(57)【要約】【課題】観察窓からの放熱が良好に抑えられた生体関連物質の検査装置を提供する。【解決手段】検査装置は、装着された検査容器１０１の温度を調節するための温調機構１１１と、検査容器１０１内の固相坦体１０２の光学的観察を可能にする観察窓１１２と、観察窓１１２を通して上方から検査容器１０１内の固相坦体１０２の光学画像を取得するための観察装置１５０と、装着された検査容器１０１の流路１０３とチューブ１１４を介して流体的に接続されたポンプ１１５と有している。観察窓１１２は間隔を置いて配置された二枚の透明板１１３ａと１１３ｂを有している。温調機構１１１を含む検査ステージは、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５と連絡している流路１２３と、流路１２３に透明な液体を循環させるためのポンプ１２０とを有している。流路１２３はその中を循環する透明な液体を加熱する熱交換部１２４を有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、
固相坦体の光学的観察を可能にする観察窓と、
観察窓を通して検査容器内の固相坦体の光学画像を取得するための観察装置と、
観察窓を直接加熱する観察窓加熱手段とを有している、生体関連物質の検査装置。
【請求項２】
請求項１において、観察窓は間隔を置いて配置された二枚の透明板を有し、観察窓加熱手段は、二枚の透明板の間の空間に連絡している流路と、この流路に透明な液体を循環させるためのポンプとを有し、流路は熱交換部を有しており、熱交換部はそこを通る透明な液体を温調機構で生じる熱により加熱する、検査装置。
【請求項３】
請求項１において、観察窓は透明板を有し、観察窓加熱手段は、透明板に設けられたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを有している、検査装置。
【請求項４】
請求項３において、ヒーターは金属薄膜で構成されており、この金属薄膜は固相担体の観察領域の上方を避けて位置している、検査装置。
【請求項５】
請求項３において、ヒーターは透明導電膜で構成されており、この透明導電膜は固相担体の観察領域の上方に位置する領域を含む透明板上の範囲に位置している、検査装置。
【請求項６】
生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、
固相坦体の光学的観察を可能にする観察窓と、
観察窓を直接加熱する観察窓加熱手段とを有している、生体関連物質の検査ステージ。
【請求項７】
請求項６において、観察窓は間隔を置いて配置された二枚の透明板を有し、観察窓加熱手段は、二枚の透明板の間の空間に連絡している流路と、この流路に透明な液体を循環させるためのポンプとを有し、流路は熱交換部を有しており、熱交換部はそこを通る透明な液体を温調機構で生じる熱により加熱する、検査ステージ。
【請求項８】
請求項６において、観察窓は透明板を有し、観察窓加熱手段は、透明板に設けられたヒーターと、ヒーターを制御する制御部とを有している、検査ステージ。
【請求項９】
請求項８において、ヒーターは金属薄膜で構成されており、この金属薄膜は固相担体の観察領域の上方を避けて位置している、検査ステージ。
【請求項１０】
請求項８において、ヒーターは透明導電膜で構成されており、この透明導電膜は固相担体の観察領域の上方に位置する領域を含む透明板上の範囲に位置している、
検査ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体関連物質の検査装置と検査ステージと検査容器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体関連物質の検査装置として、例えば、ＤＮＡチップ解析装置が知られている。ＤＮＡチップ解析装置では、ＤＮＡチップ上にスポッティングされたオリゴＤＮＡプローブと蛍光標識サンプル溶液とを反応させ、蛍光強度としてシグナル検出を行っている。例えば、特開平８−１６６３８７号公報は、ガラスやシリコンなどを基板に用いたＤＮＡチップの反応容器を開示している。特許第３２０８３９０号公報や特表平０９−５０４８６４号公報は、多孔質材料の基板にプローブを固相化して形成されたＤＮＡチップを開示している。このシグナル検出は、ＤＮＡチップに励起光を照射し、フォトマルチプライヤーやＣＣＤカメラを用いて蛍光を検出することにより行なわれる。
【特許文献１】特開平８−１６６３８７号公報
【特許文献２】特許第３２０８３９０号公報
【特許文献３】特表平０９−５０４８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のＤＮＡチップを用いて適切な検査を行なうためには、検体液の温度を制御することが好ましく、一般的には、加熱することが多い。従って、特許第３２０８３９０号公報や特表平０９−５０４８６４号公報のＤＮＡチップを検査する装置であって、ＤＮＡチップを観察するための窓を有する検査装置においては、窓からの放熱により、窓および検体液の温度が低下してしまう。これにより、検体液の温度が低下した場合には、所望の温度に到達できないために、所望の反応が行なわれないことがあり、検査精度の向上が求められている。
【０００４】
本発明は、この様な実状を考慮して成されたものであり、その主な目的は、検査精度の高い生体関連物質の検査技術を提供することである。
【０００５】
そのため、本発明の二次的な目的は、観察窓からの放熱が良好に抑えられた生体関連物質の検査装置を提供することである。本発明の別の二次的な目的は、観察窓からの放熱が良好に抑えられた生体関連物質の検査ステージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の検査装置に向けられている。本発明の検査装置は、生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、固相坦体の光学的観察を可能にする観察窓と、観察窓を通して検査容器内の固相坦体の光学画像を取得するための観察装置と、観察窓を直接加熱する観察窓加熱手段とを有している。
【０００７】
本発明は、ひとつには、生体関連物質の検査ステージに向けられている。本発明の検査ステージは、生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相坦体を収容した検査容器の温度を調節するための温調機構と、固相坦体の光学的観察を可能にする観察窓と、観察窓を直接加熱する観察窓加熱手段とを有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検査精度の高い生体関連物質の検査技術が提供される。これにより、より良好な固相坦体の光学的観察が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
第一実施形態
本実施形態は、生体関連物質の検査装置に向けられている。図１は、本発明の実施形態における検査装置とこれに装着された検査容器の模式的断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の上に位置している状態を示している。図２は、図１と同じ検査装置と検査容器の模式的断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の下に位置している状態を示している。
【００１１】
図１と図２に示されるように、検査容器１０１は、生体関連物質の検出するためのプローブが固相化された固相坦体１０２と、生体関連物質を含む液体であるサンプル溶液を収容する流路１０３とを有している。
【００１２】
固相坦体１０２は、多孔質体で構成され、サンプル溶液を透過し得る。固相坦体１０２は、これに限定されないが、例えば、多孔質基板に、オリゴＤＮＡプローブをスポッティングして固相化して作られるＤＮＡチップである。
【００１３】
流路１０３は、上面の開口から固相坦体１０２を横切って下方に延びる大径部分１０３ａと、大径部分１０３ａから側方に延び側面で終端する小径部分１０３ｂとを有している。大径部分１０３ａは、これに限定されないが、例えば円錐台形状をしている。小径部分１０３ｂは、これに限定されないが、例えばテーパーを有している。
【００１４】
検査装置は、装着された検査容器１０１の温度を調節するための温調機構１１１と、検査容器１０１内の固相坦体１０２の光学的観察を可能にする観察窓１１２と、観察窓１１２を通して上方から検査容器１０１内の固相坦体１０２の光学画像を取得するための観察装置１５０と、装着された検査容器１０１の流路１０３の小径部分１０３ｂと流体的に接続されるチューブ１１４と、チューブ１１４と流体的に接続されたポンプ１１５と有している。これらのうち、温調機構１１１と観察窓１１２は、検査容器１０１を収容し保持する検査ステージを構成している。また、チューブ１１４とポンプ１１５は、サンプル溶液を移送するサンプル溶液移送機構を構成している。観察装置１５０は、これに限定されないが、例えば、蛍光顕微鏡等の光学顕微鏡で構成される。
【００１５】
観察窓１１２は、検査容器１０１の上面の開口の近くに配置される二枚の透明板１１３ａと１１３ｂを有している。二枚の透明板１１３ａと１１３ｂは、例えば、ガラスの薄板で構成され、ほぼ平行に間隔を置いて配置されている。
【００１６】
温調機構１１１を含む検査ステージは、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５と連絡している流路１２３と、流路１２３に透明な液体を循環させるためのポンプ１２０と、ポンプ１２０と流路１２３の一方の端部とを流体的に連絡するチューブ１２１と、ポンプ１２０と流路１２３の他方の端部とを流体的に連絡するチューブ１２２とを有している。流路１２３は、温調機構１１１で生じる熱により、循環する液体を加熱するための熱交換部１２４を含んでいる。
【００１７】
ポンプ１２０とチューブ１２１と１２２と流路１２３は、観察窓１１２を直接加熱する観察窓加熱手段を構成している。この観察窓加熱手段は、熱交換部１２４で加熱された高温の透明な液体を、観察窓１１２を構成する透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５に供給して、透明板１１３ａと１１３ｂにじかに接触させることにより、観察窓１１２を加熱する。
【００１８】
検査ステージは、例えば図３に示すように検査容器と観察窓が別体に構成されているものである。ここで、図３を参照しながら検査ステージの構成についてより詳しく説明する。
【００１９】
検査容器１０１を着脱可能に保持する検査ステージ１３０は、図３に示されるように、検査容器１０１が載置される載置部１３１ａと検査容器１０１が押し当てられる受け部１３１ｂとを持つベース１３１と、ベース１３１に対して開閉可能に設けられたカバー部材１３２と、検査容器１０１をベース１３１の受け部１３１ｂに押し付けるためのスライダー１３３とを有している。
【００２０】
カバー部材１３２は、図示されていないが、例えば、ベース１３１が載せられる基台に回転可能に支持されたアームに取り付けられており、これにより、ベース１３１に対して開閉され得る。ここでは、カバー部材１３２が回転によってベース１３１に対して開閉される検査ステージ１３０を例示しているが、検査ステージ１３０は、カバー部材１３２が平行移動によってベース１３１に対して開閉される構成であってもよい。
【００２１】
スライダー１３３は、矢印で示されるように、ベース１３１の載置部１３１ａの上を、受け部１３１ｂに近づく方向と、反対に、受け部１３１ｂから遠ざかる方向とに移動し得る。
【００２２】
検査容器１０１がベース１３１の載置部１３１ａの上に置かれた状態で、スライダー１３３が受け部１３１ｂに近づく方向に移動されると、スライダー１３３は、検査容器１０１に接触した後、図３に示されるように、検査容器１０１をベース１３１の受け部１３１ｂの側面に押し付ける。その結果、検査容器１０１が保持される。
【００２３】
検査容器１０１が保持された状態から、スライダー１３３が受け部１３１ｂから遠ざかる方向に移動されると、スライダー１３３は検査容器１０１から離れる。この状態では、ベース１３１の載置部１３１ａから検査容器１０１を容易に取り除くことができる。
【００２４】
ベース１３１の受け部１３１ｂは、検査容器１０１の流路１０３が終端している側面１０４と向き合う側面を横切る貫通孔１３４を有している。検査容器１０１が検査ステージ１３０に保持された状態では、検査容器１０１はＯリング１０６を介してベース１３１と気密に結合され、検査容器１０１の流路１０３とベース１３１の貫通孔１３４とが流体的に連絡される。これにより、検査容器１０１の流路１０３が、ベース１３１の貫通孔１３４とチューブ１１４を介して、ポンプ１１５と流体的に連結される。
【００２５】
検査ステージ１３０は、検査容器１０１の温度を制御するための温調機構１１１の構成要素の一部を備えている。ベース１３１は、その内部に、電流供給に応じて発熱するヒーター１４１と、ヒーター１４１の温度を検知する温度センサー１４２とを有している。また、カバー部材１３２は、その内部に、電流供給に応じて発熱するヒーター１４３と、ヒーター１４３の温度を検知する温度センサー１４４とを有している。
【００２６】
カバー部材１３２は、ほぼ平行に間隔を置いて配置された二枚の透明板１１３ａと１１３ｂと、これら二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５に連絡している流路１２３（図１と図２参照）とを有している。図３には、流路を示す参照符号１２３は示してないが、ここでは、図１と図２を継承して、流路には参照符号１２３を付けて示す。
【００２７】
流路１２３は、図４に示されるように、ポンプ１２０から供給される透明な液体を取り込むための吸入部１２６と、透明な液体を加熱するための熱交換部１２４と、透明な液体を排出するための排出部１２７を有している。
【００２８】
吸入部１２６と排出部１２７は、これに限定されないが、例えば、カバー部材１３２の側面に開口している。吸入部１２６と排出部１２７にはそれぞれチューブ１２１と１２２（図１参照）が接続される。
【００２９】
熱交換部１２４は、これを通過する液体が良好に加熱されるように、ヒーター１４３の存在する部分を蛇行して延びている。熱交換部１２４の一方の端部は吸入部１２６と連続しており、他方の端部は二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５と連続している。排出部１２７は、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５と連続している。
【００３０】
以下では、固相坦体１０２はＤＮＡチップであるものとして、また、検査装置はＤＮＡチップ解析装置であり、遺伝子の発現解析をするものとして説明する。
【００３１】
検査容器１０１は、ＤＮＡチップ１０２の上に必要量のサンプル溶液１０５が滴下され、検査装置に装着される（つまり検査ステージに収容保持される）。サンプル溶液１０５を収容した検査容器１０１は、ハイブリダイゼーション反応を促進させるために、温調機構１１１により３５℃から８０℃程度の適当な温度に暖められる、あるいは適当な温度サイクルで温度制御される。
【００３２】
また、ポンプ１２０により温調機構１１１（より正確にはカバー部材１３２）に設けられた流路１２３に水などの透明な液体が循環される。透明な液体は、熱交換部１２４で加熱されて、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５に供給される。その結果、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂは加熱された液体によって直接加熱される。
【００３３】
さらに、ハイブリダイゼーション反応を促進させるために、ポンプ１１５により検査容器１０１内の流路１０３を加圧減圧して、サンプル溶液１０５をＤＮＡチップ１０２内に強制的に通過させる。これにより、サンプル溶液１０５は、図１に示されるように、液面がＤＮＡチップ１０２の上に位置する状態と、図２に示されるように、液面がＤＮＡチップ１０２の下に位置する状態とを繰り返し推移する。
【００３４】
このようにサンプル溶液１０５にＤＮＡチップ１０２を強制的に通過させることにより、比較的短時間の内にハイブリダイゼーション反応を完了させることができる。例えば、１〜２時間程度でハイブリダイゼーション反応を終了させることができる。
【００３５】
反応完了後、ＤＮＡチップ１０２は観察装置１５０によって蛍光観察され、遺伝子の発現量の増減が蛍光強度の強弱として読み取られる。
【００３６】
検査容器１０１はＤＮＡチップ１０２の上方が開放しており、検査ステージはＤＮAチップ１０２の上方に観察窓１１２を有している。このため、このような検査容器１０１と検査ステージにおいては、ハイブリダイゼーション反応の反応前・反応途中・反応終了後のいずれの時期においても、ＤＮＡチップ１０２を上方から光学的観察（通常の顕微鏡観察や蛍光観察）を行なうことが可能である。従って、遺伝子の発現量の増減を蛍光強度の強弱として読み取ることにより解析を行なうことが可能である。
【００３７】
前述したように、ハイブリダイゼーション反応の間、検査容器１０１は温調機構１１１により所定の温度に暖められる、あるいは所定の温度サイクルで変化される。その際、本実施形態では、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５に、熱交換部１２４によって加熱された透明な液体が常時供給される。加熱された透明な液体は、透明板１１３ａと１１３ｂにじかに触れることで、透明板１１３ａと１１３ｂのほぼ全体を均等に加熱する。このため、観察窓１１２の周辺部分の温度分布は図８に示されるようになる。
【００３８】
比較例として、本実施形態のような観察窓加熱手段を持たない構成（観察窓１１２が単に一枚の透明板からなる構成）における観察窓の周辺部分の温度分布を図１０に示す。
【００３９】
図８と図１０を比較して分かるように、本実施形態では、透明板１１３ａと１１３ｂの温度が高められている。このため、透明板１１３ａと１１３ｂからの放熱が良好に抑えられる。これにより、検体液の温度低下が抑えられるので、安定した解析ができるようになる。
【００４０】
なお、二枚の透明板１１３ａと１１３ｂの間の空間１２５に供給される透明な液体は、観察窓１１２を通しての光学観察を妨げない。
【００４１】
第二実施形態
本実施形態は、生体関連物質の別の検査装置に向けられている。図５は、本発明の第二実施形態における検査装置とこれに装着された検査容器の模式的断面図である。図５において、図１と同じ参照符号で示された部材は同等の部材であり、その詳しい説明はここでは省略する。以下では、第一実施形態との相違点に重点をおいて述べる。
【００４２】
本実施形態では、観察窓１１２は、一枚の透明板１６０と、透明板１６０の上に設けられたヒーター１６１とを有している。また、検査ステージは、ヒーター１６１に電流を供給するとともに、供給する電流量を制御することによりヒーター１６１の発熱量を制御する制御部１６２を有している。ヒーター１６１と制御部１６２は、観察窓１１２を直接加熱する観察窓加熱手段を構成している。
【００４３】
透明板１６０は、これに限定されないが、例えば、ガラスで構成される。その場合、熱伝導性を高めるために、透明板１６０の厚さは、比較的薄い（０．１〜１ｍｍ程度）ことが望ましい。
【００４４】
ヒーター１６１は、電流供給に応じて発熱する適当な抵抗を持つ発熱抵抗体で構成される。発熱抵抗体は、これに限定されないが、例えば、金属膜などで構成されてよい。その場合、ヒーター１６１は、検査容器１０１のＤＮＡチップ１０２の上方に位置する領域を避けて設けられる。
【００４５】
例えば、ヒーター１６１は、図６に示されるように、検査容器１０１のＤＮＡチップ１０２を取り囲む輪帯状の導電部１６３と、導電部１６３から延びている電流供給のための配線部１６４とで構成される。
【００４６】
また、複数のＤＮＡチップ１０２を有している検査容器１０１に対しては、ヒーター１６１は、図７に示されるように、複数のＤＮＡチップ１０２を取り囲むはしご形状の導電部１６５と、導電部１６５から延びている電流供給のための配線部１６６とで構成されてもよい。
【００４７】
本実施形態では、透明板１６０にじかに設けられたヒーター１６１が制御部１６２からの電流供給に応じて発熱して透明板１６０を加熱する。その結果、透明板１６０の周辺部分の温度分布は図９に示されるようになる。図９と図１０を比較して分かるように、本実施形態では、透明板１６０の温度が高められている。このため、透明板１６０からの放熱が抑えられる。これにより、検体液の温度低下が抑えられるので、安定した解析ができるようになる。
【００４８】
これまで、ヒーター１６１は不透明導電膜で構成されることを想定して説明してきたが、ヒーター１６１は透明導電膜で構成されてもよい。透明導電膜は、これに限定されないが、例えば、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）膜やフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜などの透明導電膜で構成される。
【００４９】
ヒーター１６１が透明導電膜で構成される場合、ヒーター（透明導電膜）１６１は、透明板１６０の上面の全体に設けられてもよい。また、透明導電膜は、透明板１６０の上面に、検査装置に装着された検査容器１０１のＤＮＡチップ１０２の上方に位置する領域を含む範囲に部分的に設けられてもよい。これにより、透明板１６０の全体または所望の領域（ＤＮＡチップ１０２の上方に位置する領域）をほぼ均一に加熱できるようになる。その結果、透明板１６０からの放熱がより効果的に抑えられ、より安定した解析が期待できる。
【００５０】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００５１】
また、多孔質基板を用いたＤＮＡチップを例にあげて説明したが、本発明は、シリコンウエハやスライドグラスを基材に用いたＤＮＡチップにも適用可能である。また、ＤＮＡの検出だけでなく、例えば、抗原や抗体をプローブに用い、免疫的な反応を検出する用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第一実施形態における検査装置とこれに装着された検査容器の構成を模式的に示している部分断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の上に位置している状態を示している。
【図２】図１と同じ検査装置と検査容器の構成を模式的に示している部分断面図であり、サンプル溶液の液面が固相坦体の下に位置している状態を示している。
【図３】図１と図２に模式的に示された検査装置における検査容器を着脱可能に保持する検査ステージの主要部の断面図である。
【図４】図３に示されたIV-IV線に沿ったカバー部材の断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態における検査装置とこれに装着された検査容器の模式的断面図である。
【図６】図５に示されたヒーターの形態の一例を示している。
【図７】図５に示されたヒーターの形態の別の一例を示している。
【図８】本発明の第一実施形態の検査装置における観察窓の周辺部分の温度分布を示している。
【図９】本発明の第二実施形態の検査装置における観察窓の周辺部分の温度分布を示している。
【図１０】観察窓加熱手段を持たない通常の検査装置における観察窓の周辺部分の温度分布を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１０１…検査容器、１０２…ＤＮＡチップ、１０３…流路、１０３ａ…大径部分、１０３ｂ…小径部分、１０４…側面、１０５…サンプル溶液、１０６…Ｏリング、１１１…温調機構、１１２…観察窓、１１３ａ、１１３ｂ…透明板、１１４…チューブ、１１５…ポンプ、１２０…ポンプ、１２１、１２２…チューブ、１２３…流路、１２４…熱交換部、１２５…空間、１２６…吸入部、１２７…排出部、１３０…検査ステージ、１３１…ベース、１３１ａ…載置部、１３１ｂ…受け部、１３２…カバー部材、１３３…スライダー、１３４…貫通孔、１４１…ヒーター、１４２…温度センサー、１４３…ヒーター、１４４…温度センサー、１５０…観察装置、１６０…透明板、１６１…ヒーター、１６２…制御部、１６３…導電部、１６４…配線部、１６５…導電部、１６６…配線部。
【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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