(57)【要約】【課題】ＤＮＡチップを染色する際に、ＤＮＡチップに適切な温度の染色液を染色の最初から与えることの出来るＤＮＡチップ処理装置を提供する【解決手段】液体を注入するための注入ノズルと、前記液体を送液するための送液ポンプと、純水を主成分とした液体を格納した液体格納容器と、液体を加熱するための加熱ブロックと、前記洗浄液を前記注入ノズルから吐出して洗浄する処理が終了した後、前記加熱ブロックへの加熱を中止する加熱ブロック制御手段と、前記加熱が中止されたときから、前記加熱ブロックの温度が所定の温度に達するまで前記液体格納容器に格納された液体を加熱ブロック内のチューブに送液する送液制御手段とを備え、前記加熱ブロックの温度を効率よく低下させることのできるＤＮＡチップ処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェルプレートに設けられたＤＮＡチップに液体を注入するための注入ノズルと、
純水を主成分とした液体を格納した液体格納容器と、洗浄液からなる液体を格納した洗浄液格納容器と、
前記液体格納容器と前記洗浄液格納容器とが接続された第一の三方バルブと、
前記第一のバルブに接続された第二の三方バルブと、
前記第二のバルブに接続された送液ポンプと、
前記第二の三方バルブと前記注入ノズルとを連結するための送液チューブと、
前記送液チューブの内部の液体を加熱するための加熱ブロックと、
前記洗浄液を前記注入ノズルから吐出して洗浄する処理が終了した後に前記加熱ブロックへの加熱を中止する加熱ブロック制御手段と、
前記加熱が中止されたときから、所定時間の間、前記送液チューブに前記液体格納容器に格納された液体を送液するために前記第一の三方バルブと前記第二の三方バルブと前記送液ポンプとを制御する送液制御手段とを備えたＤＮＡチップ処理装置。
【請求項２】
前記第一の三方バルブと前記第二の三方バルブとの間に第三の三方バルブをさらに備え、前記第三の三方バルブに染色液からなる液体を格納した染色液格納容器とを接続して、前記ＤＮＡチップの染色動作を行えるものとした請求項1に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項３】
前記所定時間は、前記加熱ブロックの温度が所定の温度に低下するまでとした請求項1に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項４】
前記加熱ブロックに、前記送液チューブ内部の液体の温度を検出するための温検出手段を備えた請求項1に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項５】
前記送液チューブは、所定の熱容量を持つ緩衝材を介して前記加熱ブロックと当接して配置されている請求項1に記載のＤＮＡ処理装置。
【請求項６】
前記送液チューブは、前記加熱ブロックの表面に渦巻状の形状で配置されている請求項1に記載のＤＮＡ処理装置。
【請求項７】
前記送液チューブは、前記加熱ブロック表面に蛇行された形状で配置されている請求項1に記載のＤＮＡ処理装置。
【請求項８】
前記送液チューブは、前記加熱ブロックを中心として加熱ブロックの外周に螺旋状に巻きつけられた形状である請求項1に記載のＤＮＡ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡチップ（マイクロアレイ）のハイブリダイゼーション・洗浄をおこなうＤＮＡチップ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、ＤＮＡチップ処理装置におけるハイブリダイゼーション後のＤＮＡチップ洗浄に関して、図６を用いて説明する。
【０００３】
ウェルプレート２０に保持されたＤＮＡチップ２２はハイブリダイゼーションのため長時間加熱された後、次の染色工程を行うためにハイブリダイゼーション処理に用いた液体をＤＮＡチップから完全に除去しなければならない。そのため、送液制御手段１８によって前記送液ポンプ１３と三方電磁バルブ１１が制御され、洗浄液格納容器２からの洗浄液を、加熱ブロック１４によって温めて送液ノズル２１を通して、ＤＮＡチップ２２に送り、ＤＮＡチップ２２の洗浄を行い、その廃液は廃液ノズル２３で回収している（例えば特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００６−３３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では加熱ブロックの冷却手段を持たないため、洗浄動作終了後に加熱ブロック内のヒーターを停止しても、加熱ブロック内に保持されたチューブ内の液体が常温にまで低下するまでに時間を要する。洗浄工程の後の染色工程では洗浄工程より低い温度の染色液をＤＮＡチップに送らなければならないが、通常、このような装置では、ＤＮＡチップの処理工程を制御しやすくするため送液ノズル２１を兼用している。特に、ビオチン−アビジン法に代表される洗浄動作の後に染色液を用いてハイブリダイゼーション後の検体を後染色する機能を付加する場合、本来、染色液は常温で供給されないと正常な染色処理が行えない。従って、前記従来の技術では、染色処理を行う前に、加熱ブロックを効果的に冷却することができないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するもので、ＤＮＡチップを染色する際に、新たに冷却機構を追加することなく、加熱ブロックの冷却を効率よく行い、加熱ブロックが常温まで低下する時間を短縮させ、洗浄動作から異なるＤＮＡチップを用いた新規洗浄動作、洗浄動作から染色動作へスムーズに移行できるＤＮＡチップ処理装置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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のＤＮＡチップ処理装置は、ウェルプレートに設けられたＤＮＡチップに液体を注入するための注入ノズルと、純水を主成分とした液体を格納した液体格納容器と、洗浄液からなる液体を格納した洗浄液格納容器と、前記液体格納容器と前記洗浄液格納容器とが接続された第一の三方バルブと、前記第一のバルブに接続された第二の三方バルブと、前記第二のバルブに接続された送液ポンプと、前記第二の三方バルブと前記注入ノズルとを連結するための送液チューブと、前記送液チューブの内部の液体を加熱するための加熱ブロックと、前記洗浄液を前記注入ノズルから吐出して洗浄する処理が終了した後に前記加熱ブロックへの加熱を中止する加熱ブロック制御手段と、前記加熱が中止されたときから、所定時間の間、前記送液チューブに前記液体格納容器に格納された液体を送液するために前記第一の三方バルブと前記第二の三方バルブと前記送液ポンプとを制御する送液制御手段とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明のＤＮＡチップ処理装置によれば、ＤＮＡチップを染色する際に、新たに冷却機構を追加することなく、加熱ブロックの冷却が効率よく行え、加熱ブロック内に保持されたチューブ内の液温が常温まで低下する時間を短縮させ、洗浄動作から異なるＤＮＡチップを用いた新規洗浄動作、または、洗浄動作から染色動作へとスムーズに移行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明のＤＮＡチップ処理装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に関わるＤＮＡチップ処理装置の送液部構成図である。
【００１０】
図１において、液体格納容器１は純水を主成分とし、洗浄動作後あるいは染色動作後に流路内の洗浄を行うフラッシング液を格納する容器であり、洗浄液格納容器２はポリカーボネート等の樹脂材料であるウェルプレート２０に保持されたＤＮＡチップ２２の洗浄を行うためのクエン酸ナトリウムと界面活性剤を主成分とした混合液からなる洗浄液を格納する容器である。染色液格納容器３は、前記ＤＮＡチップ２２の洗浄動作が終了した後に、前記ＤＮＡチップ２２内で進んだハイブリダイゼーション後の２本鎖のＤＮＡに、検出に必要な蛍光体を付加するための例えばビオチン−アビジン法に準拠したストレプトアビジンなどの染色液を格納するための容器である。
【００１１】
三方電磁バルブ１１と三方電磁バルブ１２および三方電磁バルブ２７は、液体を一系統から二系統に分岐させることができ、かつ内部にチューブを保持することもできる電磁誘導タイプの三方バルブを用いる。送液チューブ４、５、６、８及び２８は前記液体格納容器１と前記三方電磁バルブ１１を繋ぐため、例えば液体によって腐食を受けにくいアルミ材またはステンレス材等の金属またはシリコンなどの液体を扱うのに適した材質が適当である。送液ポンプ１３は、例えばシリンジポンプなどの液体を吸入、排出できる機構をもつものであれば良い。
【００１２】
液体格納容器１と洗浄液格納容器２は、それぞれ送液チューブ４および５により三方電磁バルブ１１に接続されており、三方電磁バルブ１１の残りの接続口は送液チューブ６を介して三方電磁バルブ１２に接続されている。この三方電磁バルブ１２には染色液格納容器３が送液チューブ７で接続されており、三方電磁バルブ１２の残りの接続口は、送液チューブ２８を介して三方電磁バルブ２７に接続されている。三方電磁バルブ２７の一方の接続口には送液ポンプ１３が接続されており、残りの接続口には、送液チューブ８が接続されている。
【００１３】
この送液チューブ８は、加熱ブロック１４を経て、ノズルブロック１９に保持された金属や樹脂の管である注入ノズル２１に接続されており、ウェルプレート２０内部のＤＮＡチップ２２に所望の液体を注入する。また、送液チューブ８は、内部の液体を加熱するために、熱伝導性が良く一定の熱容量を持ったアルミブロックなどの緩衝材を介して加熱ブロック１４と当接するように配置している。
【００１４】
送液制御手段１８は、前記送液ポンプ１３と前記三方電磁バルブ１１、１２および２７の電磁弁を制御することにより、液体格納容器１のフラッシング液、洗浄液格納容器２の洗浄液、あるいは染色液格納容器３の染色液のいずれかの液体を選択して送液ポンプ１３内と接続するための制御を行う。
【００１５】
温度検出素子１５としては、例えばサーミスタ等の温度検出素子を用いる。この温度検出素子１５を加熱ブロック１４に取り付けても良いし、送液チューブ８内に挿入してチューブ内の液体の温度を測定する形態をとっても良い。温度検出手段１６は温度検出素子１５からの電気信号を、内蔵したＡＤ変換器と温度換算曲線あるいは温度換算テーブルを用いて温度情報に変換し、この温度情報を洗浄液の温度を一定に制御するために前記加熱ブロック１４内に保持されたヒーターのＯＮ／ＯＦＦを行うための加熱ブロック制御手段１７に送る。
【００１６】
この温度情報は、送液温度判定手段２４に出力され、所定の温度と比較される。その結果に応じて、送液判定手段１８は、前記送液ポンプ１３および前記三方電磁バルブ１１と前記三方電磁バルブ１２に動作開始の信号を送る。
【００１７】
ノズルブロック１９は、注入ノズル２１と、吸引ノズル２３とを設けている。注入ノズル２１はウェルプレート２０に保持されたＤＮＡチップ２２を洗浄するために洗浄液を前記ＤＮＡチップ２２へ送液するためのノズルである。吸引ノズル２３は、洗浄後の洗浄液をウェルプレート２０から排出してウェルプレート２０内部の液面を一定の高さに保つように、洗浄後の廃液を、ダイアフラム式ポンプなどの廃液ポンプ２５によって  廃液を格納するための廃液格納容器２６へ向けて排出するためのノズルである。
【００１８】
以上のように構成されたＤＮＡ処理装置について、以下その動作と作用を図２に示すＤＮＡチップ処理装置の動作フローチャートを元に説明する。
【００１９】
まず、前記ＤＮＡチップ２２の洗浄を行う場合、洗浄液格納容器２に保持された洗浄液は、送液制御手段１８によって、送液ポンプ１３および三方電磁バルブ１１、三方電磁バルブ１２を制御することにより、選択的に前記送液チューブ５、６、２８、及び８を介して加熱ブロック１４へ送られる。
【００２０】
洗浄液は、加熱ブロック１４を通過する際に加熱ブロック１４内にあるヒーターからの温度エネルギーを受けてその温度が上昇し、送液ポンプ１３によって送液チューブ８を介して注入ノズル２１からウェルプレート２０に保持されたＤＮＡチップ２２に注入され、前記ＤＮＡチップ２２の洗浄の洗浄を行う。
【００２１】
次に、全てのＤＮＡチップについて、指定された回数洗浄動作を行うと洗浄動作が終了したとみなされ、加熱ブロック制御手段１７によって前記加熱ブロック１４内に保持されたヒーターがＯＦＦされる。しかし、ヒーターをＯＦＦした後も加熱ブロック１４が熱容量を持っているので、短時間では温度は低下しない。そのため、洗浄動作が終了した後に、あらかじめユーザーによって定められた温度まで加熱ブロック１４の温度が低いと温度判定手段２２が判定するまで、液体格納容器１に保持されたフラッシング液を選択的に送液チューブ４、６および２８と前記送液チューブ８を介して加熱ブロック１４へ断続的あるいは連続的に送液することで、加熱ブロック１４を冷却する。この冷却動作によって加熱ブロックの温度低下時間を自然放熱冷却よりも短縮させることが出来る。このため、連続して洗浄動作から染色動作へ移行でき、また、染色に適した温度の染色液を供給することができる。
【００２２】
この冷却動作の間に、送液制御手段１８は廃液ポンプ２５に対して動作するよう指示を行い、ウェルプレート内部の使用済み液体は廃液ボトル２６へと排出されるため、ウェルプレート内部の液面は常に前記吸引ノズル２３の先端高さ位置に保たれ、前記ウェルプレート２０からフラッシング液が溢れ出ることはない。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明における加熱ブロックの構成の一形態を示した図である。図３において送液チューブ８は洗浄液を通すための流路であり、例えば液体によって腐食を受けにくいアルミ材またはステンレス材等の金属、またはシリコンなどの液体を扱うのに適した材質のチューブであることが望ましく、ヒーター２９は、例えばラバーヒーター、セラミックヒーターなどのヒーティング材であり、緩衝材３０は前記送液チューブ８を保持するための連続した溝を有するアルミブロック等であり、前記ヒーター２９で発生した熱エネルギーは、前記緩衝材３０を介して送液チューブ８に伝達され、前記送液チューブ８内の洗浄液が加熱される。また、外郭３１は前記送液チューブ８、前記ヒーター２９および前記緩衝材３０を覆う耐熱性樹脂等の外郭であり、全体として加熱ブロックとしての機能を有する。
【００２４】
このとき、前記送液チューブ８は金属または樹脂等のチューブであり、急な屈曲を与えると流路がふさがってしまうため、前記送液チューブ８に急激な屈曲を与えないよう配置する必要があるが、実施の形態１に記載の加熱ブロックと異なる点は、前記送液チューブ８を渦巻状に配置することで流路を確保しつつ、実施の形態１に記載した水冷効果の効率を向上させるため、加熱ブロック内において前記緩衝材３０と前記送液チューブ８との接触面積を増したものであり、また、渦巻き状に流路を形成することで、実施の形態１に示したような直線状に流路を形成した加熱ブロックを延長して同様に接触面積を多くするよりもコンパクトな加熱ブロックを形成できるという有用な効果が得られる。
【００２５】
（実施の形態３）
図４は本発明における加熱ブロックの構成の一形態を示した図である。図４において送液チューブ８は洗浄液を通すための流路であり、例えば液体によって腐食を受けにくいアルミ材またはステンレス材等の金属、またはシリコンなどの液体を扱うのに適した材質のチューブであることが望ましく、ヒーター２９は、例えばラバーヒーター、セラミックヒーターなどのヒーティング材であり、緩衝材３０は前記送液チューブ８を保持するための連続した溝を有するアルミブロック等であり、前記ヒーター２９で発生した熱エネルギーは、前記緩衝材３０を介して送液チューブ８に伝達され、前記送液チューブ８内の洗浄液が加熱される。また、外郭３１は前記送液チューブ８、前記ヒーター２９および前記緩衝材３０を覆う耐熱性樹脂等の外郭であり、全体として加熱ブロックとしての機能を有する。
【００２６】
このとき、前記送液チューブ８は金属または樹脂等のチューブであり、急な屈曲を与えると流路がふさがってしまうため、前記送液チューブ８に急激な屈曲を与えないよう配置する必要があるが、実施の形態１に記載の加熱ブロックと異なる点は、前記送液チューブ８を蛇行状に配置することで流路を確保しつつ、実施の形態１に記載した水冷効果の効率を向上させるため、加熱ブロック内において前記緩衝材３０と前記送液チューブ８との接触面積を増したものであり、蛇行状に流路を形成することで、実施の形態１に示したような直線状に流路を形成した加熱ブロックを延長して同様に接触面積を多くするよりもコンパクトな加熱ブロックを形成できるという有用な効果が得られる。
【００２７】
（実施の形態４）
図５本発明における加熱ブロックの構成の一形態を示した図である。図５において送液チューブ８は洗浄液を通すための流路であり、例えば液体によって腐食を受けにくいアルミ材またはステンレス材等の金属、またはシリコンなどの液体を扱うのに適した材質のチューブであることが望ましく、ヒーター２９は、例えばラバーヒーター、セラミックヒーターなどのヒーティング材であり、緩衝材３０は前記送液チューブ８を保持するための連続した溝を有するアルミブロック等であり、前記ヒーター２９で発生した熱エネルギーは、前記緩衝材３０を介して送液チューブ８に伝達され、前記送液チューブ８内の洗浄液が加熱される。また、外郭３１は前記送液チューブ８、前記ヒーター２９および前記緩衝材３０を覆う耐熱性樹脂等の外郭であり、全体として加熱ブロックとしての機能を有する。
【００２８】
このとき、前記送液チューブ８は金属または樹脂等のチューブであり、急な屈曲を与えると流路がふさがってしまうため、前記送液チューブ８に急激な屈曲を与えないよう配置する必要があるが、実施の形態１に記載の加熱ブロックと異なる点は、前記送液チューブ８を前記ヒーター１８にらせん状に巻きつけることで流路を確保しつつ、実施の形態１に記載した水冷効果の効率を向上させるため、加熱ブロック内において前記緩衝材３０と前記送液チューブ８との接触面積を増したものであり、前記送液チューブ８を前記ヒーター１８にらせん状に巻きつけることで、実施の形態１に示したような直線状に流路を形成した加熱ブロックを延長して同様に接触面積を多くするよりもコンパクトな加熱ブロックを形成できるという有用な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかるＤＮＡチップ処理装置は、ＤＮＡチップの洗浄およびＤＮＡチップの染色を一連して行うＤＮＡチップ処理装置において、ＤＮＡチップの染色時に染色液を染色に適した温度で与えられるものであり、ＤＮＡチップの洗浄の際に必要な洗浄液体の温度調整をおこなうための加熱部の冷却を、冷却機構を新たに追加することなく効果的に行え、ＤＮＡハイブリダイゼーション装置のみならず、冷却機構がなく、液体を扱う装置かつ流路の冷却を必要とする装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に関わるＤＮＡチップ処理装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における送液に関わる送液動作フローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における加熱ブロックの構成図
【図４】本発明の実施の形態３における加熱ブロックの構成図
【図５】本発明の実施の形態４における加熱ブロックの構成図
【図６】従来技術における送液に関わる模式図
【符号の説明】
【００３１】
１  液体格納容器
２  洗浄液格納容器
３  染色液格納容器
４  送液チューブ
５  送液チューブ
６  送液チューブ
７  送液チューブ
８  送液チューブ
９  廃液チューブ
１０  廃液チューブ
１１  三方電磁バルブ
１２  三方電磁バルブ
１３  送液ポンプ
１４  加熱ブロック
１５  温度検出素子
１６  温度検出手段
１７  加熱ブロック制御手段
１８  送液制御手段
１９  ノズルブロック
２０  ウェルプレート
２１  注入ノズル
２２  ＤＮＡチップ
２３  吸引ノズル
２４  温度判定手段
２５  廃液ポンプ
２６  廃液格納容器
２７  三方電磁バルブ
２８  送液チューブ
２９  ヒーター
３０  緩衝材
３１  外郭
【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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