(57)【要約】【課題】核酸を含有する試料からの核酸の抽出・精製、分析までの一連の操作を連動させ得、さらに情報の書き込み・読み取りまでも行い得る、微小化スケールで実現可能な装置およびそれを利用した方法を提供する。【解決手段】（ａ）強磁性粒子およびシリカを有する磁気応答粒子と、核酸を含有する液体試料とを接触状態に保持する手段、（ｂ）磁場をかけて、磁気応答粒子を液体試料から分離する処理を行う手段、（ｃ）電場をかけて、核酸を磁気応答粒子から分離する処理を行う手段、（ｄ）核酸を分析する手段、（ｅ）上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理を行うのに少なくとも必要な情報を非接触で通信する処理を行う手段を備える核酸分析装置、ならびに、該装置を用いて核酸を分析する方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の（ａ）〜（ｅ）の手段を備える、核酸を分析する装置。
（ａ）強磁性粒子およびシリカを有する磁気応答粒子と、核酸を含有する液体試料とを接触状態に保持する手段、
（ｂ）磁場をかけて、磁気応答粒子を液体試料から分離する処理を行う手段、
（ｃ）電場をかけて、核酸を磁気応答粒子から分離する処理を行う手段、
（ｄ）核酸を分析する手段、
（ｅ）上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理を行うのに少なくとも必要な情報を非接触で通信する処理を行う手段。
【請求項２】
手段（ｄ）が、核酸を増幅する処理を行う手段を有するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
手段（ｄ）が、増幅した核酸の電気泳動処理を行う手段を有するものである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
手段（ｄ）が、核酸を分取するための手段を有するものである、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
手段（ｄ）が、分取した核酸のハイブリダイゼーション処理を行う手段、および／または、分取した核酸を分光分析する手段を有するものである、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
手段（ｅ）が半導体チップを有する同定デバイスを含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
上記同定デバイスが、半導体チップの表面に形成された通信用コイルをさらに有するものである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
上記半導体チップが、情報の書き込みおよび読み込み可能な不揮発性のメモリを有するものである、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
各手段による処理が面積１ｃｍ２〜４０ｃｍ２のステージで行われるように構成されてなる、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
上記ステージには、少なくとも（ａ）〜（ｄ）の各手段による処理が行われるための溝が形成されてなり、当該溝の幅が５μｍ〜１ｍｍである請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
手段（ｅ）が、半導体チップおよび該半導体チップの表面に形成された通信用コイルを有する同定デバイスであり、上記ステージ内部に埋め込まれてなるか、または、ステージ表面に露出しないようにカバー層が表面に形成されてなることによって、ステージに内蔵されたものである請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
上記半導体チップに予め書き込まれている情報を読み取り、この情報に基づいて各手段による一連の動作を実施し、この動作の途中あるいは終了時に、必要情報をこの半導体チップに書き込む機能を有する請求項６〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
ピペッティングする手段をさらに備える、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
上記各手段の少なくとも一つを自動的に制御し得る制御手段をさらに備える請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の装置を用いることを特徴とする液体試料中の核酸の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的とする核酸を含有する液体試料中の核酸を分析する装置およびそれを用いた核酸を分析する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核酸を含有する細胞等の生物材料からの核酸の抽出・精製は、遺伝子工学や臨床診断の分野では重要なステップである。例えば、ある遺伝子について解析しようとする場合、まず、その遺伝子を保持する細胞等の生物材料からＤＮＡやＲＮＡといった核酸を抽出することが必要である。また、細菌やウイルスといった感染体の検出のためのＤＮＡ／ＲＮＡ診断においても、血液等の生物材料から細菌やウイルスの核酸を抽出した後、検出することが必要である。
【０００３】
一般に、生物材料に含まれるＤＮＡやＲＮＡといった核酸は、遊離した状態で存在するわけでなく、タンパク質、脂質、糖から構成される細胞膜や細胞壁等の殻の中に存在し、ほとんどの場合、核酸自身もタンパク質との複合体を形成している。したがって、生物材料から核酸を抽出・精製する場合には、まず超音波や熱による物理的破砕処理やプロテアーゼによる酵素処理、界面活性剤や変性剤による処理等を施すことにより核酸を遊離させ、さらに、フェノール等の有機溶媒による抽出操作や超遠心分離、イオン交換体等の担体を使用したカラムクロマトグラフィー等により、破砕物中から核酸を精製する必要がある。これらの手法は、核酸や出発材料、さらには抽出した核酸の用途に応じて組み合わされ、それぞれ最適化されて用いられている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
しかし、これらの方法は遠心分離など煩雑な工程を含むため非常に手間がかかる作業である。さらに、これらの方法により抽出された核酸サンプル中には、その後の解析にとって弊害となるタンパク質などの夾雑物質が多く含まれている。そのため、純度よく核酸を得るためには、これらの抽出操作を行った後に塩化セシウム等による密度勾配を利用した超遠心分離操作やフェノール／クロロホルム抽出に代表されるような煩雑で、かつ長時間を要するタンパク質除去操作を行う必要がある。
【０００５】
簡便な核酸抽出法としてシリカを核酸結合性固相担体として使用する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この方法は、バクテリアなどの生物材料から核酸を一段階で抽出することが可能な上、溶出液として水またはＴＥバッファーなど低濃度の緩衝液を使用するため、特別な脱塩濃縮操作が不要で、抽出した核酸を直ちに後の解析に使用することができるという利点がある。
しかしながら、本方法によりシリカから溶出させて得られた核酸は濃度が低く、収量においても満足できるものではなかった。従って、小量の核酸で分析が可能なＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）などには通常のスケールで適用できるが、サザンハイブリダイゼーションやノーザン・ブロットなどの分析には大スケール化とその後の濃縮工程という煩雑な操作を必要とする。また、この方法では、核酸の抽出・精製に十分な量の核酸結合性固相担体が必要であり、スケールを微小化し得た装置の実現が困難であった。さらに、このような従来の方法によるシステムを自動で行い得るシステムを構築するためには、核酸が結合した担体の攪拌、分離、移動の諸動作のためにピペット操作をおこなうロボットアームを有する大掛かりな装置を必要とするため、システムの微小化はさらに困難であった。
【０００６】
更に簡便性を高めた核酸抽出方法として核酸結合用磁性担体を使用する核酸単離方法があり、例えば核酸が共有結合し得る重合性シラン被膜により覆われた超常磁性酸化鉄核を有する磁気応答粒子を利用することが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。しかしながら本方法も、溶出させて得られた核酸の濃度、収量における不満を解消できるものではなかった。またこの方法では、スケールの微小化への適用が困難であるという問題もあった。
【０００７】
上述したようなシリカやシラン被膜により担体に結合または吸着している核酸は、従来、所定のバッファーや水によりほとんど全てが溶出すると考えられてきたため、核酸の収量が低い理由は磁気応答粒子の核酸結合能が低いことによるものと考えられてきた。従って、担体の材質、粒形、表面積などに種々の改良が施されてきた（特許文献３，４を参照。）。しかしながら、上記担体に結合あるいは吸着している核酸の状態によっては、所定のバッファーや水によっても溶出が困難であるという問題があった。
【０００８】
また、生物材料からの核酸の抽出・精製、さらには分析までもを微小スケールで行い得ることは、微量サンプルの核酸分析を可能とし、診断分野への用途開拓が期待される。しかしながら現在に至るまで、限られた面積の平面領域内で核酸の抽出精製工程を含む全核酸分析工程を実行し得る核酸分析装置は開発されていない。
【０００９】
さらに従来、核酸の抽出精製などの一連の操作を実行するためには、通常各種の記録媒体に必要な情報を記録しておいて、操作時には、これらの記録媒体から必要な情報を読み出してコンピュータ等を用いてシステムを動作させていた。また抽出・精製した核酸の分析データ等も、通常は各種の記録媒体に記録して保存するか、あるいはコンピュータ内のメモリに保存されていた。したがって核酸の抽出・精製操作や、抽出した核酸の分析データは、その都度これらの記録媒体から読み出し、各種の処理が行われていた。このような理由から、簡便に効率良く核酸を抽出・精製し分析することができると同時に、それを実行するための簡便な情報の読み出しと分析結果などの記録ができる装置・方法の開発が求められていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２−２８９５９６号公報
【特許文献２】
特開昭６０−１５６４号公報
【特許文献３】
特公平７−１３０７７号公報
【特許文献４】
特開平９−１２９２９号公報
【非特許文献１】
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｌｏｎｉｎｇ：  Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｍａｎｕａｌ，  ２ｎｄ  ｅｄ．  （Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｐｒｅｓｓ，  １９８９）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、核酸を含有する液体試料からの核酸の抽出・精製、分析までの一連の操作を連動させ得、さらに情報の書き込み・読み取りまでも行い得る、微小化スケールで実現可能な装置およびそれを利用した方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、まず、強磁性粒子をシリカで被覆してなる磁気応答粒子を用いることで、適宜、磁場・電場をかければ簡便かつ安価に攪拌、分離、移動の諸動作をおこなうことができ、非常に効率良く核酸を精製することができることを見出した。さらに、核酸がリン酸結合骨格を有するため負の電荷を持つことを利用し、磁気応答粒子を含む系を電場におくことで、磁気応答粒子から核酸を高収率で遊離することも見出した。これらの知見に基づけば、従来の方法では小型化が困難であった核酸の抽出・精製工程を小型化し得、安価かつ簡単な構成にて核酸を分析することができ、また、使用する液体試料の量が極めて僅かであっても高感度な分析が可能となる。さらに、システムの自動化のためにピペッティング手段を設ける場合であっても、核酸の単離等に要する手段が微小化されるため、システム全体としては比較的微小化が図れることが期待される。したがって、システムの微小化が容易であり、微小化可能な核酸分析のトータルシステム、いわゆる核酸分析の微小化ＴＡＳ（トータル・アナリシス・システム）を実現することが可能となる。
さらに本発明者らは、半導体チップを有する同定デバイスを利用することで、核酸の抽出・精製、分析に必要な情報を非接触で通信する処理を行うことができ、核酸を含有する液体試料より核酸を簡便に抽出・精製し分析すると同時に、必要な情報の読み取り、書き込みまで行える微小化ＴＡＳを提供するものである。
【００１３】
すなわち本発明は、以下の構成からなる。
〔１〕以下の（ａ）〜（ｅ）の手段を備える、核酸を分析する装置。
（ａ）強磁性粒子およびシリカを有する磁気応答粒子と、核酸を含有する液体試料とを接触状態に保持する手段、
（ｂ）磁場をかけて、磁気応答粒子を液体試料から分離する処理を行う手段、
（ｃ）電場をかけて、核酸を磁気応答粒子から分離する処理を行う手段、
（ｄ）核酸を分析する手段、
（ｅ）上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理を行うのに少なくとも必要な情報を非接触で通信する処理を行う手段。
〔２〕手段（ｄ）が、核酸を増幅する処理を行う手段を有するものである、上記〔１〕に記載の装置。
〔３〕手段（ｄ）が、増幅した核酸の電気泳動処理を行う手段を有するものである、上記〔２〕に記載の装置。
〔４〕手段（ｄ）が、核酸を分取するための手段を有するものである、上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の装置。
〔５〕手段（ｄ）が、分取した核酸のハイブリダイゼーション処理を行う手段、および／または、分取した核酸を分光分析する手段を有するものである、上記〔４〕に記載の装置。
〔６〕手段（ｅ）が半導体チップを有する同定デバイスを含有する、上記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の装置。
〔７〕上記同定デバイスが、半導体チップの表面に形成された通信用コイルをさらに有するものである、上記〔６〕に記載の装置。
〔８〕上記半導体チップが、情報の書き込みおよび読み込み可能な不揮発性のメモリを有するものである、上記〔６〕または〔７〕に記載の装置。
〔９〕各手段による処理が面積１ｃｍ２〜４０ｃｍ２のステージで行われるように構成されてなる、上記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の装置。
〔１０〕上記ステージには、少なくとも（ａ）〜（ｄ）の各手段による処理が行われるための溝が形成されてなり、当該溝の幅が５μｍ〜１ｍｍである上記〔９〕に記載の装置。
〔１１〕手段（ｅ）が、半導体チップおよび該半導体チップの表面に形成された通信用コイルを有する同定デバイスであり、上記ステージ内部に埋め込まれてなるか、または、ステージ表面に露出しないようにカバー層が表面に形成されてなることによって、ステージに内蔵されたものである上記〔９〕または〔１０〕に記載の装置。
〔１２〕上記半導体チップに予め書き込まれている情報を読み取り、この情報に基づいて各手段による一連の動作を実施し、この動作の途中あるいは終了時に、必要情報をこの半導体チップに書き込む機能を有する上記〔６〕〜〔１１〕のいずれかに記載の装置。
〔１３〕ピペッティングする手段をさらに備える、上記〔１〕〜〔１２〕のいずれかに記載の装置。
〔１４〕上記各手段の少なくとも一つを自動的に制御し得る制御手段をさらに備える上記〔１〕〜〔１３〕のいずれかに記載の装置。
〔１５〕上記〔１〕〜〔１４〕のいずれかに記載の装置を用いることを特徴とする液体試料中の核酸の分析方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の核酸分析装置１の好ましい一例を簡略化して示す図である。本発明の核酸分析装置１は、強磁性粒子をシリカで被覆してなる磁気応答粒子（以下、単に「磁気応答粒子」ということがある）を利用して、核酸を含有する液体試料から核酸を抽出・精製し、分析する装置であり、以下の（ａ）〜（ｅ）の手段を少なくとも備える。
（ａ）強磁性粒子およびシリカを有する磁気応答粒子と、核酸を含有する液体試料とを接触状態に保持する手段（手段（ａ））、
（ｂ）磁場をかけて、磁気応答粒子を液体試料から分離する処理を行う手段（手段（ｂ））、
（ｃ）電場をかけて、核酸を磁気応答粒子から分離する処理を行う手段（手段（ｃ））、
（ｄ）核酸を分析する手段（手段（ｄ））、
（ｅ）上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理を行うのに少なくとも必要な情報を非接触で通信する処理を行う手段（手段（ｅ））。
【００１５】
本発明の核酸分析装置１における手段（ａ）は、液体試料中の核酸と磁気応答粒子とを吸着せしめるために、磁気応答粒子と液体試料とを接触状態に保持する手段である。かかる手段（ａ）としては、磁気応答粒子と液体試料とを混合し得る空間領域（以下、この空間領域を「反応室」ともいう）を１個以上有していればよい。反応室の大きさに特に制限はなく、複数個有する場合には全て同一の大きさであっても互いに異なる大きさであってもよいが、スケールを微小化し得る観点から、１ｍｍ３〜１００ｍｍ３の容積を有しているのが好ましい。また、反応室の形状にも特に制限はなく、半球状、円錐状、直方体状、すり鉢状などの適宜の形状の空間領域を有する凹部（窪み）であればよい。なお反応室は、空間領域が形成されているならば、その壁部が適宜の凹凸部分や湾曲、屈曲した部分を有していてもよい。図１には、たとえば、碁盤の目状に並ぶように設けられた直径約６ｍｍの半球状の凹部２を複数個（具体的には、１２個）有し、各凹部２が溝３にて互いに連通されてなる例を示す（核酸分析装置１の、これら凹部２および溝３が形成された領域を「核酸精製部Ａ」という。）。図１に示す核酸分析装置１では、上記複数個の凹部２のうちの少なくともいずれかが反応室として使用される。なお図１に示す例において、凹部２のうちの反応室として使用されるものを除いた少なくともいずれかは、後述する回収室としての役割を兼ねてもよい。
【００１６】
反応室における磁気応答粒子と液体試料中の核酸とを接触せしめるための磁気応答粒子と液体試料との混合の条件としては、核酸や磁気応答粒子の性状を損わないならば、特に制限はない。磁気応答粒子と核酸とが接触状態におかれるならば、これらは互いに吸着するため、磁性応答粒子と液体試料とを単に共存させるだけでもよい。したがって本発明の核酸分析装置１は、磁気応答粒子と液体試料とを混合し、磁気応答粒子に核酸を吸着させるために、必ずしも特別な機器等を要しないが、たとえばピペットのような吸引吐出手段などをさらに有していてもよい。
【００１７】
核酸をシリカに特異的に吸着させ得ることからは、カオトロピック物質を少なくとも含有する核酸抽出精製用溶液を共存させて（カオトロピックイオンの共存下で）、反応室内で磁気応答粒子と液体試料との混合を行うのが好ましい。上記カオトロピック物質としては、グアニジン塩、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、（イソ）チオシアン酸ナトリウム、尿素などから選ばれる少なくとも１種が挙げられ、グアニジンチオシアン酸塩が特に好ましい。核酸抽出精製用溶液中のカオトロピック物質の濃度に特に制限はないが、１モル／Ｌ〜１０モル／Ｌであるのが好ましい。核酸抽出精製用溶液としては、上記カオトロピック物質以外に、たとえば、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）、トリス／塩酸緩衝液、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００などを含有するものを好適に使用することができる。
核酸抽出精製用溶液は、上記反応室に供される前に液体試料または磁気応答粒子に予め混合されていてもよいし、反応室内に磁気応答粒子および液体試料を添加した後に、核酸抽出精製用溶液を添加するようにしてもよい。また本発明の核酸分析装置は、反応室に磁気応答粒子、液体試料、核酸抽出精製用溶液（あるいは、上記液体試料と核酸抽出精製用溶液との混合物）をそれぞれ供給するためのピペッティング手段やバルブディスペンス機構を有していてもよい。
【００１８】
本発明の核酸分析装置における手段（ｂ）は、磁気応答粒子に磁場をかけ、磁気応答粒子およびこれに吸着した核酸（以下、これらを「磁気応答粒子−核酸結合体」ということがある。）を反応室より移動させることにより、核酸を液体試料から分離する処理を行う手段である。手段（ｂ）は、所望に応じて、磁気応答粒子を感応させて磁気応答粒子−核酸結合体を反応室より移動させ得るに十分な磁力を発揮できる永久磁石、電磁石などの従来公知の適宜の磁石を磁場発生源として使用することができる。好適には、磁束密度が５００ガウス〜４０００ガウス、特には３０００ガウスの磁石が使用される。図１には、手段（ｂ）として、磁気発生源およびその可動用デバイス４を有している例を示している。このように本発明の核酸分析装置においては、磁気応答粒子を核酸の担体として用い、磁場の制御により核酸を攪拌、分離、移動させる構成とすることで、装置の大型化の原因となるピペットを用いる工程を減らすことができ、装置の微小化に貢献し得る。
【００１９】
本発明の核酸分析装置は、上記反応室に連通した分離用流路を有し、手段（ｂ）による磁場の制御により、上記磁気応答粒子−核酸結合体を反応室から分離用流路に移動させることで、上述した核酸の液体試料からの分離を実現する。図１に示す核酸分析装置１においては、上述のように核酸精製部Ａに複数個の半球状の凹部２とこれらを互いに連通する溝３とを有するが、この複数本の溝３のうち、反応室として使用した凹部２に隣接する溝のいずれかを上記分離用流路として使用することができる（無論、複数個の凹部２をそれぞれ反応室として使用した場合には、これらにそれぞれ隣接する溝のいずれかをそれぞれ分離用流路として使用することができる。）。
上記分離用流路の幅は、手段（ｂ）による磁場の制御により液体試料より単離された磁気応答粒子−核酸結合体が移動し得る程度の大きさを有するならば特に制限されるものではなく、全て同一の幅であっても互いに異なっていてもよい。核酸分析装置のスケールの微小化の観点（特には、後述のように各手段による処理が面積１ｃｍ２〜４０ｃｍ２のステージで行われるように構成されるのが好ましいことから）、分離用流路の幅は、５μｍ〜１ｍｍであるのが好ましい。図１には、幅約９００μｍの溝３にて複数個の凹部２が互いに連通されてなる例を示している。分離用流路の形状についても、上記のように磁気応答粒子−核酸結合体が移動し得るならば特に制限はなく、直線状であっても曲線状であってもよいが、図１に示す溝３のように直線状であるのが好ましい。
【００２０】
手段（ｃ）は、上記液体試料から分離した後の磁気応答粒子−核酸結合体に電場をかけることによって、磁気応答粒子から核酸を遊離させ、これらを分離する手段である。電場をかける条件は、核酸や磁気応答粒子の性状を損なわない緩やかな条件であることが好ましく、１０Ｖ〜２００Ｖの電圧の印加が好適である。電場は、従来公知のパワーサプライや電気泳動装置などを使用してかけることができる（図１に示す核酸分析装置１は、手段（ｃ）として、パワーサプライ５を有している。）。手段（ｃ）による処理は、上記分離用流路を含む流路のうちのいずれか（たとえば、図１に示す例では、溝３のいずれか）で行えばよい。例えば、流路に電解質溶液を予め注入しておき、ここに磁気応答粒子−核酸結合体を存在させ、１０Ｖ〜２００Ｖ程度の電圧を印加する。これにより、核酸のみを正極方向に移動させることで磁気応答粒子と核酸とを分離し、精製された核酸を得ることができる。また、電解質溶液に浸漬した状態のゲルマトリックスを流路に予め設置しておき、ここに磁気応答粒子−核酸結合体を存在させ、ゲルマトリックスに１０Ｖ〜２００Ｖ程度の電圧を印加する。これにより、磁気応答粒子はゲルマトリックス内を移動しないため、核酸のみを正極方向に移動させることができ、磁気応答粒子と核酸とを分離して、精製された核酸を得ることができる。
このように電場を利用することで、単に水やバッファーに溶出させるだけの場合とは異なり、高収率で磁気応答粒子から核酸を遊離させることができ、微小量分析の実現に貢献し得る。
【００２１】
上記電解質溶液としては、従来公知の組成のものを特に制限されることなく用いることができる。たとえば、ＴＡＥ（トリス／酢酸／ＥＤＴＡ）、ＴＢＥ（トリス／ホウ酸／ＥＤＴＡ）というような組成のものが例示される。また、ゲルマトリックスについても、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。たとえば、ポリアクリルアミドやアガロースなどが例示される。
【００２２】
また、手段（ｃ）による核酸と磁気応答粒子との分離には、適当な孔を有するメンブレンを利用することもできる。すなわち、流路において磁気応答粒子−核酸結合体を含む液をメンブレンで覆い、適当な電圧（１０Ｖ〜２００Ｖ）を印加することにより、磁気応答粒子から核酸が遊離するので、精製された核酸を回収することができる。メンブレンは、当分野において従来より広く使用されている適宜のものを特に制限なく使用することができ、たとえば、セルロース、セラミックス、ポリスルホン、セルロースアセテートなどの素材により形成されたものが使用される。またメンブレンは、上記磁気応答粒子より小さな孔径のものを好適に使用することができる。
また、上記磁気応答粒子−核酸結合体を含む液としては、たとえば磁気応答粒子−核酸結合体をＴＡＥ（トリス／酢酸／ＥＤＴＡ）、ＴＢＥ（トリス／ホウ酸／ＥＤＴＡ）というような組成の分散媒に、分散させたものを好適に使用することができる。
【００２３】
磁気応答粒子−核酸結合体は、手段（ｂ）による磁場の制御により上述したような手段（ｃ）による処理を行うための流路に移動させてもよく、また、上記手段（ｂ）により液体試料より分離した後の磁気応答粒子−核酸結合体をピペッティング手段（図示せず）などによって分取し、手段（ｃ）による処理を行うための流路に分注するなどしてもよい。上記手段（ｂ）により液体試料より分離した後の磁気応答粒子−核酸結合体をピペッティング手段などによって他の空間領域（たとえば、図１の例においては、凹部２のうち反応室として使用したものを除くいずれか）に移し、例えば約７０％のエタノールで数回洗浄した後、担体を乾燥し、その後滅菌水やＴＥバッファなどの低イオン濃度の溶液を添加して処理し、上記手段（ｃ）による処理に供するようにしてもよい。これにより、精製された核酸の純度向上や磁気応答粒子からの核酸の遊離に対し好ましい結果が得られる。本発明の核酸分析装置は、これらの洗浄などの処理を行うための手段をさらに有していてもよい。
【００２４】
また手段（ｃ）による処理を行うに際しては、核酸を溶出させるための適宜の試薬を、ピペッティング手段やバルブディスペンス等を用いて加えるのが好ましい。核酸を溶出させるための適宜の試薬としては、特に制限されるものではなく、従来公知の適宜の滅菌水やＴＥバッファなどを使用することができる。
【００２５】
本発明の核酸分析装置は、上記手段（ｃ）により磁気応答粒子から分離した後の核酸を収容しておくための空間領域（以下、この空間領域を「回収室」という。）を１個以上有していてもよい。このような回収室を有することで、上記手段（ｃ）による処理後の核酸を、その後の適宜の手段による処理（たとえば、後述する核酸の増幅、分析など）に供するまで収納しておくことができる。回収室の大きさには特に制限はなく、複数個有する場合には全て同一の大きさであっても互いに異なる大きさであってもよいが、上述した反応室と同程度の大きさであればよい。回収室は、上述した反応室と流路（分離用流路であってもよい）を介して連通されていてもよいし、連通されていなくともよい。図１に示す例の核酸分析装置１では、核酸精製部Ａにおける上記複数個の半球状の凹部２のうちの反応室として使用するものを除く少なくともいずれかを、回収室として使用することができる。
【００２６】
本発明の核酸分析装置１の核酸精製部Ａにおいて、上記手段（ａ）〜（ｃ）による各処理は、複数個の凹部２およびこれらを互いに連通する溝３のうちのいずれにおいて行うかは特に制限されず、たとえば各々異なる領域で行ってもよいが、省スペース化（装置の微小化）を図る観点から、なるべく領域を共用して（たとえば、３本〜１０本程度の流路（溝）を共用して）行うのが好ましい。また、必要に応じ、同時に２つ以上の液体試料を処理したり、同一の液体試料を２つ以上に分けて処理するなど、複数の工程を同時に進め得るように実現されてもよい。この場合、各サンプル用として使用する凹部２、溝３を他のサンプル用として使用するものと区別するために、溝３に仕切りを設けてもよい。また、液体試料を移動させる際、全ての移動において磁場・電場を用いる必要はなく、一部においてはピペッティング等の公知の手段を用いても差し支えない（たとえば、上述した回収室が反応室と流路を介して連通されている場合には、電場を用いて核酸を回収室へと移動させることができ、回収室と反応室とが連通されていない場合には、ピペッティング手段にて、手段（ｃ）により磁気応答粒子より分離された後の核酸を分取し、回収室に分注することができる。）。
【００２７】
手段（ｄ）は、上記手段（ａ）〜（ｃ）による処理によって液体試料から単離した後の核酸を分析する手段である。本明細書中において、「核酸を分析する」とは、核酸を精製して増幅する、核酸を電気泳動の処理に供する、特定の核酸を分取する、ハイブリダイゼーションを行う、各種分光法による測定を行う、というような処理の少なくともいずれかを包含するものとする。これら手段（ｄ）を実現する具体的手段については、後述する。
【００２８】
本発明の核酸分析装置は、上記手段（ａ）〜（ｄ）に加え、これらの手段による処理を行うのに少なくとも必要な情報のやり取りを非接触で行うための手段（ｅ）をさらに備える。従来は、上記手段（ａ）〜（ｄ）の処理を実施した後、作業者が別の作業として本発明における手段（ｅ）による作業に相当する作業を実施していた。しかし本発明のように手段（ｅ）を備えることにより（好適には、後述するように半導体チップを有する同定デバイスとステージとを一体化して実現することにより）、上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理を行うのに少なくとも必要な情報の信号を、外部装置と非接触で（端子などの接触に依ることなく）やり取りすることができ、また、上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理を行うのに少なくとも必要な情報をあらかじめ記録しておいて必要に応じてこの情報を読み出す、また、分析結果などのデータを記録するという処理を、一体構成された装置内で行うことが可能となる。これにより、従来とは異なり上記情報をその都度記録媒体から読み出す必要がなく、簡便に効率良く核酸を抽出・精製し分析することができると同時に、それを実行するための簡便な情報の読み出しと分析結果などの記録を行うことができる。外部装置としては、たとえば、アンテナを通して非接触で情報のやり取りを行うためのリードライタや、さらにこのリードライタから情報を処理するためのコンピュータなどが挙げられる。
【００２９】
手段（ｅ）を半導体チップを有する同定デバイスで実現する場合、該同定デバイスは、外部装置と非接触で信号のやり取りを行うための通信用コイル（アンテナコイル）が半導体チップの表面に形成されてなるのが好ましい。この通信用コイルは、半導体チップの表面に渦巻状に形成される。また、かかる通信用コイルを有することで、後述するように同定デバイスをステージ内に埋め込んだ状態に設置する場合でも、半導体チップへの情報の読み取り、書き込みが可能となる。同定デバイスは、かかる半導体チップの表面に形成された通信用コイルにて外部装置と情報のやり取りを直接行うようにしてもよいし、後述するように同定デバイス６をステージＳに内蔵し、外部通信用コイル（外部アンテナコイル）７をステージＳ外に設け、該外部通信用コイル７を介して同定デバイス６の通信用コイルとの情報のやり取りを行うようにしてもよい（図１）。
【００３０】
また、上記同定デバイスにおける半導体チップは、外部装置からの情報の書き込み、読み込み可能な不揮発性のメモリを有することが好ましい。以下、本発明の実施の形態にかかる半導体チップ（ＩＣチップ）について説明する。
この半導体チップは、例えば、複数の回路ブロックを備えたものである。ここで、回路ブロックには、データやチップを識別する識別情報などの情報を記憶するメモリと、ＣＰＵのような論理制御回路を内蔵する。メモリはデータを保存するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＲＡＭなどから構成され、論理制御回路はＣＰＵやワイヤードロジックにより実現される。本半導体チップは、通信用コイルを接続することによりリードライタユニットと識別情報に基づいて交信したり、論理制御回路にて所定の処理を行ったりすることができる。さらに、回路ブロックは復調回路と変調回路とを含む送受信回路と、受信した電波を電力に換える電源回路とを有する。変調回路や復調回路は論理制御回路によって制御されて、クロックに同期して動作を行う。
半導体チップは、バッテリを内蔵しておらず、電源回路は接続した通信用コイルが受信した電波から電磁誘導によってその動作電力を得る。送受信回路の復調回路は、受信した電波を検波してからデータを得るために基底帯域信号を復元する。また、送受信回路の変調回路は、データを送信するために搬送波を送信データに応じて変化させて通信用コイルに送信する。変調方式は、例えば、キャリア（搬送）周波数の振幅を変えるＡＳＫ、位相を変えるＰＳＫなどを使用することができる。
【００３１】
半導体チップの構造については特に限定されるものではないが、後述するようにステージに搭載するためには半導体チップの占有面積はできる限り小さいことが好ましい。具体的には、同定デバイスは、通信用コイルを半導体チップの表面に直接実装したコイルオンチップ型で実現され、その大きさが２．３ｍｍ角、厚みが約０．５ｍｍである場合などが特に好適なものとして例示される。この表面には通信用コイルが渦巻状に２０〜５０ターンめっきなどの技術により半導体チップ上に絶縁層を介して形成されている。通信用コイルは、前記絶縁層に形成される開口部により半導体チップ上の回路と電気的に接続される。
【００３２】
また、通信距離を拡大させるために、半導体チップ上に通信用コイルを形成した構造ではなく、基板上にアンテナパターンを形成し、このアンテナパターンと基板上に搭載した半導体チップの接続端子部をワイヤボンディング、フリップチップ接合などの技術により電気的接合をとる構造にすることも可能である。
【００３３】
以上の手段（ａ）〜（ｅ）を備える本発明の核酸分析装置によれば、液体試料中の核酸を簡便な操作で、効率よく単離することができ、今までの技術では困難であった核酸を抽出精製し分析するための微小化されたシステムの構築が可能となる。また、外部から補助的な情報を非接触的に書き込め、かつ読み出せるようにしたシステムの構築が可能となる。また、必要情報をあらかじめシステムと一体化した半導体チップに記録しておくと、その度に記録媒体を取り出して情報を読み込むなどの煩雑な操作が必要となるが、本発明においては、核酸解析の情報処理を円滑且つ正確に行うことが可能となる。
【００３４】
また、同定デバイスにおける半導体チップには、一連の操作を実行するための固定情報のほかに、必要により被検査体の同定情報、例えば氏名、性別などの情報が記録されていてもよい。これにより被検査体の同定情報、すなわち氏名、性別、番号などを正確に管理することができる。このように本発明の核酸分析装置は、遺伝子診断分野にも有用である。
【００３５】
本発明の核酸分析装置における手段（ｄ）は、具体的には、核酸を増幅する処理を行う手段（以下、この手段を「手段（ｄ１）」という）を有しているのが好ましい。手段（ｄ１）としては、たとえばＰＣＲなど、従来公知の核酸を増幅し得るための方法を実現し得るものが例示される。ＰＣＲを利用して核酸を増幅する場合、手段（ｄ１）としては、ＰＣＲを行うための反応領域（以下、これを「増幅室」という）と、増幅室内をＰＣＲを行うに好適な温度サイクルに変化させ得る温度管理手段とを少なくとも有していればよい。
増幅室の大きさには特に制限はなく、複数個有する場合には全て同一の大きさであっても互いに異なる大きさであってもよいが、上述した反応室、回収室と同程度の大きさであればよい。図１に示す核酸分析装置１においては、たとえば、上記核酸精製部Ａにおける凹部２のうちの１つに、溝９を介して連通した凹部８が形成されてなり、この凹部８を上記増幅室として使用し得るように実現された例を示している（以下、図１に示す例の核酸分析装置１における凹部８および溝９を総称して、「核酸増幅部Ｂ」と呼ぶ。）。図１の例において、凹部８は直径約６ｍｍの半球状に形成され、溝９は、幅約９００μｍに形成されてなる。
また温度管理手段としては、増幅室内をＰＣＲ法を行うに好適な温度サイクルに変化させ得るものであればよく、従来公知のＰＣＲ装置に使用される温度管理手段を特に制限なく使用することができる。中でも、ペルチエ素子を利用した温度管理手段を用いると、反応を飛躍的に向上させることができ、好ましい。
【００３６】
手段（ｄ１）による核酸の増幅は、上記核酸精製部Ａで精製され回収された核酸を、核酸増幅部Ｂへ移し、凹部８（増幅室）内で増幅される。核酸精製部Ａから核酸増幅部Ｂへの移動は、電場を利用できるのは勿論、必要に応じ、ピペッティング等他の公知の方法を利用して差し支えない。ＰＣＲに要するポリメラーゼ、基質、プライマー、バッファなどは、試薬として予め増幅室内に注入しておいたり、後述するピペッティング手段により分注しておけばよい。
なお、上記のように核酸増幅部Ｂ（凹部８、溝９）を装置に設けることなく、核酸精製部Ａで精製し回収された核酸を、移動させることなくそのまま回収室として使用した凹部２内で、手段（ｄ１）による核酸の増幅を行ってもよい。
【００３７】
本発明の核酸分析装置における手段（ｄ）はまた、上記手段（ｄ１）により増幅した核酸を電気泳動する手段（以下、この手段を「手段（ｄ２）」という）を、さらに有しているのが好ましい。手段（ｄ２）は、電気泳動を行い得る大きさの流路（以下、この流路を「電気泳動用流路」と呼ぶ。）と、該電気泳動用流路に電場をかけるためのデバイスとを少なくとも有していればよい。電気泳動用流路の幅としては、一般的なキャピラリー電気泳動のために必要な幅であればよいが、５μｍ〜１ｍｍであるのが好ましく、５μｍ〜２００μｍであるのがより好ましい。電気泳動の際に電気泳動用流路に電場をかけるためのデバイスとしては、何ら特別な機器を要することなく、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。上述した手段（ｃ）の磁気応答粒子−核酸結合体に電場をかけるためのデバイスを併用してもよいし、これとは別途に、核酸やタンパク質を分離分析するための市販の電気泳動装置やパワーサプライを用いてもよい。電気泳動用流路には、アガロースゲルなど従来公知の電気泳動に用いるゲルを予め設置しておいてもよい。また手段（ｄ２）は、必要に応じ、エチジウムブロマイド、サイバーグリーンなどと核酸を混合し得るような構成を有していてもよい。手段（ｄ２）は、さらに、核酸の検出のためのデバイスとして、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像装置や、励起光を発生する発光ダイオードなどの光源などを有していてもよい。
【００３８】
図１に示す例の核酸分析装置１では、電気泳動用流路として幅約１００μｍの溝１０が形成され、この溝１０が、電場を利用して核酸を移動させるための幅約１００μｍの溝１１を介して、上記核酸増幅部Ｂの凹部８に連通されてなる。このような構成を有することで、上記核酸増幅部Ｂで増幅させた核酸を、電場を利用し、溝１１を経て、該溝１１と溝１０との交差部分にまで移動させることができ、核酸の増幅から電気泳動への移行を円滑に行うことができる。また、該核酸分析装置１は、溝１０での電気泳動を撮像可能に設置されたＣＣＤ撮像装置１２、および核酸の蛍光検出のための励起光発生源（ＬＥＤ）１３を有する（以下、図１に示す例の核酸分析装置１において、溝１０，１１が形成された部分を総称して、「分析部Ｃ１」と呼ぶ。）。
【００３９】
手段（ｄ）はまた、上記手段（ｄ２）に換えて、あるいは、上記手段（ｄ２）に加えて、核酸を分取するための手段（以下、この手段を「手段（ｄ３）」という）をさらに有していてもよい。手段（ｄ３）としては、たとえば、一方側の端部が上記分離用流路、回収室、増幅室、手段（ｄ２）による電気泳動用流路の少なくともいずれかに連通してなり、他方側の端部が行き止まりとなった流路（以下、この流路を「分取用流路」と呼ぶ。）などによって実現される。上記分取用流路の幅に特に制限はないが、電場をかけることができる程度の幅（５μｍ〜１ｍｍ）であるのが好ましい。このような手段（ｄ３）によって、手段（ｃ）により磁気応答粒子より分離した後の核酸、あるいは、手段（ｄ１）により増幅した後の核酸を、電場をかけて分取用流路に移動させ、分取することができる。
また、本発明の核酸分析装置は、手段（ｄ２）、（ｄ３）を同時に有していてもよいが、この場合には、分取用流路を、手段（ｄ２）の処理を行うための電気泳動用流路を含む流路と交差させることにより、目的のサイズの核酸のみを分取することができる。なお、上記電気泳動用流路を含む流路と分取用流路とは、同じ流路を共用するようにしてもよい。
【００４０】
また手段（ｄ）は、上記手段（ｄ３）を有する場合、さらに加えて、分取した核酸のハイブリダイゼーションの処理を行う手段（以下、この手段を「手段（ｄ４）」という）、および／または、分取した核酸を分光分析する手段（以下、この手段を「手段（ｄ５）」という）を備えていてもよい。これらの手段（ｄ４）および／または手段（ｄ５）を有することにより、核酸の精製から、測定やハイブリダイゼーションまでの工程を一体構成された中で行うことができる核酸分析装置を提供することができる。手段（ｄ５）による核酸の分光分析法としては、核酸の分析に有用な任意の分光法を特に制限なく採用することができ、例えば、吸光分光、蛍光分光および発光分光から選ばれる少なくともいずれかが挙げられる。
手段（ｄ４）、手段（ｄ５）は、従来公知の種々の手段、たとえば、サザンハイブリダイゼーション法、ノザンハイブリダイゼーション法や、ＵＶ吸収測定法、ＦＩＴＣラベル法、Ｃｙ３またはＣｙ５ラベル法、ＤＩＧラベル法などを、特に制限なく用いて実現することができる。
【００４１】
ここで、図２は、本発明の好ましい他の例の核酸分析装置１’を簡略化して示す図である。核酸分析装置１’は、分析部Ｃ１に換えて分取部Ｃ２が形成されてなる以外は図１に示した核酸分析装置１と同様であり、図１に示した例の核酸分析装置１と同様の構成を有する部分については、同一の参照符を付し、説明を省略する。
図２に示す例の核酸分析装置１’においては、分取用流路として、その一方側の端部が核酸増幅部Ｂの凹部８（増幅室）に連通し、他方側の端部が行き止まりとなった溝１４が形成されてなる（図２に示す核酸分析装置１’において、この分取用流路を有する部分を総称して、「分取部Ｃ２」と呼ぶ。）。図２に示す例の核酸分析装置１’において、溝１４は、幅約１００μｍに形成されてなる。かかる構成の核酸分析装置１’によれば、核酸増幅部Ｂにより増幅した後の核酸を、電気泳動をせずに、直ちに分取し、適宜ハイブリダイゼーションや分光分析等に供することが可能となる。
【００４２】
また図３は、本発明の好ましいさらに他の例の核酸分析装置１’’を簡略化して示す図である。核酸分析装置１’’は、分析部Ｃ１に加えて分取部Ｃ２が形成されてなる以外は図１に示した核酸分析装置１と同様であり、図１に示した例の核酸分析装置１と同様の構成を有する部分については、同一の参照符を付し、説明を省略する。
図３に示す例の核酸分析装置１’’においては、まず、その一方側の端部が核酸増幅部Ｂの凹部８（増幅室）に連通し、他方側の端部が行き止まりとなった溝１４が形成されてなる。さらに、溝１４に略直角を成して交差する溝１５と、溝１５に略直角を成して交差し、中途で略直角を成して折れ曲がる溝１６と、溝１６に略直角を成して交差する溝１７とが形成される。このように、図３に示す例の核酸分析装置１’’においては、手段（ｄ２）の処理を行うための流路（電気泳動用流路を含む）（図３の核酸分析装置１’’において、電気泳動用流路を含む溝１４，１５が形成された部分を総称して「分析部Ｃ１」と呼ぶ。）と、分取用流路（図３の核酸分析装置１’’において、分取用流路である溝１６，１７が形成された部分を総称して「分取部Ｃ２」と呼ぶ。）とを同時に有してなる。かかる構成の核酸分析装置１’’によれば、核酸増幅部Ｂにより増幅した後の核酸を、たとえば電場をかけることによって、溝１４を経由して溝１５との交差部分まで移動させた後に溝１５にて電気泳動に供され、電気泳動により分離された核酸が、溝１６と交差している部分にまで移動したとき、溝１６に流れる方向に電場をかけることにより、特定のサイズの核酸を分取することができる。このように分取された核酸は、ハイブリダイゼーションや吸光分光、蛍光分光或いは発光分光による測定が行われ得る。あるいは、核酸を増幅した（手段（ｄ１）による処理がなされた）後に、電気泳動を経ずに分取してもよい。あるいは、増幅した核酸を電気泳動に供した後、特定のサイズの核酸を分取してもよい。
【００４３】
なお上述した手段（ｄ１）〜（ｄ５）についても、同時に２つ以上の液体試料を処理したり、同一の液体試料を２つ以上に分けて処理するなど、複数の工程を同時に進め得るように実現されてもよい。
【００４４】
本発明の核酸分析装置は、少なくとも上述してきた手段（ａ）〜（ｅ）による処理を、面積１ｃｍ２〜４０ｃｍ２のステージで行われるように構成されてなるのが好ましい。このように本発明の核酸分析装置によれば、従来は実現が困難であった、面積１ｃｍ２〜４０ｃｍ２という格段に小さな平面領域内で、核酸の抽出精製から分析までを行うことができる、微小化ＴＡＳが提供され得る。
さらに上記ステージには、上記手段（ａ）〜（ｄ）による処理が行われるための上記溝（流路）の幅が、５μｍ〜１ｍｍであることが、装置の微小化の観点から好ましい。
【００４５】
図１〜図３には、核酸精製部Ａ、核酸増幅部Ｂ、ならびに分析部Ｃ１および／または分取部Ｃ２が、縦９５ｍｍ、横３８ｍｍのプレート（ステージＳ）に収まるように実現された例を示している。各核酸分析装置１，１’，１’’は、ステージＳの下方に、磁場発生源および可動用デバイス４、電場を発生させるためのパワーサプライ５を有し、またステージＳの上方に、ＣＣＤ撮像装置１２および励起光発生源１３を有している。
【００４６】
ステージは、ガラスやポリプロピレン、ポリカーボネートなどの一般的なプラスチック、或いは耐熱性樹脂等の公知のあるいは新規な高分子素材等を使用して形成されたものであればよい。ステージ各部のパターンの加工は、公知の方法によればよいが、その表面加工精度が磁気応答粒子の攪拌、分離、移動などに重要な影響を与えるので、例えば、射出成型法、ガラスモールディング法、ドライエッチング法、レーザーカッティング法、２Ｐ法などによる方法が好ましい。
【００４７】
また本発明の核酸分析装置が、上記のようなステージを有する場合において、手段（ｅ）を構成する同定デバイス６は、手段（ｅ）による処理を行う上での信頼性を高くするために、上記ステージの適当な位置に固定されて、装置に設置されるのが好ましい。ステージＳにおける同定デバイス６の固定位置は、上述した凹部２，８や溝３，９〜１１，１４〜１７などの形成を妨げない位置が好ましいが、特に制限されるものではなく、ステージ表面において凹部２，８や溝３，９〜１１，１４〜１７などとは異なる位置に固定してもよいし、ステージに内蔵してもよい。本発明の核酸分析装置を用いた核酸の分析に反応性の高い薬品を使用する場合においても、同定デバイスが薬品の影響を受けることなく信頼性よく確実に情報の読み出しや書き出しを行い得ることから、同定デバイス６は、ステージＳに内蔵されて設置されるのが好ましい。具体的には、ステージ内部に埋め込まれてなるか、または、ステージ表面に露出しないようにカバー層が表面に形成されてなることによって、同定デバイスがステージに内蔵されてなるのが好ましい。上記カバー層の形成材料としては、特に制限はされるものではないが、ガラス、プラスチック、セラミックスなど特に制限されるものではないが、中でもプラスチックが低コストで高い耐衝撃性が得られるため、好ましい。同定デバイスのステージへの埋め込み、あるいはカバー層の形成は、従来公知の適宜の手法を用いて容易に行い得る。また通信用コイルと接続された半導体チップからなるモジュールを基板製造時にモールドすることにより、基板内部にモジュールを完全に埋設させ、基板と一体化することも可能である。
【００４８】
上述のように同定デバイスがステージに内蔵されるように実現される場合、手段（ｅ）は上記同定デバイス６の他に、該同定デバイス６からの情報の読み出し、および同定デバイス６への情報の書き込みを行うための外部通信用コイル７を、ステージＳ外にさらに有しているのが好ましい（図１〜図３）。外部通信用コイル７は、たとえば、後述する解析装置を兼ねた制御装置１４内のリードライタ回路に接続されステージＳ中の半導体チップと非接触に交信する。これにより、制御装置１４内のこの半導体チップに記録されている情報の読み出し、およびこの半導体チップへの情報の記録を、外部通信用コイル７を通して行うことができる。
すなわち、制御装置１４からの指令により外部通信用コイル７に高周波電流が流れ、この高周波電流が半導体チップ側の通信用コイルに高周波電圧を誘起する。この電圧は整流平滑化されて半導体チップの動作電源になるとともに、検波されて信号になり半導体チップ内のＥＥＰＲＯＭに書き込まれる。この書き込まれた情報を読み出すには、外部の指令により半導体チップ側のコイルから外部通信用コイル７を通すことによって、解析装置側に情報を伝送できる。
【００４９】
さらに、本発明の核酸分析装置は、半導体チップに予め書き込まれている情報を読み取り、この情報に基づいて各手段による一連の動作を実施し、この動作の途中あるいは終了時に、必要情報をこの半導体チップに書き込む機能を有するように実現されるのが好ましい。このように実現されることによって、操作が簡略化され、核酸の分離精製から分析までの一連の操作を信頼性よく実行できるというような利点がある。
【００５０】
また、本発明の核酸分析装置は、ピペッティングする手段（ピペッティング手段）を有していてもよい。これにより、サンプルを上記各手段間で輸送等することにより、分析・分取を連続的に行うことが可能となる。ピペッティング手段を設けることで、装置の若干の大型化は避けられないが、本発明の装置は上述のように比較的微小であるので、ピペッティング手段を設けても、従来の装置に比べれば、全体としては微小化を図ることができる。ピペッティング手段は特に制限を受けることはなく、従来公知のものを使用することができる。
【００５１】
本発明の装置は、各手段の少なくとも一つを自動的に制御し得る（好ましくは、全ての手段を自動的に制御し得る）制御手段を、さらに有していてもよい。かかる制御手段を有することで、核酸の抽出・精製・分取から分析までの工程の一部または全部を自動化することも可能になる。制御手段は、制御対象とする手段に用いられる駆動源の動作の入切、動作の程度、動作の状態などを制御する制御装置を有している。前記制御装置は、例えば、制御プログラムを有するコンピュータを含んだ制御回路、シーケンス制御回路など、上記各手段の動作の制御に必要な制御機器を組合わせて構成してよい。また、上記各手段の駆動源に直接駆動信号を送るために必要なドライバー、上記各手段の駆動源の動作状態を検出するために必要な各種センサー、スイッチなどは適宜加えてよい。
図１〜図３に示した例においては、ＣＣＤ撮像装置１２からの出力信号を処理し画像出力することができる、解析装置も兼ねたコンピュータを、制御手段１８として有してなる。制御手段１８は、上記のようにリードライタ回路を有し、外部通信用コイル７が接続されてなる（図示せず）。
【００５２】
なお、本発明の核酸分析装置に使用される磁気応答粒子は、強磁性粒子およびシリカを有しているものであるならば、当分野において従来公知のものを特に制限なく使用することができる。ここで「強磁性粒子」とは、磁気応答性（磁界に対する感応性）を有する粒子を指し、磁気応答粒子とした場合に磁気応答性を付与し得るものであれば、超常磁性を示す粒子も含む。ここで「磁気応答性を有する」とは、外部磁界が存在するとき、磁界により磁化する、あるいは磁石に吸着するなど、磁界に対して感応性を示すことを指す。
【００５３】
強磁性粒子としては、上記磁気応答性を示す従来公知のものであれば特に制限はなく、鉄、コバルト、ニッケルなどの金属粒子や酸化鉄、二酸化クロムなどの酸化物やこれらの酸化物の複合体、さらには各種の金属間化合物などから選ばれる少なくともいずれかが使用可能である。中でも、酸化鉄を主体にした金属製の粒子を酸化反応させて得られた粒状物（強磁性酸化物粒子）は、各種薬品中に分散させて使用するときの品質面での安定性が優れ、かつ磁界に対する感応性に優れているため好ましい。強磁性酸化鉄粒子としては、従来公知の種々の強磁性酸化鉄粒子を使用することができるが、中でも化学的安定性に優れることからマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）粒子、マグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）粒子、マグネタイト−マグヘマイト中間体粒子、マンガン亜鉛フェライト（Ｍｎ１−ｘＺｎｘＦｅ２Ｏ４）粒子などのフェライト粒子から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましく、中でも大きな磁化量を有しているため磁界に対する感応性に優れるマグネタイト粒子であるのが特に好ましい。強磁性酸化鉄粒子は、たとえば水中でＦｅ（ＯＨ）２などの粒子を酸化反応させる従来公知の方法にて作製することができる。
【００５４】
磁気応答粒子は、上述した強磁性粒子とシリカとを含有する。ここでシリカは、強磁性粒子の外側を覆って、磁気応答粒子の最外層にシリカの層を形成しているのが好ましい。この場合、シリカの層は、強磁性粒子を完全に覆うように形成されていてもよく、また、核酸とシリカとの結合性を阻害しない範囲であれば強磁性粒子の一部が露出してなるように形成されていてもよい。強磁性粒子１個をシリカにて被覆されて１個の磁気応答粒子が形成されても、強磁性粒子が２個〜１００個集結した塊状物をシリカにて被覆されることで１個の磁気応答粒子が形成されてもよい。なお磁気応答粒子のシリカは、ＳｉＯ２結晶および他の形態の酸化ケイ素分子、ＳｉＯ２から構成されるケイソウ植物の骨格ならびに無定型酸化ケイ素を含む。
【００５５】
本明細書中における「核酸を含有する液体試料」としては、ＤＮＡまたはＲＮＡを含む、たとえば、血液、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、酵母、動物組織、植物組織、バクテリオファージ、ウイルス、細菌あるいはこれらの組み合わせが例示される。なお、上述してきた説明では、主にＤＮＡの分析を主眼においていたが、本発明の核酸の分析方法はＲＮＡについても同様に適用することができる。この場合、たとえば、核酸を増幅させる処理を行う手段（手段（ｄ１））として、ＲＮＡから逆転写反応を行ってターゲットＤＮＡやプローブＤＮＡを形成するようにしてもよい。
【００５６】
本発明は、また、上述してきた本発明の核酸分析装置を用いて、液体試料中の核酸を分析する方法も提供する。本発明の方法によれば、核酸を含有する液体試料より、簡便に効率よく核酸を抽出・精製し、分析することができる。
【００５７】
また、本発明においては、核酸抽出・精製および分析、さらには必要情報の読み出し・記録の一連の操作を一体化し、連動させ得るシステムも提供する。当該システムは、好ましくは、核酸の抽出精製から分析までを一体的に行うことができる微小化されたトータルシステム（微小化ＴＡＳ）として実現される。
【００５８】
【発明の効果】
本発明により、従来の技術では困難であった、簡便に効率良く核酸を抽出精製し分析することができて、かつこの分析を行うための必要情報を非接触で迅速に誤りなく取得、保存することが可能となる。これにより、該装置のスケールを微小化することで微量サンプルの核酸分析が可能となり、診断分野において用いることが可能となる。さらには、本方法の優位性を活かして核酸の抽出精製から分析までの微小化可能なトータルシステム、いわゆる微小化ＴＡＳ（トータル・アナリシス・システム）を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の核酸分析装置１の好ましい一例を簡略化して示す図である。
【図２】本発明の核酸の分析方法として、核酸の抽出精製、核酸の増幅および核酸の分取を実施する装置の全体構成を概略的に示す。
【図３】本発明の核酸の分析方法として、核酸の抽出精製、核酸の増幅、核酸の電気泳動による分析および核酸の分析のための分取を実施する装置の全体構成を概略的に示す。
【符号の説明】
Ａ                  核酸精製部
Ｂ                  核酸増幅部
Ｃ１                分析部
Ｃ２                分取部
１，１’，１’’    核酸分析装置
２                  凹部（反応室、回収室）
３                  溝（流路）
４                  磁場発生源およびその可動用デバイス
５                  パワーサプライ
６                  同定デバイス
７                  外部通信用コイル（外部アンテナコイル）
８                  凹部（増幅室）
１０                溝（電気泳動用流路）
１２                ＣＣＤ撮像装置
１３                励起光発生源
１８                制御手段
【図１】
2004317363.tif 000003
【図２】
2004317363.tif 000004
【図３】
2004317363.tif 000005