(57)【要約】  アンプリコンを適量に増幅することに寄与する増幅装置を提供する。増幅装置は、増幅ユニットと、監視ユニットと、制御ユニットと、を備えている。増幅ユニットは、サンプル溶液を加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する手段である。監視ユニットは、増幅ユニットによって増幅される塩基配列であるアンプリコンの量を監視する手段である。制御ユニットは、監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づき、増幅ユニットによる増幅処理を終了する手段である。
2015151201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル溶液を加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットによって増幅される塩基配列であるアンプリコンの量を監視する監視ユニットと、
前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づき、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する制御ユニットと、
を備えた増幅装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記監視ユニットによって監視される前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する、請求項１の増幅装置。
【請求項３】
前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアを複数対有し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を終了して、前記アンプリコンを加熱する最終反応を前記増幅ユニットに実行させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続する、請求項１又は２の増幅装置。
【請求項４】
複数の反応経路を備え、前記所望の塩基配列を増幅するための増幅槽と、最終反応を実行するための最終反応槽とを前記反応経路ごとに有するマイクロチップに対して、
前記増幅ユニットは、前記複数の反応経路の前記増幅槽内のサンプル溶液を一括して加熱及び冷却することで、前記複数の反応経路の増幅反応を並列に実行し、
前記監視ユニットは、前記増幅槽内のアンプリコンの量を前記複数の反応経路ごとに個別に監視し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては前記増幅槽内のサンプル溶液を前記最終反応槽に移動させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続し、
前記最終反応槽内のサンプル溶液を加熱して最終反応を実行する最終反応ユニットを更に有する請求項１又は２の増幅装置。
【請求項５】
前記増幅ユニットは、一連の加熱及び冷却処理を繰り返すサイクル反応によって前記所望の塩基配列を増幅し、
前記制御ユニットは、前記一連の加熱及び冷却処理が１回終了するごとに、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づいて、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了するか又は継続するかを判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項６】
前記監視ユニットが、
アンプリコンの増幅に伴って輝度が変化する蛍光物質を励起する光を発する光源と、
前記蛍光物質が発する蛍光を受光する手段と、を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項７】
前記増幅ユニットが、前記サンプル溶液を加熱及び冷却する熱電素子と、前記サンプル溶液の温度を測定する温度センサとを備え、
前記制御ユニットは、前記温度センサによって測定される温度に基づいて前記熱電素子の温度制御を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項８】
サンプル溶液を加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する増幅工程と、
増幅された塩基配列であるアンプリコンの量を測定する測定工程と、
前記測定されたアンプリコンの量に基づき、前記所望の塩基配列の増幅を終了させる増幅終了工程と、
を含む、増幅方法。
【請求項９】
前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定する判定工程を更に含み、
前記増幅終了工程は、前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、前記所望の塩基配列の増幅を終了させる、請求項８の増幅方法。
【請求項１０】
前記増幅工程は、複数の反応経路に分注されたサンプル溶液を個別に加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を個別に増幅し、
前記測定工程は、前記反応経路ごとに前記アンプリコンの量を測定し、
前記判定工程は、前記反応経路ごとに前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定し、
前記増幅終了工程は、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を終了させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を継続させる、請求項９の増幅方法。
【請求項１１】
前記増幅工程は、複数の反応経路に分注されたサンプル溶液を一括して加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅し、
前記測定工程は、前記反応経路ごとに前記アンプリコンの量を測定し、
前記判定工程は、前記反応経路ごとに前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定し、
前記増幅終了工程は、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を終了させ、前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を継続させ、
前記所望の塩基配列の増幅が終了したアンプリコンを加熱する最終反応を実行する工程を更に含む請求項９の増幅方法。
【請求項１２】
積層された複数の弾性シートを有し、前記弾性シート同士の間の未接着箇所に所望の塩基配列を増幅するための増幅槽が構成されるマイクロチップと、
前記増幅槽内のサンプル溶液を加熱及び冷却することで、前記所望の塩基配列を増幅する増幅ユニットと、前記増幅槽内のアンプリコンの量を監視する監視ユニットと、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づき、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する制御ユニットとを備えた増幅装置と、
を含む増幅システム。
【請求項１３】
前記制御ユニットは、前記監視ユニットによって監視される前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する、請求項１２の増幅システム。
【請求項１４】
前記マイクロチップは、前記増幅槽を複数有し、
前記増幅装置は、前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアを前記増幅槽に各々対応するように複数対有し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を終了して、前記増幅槽内のアンプリコンを加熱する最終反応を前記増幅ユニットに実行させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続する、請求項１２又は１３の増幅システム。
【請求項１５】
前記マイクロチップは複数の反応経路を備え、該反応経路ごとに、前記増幅槽と、最終反応を実行するための最終反応槽とを有し、
前記増幅装置は、前記最終反応槽内のサンプル溶液を加熱して最終反応を実行する最終反応ユニットを更に有し、
前記増幅ユニットは、前記複数の反応経路の前記増幅槽内のサンプル溶液を一括して加熱及び冷却することで、前記複数の反応経路の増幅反応を並列に実行し、
前記監視ユニットは、前記増幅槽内のアンプリコンの量を前記複数の反応経路ごとに個別に監視し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては前記増幅槽内のサンプル溶液を前記最終反応槽に移動させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続する、請求項１２又は１３の増幅システム。
【請求項１６】
前記増幅ユニットは、一連の加熱及び冷却処理を繰り返すサイクル反応によって前記所望の塩基配列を増幅し、
前記制御ユニットは、前記一連の加熱及び冷却処理が１回終了するごとに、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づいて、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了するか又は継続するかを判定する、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の増幅システム。
【請求項１７】
前記監視ユニットが、
前記増幅槽に対して照射され、前記アンプリコンの増幅に伴って輝度が変化する蛍光物質を励起するための光を発する光源と、
前記増幅槽内の前記蛍光物質が発する蛍光を受光する手段と、を備える請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の増幅システム。
【請求項１８】
前記増幅ユニットが、前記サンプル溶液を加熱及び冷却する熱電素子と、前記サンプル溶液の温度を測定する温度センサと、を備え、
前記制御ユニットは、前記温度センサによって測定される温度に基づいて前記熱電素子の温度制御を行う、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の増幅システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅装置、増幅方法及び増幅システムに関する。特に、所望の塩基配列を増幅する増幅装置、増幅方法及び増幅システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）は、遺伝子工学分野などで行われる反応であり、所望の塩基配列を増幅してアンプリコンが合成される。そして、ＰＣＲを実行するための装置、すなわちサーマルサイクラーが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５１９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
テンプレートＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）の量を調節せずに実行するＰＣＲプロトコルでは、サイクル数が多過ぎてアンプリコンを過剰に合成してしまう場合や、逆に、サイクル数が少な過ぎてアンプリコンの量が不足する場合がある。このような場合には、所望の結果が得られないことがある。例えば、マイクロサテライトを利用したＤＮＡ鑑定では、アンプリコンの塩基長に基づいてリピート配列のリピート数が計測される。このときに、アンプリコンを過剰に合成し過ぎると、ＤＮＡバンドがスメア状になり、アンプリコンの塩基長を正確に測定できない。また、アンプリコンの量が不足した状態では、ＤＮＡバンドの検出ピークが低すぎてノイズに埋もれてしまい、アンプリコンの塩基長を測定できない。【０００５】
テンプレートＤＮＡの量を調節するＰＣＲプロトコルでは、予測されるアンプリコン量までアンプリコンを合成することができるが、テンプレートＤＮＡの量を測定する手間がかかるため作業者にかかる負担が大きい。また、事件現場に残されたＤＮＡを鑑定する時などは、取得可能なＤＮＡ量に制限があり、テンプレートＤＮＡの量を調節できない場合もある。【０００６】
本発明は、所望の塩基配列を適量に合成することに寄与する増幅装置、増幅方法及び増幅システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の視点によれば、サンプル溶液を加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する増幅ユニットと、前記増幅ユニットによって増幅される塩基配列であるアンプリコンの量を監視する監視ユニットと、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づき、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する制御ユニットと、を備えた増幅装置が提供される。【０００８】
本発明の第２の視点によれば、サンプル溶液を加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する増幅工程と、増幅された塩基配列であるアンプリコンの量を測定する測定工程と、前記測定されたアンプリコンの量に基づき、前記所望の塩基配列の増幅を終了させる増幅終了工程と、を含む、増幅方法が提供される。【０００９】
本発明の第３の視点によれば、積層された複数の弾性シートを有し、前記弾性シート同士の間の未接着箇所に所望の塩基配列を増幅するための増幅槽が構成されるマイクロチップと、前記増幅槽内のサンプル溶液を加熱及び冷却することで、前記所望の塩基配列を増幅する増幅ユニットと、前記増幅槽内のアンプリコンの量を監視する監視ユニットと、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づき、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する制御ユニットとを備えた増幅装置と、を含む増幅システムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の各視点によれば、所望の塩基配列を適量に増幅することに寄与する増幅装置、増幅方法及び増幅システムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る増幅装置の構成を説明するための図である。
【図２】一実施形態に係る増幅装置の動作を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態に係るマイクロチップ制御装置の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係るマイクロチップの一構成例を示す模式図である。
【図５】第１の実施形態に係るＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部の一例を示す平面模式図である。
【図６】第１の実施形態に係るマイクロチップの断面模式図の一例を示す図である。
【図７】マイクロチップ制御装置による流路開閉機構及び液体輸送機構を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態に係るＰＣＲ部、温度制御ユニット及びアンプリコン量監視ユニットの一例を示す断面図である。
【図９】第１の実施形態に係るＰＣＲ部、温度制御ユニット及びアンプリコン量監視ユニットの別の一例を示す断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係るＰＣＲ部、温度制御ユニット及びアンプリコン量監視ユニットの別の一例を示す断面図である。
【図１１】第１の実施形態に係るＰＣＲ部、温度制御ユニット及びアンプリコン量監視ユニットの別の一例を示す断面図である。
【図１２】第１の実施形態に係るＰＣＲ部、温度制御ユニット及びアンプリコン量監視ユニットの別の一例を示す断面図である。
【図１３】第１の実施形態に係るＰＣＲ部、温度制御ユニット及びアンプリコン量監視ユニットの別の一例を示す断面図である。
【図１４】第１の実施形態に係るコントローラによるＰＣＲ工程の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第１の実施形態に係る電気泳動部の一例を示す平面模式図である。
【図１６】第１の実施形態に係るマイクロチップ制御装置によるＤＮＡ解析処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】第２の実施形態に係るマイクロチップ制御装置の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図１８】第３の実施形態に係るマイクロチップ制御装置の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図１９】第３の実施形態に係る最終反応部の一例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明するが、本願開示を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、図面参照符号は、説明の理解を助けるために便宜上付記したものに過ぎない。
【００１３】
まず、一実施形態に係る増幅装置の構成及び動作について図１、図２を用いて説明する。図１を参照すると、増幅装置３００は、増幅ユニット３０１と、監視ユニット３０２と、制御ユニット３０３と、を備えている。
【００１４】
増幅装置３００は、図２に示すように、増幅ユニット３０１において増幅処理を開始し（ステップＳ０１）、増幅された塩基配列であるアンプリコンの量を監視ユニット３０２において監視する（ステップＳ０２）。増幅装置３００は、制御ユニット３０３による制御の下で、監視ユニット３０２によって監視されるアンプリコンの量に基づき、増幅ユニット３０１による増幅処理を終了する。具体的には、増幅装置３００は、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達するまでは増幅処理を継続する（ステップＳ０２、ＮＯ分岐）。一方で、増幅装置３００は、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達すると（ステップＳ０２、ＹＥＳ分岐）、増幅処理を終了する（ステップＳ０３）。
【００１５】
このように、一実施形態に係る増幅装置３００は、テンプレートＤＮＡの量が調節されていないサンプル溶液についてもアンプリコンを適切な量まで合成することができるし、アンプリコンを過剰に合成することも無い。つまり、増幅装置３００は、アンプリコンを適量に合成できる。
＜第１の実施形態＞
【００１６】
以下では、図面を参照しつつ具体的な一例を挙げて、増幅装置及び増幅方法を説明する。第１の実施形態では、本願開示の増幅装置を、ＰＣＲを実行するためのマイクロチップ２００及びマイクロチップ制御装置１０に適用した増幅システムについて説明する。なお、マイクロチップ制御装置１０はマイクロサテライトを利用したＤＮＡ鑑定のためにＰＣＲ及び電気泳動を実行する装置であり、マイクロチップ制御装置１０によって測定されるアンプリコンの塩基長に基づいて配列リピート数が計測される。
【００１７】
図３に示すように、マイクロチップ制御装置１０は、台座１１にテーブル１２が配置され、テーブル１２には、温度制御ユニット１３（増幅ユニットとも称する）、電気泳動ユニット１４が配置される。さらに、台座１１と蓋１５は、ヒンジ１６を介して接続されており、蓋１５の開閉が可能である。
【００１８】
マイクロチップ２００は、テーブル１２に設けられたピン１７Ａとピン１７Ｂを、マイクロチップ２００に設けられたピン穴２１７Ａと２１７Ｂに嵌合させることで、テーブル１２上の所定の位置に載置される。マイクロチップ２００をテーブル１２に載置した状態で、蓋１５を閉じると、マイクロチップ２００にてＰＣＲを実行する領域の一部が、温度制御ユニット１３と接触する。また、蓋１５を閉じることで、マイクロチップ２００にて電気泳動を実行する領域が電気泳動ユニット１４と接触すると共に、マイクロチップ２００に設けられた電極孔を介してマイクロチップ２００の電極槽に電極１８が挿入される。なお、マイクロチップ２００のＰＣＲを実行する領域、電気泳動を実行する領域の詳細は後述する。
【００１９】
蓋１５には、複数の加圧穴１９が設けられる。これらの加圧穴１９に対応する蓋１５の領域は貫通しており、加圧穴１９はチューブ２１を介して電磁弁２２に接続されている。また、蓋１５を閉じることで、加圧穴１９と、マイクロチップ２００上の各種制御孔とを接続する。なお、加圧穴１９と制御孔とはＯ−リング２０などの密封機構を介在させて密着することが好ましい。マイクロチップ２００上の各種制御孔については、後述する。
【００２０】
蓄圧器２３には圧縮空気等の加圧媒体が封入されており、コントローラ２４が電磁弁２２を制御することで、加圧穴１９を介してマイクロチップ２００上の制御孔へ加圧媒体を出し入れする。なお、蓄圧器２３の内部圧力は、図示しない圧力センサ及びポンプ等により、所定の圧力を維持するように制御される。
【００２１】
蓋１５には、サンプル溶液からサンプルＤＮＡないしテンプレートＤＮＡを抽出するためのＤＮＡ抽出ユニット２５が配置される。ＤＮＡ抽出ユニット２５は、例えば、磁性ビーズ（シリカ）を用いてサンプルＤＮＡを抽出する場合には、磁性ビーズを吸着するネオジム磁石を含む。ＤＮＡ抽出ユニット２５は、コントローラ２４の制御の下でネオジム磁石をＤＮＡ抽出部２４４に近づける、又はＤＮＡ抽出部２４４からネオジム磁石を遠ざける。
【００２２】
蓋１５には、アンプリコン量監視ユニット２７も配置される。アンプリコン量監視ユニット２７の構成及び機能については後に詳述する。
【００２３】
温度制御ユニット１３は、ＰＣＲ及び変性処理を実行するための温度制御機構を有する。具体的には、温度制御ユニット１３は、温度センサ、伝熱材、ペルチェ素子（熱電素子）、放熱板等を含み、温度センサからＰＣＲを実行する領域の温度を取得し、取得した温度に基づいてペルチェ素子の発熱又は冷却を制御することで、ＰＣＲを実行する領域の温度制御を実現する。
【００２４】
電気泳動ユニット１４は、キャピラリ電気泳動と蛍光標識の検出を実行する機構であり、蛍光標識検出機構としてハロゲンランプ、水銀灯、レーザ光などの励起装置及びフィルタやカメラなどを有する。電源部２６を介して電極１８に直流電圧が印加されてキャピラリ電気泳動が開始すると、電気泳動ユニット１４は、キャピラリ内を流れる蛍光標識を監視し、経時的な蛍光輝度の変化をグラフに示した検出結果を表示部２８を介して出力する。
【００２５】
なお、コントローラ２４は、マイクロチップ制御装置１０に搭載されたコンピュータに、そのハードウェアを用いて、後に詳述するコントローラ２４の処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。
【００２６】
マイクロチップ２００は、図４に示すように、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０と、電気泳動部２８０とを有する。ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０は、樹脂プレート２１５上に第４の弾性シート２１４、第４の弾性シート２１４上に第３の弾性シート２１３を、第３の弾性シート２１３上に第２の弾性シート２１２を、第２の弾性シート２１２上に第１の弾性シート２１１を、第１の弾性シート２１１上に樹脂プレート２１６を積層して成る。弾性シート２１１〜２１４同士は一部を除いて接着される。非接着箇所は液体や空気などの媒体を注入して膨張させることができ、その際に弾性シート２１１〜２１４の間に中間層が形成される。ここで、第１の弾性シート２１１と第２の弾性シート２１２の中間層を第１中間層と称し、第２の弾性シート２１２と第３の弾性シート２１３の中間層を第２中間層と称し、第３の弾性シート２１３と第４の弾性シート２１４の中間層を第３中間層と称する。
【００２７】
弾性シート２１１〜２１４は、伸縮性、耐熱性、耐酸・アルカリ性を有することが望ましい。樹脂プレート２１５、２１６は、弾性シート２１１〜２１４の伸張を制御可能な程度に硬質であることが望ましい。なお、樹脂プレート２１５は、マイクロチップ制御装置１０の台座１１に備えることも可能である。ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０には、ピン穴２１７Ａや媒体出入孔２２０などの各種制御孔が形成される。また、電気泳動部２８０には、ピン穴２１７Ｂや電極孔２１９などの各種制御孔が設けられる。なお、図４は、明瞭化のために一部簡略化している。
【００２８】
図５は、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０の一例を示す平面模式図である。図５（Ａ）に示すように、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０はサンプル溶液注入部２４１、洗浄バッファ注入部２４２、溶出バッファ注入部２４３を有し、第１中間層として、ＤＮＡ抽出部２４４、ＰＣＲ部２４５、秤量部２４６が形成される。なお、ＰＣＲ部２４５は、増幅槽とも称される。サンプル溶液注入部２４１は流路２５０Ａに接続される。洗浄バッファ注入部２４２は流路２５０Ｂに接続さる。溶出バッファ注入部２４３は流路２５０Ｃに接続される。流路２５０Ａ〜Ｃは合流点２４８において合流し、流路２５０Ｄを介してＤＮＡ抽出部２４４へ接続される。また、ＤＮＡ抽出部２４４は、流路２５０Ｅとも接続され、流路２５０Ｅは分流点２４９において、複数の反応経路に枝分かれして（サンプル溶液が分注されて）、流路２５０Ｆとして複数のＰＣＲ部２４５に接続される。各ＰＣＲ部２４５は、各々に対応する秤量部２４６へ流路２５０Ｇを介して接続される。秤量部２４６は流路２５０Ｈを介して電気泳動部２８０へ接続される。なお、流路２５０Ａ〜Ｈなどは、第１の弾性シート２１１と第２の弾性シート２１２の間の非接着箇所であり、そこへ液体などが入り込むことによって形成される。すなわち、第４の弾性シート２１４と樹脂プレート２１５の間には空間部２９０が設けられており、流路２５０などの形成時には、空間部２９０へ弾性シート２１４が押し下げられる（図６、図７を参照）。また、本願において、反応経路とは、流路２５０ＦからＰＣＲ部２４５を通り、サンプル流路２８１へ至る一筋の流路を意味するものとする。言い換えると、「反応経路ごと」と「ＰＣＲ部２４５ごと」とは、互換的に解釈される。
【００２９】
図５（Ｂ）に示すように、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０において、第２の弾性シート２１２と第３の弾性シート２１３の間の第２中間層として、流路２５０Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇに対する流路開閉部２６０Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇが形成される。また、図５（Ｃ）に示すように、第３の弾性シート２１３と第４の弾性シート２１４の間の第３中間層として、流路２５０Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈに対する流路開閉部２７０Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈが形成される。
【００３０】
図５（Ｂ）に示すように、流路開閉部２６０Ａは流路２５０Ａの上流側（すなわち、サンプル溶液注入部２４１側）に媒体流路２６１Ａを有し、第２の弾性シート２１２、第１中間層、第１の弾性シート２１１、樹脂プレート２１６を貫通する媒体出入孔２２０Ａを介して、蓋１５に設けられた加圧穴１９に接続される。また、流路開閉部２７０Ｂは、図５（Ｃ）に示すように、流路２５０Ｂの上流側（すなわち、洗浄バッファ注入部２４２側）に媒体流路２７１Ｂを有し、第３の弾性シート２１３、第２中間層、第２の弾性シート２１２、第１中間層、第１の弾性シート２１１、樹脂プレート２１６を貫通する媒体出入孔２２０Ｂを介して、蓋１５に設けられた加圧穴１９に接続される。なお、図５では、媒体流路２６１Ａ、媒体出入孔２２０Ａ、媒体流路２７１Ｂ、媒体出入孔２２０Ｂに限り図示し、その他は省略している。
【００３１】
サンプル溶液注入部２４１は、図６に示すように、樹脂プレート２１６及び第１の弾性シート２１１を貫通する貫通孔であり、操作者（マニュアル操作ないし自動注入部）によってサンプル溶液が注入され、カバーフィルム２４１Ａによって覆われる。サンプル溶液は、リシスバッファ（例えば、ＳＤＳ／ＬｉＯＡｃ溶液（ドデシル硫酸ナトリウム／酢酸リチウム溶液））に被験者から採取した細胞（例えば、口腔内粘膜、血液、体液など）を懸濁した溶液である。具体的には、サンプル溶液注入部２４１は、カバーフィルム２４１Ａ、Ｏ−リング２０を介して蓋１５に設けられた加圧穴１９に接続される。なお、以下では、加圧穴１９はＯ−リング２０を含むものとし、Ｏ−リング２０についての説明を省略する。
【００３２】
次に、図５を参照しつつ、サンプル溶液注入部２４１から流路２５０Ａ、Ｄを介して、ＤＮＡ抽出部２４４へサンプル溶液を移動させる場合を考える。マイクロチップ制御装置１０は、まず、流路開閉部２６０Ｃ、Ｅ及び流路開閉部２７０Ｂへ加圧媒体を注入して流路２５０Ｂ、Ｃ、Ｅを閉鎖する。そして、流路開閉部２６０Ａ及び流路開閉部２７０Ｄから加圧媒体を放出して流路２５０Ａ、Ｄを開放する。そして、図６（Ｂ）に示すように、マイクロチップ制御装置１０は、サンプル溶液注入部２４１へ加圧媒体を印加してカバーフィルム２４１Ａを押し下げることで、サンプル溶液を流路２５０Ａへ押し出す。
【００３３】
洗浄バッファ注入部２４２は、流路２５０Ｂに対する流路開閉部２７０Ｂが第３中間層として配される他はサンプル溶液注入部２４１と同様の構成を有し、操作者によって洗浄バッファが注入される。洗浄バッファは、例えば、Ｔｒｉｓ（tris（hydroxymethyl）aminomethane）バッファである。
【００３４】
溶出バッファ注入部２４３はサンプル溶液注入部２４１と同様の構成を有し、操作者によって溶出バッファが注入される。溶出バッファはＤＮＡ抽出部２４４（具体的には磁性ビーズ）からＤＮＡを溶出するバッファであり、さらに、プライマー伸長反応を行うポリメラーゼ、ｄＮＴＰミックス（デオキシリボヌクレオチド三リン酸のミックス）、アンプリコンの量を測定するための蛍光物質も含む。ここで蛍光物質は、例えば、二本鎖ＤＮＡに取り込まれた時に蛍光を発するインカレーター（いわゆるインカレーター法）を含む。また、蛍光物質は、５´末端を蛍光物質で、３´末端をクエンチャー物質で修飾したオリゴヌクレオチドプローブ（いわゆるＴａｑＭａｎプローブ法）であっても良い。また、蛍光物質としては、ＲＮＡとＤＮＡとからなり、５´末端を蛍光物質で修飾し、３´末端をクエンチャー物質で修飾したキメラプローブを用いることもできる（いわゆるサイクリングプローブ法）。なお、サイクリングプローブ法を使用する場合には、溶出バッファはＲＮａｓｅＨ（ribonuclease H）を更に含む。
【００３５】
ここで、マイクロチップ制御装置１０による流路開閉機構及び液体輸送機構について説明する。マイクロチップ制御装置１０は、第１流路を介して液体を流通させる際に、第１流路開閉部から媒体を放出して第１流路開閉部を収縮させることで第１流路を開け、第２流路開閉部に媒体を注入して第２流路開閉部を膨張させることで第２流路を閉じるよう制御する。具体的な一例として、図７を参照しつつ、液体槽２４０Ａに充填した液体を、流路２５０Ｙを介して液体槽２４０Ｂへ移動させる場合のマイクロチップ２００内での液体輸送機構について説明する。液体槽２４０Ａは、第１の弾性シート２１１と第２の弾性シート２１２の間に形成され、流路２５０Ｘ及び２５０Ｙに接続される。樹脂プレート２１６において液体槽２４０Ａに対応する箇所は貫通して制御孔となっており、液体槽２４０Ａの上部には蓋１５に設けられた加圧穴１９Ａを介して加圧媒体が出し入れ可能である。同様に、液体槽２４０Ｂは流路２５０Ｙ及び２５０Ｚに接続され、液体槽２４０Ｂの上部には加圧穴１９Ｂを介して加圧媒体が出し入れ可能である。流路２５０Ｘ、Ｙは、閉鎖されている。
【００３６】
このような前提の下、マイクロチップ制御装置１０は、まず、図７（Ａ）に示すように、流路開閉部２７０Ｚへ加圧媒体を注入して流路２５０Ｚを閉じ、次に、流路開閉部２６０Ｙから加圧媒体を放出することで流路２５０Ｙを開放する。そして、マイクロチップ制御装置１０は、加圧穴１９Ａを介して液体槽２４０Ａへ加圧媒体を印加する。その結果、図７（Ｂ）に示すように、液体槽２４０Ａから押し出された液体は、流路２５０Ｙを通って液体槽２４０Ｂへ到達し、第１の弾性シート２１１を押し上げて液体槽２４０Ｂに溜まる。そして、マイクロチップ制御装置１０は、液体槽２４０Ａへの加圧媒体の印加圧が所定値を超えて、液体槽２４０Ａから液体を排出したと判断すると、図７（Ｃ）に示すように、流路２５０Ｙの上流側（すなわち、液体槽２４０Ａ側）から、流路開閉部２６０Ｙへ加圧媒体を注入する。その結果、流路２５０Ｙ内の液体は液体槽２４０Ｂへ押し出され、液体輸送が完了する。その後、流路２５０Ｘを閉じる必要が無くなったため、マイクロチップ制御装置１０は、流路開閉部２７０Ｘから加圧媒体を放出する。
【００３７】
図５の説明に戻ると、ＤＮＡ抽出部２４４は、サンプル溶液からＤＮＡを抽出するために設けられた機構である。例えば、ＤＮＡ抽出部２４４には、磁性ビーズ（シリカ）が予め封入され、コントローラ２４及びＤＮＡ抽出ユニット２５の制御によって、サンプル溶液からサンプルＤＮＡが抽出される。
【００３８】
ＤＮＡ抽出処理について具体的に説明すると、マイクロチップ制御装置１０は、ＤＮＡ抽出ユニット２５としてネオジム磁石を有し、ＤＮＡ抽出部２４４にはシリカでコーティングされた磁性ビーズが予め封入される。マイクロチップ制御装置１０は、サンプル溶液注入部２４１に注入されたサンプル溶液をＤＮＡ抽出部２４４に移動させて、ＤＮＡ抽出部２４４に封入された磁性ビーズ（シリカ）にＤＮＡを吸着させる。そして、洗浄バッファ注入部２４２内の洗浄バッファで磁性ビーズを洗浄することでＤＮＡを抽出する。なお、マイクロチップ制御装置１０は、サンプル溶液及び洗浄バッファを排水口（図示しない）から排出するが、その際にネオジム磁石に磁性ビーズを吸着させることで、サンプル溶液及び洗浄バッファと一緒に磁性ビーズが排出されることを防止する。
【００３９】
ＤＮＡ抽出方法は諸般のプロトコルなどを参照して、例えば、洗浄回数を増やすなど改変することができる。また、ＤＮＡ抽出方法は、磁性ビーズを用いる方法に限定されるものでは無く、例えば、カラムを用いた方法を採用してもよい。
【００４０】
ＰＣＲ部２４５は、温度制御ユニット１３による温度制御を受けてＰＣＲを実行する。具体的には、ＰＣＲ部２４５にはプライマーセットが予め封入されており、ＤＮＡ抽出部２４４によって抽出されたサンプルＤＮＡ（テンプレートＤＮＡ）における所望の塩基配列が溶出バッファに含まれるポリメラーゼによる作用で増幅される。その際に、ＰＣＲ産物である２本鎖のアンプリコンにはインカレーターが取り込まれる。ここで、インカレーターとは２本鎖ＤＮＡに取り込まれた際にのみ蛍光を発する蛍光物質であり、そのためインカレーターが発する蛍光の輝度はアンプリコンの量を示す指標となる。
【００４１】
図８に示すように、ＰＣＲ部２４５に対応する箇所の樹脂プレート２１５は、弾性シート２１２〜２１４を介して温度制御ユニット１３による温度制御を受けられるように貫通している。温度制御ユニット１３は、テーブル１２の一領域に埋め込まれて配置され、温度センサ１３１、伝熱材１３２、ペルチェ素子１３３及び放熱板１３４を有する。
【００４２】
温度センサ１３１は、コントローラ２４に接続され、ＰＣＲ部２４５の温度を測定して、コントローラ２４へ送信する。伝熱材１３２は一面でペルチェ素子１３３の温度印加面と接触しており、ペルチェ素子１３３と反対側の伝熱材１３２の面はテーブル１２の表面から露出する。露出した伝熱材１３２の一面はマイクロチップ２００と接触し、伝熱材１３２の温度が弾性シート２１２〜２１４を介してＰＣＲ部２４５に伝えられる。
【００４３】
ペルチェ素子１３３の電源線は、コントローラ２４に接続されており、コントローラ２４は、温度センサ１３１からＰＣＲ部１１２の温度を取得し、取得した温度に基づいてペルチェ素子１３３に供給する電流の方向を決定することで、ペルチェ素子１３３の温度制御を行う。即ち、ペルチェ素子１３３は、ＰＣＲ部２４５内のサンプル溶液を加熱及び冷却する手段である。
【００４４】
また、図８に示すように、ＰＣＲ部２４５に対応する箇所の樹脂プレート２１６にも加圧穴１９が設けられており、加圧穴１９はチューブ２１を介して電磁弁２２に接続される。また、加圧穴１９及びチューブ２１の中空部にはアンプリコン量監視ユニット２７が配置され、加圧媒体はアンプリコン量監視ユニット２７の外側を通じて出入される。
【００４５】
アンプリコン量監視ユニット２７は、図８に示すように、励起光を照射する光源２７ａと、蛍光を受光する受光部２７ｂとを有し、コントローラ２４と接続される。光源２７ａは、アンプリコンの増幅に伴って輝度が変化する蛍光物質を励起するための光を発する手段であり、例えば、アルゴンイオンレーザ、特定の波長のみを通過するフィルタなどを含む。受光部２７ｂは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子を含み、受光した光の輝度を測定して、測定値をコントローラ２４に出力する。なお、光源２７ａと受光部２７ｂは、光源２７ａから照射されるレーザ光と受光部２７ｂが受光する蛍光の光学軸が一致しないように配置する。
【００４６】
なお、図８における図示を省略しているが、アンプリコン量監視ユニット２７は、蓋１５の加圧穴１９及びチューブ２１の内部に浮遊しているのではなく、蓋１５から伸びる複数の支持棒により固定されている。支持棒同士の間隙は、加圧穴１９を介した加圧媒体の出入りに支障がない程度に広くすることが望ましい。また、チューブ２１を貫通させて、アンプリコン量監視ユニット２７を制御する制御線を通す場合には、貫通孔から加圧媒体が漏洩しないように補強することが望ましい。
【００４７】
図８に示す構成は例示であって、種々の変形が可能である。例えば、図９に示すように、温度制御ユニット１３の伝熱材１３２、ペルチェ素子１３３、放熱板１３４を貫通する孔を形成し、当該貫通孔の内部にアンプリコン量監視ユニット２７（光源２７ａ、受光部２７ｂ）を配置してもよい。または、図１０に示すように、光源２７ａと受光部２７ｂを蓋１５の内部に、ＰＣＲ部２４５内のサンプル溶液に対して斜め方向からレーザ光を照射し、蛍光を受光する構成としてもよい。この場合、レーザ光がＰＣＲ部２４５内のサンプル溶液に到達するように、樹脂プレート２１６上に穴部２１６Ａ、Ｂを設けて、光路を確保することができる。あるいは、光源２７ａと受光部２７ｂを、蓋１５の上方に配置し、蓋１５の一部を貫通させて光路を確保する形態であってもよい。いずれにしても、アンプリコン量監視ユニット２７の配置には、種々の変形が考えられ、光源２７ａから照射されたレーザ光等がＰＣＲ部２４５内のサンプル溶液に到達し、蛍光が受光部２７ｂに到達する構成であればよい。
【００４８】
さらにまた、図８〜図１０を参照しつつ、マイクロチップ２００の下側にペルチェ素子１３３を含む温度制御ユニット１３を配置する構成について説明したが、温度制御ユニット１３はマイクロチップ２００の上側（蓋１５の側）に配置されていてもよい。あるいは、マイクロチップ２００を挟むように温度制御ユニット１３を上下に配置してもよい。但し、この場合には、図１１に示すように、ＰＣＲ部２４５に接続された下流の経路である流路２５０Ｇを閉め、ＰＣＲ部２４５に接続した上流の経路である流路２５０Ｆを開けた状態にて、ＤＮＡ抽出部２４４に加圧媒体を印加することで、ＰＣＲ部２４５にサンプル溶液を移動する。そして、図１２に示すように、流路開閉部２７０Ｆに加圧媒体を注入することで、ＰＣＲ部２４５に接続された下流の経路である流路２５０Ｆを閉めて、ＰＣＲ部２４５に溶液を閉じ込める。なお、流路２５０Ｆの閉鎖は必須では無く、例えば、ＤＮＡ抽出部２４４へ加圧媒体を印加した状態を保ち、流路２５０Ｆに溶液の一部が残存したままにしても良い。
【００４９】
また、温度制御ユニット１３をマイクロチップ２００の上下に配置した場合には、例えば、第１の弾性シート２１１の上に第５の弾性シート２１０を追加して、ＰＣＲ部２４５の上部に流路開閉部２６０、２７０と同様の構成を有する液体槽開閉部２７２を設ける。この液体槽開閉部２７２へ加圧媒体を注入することによってＰＣＲ部２４５が押し潰されるので、ＰＣＲ部２４５からの溶液の排出が可能になる。あるいは、上側及び下側の少なくとも一方に配置された温度制御ユニット１３に微細な貫通孔を多数設けるなどの加工を行い、当該貫通孔から加圧媒体を印加してＰＣＲ部２４５からサンプル溶液の移動が可能となるようにする。なお、温度制御ユニット１３の伝熱材１３２、ペルチェ素子１３３、放熱板１３４に微細な貫通孔を設ける場合には、放熱板１３４等の形状を適宜変更し、加圧媒体の印加を妨げないような構成とする。
【００５０】
あるいは、蓋１５側の温度制御ユニット１３が、コントローラ２４の制御によって上下にスライド可能となるように構成する。その上で、ＰＣＲを実行する際には、蓋１５側の温度制御ユニット１３は、弾性シート２１１と当接するまで押し下げられ、伝熱材１３２の温度を弾性シート２１１を介してＰＣＲ部２４５に伝える。また、ＰＣＲ部２４５からサンプル溶液を排出する際には、図１３に示すように温度制御ユニット１３は、さらに押し下げられてＰＣＲ部２４５を圧縮することで、サンプル溶液の移動を行ってもよい。なお、図１１〜図１３において、温度制御ユニット１３やアンプリコン量監視ユニット２７とコントローラ２４を接続する制御線の図示を省略している。
【００５１】
ここで、コントローラ２４による制御の下で行われるＰＣＲの流れについて説明する。図１４に示すように、サンプルＤＮＡなどを含む溶液をＤＮＡ抽出部２４４からＰＣＲ部２４５へ移動させると、コントローラ２４は、温度制御ユニット１３を制御してＰＣＲ開始反応を実行する（ステップＳ１０１）。ＰＣＲ開始反応とは、例えば、ポリメラーゼを活性化させるためのホットスタート処理などである。
【００５２】
続いて、コントローラ２４は、温度制御ユニット１３を制御してサイクル反応を実行する（ステップＳ１０２）。サイクル反応とは、例えば、２本鎖ＤＮＡを１本鎖ＤＮＡへ変性するディネイチャ反応を行うステップ、プライマーを鋳型ＤＮＡにハイブリダイズするアニール反応を行うステップ、ポリメラーゼによるプライマー伸張反応を行うステップを含む一連の加熱及び冷却処理を繰り返し実行する反応である。
【００５３】
一連の加熱及び冷却処理が終了すると、コントローラ２４は、アンプリコン量監視ユニット２７を制御してアンプリコンの量を測定し、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、コントローラ２４は、アンプリコン量監視ユニット２７に対して、ＰＣＲ部２４５に向けたレーザ照射を指示する。アンプリコン量監視ユニット２７は、ＰＣＲ部２４５に対して光源２７ａからレーザを照射する。また、アンプリコン量監視ユニット２７は、レーザ照射による励起によってインカレーターが発した蛍光を受光部２７ｂで受光して、蛍光輝度としてコントローラ２４に出力する。コントローラ２４は、蛍光輝度の測定値と、予め登録された許容下限閾値とを比較して、アンプリコンの量が閾値に到達したか否かを判定する。
【００５４】
アンプリコンの量が閾値未満であると判定した場合には（ステップＳ１０３、ＮＯ分岐）、コントローラ２４は、温度制御ユニット１３を制御してサイクル反応を継続する（ステップＳ１０２）。
【００５５】
一方で、アンプリコンの量が閾値以上であると判定した場合には、（ステップＳ１０３、ＹＥＳ分岐）、コントローラ２４は、温度制御ユニット１３を制御して最終伸張反応を実行する（ステップＳ１０４）。最終伸張反応は、例えば、アンプリコンをアデニル化する反応（６０℃を５分間維持）である。その後、コントローラ２４は、電磁弁２２を制御してＰＣＲ部２４５内の液体の一部を秤量部２４６へ移動させ（ステップＳ１０５）、ＰＣＲを終了する。
【００５６】
以上のように、コントローラ２４は、サンプルＤＮＡなどを含む溶液を加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する増幅工程と、増幅された塩基配列であるアンプリコンの量を測定する測定工程と、測定されたアンプリコンの量に基づき、所望の塩基配列の増幅を終了させる増幅終了工程と、を実行する。より具体的には、コントローラ２４は、測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定する判定工程を実行した後、測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、所望の塩基配列の増幅を終了させる。
【００５７】
なお、ＰＣＲ条件は増幅目的のＤＮＡの長さや塩基配列に応じて調節可能である。例えば、プライマーセットは、ＤＮＡを増幅するため、すなわち、ＤＮＡ鑑定のためのプライマーセットなどであり、プライマーのＴＭ（melting temperature）値に応じてアニール反応のための時間を調節することが可能である。
【００５８】
図５に示す秤量部２４６は、アンプリコンを含む溶液を秤取るための機構である。具体的には、秤量部２４６はＰＣＲ部２４５よりも小さく構成され、マイクロチップ制御装置１０は、ＰＣＲ部２４５の液体輸送の際に、ＰＣＲ部２４５内の溶液が秤量部２４６へ完全に移動していない状態で流路２５０Ｇを閉鎖する。言い換えると、マイクロチップ制御装置１０は、ＰＣＲ部２４５内に溶液の一部を残留させることで、アンプリコンを含む溶液を秤取る。
【００５９】
電気泳動部２８０は、図１５に示すように、サンプル流路２８１、キャピラリ２８２及びポリマ注入部２８３を有する。マイクロチップ制御装置１０は、電極１８を介してキャピラリ２８２に電流を流すことによって電気泳動を実行し、電気泳動ユニット１４によってキャピラリ内を流れる標識を監視して、経時的な蛍光輝度の変化をグラフに示した検出結果を、表示部２８を介して出力する。
【００６０】
次に、マイクロチップ制御装置１０によるＤＮＡ解析処理全体の流れを説明する。なお、マイクロチップ制御装置１０による流路開閉処理などについては、説明の簡素化のために省略する。先ず、サンプル溶液、洗浄バッファ、溶出バッファ及びポリマが充填されたマイクロチップ２００がユーザによってマイクロチップ制御装置１０にセットされる。その後、マイクロチップ制御装置１０は、図１６に示すようにＤＮＡ抽出ユニット２５においてＤＮＡ抽出処理を実行する（ステップＳ２０１）。
【００６１】
次に、マイクロチップ制御装置１０は、ＰＣＲ（ステップＳ２０２）と、秤量処理（ステップＳ２０３）を実行する。そして、マイクロチップ制御装置１０は、電気泳動ユニット１４において、キャピラリ電気泳動と標識検出処理とを実行し（ステップＳ２０４）、表示部２８を介して検出結果を出力する（ステップＳ１０５）。
【００６２】
以上のように、第１の実施形態に係るマイクロチップ制御装置１０は、アンプリコンを増幅する際に、アンプリコン量監視ユニット２７を用いてサイクル反応が終了するごとに増幅されたアンプリコンの量を監視する。その結果、ＤＮＡ量が不明なサンプル溶液についてもアンプリコンを適切な量まで増幅することができる。例えば、本装置をヒト鑑定に使用したときは、提供者から直接採取された、ＤＮＡ量が不明なサンプル溶液についてもアンプリコンを適切な量まで増やすことができ、電気泳動において適切な強度の信号を得ることが可能になる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
続いて、第２の実施形態について説明する。
【００６４】
第２の実施形態では、図１７に示すように、マイクロチップ２００はＰＣＲ部２４５を複数有し、マイクロチップ制御装置１０は、温度制御ユニット１３とアンプリコン量監視ユニット２７のペアをＰＣＲ部２４５に各々対応するように複数対有する。そして、コントローラ２４は、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した温度制御ユニット１３とアンプリコン量監視ユニット２７のペアに関しては最終反応実行する。一方では、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない温度制御ユニット１３とアンプリコン量監視ユニット２７のペアに関しては温度制御ユニット１３による増幅処理を継続する。そして、全ての反応経路の最終伸張反応を終了すると、コントローラ２４は、ＰＣＲ部２４５内の溶液を秤量部２４６へ移動させる。
【００６５】
このようにすることで、反応経路間でアンプリコン合成効率に差があったとしても、適切な量までアンプリコンを合成することが可能である。例えば、プライマーの差など種々の原因によって反応経路間でアンプリコン合成効率の差があったとしても、各反応経路のアンプリコンを各々適切な量まで合成することができる。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
続いて、第３の実施形態について説明する。
【００６７】
第３の実施形態では、図１８に示すように、マイクロチップ２００は、複数の反応経路を備え、反応経路ごとに、ＰＣＲ部２４５と、最終反応を実行するための最終反応部２４７とを有する。具体的には、マイクロチップ２００は、図１９に示すように、反応経路ごとにＰＣＲ部２４５と秤量部２４６との間に最終反応部２４７を有する。ここで反応経路とは、上述のように流路２５０ＦからＰＣＲ部２４５を通り、サンプル流路２８１へ至る一筋の流路を意味するものとする。
【００６８】
また、マイクロチップ制御装置１０は、最終反応部２４７内のサンプル溶液を加熱して最終反応を実行する最終反応ユニット２９を更に有する。具体的には、マイクロチップ制御装置１０は、図１８に示すように、温度制御ユニット１３と、電気泳動ユニット１４との間に最終反応ユニット２９を有する。
【００６９】
温度制御ユニット１３は、各ＰＣＲ部２４５内のサンプル溶液を一括して加熱及び冷却するように構成され、複数の反応経路の増幅反応を並列に実行する。また、アンプリコン量監視ユニット２７は、ＰＣＲ部２４５ごとに対応付けて配置され、各々ＰＣＲ部２４５内のアンプリコンの量を個別に監視する。最終反応ユニット２９は、伝熱材、ペルチェ素子（熱電素子）、放熱板等を含み、温度制御ユニット１３と同様に台座１１上に設けられ、例えば、最終反応部２４７内のサンプル溶液を６０℃に加熱して最終反応を実行する。
【００７０】
そして、コントローラ２４は、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関してはＰＣＲ部２４５のサンプル溶液を最終反応部２４７内に移動させ、アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては増幅処理を継続する。コントローラ２４は、全ての反応経路のアンプリコンの量が閾値に到達するまで、一連の加熱及び冷却処理とアンプリコン量の測定を繰り返し、全ての反応経路の溶液を最終反応部２４７へ移動させてからの経過時間が予め設定された最終反応時間に到達した後に、最終反応部２４７内の溶液を秤量部２４６へ移動させる。
【００７１】
このようにすれば、反応経路の間でアンプリコン合成効率に差があったとしても、適切な量までアンプリコンを合成することが可能である。
【００７２】
以下では、本願開示の他の実施形態について説明する。ＰＣＲはマイクロチップ上で行うものに限られない。例えば、研究室などで行うＰＣＲにも本願開示の内容を適用することができる。すなわち、サーマルサイクラーにアンプリコン量監視ユニット２７を搭載し、アンプリコン量に応じてサイクル数を増減するようにプログラムすれば良い。
【００７３】
また、サンプル条件、ＰＣＲ条件、アンプリコン量の測定条件、電気泳動条件などは多様に変更することが可能である。例えば、同時に解析するサンプル溶液は、同一の被験体から取得されたものに限られず、複数の被験体からされたものであってもよい。この場合には、サンプル溶液に含まれるテンプレートＤＮＡ量はサンプル溶液ごとに異なるが、本願開示によれば、いずれのサンプル溶液も適切な量までアンプリコンを合成することが可能である。
【００７４】
また、ＰＣＲ条件は、増幅する配列、プライマー、ポリメラーゼなどの種類に応じて様々に変更可能である。
【００７５】
アンプリコン量の測定は、いわゆるインカレーション法、ＴａｑＭａｎプローブ法やサイクリングプローブ法などの、種々のＲＴＰＣＲ（Real-time polymerase chain reaction）に関する技術を使用することができる。
【００７６】
第１の実施形態では、２本鎖アンプリコンを電気泳動しているが、１本鎖に変性した後に電気泳動を行ってもよい。例えば、マイクロチップ２００には、ＰＣＲ部２４５と秤量部２４６との間に変性部を設ける。また、マイクロチップ制御装置１０は、変性部を例えば、９８℃に温度制御する温度制御ユニットを備える。このようにすれば、１本鎖アンプリコンを電気泳動することができる。なお、変性部においてサンプル溶液にホルムアミドなどの変性剤を添加するようにマイクロチップ２００を構成してもよい。
【００７７】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
上述の第１の視点に係る増幅装置のとおりである。
［付記２］
前記制御ユニットは、前記監視ユニットによって監視される前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する、付記１の増幅装置。
［付記３］
前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアを複数対有し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を終了して、前記アンプリコンを加熱する最終反応を前記増幅ユニットに実行させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続する、付記１又は２の増幅装置。
［付記４］
複数の反応経路を備え、前記所望の塩基配列を増幅するための増幅槽と、最終反応を実行するための最終反応槽とを前記反応経路ごとに有するマイクロチップに対して、
前記増幅ユニットは、前記複数の反応経路の前記増幅槽内のサンプル溶液を一括して加熱及び冷却することで、前記複数の反応経路の増幅反応を並列に実行し、
前記監視ユニットは、前記増幅槽内のアンプリコンの量を前記複数の反応経路ごとに個別に監視し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては前記増幅槽内のサンプル溶液を前記最終反応槽に移動させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続し、
前記最終反応槽内のサンプル溶液を加熱して最終反応を実行する最終反応ユニットを更に有する付記１又は２の増幅装置。
［付記５］
前記増幅ユニットは、一連の加熱及び冷却処理を繰り返すサイクル反応によって前記所望の塩基配列を増幅し、
前記制御ユニットは、前記一連の加熱及び冷却処理が１回終了するごとに、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づいて、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了するか又は継続するかを判定する、付記１〜４のいずれか１に記載の増幅装置。
［付記６］
前記監視ユニットが、
アンプリコンの増幅に伴って輝度が変化する蛍光物質を励起する光を発する光源と、
前記蛍光物質が発する蛍光を受光する手段と、を備える付記１〜５のいずれか１に記載の増幅装置。
［付記７］
前記増幅ユニットが、前記サンプル溶液を加熱及び冷却する熱電素子と、前記サンプル溶液の温度を測定する温度センサとを備え、
前記制御ユニットは、前記温度センサによって測定される温度に基づいて前記熱電素子の温度制御を行う、付記１〜６のいずれか１に記載の増幅装置。
［付記８］
上述の第２の視点に係る増幅方法のとおりである。
［付記９］
前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定する判定工程を更に含み、
前記増幅終了工程は、前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、前記所望の塩基配列の増幅を終了させる、付記８の増幅方法。
［付記１０］
前記増幅工程は、複数の反応経路に分注されたサンプル溶液を個別に加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を個別に増幅し、
前記測定工程は、前記反応経路ごとに前記アンプリコンの量を測定し、
前記判定工程は、前記反応経路ごとに前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定し、
前記増幅終了工程は、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を終了させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を継続させる、付記９の増幅方法。
［付記１１］
前記増幅工程は、複数の反応経路に分注されたサンプル溶液を一括して加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅し、
前記測定工程は、前記反応経路ごとに前記アンプリコンの量を測定し、
前記判定工程は、前記反応経路ごとに前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達したか否かを判定し、
前記増幅終了工程は、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を終了させ、前記測定されたアンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては、前記所望の塩基配列の増幅を継続させ、
前記所望の塩基配列の増幅が終了したアンプリコンを加熱する最終反応を実行する工程を更に含む付記９の増幅方法。
［付記１２］
上述の第３の視点に係る増幅システムのとおりである。
［付記１３］
前記制御ユニットは、前記監視ユニットによって監視される前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した場合に、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了する、付記１２の増幅システム。
［付記１４］
前記マイクロチップは、前記増幅槽を複数有し、
前記増幅装置は、前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアを前記増幅槽に各々対応するように複数対有し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を終了して、前記増幅槽内のアンプリコンを加熱する最終反応を前記増幅ユニットに実行させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない前記増幅ユニットと前記監視ユニットのペアに関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続する、付記１２又は１３の増幅システム。
［付記１５］
前記マイクロチップは複数の反応経路を備え、該反応経路ごとに、前記増幅槽と、最終反応を実行するための最終反応槽とを有し、
前記増幅装置は、前記最終反応槽内のサンプル溶液を加熱して最終反応を実行する最終反応ユニットを更に有し、
前記増幅ユニットは、前記複数の反応経路の前記増幅槽内のサンプル溶液を一括して加熱及び冷却することで、前記複数の反応経路の増幅反応を並列に実行し、
前記監視ユニットは、前記増幅槽内のアンプリコンの量を前記複数の反応経路ごとに個別に監視し、
前記制御ユニットは、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達した反応経路に関しては前記増幅槽内のサンプル溶液を前記最終反応槽に移動させ、前記アンプリコンの量が予め設定された閾値に到達していない反応経路に関しては前記増幅ユニットによる増幅処理を継続する、付記１２又は１３の増幅システム。
［付記１６］
前記増幅ユニットは、一連の加熱及び冷却処理を繰り返すサイクル反応によって前記所望の塩基配列を増幅し、
前記制御ユニットは、前記一連の加熱及び冷却処理が１回終了するごとに、前記監視ユニットによって監視されるアンプリコンの量に基づいて、前記増幅ユニットによる増幅処理を終了するか又は継続するかを判定する、付記１２〜１５のいずれか１に記載の増幅システム。
［付記１７］
前記監視ユニットが、
前記増幅槽に対して照射され、前記アンプリコンの増幅に伴って輝度が変化する蛍光物質を励起するための光を発する光源と、
前記増幅槽内の前記蛍光物質が発する蛍光を受光する手段と、を備える付記１２〜１６のいずれか１に記載の増幅システム。
［付記１８］
前記増幅ユニットが、前記サンプル溶液を加熱及び冷却する熱電素子と、前記サンプル溶液の温度を測定する温度センサと、を備え、
前記制御ユニットは、前記温度センサによって測定される温度に基づいて前記熱電素子の温度制御を行う、付記１２〜１７のいずれか１に記載の増幅システム。
［付記１９］
サンプルを加熱及び冷却することで、所望の塩基配列を増幅する増幅手段と、
増幅された塩基配列であるアンプリコンの量を測定する測定手段と、
を備える増幅装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記測定されたアンプリコンの量が適量か否かを判定する処理と、
前記測定されたアンプリコンの量が適量である場合に、前記増幅手段による増幅を終了させる処理と、
を実行させるプログラム。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。即ち、本願開示をコンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【００７８】
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００７９】
１０  マイクロチップ制御装置
１１  台座
１２  テーブル
１３  温度制御ユニット
１４  電気泳動ユニット
１５  蓋
１６  ヒンジ
１７Ａ、Ｂ  ピン
１８  電極
１９  加圧穴
２０  Ｏ−リング
２１  チューブ
２２  電磁弁
２３  蓄圧器
２４  コントローラ
２５  ＤＮＡ抽出ユニット
２６  電源部
２７  アンプリコン量監視ユニット
２８  表示部
２９  最終反応ユニット
１００  マイクロチップ
１１１  （第１の）弾性シート
１１２  （第２の）弾性シート
１１３  （第３の）弾性シート
１１４  （第４の）弾性シート
１１５  樹脂プレート
１１５Ａ、Ｂ  凹状部
１１６  樹脂プレート
１１６Ａ  制御孔
１１７  空間部
１２１〜１２３  液体槽
１３１  温度センサ
１３２  伝熱材
１３３  ペルチェ素子
１３４  放熱板
１４１  （第１）流路開閉部
１４２  （第２）流路開閉部
１４３  流路開閉部
１４４  流路開閉部
２００  マイクロチップ
２１０  （第５の）弾性シート
２１１  （第１の）弾性シート
２１２  （第２の）弾性シート
２１３  （第３の）弾性シート
２１４  （第４の）弾性シート
２１５  樹脂プレート
２１６  樹脂プレート
２１６Ａ、Ｂ  穴部
２１７Ａ、Ｂ  ピン孔
２１９  電極孔
２２０Ａ、Ｂ  媒体出入孔
２４０  ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部
２４０Ａ、Ｂ  液体槽
２４１  サンプル溶液注入部
２４１Ａ  カバーフィルム
２４２  洗浄バッファ注入部
２４３  溶出バッファ注入部
２４４  ＤＮＡ抽出部
２４５  ＰＣＲ部
２４６  秤量部
２４７  最終反応部
２４８  合流点
２４９  分流点
２５０Ａ〜Ｉ、Ｘ、Ｙ、Ｚ  流路
２６０Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｙ  （第２中間層の）流路開閉部
２６１Ａ  媒体流路
２７０Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｘ、Ｚ  （第３中間層の）流路開閉部
２７１Ｂ  媒体流路
２７２  液体槽開閉部
２８０  電気泳動部
２８１  サンプル流路
２８２  キャピラリ
２８３  ポリマ注入部
２９０  空間部
３００  増幅装置
３０１  増幅ユニット
３０２  監視ユニット
３０３  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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