳遞、調製,因可使用噴嘴的功能進行,測定對象從處理到測定,可一貫地有效率地且迅速地進行。
根據第10發明,因密封蓋安裝於噴嘴而傳遞,不設置新的專用的封蓋傳遞機構,利用已有的機構,可防止裝置規模的擴大。另一方面,密封蓋安裝於聯繫部而傳遞或保持時,因可使聯繫部與噴嘴的直徑不同,於聯繫部內,不限於噴嘴的大小,可設置各種光學系統構件,可進行泛用性高且具有信賴性的處理。
根據第11發明,於各聯繫部,設置複數個導光部所構成的導光部束的前端,該導光部束分割成複數束,各導光部的後端劃分為複數連接端,使具有1或複數種的測定器之複數測定端同時連接,因複數種的波長或波長帶的受光、對反應容器的激發光的照射、受光可同時進行,可進行多重螢光的處理。
根據第12發明,第1測定端與測定器的照射源以光學方式連接,第2測定端與前述測定器的受光部以光學方式連接,同時可連接照射源與受光部之導光部的前端混合存在,於測定螢光時,於反應容器內,無斑點地照射激發光,可確實地測定 對應螢光量之強度。
根據第14發明,藉由設置橫跨各專用區域地移動之可橫跨的噴嘴,對於複數專用區域,藉由分注相同的核酸等目標物質、檢體,可利用相同的核酸等目標物質、檢體於條件變化的反應。而且,該可橫跨的噴嘴之移動,與前述連接端排列體的移動機構兼用,可抑制裝置規模的擴大。
根據第15發明,於各專用區域,表示資訊,伴隨可橫跨的噴嘴之移動,以照相機讀取表示於各專用區域的資訊,不擴大裝置規模,可進行信賴性高的反應、測定處理。
10、110‧‧‧反應容器用光測定裝置
20、120‧‧‧容器群
20i、120i(i=1,…,12)‧‧‧專用區域
211i(i=1,…,12)‧‧‧分注管尖
231i、236i(i=1,…,12)‧‧‧PCR用試管(反應容器)
30、300‧‧‧連接端排列體
31i、131i(i=1,…,12)‧‧‧聯繫部
32、320、132‧‧‧導光用支架
33I‧‧‧光纖(導光部的例)
40、400、140‧‧‧測定器
40j、140j、1400j(j=1,…,6)‧‧‧特定波長測定器
44‧‧‧測定端
48j‧‧‧調變器
49j‧‧‧調諧器
50、500、150‧‧‧噴嘴頭
52‧‧‧移動機構部
53‧‧‧吸吐機構
59‧‧‧管尖裝卸機構
61、161‧‧‧測定控制部
70‧‧‧噴嘴排列部
71i(i=1,…,12)‧‧‧噴嘴
第1圖係表示關於本發明第1實施態樣之反應容器用光測定裝置的全體方塊圖。
第2圖係表示關於第1實施態樣例之反應容器用光測定裝置的全體斜視圖。
第3圖係表示第2圖所示的反應容器用光測定裝置的容器群的放大平面圖。
第4圖係表示第2圖所示的反應容器用光測定裝置的噴嘴頭的全體之放大平面圖。
第5圖係從表面側觀察第4圖所示的噴嘴頭的斜視圖。
第6圖係表示第4圖所示的移動機構及更具體表示吸吐機構的斜視圖。
第7圖係表示第4圖所示的吸吐機構53等更具體的斜視圖。
第8圖係從背面側觀察第4圖所示的噴嘴頭的斜視圖。
第9圖係表示第4圖所示的聯繫部與反應容器聯繫的狀態之剖面圖。
第10圖係表示第4圖所示的特定波長測定器之圖。
第11圖係表示關於第2實施態樣例之反應容器用光測定裝置的導光用支架、連接端排列體、密封蓋搬送機構之斜視圖。
第12圖係表示切割第11圖所示的導光用支架之一部分之放大斜視圖。
第13圖係表示第12圖所示的聯繫部的放大剖面圖。
第14圖係表示第11圖所示的密封蓋的例之剖面圖。
第15圖係表示第11圖所示的密封蓋搬送體的放大斜視圖。
第16圖係表示第15圖所示的密封蓋搬送體的剖面圖。
第17圖係表示第15圖所示的密封蓋搬送體的從下側觀察的斜視圖。
第18圖係表示設置於聯繫部的光纖前端與反應容器的位置關係之例的概念圖。
第19圖係表示關於本發明第2實施態樣之反應容器用光測定裝置的全體方塊圖。
第20圖係表示關於第19圖的第1實施態樣例之移動機構及吸吐機構更具體的側面圖。
第21圖係表示關於第19圖的第1實施態樣例之聯繫部與反應容器聯繫的狀態之剖面圖。
第22圖係表示關於第19圖的第2實施態樣例之聯繫部與反應容器聯繫的狀態之剖面圖。
第23圖係表示關於第19圖的第3實施態樣例之聯繫部與反 應容器聯繫的狀態之剖面圖。
第24圖係表示關於第19圖的第4實施態樣例之加熱控制圖。
第25圖係表示關於第19圖的第5實施態樣例之反應容器內的溫度螢光強度特性圖。
第26圖係表示關於第19圖的第6實施態樣例之聯繫部內的套圈(ferrule)的溫度測定結果之圖。
第27圖係表示關於本發明第3實施態樣之反應容器用光測定裝置的測定器之方塊圖。
第28圖係表示關於第27圖的第1實施態樣例之連接端排列體與測定端的連接之圖。
第29圖係表示對第27圖的測定器應受光的光之測定器間的影響之圖。
第30圖係表示第27圖的聯繫部的間隔與連接端排列體的連接端的間隔之圖。
第31圖係表示第30圖之測定器的測定可能性之圖。
第32圖係表示關於本發明第7實施態樣之連接端排列體與測定端之連接之圖。
第33圖係表示關於使用第32圖的連接端排列體的反應容器內的螢光強度與標準化的螢光強度之作圖。
第34圖係表示關於本發明第8實施態樣之反應容器用光測定裝置的測定器之方塊圖。
接著,依據圖式說明本發明的實施態樣。再者,該實施態樣,在沒有特別指定下,不解釋為本發明的限制。而且, 於各實施態樣或各實施態樣例,相同物件係以相同符號表示,而省略其說明。
第1圖係表示關於本發明第1實施態樣之反應容器用光測定裝置10的方塊圖。
該反應容器用光測定裝置10,大致上具有排列複數(於本例為12個)反應容器群23i(i=1,…12、以下省略)的容器群20;具有噴嘴排列部70以及導光用支架32之噴嘴頭50,其中,於噴嘴排列部70排列有可裝卸地安裝分注管尖之複數(於本例為12個)噴嘴71i,導光用支架32具有可與前述各反應容器的各開口部直接或間接聯繫之以光學方式與聯繫的前述反應容器內部連接的具有可撓性的2個以上的導光部之前端設有之複數(於本例為12個)聯繫部31i;固定於該噴嘴頭設置之測定器40;使前述噴嘴頭50例如可在X軸方向移動之噴嘴頭移動機構51;對前述容器群的反應容器群23i進行既定的溫度控制之溫度控制器29;由CPU、ROM、RAM、各種外部記憶體、LAN等通訊功能以及儲存於ROM等之程式等所構成的CPU+程式60;以及,具有液晶顯示器等的顯示部、操作鍵盤、觸控面板等的操作部之操作面板13。
於前述噴嘴頭50,具有:支架Z軸移動機構35,與前述噴嘴排列部70獨立之使前述導光用支架32相對前述容器群20於Z軸方向可移動;噴嘴Z軸移動機構75,與前述支架32獨立之使前述噴嘴排列部70相對前述容器群20於Z軸方向可移動;磁力部57,藉由與可裝卸地安裝於前述噴嘴71i的分注管尖211i之細直徑部211ia可分離設置之磁石571而可賦予或除去磁場;吸吐機構53,藉由對前述噴嘴71i進行氣體的抽吸及吐出而 可對安裝於噴嘴71i之分注管尖211i吸吐液體;以及穿孔機構55,覆蓋被前述吸吐機構53驅動之前述容器群20的各液體容納部的開口部,用以將預先容納各種液體的膜穿孔。前述支架移動機構,相當於前述噴嘴頭移動機構以及支架Z軸移動機構。
於前述噴嘴頭50,更具有連接端排列體30,其係設有對應前述各聯繫部31i設置之其前端設置於該聯繫部的前端的作為導光部之光纖(束)33i的後端之複數(於本例為12個)連接端34i沿著設置於作為排列面之垂直平面上的既定路徑(於本例沿Y軸方向之1直線狀的路徑),以比前述聯繫部31i間的間隔窄之間隔聚集化地排列而支持。而且,該連接端排列體30,設置於從導光用支架32、反應容器群23i分離的位置。
前述測定器40具有可分別受光6種的螢光特定波長或特定波長帶的光,同時為了前述光的發光而進行照射之可照射6種的螢光特定波長或特定波長帶的激發光之6種特定波長測定器40j(j=1,…6,以下省略)。
於各特定波長測定器40j,具有測定端44j,係接近或接觸前述排列面設置,可依序與該各連接端34i沿著前述既定路徑(沿Y軸方向的直線狀路徑)連接,各測定端44j具有沿Y軸方向排列的2個第1測定端42j以及第2測定端43j。該第1測定端42j係以光學方式與設置於各特定波長測定器40j之照射源連接,該第2測定端43j,以光學方式與設置於該特定波長測定器40j的光電子倍增管等光電元件連接。
再者,於前述噴嘴頭50,具有作為導光切換機構的排列體Y軸移動機構41,使前述連接端排列體30沿Y軸方向在 噴嘴頭50上移動,依序連接排列於前述連接端排列體30的前述各連接端34i與前述各測定端44j
而且,於前述導光用支架32,具有作為前述加熱部之加熱器37,進行加熱,以防止聯繫部31i的前端或安裝的具有透光性的密封蓋251i的結露。
前述容器群20,係由1個(於本例,1組相當於1)噴嘴進入而其他噴嘴不進入之對應各噴嘴的複數(於本例為12個)專用區域20i所構成。於各專用區域20i,具有:容納或可容納試藥液等的複數容納部所構成的液體容納部27i;容納或可容納可裝卸地安裝於前述噴嘴的具有透光性的1或2個以上的前述密封蓋251i之密封蓋容納部25i;容納可裝卸地安裝於噴嘴的分注管尖211i、檢體等的管尖等容納部群21i。於前述液體容納部27i,至少具有容納磁性粒子懸浮液之1或2個以上的液體容納部、容納核酸或其碎片的分離及萃取所使用的分離萃取用溶液之2個以上的液體容納部,依據需要更具有容納核酸放大所使用的放大用溶液之2個以上的液體容納部、容納為了將容納於作為前述反應容器的PCR用試管231i之前述放大用溶液密封於PCR用試管231i內之密封液的液體容納部。
再者,於前述各專用區域20i,顯示標示各專用區域20i用之作為前述檢體資訊及檢查資訊的條碼較理想。而且,於前述噴嘴頭50,設置有橫跨前述專用區域20i(於Y軸方向移動)可傳遞或分注液體之1可橫跨噴嘴710,藉由與前述吸吐機構53不同的可橫跨噴嘴吸吐機構17進行吸吐。藉此,容納於某專用區域20i之DNA等溶液,可分注或交付予其他專用區域20k(k≠i)。該Y 軸方向的移動,兼用前述排列體Y軸移動機構41較理想。
前述CPU+程式60,至少具有核酸處理控制部63以及測定控制部61,核酸處理控制部63係將核酸或其碎片之萃取、放大、放大用溶液的密封等的一連串處理之指示,對溫度控制器29、噴嘴頭移動機構51、管尖裝卸機構59、吸吐機構53、磁力部57、噴嘴Z軸移動機構75進行,測定控制部61係控制噴嘴頭移動機構51以及支架X軸移動機構35,使前述聯繫部31i與複數(於本例為12個)的前述PCR用試管231i的開口部直接或間接同時聯繫後,控制前述排列體Y軸移動機構41,使前述聯繫部31i之作為前述導光部之光纖(束)33i與前述測定器40j的測定端44j的後述第1測定端42j、第2測定端43j以光學方式連接,指示前述測定器40j之測定。
而且,於前述核酸處理控制部63,具有萃取控制部65以及密封蓋控制部67,前述萃取控制部65係對前述管尖裝卸機構59、吸吐機構53、磁力部57、噴嘴Z軸移動機構75以及噴嘴頭移動機構51、支架Z軸移動機構35指示進行前述核酸或其碎片之萃取的一連串處理,前述密封蓋控制部67係對前述支架Z軸移動機構35以及噴嘴頭移動機構51指示進行藉由密封蓋之密封處理。
以下,根據第2圖至第10圖,關於前述本發明的實施態樣之反應容器用光測定裝置10,更具體地說明第1實施態樣例。第2圖係表示關於第1實施態樣例之反應容器用光測定裝置10的外觀斜視圖。
第2圖(a),係表示該反應容器用光測定裝置10的外 觀,例如在縱500mm(Y軸方向)、橫600mm(X軸方向)、高600mm(Z軸方向)的大小,於內部,具有容納前述容器群20、噴嘴頭50、第1圖說明的噴嘴頭移動機構51以及CPU+程式60之框體11、設置於前述框體11之操作面板13以及設置載台的抽屜15。
第2圖(b),係透視前述框體11內的斜視圖,納入容器群20之載台係設置成可藉由前述抽屜15拉出至外部,再者前述噴嘴頭50,相對前述容器群20,藉由第1圖的前述噴嘴頭移動機構51在X軸方向可移動地設置。
於第2圖(b),顯示該噴嘴頭50,大致上具備具有前述排列體Y軸移動機構41、支架Z軸移動機構35以及噴嘴Z軸移動機構75之各種移動機構52、可橫跨的噴嘴吸吐機構17、前述測定器40、連接端排列體30、光纖(束)33i以及前述磁力部57。再者,前述可橫跨噴嘴吸吐機構17以及該可橫跨的噴嘴710,係藉由排列體Y軸移動機構41,橫跨前述專用區域20i可在Y軸方向移動地被支持。
第3圖係表示第2圖所示的容器群20的放大平面圖。該容器群20,其長度方向係沿X軸方向容納部排列成1列狀之12個專用區域20i(i=1,…12),例如以間距18mm,於Y軸方向平行排列者。於各專用區域20i,分開設置PCR放大用匣狀容器201i、核酸萃取用匣狀容器202i以及管尖容納用匣狀容器203i。再者,各專用區域20i的匣狀容器201i、202i、203i,的沿X軸方向的單側緣,設置間隔壁2010、2020、2030,以防止專用區域20i間的交互污染。
於前述PCR放大用匣狀容器201i,具有與設置於前 述導光用支架32的12個前述聯繫部31i隔著可裝卸地具有透光性的1個密封蓋251i而聯繫的作為前述反應容器的PCR用試管231i、容納PCR反應所需的緩衝液之液體容納部271i、容納前述密封蓋251i之密封蓋容納部25i、容納對覆蓋前述PCR用試管231i以及前述液體容納部271i之膜穿孔的穿孔用管尖以及分注管尖211i之管尖等容納部21i、顯示關於該PCR放大用匣狀容器201i之前述檢體資訊以及檢查資訊之條碼81i
於前述核酸萃取用匣狀容器202i,容納核酸萃取用各種試藥,例如具有7個液體容納部272i、容納萃取的核酸之反應容器232i、顯示該匣狀容器的各種資訊,例如檢體資訊以及檢查資訊之條碼82i。前述PCR用試管231i以及前述反應容器232i,藉由前述溫度控制器29可進行溫度控制。
前述管尖容納用匣狀容器203i,具有容納對覆蓋前述核酸萃取用匣狀容器202i的膜可穿孔的穿孔用管尖、進行少量液體分注之2個少量分注管尖、藉由從外部賦予且除去磁力,使磁性粒子吸附於內壁而可分離之分離用分注管尖之管尖容納部21i以及顯示關於該匣狀容器203i的各種資訊之條碼83i
作為前述反應容器的前述PCR用試管231i的容量為約200μL左右,其他各反應容器、各液體容納部以及試管的容量為約2mL左右。
前述PCR用試管231i,用於核酸或其碎片的放大,藉由前述溫度控制器29,例如恆溫循環(4℃至95℃)等的既定放大法,進行溫度控制。該PCR用試管231i,例如第9圖所示,形成為2段,具有設置於下側的容納前述放大用溶液234i之細口管部 233i以及設置於上側的前述密封蓋251i可嵌合之廣口管部235i。該廣口管部235i的內徑例如為8mm,細口管部233i的開口部之內徑例如為5mm。容納於反應試管容納孔的反應容器232i,為了培養,例如溫度控制於55℃的恆溫狀態。
於前述液體容納部272i,分離萃取用溶液如以下方式容納。於第1液體容納部,容納40μL的Lysis 1,於第2液體容納部,容納200μL的Lysis 2,於第3液體容納部,容納500μL的結合緩衝液,於第4液體容納部,容納磁性粒子懸浮液,於第5液體容納部,容納700μL的洗淨液1,於第6液體容納部,容納700μL的洗淨液2,於第7液體容納部,容納50μL的蒸餾水作為解離液,於稍微分離的第8液體容納部,作為前述蛋白質分離萃取用溶液的一部分,除去容納蛋白質等所使用的異丙醇(isopropaol)1300μL。其各開口部藉由可穿孔的膜覆蓋,預先包裝前述各試藥等。
其他,將蒸餾水1.2mL容納於另外的蒸餾水槽,於各專用區域20i另外準備容納細菌、細胞等的懸浮液或全血等檢體之試管。
第4圖係關於本發明第1實施態樣例的噴嘴頭50的正面圖及側面圖,以及第5圖表示從正面側之斜視圖。
該噴嘴頭50具有:排列12個噴嘴71i的噴嘴排列部70;於前述噴嘴71i可裝卸地安裝分注管尖211i之管尖裝卸機構59;吸吐機構53;具有對前述分注管尖211i可分離地設置之具有12個磁石571之磁力部;導光用支架32;設置於該導光用支架32之12個聯繫部31i;具有噴嘴Z軸移動機構75以及支架Z軸移動機 構35之移動機構部52;從聯繫部31i延伸至後側之具有可撓性的作為導光部之光纖(束)33i;連接端排列體30;該排列體Y軸移動機構41;具有測定端44之測定器40;可橫跨的噴嘴710;以及其吸吐機構17。
於前述噴嘴排列部70,設置有12個圓筒531i以既定的前述間距,例如18mm,沿Y軸方向排列支持的圓筒支持構件73,於各圓筒531i的下方前端,設置前述噴嘴71i,使其與該圓筒531i連通。
管尖裝卸機構59係具有於兩側設置有裝卸用軸(shaft)593,藉由在上下方向滑動12個分注管尖211i而從噴嘴裝卸之管尖裝卸構件591。
具體地如第6圖或第7圖所示,前述管尖裝卸構件591係與2個裝卸用軸593的下降連動,使分注管尖211i從前述噴嘴71i裝卸。前述裝卸用軸593藉由偏置於上方向之捲繞外圍的彈簧600彈性地支持於前述圓筒支持構件73,其上端位於比前述圓筒531i的上端更上方,比後述的圓筒用驅動板536的通常吸吐的上下動作範圍的下限位置更下方。該2個裝卸用軸593係超過前述圓筒用驅動板536之前述上下動作範圍,靠近圓筒531i的上端為止,藉由下降,朝下方向按壓,使管尖裝卸構件591下降。於該管尖裝卸構件591,具有比前述噴嘴71i的外徑大的前述分注管尖211i的最大外徑之比安裝部211ic的內徑小之內徑的12個孔,貫通該噴嘴71i地以前述間距排列。
具體地如第6圖或第7圖所示,前述吸吐機構53,具有對與前述噴嘴71i連通的安裝於該噴嘴71i之分注管尖211i的 內部進行氣體的吸吐用之前述圓筒531i,以及在該圓筒531i內滑動之活塞用杆532、驅動該活塞用杆532之驅動板536、與該驅動板536螺合之滾珠螺桿533、樞軸支承該滾珠螺桿533且與前述圓筒支持構件73一體成形之噴嘴Z軸移動體535、載置於該噴嘴Z軸移動體535上的旋轉前述滾珠螺桿533之馬達534。
前述磁力部57,具有對可裝卸地安裝於前述噴嘴71i之分注管尖211i之細直徑部211ia可分離地設置,在分注管尖211i內可賦予且除去磁場之磁石571。
具體地,如第6圖所示,前述噴嘴Z軸移動機構75,具有:螺合前述噴嘴Z軸移動體535,使該噴嘴Z軸移動體535沿Z軸方向上下動之滾珠螺桿752;樞軸支承該滾珠螺桿752,於其下側前述磁石571可於X軸方向移動地支持,同時藉由後述的噴嘴頭移動機構51,其自體可於X軸方向移動之噴嘴頭基體753;設置於該噴嘴頭基體753的上側之旋轉驅動前述滾珠螺桿752之馬達751。
具體地,如第6圖所示,前述導光用支架32,係由剖面為L字狀板的水平板32a以及垂直板32b所構成,與前述PCR用試管231i的各開口部直接或間接可聯繫且具有與聯繫的前述PCR用試管231i內部以光學方式連接之光纖(束)33i的前端之12個圓柱狀聯繫部31i,係從前述水平板32a朝下方向突出設置。而且,於該聯繫部31i的基座,內建加熱器37,防止加熱安裝於該聯繫部31i之密封蓋251i而結露。該加熱器37的溫度,例如先設定為105℃左右。該導光用支架32,係於噴嘴頭基體753,藉由前述噴嘴頭支架Z軸移動機構35,可於Z軸方向移動地被支持,變得可 於噴嘴X軸方向以及Z軸方向移動。
該支架Z軸移動機構35,具有設置於前述噴嘴頭基體753的側板355、樞軸支承於該側板355之被支持於越過排列於垂直方向的2個鏈輪353之間的同步帶(timing belt)之Z軸方向上下動之支架驅動用帶狀構件354以及安裝於前述噴嘴頭基體753的背面側之旋轉驅動該鏈輪353的馬達。
如第7圖所示,於前述可橫跨之噴嘴吸吐機構17,管尖裝卸機構592設置於前述吸吐機構17的下側,前述噴嘴710的上側。而且,於前述吸吐機構17,設置數位相機19。該吸吐機構17,安裝於越過藉由馬達172旋轉驅動的2個鏈輪173間之同步帶171,於Y軸方向可移動地設置。
第8圖係關於前述第1實施態樣例之噴嘴頭的從背面側觀察的2個斜視圖,表示前述連接端排列體30的各連接端及前述各測定端以光學方式依序連接時的連接開始位置(第8圖(a))以及連接結束位置(第8圖(b))。
於前述聯繫部31i,具有:連接端排列體30,設置有光纖(束)33i的前端,穿過前述導光用支架32的水平板32a,其後端對應各聯繫部31i設置,沿著作為既定路徑的Y軸方向的直線之路徑上,以比各聯繫部31i的間隔短的間隔,排列連接端34i於排列面;以及測定器40,接近或接觸前述排列面設置,具有與該各連接端34i沿前述直線依序以光學方式連接之6個測定端,該連接端與該測定端藉由以光學方式連接,可接收作為前述PCR用試管231i內的光學狀態的螢光,同時可照射激發光。
而且,於前述導光用支架32,為了防止從前述聯繫 部31i延伸至後側之光纖(束)33i彎曲,係將通過內部而保持光纖(束)33i之筒狀體311i從聯繫部31i正上方的水平板32a突出設置於上方。同樣地,於前述連接端排列體30,為了防止從聯繫部31i延伸之光纖(束)33i彎曲,係將通過內部而保持光纖(束)33i之筒狀體301i設置於連接端34i側。
使該連接端排列體30於Y軸方向移動之前述排列體Y軸移動機構41,具有設置於前述連接端排列體30之手臂412、413;使該手臂412、413與同步帶結合之結合體411;結合體411的Y軸方向進行移動引導之導軌414;該同步帶越過之沿Y軸方向排列之2個鏈輪。
前述測定器40,係對應螢光的測定,即以對應6種螢光測定的方式,沿作為前述既定路徑的Y軸方向的直線,對準為列狀之6種特定波長測定器40i所構成,噴嘴頭50的基體,例如圍繞移動機構部52的框體或固定於支持其之構件而設置。所以,測定器40因設置於前述移動機構部52的機構而不會移動。
前述測定器40係複數種(於本例為6種)特定波長側定器40j(j=1,2,3,4,5,6)的測定端,所以於該情況特定波長側定器40j本身對準為1列狀,於與前述噴嘴頭基體753連結的構件,使用固定夾具45j,整體固定而設置。各特定波長側定器40j具有:測定端44j,依序以光學方式與前述連接端34j連接,沿作為既定路徑之前述Y軸方向的直線狀路徑排列;光檢測部46j,具有於前述PCR用試管231i照射激發光之照射源以及在前述PCR用試管231i產生的螢光受光之受光部,內建有光學系統構件;以及電路基板47j。前述測定端44j,具有以光學方式與前述照射源連接的 第1測定端42j以及以光學方式與前述受光部連接之第2測定端43j。此處,光檢測部46j以及電路基板47j相當於前述測定器本體。
各連接端34j間的間距,例如聯繫部31j間的間距例如為18mm時,為其一半的9mm。藉此,前述連接端34j間的間距,例如為9mm以下。
該各特定波長側定器40j的測定端44j的第1測定端42j與第2測定端43j,沿前述既定路徑,沿Y軸方向的直線,有排列於橫方向(Y軸方向)時以及排列於縱方向(X軸方向)時。於前者時,激發光的發光不停止,根據前述連接端排列體的速度以及連接端間的間距以及測定端的第1測定端與第2測定端間的距離、測定端間的間距而決定之受光的時間,各測定器依序受光。
另一方面,於後者時,如第8圖所示,對於連接端,設置第1連接端以及第2連接端,第1連接端只與前述第1測定端42j連接,第2測定端43j只與第2連接端連接,前述既定路徑為2個路徑,光纖(束)33i,具備具有前述第1連接端的受光用光纖(束)331i以及具有前述第2連接端的照射用光纖(束)332i。於該情況,與前者時比較,照射源與受光部係藉由專用的光纖,連接前述聯繫部,容易控制,照射與受光可使用分別適合的光纖,信賴性高。
前述連接端排列體30對前述測定端44j之速度,考慮前述安定的可受光時間、對激發光照射之螢光的壽命、連接端的個數以及連接端間的間距等(既定路徑的距離)而決定,例如於即時PCR的測定之情況,控制為秒速100mm至500mm。於本實施態樣例,對前述測定端44,因滑動排列面而移動,可防止雜光 朝測定端44的入射。而且,前述連接端排列體30,前述連接端間或測定端間的每前進1個間距,瞬間停止地斷續地或連續地對前述測定端移動。
第9圖(a)係從前述導光用支架32的水平板32a突出於下側之前述聯繫部31i(此處,例如i=1),隔著安裝於前述專用區域20i上之前述PCR用試管231i的開口部之具有透光性的密封蓋251i,顯示與該PCR用試管231i間接聯繫,於該密封蓋251i的凹槽內,插入前述聯繫部31i,其端面與密封蓋251i的凹槽底面密合。該PCR用試管231i,係由廣口管部235i以及與該連通之形成為比該廣口管部235i細之細口管部233i所構成,於細口管部233i,預先乾燥或預先容納液體狀的放大用溶液234i。此處,即時用放大用試藥,例如酵素、緩衝液、引導物等所構成的主混合物(master mix)(SYBR(登記商標)Green Mix)70μL。
於該廣口管部235i的開口部,因突出於具有透光性之前述密封蓋251i的下側之該密封蓋251i安裝於反應容器,圍繞透過該密封蓋251i的光之中央部的管狀密封部252i藉由嵌合而設置於反應容器。該密封部252i嵌合時,通過前述聯繫部31i內部之作為導光部之光纖(束)33i的直徑,與前述細口管部233i的開口部的直徑大小相同或比其大者較理想。藉此,從前述PCR用試管231i的光可確實地受光。該細口管部233i,容納於藉由溫度控制器29加熱或冷卻的溫度控制用區塊(block)內。
於本例,光纖(束)33i係由可與前述第2測定端43j連接的照射用光纖(束)332i以及可與前述第1測定端42j連接的受光用光纖(束)332i所構成。
第9圖(b),表示光纖(束)33i係由可與前述第2測定端43j連接的複數個受光用光纖所構成光纖束以及可與前述第1測定端42j連接的複數個照射用光纖所構成光纖束均勻地混合存在之光纖束所構成的例。
再者,於該反應容器用光測定裝置10,裝有檢體等供應裝置較理想。檢體等供應裝置係對前述容器群20分注母檢體等之供應用的裝置,包括供應前述母檢體等的該容器群20之載台,自動地使其移動至前述反應容器等光測定裝置。該檢體等供應裝置,例如具有容納母檢體等的母容器群以及管尖裝卸機構、吸吐機構及藉由該機構進行氣體的吸吐,同時可裝卸地安裝分注管尖211i之1個噴嘴,具有:對前述母容器群以及前述容器群20的管尖等容納群21之沿Z軸方向移動的機構之噴嘴頭;具有該噴嘴頭對前述母容器群等在Y軸方向移動之Y軸移動機構之X軸移動體;該X軸移動體對前述母容器群等沿X軸方向移動之X軸移動機構;以及前述母容器群。前述母容器群,具有應供應予前述容器群20的管尖等容納部群21之容納母檢體之排列成12行×8列的行列狀之母檢體容納部群、蒸餾水.洗淨液群以及試藥瓶群較理想。
第10圖表示關於本發明第1實施態樣例之屬於測定器40之1個特定波長測定器401之光檢測部461
關於本實施態樣例之特定波長測定器401,具有於PCR用試管231i射出激發光用的光纖469以及從PCR用試管231i的光入射用的光纖479,同時具有前述光纖469的第1測定端421及前述光纖479的第2測定端431設置於下端之測定端441、具有 通過前述光纖469照射激發光的LED467及濾光器468之照射部462以及具有光纖479、鼓形透鏡478、濾光器477及光二極體472之受光部。於本例,前述第1測定端421及第2測定端431,表示沿前述既定路徑之Y軸方向的直線垂直的方向(X軸方向)設置的情況。
接著,說明關於實施態樣例之使用反應容器用光測定裝置10,進行包含細菌的檢體的核酸之即時PCR的一連串處理動作。以下從步驟S1至步驟S11,相當於分離萃取步驟。
於步驟S1,打開第2圖所示的反應容器用光測定裝置10之抽屜15,拉出前述容器群20,利用另外設置於該容器群20的前述檢體等供應裝置,預先供給檢查對象的檢體、各種洗淨液、各種試藥,而且先安裝預先包裝試藥等的液體容納部。
於步驟S2,將容器群20返回原狀,關閉前述抽屜15後,藉由前述操作面板13的觸控面板等的操作,指示開始分離萃取及放大處理。
於步驟S3,設置於前述反應容器用光測定裝置10的CPU+程式60的核酸處理控制部之萃取控制部65,指示前述噴嘴頭移動機構51,將前述噴嘴頭50在X軸方向移動,使安裝於前述噴嘴71i的前述穿孔用管尖位置於前述容器群的液體容納部群27i的最初的液體容納部的上方,藉由噴嘴Z軸移動機構75下降噴嘴,對覆蓋前述液體容納部的開口部之膜穿孔,同樣地,使前述噴嘴頭50在X軸方向移動,對該液體容納部群27i的其他液體容納部以及反應容器群23i,依序穿孔。
於步驟S4,使前述噴嘴頭50再次在X軸方向移動, 移動至管尖等容納群21i,且前述噴嘴71i藉由前述噴嘴Z軸移動機構75下降,安裝分注管尖211i。然後,藉由前述噴嘴Z軸移動機構75上升後,該分注管尖211i藉由前述噴嘴頭移動機構51沿X軸移動,前進至前述液體容納部群27i之第8液體容納部,從液體容納部吸取既定量的異丙醇,再沿X軸移動,於容納於第3液體容納部及第5液體容納部之溶液成分(NaCl,SDS溶液)以及容納於第6液體容納部的蒸餾水,藉由分別分注既定量,作為第3、第5、第6的各液體容納部內的分離萃取用溶液,調製各結合緩衝液(NaCl,SDS,異丙醇)500μL、洗淨液1(NaCl,SDS,異丙醇)700μL、洗淨液2(水50%、異丙醇50%)700μL。
於步驟S5,移動至管尖等容納群21i內的另外容納檢體的檢體用試管後,使用噴嘴Z軸移動機構75,使分注管尖211i的細直徑部211ia下降插入,藉由使前述吸吐機構53的驅動板536上升及下降,對容納於該檢體用管尖之檢體懸浮液,藉由重複吸吐,使該檢體懸浮於溶液中後,吸取該檢體懸浮液至分注管尖211i內。該檢體懸浮液,藉由前述噴嘴頭移動機構51沿X軸移動至容納作為分離萃取用溶液的Lysis 1(酵素)之液體容納部群27i的第1液體容納部,通過穿孔的膜之孔,插入前述分注管尖211i的細直徑部211ia,為了攪拌前述檢體懸浮液與前述Lysis 1,進行重複吸吐。
於步驟S6,由前述分注管尖211i吸取將該經攪拌的溶液的全部量,容納於保持於藉由前述恆溫控制部設定於55℃之前述容納孔之各反應用試管所構成的前述反應容器232i,進行培養。藉此,破壞包含於前述檢體的蛋白質,使其低分子化。經過 既定的時間後,該反應液原樣地殘留於前述反應用試管,前述分注管尖211i藉由噴嘴頭移動機構51移動至液體容納部群27i的第2液體容納部,使用噴嘴Z軸移動機構75以及前述吸吐機構53,吸取容納於該第2液體容納部內的液體的全部量,藉由噴嘴頭移動機構51,使用分注管尖211i傳遞,於前述第3液體容納部內,貫通前述膜的孔,插入前述細直徑部,吐出前述反應溶液。
於步驟S7,攪拌容納於該第3液體容納部內之作為分離萃取溶液的結合緩衝液與前述反應溶液,在使可溶化的蛋白質再脫水,使核酸或其碎片分散於溶液中。
於步驟S8,使用前述分注管尖211i,於該第3液體容納部中,貫通前述膜的孔而插入,吸取全部量,藉由噴嘴Z軸移動機構75,使該分注管尖211i上升,該反應溶液傳遞至第4液體容納部,攪拌容納於該第4液體容納部內之磁性粒子懸浮液以及前述反應溶液。包含於該磁性粒子懸浮液之磁性粒子的表面形成有的羥基,與Na+離子結合,形成陽離子構造。因此,帶負電的DNA被磁性粒子捕捉。
於步驟S9,於前述分注管尖211i的細直徑部211ia,藉由使前述磁力部57的磁石571接近,於該分注管尖211i的細直徑部211ia的內壁,使前述磁性粒子吸附。該磁性粒子在吸附於分注管尖211i的細直徑部211ia的內壁之狀態下,藉由前述噴嘴Z軸移動機構75上升,使用前述噴嘴頭移動機構51,使該分注管尖211i從該第4液體容納部移動至第5液體容納部,貫通前述膜的孔,插入前述細直徑部211ia。
將前述磁力部57的前述磁石571與該分注管尖211i 的細直徑部211ia分隔,在前述細直徑部211ia內除去磁力的狀態下,對容納於該第5液體容納部的洗淨液1(NaCl,SDS,異丙醇)藉由重複吸吐,前述磁性粒子從前述內壁脫離,在洗淨液1中藉由攪拌,洗淨蛋白質。然後,再次使前述磁力部57的磁石571接近前述分注管尖211i的細直徑部211ia,該磁性粒子在吸附於分注管尖211i的細直徑部211ia的內壁之狀態下,使前述分注管尖211i藉由前述噴嘴Z軸移動機構75,藉由前述噴嘴頭移動機構51從該第5液體容納部移動至第6液體容納部。
於步驟S10,前述分注管尖211i的細直徑部211ia係使用噴嘴Z軸移動機構75,貫通前述膜的孔而插入。前述磁力部57的磁石571從前述前述分注管尖211i的細直徑部211ia脫離,在前述細直徑部211ia內的磁力除去的狀態下,對容納於該第6液體容納部的洗淨液2(異丙醇)藉由重複吸吐,使前述磁性粒子在溶液中攪拌,除去NaCl及SDS,洗淨蛋白質。然後,再次使前述磁力部57的磁石571接近前述分注管尖211i的細直徑部211ia,於前述磁性粒子在吸附於細直徑部211ia的內壁之狀態下,使前述分注管尖211i藉由前述噴嘴Z軸移動機構75上升,藉由前述噴嘴頭移動機構51從該第6液體容納部移動至容納蒸餾水的前述第7液體容納部。
於步驟S11,藉由前述噴嘴Z軸移動機構75,使前述分注管尖211i的細直徑部211ia下降而通過前述孔,在前述分注管尖211i的細直徑部211ia內賦予前述磁力的狀態下,緩慢的流速下重複吸吐前述蒸餾水,將洗淨液2(異丙醇)以水取代而除去。然後,前述磁力部57的磁石571從前述前述分注管尖211i的細直徑 部211ia脫離,在除去磁力的狀態下,前述磁性粒子在作為前述解離液的蒸餾水中藉由重複吸吐而進行攪拌,將前述磁性粒子保持之核酸或其碎片,從溶液中解離(溶出)。然後,藉由前述磁石571接近前述分注管尖211i的細直徑部211ia,於細直徑部內賦予磁場,磁性粒子吸附於內壁,於前述第8液體容納部內,殘留含有前述萃取的核酸等的溶液。藉由噴嘴頭移動機構51,使前述分注管尖211i移動至容納前述管尖等容納群21i的該分注管尖211i之容納部,使用前述管尖裝卸機構59的管尖裝卸構件591,從該噴嘴71i,將吸附有磁性粒子之該分注管尖211i與前述磁性粒子一起裝卸於該容納部內。
接著,自步驟S12至步驟S15係相當於核酸放大以及測定步驟。
於步驟S12,於該噴嘴71i安裝新的分注管尖211i,吸取容納於前述第8液體容納部之含有核酸之溶液,傳遞至預先容納有放大用溶液234i之前述PCR用試管231i,吐出且導入該容器內。藉由前述噴嘴頭移動機構51,移動前述噴嘴頭50,移動至前述噴嘴71i,容納前述容器群20的密封蓋251i之密封蓋容納部25i的上方。使用噴嘴Z軸移動機構75,藉由下降使前述密封蓋251的上側之聯繫用凹槽258i嵌合於噴嘴71i的下端而安裝。藉由該噴嘴Z軸移動機構75上升後,使用前述噴嘴頭移動機構51,將該密封蓋251置於前述PCR用試管231i上。藉由前述噴嘴Z軸移動機構75,使密封蓋251i下降,與PCR用試管231i的廣口管部235i的開口部嵌合而安裝密封。
於步驟S13,藉由前述測定控制部61的指示,指示 前述噴嘴頭移動機構51,藉由使噴嘴頭50沿X軸移動,前述導光用支架32的前述聯繫部31i,位置於安裝有前述密封蓋251i之PCR用試管231i的上方,藉由前述支架Z軸移動機構35,使前述導光用支架32下降,前述聯繫部31i插入前述密封蓋251i之凹槽內,使其下端接觸或密合於該凹槽底面。
於步驟S14,藉由前述核酸處理控制部63之指示,前述溫度控制器29,指示即時PCR的溫度控制循環,例如該PCR用試管231i於96℃加熱5秒、於60℃加熱15秒之循環,例如重複49次。
於步驟S15,前述測定控制部61,在開始藉由前述核酸處理控制部63之各循環的溫度控制時,判斷各循環的擴展反應步驟的開始,指示前述連接端排列體30對前述測定器40的各測定端44j進行連續或斷續的移動。該移動速度,係以根據前述安定的可受光時間、螢光壽命以及前述專用區域20i的個數(於本例為12個)等算出的速度而移動。藉此,在前述安定的可受光時間內,全部12個PCR用試管231i的受光可以完成。
於步驟S16,前述測定控制部61,係於例如判斷前述聯繫部31i的光纖(束)33i與前述測定端44的第1測定端、第2測定端各以光學方式連接的瞬間,指示前述測定器40受光。
該測定係對進行指數放大的循環實施,根據該測定,得到放大曲線,可進行根據該放大曲線之各種分析。再者,測定時,前述測定控制部61係內建於前述導光用支架32之加熱器37進行加熱,可防止前述密封蓋251結露而進行清晰的測定。
第11圖係表示關於第2實施態樣例之反應容器用光 測定裝置的噴嘴頭500的正面側的斜視圖以及切割其一部分的斜視圖,第12圖係表示第11圖的切割之一部分放大的斜視圖。
如第11圖所示,於本例,與關於第1實施態樣例之反應容器用光測定裝置不同之處,在於作為反應容器的PCR用試管236i,具有每列12個排列之3列以上的容器群。
關於該噴嘴頭500的包含噴嘴的分注裝置的部分以及關於可橫跨的噴嘴、噴嘴頭的移動裝置以及排列體移動機構的部分,因與第1實施態樣例無大差異而省略說明。於該噴嘴頭500具有導光用支架320、設置於該導光用支架320之12個聯繫部310i、從聯繫部310i延伸至後側之光纖(束)33i、連接端排列體300、對準前述導光用支架320安裝之6種特定波長測定器所構成的具有測定端的測定器400以及密封蓋搬送體125。
關於第2實施態樣例之導光用支架320,排列有與2個以上(於本例為12)的作為反應容器的PCR用試管236i可同時聯繫之2個以上(於本例為12個)的聯繫部310i,具有對該導光用支架320於水平方向(於本例為X軸方向)可移動之聯繫部排列體322,藉由該聯繫部排列體322的移動,不移動前述導光用支架320,與比藉由該聯繫部排列體322可同時聯繫的反應容器數目(於本例為12個)多的作為反應容器的PCR用試管236i(於本例為1列12個的反應容器有3列)可聯繫。
該導光用支架320具有水平板320a、垂直板320b以及三角形狀的補強用側板320c。於前述導光用支架320的水平板320a,依據排列於前述聯繫部排列體322的聯繫部310i之配置,鐫刻有相當於2個以上(本例為12個)之前述遮蔽用區域之長孔 321i
於前述導光用支架320的垂直板320b的上緣,固定安裝前述測定器400。所以,受光時,因該導光用支架320係靜止,該測定器400係使其對前述反應容器及該導光用支架320不動而設。
具有前端於前述聯繫部310i的光纖(束)33i,在中途分成受光用光纖(束)331i以及照射用光纖(束)332i,該受光用光纖(束)331i與第2連接端341i連接,該照射用光纖(束)332i與第1連接端342i連接,於前述連接端排列體300的下側作為排列面的朝下的水平面,沿Y軸方向排列為2個路徑。此時,該等各路徑之鄰接的連接端間的間隔,例如聚集化成為前述聯繫部的間隔的一半或三分之一左右。再者,關於該些第1連接端342i,與前述測定端400的第1測定端可依序連接,關於該些第2連接端341i,與第2測定端可依序連接。
如第12圖或第13圖所示,前述導光用支架320的水平板320a,係由以樹脂等形成的絕熱板323、設置於絕熱板323下側的加熱前述密封蓋253i用以防止密封蓋253i結露之加熱器370以及設置於加熱器370的下側之熱傳導性的金屬板325積層而設置。再者,符號328係表示容納作為前述反應容器的PCR用試管236i之前述匣式容器上鑽孔之容納孔,符號239表示作為前述反應容器的PCR用試管236i內控制為固定高度的液面。符號291表示PCR用溫度控制器。
鐫刻於該水平板320a的前述長孔321i,係達到前述金屬板325。於該長孔321i的底的該金屬板325之作為前述反應容 器的PCR用試管236i的開口部的上方,鑽出與開口部相同大小之透光用的孔326,以光學方式與長孔321i連通。
設置於前述聯繫部排列體322之聯繫部310i以及設置於內部之光纖(束)33i的前端,藉由接近前述密封蓋253i,與作為前述反應容器的PCR用試管236i聯繫。
第14圖係表示可安裝於前述反應容器的第2實施態樣例之各種密封蓋254i至密封蓋257i
於第14圖(a),密封蓋253i具有覆蓋作為反應容器的PCR用試管236i的開口部236ia之覆蓋板253ia、於覆蓋板253ia的中央比邊緣壁薄形成之光透過率高的中央部253ic、可安裝於圍繞該中央部253ic突出於下側設置之前述反應容器的開口部的外緣部236ib之作為安裝部之雙重環狀壁所構成的緊固夾具253ib。
第14圖(b)所示的密封蓋254i,形成具有中央部254ic朝容器外側膨脹的彎曲面之壁厚的凸透鏡狀。藉此,在反應容器內產生的光可收斂於光纖的前端,或從光纖的激發光收斂於液面等,可有效地匯集光線。
第14圖(c)所示的密封蓋255i,形成具有中央部255ic朝容器外側膨脹的彎曲面之凸透鏡狀,藉此,達到第14圖(b)所示的效果。
第14圖(d)所示的密封蓋256i,壁厚地形成具有中央部256ic朝容器內側膨脹的彎曲面,藉此,達到第14圖(b)所示的效果。
第14圖(e)所示的密封蓋257i,形成具有中央部257ic朝容器內側膨脹的彎曲面,藉此,達到第14圖(b)所示的效果。
第15圖表示關於第2實施態樣例的密封蓋搬送體125。
該密封蓋搬送體125,具有:至少具有3列1列12個的作為前述反應容器的PCR用試管236i之前述容器群,於X軸方向可移動之角柱狀基材128;對前述密封蓋253i(至密封蓋256i),前述安裝部可安裝於前述反應容器的狀態下露出於下側握持前述覆蓋板,對應前述反應容器的排列而排列於前述角柱狀基材128之1或2個以上(於本例為12個)之握持部127i;以及安裝於前述角柱狀基材128之下側的底板126。
如第16圖的剖面圖以及第17圖的從下側觀察的斜視圖所示,前述握持部127i,具有從前述角柱狀基材128可容納前述密封蓋253i的覆蓋板253ia的大部分之挖成略半圓柱狀之空洞123i,於前述底板126,使前述密封蓋253i的作為安裝部的緊固夾具253ib可露出於下側而設置半長孔狀的缺口部129i
接著,說明關於使用關於第2實施態樣例的噴嘴頭500之處理動作。
於前述第1實施態樣例的說明的步驟內,省略分離萃取步驟,說明相當於核酸放大以及測定步驟之步驟S’12至步驟S’16。
於步驟S’12,於該噴嘴71i安裝新的分注管尖211i,吸取容納於前述第8液體容納部之含有核酸之溶液,傳遞至預先容納有放大用溶液234i之前述PCR用試管236i吐出,導入該容器內。藉由前述噴嘴頭移動機構51,移動前述噴嘴頭500,於前述密封蓋搬送體125由容納12個密封蓋253i之密封蓋容納部使 密封蓋253i同時容納於前述握持部127i之前述空洞124i而握持。
握持該密封蓋253i之前述密封蓋搬送體125,因與導光用支架320連動,使用前述支架Z軸移動機構35,與前述支架320一起稍微舉升於上方後,再使其於X軸方向移動,傳遞至作為前述反應容器的PCR用試管236i,藉由下降,從前述密封蓋搬送體125露出於下側的緊固夾具253ib藉由安裝於前述PCR用試管236i,密封12個密封蓋253i。同樣地,對於其他2列的24個反應容器列,依序以密封蓋密封。
於步驟S’13,藉由前述測定控制部61的指示,指示前述噴嘴頭移動機構51,藉由使噴嘴頭50沿X軸移動,使前述導光用支架320覆蓋安裝有前述密封蓋之3列36個反應容器地移動。
於步驟S’14,藉由前述核酸處理控制部63之指示,前述溫度控制器291,指示即時PCR的溫度控制循環,例如該PCR用試管236i於96℃加熱5秒、於60℃加熱15秒之循環,例如重複49次。
於步驟S’15,前述測定控制部61在開始藉由前述核酸處理控制部63之各循環的溫度控制時,判斷各循環的擴展反應步驟的開始,指示設置於該導光用支架320之聯繫部排列體322在該導光用支架320上移動,插入設置於該導光用支架320的前述長孔321i之前述各聯繫部310i,與前述反應容器隔著密封蓋253i間接地聯繫,於反應容器內,一邊照射從測定器400的激發光,一邊依序接收從反應容器的光。同時,指示前述連接端排列體300對前述測定器400的各測定端44j進行連續或斷續的移動。該移動 速度,係以根據前述安定的可受光時間、螢光壽命以及前述導光用支架320可測定的專用區域20i的反應容器的個數(於本例為1列12個的反應容器有3列)等算出的速度而移動。藉此,在前述安定的可受光時間內,在前述導光用支架320上,藉由使前述聯繫部排列體322移動,於本例,可進行1列12個附有3列的反應容器並行測定。
於步驟S’16,前述測定控制部61,例如判斷前述聯繫部310i的光纖(束)33i與前述測定端44的第1測定端、第2測定端各以光學方式連接的瞬間,對前述測定器400指示激發光的照射以及受光。
第18圖係於前述聯繫部在作為反應容器的PCR用試管236i的開口部以外之處聯繫時,表示設置於聯繫部的受光用及照射用光纖前端的位置之例。第18圖(a)表示受光用光纖(束)331i接近反應容器的外底部,照射用光纖(束)332i接近反應容器的外壁之情況。第18圖(b)表示受光用光纖(束)331i以及照射用光纖(束)332i接近反應容器的外壁之情況,第18圖(c)表示受光用光纖(束)331i以及照射用光纖(束)332i接近反應容器的外底部之情況。該等僅為一例,取代接近,也有可能為藉由接觸等而與反應容器連結的情況。
第19圖係表示關於本發明第2實施態樣的反應容器用光測定裝置110的方塊圖。再者,與第1實施態樣例使用的符號相同的符號,因表示相同或相似(只有大小的差異)者,省略其說明。
關於第2實施態樣的反應容器用光測定裝置110, 其噴嘴頭150,在具有不同於導光用支架32之導光用支架132之點,與關於第1實施態樣的反應容器用光測定裝置10不同。關於第2實施態樣的該導光用支架132,具有以光學方式與前述PCR用試管231i內部連接之具有可撓性的2個以上導光部之光纖前端以及聚光用的光學系統構件設置於內部之複數(於本例為12個)聯繫部131i,加熱該反應容器用的作為加熱部之加熱器137的加熱源,不設置於該導光用支架132,而設置於容器群120或載台的點,與關於第1實施態樣的裝置10不同。
再者,密封蓋251i係在不與噴嘴71i而與聯繫部131i嵌合而搬運,藉由專用的密封蓋裝卸機構39,從該聯繫部裝卸的點上不同。所以,密封蓋控制部167,所以核酸處理控制部163、CPU+程式160,與關於第1實施態樣的裝置10不同。
該容器群120,其長度方向沿X軸方向一列狀地排列容納部的12個專用區域120i(i=1,…,12),例如排列於Y軸方向。於各專用區域120i,具有反應容器群23i、液體容納部群27i、容納可裝卸地安裝於設置於前述導光用支架132之前述聯繫部131i之具有透光性的密封蓋251i之密封蓋容納部25i以及管尖等容納部21i
前述反應容器群23i、溫度控制器29以及加熱器137係相當於反應容器控制系統90。
第20圖係表示關於第2實施態樣的第1實施態樣例之噴嘴頭150內主要的移動機構及吸吐機構的側面圖。
此處,前述聯繫部131i的直徑因比噴嘴71i粗,故應安裝於PCR用試管的密封蓋251i係藉由聯繫部131i搬運的方式進行。所 以,利用前述磁力部57的磁石571的移動機構,設置密封蓋裝卸機構39,其具有對聯繫部131i可分離地設置的12個前述聯繫筒131ai的直徑略相等的半圓形狀拱門之缺口部排列的具有梳狀的裝卸構件391。於本實施態樣例,利用已存在的機構,因可進行密封蓋的裝卸,可防止裝置規模的擴大、複雜化。
第21圖係表示關於第2實施態樣的第2實施態樣例之反應容器控制系統901以及於該反應容器控制系統901的複數個(於本例為12個)作為反應容器的PCR用試管231i設有之反應容器群的開口部,從導光用支架132突出於下側之該聯繫部131i(此處,例如i=1),隔著安裝於前述專用區域120i之前述PCR用試管231i的開口部之具有透光性的密封蓋251i,與該PCR用試管231i間接聯繫的狀態,於該密封蓋251i的聯繫用的凹槽253i內藉由嵌合有前述聯繫部131i,與PCR用試管231i聯繫。
如第21圖所示,前述聯繫部131i,與PCR用試管231i隔著密封蓋253間接聯繫,具有突出設置於比前述導光用支架132更下方向之略圓筒狀的聯繫筒131ai,於該聯繫筒131ai的底板之中央部,鑽出具有相當於容納於細口管部的液體的液面大小的開口之圓孔131bi,於該底板的邊緣,設置突出於下方的環狀緣部131di。藉此,防止聯繫部與密封蓋的密合。具有相當於前述聯繫筒的內徑之直徑的球狀的球面透鏡381i,鬆散插入該聯繫筒131ai內,載置於前述圓孔131bi上。於該球面透鏡381i的上方既定距離,設置前端且以貫通前述水平板132a達到外部之樹脂製的套圈131ci覆蓋之光纖33i設置。該聯繫筒131ai、圓孔131bi、球面透鏡381i以及光纖33i的束,係於聯繫筒131ai內部,配置為同軸。
如第21圖所示,前述反應容器控制系統901,具有容納具有目標鹼基序列之DNA等的目標溶液之進行放大等的反應之作為反應容器的PCR用試管231i、加熱器137以及PCR用溫度控制器291i。加熱器137係由具有高熱傳導性的鋁板所構成的加熱用區塊137c、片狀加熱器137a以及絕熱材137b積層而設置。容納保持複數(於本例為12個)前述PCR用試管231i之12個貫通孔137di係鑽孔於相同的加熱器,廣口管部235i係被前述加熱用區塊137c所支持。
PCR用溫度控制器291,具有與作為反應容器的PCR用試管231i之細口管部233i接觸之可容納之溫度控制用區塊292i、珀爾帖元件293i以及散熱座294i
該PCR用試管231i之細口管部233i,具有前述PCR用區塊292i接觸設置的部分之下側壁部分233ia,空出該下側壁部分233ia的間隔之設置於上側,與前述加熱器的加熱用區塊137c接觸之相當於廣口管部235i的壁部分之上側壁部分235ai
根據本實施態樣例,首先依據密封蓋控制部167(CPU+程式160)的指示,指示前述噴嘴頭移動機構51,使前述導光用支架320的各聯繫部131i移動至密封蓋容納部25i後,指示前述支架Z軸移動機構35,於該聯繫部131i,嵌合於密封蓋251i而安裝。然後,既定的PCR用試管231i的開口部,以密封蓋251i嵌合,同時聯繫部131i與PCR用試管231i聯繫。
然後,藉由前述測定控制部161之指示,根據藉由溫度控制器29的溫度控制,於PCR時,在比最高的既定溫度(例如94℃)高數度,較理想為高約5℃之一定溫度(例如100℃),加 熱前述上側壁部分235ai,控制加熱器137,使嵌合於前述PCR用試管231i之前述廣口管部235i之密封蓋251i加熱,可防止該密封蓋的結露。此時,該上側壁部分235ai,係與前述溫度控制所成的下側壁部分233ia分開既定間隔,且於具有比下側壁部分233ia小的表面積之上側壁部分235ai,接觸或接近加熱源進行加熱。所以,上側壁部分235ai之加熱的影響,加熱靠近下側壁部分233ia的位置設置的密封蓋251i的下面,可防止結露。
另一方面,聯繫部131i,因係與密封蓋251i的上側,只隔著環狀緣部131而接觸,故沒有對密封蓋251i之程度的加熱的影響。同樣地,對於前述下側壁部分233ia,使用具有加熱冷卻功能的珀爾帖元件,溫度控制於前述既定溫度,而且同時進行測定。測定結束後,藉由密封蓋控制部167的指示,使用前述裝卸構件391,接近聯繫部131i後,藉由前述支架Z軸移動機構35,藉由移動導光用支架132至上方,使密封蓋251i從前述聯繫部裝卸,直接殘留於PCR用試管231i,使聯繫部移動,解除聯繫。
第22圖係表示第2實施態樣例者,表示取代前述球面透鏡381i,具有相當於前述聯繫筒131ai的內徑之透鏡直徑的鼓狀透鏡382i,鬆散插入聯繫筒131ai內,載置於前述圓孔131bi上,聚光於前述光纖33i的前端而設置之聯繫部131i
第23圖係表示第3實施態樣例者,表示取代前述球面透鏡381i等,具有相當於前述聯繫筒131ai的內徑之透鏡直徑的非球面透鏡383i,鬆散插入聯繫筒131ai內,載置於前述圓孔131bi上,聚光於前述光纖33i的前端而設置之聯繫部131i。再者,符號391係前述密封蓋裝卸機構39的梳狀的裝卸構件,表示接近或接 觸聯繫部131i的狀態,於該狀態,藉由使聯繫部131i上升,密封蓋251i與密封蓋裝卸機構39接合,從聯繫部131i拆除,原樣安裝於PCR用試管231i而殘留。而且,各透鏡381i至383i,從上側安裝管狀框,可鬆散安裝於聯繫筒131ai內。
第24圖係關於本實施態樣例的設置於加熱器137(第24圖(b))之12個貫通孔137d所容納保持之PCR用試管231i(第24圖(a)),使加熱器137於既定溫度加熱,增加該加熱器的加熱溫度時,測定密封蓋的頂部溫度,測定結露的產生溫度以及結露的消失溫度。
如第24圖(a)所示,PCR用試管231的開口部係以具有透光性的密封蓋259密封,該密封蓋的上側之直徑為14mm,密封蓋259的安裝部259a的高度為8.6mm,從PCR用試管的底至密封蓋259的上側之高度為21.4mm。第24圖(c)係表示對加熱器設定溫度之密封蓋的頂部之實測溫度。
於步驟S101,於該各PCR用試管231i內的細口管部,分注蒸餾水25μL,如第24圖(a)所示,以密封蓋259堵塞廣口管部的開口部,保持於前述加熱器的12個貫通孔。為了測定前述密封蓋259的頂部溫度,於前述密封蓋259,打開細微孔(直徑0.5mm),透過熱電偶900,設置於前述密封蓋259的頂部的內側。
於步驟S102,接觸PCR用試管231i的細口管部設置的PCR用區塊292i的溫度設定於95℃,藉由目視,觀察有無密封蓋的頂部之結露。此時前述加熱器137的設定溫度從100℃慢慢上升至115℃,確認結露消失的設定溫度。再者,符號902為熱敏電阻的位置,於其附近設置熱電偶。
加熱器137的區塊分割單位,以其他實驗,以線道1至4、線道9至12、線道5至8的順序提高溫度,測定溫度最低的線道1以及最高的線道6的密封蓋的頂部溫度時,線道1的密封蓋的頂部溫度,比設定溫度低13℃,線道6的密封蓋的頂部溫度,幾乎與設定溫度相同。設定溫度為113℃時,在全部線道,結露消失,此時線道1的頂部溫度讀到約為100℃。
第25圖係聯繫部131i的材質為不銹鋼製時,以及使用熱傳導率比不銹鋼低之樹脂(PEEK)時之與PCR用試管231i聯繫時的防霧效果的改善。第25圖(a)係表示聯繫部131聯繫的PCR用試管231。第25圖(b)、(c)表示使用各不銹鋼製聯繫部以及PEEK製聯繫部之情況的溫度-螢光強度特性,縱軸表示螢光強度。
該實驗,於步驟S201,於作為反應容器的PCR用試管231i,分注螢光試藥(0.25μL ROX)20μL,藉由密封蓋259密封開口部,設定12線道份於溫度控制區塊。然後,使聯繫部131安裝於該密封蓋的凹槽部分。此處,聯繫部131i之外徑為10mm。
於步驟S202,藉由溫度控制區塊,區塊溫度上升至60℃至95℃,每1℃測定各線道的螢光強度。藉此,使用不銹鋼製的聯繫部時,PCR區塊溫度為約80℃以上,確認螢光強度顯著降低,使用PEEK製聯繫部時,有改善。此處,與不銹鋼(SUS303)的熱傳導率(約16.7W/(m.k))比較,PEEK的熱傳導率為0.25W/(m.k)非常低,減少從加熱器137傳導至聯繫部之放熱,提高對密封蓋的加熱效果,認為改善了防霧性。
第26圖係表示從加熱器137的傳熱,設置於聯繫部131內,藉由套圈(ferrule)131c圍繞的導光部之光纖33之受熱的影 響。
結論為套圈內溫度,於實施藉由恆溫循環之溫度控制時,最高為41℃,此係比導光部之光纖33的耐熱溫度70℃足夠低,認為從加熱器的傳熱對光纖的劣化沒有影響。
實驗係使用二宮電線極細熱電偶01-K作為溫度記錄器(KEYENCE NR-250(K05003))以及溫度感測器,且使用沒有放入光纖的套圈(前端的外徑為3.5mm,長度為32.5mm)進行。
於套圈內,插入熱電偶。於套圈內,壓入鐵弗龍(TEFLON登記商標)管,安裝固定1個熱電偶於套圈的內壁。準備2個如此的套圈,設置於前述聯繫部131內。該聯繫部係設置於加熱器137的最高溫度的線道6以及最低溫度的線道1上。然後,作為PCR溫度控制,95℃(2分)後從60℃(30秒)至95℃(5秒)的循環50次,重複實施恆溫循環,記錄套圈內的溫度變化。再者,加熱器137的溫度係設定於結露消失的113℃。
於第26圖,(1)表示室溫,(2)表示裝置內溫度,(3)表示線道1的溫度,(4)表示線道6的溫度。
該實驗的結果,熱循環結束時套圈131c內的溫度,比開始時上升約2℃。所以,熱循環結束時套圈內的溫度,最高為約41℃(固定狀態)。藉此,該溫度比導光部之光纖33i的耐熱溫度70℃足夠低,認為從加熱器137的傳熱對前述聯繫部131i內的光纖33i的劣化沒有影響。
第27圖係關於本發明的第4實施態樣的相當於複數種測定器140之特定波長測定器140j(j=1,…6)內,取出2個鄰接的特定波長測定器1401、1402
各特定波長測定器1401、1402,可與2個以上的各反應容器231i直接或間接地聯繫,對應以光學方式與聯繫的該反應容器231i的內部連接之具有可撓性的2個以上導光部133i的前端設有之2個以上的聯繫部131i對應設置,其前端設置於該聯繫部131i之導光部的後端設有的2個以上連接端134i,接近或接觸沿既定路徑排列指定支持之連接端排列體130的排列面而設置,具有與該各連接端134i沿前述既定路徑以光學方式可依序連接之1或2個以上的測定端1421、1431,(1422、1432),藉由該連接端134j與該測定端142i、143i以光學方式連接,可受光依據前述反應容器內的光學狀態之光。
對應前述各特定波長測定器1401、1402,至少鄰接的特定波長測定器間,設置以互異的既定頻率A、B,調變各特定波長測定器應受光的特定波長Λ 1、Λ 2的光的強度之調變器481、482,以及使從受光的光調變的前述特定波長Λ 1、Λ 2的光的強度調諧於前述頻率之調諧器491、492
於根據前述光學狀態的光為螢光時,各特定波長測定器1401、1402,具有照射對應的特定波長或特定波長帶Λ 1、Λ 2的螢光激發之既定激發光λ 1、λ 2的照射源1461、1462以及可受光前述特定波長或特定波長帶Λ 1、Λ 2的螢光之受光部1471、1472。再者,一般激發光的波長λ比特定波長Λ短。
前述照射源1461、1462,係具有發出含有該激發光λ 1、λ 2之光,LED、白熾燈泡等發光元件14641、14642,以及從發光元件14641、14642的發光萃取前述激發光λ 1、λ 2而透過激發光λ 1光學過濾器14681、激發光λ 1光學過濾器14682者。
前述受光部1471、1472,具有萃取對應的特定波長或特定波長帶Λ 1、Λ 2的光而透過之特定波長Λ 1光學過濾器14771、特定波長Λ 2光學過濾器14772,以及透過該特定波長Λ 1光學過濾器14771以及特定波長Λ 2光學過濾器14772之光轉換為該電氣訊號之光二極體、光電晶體、光電子倍增管、光電管、光導管等受光元件14741、14742
藉此,前述調變器481、482,具有驅動前述照射源1461、1462之發光元件用的電壓以互異的既定頻率A、B進行振動的電壓供應予前述照射源1461、1462之作為前述激發光調變器的頻率A振動電壓供應電路1481、頻率B振動電壓供應電路1482。於該調變器481、482,也包含其他前述照射源1461、1462、容納其他螢光物質的反應容器231i
另一方面,調諧器491、492係將由前述受光部1471、1472受光的光轉換的電氣訊號,通過頻率A帶通過濾電路或頻率B帶通過濾電路,調諧為頻率A或頻率B,萃取依據該特定波長測定器1401、1402的前述激發光λ 1、λ 2發光的螢光之受光的頻率A或頻率B的光強度數據(電氣訊號),防止鄰接的特定波長測定器1401、1402彼此之串擾,可進行信賴性高的測定。
第28圖表示對應第27圖,複數種(於本例為6種)的特定波長測定器140j(j=1,…6)的6組測定端142j、143j與連接端排列體130的連接端134i之間的移動方向。
第29圖係對應第28圖所示的6組特定波長測定器140j(j=1,…6)之前述調變器的各頻率A-F設定為(A,B,C,D,E,F)=(1kHz,4kHz,7kHz,7kHz,4kHz,1kHz),激發光的強度調變為閃 爍訊號時,取代取樣,照射於容納於反應容器內之無反射薄片,以5ms的取樣速度從受光的光的電氣訊號,萃取調諧為各頻率之數據,測定對應的激發光的強度(相當於螢光的受光的強度數據之數據),測定各特定波長測定器140j間的串擾。此係激發光的強度係壓倒性地比螢光強度高(數100倍的級數),而且激發光的波長比被激發的螢光的波長短,於使用複數種螢光時,激發光的波長或波長帶以及不對應該激發光的鄰接的測定器所使用的螢光的波長或波長帶有重複時。於如此時,螢光受光時無法排除激發光,恐會發生測定器間的串擾。
第29圖(1)的情況,只對設置於基板1的特定波長測定器1401、1402、1403,設定互異的頻率A、B、C(A,B,C,D,E,F)=(1kHz,4kHz,7kHz),照射各激發光λ 1、λ 2、λ 3時,表示藉由漏光、散射或反射等以各測定器受光的激發光的強度。於該情況,如(1)圖所示,因分別得到固定強度的光,沒有觀察到從各鄰接的特定波長測定器的串擾。
第29圖(2)的情況,表示對於設置於基板1的特定波長測定器1401、1402、1403,設置於基板2的1404、1405、1406全部,設定如前述的頻率A-F,照射各激發光λ 1、λ 2、λ 3,以測定器1401、1402、1403測定的激發光的強度。於該情況,如(2)圖所示,於特定波長測定器1403,在與鄰接的特定波長測定器1404間激發光因調變為相同的頻率7kHz,有激發光的串擾,測定藉由兩者之間的調變波形(閃爍型)的相位差合成的強度之變化。
第29圖(3)時,表示驅動設置於基板1的特定波長測定器1401、1402、1403全部以及只驅動設置於基板2的特定波長測 定器1406,以設置於基板1的前述特定波長測定器進行測定時。如(3)圖所示,因具有相同頻率的測定器間的間隔長,沒有觀察到激發光的串擾。
第29圖(4)時,表示驅動設置於基板1的特定波長測定器1401、1402、1403全部以及只驅動設置於基板2的特定波長測定器1405,以設置於基板1的前述特定波長測定器進行測定時。如(4)圖所示,沒有觀察到激發光的串擾。
第29圖(5)時,表示驅動設置於基板1的特定波長測定器1401、1402、1403全部以及只驅動設置於基板2的特定波長測定器1404,以設置於基板1的前述特定波長測定器進行測定時。如(5)圖所示,於特定波長測定器1403,在與鄰接的特定波長測定器1404間,因以相同的頻率7kHz調變,有激發光的串擾,測定藉由兩者之間的調變波形的相位差合成的強度之變化。
第30圖係表示根據利用作為國際標準的96孔的微量多孔盤,排列反應容器之PCR用試管231i之情況的對應間距9mm,聯繫部131以9mm間距排列的情況,於該聯繫部131,設置其一端,另一端為作為連接端134之排列於連接端排列體130的導光部之光纖133的直徑為1.5mm的情況,前述連接端排列體130的排列面之前述連接端134i的間隔聚集化為3.75mm的情況。即使是如此的間隔,於第31圖,表示測定器140的某特定波長測定器1401之測定端1431受光的數據係來自8個連接端的光確實地標識。
第32圖係表示關於本發明第4實施態樣之連接端排列體1300以及其動作。於各聯繫部1312至13112,設置複數個導 光部所構成的導光部束1332至13312之前端,該導光部束的一部分導光部束的後端,設置於連接端排列體1300的第1連接端,其餘前述導光部束,設置於連接端排列體1300的第2連接端,前述既定路徑,例如由直線狀的第1路徑以及直線狀的第2路徑所構成,於該連接端排列體,以光學方式與前述11個前述聯繫部1312至13112連接的11組前述第1連接端以及第2連接端,藉由導光部1330而以光學方式互相連接的1組第3連接端以及第4連接端,前述11個第1連接端以及1個第3連接端係沿直線狀的第1路徑排列,前述11個第2連接端以及1個第4連接端係沿對前述第1路徑空出一定間隔之平行的直線狀的第2路徑排列。於本例,為了簡單化,關於前述實施態樣的前述連接端排列體130,除去設置於第1組的第1連接端以及第2連接端的導光束1331,取代作為第3連接端以及第4連接端間以光學方式互相連接的導光部1330,作為關於本實施態樣的連接端排列體1300。
藉由連接端排列體1300的移動,分別設置於前述測定器1401至1406之第1測定端1401,係沿11個前述第1連接端以及1個前述第3連接端所構成的第1路徑,分別設置於前述測定器1401至1406之第2測定端,係沿11個前述第2連接端以及1個前述第4連接端所構成的第2路徑,分別相對地移動。前述第1測定端,以光學方式與前述測定器的照射源連接,前述第2測定端,與前述測定器的受光部連接。分別設置於前述測定器1401至1406之第1測定端以及第2測定端之組整體設置,藉由連接端排列體1300的移動,每一各組,前述各測定器的第1測定端與11個前述第1連接端以及1個第3連接端依序連接,同時前述各測 定器的第2測定端與對應的11個前述第2連接端以及1個第4連接端依序連接。所以,藉由前述11組的第1連接端以及第2連接端之螢光強度的測定,同時藉由前述1組的第3連接端以及第4連接端,前述激發光,不繞道反應容器,隔著前述導光部1330,直接可由受光部受光,可測定純粹的激發光的強度。
第33圖(a)係於企圖使LED周圍的溫度上升時(例如停止冷卻用風扇時),使用1組的第3連接端以及第4連接端,藉由受光部測定的激發光的強度,以及使用11組的第1連接端以及第2連接端,隔著聯繫部1312至13112對各反應容器照射激發光,測定從該各反應容器得到之螢光的強度作圖之圖。再者,於本例時,LED的中心波長為590nm,於LED電路的激發光,加上7kHz的調變頻率。而且,於各試管,容納蒸餾水,以5分鐘95℃加熱後,以90℃ 5秒及60℃ 30秒的溫度控制,重複80次。第33圖(b),係藉由螢光強度除以測定的該激發光的強度,除去激發光的變化成分,標準化的螢光強度作圖之圖。
如第33圖(a)所示,伴隨LED溫度的上升,使用前述1組的第3連接端以及第4連接端之藉由前述受光部測定的激發光的強度,逐漸地變弱。藉此,於該情況,從強度安定的5分鐘後至80分鐘之激發光以及各螢光強度的變化之條件,標準偏差值除以平均值的作為CV值,表示為約1.89%至1.37%。相對地,如第33圖(b)所示,看前述螢光強度除以使用前述1組的第3連接端以及第4連接端之測定的激發光的強度之值時,各螢光強度之變化的條件,作為CV值表示為約0.40%至0.63%,螢光強度之變化小,亦即顯示得到除去激發光的變化之主要由螢光體濃度決 定的螢光體強度。
於第34圖,表示作為調諧器491、492,取代帶通過濾電路,使用鎖相放大器14901、14902之情況的特定波長測定器14001、14002。於該情況,參考訊號,因可利用調變器481、482的頻率A、B的振動電壓供應電路1481、1482的輸出,整體構成簡單化,且可進行信賴性高的測定。
以上實施態樣例,係為了更良好地瞭解本發明之具體說明,沒有限定其他態樣。所以,在不改變發明的主旨之範圍下可進行變更。例如噴嘴、分注管尖、穿孔管尖、容器群、其專用區域、容納部、測定端、測定器、特定波長測定器、吸吐機構、移動機構部、磁力部、加熱部、反應容器、密封蓋、導光用支架、聯繫部、導光部、連接端排列體、聯繫部排列體、噴嘴頭、溫度控制器、噴嘴裝卸機構、密封蓋裝卸機構、調變器、調諧器等的構成、形狀、材料、排列、量、個數以及使用的試藥、檢體等,也不限於實施態樣例表示的例。而且,可使噴嘴對容器群移動,亦可使容器群對噴嘴移動。
而且,於以上的說明,於PCR用反應容器的密封,使用密封蓋,密封放大用溶液,取代或併用,可使用礦物油等的密封液密封。再者,於前述噴嘴,取代安裝穿孔用管尖進行穿孔,可使用吸吐機構驅動的穿孔針(pin)。而且,於以上的說明,說明即時PCR的測定,不限於該測定,可適用於進行溫度控制之其他各種測定。而且,於以上的說明,說明設置前述測定器於分注裝置時,但不限於此。於測定器內部,只說明使用光纖的光學系統,可採用使用透鏡系統的光學系統。
而且,本發明的各實施態樣例說明的裝置,形成該些裝置的零件或形成該些零件的零件,可適當地選擇,除適當的變更外,可互相組合。再者,本申請案內的「上方」、「下方」、「內部」、「外部」、「X軸」、「Y軸」、「Z軸」等的空間表示,只用以圖解,不限制於前述構造的特定空間的方向或配置。
[產業上的利用可能性]
本發明,例如主要關於要求對包含DNA、RNA、mRNA、rRNA、tRNA之核酸的處理、檢查、分析之領域,例如工業領域、食品、農產、水產加工等農業領域、藥品領域、藥劑領域、衛生、保險、疾病、遺傳等醫療領域、生化學或生物學等理學領域等。本發明,特別可使用於操作PCR、即時PCR等的各種核酸等處理、分析。
10‧‧‧反應容器用光測定裝置
20‧‧‧容器群
20i(i=1,…,12)‧‧‧專用區域
211i(i=1,…,12)‧‧‧分注管尖
231i、236i(i=1,…,12)‧‧‧PCR用試管(反應容器)
30‧‧‧連接端排列體
31i(i=1,…,12)‧‧‧聯繫部
32‧‧‧導光用支架
33I‧‧‧光纖(導光部的例)
40‧‧‧測定器
40j(j=1,…,6)‧‧‧特定波長測定器
44‧‧‧測定端
48j‧‧‧調變器
49j‧‧‧調諧器
50‧‧‧噴嘴頭
52‧‧‧移動機構部
53‧‧‧吸吐機構
59‧‧‧管尖裝卸機構
61、161‧‧‧測定控制部
70‧‧‧噴嘴排列部
71i(i=1,…,12)‧‧‧噴嘴

Claims (16)

  1. 一種反應容器用光測定裝置,具備:2個以上的聯繫部,可直接或間接聯繫2個以上的各反應容器,設有與所聯繫之該反應容器內部以光學方式連接的1或2個以上的導光部之前端;連接端排列體,對應各聯繫部而設置且具有將設有前述導光部之後端之2個以上之連接端沿既定路徑排列、支持之排列面,該導光部之前端係設於前述聯繫部;測定器,靠近或接觸前述排列面而設置,具有與各連接端沿前述既定路徑依序以光學方式可連接之1或2個以上的測定端,該連接端與該測定端藉由光學方式連接,依據前述反應容器內的光學狀態的光而受光;以及導光切換機構,使排列於前述連接端排列體之前述各連接端對前述各測定端相對移動並依序以光學方式相連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之反應容器用光測定裝置,其中,前述導光部的至少一部分具有可撓性。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之反應容器用光測定裝置,其中,前述測定器為由複數種的測定器所構成,並且具有:對各測定器,至少鄰接的測定器間,以互相不同的各既定頻率調變各測定器應受光的光的強度之調變器,以及關於該各測定器受光的光,調諧於前述各既定頻率而得到對應的受光的光的強度之調諧器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之反應容器用光測定裝置,其中,前述測定器為由可受光各特定波長或特定波長帶的光的複數 種的特定波長測定器所構成,各特定波長測定器具有與前述各連接端沿前述既定路徑依序可以光學方式連接的至少1個測定端,對應前述各特定波長測定器之前述各調變器的前述各既定頻率係至少於鄰接的特定波長測定器間互相不同;於依據前述光學狀態之光為螢光時,各特定波長測定器,具有照射對應特定波長或特定波長帶的螢光激發之既定激發光的照射源以及可接受前述特定波長或特定波長帶的螢光的受光部,對應前述各特定波長測定器之前述各調變器,具有以前述既定頻率調變各既定激發光之激發光調變部,前述各調諧器,具有對前述受光部接受的光,萃取具有前述各既定頻率的光的強度數據之帶通濾波電路或鎖相放大器。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之反應容器用光測定裝置,其中,具有將2個以上的前述聯繫部設置於導光用支架,使前述聯繫部與2個以上的前述反應容器同時直接或間接地聯繫的方式使前述導光用支架對該反應容器相對移動之支架移動機構。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之反應容器用光測定裝置,更具備:溫度控制器,具有接觸或接近前述反應容器的下側壁部分而設置之溫度源;以及加熱部,具有設置於比前述反應容器的該下側壁部分更上側的位置之接觸或接近前述反應容器的上側壁部分之可加熱該上側壁部分的加熱源。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之反應容器用光 測定裝置,其中,可與反應容器直接或間接聯繫之內部設置有光學構件的聯繫部,其係在比水蒸氣的露點高的溫度為止亦可使用,為熱傳導率比1.0W/(m.K)小的材料。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之反應容器用光測定裝置,其中,於前述各聯繫部,設置有複數個導光部所構成的導光部束的前端,該導光部束的一部分的導光部束的後端係設置於前述連接端排列體的第1連接端,前述導光部束的剩餘的一部分或全部係設置於前述連接端排列體的第2連接端,前述既定路徑係由第1路徑以及第2路徑所構成,前述連接端排列體具有以光學方式與前述聯繫部連接的複數組的前述第1連接端與第2連接端以及藉由導光部互相以光學方式連接的1組第3連接端與第4連接端,設置於前述測定器的第1測定端,係沿著複數個前述第1連接端與1個第3連接端所構成的第1路徑,設置於前述測定器的第2測定端係沿著複數個前述第2連接端與1個第4連接端所構成的第2路徑,相對移動地設置;前述第1測定端係與前述測定器的照射源以光學方式連接,前述第2測定端與前述測定器的受光部連接,隨每一各組,前述第1測定端可依序與複數個第1連接端及1個第3連接端連接,前述第2測定端可依序與複數個第2連接端及1個第4連接端連接。
  9. 一種反應容器用光測定裝置,具備:噴嘴頭,設置有進行氣體的抽吸以及吐出的吸吐機構以及藉由該吸吐機構而可吸吐液體之可裝卸地安裝分注管尖之1 或2個以上的噴嘴;容器群,至少具有容納各種反應所使用的反應用溶液之1個或2個以上液體容納部、容納可捕捉目標物質的懸浮有磁性粒子的磁性粒子懸浮液之液體容納部、容納檢體的液體容納部、容納目標物質之分離萃取用溶液之1或2個以上的液體容納部以及2個以上的反應容器;噴嘴頭移動機構,使前述噴嘴頭與前述容器群之間可相對移動;磁力部,可吸附前述磁性粒子於安裝於前述噴嘴的各分注管尖的內壁;導光用支架,設置於前述噴嘴頭,設有具有2個以上的可直接或間接與前述各反應容器聯繫之聯繫部,該聯繫部具有以光學方式與所聯繫的該反應容器內部連接之具有可撓性的1或2個以上的導光部的前端;連接端排列體,具有對應各聯繫部設置且設有其前端設置於該聯繫部的前述導光部之後端之2個以上的連接端沿既定路徑排列而支持之排列面;測定器,具有接近或接觸前述排列面設置之與該各連接端沿前述既定路徑依序以光學方式可連接之1或2個以上的測定端,該連接端與該測定端藉由以光學方式連接,依據前述反應容器內的光學狀態之光而受光;以及光學系統切換機構,沿前述連接端排列體之前述既定路徑設置之前述各連接端與前述各測定端依序以光學方式連接地使其相對移動。
  10. 一種反應容器用光測定方法,包括:相對2個以上的反應容器,移動設有1或2個以上的導光部的前端之2個以上的聯繫部;前述反應容器與前述聯繫部直接或間接地同時聯繫,聯繫的前述反應容器內部與前述導光部以光學方式連接;在該反應容器內進行溫度控制;以及將從前述反應容器的光,導引至連接端排列體,該連接端排列體係對應該各聯繫部設置且具有設有前述導光部之後端之排列面,該導光部之前端係設置於前述聯繫部,而該排列面係將與2個以上之反應容器以光學方式直接或間接連接之2個以上的連接端沿既定路徑排列而支持,並使接近或接觸該排列面設置且設置於測定器之1或2個以上的測定端與該各連接端相對移動,藉由該相對移動而沿著前述既定路徑依序以光學方式連接,由複數種的測定器接受依據前述反應容器內的光學狀態的光。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之反應容器用光測定方法,其中,前述反應容器與前述連接端的光學連接,係藉由設置有2個以上聯繫部之導光用支架對前述反應容器相對移動而進行,其中,該聯繫部與2個以上的反應容器直接或間接係可聯繫,以光學方式與所聯繫的該反應容器內部連接之1或2個以上的導光部的後端設置於前述連接端,而該導光部之前端設置於該2個以上聯繫部。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述之反應容器用光測定方法,其中,前述測定器為複數種的測定器所構成,至少鄰接的測定 器間,以互相不同的既定頻率調變各測定器應受光的光的強度,關於該各測定器受光的光,使其以前述既定頻率調諧,得到對應的受光的光的強度。
  13. 如申請專利範圍第10項至第12項中任一項所述之反應容器用光測定方法,其中,於前述各聯繫部,設置複數個導光部所構成的導光部束的前端,該導光部束的一部分的導光部束的後端係設置於前述連接端排列體的第1連接端,前述導光部束的剩餘的一部分或全部係設置於前述連接端排列體的第2連接端,前述既定路徑係由第1路徑以及第2路徑所構成,前述連接端排列體具有以光學方式與前述聯繫部連接之複數組的前述第1連接端與第2連接端以及藉由導光部以光學方式互相連接的1組第3連接端與第4連接端,設置於前述測定器之第1測定端係沿著複數個前述第1連接端及1個前述第3連接端所構成的第1路徑,設置於前述測定器之第2測定端係沿著複數個前述第2連接端及1個前述第4連接端所構成的第2路徑,分別相對地移動時,前述第1測定端係與前述測定器的照射源以光學方式連接,前述第2測定端係與前述測定器的受光部連接,隨每一各組,前述第1測定端係依序與複數個前述第1連接端及1個第3連接端連接,前述第2測定端係依序與複數個前述第2連接端及1個第4連接端連接。
  14. 如申請專利範圍第10項至第13項中任一項所述之反應容器用光測定方法,其中,前述反應容器的開口部係與前述聯繫部直接或間接聯繫,進行該反應容器內的溫度控制時,依據具有接 觸或接近該反應容器的下側壁部分而設置之溫度源的溫度控制器之溫度控制,將位於比前述下側壁部分更上側之反應容器的上側壁部分,藉由接觸或接近該反應容器的下側壁部分而設置的加熱部之加熱源進行加熱,而防止前述聯繫部直接或間接的結露。
  15. 一種反應容器用光測定方法,包括:安裝設置於噴嘴頭的進行氣體的抽吸以及吐出的可對於各噴嘴裝卸之分注管尖;使用磁力部、前述噴嘴頭與容器群之間相對移動的噴嘴頭移動機構、容納於容器群的可捕捉目標物質之懸浮有磁性粒子之磁性粒子懸浮液、檢體以及目標物質的分離萃取用溶液,分離目標物質;將分離的目標物質以及反應所使用的反應用溶液,導入設置於容器群的複數反應容器;將設置於前述噴嘴頭且設有具有2個以上的1個或2個以上的導光部的前端之聯繫部之導光用支架,至少藉由前述噴嘴頭移動機構對該反應容器移動;使前述各反應容器與前述聯繫部直接或間接同時聯繫,將聯繫的該反應容器內部與前述導光部以光學方式連接;在該反應容器內進行溫度控制;以及將從前述反應容器的光,導引至連接端排列體,該連接端排列體係對應該各聯繫部設置且設有沿既定路徑排列支持其前端設置於該聯繫部的前述導光部之後端之2個以上的連接端,並使接近或接觸該排列面設置且設置於測定器之1或2個 以上的測定端與該各連接端,藉由使前述連接端排列體移動,而沿著前述既定路徑依序以光學方式連接,由測定器接受依據前述反應容器內的光學狀態的光。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之反應容器用光測定方法,其中,前述測定器為複數種的測定器所構成,將從前述反應容器的光導引至連接端排列體時,至少鄰接的測定器間,以互相不同的既定頻率調變各測定器應受光的光的強度;而依據前述反應容器內的光學狀態的光由測定器受光時,則關於該各測定器受光的光,使其調諧於前述既定頻率而取得對應的受光的光的強度。
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