(57)【要約】【課題】一塩基以上の遺伝子異常を短時間、且つ簡単、正確に検出することができ、小型、軽量、安価に、しかも非常に少ないランニングコストで、診断を自動化することができる遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の遺伝子診断装置は、密閉流路には、緩衝液の中に、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、試料ＤＮＡとを備え、密閉流路の少なくとも電気泳動方向側に、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、電圧を印加することにより密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定する構成とした。【選択図】　図３
2004093297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝液を収容し第１電極が浸漬された第１容器と、
緩衝液を収容し第２電極が浸漬された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡した密閉流路と、
前記第２電極に正電位または負電位を印加するとともに前記第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、
前記電源部を制御して前記第２電極と前記第１電極間に電圧を印加する制御部と、
前記密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、
前記密閉流路には、前記緩衝液の中に、
試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から前記試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、
試料ＤＮＡとを備え、
前記密閉流路の少なくとも電気泳動方向側に、前記試料ＤＮＡを通過可能とし、前記分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、
前記電圧を印加することにより前記密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、前記検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定することを特徴とする遺伝子診断装置。
【請求項２】
前記密閉流路に、前記試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、前記選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備え、前記選択性分離フィルターと、前記選択性分離プレフィルターとで、前記分離用ＤＮＡ結合物質を挟むことを特徴とする請求項１記載の遺伝子診断装置。
【請求項３】
緩衝液を収容し第１電極が浸漬された第１容器と、
緩衝液を収容し第２電極が浸漬された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡した密閉流路と、
前記第２電極に正電位または負電位を印加するとともに前記第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、
前記電源部を制御して前記第２電極と前記第１電極間に電圧を印加する制御部と、
前記密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、
前記密閉流路には、前記緩衝液の中に、
試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から前記試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、
試料ＤＮＡとを備え、
前記密閉流路の前記分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、前記試料ＤＮＡを通過可能とし、前記分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、
前記電圧を印加することにより前記密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、前記検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定することを特徴とする遺伝子診断装置。
【請求項４】
少なくとも前記密閉流路の電気泳動方向の逆側に位置する前記選択性分離フィルターよりも上流側に、前記試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、前記選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備えたことを特徴とする請求項３記載の遺伝子診断装置。
【請求項５】
前記密閉流路の前記選択性分離フィルターを挟むように、前記試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、前記選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備えたことを特徴とする請求項３記載の遺伝子診断装置。
【請求項６】
前記密閉流路の内部を通過するＤＮＡの通過量を検出するための検出窓を少なくとも前記分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、それぞれ密閉流路の両側に備えたことを特徴とする請求項２〜５いずれか１項に記載の遺伝子診断装置。
【請求項７】
前記選択性分離フィルターと前記選択性分離プレフィルターとで挟まれた領域を含む密閉流路部分を着脱自在としたことを特徴とする請求項２記載の遺伝子診断装置。
【請求項８】
少なくとも前記選択性分離フィルターで挟まれた領域を含む密閉流路部分を着脱自在としたことを特徴とする請求項３〜５いずれか１項に記載の遺伝子診断装置。
【請求項９】
前記選択性分離プレフィルターを含む密閉流路部分を着脱自在としたことを特徴とする請求項８記載の遺伝子診断装置。
【請求項１０】
緩衝液を収容し第１電極が浸漬される第１容器と、緩衝液を収容し第２電極が浸漬される第２容器と、前記第１容器と前記第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡する密閉流路と、前記第２電極に正電位または負電位を印加するとともに前記第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、前記電源部を制御して前記第２電極と前記第１電極間に電圧を印加する制御部と、前記密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、
前記密閉流路に着脱自在な部材であって、前記密閉流路に装着した際に前記密閉流路の一部を構成する部材内に、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、前記分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、試料ＤＮＡを通過可能とし、前記分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、
前記密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、前記電圧を印加することにより前記密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、前記検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定することを特徴とする遺伝子診断装置。
【請求項１１】
前記選択性分離フィルターの一方を前記試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、前記選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターとしたことを特徴とする請求項１０記載の遺伝子診断装置。
【請求項１２】
前記選択性分離フィルターを挟むように、前記試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、前記選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備えたことを特徴とする請求項１０記載の遺伝子診断装置。
【請求項１３】
前記密閉流路をキャピラリー管としたことを特徴とする請求項１０〜１２いずれか１項に記載の遺伝子診断装置。
【請求項１４】
前記キャピラリー管内壁をアクリルアミドでコーティングしたことを特徴とする請求項１３記載の遺伝子診断装置。
【請求項１５】
第１容器に緩衝液を収容して第１電極を浸漬し、第２容器に緩衝液を収容して第２電極を浸漬し、
前記第１容器と前記第２容器間を連絡する密閉流路であって、前記密閉流路の少なくとも電気泳動方向側に、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターと、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から前記試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質とを備えた密閉流路に、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たし、
前記密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、
前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加し、前記密閉流路内の試料ＤＮＡを電気泳動させて、
正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方法。
【請求項１６】
前記密閉流路は、前記試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、前記選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備え、前記選択性分離フィルターと、前記選択性分離プレフィルターとで、前記分離用ＤＮＡ結合物質が挟まれていることを特徴とする請求項１５記載の遺伝子診断方法。
【請求項１７】
第１容器に緩衝液を収容して第１電極を浸漬し、第２容器に緩衝液を収容して第２電極を浸漬し、
前記第１容器と前記第２容器間を連絡する密閉流路であって、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から前記試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、前記分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、前記試料ＤＮＡを通過可能とし、前記分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターとを備えた密閉流路に、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たし、
前記密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、
前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加し、前記密閉流路内の試料ＤＮＡを電気泳動させて、
正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方法。
【請求項１８】
第１容器に緩衝液を収容して第１電極を浸漬し、第２容器に緩衝液を収容して第２電極を浸漬し、
前記第１容器と前記第２容器間を連絡した密閉流路であり、前記密閉流路の一部を構成する着脱自在な部材が装着された密閉流路であって、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、前記分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、試料ＤＮＡを通過可能とし、前記分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターとを備えた密閉流路に、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たし、
前記密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、
前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加し、前記密閉流路内の試料ＤＮＡを電気泳動させて、
正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝子異常の有無を簡単、正確に検出できる遺伝子診断装置、及び遺伝子診断方法にあって、特に判定のために必要な分離用ＤＮＡ結合物質を使い捨てすることなく再利用することを可能にする遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全ての疾患には、遺伝性要因と環境要因が種々の確率で関与しているが、先天性代謝異常症・癌・糖尿病・高血圧・アルツハイマー・自己免疫疾患・アトピー・肥満・アルコール依存などの疾患は、遺伝性要因が非常に大きな割合を占めている。一方、環境要素の寄与が大きい疾患は感染症や外傷の後遺症から誘因される疾患等である。
【０００３】
ところで、近年分子生物学の急速な進展によって、様々な疾患において遺伝的要素、すなわち遺伝子の関与がかなり正確に解明されるようになり、遺伝子をターゲットにした医療に注目が集まるようになってきている。現在、最も注目されているのはＳＮＰｓ（スニップス）と呼ばれるものである。これは、ｓｉｎｇｌｅ　ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍの略で「１塩基多型」と一般に訳されており、個人間の遺伝子における１暗号（１塩基）の違いの総称である。
【０００４】
人を含め地球上の全ての生命体遺伝子（または遺伝子の全集合体を意味するゲノム）は、共通の４つの塩基から成り立っており、この塩基の配列によって様々なタンパク質が作られ、各生物特有の生命活動が行われている。全ての生物に共通する４つの塩基とは、アデニン（Ａと表記される）、グアニン（Ｇと表記される）、チミン（Ｔと表記される）、シトシン（Ｃと表記される）である。人の遺伝子は、約３０〜３２億塩基配列で構成されているといわれているが、各個人で数百から１０００塩基に１ヶ所程度の割合で他の人と１つの塩基が異なっている場所が存在する。通常、この１塩基の変化が、あるヒト集団の全人口中１％以上の頻度で存在しているものを、ＳＮＰｓと呼んでいる。
【０００５】
従って、全遺伝子（ゲノム）中には、３００万〜１０００万のＳＮＰｓが存在しているといわれ、現在世界中でＳＮＰｓの探索が続けられている。ＳＮＰｓが注目されている理由は、ＳＮＰｓの分類により、統計的に各個人の遺伝子が関与しているといわれている多くの疾患に対する罹患率が推測できると考えられているからである。例えば、乳がんを例にとると、乳がんにかかった患者群と正常な群とのＳＮＰｓの比較により、乳がんにかかりやすい人に共通のＳＮＰｓを特定することができる。そして、健康診断時に、遺伝子を調査しそのＳＮＰｓを持った人、すなわち現在は正常でも将来乳がんにかかりやすい体質の人を見つけることが可能になる。
【０００６】
この診断によって、乳がんにかかりやすい体質の人は、頻繁に検査をすることで万一癌に罹患しても、超早期に治療が行え生存の可能性が向上する。それと同様のことが、糖尿病や高血圧などの生活習慣病についても言え、世界中で多くの人が苦しんでいる病気に対して発病の前から食事や生活指導を正確にすることが可能になる。
【０００７】
また、病気の治療に用いている薬剤に関してもＳＮＰｓは重要な役割を期待されている。治療の際に用いられる薬剤は全ての人に均等に効果を示すものではない。一般に薬剤は、ある割合の人には効果があっても他の人には全く効果が無く、かえって副作用等で逆の結果を招くことがあることも広く知られている。因みに、アメリカにおける死亡原因の中で薬剤による副作用が上位に位置しているのは周知のことである。薬剤の効果はその人がもつ体質に深く関与しており、その体質もＳＮＰｓの分類によって区別可能であると言われている。すなわち、ＳＮＰｓの解析による分類で、ある薬剤に対してあらかじめ効果や感受性が予測でき適正な処方をすることが可能になり、患者個々人の体質に合わせた最適な薬剤の投与や副作用の危険性の回避が期待されている。このような医療のことをテーラーメイド医療またはオーダーメイド医療と呼び、将来の実用化が確実視されている。
【０００８】
また癌は、正常な細胞においては重要な役割をする遺伝子上の特定の部位に例えば紫外線や変異原性物質の作用によって突然変異が生じることによって引き起こされることがわかっている。ある特定の遺伝子上の変異を読み取ることで細胞が癌化しているか否かを早い段階から診断できるようになる。そして、犯罪捜査における犯人の特定や曖昧な親子関係の確定さらには本人であるか否かの識別にもＳＮＰｓは、威力を発揮する。前述したように、各個人には３００万〜１０００万のＳＮＰｓが存在しており、両親からそれぞれ別々のＳＮＰｓを引き継ぐため、地球上に親子兄弟といえども全く同じＳＮＰｓをもつ人間は絶対に存在しないと言われている。これが個人の完全な特定を可能にする理由である。
【０００９】
このように、特定の遺伝子中の１塩基に起きた変異を観察することで医療をはじめ様々の事柄に多大な貢献をもたらす可能性がある。しかしながら現在、特定の遺伝子の変異を観察する方法は以下に述べるような非常に複雑な操作あるいは高価な装置を必要とし、ランニングコストも非常に嵩むため、広く利用されるまでには至っていない状況にある。
【００１０】
現在最も一般的に用いられているＳＮＰｓを調べる方法は、ＤＮＡの塩基配列を端から直接読んでいくシーケンシング（塩基配列の決定）と呼ばれている方法である。遺伝子は１種類のタンパク質を形成するための塩基配列情報をもったＤＮＡの単位であるから、塩基配列を端から読んでいけばＳＮＰｓが解明することができる。シーケンシングを行う方法としては、いくつかの報告があるが、最も一般的に行われているのは以下に述べるジデオキシシーケンシング（Ｓａｎｇｅｒ法）である。この方法を含めいずれの方法も、分離能の高い変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動かキャピラリー電気泳動によって１塩基長の長さの違いを分離・識別できる技術が基になって成り立っている。
【００１１】
ジデオキシシーケンシング（Ｓａｎｇｅｒ法）は、酵素的シーケンシングとも呼ばれ、１本鎖鋳型ＤＮＡの相補的鎖を合成するためにＤＮＡポリメラーゼを用い、さらに人工的につくった特殊な４種類のジデオキシヌクレオチドを利用するのが特徴である。シーケンシング操作としては、塩基配列を行いたい１本鎖ＤＮＡの３’末端を相補する合成塩基配列をプライマーとして用い、そのプライマーからＤＮＡポリメラーゼと均等に加えられたデオキシヌクレオチドを酵素反応によって伸長させる操作を行うが、この時同時に４つの反応容器を準備しておき、それぞれにＡＴＧＣ４つの塩基の３’末端に水酸基を持たない、従ってこれ以上ＤＮＡ伸長反応を続けることができない塩基アナログであるジデオキシヌクレオチドを別々に少量混入させておく。これにより、伸長中のＤＮＡの末端にジデオキシヌクレオチドが付加された時点でＤＮＡ合成がストップし、それぞれの反応容器中に様々な長さを持った、しかし端は必ず加えた塩基アナログである２本鎖ＤＮＡが形成される。この反応容器にＳ１エンドヌクレアーゼを反応させ、１本鎖ＤＮＡを全て消化し２本鎖ＤＮＡのみとする。こうして得られた４つの反応容器のＤＮＡ鎖をゲル電気泳動またはキャピラリー電気泳動し、分離されたＤＮＡを短い方（速く移動したもの）から順に読めば、鋳型鎖と相補的なＤＮＡの塩基配列がわかる。この際、泳動結果の識別は、例えば加えるジデオキシヌクレオチドのリンまたはイオウを放射性標識したり蛍光を発する化学物質を結合させたりして行う。放射性標識の場合はフィルムへの露光での検出、蛍光化学物質の場合はレーザービームを照射し蛍光を検出する。最近では、Ａ，Ｔ，Ｇ，Ｃの４種類の塩基アナログを、それぞれ４種類の蛍光波長の異なる試薬により標識し、その４色の蛍光を同時に検出する方法も開発されている。
【００１２】
このように、従来は被験者から分離・精製した遺伝子の正確な塩基配列をこのジデオキシシーケンシング（Ｓａｎｇｅｒ法）あるいはその他の塩基配列決定法により決定し、正常あるいは標準的な塩基配列と比較することによってＳＮＰｓの有無や突然変異の有無の確認、個人の識別等を行っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来からの遺伝子配列決定法を利用した、遺伝子診断や遺伝子による個人の識別は、ターゲットとする遺伝子を単離したのち、増幅・精製し、遺伝子の塩基配列決定用装置を用いて、目的遺伝子の塩基配列を読むことによって行っていたため、実験に膨大な作業量と非常に長い時間、さらには多大のランニングコストを要していた。また塩基配列決定のための自動化した装置は、非常に高価で、大きなスペースを占有し、しかも高価な試薬を大量に必要とするものであった。
【００１４】
そこで、従来のこのような問題を解決するため本発明は、一塩基以上の遺伝子異常を短時間、且つ簡単、正確に検出することができ、小型、軽量、安価に、しかも非常に少ないランニングコストで、診断を自動化することができる遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法を提供することを目的とする。
【００１５】
加えて本発明は、判定しようとする遺伝子の正常型と異常型を分離・計測するために用いている、分離用ＤＮＡ結合物質の繰返し利用を可能にし、さらに染色体ＤＮＡや血液由来の分子量の大きなノイズ物質を除去することができ、診断装置の簡素化と診断にかかるコストの削減、そして高精度な判定を実現する遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の遺伝子診断装置は、緩衝液を収容し第１電極が浸漬された第１容器と、緩衝液を収容し第２電極が浸漬された第２容器と、第１容器と第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡した密閉流路と、第２電極に正電位または負電位を印加するとともに第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、電源部を制御して第２電極と第１電極間に電圧を印加する制御部と、密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、密閉流路には、緩衝液の中に、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、試料ＤＮＡとを備え、密閉流路の少なくとも電気泳動方向側に、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、電圧を印加することにより密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定する構成とした。
【００１７】
これにより、分離用ＤＮＡ結合物質の繰返し利用が可能になったり、染色体等由来のノイズＤＮＡにより測定結果のばらつきを防止することができる。その結果、一塩基以上の遺伝子異常を短時間、且つ簡単、正確に検出することができ、小型、軽量、安価に、しかも非常に少ないランニングコストで、診断を自動化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、緩衝液を収容し第１電極が浸漬された第１容器と、緩衝液を収容し第２電極が浸漬された第２容器と、第１容器と第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡した密閉流路と、第２電極に正電位または負電位を印加するとともに第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、電源部を制御して第２電極と第１電極間に電圧を印加する制御部と、密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、密閉流路には、緩衝液の中に、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、試料ＤＮＡとを備え、密閉流路の少なくとも電気泳動方向側に、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、電圧を印加することにより密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定することを特徴とする。
【００１９】
このように電気泳動とＤＮＡの水素結合を利用し、試料ＤＮＡと正常ＤＮＡとの分離または非分離を観察することによって試料ＤＮＡの異常の有無を判定でき、さらにフィルターの利用により、分離用ＤＮＡ結合物質の再利用や染色体由来のＤＮＡから発生するノイズ除去が実現できることで、繰返し測定による低ランニングコスト化と、より正確な判定を可能にする装置が提供できる。
【００２０】
そして、電気泳動が終了し結果を判定した後も長時間通電することで、試料ＤＮＡと正常ＤＮＡが全て流れ去り、結果的に電気泳同方向の密閉流路終点近傍に分離用ＤＮＡ結合物質が集中する。この密閉流路に対して測定とは逆の電位を通電することで、分離用ＤＮＡ結合物質を測定前の状態に戻すことができ、分離用ＤＮＡ結合物質を新たに補充することなく繰返し測定を行なうこともできる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、密閉流路に、試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備え、選択性分離フィルターと、選択性分離プレフィルターとで、分離用ＤＮＡ結合物質を挟むことを特徴とする。
【００２２】
よって、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、緩衝液を収容し第１電極が浸漬された第１容器と、緩衝液を収容し第２電極が浸漬された第２容器と、第１容器と第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡した密閉流路と、第２電極に正電位または負電位を印加するとともに第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、電源部を制御して第２電極と第１電極間に電圧を印加する制御部と、密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、密閉流路には、緩衝液の中に、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、試料ＤＮＡとを備え、密閉流路の分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、電圧を印加することにより密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定することを特徴とする。
【００２４】
よって、電気泳動が終了し結果を判定した後も長時間通電することで、試料ＤＮＡと正常ＤＮＡが全て流れ去り、結果的に密閉流路終点近傍に分離用ＤＮＡ結合物質が集中する。測定終了後この密閉流路に対して測定とは逆の電位を通電することで、分離用ＤＮＡ結合物質を測定前の状態に戻すことができ、分離用ＤＮＡ結合物質を新たに補充することなく繰返し測定に供することが可能になる。両端にフィルターを装着したことで、分離用ＤＮＡ結合物質の損失を最小限に抑えることが可能になる。なお、逆の電位を通電する操作ではなく、測定終了後、密閉流路のみを取り出し前後を交換することでも、同じ効果を得ることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、少なくとも密閉流路の電気泳動方向の逆側に位置する選択性分離フィルターよりも上流側に、試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備えたことを特徴とする。
【００２６】
よって、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、請求項３において、密閉流路の前記選択性分離フィルターを挟むように、試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備えたことを特徴とする。
【００２８】
よって、測定終了後この密閉流路に対して測定とは逆の電位を通電することで、分離用ＤＮＡ結合物質を測定前の状態に戻すことができ、さらにプレフィルターで捕捉したノイズとなりうる高分子物質を除去することが可能になる。これにより、分離用ＤＮＡ結合物質を新たに補充することなく繰返し測定に供することが可能になる。なお、逆の電位を通電する操作ではなく、測定終了後、密閉流路のみを取り出し前後を交換することでも、同じ効果を得ることができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５において、密閉流路の内部を通過するＤＮＡの通過量を検出するための検出窓を少なくとも分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、それぞれ密閉流路の両側に備えたことを特徴とする。
【００３０】
よって、試料ＤＮＡが正常であるか異常であるかの判定を、密閉流路を取り外したり付け替えたりすることなく行なうことができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項２において、選択性分離フィルターと選択性分離プレフィルターとで挟まれた領域を含む密閉流路部分を着脱自在としたことを特徴とする。
【００３２】
よって、流路の一部をカートリッジ化、チップ化することが可能であり、測定による分離用ＤＮＡ結合物質の流出がないので、複数回の測定も可能となる。
【００３３】
また、測定が終了した後に密閉流路部分をひっくり返して再び判定を行なっても、さらに何度も繰返し測定を行なったとしても、一ヶ所の検出窓のみで通過するＤＮＡ量を測定することもできる。この場合、検出窓は選択性分離フィルターおよび密閉流路を一つのユニットとして、そのユニットの外側に位置し、ユニットを自在に取り替えても測定には何ら影響を受けない。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、請求項３〜５において、少なくとも選択性分離フィルターで挟まれた領域を含む密閉流路部分を着脱自在としたことを特徴とする。
【００３５】
よって、流路の一部をカートリッジ化、チップ化することが可能であり、測定による分離用ＤＮＡ結合物質の流出がないので、複数回の測定も可能となる。また、測定が終了した後に密閉流路部分をひっくり返して再び判定を行なっても、さらに何度も繰返し測定を行なったとしても、一ヶ所の検出窓のみで通過するＤＮＡ量を測定することもできる。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、請求項８において、選択性分離プレフィルターを含む密閉流路部分を着脱自在としたことを特徴とする。
【００３７】
よって、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明は、緩衝液を収容し第１電極が浸漬される第１容器と、緩衝液を収容し第２電極が浸漬される第２容器と、第１容器と第２容器間をリニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡する密閉流路と、第２電極に正電位または負電位を印加するとともに第１電極に負電位または正電位を印加する電源部と、電源部を制御して第２電極と第１電極間に電圧を印加する制御部と、密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡの通過量を検出する検出部を備え、密閉流路に着脱自在な部材であって、密閉流路に装着した際に密閉流路の一部を構成する部材内に、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターを備え、密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、電圧を印加することにより密閉流路内の試料ＤＮＡが電気泳動され、検出部が正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡの通過量を測定することを特徴とする。
【００３９】
よって、流路の一部をカートリッジ化、チップ化することが可能であり、測定による分離用ＤＮＡ結合物質の流出がないので、複数回の測定も可能となる。
【００４０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、選択性分離フィルターの一方を試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターとしたことを特徴とする。
【００４１】
よって、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【００４２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０において、選択性分離フィルターを挟むように、試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備えたことを特徴とする。
【００４３】
よって、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【００４４】
請求項１３に記載の発明は、密閉流路をキャピラリー管としたことを特徴とし、効率の良い電気泳動が可能となる。
【００４５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３において、キャピラリー管内壁をアクリルアミドでコーティングしたことを特徴とし、電気浸透流を防止できる。
【００４６】
請求項１５に記載の発明は、第１容器に緩衝液を収容して第１電極を浸漬し、第２容器に緩衝液を収容して第２電極を浸漬し、第１容器と第２容器間を連絡する密閉流路であって、密閉流路の少なくとも電気泳動方向側に、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターと、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質とを備えた密閉流路に、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たし、密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、第１電極と第２電極間に電圧を印加し、密閉流路内の試料ＤＮＡを電気泳動させて、正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方法であり、判定の再現性向上およびコストの削減をはかることができる。
【００４７】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５において、密閉流路は、試料ＤＮＡおよび対照として用いる正常ＤＮＡを通過可能とし、より高分子の物質を通過させず、選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる選択性分離プレフィルターを備え、選択性分離フィルターと、選択性分離プレフィルターとで、分離用ＤＮＡ結合物質が挟まれていることを特徴とする遺伝子診断方法であり、判定の再現性向上およびコストの削減に加え、新たに測定ノイズの低減および分離用ＤＮＡ結合物質を捕捉することを目的としている第一の選択性分離フィルターの寿命を延ばすことができる。
【００４８】
請求項１７に記載の発明は、第１容器に緩衝液を収容して第１電極を浸漬し、第２容器に緩衝液を収容して第２電極を浸漬し、第１容器と第２容器間を連絡する密閉流路であって、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターとを備えた密閉流路に、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たし、密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、第１電極と第２電極間に電圧を印加し、密閉流路内の試料ＤＮＡを電気泳動させて、正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方法であり、判定の再現性向上およびコストの削減をはかることができる。
【００４９】
請求項１８に記載の発明は、第１容器に緩衝液を収容して第１電極を浸漬し、第２容器に緩衝液を収容して第２電極を浸漬し、第１容器と第２容器間を連絡した密閉流路であり、密閉流路の一部を構成する着脱自在な部材が装着された密閉流路であって、試料ＤＮＡに水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、結合力の差から試料ＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡ結合物質と、分離用ＤＮＡ結合物質を挟むように、試料ＤＮＡを通過可能とし、分離用ＤＮＡ結合物質を通過させない選択性分離フィルターとを備えた密閉流路に、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たし、密閉流路に試料ＤＮＡを導入し、第１電極と第２電極間に電圧を印加し、密閉流路内の試料ＤＮＡを電気泳動させて、正常ＤＮＡ及び／または異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方法であり、判定の再現性向上およびコストの削減をはかることができ、カートリッジ化、チップ化された部材を用いることができ、自由度が向上する。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態における遺伝子診断装置と遺伝子診断方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の外観図、図２は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の上蓋開放外観図、図３は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の装置構成図、図４は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の制御回路要部図、図５は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の分離用ＤＮＡ結合物質を用い試料ＤＮＡおよび正常ＤＮＡを電気泳動させる本発明における選択性分離フィルターを終点近傍にのみ付属した密閉流路の構造図である。
【００５２】
図１において、１は遺伝子診断装置の電源スイッチ、２は装置の種々の操作を行うための操作ボタン、３は表示パネル、４は上蓋、５は装置の筐体である。図２、図３、図４において、６は正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとを分離するための所定温度に調整するとともに、この部分でＤＮＡを正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとその他のノイズＤＮＡの３つに分離するために電気泳動を行わせるための密閉流路を有する電気泳動部、７は電気泳動部６を支える支持台、８は電気泳動を行うための制御や後述する吸引ポンプ（１６）、検出部（１０）の制御を行い、検出したデータを演算する基板からなる制御演算部である。９は電源ボックス、９ａは電源ボックス９内に設けられた電源部である。本遺伝子診断装置ではＤＮＡの種類や濃度、処理条件ごとに異なった最適印加電圧値が存在するため、後述の試料ＤＮＡ２１から異常ＤＮＡと正常ＤＮＡを分離するのに最も適した泳動が行えるように、制御演算部８が電源部９ａを制御して最適電圧を印加する。１１は電気泳動部６の温度を調整する温調器である。この電気泳動部６内の構成の詳細については後述するが、測定開始時には、図５に示すように分離用ＤＮＡ結合物質２０が電気泳動部６の密閉流路内にすでにあるように配置する。そして、このような配置をとるととともに電圧制御、濃度調整、温度制御等を行うことにより、電気泳動させながら本遺伝子診断装置は試料ＤＮＡ２１を正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡに数〜十数分程度で分離するものである。電気泳動部６では分離用ＤＮＡ結合物質２０が泳動作用を受けながら水素結合の結合力の差によって試料ＤＮＡ２１を正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを分離できるように、１５℃〜８０℃、望ましくは２０℃〜６０℃の温度範囲の所定温度に保つように制御される。正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡとを分離するためにはＤＮＡの分離に適したこの所定の温度から±１℃の範囲で制御するのがよい。
【００５３】
１０は電気泳動する試料ＤＮＡの通過量を測定する検出部である。図４に基づいて検出部１０について説明すると、１０ａは紫外線を照射するＤ２ランプ、１０ｂはＤ２ランプ１０ａから出た紫外線を目的の部分に集中させるためのスリット、１０ｃは紫外線を受光するフォトダイオード、１０ｄはフォトダイオード１０ｃが検出した微弱電流を増幅するプリアンプ、１０ｅはデジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータである。これらの詳細は後述する。１２は電気泳動のときに正電位を印加する電極、１３は電気泳動のときに負電位を印加する電極である。
【００５４】
図３，図４，図５において、１４は電気泳動させるとき電荷の運搬と試料ＤＮＡのｐＨを安定させるための緩衝液、１４ａは緩衝液１４を収容する陽極側の容器、１４ｂは緩衝液１４を収容する陰極側の容器、１４ｃはＤＮＡ結合制御剤と下記のリニアポリマー１４ｄを緩衝液１４に添加した緩衝液、１４ｄは電気泳動を可能にし、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡとノイズＤＮＡを分離する媒体であるポリアクリルアミドのようなリニアポリマーである。１５は電気泳動のときに試料ＤＮＡ２１を泳動するためのキャピラリー管（密閉流路）、１７は試料ＤＮＡは通過可能であるが試料ＤＮＡより分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質は通過することができない選択性分離フィルター。１６はキャピラリー管１５の中に試料ＤＮＡ２１やリニアポリマー１４ｄとＤＮＡ結合制御剤などの試薬を注入するための吸引ポンプである。容器１４ａの緩衝液１４の中には電極１２が浸漬され、容器１４ｂの緩衝液１４の中に、電極１３が浸漬される。容器１４ａと容器１４ｂ内の緩衝液１４は、キャピラリー管１５内の緩衝液１４ｃによって連通される。電極１２と電極１３間に電圧を印加すると、キャピラリー管１５内に電気泳動が誘発され、分離用ＤＮＡ結合物質２０と試料ＤＮＡ２１は負に帯電しているため、容器１４ａから容器１４ｂ側へ分離用ＤＮＡ結合物質２０と試料ＤＮＡ２１が移動する。
【００５５】
次に、本発明の遺伝子診断装置で測定を行うために必要な詳細について説明する。本遺伝子診断装置で測定する試料ＤＮＡ２１は、人の細胞や血液等から入手したＤＮＡである。ヒト・ゲノムＤＮＡからＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）などの方法を利用して目的の部分を目的の長さに切り出して測定用に数を増加させる作業が必要である。ただ、このＰＣＲに関しては本遺伝子診断装置の説明に必要がないため具体的な説明を省略する。
【００５６】
ＰＣＲなどで取り出した目的のＤＮＡは塩基数でいうと２０個程度〜数１０００個程度であるが、約３０億塩基対あるといわれるヒト・ゲノムＤＮＡの中に、同じＤＮＡ配列が存在しないと確率的にいえる個数としては、４０個程度以上である。正常ＤＮＡと異常ＤＮＡの分離は、試料ＤＮＡの濃度（μＭ、但し、Ｍ＝モル／リットル）、分離用ＤＮＡ結合物質濃度（モル％）、測定温度、その他と密接な関係があるため、適正な条件にしないと分離が起こらないから、このような条件を設定することができるか否かが重要である。
【００５７】
次に、図３，図４，図５のキャピラリー管１５について説明する。キャピラリー管１５にゲルを入れて電気泳動を行うと、電気浸透流と呼ばれる液の流れが発生してしまう。従ってこの現象が起きないようにするため、キャピラリー管１５の内壁をアクリルアミドなどでコーティングするのがよい。電気浸透流の発生が阻止できるならコーティング方法は他の方法でもよい。例えば、一般に販売されているコーティングキャピラリー管を使用するのでもよい。なお、キャピラリー管１５としては内径５０〜１００μｍのフューズドシリカ製キャピラリー管が、紫外線を９０％以上透過でき、且つ後述するように紫外線を利用してＤＮＡを検出するとき、紫外線の通過量を容易に検出できるから最も適当である。そして、溝のある板と、紫外線が９０％以上透過する板との組み合わせでキャピラリー管１５を構成するのでも、紫外線を９０％以上透過でき、紫外線の通過量を検出することで異常ＤＮＡの検出を容易に行うことができる。なお、溝のある板を紫外線が透過可能な板にした場合は透過光を検出し、溝のある板を紫外線が不透過の板にした場合は、異常ＤＮＡを反射光で検出する。反射光を検出する場合には溝形状を均一な反射面とするため矩形断面にする必要がある。
【００５８】
容器１４ａ，１４ｂの中やキャピラリー管１５に収容する緩衝液１４，１４ｃは、Ｔｒｉｓ系（ｐＨ７．２〜ｐＨ８程度）の緩衝液等を利用するのが適当である。このうちキャピラリー管１５に収容する緩衝液１４ｃに混入するＤＮＡ結合制御剤には、分離用ＤＮＡ結合物質に対するＤＮＡの結合を促進する塩化マグネシウム等の結合促進剤と、離脱を促す尿素等の離脱剤の２種類が存在する。この２種類のＤＮＡ結合制御剤は、２種類の混合割合や、材料物質（例えば、結合促進剤として他の電解質）を選ぶことで、ＤＮＡに対する多様な泳動速度の制御が可能になるものである。分離用ＤＮＡ結合物質２０や試料ＤＮＡ２１等を電気泳動するためのリニアポリマー１４ｄとしては、ポリアクリルアミドを用いることができ、これは分離用ＤＮＡ結合物質２０にも利用されるため、相性がよく適当である。
【００５９】
次に、キャピラリー管１５への充填順序であるが、図５に示すように先ずキャピラリー管１５内にリニアポリマー１４ｄとＤＮＡ結合制御剤を含んだ緩衝液１４ｃを導入し、続いて以下詳述する分離用ＤＮＡ結合物質２０を加える。このときリニアポリマー１４ｄと混合して導入してもよいし、分離用ＤＮＡ結合物質２０導入後にリニアポリマー１４ｄを導入してもよい。続いて、分離用ＤＮＡ結合物質２０と分離状態で緩衝液１４ｃで希釈した試料ＤＮＡ２１を導入して電気泳動する。
【００６０】
本実施の形態１では、分離用ＤＮＡ結合物質２０を作成するのにアクリルアミドとＤＮＡを重合させているため、ＤＮＡとの重量差、構造差は大きく、分離用ＤＮＡ結合物質２０の泳動速度（０．６ｃｍ／分〜０．７ｃｍ／分）は、慣性のためＤＮＡの最適の泳動速度（１３ｃｍ／分〜２０ｃｍ／分）の１／２０〜１／３０程度であって、非常に動きが鈍く相対的に擬似的に固定されているといってもよいような状態が実現される。なお、遺伝子診断装置のキャピラリー管１５に試料ＤＮＡや分離用ＤＮＡ結合物質、リニアポリマーの各溶液を交換的に導入する機構、例えば図３に示した吸引ポンプ１６のほかに、各試料ＤＮＡや分離用ＤＮＡ結合物質、リニアポリマーの各溶液をそれぞれ保管するカラムと、そのカラムを自動的に交換し、それをキャピラリ−管１５に接続する機構を装備するのが望ましい。
【００６１】
さらに、キャピラリー管１５を１本または複数本単位でユニット化し、これを交換用の分離用密閉流路カートリッジとして、電気泳動部６に装着し、温調器１１で温度制御するようにするのも適当である。キャピラリ−管１５内に、予めリニアポリマー１４ｄとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液１４ｃを充填し、分離用ＤＮＡ結合物質２０と試料ＤＮＡ２１を分離状態で充填して分離用密閉流路カートリッジとして用意しておくことが可能になる。このように構成することで、測定を行うたびに分離用密閉流路カートリッジごと交換するため、分離用密閉流路カートリッジごとに分離用ＤＮＡ結合物質２０、試料ＤＮＡ２１の配置を予め設定できるから、測定が簡単に行え、且つ正確な測定が行える。なお、この分離用密閉流路カートリッジでは、分離用ＤＮＡ結合物質２０と試料ＤＮＡ２１を分離状態にするため、その間にリニアポリマー１４ｄを挟んで充填している。それぞれの中にリニアポリマー１４ｄを混合させて充填するのでもよい。
【００６２】
続いて、分離用ＤＮＡ結合物質２０について説明する。
【００６３】
分離用ＤＮＡ結合物質２０は、判定しようとする試料ＤＮＡ（正常なＤＮＡと比較して１塩基以上の配列の違いがあるか、または正常なＤＮＡと同じ配列のＤＮＡ）および判定しようとするＤＮＡに対応し正常であることが分かっており、試料と同数の塩基を有する正常ＤＮＡと、正常ＤＮＡまたは判定しようとするＤＮＡに相同な塩基配列を有するＤＮＡおよび試料ＤＮＡより分子量の大きな物質とが結合したものである。なお、分離用ＤＮＡ結合物質とは、正常ＤＮＡとそれと同じ塩基数であるが、１塩基以上の配列の違いを有する異常ＤＮＡとを電気泳動法により密閉流路内を同時に移動させたときに、分離用ＤＮＡ結合物質内に存在している、正常ＤＮＡまたは異常ＤＮＡどちらか一方に対してだけ完全に相同な塩基配列との水素結合力の違いを利用して正常または異常ＤＮＡとを分離することのできる物質のことを指す。本物質は、判定しようとするＤＮＡよりも常に大きな分子量を持つことを特徴としている。
【００６４】
ここで、図１１は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の密閉流路内の分離用ＤＮＡ結合物質と試料ＤＮＡとの関係概念図である。図１１において、２０は分離用ＤＮＡ結合物質である。
【００６５】
ＤＮＡは二本鎖を形成するものと一本鎖のものと存在するが、ＤＮＡのもつＡ，Ｔ，Ｃ，Ｇ４つの塩基は互いにＡとＴ、ＧとＣがそれぞれ水素結合し易い性質をもち、ＤＮＡの二本鎖においてもＡＴ，ＧＣで対をなしている。従って、一方の鎖のＤＮＡがＡＴＣＧＣＧＴＣＴＡＧＣ（配列番号１に記載）と配列されている場合、もう一方の鎖のＤＮＡは、ＴＡＧＣＧＣＡＧＡＴＣＧ（配列番号２に記載）という塩基配列をもっている。この関係は相補的関係と呼ばれるもので、この相補関係を充たす限り、ＡとＴ、ＧとＣがそれぞれ水素結合により結合し、二本鎖を形成する。本発明ではこの関係を利用するために、図１１に示すように分離用ＤＮＡ結合物質２０のＤＮＡ部分には試料ＤＮＡの正常ＤＮＡに相補的な塩基配列を持たせている。従って、試料ＤＮＡの正常ＤＮＡの塩基配列がＡＴＣＧＣＧＴＣＴＡＧＣ（配列番号１に記載）を含み、異常ＤＮＡがＡＴＣＡ＊ＣＧＴＣＴＡＧＣ（配列番号３に記載）で、＊で示した部分で正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの塩基が異なっている場合、分離用ＤＮＡ結合物質２０のＤＮＡ部分の配列をＴＡＧＣＧＣＡＧＡＴＣＧ（配列番号２に記載）とすると、異常ＤＮＡはＡ＊において分離用ＤＮＡ結合物質２０と相補的ではなくなるため水素結合せず、水素結合全体の結合力は試料ＤＮＡの正常ＤＮＡの方が異常ＤＮＡより１塩基分の結合力分だけ大きくなる。その結果、後で説明する電気泳動時に正常ＤＮＡの方が異常ＤＮＡより強い結合力で長い時間分離用ＤＮＡ結合物質２０と結合するため、正常ＤＮＡは異常ＤＮＡより相対的に遅延するようになる。というのは、電気泳動時結合力だけでなく電気泳動による引離力も作用するから、多数のＤＮＡが断続的に結合と離脱を繰り返すような結合状態となるからである。そして、この泳動速度を平均的にみると、長い時間結合する正常ＤＮＡの方が異常ＤＮＡより泳動速度が低下することになる。試料ＤＮＡの中には、２本鎖のＤＮＡのうち測定対象ではない分離した残りの１本鎖ＤＮＡのように正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡ以外のＤＮＡも含まれており、このＤＮＡが後で説明する電気泳動時にノイズとして作用するが、このノイズＤＮＡは分離用ＤＮＡ結合物質２０のＤＮＡとはほとんど無反応で結合しないから、最も速い泳動速度をもち分離されることになる。なお、分離用ＤＮＡ結合物質２０の濃度は、試料ＤＮＡの濃度の２０〜６００倍が適当である。
【００６６】
次に、このような分離用ＤＮＡ結合物質２０の作成・合成方法について説明する。ビニル化ＤＮＡを合成するために、ＰＣＲによって、分離用ＤＮＡ結合物質２０用のＤＮＡを切り出す。上述の例では、ＴＡＧＣＧＣＡＧＡＴＣＧ（配列番号２に記載）が分離用ＤＮＡ結合物質２０のＤＮＡである。
【００６７】
続いて、目的の塩基配列を有するＤＮＡの５’末端をアミノ化（通常は、ヘキシル基を介してアミノ化）する。このようにして得られたアミノ化ＤＮＡを２．６ｍＭになるように滅菌した超純水を加えて希釈する。次いで、ＭＯＳＵ（メタクリロイドオキシスクシンイミド）を７１．３８８ｍＭになるようにＤＭＳＯ（ディメチルスルオキシド）で希釈する。そして、このようにして得たアミノ化ＤＮＡとＭＯＳＵを１：５０の比率になるように加えて調整する。さらに、この調整溶液に対して、ｐＨ調整用としてｐＨ９になるように炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウムで調整した溶液を、アミノ化ＤＮＡの量と等量加える。
【００６８】
そして、得られた溶液を一晩振とうする。その後、ＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ：高速液体クロマトグラフィー）を使用して、振とうした溶液中のビニル化ＤＮＡを、アミノ化ＤＮＡ，ＭＯＳＵ，その他と分離する。ビニル化ＤＮＡは溶離液（ＴＥＡＡ；トリエチルアミンー酢酸とアセトニトリルの混合溶液）を含んでいるため、さらに真空乾燥機能を持った遠心エバポレーターで減圧濃縮する。
【００６９】
次いで、重合溶液である１０％のＡＡＭ（アクリルアミド）を５３μｍｏｌ窒素置換する。さらに、重合開始剤である１．３４％のＴＥＭＤ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン）を超音波で脱気した滅菌超純水で希釈する。これを重合開始剤である２％のＡＰＳ（過硫酸アンモニウム）を同じく超音波で脱気した滅菌超純水で希釈する。さらに濃縮したビニル化ＤＮＡを滅菌した超純水で希釈する。そして、１００μｌの分離用ＤＮＡ結合物質２０を合成するために、上記のＡＡＭを３４μｌ，上記のＴＥＭＤとＡＰＳを各々５μｌ、ビニル化ＤＮＡがＡＡＭに対して０．０１％モル〜０．０５％モルになるように加え、１００μｌになるように滅菌超純水を追加して、６０分程度放置しておくとアクリルアミド化された分離用ＤＮＡ結合物質２０が得られる。
【００７０】
続いて、本実施の形態１の遺伝子診断装置の動作について説明する。先ず遺伝子診断装置内に、試料ＤＮＡ２１や各溶液を導入したキャピラリー管１５をセットし、図３，図４に示すように両端に容器１４ａ，１４ｂ内の緩衝液１４を浸す。電極１２と電極１３間に電源部９ａによって所定電圧を印加する。印加する電圧の大きさとして望ましくは１０〜２０キロボルトが好ましいが、電解質や電極の状態により１００ボルト〜３０キロボルトでもよい。例えば、低電解質濃度の場合や、電極面積が大きな場合には電圧を低電圧にする。そして、最初から所定電圧を印加するのでなく、定電圧の印加の前に準備用の３０キロボルト以上の高電圧を印加し、ノイズＤＮＡを分離してから所定電圧を印加することで、測定を迅速に行うことができる。
【００７１】
ここで、電極１２と電極１３間に所定の電圧を印加する理由を説明する。分離用ＤＮＡ結合物質２０に対する試料ＤＮＡ２１の結合力と、電気泳動力による引離力との差が、各ＤＮＡの泳動速度差の発現を支配するため、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの分離が最も効果的に行われる電圧を選んで印加する必要があるからである。すなわち、この電圧は最も泳動しにくい正常ＤＮＡを電気泳動することができるという条件と、高電圧にすると正常ＤＮＡと異常ＤＮＡの分解能が低下するので、分解能を上げるため、できるだけ低電圧でなければならないという条件の２つを充たす電圧である。従って、予め印加する電圧として最適な電圧をＤＮＡごと、条件ごとに調べておき、上述したように当初３０キロボルト程度以上の準備電圧を短時間印加した後、この電圧を印加するようにするのが最適である。なお、キャピラリー管１５内のＤＮＡは負に帯電しており陽極側に進むため、電源９ａは電極１２を正電位、電極１３を負電位になるように印加する必要がある。また、電気泳動に当たっては、泳動時間を長くしすぎると、キャピラリー管１５内で緩衝液１４ｃが乾燥するので、必要以上に長い時間泳動を行うのは避けなければならない。
【００７２】
なお、準備用の３０キロボルト以上の高電圧を印加し、ノイズＤＮＡをいち早く分離し、その後徐々に電圧の絶対値を増加させて、高電圧を印加してもよい。そして、徐々に電圧の絶対値を増加させる場合、規則的或いは不規則に増加させても良いが、特に好ましい方法は、電圧を掃引して印加することである。掃引とは、電圧を単位時間あたり一定値で変化させる事であり、例えば、０ボルトから１キロボルト／秒で掃引を開始すれば、１０秒後には１０キロボルト印加することになる。印加電圧を掃引する理由を説明すると、分離用ＤＮＡ結合物質２０に対するＤＮＡ試料２１の結合力と、電気泳動力による引離力との差が、ＤＮＡの泳動速度や移動差に大きな影響を与えるため、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの分離が最も効果的に行われる電圧を調整するため掃引するものである。掃引により最も泳動速度に差が生じる電圧が分かったら、この電圧を保てばよい。印加電圧を掃引することで、分解能の高い最適電圧にきわめて簡単に調整できると言う効果が得られる。というのは、ノイズＤＮＡは、掃引電圧が低い段階で一番先に泳動されて検出部で検出されるが、異常ＤＮＡは分離用ＤＮＡ結合物質２０に対して一塩基分弱い結合力を有するため少し高電圧にならないと、これを振り切って離脱できない。さらに、正常ＤＮＡはもっと電圧を高くしないと離脱できない。この付近の電圧を印加しておけば、異常ＤＮＡと正常ＤＮＡは明確に分離される。但し、これより掃印電圧を上げると、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡの分解能が低下するため、正常ＤＮＡが泳動を開始する電圧付近に電圧を保つのが最適となる。そして、当初３０キロボルト程度以上の準備電圧を短時間印加した後、掃引開始電圧を簡単に通常０ボルトから開始するのでよいが、分離用ＤＮＡ結合物質２０と試料ＤＮＡ２１の結合条件によっては、３０キロボルト以上を印加した後、５キロボルト〜７キロボルトから掃引を開始してもよい。なお、キャピラリー管１９内のＤＮＡは陽極側に進むため、可変電源部９ａは電極１６を正電位、電極１７を負電位になるように印加する必要がある。電圧が掃引されるとＤＮＡ試料２３は泳動され、分離用ＤＮＡ結合物質２０は正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとの結合力に一塩基分の差があり、泳動されていくとき両者間に移動速度差が生じ、ノイズＤＮＡとの間で大きな移動差を生じる。
【００７３】
次に、分離が行われる電気泳動部６の説明を行う。電気泳動部６では、試料ＤＮＡの状態によっても異なるが、分離用ＤＮＡ結合物質２０と試料ＤＮＡ２１の結合力の差に基づいて、正常ＤＮＡや異常ＤＮＡ、あるいはノイズＤＮＡを分離できるように、１５℃〜８０℃、望ましくは２０℃〜６０℃の温度範囲の所定温度に保たなければならない。実施の形態１の遺伝子診断装置では、キャピラリー管１５を覆っている電気泳動部６の下部に、シリコンラバーヒーターやニクロム線等と熱電対やサーマル等の温度センサーを配置し、温調器１１で所定の温度±１℃以下になるように管理する。ただ、環境温度によっては室温が目的の所定温度を超える場合もあり、シリコンラバーヒーターやニクロム線等に代えて、ペルチェ等の暖・冷可能な部品を使うのがよい。
【００７４】
続いて、分離用ＤＮＡ結合物質２０の作用で泳動速度に差を生じ、移動差が生じた正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを、どのようにして検出するか説明する。図１２は、泳動開始からの経過時間を横軸にして吸光度を縦軸にしたときの経過時間と吸光度の関係図である。検出は紫外線の照射が正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡ、ノイズＤＮＡによって遮光されたときの吸光度を測定することで行う。実施の形態１においては、図３、図４に示すようにキャピラリー管１５の一部でガラス部を露出させ、Ｄ２ランプ１０ａから波長２６０ｎｍの紫外線を照射し、このとき得られる紫外線照射光をフォトダイオード１０ｃで検出し、吸光度を測定している。制御演算部８によって電源部９ａを制御してＤ２ランプ１０ａを発光させ、フォトダイオード１０ｃで検出した電流はプリアンプ１０ｄで増幅し、Ａ／Ｄコンバータ１０ｅでデジタル量として吸光度に制御演算部８で換算される。制御演算部８はタイマ（図示しない）を内蔵し、泳動開始時間からの経過時間を測定することができる。図７において、経過時間が小さい（時間的に早く通過する）方（Ｉ）が、ＤＮＡコンジュゲートと結合しないノイズＤＮＡ、経過時間が中位の（ＩＩ）が異常ＤＮＡ、経過時間が大きい（ＩＩＩ）が正常ＤＮＡである。
【００７５】
この関係図よりピークの高さと時間とピークの数を読み取れば、ピークの数から試料ＤＮＡに異常ＤＮＡが含まれていることが分かる。すなわち、ピークの数から異常ＤＮＡが存在するか否かが判定できる。なお、印加する電圧やＤＮＡ濃度、ＤＮＡの長さ（塩基の個数）によってはピークの数を異常ＤＮＡとノイズＤＮＡだけにすることができるから、このときは異常ＤＮＡの通過量だけを測定する。また、ピークの高さを比べるのは、同じ条件下で電気泳動されたＤＮＡ中の泳動速度差のある２つの集合の吸光度差を示すから、異常ＤＮＡと正常ＤＮＡの存在比率に相当し、存在比率の判定が可能になる。異常ＤＮＡの存在量の判定は、標準試料ＤＮＡの検出ピーク波形から得られた標準データを制御演算基部８に予め入力しておき、そのデータと測定したデータを比較して換算すればよい。
【００７６】
ここで図５に示すように、この選択性分離フィルター１７は、試料ＤＮＡ２１は通過可能であるが試料ＤＮＡより分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質２０は通過することができないような選択透過性を持ったフィルターであり、材質として例えば限外ろ過膜やナノろ過膜等が考えられる。
【００７７】
また、選択性分離フィルター１７は、判定しようとしている試料ＤＮＡ２１（及びコントロールとして入れた正常なＤＮＡ）は通過可能であるが、試料ＤＮＡ２１または正常ＤＮＡより分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質２０は通過することができない選択性を有している。ここで用いる選択性分離フィルター１７は、半透膜（透析膜）あるいは限外濾過膜などのように分子量の違いにより選択透過性を示すものであれば何でもよい。例えば、判定しようとしているＤＮＡおよびコントロールとしての正常ＤＮＡは、２０ｍｅｒから２００ｍｅｒ程度の１本鎖ＤＮＡを想定しており分子量としては約６０００から６万程度のものである。これに対して分離用ＤＮＡ結合物質２０は、常に判定しようとするＤＮＡや正常ＤＮＡよりも分子量が大きな物質であることが必要である。選択性分離フィルター１７は、分子量６０００から６万の分子量を有す試料ＤＮＡ２１および対照として用いる正常ＤＮＡは通過可能であり、より大きな分子量を持つ分離用ＤＮＡ結合物質２０や染色体由来の巨大ＤＮＡは通過できないことを条件として選別される。
【００７８】
図５において、密閉流路に電圧を印加した場合、試料ＤＮＡ２１は陽極に向かって泳動を開始し、分離用ＤＮＡ結合物質２０の中を通過する間に化学結合力の差により分離が行われ、密閉流路の外側にある検出装置により２つのピークとして検出される。試料ＤＮＡ２１を泳動させるために密閉容器の両端に電圧を印加した場合、試料ＤＮＡに比較するとわずかではあるが分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質２０も陽極に向かって泳動がおきる。同じ密閉流路を用いて複数回泳動を行わせた場合、総泳動時間によっては、分離用ＤＮＡ結合物質２０も密閉流路の外に出てしまい、その後の試料ＤＮＡの分離ができなくなってしまうことが予想される。それを防ぐために選択性分離フィルター１７を設置した。本フィルターにより泳動を何度行っても、分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことはない。フィルターに補足された後は、陽極と陰極を切り替え逆に電流を流すことでまた元の位置に分離用ＤＮＡ結合物質２０を戻すことが可能であり、このことで繰り返し使用ができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態１の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、分離用ＤＮＡ結合物質が系外に漏出することを防止できるために、繰り返しの操作が可能になり、低コストでの診断・判定ができる。
【００８０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法について図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１と重複する部分、図１〜図４までの説明については実施の形態１に譲り説明を省略する。
【００８１】
図６は本発明の実施の形態２における実施の形態１で説明した選択性分離フィルター１７を密閉流路の両端に装着した図である。この選択性分離フィルター１７は、試料ＤＮＡ２１は通過可能であるが試料ＤＮＡより分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質２０は通過することができないような選択透過性を持ったフィルターであり、材質として例えば限外ろ過膜やナノろ過膜等が考えられる。
【００８２】
図６において、密閉流路に電圧を印加した場合、試料ＤＮＡ２１は陽極に向かって泳動を開始し、分離用ＤＮＡ結合物質２０の中を通過する間に化学結合力の差により分離が行われ、密閉流路の外側にある検出装置により２つのピークとして検出される。試料ＤＮＡ２１を泳動させるために密閉容器の両端に電圧を印加した場合、試料ＤＮＡ２１に比較するとわずかではあるが分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質２０も陽極に向かって泳動がおきる。同じ密閉流路を用いて複数回泳動を行わせた場合、総泳動時間によっては、分離用ＤＮＡ結合物質２０も密閉流路の外に出てしまい、その後の試料ＤＮＡ２１の分離ができなくなってしまうことが予想される。それを防ぐために選択性分離フィルター１７を密閉流路両端に設置した。密閉流路終点近傍のフィルターにより泳動を何度行っても、分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことはない。フィルターに補足された後は、陽極と陰極を切り替え逆に電流を流すことでまた元の位置に分離用ＤＮＡ結合物質２０を戻すことが可能であり、また密閉流路始点近傍のフィルターによって逆電流を流しすぎた場合でも、分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことはない。フィルターを両端に装着したことによって、安心して繰り返し使用ができる。
【００８３】
さらに、図６で説明した密閉流路を取り外し可能にしておくことで、何度かの泳動の後、密閉流路ごとひっくり返せば、偏った分離用ＤＮＡ結合物質２０を逆電流によって戻す事なく繰り返し使用する事ができるようになる。
【００８４】
なお、図６においては、試料ＤＮＡ２１が導入された状態を示しているが、少なくとも選択性分離フィルター１７で挟まれた領域を含む密閉流路部分を着脱自在として、カートリッジ化、チップ化した場合、そのカートリッジ、チップ内には、選択性分離フィルター１７で挟まれた領域には試料ＤＮＡ２１は導入されておらず、分離用ＤＮＡ結合物質２０が充填されていることは言うまでもない。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態２の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ２１中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、分離用ＤＮＡ結合物質２０が系外に漏出することを防止できるために、繰り返しの操作が可能になり、また、分離用ＤＮＡ結合物質２０が系外に漏出することを完全に防止できるため、長期間正確な測定が可能になる。さらに、選択性分離フィルター１７が両端に装着されているため、密閉流路ごとひっくり返すことで、連続しての泳動操作が可能になり、低コストで連続した診断・判定ができる。
【００８６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法について図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１と重複する部分、図１〜図４までの説明については実施の形態１に譲り説明を省略する。
【００８７】
図７は本発明の実施の形態３における実施の形態１で説明した選択性分離フィルター１７を密閉流路の終点近傍に装着し、実施の形態１、２に記載の選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる第２の選択性分離フィルター（プレフィルター）を最上流部装着した図である。ここで選択性分離フィルター１７は、試料ＤＮＡ２１は通過可能であるが試料ＤＮＡ２１より分子量の大きな分離用ＤＮＡ結合物質２０は通過することができないような選択透過性を持ったフィルターであり、第２の選択性分離フィルター（プレフィルター）１８は、試料ＤＮＡ２１および対照として用いる正常ＤＮＡは通過することができるが、より高分子の物質は通過することのできず、実施の形態１，２に記載の選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる。両方のフィルターとも材質は同じでも違っていても良く、例えば精密ろ過膜、限外ろ過膜あるいはナノろ過膜等が考えられる。
【００８８】
図７において、密閉流路に電圧を印加した場合、試料ＤＮＡ２１は陽極に向かって泳動を開始し、分離用ＤＮＡ結合物質２０の中を通過する間に化学結合力の差により分離が行われ、密閉流路の外側にある検出装置により２つのピークとして検出されるが、試料ＤＮＡ２１を図７の位置に装着させる場合に、あらかじめ選択性分離プレフィルター１８を通過させることによって試料に混在していた高分子の不純物を除くことができ、正確な検出を行うことができる。さらに選択性分離フィルター１７を密閉流路終点近傍に装着することで、実施の形態１で説明したように、泳動を何度行っても分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことを防止することができる。以上説明したように、本実施の形態３の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、泳動開始点近傍のプレフィルターにより不純物をあらかじめ除くことができ、さらに終点近傍のフィルターにより分離用ＤＮＡ結合物質が系外に漏出することを防止できるために、繰り返し正確な検出が可能になり、低コストでの診断・判定ができる。
【００８９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法について図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１と重複する部分、図１〜図４までの説明については実施の形態１に譲り説明を省略する。
【００９０】
図８は本発明の実施の形態４における実施の形態１で説明した選択性分離フィルター１７を密閉流路の両端に装着し、実施の形態３で説明したプレフィルター１８を密閉流路の始点近傍に装着した図である。
【００９１】
これら３つのフィルターを用いることで、どちらの方向に電気泳動を行っても分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことなく、さらに不純物を除くことで長期間正確な測定を行うことができる。
【００９２】
以上説明したように、本実施の形態４の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、分離用ＤＮＡ結合物質が系外に漏出することを完全に防止できるために、繰り返しの操作が可能になり、低コストでの診断・判定ができる。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態４の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、泳動開始点近傍のプレフィルターにより不純物をあらかじめ除くことができ、さらに両端のフィルターにより分離用ＤＮＡ結合物質が系外に漏出することを完全に防止できるために、繰り返し正確な検出が恒常的に可能になり、低コストでの診断・判定ができる。
【００９４】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５における遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法について図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１と重複する部分、図１〜図４までの説明については実施の形態１に譲り説明を省略する。
【００９５】
図９は本発明の実施の形態５における実施の形態１で説明した選択性分離フィルター１７を密閉流路の両端に装着し、実施の形態３で説明したプレフィルター１８を密閉流路の両端に装着した選択性分離フィルター１７よりもさらに開始点および終点に近いところにそれぞれ装着した図である。
【００９６】
これら４つのフィルターを用いることで、どちらの方向に電気泳動を行っても分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことなく、不純物も除くことができるため長期間正確な測定を行うことができる。さらに、図９で説明した密閉流路を取り外し可能にしておくことで、何度かの泳動の後、密閉流路ごとひっくり返せば偏った分離用ＤＮＡ結合物質を逆電流によって戻す事なく繰り返し使用する事ができるようになる。さらにプレフィルターにより、不純物が除かれるため長期の連続使用にも用いる事ができる。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態５の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、分離用ＤＮＡ結合物質が系外に漏出することを完全に防止でき、プレフィルターによって不純物を除くため、長期間正確な測定が可能になる。さらに、フィルターおよびプレフィルターが両側に装着されているため、密閉流路ごとひっくり返すことで、連続しての泳動操作が可能になり、低コストで連続した診断・判定ができる。
【００９８】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６における遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法について図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１と重複する部分、図１〜図４までの説明については実施の形態１に譲り説明を省略する。
【００９９】
図１０は本発明の実施の形態６における実施の形態１で説明した選択性分離フィルター１７を密閉流路の両端に装着し、密閉流路の両端に検出のための透明な検出窓１９を設けた図である。ここで、選択性分離フィルター１７と検出窓１９の位置はどちらが外側でもかまわず、両方とも密閉流路の端近傍にあれば良い。
【０１００】
２つの選択性分離フィルターを用いることで、どちらの方向に電気泳動を行っても分離用ＤＮＡ結合物質２０を失うことなく繰り返しの泳動が可能になり、さらに、両方の端に検出窓１９があることで、密閉流路部分を取り外すことなく、電極１２および電極１３の陰極・陽極を変換するだけで繰り返しの泳動・検出ができる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態５の遺伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡをＰＣＲなどで取り出した試料ＤＮＡ中に含まれる正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることにより、遺伝子診断、判定ができる。また、フィルターおよびプレフィルターが両側に装着されているため分離用ＤＮＡ結合物質が系外に漏出することを防止でき、さらに、密閉流路の両端に検出窓１９があることで、密閉流路部分を取り外すことなく、電極の陰陽を変換するだけで繰り返しの泳動・検出ができるため、手間がかからず低コストで連続した診断・判定ができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一塩基以上の遺伝子異常を短時間、且つ簡単、正確に検出することができ、小型、軽量、安価に、しかも非常に少ないランニングコストで、診断を自動化することができる遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法を提供することできる。
【０１０３】
そして、判定しようとする遺伝子の正常型と異常型を分離・計測するために用いている、分離用ＤＮＡ結合物質の繰返し利用を可能にし、さらに染色体ＤＮＡや血液由来の分子量の大きなノイズ物質を除去することができ、診断装置の簡素化と診断にかかるコストの削減、そして高精度な判定を実現する遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法を提供することができる。
【０１０４】
また、請求項１に記載された遺伝子診断装置によれば、本装置内に存在するＤＮＡを分離し試料のＤＮＡが正常型か異常型かを識別するための電気泳動を行うための密閉流路には、分離用ＤＮＡ結合物質を充填しておく必要がある。このとき用いる分離用ＤＮＡ結合物質が最もランニングコストを要する材料である。分離用ＤＮＡ結合物質を使い捨てにする必要が無くなれば、コストの削減に加えて、分離用ＤＮＡ結合物質の濃度や品質の変化に由来する様々な調整が無くなり、測定精度の向上や測定時間の短縮等のメリットも期待できる。このため低ランニングコストで安価かつ高精度な装置とすることができ、診断の自動化がきわめて容易である。
【０１０５】
そして、最もランニングコストを要する分離用ＤＮＡ結合物質が電気泳動および密閉流路物質の吸引あるいは押し出しにより密閉流路外へ流出することを防止できる。
【０１０６】
請求項２に記載された遺伝子診断装置は、請求項１の効果に加え、測定対象以外の不純物をあらかじめ取り除くことで、測定精度の向上と測定の長寿命化を可能にすることができる。
【０１０７】
請求項３に記載された遺伝子診断装置は、最もランニングコストを要する分離用ＤＮＡ結合物質をどちらの方向に移動させても密閉流路外へ流出することを防止できる。
【０１０８】
請求項４に記載された遺伝子診断装置は、請求項３の効果に加え、測定対象以外の不純物をあらかじめ取り除くことで、測定精度の向上と測定の長寿命化を可能にすることができる。
【０１０９】
請求項５に記載された遺伝子診断装置は、請求項３の効果に加え、測定対象以外の不純物をあらかじめ取り除くことで、測定精度の向上と測定の長寿命化を可能にすることができる。
【０１１０】
請求項６に記載された遺伝子診断装置は、請求項２〜５の効果に加え、どちらの方向に電気泳動を行わせても、密閉流路の取替えや移動なしに測定を継続することが可能である。
【０１１１】
請求項７に記載された遺伝子診断装置は、請求項２の効果に加え、密閉流路部を取り替えながら測定を行うことができるので、多検体の試料を連続的に測定することができる。また、一つの検出部で測定を行うことによって、装置を小型化することも可能である
請求項８に記載された遺伝子診断装置は、請求項３〜５の効果に加え、密閉流路部を取り替えながら測定を行うことができるので、多検体の試料を連続的に測定することができる。また、一つの検出部で測定を行うことによって、装置を小型化することも可能である
請求項９に記載された遺伝子診断装置は、請求項８の効果に加え、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【０１１２】
請求項１０に記載された遺伝子診断装置は、流路の一部をカートリッジ化、チップ化することが可能であり、測定による分離用ＤＮＡ結合物質の流出がないので、複数回の測定も可能となる。
【０１１３】
請求項１１に記載された遺伝子診断装置は、請求項１０の効果に加え、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【０１１４】
請求項１２に記載された遺伝子診断装置は、請求項１０の効果に加え、測定しようとする試料に、大きな分子量を持つＤＮＡやたんぱく質等の不純物が混入していても、ノイズとして検出されることなく正確な測定を行なうことが可能になる。
【０１１５】
請求項１３に記載に記載された遺伝子診断装置は、請求項１０〜１２の効果に加え、効率の良い電気泳動が可能となる。
【０１１６】
請求項１４に記載された遺伝子診断装置は、請求項１３の効果に加え、電気浸透流を防止できる。
【０１１７】
請求項１５に記載された遺伝子診断方法は、判定の再現性向上およびコストの削減をはかることができる。
【０１１８】
請求項１６に記載された遺伝子診断方法は、請求項１５の効果に加え、新たに測定ノイズの低減および分離用ＤＮＡ結合物質を捕捉することを目的としている選択性分離フィルターの寿命を延ばすことができる。
【０１１９】
請求項１７に記載された遺伝子診断方法は、判定の再現性向上およびコストの削減をはかることができる。
【０１２０】
請求項１８に記載された遺伝子診断方法は、判定の再現性向上およびコストの削減をはかることができ、カートリッジ化、チップ化された部材を用いることができ、自由度が向上する。
【０１２１】
【配列表】
2004093297.tif 000003
2004093297.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の外観図
【図２】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の上蓋開放外観図
【図３】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の装置構成図
【図４】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の制御回路要部図
【図５】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の分離用ＤＮＡ結合物質を用い試料ＤＮＡおよび正常ＤＮＡを電気泳動させる本発明における選択性分離フィルターを終点近傍にのみ付属した密閉流路の構造図
【図６】本発明の実施の形態２における実施の形態１で説明した選択性分離フィルターを密閉流路の両端に装着した図
【図７】本発明の実施の形態３における実施の形態１で説明した選択性分離フィルターを密閉流路の終点近傍に装着し、実施の形態１、２に記載の選択性分離フィルターよりも大量の高分子を捕捉することができる第２の選択性分離フィルター（プレフィルター）を最上流部装着した図
【図８】本発明の実施の形態４における実施の形態１で説明した選択性分離フィルターを密閉流路の両端に装着し、実施の形態３で説明したプレフィルターを密閉流路の始点近傍に装着した図
【図９】本発明の実施の形態５における実施の形態１で説明した選択性分離フィルターを密閉流路の両端に装着し、実施の形態３で説明したプレフィルターを密閉流路の両端に装着した選択性分離フィルターよりもさらに開始点および終点に近いところにそれぞれ装着した図
【図１０】本発明の実施の形態６における実施の形態１で説明した選択性分離フィルターを密閉流路の両端に装着し、密閉流路の両端に検出のための透明な検出窓を設けた図
【図１１】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の密閉流路内の分離用ＤＮＡ結合物質と試料ＤＮＡとの関係概念図
【図１２】経過時間と吸光度の関係図
【符号の説明】
１　電源スイッチ
２　操作ボタン
３　表示パネル
４　上蓋
５　筐体
６　電気泳動部
７　支持台
８　制御演算部
９　電源ボックス
９ａ　電源部
１０　検出部
１０ａ　Ｄ２ランプ
１０ｂ　スリット
１０ｃ　フォトダイオード
１５ｄ　プリアンプ
１０ｅ　Ａ／Ｄコンバータ
１１　温調器
１２，１３　電極
１４，１４ｃ　緩衝液
１４ａ，１４ｂ　容器
１４ｄ　リニアポリマー
１５　キャピラリー管
１６　吸引ポンプ
１７　選択性分離フィルター
１８　選択性分離プレフィルター
１９　検出窓
２０　分離用ＤＮＡ結合物質
２１　試料ＤＮＡ
【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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