(57)【要約】  多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置およびその方法に関し、核酸の抽出、増幅を含む処理を多機能分注ユニットを利用して一貫して迅速かつ効率的に行い、ユーザの手間を軽減し、装置規模を拡大せずに安価に提供する。  吸引吐出機構および分注チップを着脱可能に装着するノズルを有するノズルヘッドと、増幅用溶液を収容する液収容部および反応容器を少なくとも有する容器群と、前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、前記反応容器内を温度制御が可能な温度制御器と、ノズルを用いて反応容器に運搬可能であって該反応容器に収容した増幅用溶液を反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋と、反応容器への増幅用溶液の収容が完了すると、密閉液および／または密閉蓋が増幅用溶液を反応容器内に密閉するように吸引吐出機構または移動機構を制御する密閉制御部と、を有するように構成する。
2012050198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する１または２以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、
核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部および１または２以上の反応容器を少なくとも有する容器群と、
前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、
前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、
前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋と、
前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および／または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項２】
前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部をさらに有し、前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部をさらに有するとともに、前記吸引吐出機構、前記移動機構、および前記磁力部を制御して、前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容する抽出制御部をさらに有する請求項１に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項３】
気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する１または２以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、
核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部、１または２以上の反応容器、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および２以上の分注チップを装着可能に収容する２以上のチップ収容部を少なくとも有する容器群と、
前記分注チップを前記ノズルから脱着可能な脱着機構と、
前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、
前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、
前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、
前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋と、
前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記脱着機構および前記磁力部を制御して、前記分注チップを前記ノズルに装着して前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容し前記分注チップを前記ノズルから脱着する抽出制御部と、
前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および／または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項４】
前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定可能な測定部を有し、前記発光等に基づく光を受光する１または２以上の測定端を前記ノズルヘッドに設け、前記増幅対象を含む前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に前記測定端を前記反応容器に接近させるように前記移動機構を制御して前記測定を可能とする測定制御部と、を有する請求項１乃至請求項３に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項５】
前記密閉液および／または密閉蓋は透光性を有し、前記測定制御部は、該反応容器内の前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および／または密閉蓋を通してその上側から前記光学的状態を測定可能とするように前記移動機構を制御する請求項４に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記吸引吐出機構と接続され前記ノズル内を通る流管の開口が設けられた前記ノズルの先端面を通して光の受光または照射可能な１または２以上の光ファイバが前記ノズル内を通るように設けられ、該先端面が前記測定端に相当する請求項４または請求項５のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項７】
前記測定部の測定端は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して前記ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられ、前記容器群の前記反応容器の開口部に上側から接近して前記密閉液および／または密閉蓋を介して受光または照射を可能とする請求項４または請求項５に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項８】
前記密閉制御部は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、該分注チップで前記容器群の前記所定収容部から前記密閉液を所定量吸引して前記増幅用溶液が収容された前記反応容器に前記密閉液を吐出することで前記密閉液を運搬して前記増幅用溶液を反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構を制御する請求項１乃至請求項５７のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項９】
温度制御可能な前記反応容器は、前記増幅用溶液が収容される細管部または薄管部と、該細管部または該薄管部と連通し該細管部または薄管部の上側に設けられ、前記細管部または薄管部の開口よりも広い開口を有し前記密閉液が収容される広口管部とを有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液量に基づいて、前記密閉液が前記広口管部にまで到達する量を前記反応容器に収容するように制御する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１０】
前記密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器に収容した後、分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋をノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構、前記移動機構および前記脱着機構を制御する請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１１】
前記容器群には前記密閉液および密閉蓋を有し、該密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を前記所定収容部に運搬した後、該分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部を密閉するように前記移動機構および前記脱着機構を制御する請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１２】
前記密閉蓋が前記反応容器の開口部を閉塞した場合には、前記密閉制御部は、前記吸引吐出機構または前記移動機構を制御して該密閉蓋を押圧または振盪する請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１３】
前記密閉蓋を加熱する加熱部を、前記ノズルの先端部に設けるとともに、前記密閉制御部は前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、該密閉蓋による前記反応容器の開口部の密閉の後に前記密閉蓋を加熱するように前記加熱部を制御する請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１４】
前記容器群は、液体を収容しまたは収容可能な１列状に形成された複数の収容部からなる液収容部群と、前記ノズルに装着して用いる器具を収容しまたは収容可能な１列状に形成される複数の収容部からなる器具収容部群とを並列に配列した１または２以上の収容部連からなり、前記液収容部群には、少なくとも前記温度制御器によって温度制御可能な１または２以上の前記反応容器、検体、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液、磁性粒子懸濁液および核酸若しくはその断片の増幅に用いる増幅用溶液を予め収容しまたは収容可能な試薬等収容部群を有し、前記器具収容部群には、少なくとも前記ノズルに装着可能な１または２以上の分注チップおよびプレパック用フィルムの穿孔を行う穿孔用チップを前記ノズルに装着可能な状態で収容しまたは収容可能であり、前記液収容部群には前記密閉液および／または前記器具収容部群には密閉蓋が収容された請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１５】
気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構と、分注チップを着脱可能に装着する２以上のノズルを有するノズルヘッドと、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各ノズルに対応した２以上の各専用領域内に配列され、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部、核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液を収容する液収容部、検体を収容する液収容部、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および反応容器、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって前記反応容器に収容した前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋を少なくとも有する容器群と、前記各ノズルと前記各容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記各専用領域内に制限する移動機構と、前記ノズルに装着された各分注チップの内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能であって各容器群に設けられた温度制御器と、前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する各測定端を前記各専用領域に対応して前記ノズルヘッドに設けた測定部と、少なくとも前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記温度制御器または前記磁力部を制御することによって、前記分注チップによる前記磁性粒子懸濁液および前記分離抽出用溶液を用いた検体からの核酸またはその断片の分離および抽出、前記分注チップによる抽出した該核酸またはその断片を含む前記増幅用溶液の混合、前記密閉液および／または密閉蓋による該増幅用溶液の前記反応容器への密閉、温度制御、および、前記測定端を前記密閉した前記反応容器に接近させて前記光学的状態の測定を各容器群に対して行なう核酸処理制御部とを有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１６】
容器群が有する核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部から、気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な前記各ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、前記気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構を用いて前記容器群に設けられた核酸増幅のための温度制御がされる反応容器に前記増幅用溶液を運搬し、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部から密閉液および／または密閉蓋を前記反応容器内に前記ノズルを用いて運搬して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉し、前記反応容器内を温度制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項１７】
前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および１または２以上の分注チップを収容するチップ収容部をさらに有し、前記分注チップを用いて前記検体と前記分離抽出用溶液としての該検体に含有するタンパク質を分解または溶解する溶解液とを混合して反応させ、該反応液と前記磁性粒子懸濁液とを混合して反応させて該磁性粒子に前記増幅対象を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部を用いて、前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことで該分注チップまたは液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着させて磁性粒子を分離し、前記容器群に収容された他の分離抽出溶液としての解離液と前記磁性粒子とを接触させて、該磁性粒子から前記増幅対象を解離して、該増幅対象の溶液を前記増幅用溶液の一部として液収容部に収容する請求項１６に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項１８】
前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に、測定端を前記移動機構を用いて前記反応容器に接近させて、該増幅用溶液中での光を受光して前記密閉液および／または密閉蓋で反応容器内に密閉した前記増幅用溶液中で生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定する請求項１６に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項１９】
前記測定工程は、前記ノズルヘッドに設けられた前記測定端を、前記移動機構を用いて、前記反応容器内に前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および／または密閉蓋の上側に位置させて、透光性のある密閉液および／または密閉蓋を通して前記増幅用溶液内を測定する請求項１８に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２０】
前記測定工程は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して該ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられた測定端を移動して前記反応容器の前記増幅用溶液を収容する部分の開口部の広さおよび形状に対応する光線束を前記密閉液および／または密閉蓋を介して入射しまたは照射する請求項１８または請求項１９に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２１】
前記密閉工程は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、前記密閉液を、該分注チップ、前記吸引吐出機構および前記移動機構を用いて前記容器群の前記所定収容部から所定量運搬して前記反応容器内に吐出することで前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉する請求項１７に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２２】
前記密閉は、分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を反応容器に収容した後、該分注チップをノズルから脱着して、前記密閉蓋を、該密閉蓋の嵌合部で前記ノズルに装着して前記反応容器にまで運搬し、前記反応容器の開口部を閉塞することによって行う請求項１７に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２３】
前記密閉は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を所定量前記反応容器に運搬し、さらに、該分注チップを前記ノズルから脱着し、前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部に嵌合する工程を有する請求項２２に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２４】
前記密閉蓋を前記ノズルに装着して前記反応容器に運搬してその開口部を閉塞し、該密閉蓋を該ノズルに装着した状態で該ノズルまたは前記吸引吐出機構により押圧または振盪する工程を有する請求項１８乃至請求項２４に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２５】
前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、前記反応容器の開口部を前記密閉蓋で閉塞した後、該反応容器の温度制御の際に、前記ノズルの先端部を加熱することによって前記密閉蓋を加熱する請求項１６乃至請求項２３のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２６】
ノズルヘッドに設けた２以上のノズルに対し、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各専用領域内に設けられた容器群が有する検体、磁性粒子懸濁液、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する液収容部群から、前記ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記専用領域内に制限する移動機構を用いて、前記検体、および前記分離抽出用溶液としてのタンパク質を分解または溶解する溶解液を反応容器にまで運搬し混合して反応させ、前記磁性粒子懸濁液を混合して反応させ、該磁性粒子に検体から得られた増幅対象の核酸またはその断片を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部によって前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことでその内壁に前記磁性粒子を吸着させて分離し、分離した磁性粒子と解離液とを接触させることで前記核酸またはその断片を解離し、解離した核酸またはその断片を前記増幅用溶液の一部として前記吸引吐出機構および前記移動機構によって温度制御可能な反応容器に収容して混合し、
該増幅用溶液を、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群に収容された密閉液および／または密閉蓋で前記反応容器に密閉し、
密閉された前記増幅用溶液について前記温度制御器を用いて温度制御し、
前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定部の測定端を、前記密閉した前記反応容器に接近させて測定する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
核酸（ＤＮＡ，ＲＮＡ等）やその断片（オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド等）の増幅を行なう際に、遺伝子発現量の解析といった定量性が求められる検査では、各核酸の相対的な量の比がわかるように増幅させることが必要となる。そのためリアルタイムＰＣＲ法を用いて、サーマルサイクラーと分光蛍光光度計を備えた装置を用いて、ＰＣＲでのＤＮＡ増幅産物の生成過程をリアルタイムで検出し解析することによって電気泳動法の解析を不要とした。また、増幅前のサンプルに含まれる各ＤＮＡやＲＮＡの相対的な量の比について定量性を維持したまま増幅するＤＮＡ増幅法として、ＳＰＩＡ（Single Primer Isothermal Amplification）法が用いられる。該ＳＰＩＡ法では、ＤＮＡ／ＲＮＡキメラプライマ、ＤＮＡポリメラーゼ、ＲＮａｓｅＨを利用した等温反応によるリニアＤＮＡ増幅法が用いられるようになった。【０００３】
さて、このような核酸増幅等での温度制御は、前記鋳型ＤＮＡ、プライマ、ＤＮＡポリメラーゼ、ヌクレオチド及び反応バッファ液等の必要な試薬が入ったポリプロピレン等で形成された容器を、アルミニウム等の素材で形成されたブロック状の恒温装置の収容部内に収容して、該金属製のブロック状の収容部を加熱または冷却し、液温が均等な温度分布となるまで待つことによって、恒温または次の温度の加熱または冷却を行うようにしていた（特許文献１，２，３）。【０００４】
その際、温度制御を行うための容器を蓋で密閉することは、外部からの異物の侵入を防止し、内部からの液漏れを防止し、かつ、前記収容部内の反応液が加熱または冷却されて均等な液温の温度分布になるまで外気および外気温の影響をできるだけ排除するために特に必要となる。【０００５】
すると、増幅する核酸（ＤＮＡ，ＲＮＡ等）をリアルタイムで蛍光物質を利用してモニタリングするリアルタイムＰＣＲ等にあっては、温度サイクルの途中で増幅を観測する必要があり、そのためには、蓋で密閉した容器に対して、光学測定を行うために蓋を開けたり、外部から透明な蓋や側面を通して光の測定を行なう必要があった。しかし、ユーザが手動で蓋を開けることは、手間がかかり、処理の一貫した自動化への妨げになっていた。また、蓋で再び密閉する際に、容器内の反応液と接触してコンタミネーションのおそれがあった。また、温度制御の際に、蓋を容器から取り除こうとしても、水分によって蓋が容器開口部に密着して容易に蓋を開けることが困難となり、迅速な処理を行うことができないおそれがあった。また、蓋を開けた際に、蓋の内側に付着していた液が垂れたり飛散したりしてコンタミネーションのおそれがあった（特許文献４）。【０００６】
さらに、温度制御の際に、前記容器の外部から前記容器内の測定を行なう場合には、該容器の蓋を透明にして容器外から測定を行なう必要があるが、蓋の内部が結露してくもり、測定が困難となるおそれがあった。【０００７】
一方、核酸増幅を行なうためには、その前提として、微量の核酸を検体から抽出し、該核酸を鋳型ＤＮＡとして、種々の試薬、プライマ、ＤＮＡポリメラーゼ、ヌクレオチドおよび反応バッファ等とともに反応容器内に、例えば、手動でまたは種々の装置を用いて処理を行うことが必要となり、核酸に関する専門の研究員や技術者を必要としているのが現状である。【０００８】
このようなことが、遺伝子解析の汎用化や、病院等における臨床応用の拡大を妨げることになっている。そこで、臨床時等において、クロスコンタミネーションを防止しかつユーザの手間を軽減して、核酸等について抽出から増幅さらには測定による遺伝子解析を容易に行なうためには、核酸の抽出から増幅さらには測定までを一貫して自動化する全自動化が必要であるとともに、装置の小型化と、安価で高精度の装置を提供することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２６２２３２７号公報
【特許文献２】特表２０００−５１１４３５公報
【特許文献３】米国特許５,９５８,３４９号公報
【特許文献４】特開２００２−１０７７７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、少なくとも核酸の抽出から核酸の増幅を含めた核酸についての処理を多機能分注ユニットを利用することによって一貫して自動化し、ユーザの手間を削減し、迅速かつ効率的に装置規模を拡大することなく安価に製造し使用することができる多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置およびその方法を提供することである。【００１１】
その第２の目的は、核酸の増幅が行なわれる反応容器内の溶液に対する信頼性の高い光学的測定を可能とする多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置およびその方法を提供することである。【００１２】
その第３の目的は、核酸の増幅が行われる反応容器に対する、分注、温度制御および／または光学測定を手動によらずに行なうことを可能とすることによって、反応容器内への外部からの異物の進入、反応容器からの液漏れ等によるコンタミネーションを確実に防止して、信頼性の高い処理を行なうことができる多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置およびその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明は、気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する１または２以上のノズルを有するノズルヘッドと、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部および１または２以上の反応容器を少なくとも有する容器群と、前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、前記容器群の前記反応容器以外の所定容器に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋と、前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および／または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部とを有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００１４】
「着脱可能に装着する」ためには、例えば、前記分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構をノズルヘッドまたは容器群が設けられたステージに設けるのが好ましい。分注チップ等をノズルに装着可能とするには、例えば、前記容器群内に設けたチップ収容部に、分注チップのノズル装着用の開口部を上側にした状態で収容しておく。前記移動機構の上下方向移動機構により該ノズルとチップ収容部との間を接近させる方向に移動させて前記ノズルの下端を前記ノズル装着用の開口部内に挿入させて装着することができる。また、前記ノズルヘッドには、装着した前記分注チップ内に磁力を及ぼしかつ除去することが可能な磁力部を設けることが、検体からのＤＮＡ等の物質の抽出等を行なうためには好ましい。【００１５】
ここで、「脱着機構」としては、例えば、前記ノズルの外径よりも大きいが、前記分注チップの最も太い部分よりは小さい径をもつ孔の開いたプレートをノズルヘッドまたはステージに設け、前記各孔を貫通するノズルの軸方向に沿って該プレートを相対的に下降または上昇させることによって、装着した分注チップを脱着させる機構がある。脱着は、例えば、前記プレートをノズルヘッドに設けた場合には、前記吸引吐出機構としてのシリンダ内を摺動するピストンの駆動機構と前記プレートとを連動させることによって行ない、前記プレートをステージに設けた場合には、上下移動機構によってプレートに対してノズルを相対的に上下方向に移動することによって行なう。【００１６】
「ノズルと容器群との間を相対的に移動可能とする」のであるから、容器群を固定してノズルを移動させる場合と、ノズルを固定して容器群を移動させる場合、およびその双方を組み合わせた場合がある。【００１７】
ステージに設けた容器群には、前記反応容器、検体、試薬等の液体、例えば、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する複数の液収容部、前記分注チップ、前記容器群の開口部を被覆するように設けられたフィルムを穿孔するための穿孔用チップ等のチップを収容するチップ収容部を設けることが好ましい。また、容器群には、複数の液収容部としてのウェルがマトリクス状または列（行）状に配列されたマイクロプレートや複数の液収容部としてのウェルが列状に配列されたカートリッジ状容器を含む。【００１８】
「増幅用溶液」とは、例えばＰＣＲ法による増幅を行なう場合には、増幅対象の鋳型ＤＮＡ溶液、プライマ溶液、ＤＮＡポリメラーゼ溶液、ヌクレオチド溶液、反応バッファ溶液等であり、ＳＰＩＡ法による増幅を行う場合には、ＤＮＡ／ＲＮＡキメラプライマ溶液、ＤＮＡポリメラーゼ溶液、ＲＮａｓｅＨ溶液等である。また、リアルタイムＰＣＲでは、通常蛍光物質を含有する蛍光試薬を用いて行なう方法として、インターカレーション法、ハイブリダイゼーション法、およびＬＵＸ法がある。「インターカレーション法」は、SYBR（登録商標）GREEN I、エチジウムブロマイド 等の蛍光物質が伸長反応の際に、二本鎖ＤＮＡに入り込み、励起光の照射によって蛍光を発する特性を利用してＤＮＡ量を測定する方法である。したがって、増幅用溶液の中には、少なくとも、前記蛍光物質と、該蛍光物質の発光を抑制するクエンチャーを含有させることになる。「ハイブリダイゼーション法」は、ＰＣＲプライマに加え、蛍光物質で標識したＤＮＡプローブを用いて目的のＰＣＲ産物だけを検出する方法である。すなわち、蛍光で標識したＤＮＡプローブが目的のＰＣＲ産物にハイブリダイゼーションすることで、そのハイブリダイズしたＤＮＡ（量）が検出される。「ＬＵＸ法」は、オリゴ核酸に標識した蛍光物質の蛍光シグナルが、そのオリゴ核酸の形状（配列や一本鎖または二本鎖等）によって影響される性質を利用したものである。実際のリアルタイムＰＣＲでは、１種類の蛍光物質で標識化したＰＣＲプライマ（ＬＵＸプライマ）とそれに対する何も標識化されていないＰＣＲプライマを用いてリアルタイムＰＣＲを行なう。そのＬＵＸプライマは、蛍光物質を３'末端付近に標識してあり、５'末端との間でヘアピン構造をとるように設計されている。ＬＵＸプライマがヘアピン構造をとっている時は消光効果が解かれて蛍光シグナルが増大するようになる。このシグナル増大を測定することによって、ＰＣＲ産物量を測定することができる。【００１９】
前記ノズルまたはノズルに装着された分注チップは、前記移動機構によってこれらの容器に到達して、液体の吸引および吐出、または、チップの装着や脱着が可能である。【００２０】
前記反応容器を含む容器や蓋等の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル等の樹脂、ガラス、金属、金属化合物等がある。容器のサイズは、例えば、数μリットルから数100μリットルの液体を収容可能であるとともに、分注チップの先端が挿入可能な大きさである。例えば、円筒状の場合には、例えば、１の容器の大きさの径が数ミリ〜数10ミリ、深さが数ミリ〜数10ミリである。【００２１】
「分注チップ」は、例えば、太径部と、細径部と、該太径部と該細径部とを連通する移行部とからなり、前記太径部には、前記ノズルの下端が挿入されて前記ノズルに装着される装着用開口部を有し、前記細径部には、前記吸引吐出機構による気体の吸引吐出によって液体が流入および流出可能な先端口部とを有する。分注チップおよびノズルは、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、アクリル等の樹脂等の有機物、ガラス、セラミックス、ステンレススチール等の金属、金属化合物、半導体等の無機物によって製造される。【００２２】
「温度制御器」は、温度制御の対象となる液体を収容する反応容器内の温度を、外部からの信号等に基づいて上昇または下降が可能な温度源を有するものであり、温度源としては、ブロック状部材に例えば、ペルチェ素子、ヒータ、冷却装置等を設けたものである。ＰＣＲ等の処理を行なうには、温度制御器としては、ペルチェ素子を用いたサーマルサイクラーが好ましい。【００２３】
「温度制御」とは、その対象となる液体または容器について、1または2以上の設定された所定温度に、設定された時間維持することを、定められた順序に従って、定められた回数実行することである。前記温度制御器への指示は、プログラムに基づいて該当する信号を送ることによってなされる。【００２４】
「所定温度」とは、対象となる液体等の物が到達すべき目標とする温度であり、例えば、前記液体に含有するＤＮＡ等の核酸や核酸の断片であるオリゴヌクレオチド等をＰＣＲ法によって増幅する場合には、設定される所定温度としては、例えば、ＰＣＲ法で行なわれる温度サイクル、すなわち、ＤＮＡの変性、アニーリング若しくはハイブリダイゼーション、伸長に各々必要な各温度、約94℃、50℃から60℃の間の温度、例えば、約50℃、および約72℃である。一方、ＳＰＩＡ法による場合には、一定温度、例えば、55℃等に設定されることになる。【００２５】
さらに、該所定温度には、例えば、高温度の所定温度から低温度の所定温度への移行の場合に、温度制御器によって、これらの所定温度よりも低い移行促進用温度で冷却を行なうことで、または、低温度の所定温度から高温度の所定温度への移行の際に、これらの所定温度よりもさらに高い移行促進用温度で加熱を行なうことで、移行時間を短縮して1サイクル時間を所定サイクル時間内に収めるための移行促進用温度を含む。「所定時間」は、各温度の維持に必要な時間であって、増幅法の種類や、ＰＣＲ法で用いる試薬や液量、ノズルの形状、素材、大きさ、厚さ等に依存するが、1サイクルで、合計が、例えば、数秒から数10秒、ＰＣＲ法全体としての処理時間は、例えば、約数分から数10分程度である。なお、移行時間をも所定時間に含める。【００２６】
「吸引吐出機構」は、例えば、シリンダと、該シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンと連結したナット部と、該ナット部が螺合するボール螺子と、該ボール螺子を正逆両方向に回転駆動するモータとを有するものや、ポンプ機構である。【００２７】
前記「移動機構」としては、例えば、前記反応容器、すなわち、該反応容器が設けられているステージとノズルとの間を相対的に、ノズルの軸方向および水平面内で移動可能とする機構があり、水平面内の移動としては、例えば、Ｘ軸およびＹ軸に沿ってステージまたはノズルについて、移動を行なうＸＹ軸移動機構またはＹ軸もしくはＸ軸のみに沿って移動を行うＹ（Ｘ）軸移動機構があり、ノズルの軸方向の移動としては、前記ノズルをその軸線方向（Ｚ軸方向）に移動させるノズルヘッドに設けた上下移動機構がある。後述する作動具は、この移動機構によって、前記ノズルと連動するように駆動されることになる。【００２８】
「密閉液および／または密閉蓋」とは、密閉液、密閉蓋、または、密閉液および密閉蓋のいずれかであることを表すものであって、密閉蓋は、例えば、前記温度制御がされる反応容器の開口部を嵌合等により閉塞することで該反応容器を密閉するものであり、密閉液とは、反応容器内に収容された前記増幅用溶液とは反応が生ぜず、これらの溶液よりも比重が小さい石油由来のミネラル・オイル、またはシリコーン・オイルであってシロキサン結合が2000以下の直鎖構造の分子からなるオイル状物質等の液体を用いたものがある。
なお、密閉液のみならず密閉蓋を用いて密閉するのは、温度制御中の測定時、または温度制御や処理終了後に反応容器内の液体が溢れて周辺を汚染しないようにするために好ましいからである。「所定収容部」とは、密閉液であれば液収容部、密閉蓋であれば密閉蓋収容部である。【００２９】
ここで、前記密閉制御部は、「密閉液、または密閉液および密閉蓋」で密閉するには、前記吸引吐出機構および前記移動機構を制御する必要があり、「密閉蓋」で密閉するには、前記移動機構を制御する必要がある。【００３０】
密閉蓋を反応容器に運搬するには、前記ノズルの先端部に前記密閉蓋が嵌合、螺合、摩擦、吸着等により着脱可能に装着される必要がある。一方、前記増幅用溶液を運搬するには、前記分注チップを前記ノズルに装着させた後に前記ノズルの吸引吐出機構を用いるので、同じノズルで密閉蓋を装着させるには、分注チップを脱着することが必要になる。【００３１】
密閉液を用いた場合には、温度制御の際に、油膜を形成して前記増幅用溶液の蒸発を防止して、また断熱効果により密閉蓋への結露を防止して密閉蓋の開閉を容易にする。また、前記増幅用溶液内の気体の含有を防止して、均一な温度制御を行うことができる。また、密閉液を用いることで、温度制御時の密閉蓋を不要にし、油膜と前記増幅用溶液との間には、空気が入り込まないので、温度制御の間に液体と油膜との間を密閉させる機構が不要となる。また、油膜と増幅用溶液との間には結露が生じないので、密閉蓋を加熱または振盪等させる必要もなく構造を簡単化することができることになる。密閉液で密閉して温度制御を行った場合であっても、前記増幅用溶液の管理上、温度制御後に密閉蓋で密閉するのが好ましい。【００３２】
「密閉制御部」は、該核酸自動処理装置に内蔵したコンピュータ（ＣＰＵ）および該コンピュータを駆動するプログラムからなり、例えば、ＤＡ変換器を通して信号を前記ノズルおよび移動機構を駆動する各機構の制御部に送ることによって密閉制御がなされることになる。【００３３】
なお、２以上のノズルを用いる場合には、各ノズルに対応するように２以上の前記容器群が、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各ノズルに対応した２以上の専用領域内に各々配列されることによって、各専用領域を、異なる検体ごとに設定することで、検体間のクロスコンタミネーションを確実に防止することができる。【００３４】
第２の発明は、前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部をさらに有し、前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部をさらに有するとともに、前記吸引吐出機構、前記移動機構、および前記磁力部を制御して、前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容する抽出制御部をさらに有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００３５】
ここで、「分離抽出用溶液」としては、検体に含有する細胞壁等を形成するタンパク質を分解または溶解して核酸またはその断片を細菌や細胞外に流出させる溶解液、前記磁性粒子への核酸またはその断片の捕獲を容易化するバッファ液、さらに前記磁性粒子に捕獲した核酸または核酸の断片を該磁性粒子から解離させる解離液等がある。前記核酸またはその断片の分離を行うためには、前記混合溶液の吸引吐出を繰り返すのが好ましい。【００３６】
第３の発明は、気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する１または２以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部、１または２以上の反応容器、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および１または２以上の分注チップを装着可能に収容する２以上のチップ収容部を少なくとも有する容器群と、前記分注チップを前記ノズルから脱着可能な脱着機構と、前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋とを有するとともに、前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部を有し、前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記脱着機構および前記磁力部を制御して、前記分注チップを前記ノズルに装着して前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容し前記分注チップを前記ノズルから脱着する抽出制御部、および、前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および／または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００３７】
第４の発明は、前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能な測定部を有し、前記発光等に基づく光を受光する１または２以上の測定端を前記ノズルヘッドに設け、前記増幅対象を含む前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に前記測定端を前記反応容器に接近させるように前記移動機構を制御して前記測定を可能とする測定制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００３８】
ここで、前記測定部には、励起光を照射する励起光照射部および蛍光受光機能を設けるのが好ましい。前記測定端が設けられる場所は、例えば、前記ノズルの先端面に、前記測定端としての該測定部が有する光ファイバの端部である受光端または受光端と照射端が設けられ前記反応容器の上側から測定する場合や、該ノズル以外の前記ノズルヘッドに設けられて、前記移動機構により移動可能であり、透光性のある前記反応容器の側面から測定する場合または透光性のある前記密閉液および／または密閉蓋を通して上側から測定する場合等がある。また、複数種類の発光物質、呈色物質、変色物質または変光物質を用いることで、複数種類の増幅対象を１の反応容器で、同一条件で並行に増幅処理することで、複数種類の増幅対象について、複数種類の発光物質等で標識化したプライマを用いること等によって多重ＰＣＲ増幅や多重リアルタイムＰＣＲを行なうことが可能である。【００３９】
第５の発明は、前記測定端は、前記ノズルヘッドに設けられ、前記密閉液および／または密閉蓋は透光性を有し、前記測定制御部は、前記反応容器内の前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および／または密閉蓋を通してその上側から前記光学的状態を測定可能とするように前記移動機構を制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００４０】
第６の発明は、前記測定部は、前記吸引吐出機構と接続され前記ノズル内を通る流管の開口が設けられた該ノズルの先端面を通して光の受光または照射可能な１または２以上の光ファイバが前記ノズル内を通るように設けられ、該先端面が前記測定端に相当する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００４１】
この場合、前記流管は前記吸引吐出機構とは管路を介して接続され、前記ノズル外の前記光ファイバは前記管路とは異なる経路方向に沿って設けることで、前記吸引吐出機構と、前記光ファイバが接続される受光用ユニットや照射用ユニットをノズルヘッドにコンパクトに形成して設けることができる。【００４２】
前記光ファイバを前記ノズルの前記流管内部を通ってその一部領域を占めるように設けることでノズルの先端部に何本もの専用の孔を設けることなく共用することで先端部の構造を簡単化することができる。【００４３】
第７の発明は、前記測定部の測定端は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して該ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられ、前記容器群の前記反応容器の開口部に上側から接近して前記密閉液および／または密閉蓋を介して受光または照射を可能とする多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００４４】
ここで、「所定間隔」とは、例えば、該多機能分注ユニットのステージ上に、ノズルと測定端とが同時に前記容器群にある収容部と接触しないように定める。なお、前記所定間隔を大きくとることによって、測定端を前記増幅用溶液を収容する部分の液面全域に対する光線束の入射可能および照射可能な大きさとすることができれば、該増幅用溶液から信頼性の高い処理を行うことができる。そのためには、前記反応容器の前記増幅用溶液が収容された部分の表面を覆う程度の大きさの光学的な開口を有することが必要となる。【００４５】
複数組のノズルおよび測定部を用いる場合には、あるノズルに対応する測定端が、他のノズルに対応する後述する専用領域内に進入しないように前記所定間隔を設定するのが好ましい。また、前記測定端は、前記容器群の前記反応容器の前記増幅溶液を収容する部分の開口部の広さおよび形状に応じて定まる光学的な開口をもつのが好ましい。以上の測定部においては、複数種類の蛍光または励起光の波長や波長帯を選択可能とすることによって、種々の蛍光物質や発光物質に対応することが可能である。【００４６】
第８の発明は、前記密閉制御部は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、該分注チップで前記容器群の前記所定収容部から前記密閉液を所定量吸引して前記増幅用溶液が収容された前記反応容器に前記密閉液を吐出することで前記密閉液を運搬して前記増幅用溶液を反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構を制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００４７】
第９の発明は、温度制御可能な前記反応容器は、前記増幅用溶液が収容される細管部または薄管部と、該細管部または該薄管部と連通し該細管部または薄管部の上側に設けられ、前記細管部または薄管部の開口よりも広い開口を有し前記密閉液が収容される広口管部とを有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液量に基づいて、前記密閉液が前記広口管部にまで到達する量を前記反応容器に収容するように制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００４８】
ここで、この反応容器の構成の理由は、前記密閉液で密閉した反応容器を上側から測定する場合には、該密閉液の広がりが小さいと、該反応容器の内壁との間の表面張力により表面が曲率の大きな曲面を形成して光の散乱が生ずるために測定が行ないにくくなるおそれがあるからである。一方、前記増幅用溶液については均一な温度制御を可能とするためには、できるだけコンパクトな容器内に収容する必要がある。そこで、密閉液を収容する部分と前記増幅用溶液を収容する部分の形状を前述したように夫々に適したものを採用したためである。  【００４９】
第１０の発明は、前記密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器に収容した後、分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋をノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構、前記移動機構および前記脱着機構を制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。ここで、前記密閉蓋は、前記ノズルの先端部の下降によって装着可能となるように嵌合部を上方に向けて収容される。【００５０】
第１１の発明は、前記容器群には前記密閉液および密閉蓋を有し、該密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を前記所定収容部に運搬した後、該分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部を密閉するように前記移動機構および前記脱着機構を制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００５１】
これによって、前記密閉液が前記増幅用溶液を覆っているので、断熱性のために温度制御により空気が膨張することなく、前記増幅用溶液の飛散を防止することができるだけでなく、透光性のある前記密閉蓋の結露を防止することができるので、外側からの信頼性の高い測定を行うことができる。【００５２】
前記反応容器内に収容された前記密閉液と該反応容器に装着された前記密閉蓋との関係は、離間している場合のみならず、密閉液と密閉蓋とが接触している場合または、密閉液中に前記密閉蓋の一部が浸されている場合も含む。密閉液中に前記密閉蓋の一部が浸されている場合には、その浸されている部分を通して測定を行なうことによって、反応容器の外部から空気層を排除した測定を行なうことができる。【００５３】
第１２の発明は、該密閉蓋が前記反応容器の開口部を閉塞した場合には、前記密閉制御部は、前記吸引吐出機構または前記移動機構を制御して該密閉蓋を押圧または振盪させる多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００５４】
押圧または振盪は、例えば、前記ノズルをＺ軸に沿って移動させる移動機構によって行なう。または、前記吸引吐出機構が前記ノズルと連通するシリンダと、該シリンダ内を摺動するピストンと、該ピストンを駆動するピストン駆動機構とを有する場合に、前記ノズルヘッドに設けられ、前記ピストンと連動する１または２以上の作動具によって行なう。作動具は、例えば、密閉蓋と別体に設けられた、例えば、棒状、筒状，錐状等の形状をもち、該部材の下端部が前記密閉蓋と接触可能である。【００５５】
第１３の発明は、前記密閉蓋を加熱する加熱部を、前記ノズルの先端部に設けるとともに、前記密閉制御部は前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、該密閉蓋による前記反応容器の開口部の密閉の後に前記密閉蓋を加熱するように前記加熱部を制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。ここで、該加熱部による密閉蓋の加熱は、前記密閉蓋が密閉した前記反応容器の温度制御の際の結露防止のために行う。【００５６】
第１４の発明は、前記容器群は、液体を収容しまたは収容可能な１列状に形成された複数の容器からなる液収容部群と、前記ノズルに装着して用いる器具を収容しまたは収容可能な１列状に形成される複数の収容部からなる器具収容部群とを並列に配列した１または２以上の収容部連からなり、前記液収容部群には、少なくとも前記温度制御器によって温度制御可能な１または２以上の前記反応容器、検体、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液、磁性粒子懸濁液および核酸若しくはその断片の増幅に用いる増幅用溶液を予め収容しまたは収容可能な試薬等収容部群を有し、前記器具収容部には、少なくとも前記ノズルに装着可能な１または２以上の分注チップおよびプレパック用フィルムの穿孔を行う穿孔用チップを前記ノズルに装着可能な状態で収容しまたは収容可能であり、前記液収容部群には前記密閉液および／または前記器具収容部群には密閉蓋が収容された多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００５７】
１列状に形成された液収容部群および１列状に形成された器具収容部群の組合せは、１の検体について１の処理を完結しまたは他の１列状の液収容部群および１列状に形成された器具収容部群と組み合わせて１の検体についての処理を完結するのに用いる個数の液収容部及び器具収容部を有している。【００５８】
「器具」は、前記多機能分注ユニットのノズルに装着させまたは支持されて用いるための器具であって、その他、内部に所定の生体物質が外部から識別可能に固定されまたは固定可能に設けられノズルに装着して用いる固相内蔵チップ、またはノズルに支持されて用いる検査用試験紙、ノズルに装着して用いる密閉蓋押圧用のロッド状器具等がある。ここで、「器具の収容」には、収容する器具を覆う壁部を必ずしも要せず、器具を孔に嵌合して保持するような場合も含む。【００５９】
なお、前記容器群の前記液収容部群には、該液収容部群を識別する識別情報を表示する識別情報表示部を有し、前記器具収容部群には、該器具収容部群を識別する識別情報を表示する識別情報表示部を有するとともに、前記多機能分注ユニットには、該識別情報表示部に表示された識別情報を読み取る識別情報読取部を有し、これらの識別情報に基づいて核酸処理を前記制御部に指示するようにするのが好ましい。【００６０】
ここで、「識別情報」は、例えば、「検体情報」と「検査情報」とからなり、検体情報は、検体を識別しまたは管理するのに必要な情報であって、例えば、検体が採取された患者は動物、食材、土壌、汚水等の検体の属性、例えば、患者の氏名、年齢、性別、ＩＤ番頭、食材の販売場所、土壌の採取場所、採取日時等、または採取した検体の物性、例えば、患者の血液、尿、便、体液、細胞等の種別、食材の種別、土壌の種別、汚水等の種別等である。検体を管理する情報としては、例えば、その検体の採取者、採取日付、該検体についての検査の担当者、その検体についての検査の日付等である。【００６１】
「検査情報」とは、検体に対して行われる検査の内容を示す情報であって、例えば、検査項目、例えば、感染症等（インフルエンザ、家畜の口蹄疫等の特定等）、自己免疫疾患（膠原病、ＤＮＡ抗体）、各種遺伝子情報（例えばＳＮＰｓ、塩基配列決定）、遺伝子診断、若しくは検査で使用する試薬の種類、試薬の製造ロット番号、試薬の検量曲線、若しくは検査用器具の種類、構造等を含有することができる。識別情報は、手書きの場合、印字された場合、バーコードによる場合またはＱＲ（登録商標）コード（マトリクス方に次元コード）等により表示される。【００６２】
前記「識別情報読取部」は、例えば、デジタルカメラであって、撮影された画像データは、例えば、ＵＳＢコード等を用いてコンピュータのメモリ内に容易に取り込むことができる。したがって、前記情報をコンピュータのキーボードを用いて作業員が取り込む入力作業が不必要となる。また、該データは容易に送信、加工または複製して種々の場合に応用することができる。例えば、該検体検査装置に通信部を設けることによって、前記画像データの送信を行なうようにしても良い。【００６３】
第１５の発明は、気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構と、分注チップを着脱可能に装着する２以上のノズルを有するノズルヘッドと、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各ノズルに対応した２以上の各専用領域内に配列され、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部、核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液を収容する液収容部、検体を収容する液収容部、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および反応容器、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって前記反応容器に収容した前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋を少なくとも有する容器群と、前記各ノズルと前記各容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記各専用領域内に制限する移動機構と、前記ノズルに装着された分注チップの内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能であって各容器群に設けられた温度制御器と、前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する測定端を前記各専用領域に対応して前記ノズルヘッドに設けた測定部と、少なくとも前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記温度制御器または前記磁力部を制御することによって、前記分注チップによる前記磁性粒子懸濁液および前記分離抽出用溶液を用いた検体からの核酸またはその断片の分離および抽出、前記分注チップによる抽出した該核酸またはその断片を含む前記増幅用溶液の混合、前記密閉液および／または密閉蓋による該増幅用溶液の前記反応容器への密閉、温度制御、および、前記測定端を前記密閉した前記反応容器に接近させて前記光学的状態の測定を指示する核酸処理制御部を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置である。【００６４】
該核酸処理制御部は、前記抽出制御部、前記密閉制御部および前記測定制御部を有し、これらの各制御部間をさらに制御して、核酸の抽出、核酸の増幅、および核酸の測定を多機能分注ユニットを利用して一貫して行うことができる。これらの密閉制御部、抽出制御部、測定制御部、および核酸処理制御部は、該核酸自動処理装置に内蔵したＣＰＵおよび該ＣＰＵを駆動するプログラムで構成されている。【００６５】
第１６の発明は、容器群が有する核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部から、気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な前記各ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、前記気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構を用いて前記容器群に設けられた核酸増幅のための温度制御がされる反応容器に前記増幅用溶液を運搬し、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部から密閉液および／または密閉蓋を前記反応容器内に前記ノズルを用いて運搬して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉し、前記反応容器内を温度制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００６６】
密閉蓋による反応容器への密閉は、温度制御の際と、温度制御が終了した後、密閉液および増幅用溶液を反応容器内に密封して漏れでないように封じるために行う場合がある。【００６７】
第１７の発明は、前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および１または２以上の分注チップを収容するチップ収容部をさらに有し、前記分注チップを用いて前記検体と前記分離抽出用溶液としての該検体に含有するタンパク質を分解または溶解する溶解液とを混合して反応させ、該反応液と前記磁性粒子懸濁液とを混合して反応させて該磁性粒子に前記増幅対象を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部を用いて、前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことで該分注チップまたは液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着させて磁性粒子を分離し、前記容器群に収容された他の分離抽出溶液としての解離液と前記磁性粒子とを接触させて、該磁性粒子から前記増幅対象を解離して、該増幅対象の溶液を前記増幅用溶液の一部として液収容部に収容する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００６８】
第１８の発明は、前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に、測定端を前記移動機構を用いて前記反応容器に接近させて、該増幅用溶液中での光を受光して前記密閉液および／または密閉蓋で反応容器内に密閉した前記増幅用溶液中で生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００６９】
第１９の発明は、前記測定工程は、前記ノズルヘッドに設けられた前記測定端を、前記移動機構を用いて、前記反応容器内に前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および／または密閉蓋の上側に位置させて、透光性のある密閉液および／または密閉蓋を通して前記増幅用溶液内を測定する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００７０】
第２０の発明は、前記測定工程は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離し該ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられた測定端を移動して前記反応容器の前記増幅用溶液を収容する部分の開口部の広さおよび形状に対応する光線束を前記密閉液および／または密閉蓋を介して入射しまたは照射する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００７１】
第２１の発明は、前記密閉工程は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、前記密閉液を、該分注チップ、前記吸引吐出機構および前記移動機構を用いて前記容器群の前記所定収容部から所定量運搬して前記反応容器内に吐出することで前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。ここで、「所定量」は、前記増幅用溶液の表面全体を覆うことができる量であって、前記反応容器の形状および収容した増幅用溶液の体積によって定まる。【００７２】
第２２の発明は、前記密閉は、分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を反応容器に収容した後、該分注チップをノズルから脱着して、前記密閉蓋を、該密閉蓋の嵌合部で前記ノズルに装着して前記反応容器に運搬し、前記反応容器の開口部を閉塞することによって行う多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００７３】
第２３の発明は、前記密閉は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を所定量前記反応容器に運搬し、さらに、該分注チップを前記ノズルから脱着し、前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部に嵌合する工程を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。ここで、「所定量」とは、例えば、前記増幅用溶液の表面全体を覆うことができるとともに該反応容器を前記密閉蓋で閉塞できる量である。この量は、前記反応容器の形状、収容した増幅用溶液の体積、および前記密閉蓋の形状に基づいて定められる。【００７４】
第２４の発明は、前記密閉蓋を前記ノズルに装着して前記反応容器に運搬してその開口部を閉塞し、該密閉蓋を該ノズルに装着した状態で該ノズルまたは前記吸引吐出機構により押圧または振盪する工程を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。【００７５】
第２５の発明は、前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、前記反応容器の開口部を前記密閉蓋で閉塞した後、該反応容器の温度制御の際に、前記ノズルの先端部を加熱することによって前記密閉蓋を加熱する多機能分注ユニットを利用した核酸抽出増幅等処理方法である。ここで、密閉蓋の加熱は、密閉蓋に生ずる結露防止のためである。【００７６】
第２６の発明は、ノズルヘッドに設けた２以上のノズルに対し、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各専用領域内に設けられた容器群が有する検体、磁性粒子懸濁液、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する液収容部群から、前記ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記専用領域内に制限する移動機構を用いて、前記検体、および前記分離抽出用溶液を反応容器にまで運搬し混合して反応させ、前記磁性粒子懸濁液を混合して反応させ、該磁性粒子に前記検体から得られた核酸またはその断片を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部によって前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことでその内壁に前記磁性粒子を吸着させて分離し、分離した磁性粒子と解離液とを接触させることで前記核酸またはその断片を解離し、解離した前記核酸またはその断片を増幅用溶液の一部として前記吸引吐出機構および前記移動機構によって温度制御可能な反応容器に収容して混合し、該増幅用溶液を、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群に収容された密閉液および／または密閉蓋で前記反応容器に密閉し、密閉された該増幅用溶液について前記温度制御器を用いて温度制御し、前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定部の測定端を、前記密閉した前記反応容器に接近させて測定する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法である。
【発明の効果】
【００７７】
第１の発明または第１６の発明によれば、核酸及びその断片を含む増幅用溶液を、温度制御可能な反応容器へ収容した場合には、該密閉液および／または密閉蓋を、吸引吐出機構や移動機構をもつ本来の分注機能を利用して該反応容器内に該増幅用溶液を密閉するように制御することによって、該装置に増幅用溶液の密閉機能を与えて分注装置を多機能化した。これによって高い精密さを要求される核酸の増幅処理を、反応容器に導入すべき溶液、該溶液を収容しておく収容部、反応容器自体および反応容器の付属物等にユーザが触れることなく増幅処理を行なうことを可能にした。したがって、装置規模を拡大することなく、製造コストを削減し、クロスコンタミネーションを確実に防止することができる信頼性の高い核酸の自動処理を行なうことができる。【００７８】
第２の発明または第１７の発明によれば、増幅対象となる核酸またはその断片の検体からの分離および抽出をも前記多機能分注ユニットに本来備わっている分注機能を用いて行なうことにより、装置の核酸増幅の処理の作業効率を高め、検体からの核酸の分離および抽出から増幅までの一連の処理を一貫して同一の装置機能を用いて、連続的に途切れることなく行なうことができる。したがって、装置規模の拡大を防止し、処理の流れが連続的で円滑となり一連の処理を迅速かつ効率的に行なうことができるとともに、安価な装置を提供することができる。【００７９】
第３の発明によれば、脱着機構を設けるとともに、ノズルに装着可能な状態で分注チップを収容することによって、本来の分注のための機構を利用して分注チップを自動的に装着したノズルから分注チップを脱着して密閉蓋を装着して密閉を行なうことを可能とするとともに、検体からの増幅対象の分離および抽出に用いるべき容量が比較的大きい分注チップ（分離用チップ）を脱着して、抽出された増幅対象についての増幅処理に適した容量の比較的小さい分注チップを装着することによってクロスコンタミネーションを防止するとともに検体からの増幅対象の分離抽出から増幅までをより一層円滑に行なうことができる。【００８０】
第４の発明または第１８の発明によれば、ノズルヘッドに測定端を設けることによって、核酸増幅に基づく処理が、密閉液および／または密閉蓋により密閉された前記増幅用溶液の測定についても本来の分注機能に用いられる移動機構を利用して前記移動機構を制御することで可能となり、リアルタイムＰＣＲ等の定量ＰＣＲの測定を可能とした。本発明によれば密閉機能によって密閉状態となった増幅用溶液中での光学的状態を測定する測定機能が分注装置の移動機構を利用することで備えられてより一層多機能化され、それによって核酸等に関する処理の一貫性が装置規模を拡大することなく高められ、製造費用を削減することができる。【００８１】
第５の発明または第１９の発明によれば、密閉液および／または密閉蓋は透光性を有するものであるので、前記測定端は前記反応容器の開口部の上方に位置させるという分注を行なう場合と同様な位置関係で密閉液および／または密閉蓋を介して前記増幅用溶液内の光学的状態を確実に測定を行なうことができるので制御が容易で分注処理等と円滑に組み合わせることができる。【００８２】
第６の発明によれば、測定部としてノズル内を通る光ファイバを用い、ノズルの先端面を測定端としているので、密閉液および／または密閉蓋で反応容器の開口部を閉塞した後でも引き続いてそのノズル位置で又は再度そのノズル位置に戻って測定を行うことができるので作業効率が高い。また、測定端は反応容器の開口部の上方にノズルを位置させるという分注を行なう場合と同様な位置関係で測定を行なうことができるので制御がより一層容易で分注処理等と円滑に組み合わせることができ処理の流れが自然である。【００８３】
第７の発明または第２０の発明によれば、測定端がノズルから所定間隔を空けてノズルから離してノズルヘッドに設けているので、分注を行なう際のノズルとほぼ同様な位置関係で移動機構を利用した移動制御が行えるので制御が容易であるとともに、ノズルに測定端を設ける場合に比べてノズルの構造にとらわれずに測定端を設けることができるので、測定端の光学的な開口を該反応容器の前記増幅用溶液が収容される部分の開口部の大きさや形状に基づき、該増幅用溶液から十分な光量の信号を得ることができて確実で精度ある測定を行なうことができる。【００８４】
第８の発明または第２１の発明によれば、密閉液を用いて反応容器に収容された前記増幅用溶液を密閉するようにしている。したがって、吸引吐出機構および移動機構を用いて通常の液の分注処理と同じ制御で密閉することができるので分注処理等を円滑に組み合わせることができて制御が容易である。また、密閉液を用いた場合には、液膜等の液層を形成して前記反応溶液の蒸発を防止し、また断熱効果により固体の蓋や、嵌合するノズル先端面に設けた測定端への結露を防止して、固体の蓋の開閉を容易にするとともに、測定を明瞭にする。また、前記増幅用溶液内の気体の含有を防止して、均一な温度制御を行うことができる。また、密閉液を用いることで、温度制御時の固体の蓋を不要にし、密閉液の油膜または液層と前記増幅用溶液との間には、空気が入り込まないので、温度制御の間に該増幅用溶液と密閉液の液層（油膜）との間を密閉させる機構、例えば押圧機構等が不要となる。また、油膜と該増幅用溶液との間には結露が生じないので、油膜を振盪等させる必要もなく構造を簡単化することができることになる。また、密閉液を用いた場合には密閉蓋を用いた場合よりも一般に透光性が高く明瞭な測定を行なうことが可能である。なお、密閉液のみで密閉した場合であっても、温度制御後には密閉蓋で密閉するのが好ましい。【００８５】
第９の発明によれば、比重が大きい増幅用溶液が下側の細管部または薄管部で横断面積が小さく、比重が小さい密閉液が上側の広口管部で液表面積または横断面積が大きくなるように収容することができる。これによって、容器の内壁による密閉液への表面張力の影響を小さくし、密閉液を通して前記増幅用溶液内の発光、呈色、変色、変光等の光学的状態を信頼性の高い精度で測定することができる。なお、前記測定端は前記細管部または薄管部の上方でその横断面積に相当する開口をもつのが好ましい。【００８６】
第１０の発明または第２２の発明によれば、分注チップの装着からその脱着、および密閉蓋の前記移動機構を利用したノズルへの装着から反応容器への運搬と前記増幅用溶液の該反応容器内への密閉を可能にすることによって、前記増幅用溶液の反応容器内への収容から密閉および温度制御までを、移動機構および吸引吐出機構を制御することによって分注処理と同様の制御で実現することができるので、装置規模を拡大することなく、分注、密閉、温度制御について円滑かつ連続的で一貫した核酸自動処理を実現することができる。また、増幅処理終了後も、反応液が密閉蓋で密封されているので、増幅用溶液の液漏れによるクロスコンタミネーションを確実に防止することができる。【００８７】
第１１の発明または第２３の発明によれば、密閉液と密閉蓋の２種類を組み合わせて前記増幅用溶液を密閉することによって、密閉液と密閉蓋との間の空気層を排除し、または空気層の膨張を防止し、密閉液の断熱効果により密閉蓋の結露を防止し、信頼性のある測定を行うことができる。したがって、密閉蓋の押圧や加熱の必要性を排除し、構造を簡単化することができる。また、増幅処理終了後も反応液が密閉蓋で反応容器内に密封されているので、クロスコンタミネーションを確実に防止することができる。【００８８】
第１２の発明または第２４の発明によれば、密閉蓋を押圧することで、確実に反応容器の開口部を閉塞することができる。また、密閉蓋を振盪させることで開口部と密閉蓋との間の密閉状態を迅速かつ容易に解除し開放することができる。したがって、高い処理効率および信頼性を得ることができる。【００８９】
第１３の発明または第２５の発明によれば、密閉蓋を加熱することで、密閉液が反応容器内に収容されなくても該密閉蓋の反応容器の開口部における結露を防止することができる。また、本発明では、該密閉蓋が装着可能なノズルの先端部を加熱することで行なうので、密閉蓋に密接した状態で確実に加熱することができる。【００９０】
第１４の発明によれば、液体を収容しまたは収容可能な１列状に形成された複数の収容部からなる液収容部群と、ノズルに装着して用いる器具を収容しまたは収容可能な少なくとも１列状に形成される複数の収容部からなる器具収容部群とを並列に配列した収容部連を設けているため、１の検体の処理について、前記液収容部群および器具収容部群の長手方向の列の長さの和に相当する移動距離が液収容部群または器具収容部群のどちらか長い方の距離に全体として短縮され、幅方向に一定間隔の移動が付け加えられるだけである。したがって、装置規模の拡大を防ぐとともに、器具のノズルへの装着時および脱着時の移動を除き、列に沿った１直線上の移動で処理を行なうことができるので、制御を容易化し、迅速で効率の高い処理を行うことができる。また、液を収容する液収容部群と、分注チップ等の器具を収容する器具収容部群とを分けることによって、それぞれの構造を単純化し、該液収容部群と器具収容部群の収納ケースへの収納や供給を容易化する。【００９１】
第１５の発明または第２６の発明によれば、２以上のノズルを用いて、相互にノズルが進入し合わない各ノズルごとに設けられた専用領域を設定し、かつ各専用領域内で核酸またはその断片の抽出、増幅、測定までを同一の装置で一斉に、一貫して、かつ複数種類の検体について並行して行うことができることになり、処理効率が高く、迅速で、かつクロスコンタミネーションのない信頼性の高い処理を行なうことができる。また、装置規模を縮小し、安価で提供することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置を示す全体ブロック図である。
【図２】図１に示した多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置についての第１の実施の形態例を示す斜視図である。
【図３】図２に示したノズルヘッドを拡大して示す側面図および斜視図である。
【図４】図２に示した多機能分注ユニットのノズルヘッドおよび移動機構を拡大して示す斜視図である。
【図５】図２乃至図４に示した装置のノズルを示す斜視図、一部拡大図および一部切り欠いて示す斜視図である。
【図６】図５に示すノズルに密閉蓋を装着して反応容器の密閉したリアルタイムＰＣＲ時の状態を示す断面図である。
【図７】図５に示したノズルおよび反応容器の種々の密閉状態を示す断面図である。
【図８】図２に示した多機能分注ユニットのステージ上に設けた容器群を拡大して示す平面図である。
【図９】図１に示した多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置についての第２の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１０】図９に示した第２の実施の形態例に係る装置に分注チップを装着した図である。
【図１１】図９に示すノズルに密閉蓋を装着して反応容器を密閉した状態を示す断面図である。
【図１２】図２に示した装置の第３の実施の形態例に係る容器群例を示す平面図である。
【図１３】図１に示した多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置についての第４の実施の形態に係る斜視図である。
【図１４】図１３に示した多機能分注ユニットのノズルヘッドおよび移動機構を拡大して示す斜視図である。
【図１５】図１３に示した測定部の測定ユニットの断面模式図である。
【図１６】図１３に示した測定部の第５の実施の形態例に係る測定ユニットの断面模式図である。
【図１７】図１３に示した測定部の第６の実施の形態例に係る測定ユニットの一部透視斜視図である。
【図１８】図１に示した多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置についての第７の実施の形態例に係る斜視図である。
【図１９】図１８に示した多機能分注ユニットのステージ上に設けた容器群を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００９３】
続いて、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態は特に指定のない限り本発明を制限するものと解釈してはならない。また、各実施の形態例において同一のものは同一の符号で表わし説明を省略した。
【００９４】
図１は、本発明の実施の形態に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０を示す。
該核酸自動処理装置１０は、大きくは、多機能分注ユニット１１と、温度制御器６０と、測定部５４と、該多機能分注ユニット１１、該多機能分注ユニット１１内に設けられ、温度制御器６０および前記測定部５４について各種制御を行うＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種の外部メモリ、ＬＡＮ等の通信機能、およびＲＯＭ等に格納されたプログラム等からなるＣＰＵ+プログラム７０と、液晶ディスプレイ等の表示部や操作キー、タッチパネル等の操作部を有する操作パネル１９とを有している。
【００９５】
前記多機能分注ユニット１１は、気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構５０および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップ２６を着脱可能に装着可能な１または２以上のノズル１８を有するノズルヘッド１６、核酸増幅に用いる増幅用溶液３３を収容する１または２以上の液収容部および１または２以上の反応容器２２を少なくとも有する容器群２０と、前記ノズル１８を前記容器群２０に対して移動可能とする移動機構４０とを有する。また、該ノズルヘッド１６には、後述する容器群２０の識別情報表示部２８、３６に表示された識別情報を読み取るための前記ノズルヘッド１６に設けられたデジタルカメラ等の識別情報読取部５５を有する。
【００９６】
前記温度制御器６０は、温度制御の対象となる液体を収容する前記容器群２０の反応容器群２２内の反応容器の温度を、前記ＣＰＵ+プログラム７０に設けられた後述する核酸処理制御部７２からの指示に基づいて上昇または下降が可能な温度源を有するものである。前記測定部５４は、反応容器中で生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する測定端５２を前記多機能分注ユニット１１に設けたものである。
【００９７】
前記ノズルヘッド１６は、前記移動機構４０によって、前記容器群２０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能であって、該ノズルヘッド１６には、前記移動機構４０によってＺ軸方向に移動可能に設けられた前記ノズル１８、前記吸引吐出機構５０、前記ノズル１８に装着された種々のチップ２６、２７を該ノズル１８から脱着させる脱着機構５３、前記ノズル１８に装着された分注チップ２６の内部に磁力を及ぼしかつ除去することが可能な磁力部１５および前記測定端５２を有する。
【００９８】
なお、前記ノズル１８には、前記反応容器２２内に収容した増幅用溶液３３を密閉する透光性のある密閉蓋３０を加熱して、該密閉蓋３０への結露を防止する加熱部５１を有する。
【００９９】
前記容器群２０は、液体を収容しまたは収容可能な複数の収容部からなる液収容部群２４と、多機能分注ユニット１１のノズル１８に装着して用いる器具を収容しまたは収容可能な複数の収容部からなる器具収容部群２１とを組み合わせて並列させた１または２以上の収容部連からなる。前記液収容部群２４には、前記反応容器群２２の他に、少なくとも磁性粒子懸濁液３１を収容する１または２以上の液収容部、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液３２を収容する２以上の液収容部、核酸の増幅に用いる増幅用溶液３３を収容する２以上の液収容部からなる試薬等収容部群２３、および、前記反応容器２２に収容した前記増幅用溶液３３を該反応容器２２内に密閉するための密閉液２９を収容する液収容部を有する。
【０１００】
前記器具収容部群２１には、１または２以上の前記分注チップ２６、前記ノズル１８に装着させて前記液収容部の開口を覆うように設けられたフィルムを穿孔するための１または２以上の穿孔用チップ２７、および、前記反応容器２２に収容した前記増幅用溶液３３を密閉するための密閉蓋３０を有する。
【０１０１】
前記液収容部群２４には、該液収容部群を識別する識別情報が識別情報表示部３６に表示され、前記器具収容部群２１には、該器具収容部群２１を識別する識別情報が識別情報表示部２８に表示されている。
【０１０２】
前記ＣＰＵ+プログラム７０は、核酸またはその断片についての、抽出、増幅、増幅用溶液の密閉、増幅用溶液で生ずる発光等の光学的状態の測定等の一連の処理のための指示を、前記温度制御器６０、移動機構４０、脱着機構５３、測定部５４、磁力部１５、加熱部５１または吸引吐出機構５０に対して行なう核酸処理制御部７２と、前記容器群２０の識別情報表示部２８、３６に表示された識別情報について、前記識別情報読取部５５が読み取った識別情報を解析する識別情報解析部７１と、多機能分注ユニットに設けた圧力センサ等のセンサからの信号に基づいて、吸引吐出機構５０や移動機構を制御する各種制御部７６とを有する。
【０１０３】
核酸処理制御部７２には、前記移動機構４０、前記ノズルヘッド１６の吸引吐出機構５０、前記脱着機構５３および前記磁力部１５に対して前記核酸またはその断片の抽出についての一連の処理の指示を行なう抽出制御部７３と、前記移動機構４０、および前記吸引吐出機構５０、または前記脱着機構５３および前記加熱部５１に対して前記増幅用溶液の前記反応容器２２に対する密閉の処理について指示を行なう密閉制御部７４と、前記測定部５４に対する測定の指示を行なう測定制御部７５とを有する。
【０１０４】
図２は第１の実施の形態例に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０１を示す斜視図である。
【０１０５】
図２（ａ）は、該核酸自動処理装置１０１の外観を示すものであって、内部に前記多機能分注ユニット１１に相当する多機能分注ユニット１１１が内蔵された筐体１４と、該筐体１４の開口を開閉可能に覆う扉１２と、前記操作パネル１９に相当する該扉１２に設けられた液晶表示部および操作キーを有する操作パネル１９１と、前記扉１２の開閉用窪み１３とを有する。ここで、該筐体１４の大きさは、例えば、縦が約50ｃｍ、横が約30ｃｍ、高さが約40ｃｍ程度である。
【０１０６】
図２（ｂ）は、前記扉１２を開けた状態を示すものであって、前記筐体１４の内部には、多機能分注ユニット１１１が設けられており、該多機能分注ユニット１１１は、１または２以上（この例では１）の前記ノズル１８に相当するノズル１８１および前記吸引吐出機構５０に相当する吸引吐出機構５０１、および前記磁力部１５に相当する磁力部１５１が設けられた前記ノズルヘッド１６に相当するノズルヘッド１６１と、前記ステージ１７上の該ノズル１８１が移動可能な領域内に設けられ、核酸またはその断片の増幅が行われる反応容器群を有する前記容器群２０に相当する容器群２０１と、該容器群２０１に対して前記ノズル１８１をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能とする前記移動機構４０に相当する移動機構４０１とを有する。
【０１０７】
図３（ａ）は、前記ノズルヘッド１６１および前記移動機構４０１の内Ｚ軸方向の移動を行なうＺ軸移動機構４０１ｚを示す側面図であり、図３（ｂ）はその斜視図である。
【０１０８】
前記ノズルヘッド１６１は、前記容器群２０１に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能なヘッド基部１６ａおよびそれに連結した底板１６ｂと、該ヘッド基部１６ａに連結して設けられ、分注チップ２６１（図１０参照）の装着用開口部２６１ｄにおいて該分注チップ２６１を装着可能なノズル１８１と、該ヘッド基部１６ａに連結して設けられ該ノズル１８１を介して空気を吸引かつ吐出可能な吸引吐出機構５０１と、前記ヘッド基部１６ａに連結して設けられ前記ノズル１８１に装着された分注チップ２６１等の脱着を可能にする脱着機構５３１と、前記ヘッド基部１６ａに連結して設けられ前記反応容器中で生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する測定端５２１をノズル１８１の先端面に有する測定部５４１とを有するものである。
【０１０９】
前記Ｚ軸移動機構４０１ｚは、前記ヘッド基部１６ａおよびそれに連結する部材を後述するＸＹ軸移動体４１に対してＺ軸方向に移動可能とする機構であって、Ｚ軸モータ４２ａと、該Ｚ軸モータ４２ａによって回転駆動されるボール螺子４２と、該ボール螺子４２と螺合し、該ボール螺子の回転によってＺ軸方向に沿って駆動されるＺ軸駆動板４３と、該Ｚ軸モータ４２ａを載置するとともに、前記ボール螺子４２を軸支し、後述するＸ軸移動機構４０１ｘおよびＹ軸移動機構４０１ｙによってＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って移動可能なＸＹ軸移動体４１とを有する。該ＸＹ軸移動体４１の下側には、前記ノズル１８１に装着された前記分離用チップ（分注チップ）２６２に対し接離可能に設けられた磁石１５ａを有する磁力部１５１が設けられて、所定高さ位置に前記分離用チップ２６２が位置した際に、該分離用チップ２６２の内部に磁力を及ぼすことが可能である。
【０１１０】
前記分注チップ２６１は、図１０（ａ）に示すように、前記吸引吐出機構５０１によって液体の流入および流出が可能な口部２６１ａと、該口部２６１ａが先端に設けられた細径管２６１ｂと、該細径管２６１ｂと連通し該細径管２６１ｂよりも太く形成された太径管２６１ｃと、該太径管２６１ｃの末端に設けられ前記ノズル１８１に装着される装着用開口部２６１ｄとを有する。分離用チップ２６２は、後述するように、前記分注チップ２６１よりも容量が大きく1mL程度である。
【０１１１】
前記吸引吐出機構５０１は、Ｐ軸モータ５０１ａと、一端が該Ｐ軸モータ５０１ａと連結し、該Ｐ軸モータ５０１ａによって回転駆動され、他端が前記ヘッド基部１６ａに軸支されるボール螺子５０１ｂと、該ボール螺子５０１ｂと螺合し、該ボール螺子５０１ｂの回転によってＺ軸方向に沿って昇降するＰ軸駆動板５０１ｃと、前記ノズル１８１内の流管と通気管１８１ｄを介して連通し内部をピストンが摺動可能に設けられた吸引吐出機構５０１ｄと、一端に該ピストンが設けられ他端が前記Ｐ軸駆動板５０１ｃと連結したピストンロッド５０１ｅとを有する。
【０１１２】
前記磁力部１５１は、所定高さ位置に移動した分注チップ２６２の細径管２６２ｂに対して接離可能に設けられた磁石１５ａと、該磁石１５ａを一端で支持し他端が固定された平行な２本の片持ち式ロッド１５ｂと、該片持式ロッド１５ｂおよびモータ１５ｄが取り付けられた支持プレート１５ｃと、前記モータ１５ｄにより回転駆動されるとともに前記支持プレート１５ｃに軸支されたボール螺子１５ｅと、該ボール螺子１５ｅと螺合するとともに前記Ｚ軸移動機構４０１ｚのＸＹ軸移動体４１の下側に取り付けられたナット部１５ｆとを有する。なお、図中、符号５５１は、前記容器群２０１の後述する識別情報表示部２８１，３６１に表示された識別情報を読み取るための識別情報読取部５５としてのデジタルカメラである。
【０１１３】
図３（ｂ）に明瞭に示されるように、該ノズルヘッド１６１に設けられた前記脱着機構５３１は、前記ヘッド基部１６ａと連結した底板１６ｂを貫いて設けられ前記吸引吐出機構５０１の前記Ｐ軸駆動板５０１ｃが下降することによって押圧されて下方向への移動が可能な２本のインジェクトピン５３ａと、該インジェクトピン５３ａの下端で連結し前記底板１６ｂの下側に設けられるとともに前記ノズル１８１を囲みかつ軸線方向に沿って移動可能に設けられ前記ノズル１８１よりも大きいが、前記各チップ２６１，２６２，２７１の最も大きな外径よりも小さい内径をもつ孔５３ｂが穿設されたチップ除去板５３ｃとを有する。
【０１１４】
さらに、該脱着機構５３１は、前記インジェクトピン５３ａの上端に設けられ、前記Ｐ軸駆動板５０１ｃと接触する頭部５３ｄと、前記底板１６ｂに一端が取り付けられ前記インジェクトピン５３ａを囲み他端が前記頭部５３ｄを上方向に付勢するバネ５３ｅとを有する。
【０１１５】
測定部５４１は全体として、ノズルヘッド１６１に組み込まれており、該測定部５４１の一部は、ノズル１８１内に形成されてノズル１８１とともに移動可能であり、測定部５４１の受光用ユニット５４１ａ、照射用ユニット５４１ｂは前記ヘッド基部１６ａに取り付けられ光ファイバ５４１ｃ，５４１ｄ，５４１ｅ，５４１ｆを介してノズル１８１と光学的に接続され、ノズル１８１およびノズルヘッド１６１と連動する。
【０１１６】
図４は、前記第１の実施の形態例に係る前記ノズルヘッド１６１、Ｘ軸移動機構４０１ｘおよびＹ軸移動機構４０１ｙを示すものである。
【０１１７】
図４（ａ）に示すように、前記Ｘ軸移動機構４０１ｘは、後述するＹ軸移動機構４０１ｙによって駆動されるＹ軸駆動板４５に設けられたＸ軸モータ４６ａと、該Ｘ軸モータ４６ａによって回転駆動されるプーリ４６ｂと、前記Ｙ軸駆動板４５に軸支されたプーリ４６ｃと、２つのプーリ４６ｂ，４６ｃとの間にかけ渡されたタイミングベルト４６と、前記ＸＹ軸移動体４１と連結し該タイミングベルト４６によって、Ｘ軸方向に沿って移動可能なＸ軸駆動板４４と、該Ｘ軸駆動板４４を前記Ｙ軸駆動板４５のＸ軸方向に沿って案内するガイドレール４４ａとを有する。なお、前記Ｙ軸駆動板４５に穿設された２つの孔４７は後述する２本のシャフト４８が各々貫通し、該シャフト４８に案内されて前記Ｙ軸駆動板４５はＹ軸方向に添って移動可能である。
【０１１８】
図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸移動機構４０１ｙは、前記多機能分注ユニット１１１の本体に支持されたシャフト固定ブロック４８ａ，４８ｂに両端が支持された２本の前記シャフト４８と、該固定ブロック４８ｂと同様前記多機能分注ユニット１１１の本体に支持されたＹ軸モータ４９ａと、該Ｙ軸モータ４９ａによって回転駆動されるプーリ４９ｂと、前記本体に軸支されたプーリ４９ｃと、２つの該プーリ４９ｂ，４９ｃとの間に掛け渡されたタイミングベルト４９と、該タイミングベルト４９によって、Ｙ軸方向に駆動される前記Ｙ軸駆動板４５とを有する。
【０１１９】
図５は、図２乃至図４に示した核酸自動処理装置１０１のノズル１８１を示す。
該ノズル１８１は、内部に設けられた空洞１８１ａと、分注チップ２６１、分離用チップ２６２、穿孔用チップ２７１が着脱可能に嵌合することによって装着可能で、前記発光等の光学的状態の変化に基づく光を受光する測定端５２１が設けられた前記先端部としての下部１８１ｃと、前記下部１８１ｃよりも大きな外径を持つ上部１８１ｂと、該上部１８１ｂの側面から側方に突出するように設けられ、前記空洞１８１ａと連通し内部を気体が通過可能な通気管１８１ｄと、前記空洞１８１ａの下端の開口部に嵌合するように設けられ、前記空洞１８１ａを外部と連通させる３箇所の通気用の隙間１８１ｅ，１８１ｆ，１８１ｇが前記開口部との間に形成された栓１８１ｈとを有する。
【０１２０】
該ノズル１８１にはさらに、その上部１８１ｂの外周面を囲むように設けられた加熱部５１１と、前記測定端５２１を含む測定部５４１の一部がその内部に設けられている。該測定部５４１として、先端５２１ｃ，５２１ｄ，５２１ｅが前記栓１８１ｈの下端面に露出し、該ノズル１８１の軸線方向に沿って前記ノズル１８１の空洞１８１ａを通って該ノズル１８１を貫き、該ノズル１８１の軸線を中心として略120度の中心角をなすように配列された３本の照射用光ファイバ５４１ｃ，５４１ｄ，５４１ｅと、先端５２１ｆが前記栓１８１ｈの下端面に露出し、前記ノズル１８１の軸線に沿って前記空洞１８１ａを通って貫いた受光用光ファイバ５４１ｆとを有する。前記照射用光ファイバ５４１ｃ−５４１ｅの他端は例えば３種類の光源を内蔵する光源照射用ユニット５４１ｂに接続され、前記受光用光ファイバ５４１ｆの他端は受光用ユニット５４１ａと接続している。前記受光用ユニット５４１ａ内には、前記受光用光ファイバ５４１ｆから入力した光の波長または波長帯を選択する複数のフィルタ等からなる選択手段を設けるのが好ましい。本実施の形態例によれば複数種類の蛍光物質を識別することができる。
【０１２１】
図６は、リアルタイムＰＣＲの測定時の状態を示すものである。前記ノズル１８１の前記下部１８１ｃに前記密閉蓋３０１を装着して前記容器群２０１の前記反応容器２２１の広口管部２２１ｂの開口を閉塞している。該反応容器２２１の細管部２２１ａには増幅用溶液３３が収容され、前記密閉蓋３０１によって反応容器２２１内に密閉されたことになる。該反応容器２２１の下側には、前記温度制御器６０１が設けられている。該温度制御器６０１は、前記反応容器２２１の細管部２２１ａと嵌合する形状の窪みをもったヒートブロック６０１ａと、該ヒートブロック６０１ａを加熱かつ冷却可能なペルチェ素子６０１ｂと、ヒートシンク６０１ｃとを有している。本実施の形態例にあっては、測定端５２１のみならず測定部５４１全体がノズルヘッド１６１に組み込まれ、ノズル１８１と連動することにより、ノズル１８１の移動によって光ファイバ５４１ｃ，５４１ｄ，５４１ｅ，５４１ｆを含めて測定部５４１の部品が変形したり相互に変動することがないので装置寿命が長い。
【０１２２】
図７は、核酸またはその断片について、リアルタイムＰＣＲの測定時における反応容器を閉塞して前記増幅用溶液３３を反応容器内に密閉した状態を示すものである。
【０１２３】
図７（ａ）は、反応容器２２０に収容した増幅用溶液３３を、密閉液２９のみを用いて密閉した状態を示すものである。この場合は、該反応容器２２０の開口が狭く、密閉液２９の表面張力が水や容器の素材よりも小さいために、比較的大きな曲率をもつ湾曲した液面が形成される。そのために、密閉液２９の上方から前記増幅用溶液３３内での発光等の光学的状態を測定する場合には、この湾曲した液面のために光が散乱して明瞭で高精度の測定を行なうことができないおそれがある。したがって、この場合には、該反応容器２２０の側面から光学的状態の測定を行なうのが好ましい。
【０１２４】
図７（ｂ）は、前記反応容器２２１内に収容した増幅用溶液３３を、密閉液２９のみを用いて密閉した状態を示すものである。この場合には、増幅用溶液３３は、前記反応容器２２１の細管部２２１ａにのみ収容される液量である。一方、前記密閉液２９は、前記広口管部２２１ｂに達する液量が用いられる。この場合には、該密閉液２９は広口管部２２１ｂの広い開口面積に広がるため、反応容器壁面との間の表面張力の影響が相対的に小さくなりほぼ平坦な液面が得られるために、反応容器２２１から離間した上方でのノズル１８３を用いた測定を明瞭で高い精度で行なうことができる。なお、前記反応容器２２１の下側には、前記温度制御器６０１が設けられている。
【０１２５】
図７（ｃ）は、前記反応容器２２１内に収容した増幅用溶液３３を、密閉液２９及び密閉蓋３０１の双方を用いて、前記細管部２２１ａに収容した増幅用溶液３３を密閉した場合を示す。この例では、前記密閉蓋３０１の底面３０１ｂは、前記密閉液２９に接触せずに空気層を介して離間して密閉されている場合を示す。
【０１２６】
図７（ｄ）は、前記反応容器２２１内に収容した増幅用溶液３３を、密閉液及び密閉蓋３０２の双方を用いて、前記細管部２２１ａに収容した増幅用溶液３３を密閉した状態を示す。この例では、前記密閉蓋３０２の底面３０２ａは、密閉蓋３０１と同様に透光性がある。しかし、該密閉蓋３０１と異なりその中央部が下方向に窪んでいる。したがって、密閉状態では、前記密閉液２９と接触し、密閉液２９と前記底面３０２ａの中央部との間には空気層は形成されていない。これによって、前記増幅用溶液３３からの光は前記密閉液２９と空気層との境界面の影響、例えば、表面張力による散乱、屈折、反射等の影響を除去して明瞭な光を透過させることができる。
【０１２７】
図８は、前記多機能分注ユニット１１１の前記ステージ１７上に設けられた前記容器群２０の第１の実施形態例としての容器群２０１の収容部連を拡大して示す平面図である。
該容器群２０１は、その長手方向がＹ軸方向に沿って設けられ、Ｘ軸方向に沿って並列した２つのカートリッジ容器２４１，２１１からなり、前記カートリッジ容器２４１は、液収容部群として反応容器や液収容部が１列状に配列され、前記カートリッジ容器２１１は、器具収容部群として前記多機能分注ユニット１１１のノズル１８１に装着して用いる種々の器具が１列状に配列されている。
【０１２８】
前記カートリッジ容器２４１には、前記反応容器群２２としての、ＰＣＲ増幅用の4個の前記反応容器２２１、後述する恒温制御器６１１によって所定の温度に維持される2個の反応容器２２２と、10個の液収容部からなる試薬等収容部群２３１および4個のチューブからなる液収容部群２３２を有する。前記反応容器２２１の容量は約200μL程度、その他の各反応容器、各液収容部およびチューブの容量は約2mL程度である。
【０１２９】
前記反応容器２２１は、核酸またはその断片の増幅に用いられ、前記温度制御器６０１によって、所定の増幅法に基づいて温度制御が行われる。該反応容器２２１は、図６で示したように２段に形成され、下側に設けられ前記増幅用溶液３３が収容される細管部２２１ａと、上側に設けられ該細管部２２１ａと連通し該細管部２２１ａの開口よりも広い開口を有し前記密閉液２９が収容される広口管部２２１ｂとを有する。4個の前記反応容器２２１はユーザの手で剥離可能なフィルム２２１ｃで被覆され反応容器２２１の汚染を防止する。該広口管部２２１ｂの内径は例えば8mm，細管部２２１ａの開口部の内径は例えば5mm程度である。
【０１３０】
前記試薬等収容部群２３１は7種類の分離抽出用溶液３２を次のように収容する。蒸留水1.2mLを収容した液収容部２３１Ｊ、解離液を収容する液収容部２３１Ｇ、洗浄液2を700μL収容する液収容部２３１Ｆ、洗浄液1を700μL収容する液収容部２３１Ｅと、結合バッファ液500μLを収容する液収容部２３１Ｃと、Lysis 2を200μL収容した液収容部２３１Ｂと、Lysis 1を40μL収容した液収容部２３１Ａと、磁性粒子懸濁液３１を収容した液収容部２３１Ｄと、当初空の液収容部２３１Ｉ、２３１Ｈとを有する。この全部で10個の試薬等収容部群２３１の開口部は穿孔可能なフィルム２３１ａの被覆により前記各試薬等がプレパックされている。 
【０１３１】
前記液収容部群２３２には、その基板２４１ａに穿設された５つの孔に５つのチューブ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃ，２３２Ｄ，２３２Ｅが着脱可能に保持され、各孔には、細菌や細胞等の懸濁液または全血等の検体３５を200μL収容したチューブ２３２Ｅ、前記反応容器２２１に収容された増幅用溶液３３を密閉するための密閉液２９としてのミネラル・オイル150μLを収容したチューブ２３２Ｄ、前記分離抽出用溶液３２として、タンパク質の除去等に用いるイソプロピルアルコール（i-Propanol）を1300μL収容したチューブ２３２Ｃと、前記増幅用溶液３３として、酵素、バッファ、プライマ等からなるマスターミックス（SYBR (登録商標)Green Mix）を70μL収容したチューブ２３２Ｂと、抽出された核酸またはその断片を収容可能な空のチューブ２３２Ａとを有する。
【０１３２】
前記カートリッジ容器２４１には、識別情報としてのＱＲ（登録商標）コードが識別情報表示部２８１に付されている。該識別情報は検体情報と検査情報とからなり、検体情報は検体が採取された患者の氏名、ＩＤ番号または、採取日付等からなり、前記検査情報は、検査項目、例えば、インフルエンザのウィルスの特定、遺伝子診断、検査しようとする試薬の種類、試薬の製造ロット番号が含まれている。該カートリッジ容器２４１は反応容器群２２１および試薬等収容部群２３１と基板２４１ａとを一体に形成し、前記液収容部群２３２の各チューブは、前記基板２４１ａに穿設された５つの孔に着脱可能に保持されている。
【０１３３】
一方、カートリッジ容器２１１には、前記反応容器２２１の開口部を閉塞して収容した増幅用溶液３３を密閉するための前記ノズル１８１の下部１８１ｃに装着可能な密閉蓋３０１を収容する収容部２１１Ｇと、200μL程度の容量をもつ分注チップ２６１を収容した4個のチップ収容部２１１Ｃ，２１１Ｄ，２１１Ｅ，２１１Ｆと、分注チップの一種で容量が1mL程度の分離用チップ２６２を収容したチップ収容部２１１Ｂと、前記フィルム２３１ａを穿孔可能な穿孔用チップ２７１を収容したチップ収容部２１１Ａとを有する。なお、これらの収容部２１１Ａ−２１１Ｇの開口部はフィルム２１１ｂによって被覆され、密閉蓋３０１、4個の分注チップ２６１、分離用チップ２６２、および穿孔用チップ２７１は予めこれらの収容部に密封されている。該フィルム２１１ｂをユーザの手によって基板２１１ａより剥離可能なものである。該カートリッジ容器２１１の前記基板２１１ａと各収容部２１１Ａ−２１１Ｇとは一体に形成されている。
【０１３４】
なお、該カートリッジ容器２１１において、並列して配置された前記カートリッジ容器２４１の前記反応容器群２２１が設けられた部分とＸ軸方向に隣接する部分には収容部を設けていない。これは、後述するように、Ｘ軸方向に間隔を空けて測定端とノズルとが並列して設けられた場合に、反応容器２２１に対して測定端で測定を行なう際に、ノズルにチップが装着されたり、ノズルとチップとの接触を避けるためである。他の例としては、前記反応容器群２２１が設けられた部分とＸ軸方向に隣接する部分には、各反応容器２２１を密閉するための密閉蓋３０１を収容する収容部を設けるようにしても良い。この場合には、密閉蓋３０１は反応容器２２１に装着されていて収容部は空だからである。
【０１３５】
図９は第２の実施の形態例に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０２を示すものである。
該多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０２は、内部を気体が通過可能な流路１８２ａが貫通するノズル１８２と、気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構５０として、管路５０２ａを介して該ノズル１８２の前記流路１８２ａと接続され、内部をピストンが摺動可能なシリンダ５０２ｂと、一端にピストン５０２ｄが設けられたピストンロッド５０２ｃと、前記ノズル１８２に装着された前記密閉蓋３０１を加熱するための加熱部５１１と、前記反応容器２２１内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定可能な測定部５４２とを有する。
【０１３６】
前記ノズル１８２の下部１８２ｃには分注チップ２６１、分離用チップ２６２、および穿孔用チップ２７１が着脱可能に嵌合によって装着されるとともに、その下端は前記発光等の光学的状態の変化に基づく光を受光する測定端５２２に相当する。前記ノズル１８２の上側には、該下部１８２ｃよりも大きな外径をもつ上部１８２ｂが設けられ、該上部１８２ｂの前記下部１８２ｃの近くの外周面に沿って前記加熱部５１１が設けられ、前記下部１８２ｃに装着された密閉蓋３０１を加熱して該密閉蓋３０１の結露を防止する。
【０１３７】
また、前記ノズル１８２の内部には、受光用光ファイバ５４２ｃと照射用光ファイバ５４２ｄが、前記先端部としての下部１８２ｃからノズル１８２の軸線に沿って上部１８２ｂの中ほどに設けた空隙部１８２ｅまで設けられ、該空隙部１８２ｅから連結部１８２ｄを通ってノズル１８２外に出て受光ユニット５４２ａと照射ユニット５４２ｂにまで達している。なお、前記流路１８２ａは該空隙部１８２ｅを通過しない位置に設けられている。また、該受光用光ファイバ５４２ｃと照射用光ファイバ５４２ｄの他端には、前記ノズル１８２の下部１８２ｃの内部でロッドレンズ５４２ｅと接続して測定端５２２となっている。
【０１３８】
図１０は、第２の実施の形態例に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０２の前記ノズル１８２に分注チップ２６１および分離用チップ２６２を装着した状態を示すものである。
【０１３９】
該装置１０２のステージには容器群２０としてカートリッジ容器２０２が設けられている。該カートリッジ容器２０２は、基板２０２ａに複数の孔が穿設されており、各孔に、一体に形成された試薬等収容部群２３４および反応容器２２２からなる液収容部群２０２ｂと、別体に形成された反応容器２２１と、別体に形成された密閉蓋３０１とが嵌合するようにして保持されているものである。
【０１４０】
図上、右側から前記反応容器２２１、該反応容器２２１内に収容された密閉蓋３０１、2個の反応容器からなる反応容器群２２２、10個の液収容部からなる試薬等収容部群２３４が、各孔に嵌合保持されている。前記反応容器２２１は、前述したように、２段の細管部２２１ａと広口管部２２１ｂとから形成されている。該反応容器２２１の前記細管部２２１ａの下側には温度制御器６０１のヒートブロック６０１ａが設けられて、該細管部２２１ａの外底部と嵌合した該ヒートブロック６０１ａを通して密閉された増幅用溶液の温度制御がなされる。該反応容器２２１内に収容した増幅用溶液を密閉するための密閉蓋３０１は前記基板２０２ａに穿設された密閉蓋保持用孔２５１に嵌合するように保持され、密閉蓋３０１の外周側面に沿って環状突起３０１ａが設けられて、前記反応容器２２１の広口管部２２１ｂに嵌合した際の密閉性を高めている。該密閉蓋３０１の少なくとも底面３０１ｂは透光性をもち、該密閉蓋３０１を介して前記反応容器２２１内の光学的状態を測定可能としている。また、該密閉蓋３０１の上側の凹部は、前記ノズル１８２の下部１８２ｃが嵌合可能な嵌合部３０１ｃである。
【０１４１】
該液収容部群２０２ｂの反応容器群２２２および試薬等収容部群２３４の全開口部はプレパック用フィルム２０２ｃで被覆されて、液の蒸発や汚染を防止している。前記反応容器群２２２の下側には、恒温制御器６１１のヒートブロックが設けられて、該反応容器群２２２の各液収容部の外底部と嵌合した該ヒートブロックを通して温度制御がなされる。
【０１４２】
前記ノズル１８２に装着された分離用チップ２６２は、該カートリッジ容器２０２の長手方向であるＹ軸方向に沿って移動しながら、図１０（ｂ）に示すように、磁性粒子懸濁液３１を吸引し、磁石１５ａによってその細径管内に磁場を及ぼして磁性粒子をその内壁に吸着して、次の液収容部に移動しながら処理を行なうことになる。
【０１４３】
図１１（ａ）は、前記ノズル１８２を用いて、図１０に示した前記容器群であるカートリッジ容器２０２の密閉蓋保持用孔２５１に収容された前記密閉蓋３０１に対して、その上方に前記ノズル１８２を位置させた後、前記Ｚ軸移動機構によって該ノズル１８２を下降させることで、該密閉蓋３０１を該ノズル１８２の下部１８２ｃに嵌合させて装着させ、次にＹ軸移動機構によって、該容器群２０２のＹ軸方向に移動させて前記反応容器２２１上に位置させた状態を示すものである。
【０１４４】
図１１（ｂ）は、リアルタイムＰＣＲの測定状態を示すものであって、Ｚ軸移動機構によって、密閉蓋３０１が装着されたノズル１８２を前記反応容器２２１に向かって下降させることで該密閉蓋３０１を該反応容器２２１の広口管部２２１ｂに嵌合させて前記反応容器２２１の細管部２２１ａ内に収容されている増幅用溶液３３を密閉した状態を示すものである。
【０１４５】
該細管部２２１ａは、前記ヒートブロック６０１ａの窪みに嵌合して温度制御される。この場合、前記測定部５４２の測定端５２２により前記反応容器２２１内の光学的状態の変化に基づく光を受光可能とするように、前記密閉蓋３０１の底面３０１ｂに結露が生じないように、前記加熱部５１１を加熱させる。
【０１４６】
該細管部２２１ａは、前記ヒートブロック６０１ａの窪みに嵌合して温度制御される。この場合、前記測定部５４２の測定端５２２により前記反応容器２２１内の光学的状態の変化に基づく光を受光可能とするように、前記密閉蓋３０１の底面３０１ｂに結露が生じないように、前記加熱部５１１を加熱させる。本実施の形態例にあっては、流路１８２ａと、光ファイバ５４２ｃ、５４２ｄとが接触しないように設けられているので、光ファイバへの流体の影響を無視することができる。またロッドレンズ５４２ｅを設けることで、広い範囲の光学的状態を測定することができる。
【０１４７】
図１２は、図２に示した多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０１のステージ１７に載置された前記容器群２０に相当する第３の実施の形態例に係るカートリッジ容器２０３を示す。カートリッジ容器２０３は、前記第２の実施の形態例に係るカートリッジ容器２０２と異なり、基板２０３aと各収容部を一体に成型して形成したものである。
【０１４８】
図１２（a）の断面図に示すように、右側から前記反応容器２２１、該反応容器２２１の開口部を閉塞して収容した前記増幅用溶液３３を反応容器２２１内に密閉するための密閉蓋３０１を収容した密閉蓋収容部２５２、2個の液収容部からなる反応容器群２２４、10個の液収容部からなる試薬等収容部群２３６が設けられている。前記反応容器２２１および前記密閉蓋３０１を収容した密閉蓋収容部２５２の開口部はユーザの手によって剥がすことが可能なプレパック用フィルム２０３ｄで被覆され、前記反応容器群２２４および前記試薬等収容部群２３６の開口部は穿孔用チップ２７１により穿孔可能なプレパック用フィルム２０３ｂによって被覆されている。図１２（ｂ）は前記フィルム２０３ｄを剥がす前、図１２（ｃ）は剥がした後を示す。なお、フィルム２０３ｄの端２０３ｃは、剥がしやすいように、基板２０３ａに貼り付けられていない。
【０１４９】
図１３は第４の実施の形態例に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０３を示す。
図１３（ａ）は、該核酸自動処理装置１０３の外観を示すものであって、第１の実施の形態例に係る装置１０１と同様であるが、操作パネル１９２に表示される内容や操作は異なる。ここで、第１の実施の形態例と同一のものは、同一の符号で表しその説明を省略する。
【０１５０】
図１３（ｂ）は、前記扉１２を開けた状態を示すものであって、前記筐体１４の内部には、多機能分注ユニット１１３が設けられており、該多機能分注ユニット１１３は、１または２以上（この例では１）の前記ノズル１８に相当するノズル１８３および前記吸引吐出機構５０に相当する吸引吐出機構５０３、および前記磁力部１５に相当する磁力部１５１が設けられた前記ノズルヘッド１６に相当するノズルヘッド１６３と、ステージ１７に設けた前記第１の実施の形態例に係る容器群２０１と、該容器群２０１に対してＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能とする前記移動機構４０に相当する移動機構４０１と、前記ノズルヘッド１６３に設けられて前記容器群２０１に設けられた反応容器中で生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能な測定部５４３とを有する。
【０１５１】
図１４は、前記ノズルヘッド１６３および前記移動機構４０１の内Ｘ軸方向の移動を行なうＸ軸移動機構４０１ｘおよびＺ軸方向の移動を行なうＺ軸移動機構４０１ｚを示すものであり、Ｙ軸方向の移動を行なうＹ軸移動機構４０１ｙについては図４（ｂ）と同一なので省略する。
【０１５２】
本実施の形態例に係るノズルヘッド１６３は、前記容器群２０１に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能なヘッド基部１６３ａと、該ヘッド基部１６３ａと連結した底板１６３ｂに設けられ、分注チップ２６１、分離用チップ２６２、穿孔用チップ２７１（図１０参照）の各装着用開口部２６１ｄ等において装着可能なノズル１８３と、該ノズル１８３の流路と連通し、該ノズル１８３を介して空気を吸引かつ吐出可能な吸引吐出機構５０３、前記ヘッド基部１６３ａに設けられ前記ノズル１８３の先端部に装着された分注チップ２６１等の脱着を可能にする脱着機構５３１と、前記ヘッド基部１６３ａに前記ノズル１８３と連動するように全体として取り付けられ前記光学的状態の変化に基づく光を受光する測定端５２３を前記ノズル１８３の先端部とＸ軸方向に沿って所定間隔を空けて離して前記底板１６３ｂの下側に設けた測定部５４３とを有するものである。ここで、「所定間隔」としては、例えば、図８に示したカートリッジ容器２４１とカートリッジ容器２１１の各幅またはＸ軸方向の長さの中心間の距離よりも短い長さ、例えば、その半分の長さである。
【０１５３】
前記吸引吐出機構５０３は、Ｐ軸モータ５０３ａと、一端が該Ｐ軸モータ５０３ａと連結し、該Ｐ軸モータ５０３ａによって回転駆動され、他端が前記ヘッド基部１６３ａに軸支されるボール螺子５０３ｂと、該ボール螺子５０３ｂと螺合し、該ボール螺子５０３ｂの回転によってＺ軸方向に沿って昇降するＰ軸駆動板５０３ｃと、前記ノズル１８３と直接的に連通し内部をピストンが摺動可能に設けられたシリンダ５０３ｄと、一端にピストンが設けられ他端が前記Ｐ軸駆動板５０３ｃと連結したピストンロッド５０３ｅとを有する。なお、ノズル１８３内については、前記シリンダ５０３ｄと連通する流管がその軸線方向に沿って設けられている。
【０１５４】
図１５に示すように、前記測定部５４３は全体としてノズルヘッド基部１６３aの底板１６３ｂに前記ノズル１８３と連動するように取り付けられており、該測定部５４３は、暗箱５４３ｊと、該暗箱５４３ｊから下方突出し、内部を光が通過可能で下端に前記測定端５２３が設けられた導光管５４３ａとを有する。前記暗箱５４３ｊ内には、前記導光管５４３ａの上端に設けられた励起光を照射するための照射ユニット５４３ｃと、前記導光管５４３ａの側方に分岐する分岐管５４３ｋと、該分岐管５４３ｋを介して前記導光管５４３ａと光学的に接続する受光ユニット５４３ｄと、前記導光管５４３ａ内に設けられ前記測定端５２３から入射した光の内所定の波長をもつ光のみを反射させて前記分岐管５４３ｋに導き、それ以外の波長の光を透過させる二色性ミラー５４３ｂと、前記分岐管５４３ｋを仕切るように設けられ、複数（この例では4個）のフィルタが配列されたフィルタ板５４３ｅと、該フィルタ板５４３ｅと連結しＺ軸方向に沿って昇降可能なフィルタ板駆動板５４３ｆと、該駆動板５４３ｆと螺合し回転によって該駆動板５４３ｆを昇降させるボール螺子５４３ｇと、該ボール螺子５４３ｇを回転駆動させるモータ５４３ｈとを有する。これによって、複数種類の波長または波長帯の蛍光の強度を測定することができる。
【０１５５】
前記測定端５２３の下方には、増幅用溶液を収容する細管部２２１ａおよび透光性のある前記密閉液２９を収容する広口管部２２１ｂとからなる反応容器２２１が位置し、前記増幅用溶液３３が前記密閉液２９によって該反応容器２２１内に密閉されている。本実施の形態例にあっては、前記測定部５４３内に、前記受光した光の波長または波長帯を選択することが可能な複数のフィルタ等からなる選択手段を設けているので、複数種類の蛍光物質を識別することができる。また、本実施の形態例にあっては、測定端５２３のみならず測定部５４３全体がノズルヘッド１６３に組み込まれ、ノズル１８１と連動している。したがって、ノズル１８３の移動によって測定部５４３が変形することがないので装置寿命が長い。
【０１５６】
図１６は、第５の実施の形態例に係る測定部５４４を示す。該測定部５４４は、第４の実施の形態例に係る前記測定部５４３と同様に、全体としてノズルヘッド１６３に前記ノズル１８３と連動するように取り付けられ、前記反応容器中で生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する測定端５２４を前記ノズル１８３の先端部とＸ軸方向に沿って前記所定間隔を空けて離して底板１６３ｂの下側に設けている。
【０１５７】
該測定部５４４は、暗箱５４４ｊと、該暗箱５４４ｊから下方に突出し、内部を光が通過可能で下端に前記測定端５２４が設けられた導光管５４４ａとを有する。前記暗箱５４４ｊ内には、前記導光管５４４ａの上端で接続するように設けられた受光ユニット５４４ｄと、前記導光管５４４ａ内に設けられ前記測定端５２４から入射した光の内所定の波長をもつ光のみを反射させて前記分岐管５４４ｉに導き、それ以外の波長の光を透過させる二色性ミラー５４４ｂと、前記分岐管５４４ｉを介して前記導光管５４４ａと接続した励起光を照射するための照射ユニット５４４ｃと、前記受光ユニット５４４ｄと前記導光管５４４ａの上端との接続部分を仕切るように設けられ、複数（この例では4個）のフィルタが配列されたフィルタ板５４４ｅと、該フィルタ板５４４ｅと連結しＹ軸方向に沿って移動可能なフィルタ板駆動板５４４ｆと、該駆動板５４４ｆと螺合し回転によって該駆動板５４４ｆを移動させるボール螺子５４４ｇと、該ボール螺子５４４ｇを回転させるモータ５４４ｈとを有する。前記測定端５２４の下方には、前述した反応容器２２１が位置している。
【０１５８】
図１７は、第６の実施の形態例に係る測定部５４５を示す。該測定部５４５は、第４の実施の形態例に係る測定部５４３および第５の実施の形態例に係る測定部５４４と同様に、全体としてノズルヘッド１６３に前記ノズル１８３と連動するように取り付けられ、前記反応容器中で生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する測定端５２５を前記ノズル１８３の先端部とＸ軸方向に沿って所定間隔を空けてヘッド基部１６３ａと連結した底板１６３ｂの下側に有する。
【０１５９】
該測定部５４５は、図１５または図１６に示すような図示しない暗箱と、該暗箱から下方に突出し、内部を光が通過可能で下端に前記測定端５２５が設けられた導光管５４５ａとを有する。前記暗箱内には、前記導光管５４５ａの上端に設けられ前記導光管５４５ａと光学的に接続した励起光を照射するための照射ユニット５４５ｃと、前記導光管５４５ａの側方に分岐する分岐管５４５ｉと、該分岐管５４５ｉを介して前記導光管５４５ａと光学的に接続する受光ユニット５４５ｄと、前記導光管５４５ａ内に設けられ前記測定端５２５から入射した光の内、２種類の所定の波長をもつ光を反射させて前記分岐管５４５ｉに導き、それ以外の波長の光を透過させる２種類の二色性ミラーを有する二色性ミラー板５４５ｂと、該２種類の二色性ミラーの切換え駆動を行なう並進モータ５４５ｊと、前記分岐管５４５ｉと前記受光ユニット５４５ｄとの間を仕切るように設けられ、複数（この例では4個）のフィルタが配列されたフィルタ板５４５ｅと、該フィルタ板５４５ｅと連結しＺ軸方向に沿って昇降可能なフィルタ板駆動板５４５ｆと、該駆動板５４５ｆと螺合し回転によって該駆動板５４５ｆを昇降させるボール螺子５４５ｇと、該ボール螺子５４５ｇを回転駆動させるモータ５４５ｈとを有する。本実施の形態例によれば、２種類の波長または波長帯をもつ照射光を透過させて、４種類の波長または波長帯の蛍光の強度を測定することができる。したがって、１の反応容器内で、同一条件で複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の増幅対象についてリアルタイムＰＣＲまたはＰＣＲを並行して実行および測定することができる。
【０１６０】
続いて、図１８および図１９に基づいて、第７の実施の形態例に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０４を説明する。
【０１６１】
図１８（ａ）は、該核酸自動処理装置１０４の外観を示すものであって、内部に前記多機能分注ユニット１１に相当する多機能分注ユニット１１４が内蔵された筐体１４１と、該筐体１４１の開口を開閉可能に覆う扉１２１と、前記操作パネルに相当する該扉１２１に設けられた液晶表示部および操作キーを有する操作パネル１９３と、前記扉１２の開閉用窪み１３１とを有する。
【０１６２】
図１８（ｂ）は、前記扉１２１を開けた状態を示すものであって、前記筐体１４１の内部には、多機能分注ユニット１１４が設けられており、該多機能分注ユニット１１４は、４本の前記ノズル１８３（１８３i，１８３ii，１８３iii，１８３iv）、４本のシリンダ（５０３）、および磁力部１５に相当する前記４本のノズル１８３に装着した分離用チップ２６２の細径管に一斉に磁力を及ぼすことが可能な磁力部１５２が設けられた前記ノズルヘッド１６に相当するノズルヘッド１６４と、４本の前記ノズル１８３に対し、核酸またはその断片の増幅が行われる反応容器群を有する４個の前記容器群２０１と、各容器群２０１に対して４本の前記ノズルをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能とする前記移動機構４０に相当する移動機構４０２と、前記ノズルヘッド１６４に設けられて前記容器群２０１に設けられた反応容器中で生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能な４個の前記測定部５４３とを有する。
【０１６３】
図１９は、ステージ１７上に設けられた４個の前記容器群２０１（２０１i，２０１ii，２０１iii，２０１iv）に対する前記ノズルヘッド１６４に設けられた４個のノズル１８３（１８３i，１８３ii，１８３iii，１８３iv）および４個の測定部５４３（５４３i，５４３ii，５４３iii，５４３iv）の移動による位置関係を示す。
【０１６４】
前記各ノズル１８３i，１８３ii，１８３iii，１８３ivは、１のノズル、例えば、ノズル１８３iが、進入し他のノズル１８３ii，１８３iii，１８３ivが進入しない該ノズル１８３iに対応した専用領域１７iをステージ１７上に設定し、以下同様にして、他のノズル１８３ii，１８３iii，１８３ivについても対応する専用領域１７ii，１７iii，１７ivを設定する。
【０１６５】
前記各容器群２０１i，２０１ii，２０１iii，２０１ivは夫々前記専用領域１７i，１７ii，１７iii，１７iv内に設けられ、前記各測定部５４３に属する各測定端５２３i，５２３ii，５２３iii，５２３ivは、前記ノズルヘッド１６４において、前記各ノズル１８３i，１８３ii，１８３iii，１８３ivからノズルヘッド１６４の長手方向、すなわちＸ軸方向に沿って所定間隔を開けて設けられ、各ノズルと同様に各前記専用領域内に含まれるように前記ノズルと連動する。ここで、「所定間隔」とは、前記各容器群２０１i，２０１ii，２０１iii，２０１ivに属する液収容部群のカートリッジ容器２４１i，２４１ii，２４１iii，２４１ivと、隣接する器具収容部群に相当するカートリッジ容器２１１i，２１１ii，２１１iii，２１１ivとのピッチ間隔以下であって、前記反応容器または前記ノズルに装着したチップの半径よりも大きい間隔に相当する。
【０１６６】
ここで、図１９（ａ）は、Ｘ軸方向の最大Ｘ座標位置または各専用領域の最左端であり、図１９（ｂ）は、Ｘ軸方向の最小Ｘ座標位置または各専用領域の最右端であり、これらは、Ｙ軸方向の最小Ｙ座標位置または各専用領域の最上端であり、図１９（ｃ）は、Ｙ軸方向の最大Ｙ座標位置または各専用領域の最下端である。本実施の形態例によれば、各専用領域内にノズルの動きが制限されるので、検体の相違によるクロスコンタミネーションを確実に防止し、信頼性の高い処理を行なうことができる。
【０１６７】
次に、第１の実施の形態例に係る多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０１の核酸に関する一連の処理動作について説明する。以下の、ステップＳ1からステップＳ１６は分離抽出処理に相当する。
【０１６８】
ステップＳ１で、図２に示す前記多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置１０１の扉１２を開けて、前記ステージ１７上に前記容器群２０としての前記収容部連２０１として前記カートリッジ容器２４１に穿設された５つの孔に、前記チューブ２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃ，２３２Ｄ，２３２Ｅを保持させ、該カートリッジ容器２４１の４つの前記反応容器２２１を被覆したフィルム２２１ｃと前記カートリッジ容器２１１の各収容部を被覆するフィルム２１１ｂをユーザが剥して、これらのカートリッジ容器２４１と前記カートリッジ容器２１１を並列させて装着する。このフィルム２１１ｂの剥離は、液が収容されていない収容部に対して、フィルム２１１ｂやフィルム２４１ｃでは、カートリッジ容器２１１やカートリッジ容器２４１の基板２１１ａ，２４１ａに貼られていない部分を端に設けるようにすれば（例えば、図１２に示すように）内部の汚染の可能性は小さい。
【０１６９】
ステップＳ２で、前記扉１２を閉じた後、前記操作パネル１９１のタッチパネル等の操作により、分離抽出および増幅処理の開始を指示する。
【０１７０】
ステップＳ３で、前記ノズルヘッド１６１に設けられた前記識別情報読取部５５としてのデジタルカメラ５５１により、前記カートリッジ容器２４１およびカートリッジ容器２１１の識別情報表示部２８１，３６１に表示されたＱＲコード等からなる識別情報が読み取られ、前記核酸自動処理装置１０１のＣＰＵ+プログラム７０に設けられた前記識別情報解析部７１により解析され、前記容器群２０１の組合せの正しさや、処理目的と、必要な試薬等の一致、不一致が確認される。
【０１７１】
ステップＳ４で、前記識別情報の解析による組合わせの正しさ等の確認が終了すると、前記装置１０１のＣＰＵ+プログラム７０の核酸処理制御部７２に設けられた抽出制御部７３は、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙに指示して前記ノズルヘッド１６１を移動して前記カートリッジ容器２１１の穿孔用チップ２７１を収容した収容部２１１ＡのＹ座標位置にまでＹ軸方向に移動させ、かつＸ軸移動機構４０１ｘを指示して、ノズル１８１が前記収容部２１１Ａの直上にくるように位置させる。次に、Ｚ軸移動機構４０１ｚを指示してノズル１８１の下部１８１ｃが前記穿孔用チップ２７１の装着用開口部にまで下降させ嵌合して装着させる。
【０１７２】
ステップＳ５で、該穿孔用チップ２７１を装着したノズル１８１をＸ軸移動機構４０１ｘによって前記カートリッジ容器２４１上にまで移動させ、かつＹ軸移動機構４０１ｙを用いてＹ軸方向に沿って前記フィルム２３１ａによって被覆された液収容部群２３１の液収容部２３１Ａにまで移動し、Ｚ軸移動機構４０１ｚによって前記穿孔用チップ２７１を下降させることで穿孔し再度上昇させる動作を前記フィルム２３１ａによって被覆された10個の液収容部２３１Ａ−２３１Ｊ、および2個の反応容器２２２に対して繰り返すことで穿孔する。
【０１７３】
ステップＳ６で、前記ノズル１８１を再度前記カートリッジ容器２１１の前記穿孔用チップ収容部２１１ＡにまでＸ軸移動機構４０１ｘにより移動させ、前記Ｐ軸駆動板５０１ｃを下降させて前記脱着機構５３１の前記インジェクトピン５３ａを下降させることでチップ除去板５３ｃを下降させ前記穿孔用チップ２７１を前記ノズル１８１の下部１８１ｃから脱着させて該チップ収容部２１１Ａに収容する。
【０１７４】
ステップＳ７で、前記ノズル１８１を前記カートリッジ容器２１１に沿ってＹ軸方向に移動させ、前記収容部２１１Ｂにまで達した後Ｚ軸移動機構４０１ｚを用いて前記ノズル１８１を下降させて前記分離用チップ２６２を前記ノズル１８１の下部１８１ｃに装着させる。前記Ｚ軸移動機構４０１ｚにより上昇させた後、該分離用チップ２６２はＹ軸移動機構４０１ｙおよびＸ軸移動機構４０１ｘを用いて移動させて液収容部２３１Ｊにまで達した後、Ｚ軸移動機構４０１ｚにより前記分離用チップ２６２の細径管２６２ａを下降挿入させて、前記吸引吐出機構５０１のＰ軸駆動板５０１ｃを上昇させることで該液収容部２３１Ｊに収容されている蒸留水から50μLを吸引して、再度分離用チップ２６２を前記液収容部２３１Ｊの上方に上昇させた後Ｙ軸移動機構４０１ｙにより該分離用チップ２６２を移動して液収容部２３１Ｈ上に位置した後下降し、該水を該液収容部２３１Ｈ内に吐出して解離液として収容する。同様にして前記液収容部２３１Ｊから水350μLを液収容部２３１Ｆに収容する。
【０１７５】
ステップＳ７では、さらに、予め液収容部２３１Ｃと液収容部２３１Ｅに収容されている溶液成分（NaCl，SDS溶液）、および前記液収容部２３１Ｆに収容した蒸留水に、前述したように、前記チューブ２３２Ｃから所定量のIsopropanolを吸引して前記液収容部２３１Ｃ、液収容部２３１Ｅ、液収容部２３１Ｆに所定量ずつ分注することによって、各液収容部２３１Ｃ，２３１Ｅ，２３１Ｆ内に分離抽出用溶液３２として各々結合バッファ液（NaCl，SDS，i-Propanol）が500μL、洗浄液1 （NaCl， SDS，i-Propanol）が700μL、洗浄液2（水50％，i-Propanol 50％）が700μL調製されることになる。
【０１７６】
ステップＳ８で、該分離用チップ２６２をＹ軸移動機構４０１ｙを用いて検体３５が収容されているチューブ２３２Ｅにまで移動した後、Ｚ軸移動機構４０１ｚを用いて該分離用チップ２６２の先端を前記チューブ２３２Ｅ内に挿入して、前記吸引吐出機構５０１を用いて検体３５の懸濁液について吸引吐出を繰り返すことで該検体３５を液中に懸濁させた後、該検体懸濁液を前記分離用チップ２６２内に吸引する。該検体懸濁液はＹ軸移動機構４０１ｙによってＹ軸に沿って分離抽出用溶液３２としてのLysis 1(酵素)が収容されている液収容部２３１Ａにまで移動させて、穿孔されたフィルム２３１ａの孔を通して前記分離用チップ２６２の細径管を挿入して前記検体懸濁液と前記 Lysis 1とを攪拌するように吸引吐出を繰り返す。
【０１７７】
ステップＳ９で、攪拌した該液の全量を、前記分離用チップ２６２によって吸引し前記恒温制御器６１１によって55℃に設定された前記反応容器２２２Ａに収容してインキュベーションを行なう。これによって、前記検体３５に含まれるタンパク質を破壊して低分子化する。所定時間経過後、該反応液を前記反応容器２２２Ａに残したまま、前記分離用チップ２６２を前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによって液収容部２３１Ｂにまで移動し、Ｚ軸移動機構４０１ｚおよび前記吸引吐出機構５０１を用いて該液収容部２３１Ｂ内に収容されている液の全量を吸引し、Ｙ軸移動機構４０１ｙによって該分離用チップ２６２を用いて移送し前記反応容器２２２ａ内に前記フィルム２３１ａの孔を前記細径管で貫通して前記反応溶液を吐出する。
【０１７８】
ステップＳ１０で、前記反応溶液と他の分離抽出用溶液３２としてのLysis 2（グアニジン）を攪拌して、55℃に設定した前記反応容器２２２ａ内でインキュベーションすることでタンパク質を可溶化してタンパク質を溶解する。所定時間後、該反応溶液は、前記分離用チップ２６２に全量吸引されて、Ｙ軸移動機構４０１ｙによって前記液収容部２３１Ｃにまで移送され、前記フィルム２３１ａの孔を貫通して挿入した細径管を通して吐出される。
【０１７９】
ステップＳ１１で、該液収容部２３１Ｃ内に収容されている分離抽出用溶液３２としての結合バッファ液（NaCl, SDS, i-Propanol）と前記反応溶液とを攪拌して、可溶化したタンパク質をさらに脱水させ、核酸またはその断片を溶液中に分散させる。
【０１８０】
ステップＳ１２で、前記分離用チップ２６２を用いて該液収容部２３１Ｃ中にその細径管を前記フィルム２３１ａの孔を貫通して挿入し、全量を吸引してＺ軸移動機構４０１ｚにより該分離用チップ２６２を上昇させ、該反応溶液を、液収容部２３１Ｄにまで移送し、該液収容部２３１Ｄ内に収容されている磁性粒子懸濁液３１と前記反応溶液とを攪拌する。該磁性粒子懸濁液３１内に含まれる磁性粒子の表面に形成された水酸基にNa+ イオンが結合するカチオン構造が形成されている。そのために負に帯電したＤＮＡが磁性粒子に捕獲される。
【０１８１】
ステップＳ１３で、前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂに前記磁力部１５１の磁石１５ａを接近させることによって該分離用チップ２６２の細径管２６２ｂの内壁に前記磁性粒子を吸着させる。該磁性粒子を該分離用チップ２６２の細径管２６２ｂの内壁に吸着させた状態で、前記Ｚ軸移動機構４０１ｚにより上昇させ、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙを用いて該分離用チップ２６２を該液収容部２３１Ｄから液収容部２３１Ｅにまで移動させ前記フィルム２３１ａの孔を貫通して前記細径管２６２ｂを挿入する。
【０１８２】
前記磁力部１５１の前記磁石１５ａを該分離用チップ２６２の細径管２６２ｂから離間させることによって前記細径管２６２ｂ内への磁力を除去した状態で、該液収容部２３１Ｅに収容されている洗浄液1（NaCl, SDS, i-Propanol）について吸引吐出を繰り返すことにより前記磁性粒子を前記内壁から離脱させて洗浄液1中で攪拌することでタンパク質を洗浄する。その後、前記磁力部１５１の磁石１５ａを再び前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂに接近させることで前記磁性粒子を細径管２６２ｂの内壁に吸着させた状態で、前記分離用チップ２６２を、前記Ｚ軸移動機構４０１ｚにより該液収容部２３１Ｅから液収容部２３１Ｆにまで前記Ｙ軸移動機構４０１ｙにより移動させる。
【０１８３】
ステップＳ１４で、前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂをＺ軸移動機構４０１ｚを用いて前記フィルム２３１ａの孔を貫通して挿入する。前記磁力部１５１の磁石１５ａを前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂから離間させることで前記細径管２６２ｂ内への磁力を除去した状態で、該液収容部２３１Ｆに収容されている洗浄液２（i-Propanol）について吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性粒子を液中で攪拌させNaClおよびSDSを除去し、タンパク質を洗浄する。その後、前記磁力部１５１の磁石１５ａを再び前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂに接近させることで前記磁性粒子を細径管２６２ｂの内壁に吸着させた状態で、前記分離用チップ２６２を、前記Ｚ軸移動機構４０１ｚにより該液収容部２３１Ｆから、蒸留水が収容されている前記液収容部２３１Ｊに前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによって移動させる。
【０１８４】
ステップＳ１５で、前記Ｚ軸移動機構４０１ｚによって、前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂを前記孔を通って下降させ、前記磁力を前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂ内に及ぼした状態で、ゆっくりとした流速での前記水の吸引吐出を繰り返すことで、i-Propanolを水と置き換えて除去する。
【０１８５】
ステップＳ１６で、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによって、前記分離用チップ２６２をＹ軸方向に沿って移動させ、前記液収容部２３１Ｈ内に前記フィルム２３１ａの孔を通って細径管２６２ｂを挿入し、前記磁力部１５１の磁石１５ａを前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂから離間させて磁力を除去した状態で前記磁性粒子を前記解離液としての蒸留水中で吸引吐出を繰り返すことで攪拌して、前記磁性粒子が保持していた核酸またはその断片を磁性粒子から液中に解離（溶出）する。その後、前記分離用チップ２６２の細径管２６２ｂに前記磁石１５ａを接近させることで細径管内に磁場を及ぼし磁性粒子を内壁に吸着させ、前記液収容部２３１Ｈ内に前記抽出した核酸等を含有する溶液を残留させる。Ｘ軸移動機構４０１ｘにより前記分離用チップ２６２を前記カートリッジ容器２１１上に移動させＹ軸移動機構４０１ｙにより収容部２１１Ｂにまで移動させ、前記脱着機構５３１により該ノズル１８１から磁性粒子を吸着した該分離用チップ２６２を前記磁性粒子と共に該収容部２１１Ｂ内に脱着させる。
【０１８６】
続く、ステップＳ１７からステップＳ２２は、増幅処理に該当する。
ステップＳ１７において、前記ノズル１８１を前記Ｙ軸移動機構４０１ｙを用いてＹ軸に沿って移動させ収容部２１１Ｃの上方に位置させ、前記Ｚ軸移動機構４０１ｚを用いて前記ノズル１８１を下降させて、該ノズル１８１の下部１８１ｃに前記分注チップ２６１の装着開口部に嵌合させて、該ノズル１８１に装着する。該分注チップ２６１は、前記Ｘ軸移動機構４０１ｘによって、Ｘ軸方向に移動させて前記カートリッジ容器２４１上に位置させた後、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによりＹ軸方向に沿って移動させて前記液収容部２３１Ｈに位置させる。該液収容部２３１Ｈから前記核酸またはその断片を含有する溶液を前記吸引吐出機構５０１を用いて40μL吸引して、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによって移送し、４つの前記反応容器２２１に順次10μLずつ分注する。その後、該分注チップ２６１は、前記Ｘ軸移動機構４０１ｘによって前記カートリッジ容器２１１上にまで移動させ、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによってＹ軸方向に沿って該分注チップ２６１を移動させ、前記収容部２１１Ｃ上に位置させ、前記脱着機構５３１によって該分注チップ２６１を該収容部２１１Ｃ内に脱着する。
【０１８７】
ステップＳ１８において、前記ノズル１８１を前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによってＹ軸方向に沿って移動させ収容部２１１Ｄ上に位置させ、前記Ｚ軸移動機構４０１ｚを下降させることによって前記ノズル１８１の下部１８１ｃを該収容部２１１Ｄに収容されている新たな分注チップ２６１の装着用開口部に嵌合させることで、該分注チップ２６１を該ノズル１８１に装着させる。該分注チップ２６１を前記Ｘ軸移動機構４０１ｘによって前記カートリッジ容器２４１上にまで移動させた後Ｙ軸移動機構４０１ｙによって前記チューブ２３２Ｂにまで移動させて、該チューブ２３２Ｂに収容されているマスターミックス（例えば、SYBR Green Mix）を40μLを吸引して、Ｙ軸移動機構４０１ｙを用いてＹ軸方向に沿って移動し、各反応容器２２１に10μLずつ分注する。その後、該分注チップ２６１をＸ軸移動機構４０１ｘによって前記カートリッジ容器２１１にまで移動させ、さらにＹ軸移動機構４０１ｙによって前記収容部２１１Ｄ上に位置させた後、脱着機構５３１により該分注チップ２６１を該収容部２１１Ｄ内に脱着させる。前記抽出された核酸等の溶液および該マスターミックスは各前記反応容器２２１の細管部２２１ａ内に収容される。
【０１８８】
ステップＳ１９において、ステップＳ１８で示した手順と同様な手順で、前記収容部２１１Ｅに収容されている新たな分注チップ２６１を該ノズル１８１に装着させる。該分注チップ２６１を前記Ｘ軸移動機構４０１ｘによって前記カートリッジ容器２４１上にまで移動させた後Ｙ軸移動機構４０１ｙによって前記チューブ２３２Ｄにまで移動させて、該チューブ２３２Ｄに収容されている前記密閉液としてのミネラル・オイルを80μL吸引して、Ｙ軸移動機構４０１ｙを用いてＹ軸方向に沿って移動し、各反応容器２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄに20μLずつ分注して、各反応容器２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄの広口管部２２１ｂに達するように収容される。その後、前記分注チップ２６１は、前述したようにして該収容部２１１Ｅ内に脱着されて廃棄される。
【０１８９】
ステップＳ２０において、前記ノズル１８１は、前記Ｙ軸移動機構４０１ｙによって収容部２１１Ｇにまで移動し、Ｚ軸移動機構４０１ｚによって下降して、該収容部２１１Ｇに収容されている密閉蓋３０１の嵌合部３０１ｃに該ノズルの下部１８１ｃを嵌合させて装着する。該ノズル１８１は、Ｘ軸移動機構４０１ｘによって、前記カートリッジ容器２４１にまで移動し、前記反応容器２２１Ｄのみに嵌合して装着させる。その後、前記各反応容器２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄは、前記温度制御器６０１によってまず、96℃で10分間加熱される。その際、前記ノズル１８１は前記密閉蓋３０１から前記脱着機構５３１を用いて脱着し、順次各反応容器２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄの上方から、前記ノズル１８１の下部１８１ｃの先端部に設けられた測定端５２１を介して、前記各反応容器２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ内で生じた発光に基づく光学的状態の変化を測定する。
【０１９０】
ステップＳ２１において、該反応容器２２１を96度で5秒間加熱し、60度で15秒間加熱するというサイクルを49回繰り返す。その際に、ステップＳ２０と同様にして、前記測定端５２１を介して前記反応容器２２１内の光学的状態を測定する。
【０１９１】
ステップＳ２２で、前記反応容器を74℃で2分間加熱する。その際に、ステップＳ２０，ステップＳ２１と同様にして、光学的状態を測定する。その際、前記反応容器２２１Ｄに対しては、前記ノズル１８１を用いて前記密閉蓋３０１を押圧することで、確実に閉塞しながら測定を行なうことができる。また、前記密閉蓋３０１を振盪させることで結露を防止することができる。また、密閉蓋３０１を介して測定する場合には、前記ノズル１８１に設けた加熱部５１１を加熱することによって前記密閉蓋３０１に生ずる結露を防止することができる。
【０１９２】
以上の実施の形態例は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、ノズル、分注チップ、分離用チップ、穿孔用チップ、容器群、収容部、器具、測定端、測定部、吸引吐出機構、移動機構、磁力部、加熱部、反応容器、密閉蓋、密閉液等の構成、形状、材料、配列、量、個数、および、使用した試薬、検体等についても実施の形態例に示した例に限られるものではない。また、ノズルをステージに対して移動させるようにしたが、ステージをノズルに対して移動させることも可能である。
【０１９３】
また、本発明の各実施の形態例で説明した、前記部品またはこれらの部品を形成する部品は適当に選んで適当な変更を加えて相互に組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明は、例えば、主としてＤＮＡ，ＲＮＡ，ｍＲＮＡ，ｒＲＮＡ，ｔＲＮＡを含む核酸についての処理、検査、解析が要求される分野、例えば、工業分野、食品、農産、水産加工等の農業分野、薬品分野、製剤分野、衛生、保険、疾病、遺伝等の医療分野、生化学若しくは生物学等の理学分野等に関係するものである。本発明は、特に、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ等の種々の核酸等を扱う処理や解析に用いることができる。
【符号の説明】
【０１９５】
１０，１０１，１０２，１０３，１０４          多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置
１１，１１１，１１３，１１４                  多機能分注ユニット
１５，１５１                                  磁力部
１６，１６１                                  ノズルヘッド
１８，１８１，１８２，１８３                  ノズル
１９，１９１                                  操作パネル
２０，（２０１），２０２，２０３              容器群(収容部連)
２１（２１１）                                器具収容部（群）（カートリッジ容器）
２２，２２１                                  反応容器(群)
２２１ａ                                      細管部
２２１ｂ                                      広口管部
２３                                          試薬等収容部群
２４（２４１）                                液収容部（群）（カートリッジ容器）
２６，２６１                                  分注チップ(群)
２６２                                        分離用チップ
２９                                          密閉液
３０，３０１                                  密閉蓋
３２                                          分離抽出用溶液
３３                                          増幅用溶液
４０、４０１                                  移動機構
５０，５０１                                  吸引吐出機構
５２，５２１，５２２                          測定端
５３，５３１                                  脱着機構
５４，５４１                                  測定部
５５（５５１）                                識別情報読取部（デジタルカメラ）
６０，６０１                                  温度制御器
７０                                          ＣＰＵ＋プログラム
７２                                          核酸処理制御部
【図１】
2012050198.tif 000003
【図２】
2012050198.tif 000004
【図３】
2012050198.tif 000005
【図４】
2012050198.tif 000006
【図５】
2012050198.tif 000007
【図６】
2012050198.tif 000008
【図７】
2012050198.tif 000009
【図８】
2012050198.tif 000010
【図９】
2012050198.tif 000011
【図１０】
2012050198.tif 000012
【図１１】
2012050198.tif 000013
【図１２】
2012050198.tif 000014
【図１３】
2012050198.tif 000015
【図１４】
2012050198.tif 000016
【図１５】
2012050198.tif 000017
【図１６】
2012050198.tif 000018
【図１７】
2012050198.tif 000019
【図１８】
2012050198.tif 000020
【図１９】
2012050198.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月14日(2012.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する１または２以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、
核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部および１または２以上の反応容器を少なくとも有する容器群と、
前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、
前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、
前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋と、
前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および／または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項２】
前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部をさらに有し、前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部をさらに有するとともに、前記吸引吐出機構、前記移動機構、および前記磁力部を制御して、前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容する抽出制御部をさらに有する請求項１に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項３】
気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構および該吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な分注チップを着脱可能に装着する１または２以上のノズルが設けられたノズルヘッドと、
核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部、１または２以上の反応容器、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および２以上の分注チップを装着可能に収容する２以上のチップ収容部を少なくとも有する容器群と、
前記分注チップを前記ノズルから脱着可能な脱着機構と、
前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構と、
前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能な温度制御器と、
前記ノズルに装着した前記分注チップまたは前記容器群に設けられた液収容部の内部に磁場を及ぼしかつ除去することが可能で前記分注チップまたは前記液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、
前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部に収容され、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって該反応容器に収容した前記増幅用溶液を該反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋と、
前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記脱着機構および前記磁力部を制御して、前記分注チップを前記ノズルに装着して前記検体から前記増幅対象の溶液を分離抽出して液収容部内に前記増幅用溶液の一部として収容し前記分注チップを前記ノズルから脱着する抽出制御部と、
前記反応容器への前記増幅用溶液の収容が完了すると、前記密閉液および／または密閉蓋が該増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構を制御する密閉制御部と、を有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項４】
前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定可能な測定部を有し、前記発光等に基づく光を受光する１または２以上の測定端を前記ノズルヘッドに設け、前記増幅対象を含む前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に前記測定端を前記反応容器に接近させるように前記移動機構を制御して前記測定を可能とする測定制御部と、を有する請求項１乃至請求項３に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項５】
前記密閉液および／または密閉蓋は透光性を有し、前記測定制御部は、該反応容器内の前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および／または密閉蓋を通してその上側から前記光学的状態を測定可能とするように前記移動機構を制御する請求項４に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記吸引吐出機構と接続され前記ノズル内を通る流管の開口が設けられた前記ノズルの先端面を通して光の受光または照射可能な１または２以上の光ファイバが前記ノズル内を通るように設けられ、該先端面が前記測定端に相当する請求項４または請求項５のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項７】
前記測定部の測定端は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して前記ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられ、前記容器群の前記反応容器の開口部に上側から接近して前記密閉液および／または密閉蓋を介して受光または照射を可能とする請求項４または請求項５に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項８】
前記密閉制御部は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、該分注チップで前記容器群の前記所定収容部から前記密閉液を所定量吸引して前記増幅用溶液が収容された前記反応容器に前記密閉液を吐出することで前記密閉液を運搬して前記増幅用溶液を反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構および前記移動機構を制御する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項９】
温度制御可能な前記反応容器は、前記増幅用溶液が収容される細管部または薄管部と、該細管部または該薄管部と連通し該細管部または薄管部の上側に設けられ、前記細管部または薄管部の開口よりも広い開口を有し前記密閉液が収容される広口管部とを有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液量に基づいて、前記密閉液が前記広口管部にまで到達する量を前記反応容器に収容するように制御する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１０】
前記密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器に収容した後、分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋をノズルに装着して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉するように前記吸引吐出機構、前記移動機構および前記脱着機構を制御する請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１１】
前記容器群には前記密閉液および密閉蓋を有し、該密閉蓋は前記ノズルの先端部に嵌合して装着可能な嵌合部を有し、該密閉蓋および分注チップを前記ノズルから脱着する脱着機構を有するとともに、前記密閉制御部は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を前記所定収容部に運搬した後、該分注チップをノズルから脱着して前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部を密閉するように前記移動機構および前記脱着機構を制御する請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１２】
前記密閉蓋が前記反応容器の開口部を閉塞した場合には、前記密閉制御部は、前記吸引吐出機構または前記移動機構を制御して該密閉蓋を押圧または振盪する請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１３】
前記密閉蓋を加熱する加熱部を、前記ノズルの先端部に設けるとともに、前記密閉制御部は前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、該密閉蓋による前記反応容器の開口部の密閉の後に前記密閉蓋を加熱するように前記加熱部を制御する請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１４】
前記容器群は、液体を収容しまたは収容可能な１列状に形成された複数の収容部からなる液収容部群と、前記ノズルに装着して用いる器具を収容しまたは収容可能な１列状に形成される複数の収容部からなる器具収容部群とを並列に配列した１または２以上の収容部連からなり、前記液収容部群には、少なくとも前記温度制御器によって温度制御可能な１または２以上の前記反応容器、検体、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液、磁性粒子懸濁液および核酸若しくはその断片の増幅に用いる増幅用溶液を予め収容しまたは収容可能な試薬等収容部群を有し、前記器具収容部群には、少なくとも前記ノズルに装着可能な１または２以上の分注チップおよびプレパック用フィルムの穿孔を行う穿孔用チップを前記ノズルに装着可能な状態で収容しまたは収容可能であり、前記液収容部群には前記密閉液および／または前記器具収容部群には密閉蓋が収容された請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１５】
気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構と、分注チップを着脱可能に装着する２以上のノズルを有するノズルヘッドと、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各ノズルに対応した２以上の各専用領域内に配列され、核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部、核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液を収容する液収容部、検体を収容する液収容部、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および反応容器、前記ノズルを用いて前記反応容器にまで運搬可能であって前記反応容器に収容した前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉可能な密閉液および／または密閉蓋を少なくとも有する容器群と、前記各ノズルと前記各容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記各専用領域内に制限する移動機構と、前記ノズルに装着された各分注チップの内壁に前記磁性粒子を吸着可能な磁力部と、前記反応容器内を核酸増幅のための温度制御が可能であって各容器群に設けられた温度制御器と、前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定可能であって、該発光等に基づく光を受光する各測定端を前記各専用領域に対応して前記ノズルヘッドに設けた測定部と、少なくとも前記吸引吐出機構、前記移動機構、前記温度制御器または前記磁力部を制御することによって、前記分注チップによる前記磁性粒子懸濁液および前記分離抽出用溶液を用いた検体からの核酸またはその断片の分離および抽出、前記分注チップによる抽出した該核酸またはその断片を含む前記増幅用溶液の混合、前記密閉液および／または密閉蓋による該増幅用溶液の前記反応容器への密閉、温度制御、および、前記測定端を前記密閉した前記反応容器に接近させて前記光学的状態の測定を各容器群に対して行なう核酸処理制御部とを有する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理装置。
【請求項１６】
容器群が有する核酸増幅に用いる増幅用溶液を収容する１または２以上の液収容部から、気体の吸引および吐出を行なう吸引吐出機構によって液体の吸引および吐出が可能な前記各ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、前記気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とする移動機構を用いて前記容器群に設けられた核酸増幅のための温度制御がされる反応容器に前記増幅用溶液を運搬し、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群の前記反応容器以外の所定収容部から密閉液および／または密閉蓋を前記反応容器内に前記ノズルを用いて運搬して前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉し、前記反応容器内を温度制御する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項１７】
前記容器群には、検体、増幅対象である核酸またはその断片を捕獲可能な磁性粒子が懸濁した磁性粒子懸濁液、前記増幅対象の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する２以上の液収容部、および１または２以上の分注チップを収容するチップ収容部をさらに有し、前記分注チップを用いて前記検体と前記分離抽出用溶液としての該検体に含有するタンパク質を分解または溶解する溶解液とを混合して反応させ、該反応液と前記磁性粒子懸濁液とを混合して反応させて該磁性粒子に前記増幅対象を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部を用いて、前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことで該分注チップまたは液収容部の内壁に前記磁性粒子を吸着させて磁性粒子を分離し、前記容器群に収容された他の分離抽出溶液としての解離液と前記磁性粒子とを接触させて、該磁性粒子から前記増幅対象を解離して、該増幅対象の溶液を前記増幅用溶液の一部として液収容部に収容する請求項１６に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項１８】
前記増幅用溶液を前記反応容器へ密閉した後または密閉する際に、測定端を前記移動機構を用いて前記反応容器に接近させて、該増幅用溶液中での光を受光して前記密閉液および／または密閉蓋で反応容器内に密閉した前記増幅用溶液中で生ずる発光、呈色、変色、変光を含む光学的状態を測定する請求項１６に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項１９】
前記測定工程は、前記ノズルヘッドに設けられた前記測定端を、前記移動機構を用いて、前記反応容器内に前記増幅用溶液を密閉した前記密閉液および／または密閉蓋の上側に位置させて、透光性のある密閉液および／または密閉蓋を通して前記増幅用溶液内を測定する請求項１８に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２０】
前記測定工程は、前記ノズルの先端部と所定間隔を空けて離して該ノズルと連動するように前記ノズルヘッドに設けられた測定端を移動して前記反応容器の前記増幅用溶液を収容する部分の開口部の広さおよび形状に対応する光線束を前記密閉液および／または密閉蓋を介して入射しまたは照射する請求項１８または請求項１９に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２１】
前記密閉工程は、前記ノズルに前記分注チップを装着した後に、前記密閉液を、該分注チップ、前記吸引吐出機構および前記移動機構を用いて前記容器群の前記所定収容部から所定量運搬して前記反応容器内に吐出することで前記増幅用溶液を前記反応容器内に密閉する請求項１７に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２２】
前記密閉は、分注チップをノズルに装着して前記増幅用溶液を反応容器に収容した後、該分注チップをノズルから脱着して、前記密閉蓋を、該密閉蓋の嵌合部で前記ノズルに装着して前記反応容器にまで運搬し、前記反応容器の開口部を閉塞することによって行う請求項１７に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２３】
前記密閉は、前記増幅用溶液の前記反応容器内への収容が完了すると、前記密閉液を所定量前記反応容器に運搬し、さらに、該分注チップを前記ノズルから脱着し、前記密閉蓋を前記ノズルに装着して該反応容器に運搬してその開口部に嵌合する工程を有する請求項２２に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２４】
前記密閉蓋を前記ノズルに装着して前記反応容器に運搬してその開口部を閉塞し、該密閉蓋を該ノズルに装着した状態で該ノズルまたは前記吸引吐出機構により押圧または振盪する工程を有する請求項１８乃至請求項２３に記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２５】
前記密閉液が前記反応容器内に収容されていない場合には、前記反応容器の開口部を前記密閉蓋で閉塞した後、該反応容器の温度制御の際に、前記ノズルの先端部を加熱することによって前記密閉蓋を加熱する請求項１６乃至請求項２３のいずれかに記載の多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【請求項２６】
ノズルヘッドに設けた２以上のノズルに対し、１の前記ノズルが進入し他のノズルが進入しない各専用領域内に設けられた容器群が有する検体、磁性粒子懸濁液、核酸またはその断片の分離および抽出に用いる分離抽出用溶液を収容する液収容部群から、前記ノズルに着脱可能に装着した分注チップ、気体の吸引吐出を行なう吸引吐出機構および前記ノズルと前記容器群との間を相対的に移動可能とするとともに各ノズルの移動を前記専用領域内に制限する移動機構を用いて、前記検体、および前記分離抽出用溶液としてのタンパク質を分解または溶解する溶解液を反応容器にまで運搬し混合して反応させ、前記磁性粒子懸濁液を混合して反応させ、該磁性粒子に検体から得られた増幅対象の核酸またはその断片を捕獲させ、前記ノズルヘッドに設けた磁力部によって前記分注チップまたは液収容部内に磁場を及ぼすことでその内壁に前記磁性粒子を吸着させて分離し、分離した磁性粒子と解離液とを接触させることで前記核酸またはその断片を解離し、解離した核酸またはその断片を前記増幅用溶液の一部として前記吸引吐出機構および前記移動機構によって温度制御可能な反応容器に収容して混合し、
該増幅用溶液を、前記吸引吐出機構および前記移動機構、または前記移動機構によって前記容器群に収容された密閉液および／または密閉蓋で前記反応容器に密閉し、
密閉された前記増幅用溶液について前記温度制御器を用いて温度制御し、
前記密閉液および／または密閉蓋によって前記反応容器内に密閉された前記増幅用溶液中に生ずる発光、呈色、変色または変光を含む光学的状態を測定部の測定端を、前記密閉した前記反応容器に接近させて測定する多機能分注ユニットを利用した核酸自動処理方法。
【国際調査報告】
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