(57)【要約】【課題】ＤＮＡチップあるいはノズルの破損を効果的に防止することができるＤＮＡチップ処理装置を提供する。【解決手段】液体を注入あるいは吸引するための複数のノズルと、複数ノズルを備え上下に昇降するノズルプレートと、ノズルプレートの下部に設けられたＤＮＡチップ格納部を持つウェルプレートと、複数ノズルの先端位置より突き出した位置に配置するようにノズルプレートに構成された検出板と、ノズルプレートの位置を検出するノズルプレート位置検出回路と、ノズルプレートをウェルプレートに下降させた際に検出板がＤＮＡチップ格納部に格納されたＤＮＡチップに接触したことを検出するＤＮＡチップ検出回路と、ノズルプレート位置検出回路からの信号とＤＮＡチップ検出回路からの信号を用いてノズルプレートの移動を制御するためのノズルプレート制御処理部とを備える。【選択図】図１
2008256643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を注入あるいは吸引するための複数のノズルと、
前記複数ノズルを備え上下に昇降するノズルプレートと、
前記ノズルプレートの下部に設けられたＤＮＡチップ格納部を持つウェルプレートと、
前記複数ノズルの先端位置より突き出した位置に配置するように前記ノズルプレート上に構成された検出板と、
前記ノズルプレートの位置を検出するノズルプレート位置検出手段と、
前記ノズルプレートを前記ウェルプレートに下降させた際に、前記検出板が前記ＤＮＡチップ格納部に格納されたＤＮＡチップに接触したことを検出するＤＮＡチップ検出手段と、
前記ノズルプレート位置検出手段からの信号と前記ＤＮＡチップ検出手段からの信号を用いて前記ノズルプレートの移動を制御するためのノズルプレート制御手段とを備えたＤＮＡチップ処理装置。
【請求項２】
前記ノズルプレートは、
前記ＤＮＡチップ格納部の開口部を密閉するフィルムが着脱可能であり、前記ノズルプレートを上下に昇降させることで前記ＤＮＡチップ格納部の開口部の密閉と開放を行うことができる、請求項１に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項３】
前記検出板は、
前記ＤＮＡチップと接触する部分の形状を凹形状とする請求項１に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項４】
前記ＤＮＡチップ検出手段は、
前記ノズルプレートを前記ウェルプレートに下降させた際に前記検出板が前記ＤＮＡチップ格納部に格納されたＤＮＡチップと接触して前記検出板の位置が変化することを検出する請求項１に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項５】
前記ノズルプレート制御手段は、
前記ＤＮＡチップ検出手段から検出信号を検出した時に前記ノズルプレートの下降を停止し、
前記ノズルプレート位置検出手段から得られた信号によってノズルプレートの初期位置から停止位置までの距離を計算する移動量計算手段と、
前記移動量計算手段より得られる計算結果と所定の閾値とを比較する比較手段と、
前記計算結果が所定の閾値より大きければ正常と判定し、前記計算結果が所定の閾値より小さければ異常と判定する判定手段を備え、
前記判定手段の結果が正常であれば前記ＤＮＡチップの処理を行い、異常であればエラー処理を行う請求項１に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【請求項６】
前記エラー処理は、
前記判定手段の結果が異常と判定された後に前記ノズルプレートを初期位置に戻し、且つユーザにエラーを通知するための通知手段にエラー通知信号を出力する請求項５に記載のＤＮＡチップ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡチップを洗浄処理、ハイブリダイゼーションする装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大量のＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイ）のハイブリダイゼーションや洗浄処理を、簡便な操作で効率よく処理する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図６を用いて、その詳細（ハイブリダイゼーション、洗浄）を説明する。
【０００３】
まず、ハイブリダイゼーション及び洗浄を行うためのウェルプレート１０１のＤＮＡチップ格納部１０２にＤＮＡチップ１００を挿入する。その後、検体１０３をＤＮＡチップ格納部１０２の開口部より注入し、検体の蒸発やコンタミネーションを防止するために、各ＤＮＡチップ格納部１０２の開口部を粘着フィルム１０４で密閉する。さらにウェルプレート１０１を固定するために押さえ板１０５をウェルプレート１０１上部に配置し、押さえ板１０５の止めねじ１０６にてウェルプレート１０１を固定する。
【０００４】
ウェルプレート１０１をＤＮＡチップ処理装置に固定（セット）を完了すると、ハイブリダイゼーション処理を実行する。そのために、ＤＮＡチップ処理装置は、ヒータ１０７を制御してＤＮＡチップ格納部１０２内の検体１０３を所定の温度で一定時間保つように温度管理が行われる。
【０００５】
ハイブリダイゼーション処理が終わった後、図７Ａ及びＢに示すような洗浄処理が行われる。ハイブリダイゼーション処理終了後に実行される洗浄処理は、洗浄液注入用ノズル１０８及び洗浄液吸引用ノズル１０９を備えたノズルブロック１１０をウェルプレート１０１に対して水平方向に移動する移動機構１１１により、ノズルブロック１１０を各ＤＮＡチップ格納部の所定の位置まで移動し、その位置でウェルプレート１０１に対して垂直方向に移動する移動機構１１２にてノズルブロック１１０を降下させ、フィルム穿刺口１１３（図７Ａの丸部分）を通して、粘着フィルム１０４を洗浄液注入用ノズル１０８及び洗浄液吸引用ノズル１０９にて穿刺し（図７Ａの穿刺状態を参照）、洗浄動作である洗浄液の注入及び吸引を実行する。
【０００６】
ここで、洗浄動作時の洗浄液注入用ノズル１０８と洗浄液吸引用ノズル１０９は、図７Ａに示すようにノズル１０８と１０９の間にＤＮＡチップ１００が位置するようにＤＮＡチップ格納部１０２の開口部から挿入される。さらに、洗浄時のノズル下降停止位置は、ノズル洗浄位置として決められた位置情報を元に移動機構１１２を移動させ、決められた位置で停止する。
【０００７】
また、図６に示すようにノズルの移動を行うための移動機構１１１、１１２や洗浄液が収納された洗浄液ボトル１１４から洗浄液を選択する洗浄液切替え弁１１５、洗浄液を吸引吐出する洗浄液ポンプ１１６、吸引吐出を選択できる吸引吐出切替え弁１１７、洗浄液を所定の温度に制御する熱交換ユニット１１８、さらにウェルプレート１０１からの廃液を吸引し、廃液ボトル１１９に収集するための廃液ポンプ１２０などをＣＰＵなどの装置全体を制御するメインコントローラ１２１にて制御し、洗浄の進行状態などを表示パネル１２２に表示しながら、装置として洗浄動作を実現する。
【０００８】
また、洗浄液ボトル１１４から洗浄液注入用ノズル１０８までと洗浄液吸引用ノズル１０９と廃液ボトル１１９までは、洗浄液を流すために配管１２３で接続されているものとする。
【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】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、ＤＮＡチップ１００の製造時における製造ばらつきにより反りがあるＤＮＡチップ（図７Ｂ）１２４を洗浄処理する場合、ノズル下降位置にＤＮＡチップ１２４があるため、ノズル下降時にノズル１０８、１０９とＤＮＡチップ１２４が接触し（図７Ｂにおいてノズルを下降させると、図中丸部分で接触）、ノズル１０８、１０９またはＤＮＡチップ１２４を破損してしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するもので、ＤＮＡチップを洗浄する際に、洗浄ノズルとＤＮＡチップとが接触することによるＤＮＡチップあるいはノズルの破損を効果的に防止することができる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】
【００１１】
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、液体を注入あるいは吸引するための複数のノズルと、前記複数ノズルを備え上下に昇降するノズルプレートと、前記ノズルプレートの下部に設けられたＤＮＡチップ格納部を持つウェルプレートと、前記複数ノズルの先端位置より突き出した位置に配置するように前記ノズルプレート上に構成された検出板と、前記ノズルプレートの位置を検出するノズルプレート位置検出手段と、前記ノズルプレートを前記ウェルプレートに下降させた際に、前記検出板が前記ＤＮＡチップ格納部に格納されたＤＮＡチップに接触したことを検出するＤＮＡチップ検出手段と、前記ノズルプレート位置検出手段からの信号と前記ＤＮＡチップ検出手段からの信号を用いて前記ノズルプレートの移動を制御するためのノズルプレート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】
【００１２】
以上のように本発明のＤＮＡチップ処理装置によれば、ＤＮＡチップを洗浄するために、洗浄ノズルを取り付けたノズルプレートをウェルプレートに下降させてウェルプレートに格納したＤＮＡチップを洗浄する際に、洗浄ノズルとＤＮＡチップとが接触することによるＤＮＡチップあるいはノズルの破損を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置の構成図を示す。図２は、本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置のノズルプレートによるウェルプレートの密閉状態図を示す。図３は、本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置のノズル付近の詳細図を示す。図４は、本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置のノズルプレートの状態図を示す。図５は、本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置のノズルプレート制御処理部ブロック図を示す。
【００１５】
ここで、本発明のＤＮＡチップ処理装置の装置構成に関して図１を用いて説明する。ＤＮＡチップ処理装置は、洗浄液注入用ノズル１及び洗浄液吸引用ノズル２と、ノズル１、２の先端位置より突き出した位置に設けられた検出板５と、検出板５の上下移動を検出するためのセンサ６と、ノズル１、２と検出板５とセンサ６を備えたノズルプレート８を備えている。また、ノズルプレート８の下部には、ＤＮＡチップ格納部３を複数備えたウェルプレート４が配置されている。
【００１６】
ノズルプレート８には、水平移動機構９と垂直移動機構１０が設けられており、センサ６や移動機構１０の信号を処理するＤＮＡチップ検出回路１６やノズルプレートの位置を検出するノズルプレート位置検出回路１７と、これらの信号に応じてノズルプレート制御処理部１１により、ノズルプレート８の水平および垂直移動は制御される。
【００１７】
ウェルプレート４にＤＮＡチップ１２をウェルプレート４のＤＮＡチップ格納部３に格納し、さらにＤＮＡチップ１２と反応させる検体１３をＤＮＡチップ格納部３の開口部より注入する。その後、各ＤＮＡチップ格納部３の開口部を密閉するためのフィルム７をノズルプレート８に装着する。ノズルプレート８とフィルム７との着脱は容易に行なえるために、例えばノズルプレート８にフィルム挿入部を設け、フィルム７の差し込みや引き出しを容易に行うように構成されている。
【００１８】
次にウェルプレート４を装置にセットし、ノズルプレート８を下降させ、ＤＮＡチップ格納部３の開口部を密閉する。図２に密閉状態を示す。この時、ノズルプレート８に装着されたフィルムでウェルプレート４を密着させ、それぞれのＤＮＡチップ格納部３の開口部を密閉する。密閉には、ノズルプレート押付機構１８（押付力は、バネの力を利用）にて、ノズルプレート８をウェルプレート４に押付け、ＤＮＡチップ格納部の開口部に圧力をかけて密閉する。なお、ＤＮＡチップ格納部３の開口部を開放する時は、ノズルプレート８を上昇させれば良い。こうすることで、従来の行われていた粘着性フィルムでウェルプレート４を密閉する必要がなく、ＤＮＡチップ格納部の密閉と開放動作を、ノズルプレート８の上下制御を行うことにより、容易に行うことができる。
【００１９】
次に、ノズルプレートに配置された検出板５、ノズル１、２、センサ６の動作について図３と図４を用いて説明する。まず、検出板５は、検出板支持機構１９により支持されており、通常、検出板５を検出板支持機構１９のバネにより、ノズル１、２の先端位置より突き出した位置を保持している。
【００２０】
ノズルプレート８を下降させた時、検出板５は、図４Ｂに示すようにＤＮＡチップ格納部３に挿入され、ＤＮＡチップ１２と検出板５が接触することになる。ＤＮＡチップ１２と検出板５が接触した状態でノズルプレート８をさらに下降させると、図４Ｂの点線で示した楕円部分に示すように検出板５が上昇する。この時、ＤＮＡチップ１２や検出板５が破損しないように、検出板支持機構１９のバネにより、ＤＮＡチップ１２と検出板５の接触時の力が吸収される。ここで、検出板５のＤＮＡチップ１２に接触する部分の形状を凹形状とする。この形状を持つことで、ＤＮＡチップ１２に反りなどの異常がない状態において、検出板５とＤＮＡチップ１２の接触時に、図４Ｂの実線で示した楕円部分に示すように検出板５の凹形状の中央のへこみ部分がＤＮＡチップ１２に嵌め込むようになる。もし、ＤＮＡチップ１２に反りがあれば、図４Ｃの実線で示した楕円部分に示すように検出板５の先端部分がＤＮＡチップ２０と接触して検出板５が上昇する。ここで、図４Ａの実線で示す楕円部分のように検出板５の中央を凹形状は、反りの無いＤＮＡチップ１２を嵌め込むことができるような間隔を設けるものとする。
【００２１】
次にノズル１、２は、ノズルプレート８に固定されており、ノズルプレート８をウェルプレート４に下降させた時、ウェルプレート４のＤＮＡチップ格納部３の開口部より挿入される。センサ６は、検出板５の上下移動を検出できるようにノズルプレート８に配置する。センサ６は、ノズルプレート８をウェルプレート４に下降させ、検出板５とＤＮＡチップ１２が接触し、検出板５が上方に移動したことを検出する（図４Ｂ参照）。ここで、センサを例えばフォトセンサとし、検出板５が上方に移動した時、フォトセンサの発光部から受光部への光を検出板で遮光する構成にすることで、検出板５が上方に移動したことを検出することができる。なお、センサ６は、フォトセンサなどの光学的に検出する以外にも、磁気的、電気的に検出する方法でもかまわない。
【００２２】
次にノズルプレート８の制御手段であるノズルプレート制御処理部１１に関して、図４と図５を用いて説明する。  ノズルプレート制御処理部１１は、ＣＰＵなどの装置全体を制御するメインコントローラ１４の処理として実装することができる。ノズルプレート制御処理部１１は、ＤＮＡチップ検出回路１６とノズルプレート位置検出回路１７からの信号を元に処理を実行する。
【００２３】
ＤＮＡチップ検出回路１６は、センサ６からのＤＮＡチップ検出信号の変化を検出（信号のエッジ検出等）し、メインコントローラ１４に通知する。また、ノズルプレート位置検出回路１７は、移動機構１０の移動に応じて発生するパルス信号のエッジをカウントし、そのカウント数をメインコントローラ１４に通知する。
【００２４】
ノズルプレート制御処理部１１は、ＤＮＡチップ検出回路１６から通知により、その処理を開始する。まず、移動機構１０を停止させるため、メインコントローラ１４から移動機構１０に停止信号を出力する。次に移動量計算手段である移動量計算処理部３０にて、移動機構１０の停止位置を求めるため、ノズルプレート位置検出回路１７から得られたカウント数に所定の数値を掛け算し、停止位置を算出する。この算出された停止位置と、メインコントローラ１４内に保存されている値であるノズルプレートの初期位置との値を元にノズルプレート８の移動量を算出する。次に比較手段である比較処理部３１にて、算出した移動量とメインコントローラ１４内に保存された所定の閾値との大小関係を比較する。最後に判定手段である判定処理部３２にて、比較処理部３１の比較結果を元に正常、異常の判定を行う。
【００２５】
ここで、判定処理部３２にて正常と判定する場合と異常と判定する場合のノズルプレート８の状態を図４Ｂと図４Ｃに示す。図４Ｂに示すようにＤＮＡチップ１２に反りがない場合は、検出板５の凹形状のへこみ部分とＤＮＡチップ１２が嵌め込まれた状態で接触し（図４Ｂの実線の楕円部分）、センサ６から信号が出力され、ノズルプレート制御処理部１１を実行する。また、図４Ｃに示すようにＤＮＡチップ２０に反りがある場合は、検出板５の先端部分がＤＮＡチップ２０と接触し（図４Ｃの実線の楕円部分）、センサ６から信号が出力され、ノズルプレート制御処理部１１を実行する。
【００２６】
ここで、上記それぞれの場合において、図４Ｂのノズルプレート８ａの位置（ノズルプレート８ａの位置をノズルプレート初期位置とする）からノズルプレート８ｂまでの移動量であるＤ１と、図４Ｃのノズルプレート８ａの位置からノズルプレート８ｃまでの移動量であるＤ２が異なる（Ｄ１＞Ｄ２）ことから、ノズルプレート制御処理部１１の移動量計算処理部３０、比較処理部３１、判定処理部３２を用いて、移動量がＤ１である時を正常、移動量がＤ２である時を異常と判定することができる。
【００２７】
また、判定処理部３２にて、正常と判定された場合は、洗浄処理を実行するため、メインコントローラ１４より移動機構１０に指定距離だけ移動させる信号を出力し、ノズルプレート８を洗浄開始位置まで移動させる。また、異常と判定された場合は、ノズルプレート８を初期位置（ノズルプレート８ａの位置）に移動させるため、メインコントローラ１４より移動機構１０に信号を出力し、ノズルプレートを初期位置に移動させ（図４Ａの状態）、さらにエラーをユーザに知らせるために、通知手段である表示パネル１５に信号を出力し、エラー状態を表示する。
【００２８】
上記装置構成とノズルプレートの制御方法にて、ＤＮＡチップを洗浄処理する場合、ノズル１、２の下降位置にＤＮＡチップ１２が存在し（ＤＮＡチップに反りがある）、ノズル１、２とＤＮＡチップ１２が接触することで、ノズルまたはＤＮＡチップが破損してしまうことを防ぐことができる。
【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チップ洗浄時に洗浄ノズルやＤＮＡチップの破損を効果的に防止でき、一度の実験において大量のＤＮＡチップを自動で洗浄処理を行う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における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ＤＮＡチップ処理装置のノズルプレートによるウェルプレートの密閉状態図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置のノズル付近の詳細図
【図４】本発明の実施の形態１におけるＤＮＡチップ処理装置のノズルプレートの状態図
【図５】本発明の実施の形態１におけるノズルプレート制御処理部ブロック図
【図６】従来のＤＮＡチップ処理装置の構成図
【図７】従来のＤＮＡチップ処理装置のノズルプレートの状態図
【符号の説明】
【００３１】
１  洗浄液注入用ノズル
２  洗浄液吸引用ノズル
３  ＤＮＡチップ格納部
４  ウェルプレート
５  検出板
６  センサ
７  フィルム
８  ノズルプレート
９  水平移動機構
１０  垂直移動機構
１１  ノズルプレート制御処理部
１２  ＤＮＡチップ
１３  検体
１４  メインコントローラ
１５  表示パネル
１６  ＤＮＡチップ検出回路
１７  ノズルプレート位置検出回路
１８  ノズルプレート押付機構
１９  検出板支持機構
２０  反りのあるＤＮＡチップ
３０  移動量計算処理部
３１  比較処理部
３２  判定処理部
１００  ＤＮＡチップ
１０１  ウェルプレート
１０２  ＤＮＡチップ格納部
１０３  検体
１０４  粘着フィルム
１０５  押さえ板
１０６  止めねじ
１０７  ヒータ
１０８  洗浄液注入用ノズル
１０９  洗浄液吸引用ノズル
１１０  ノズルブロック
１１１  水平移動機構
１１２  垂直移動機構
１１３  フィルム穿刺口
１１４  洗浄液ボトル
１１５  洗浄液切替え弁
１１６  洗浄液ポンプ
１１７  吸引吐出切替え弁
１１８  熱交換ユニット
１１９  廃液ボトル
１２０  廃液ポンプ
１２１  メインコントローラ
１２２  表示パネル
１２３  配管
１２４  反りのあるＤＮＡチップ
【図１】
2008256643.tif 000003
【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】
2008256643.tif 000008
【図７】
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