(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＤＮＡチップを個別に収容するとともに反応用の溶液をＤＮＡチップごとに収容可能な複数の反応室を有する反応容器と、
前記反応容器を移動ステージ上で移動可能に設け、該反応容器の移動により前記反応室のうち所望するものを所定の測定位置に移動させる移動手段と、
前記移動ステージ上の前記反応容器の前記測定位置に移動された反応室の反応を測定するための蛍光検出手段と、
前記反応室のそれぞれに対応して設けた配管の流路を介して接続するポンプ手段と、
前記移動手段による前記反応容器の移動と連動して、前記測定位置に移動された前記反応室に対応する配管の流路と前記ポンプ手段とを接続するように切替を行う流路切替手段と
を具備したことを特徴とするＤＮＡチップ読み取り装置。
【請求項２】
前記反応容器は、前記複数の反応室を一列に配置し、
前記移動手段は、前記反応室の配列方向に沿って前記反応容器を移動可能にしたことを特徴とする請求項１記載のＤＮＡチップ読み取り装置。
【請求項３】
前記流路切替手段は、前記移動手段による前記反応容器の移動と連動して直線移動するラックと、このラックに連動して回転するピニオンと、このピニオンの回転により前記反応室と前記ポンプ手段との接続の切替を行う回転式の選択バルブとを有することを特徴とする請求項１または２記載のＤＮＡチップ読み取り装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記反応室の配列方向に沿って貫通して設けられたガイド孔と、前記ガイド孔に挿通され前記反応容器を移動可能に支持するガイド軸を有し、
前記流路切替手段は、前記反応室と前記ガイド孔を連通する流路と、前記ガイド軸の中心軸に沿って形成され、且つ前記反応容器の前記ガイド軸に沿った移動により選択的に前記流路と連通され、前記反応室と前記ポンプ手段との接続の切替を行う流路とを有することを特徴とする請求項１または２記載のＤＮＡチップ読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡ（ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ＝デオキシリボ核酸）チップ読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡチップとは、スライドガラス等の基板上に数百から数万種類のＤＮＡを数平方センチメ−トルの範囲に整列、固相化したもので、一般に、このようなＤＮＡチップを用いた反応経過や結果の測定は、蛍光標識ＤＮＡプローブとのハイブリダイゼ−ション法を用い、ハイブリダイズしたＤＮＡスポットの蛍光シグナル強度を検出するようにしている。
【０００３】
例えば、特表２０００−５１５２５１号公報は、このようなＤＮＡチップの具体例を開示するもので、基板に微細な貫通チャネルが多数形成され、この貫通チャネルの内壁にプローブＤＮＡが固相化されている。そして、この微細な貫通チャンネル内を蛍光標識されたＤＮＡを含む溶液をポンプにより行き来させることで、高効率かつ高速なハイブリダイズ反応を得られるようにしている。
【０００４】
図７は、このようなハイブリダイズ反応を利用してＤＮＡチップの反応経過や結果を効率よく測定するための複数(例えば４ヶ所)の反応部を有するＤＮＡチップ読み取り装置の一例を示すもので、個別に区分けされた複数(図示例では４個)の反応室１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを有する反応容器１０８がＸ方向(図示矢印方向)に移動可能なステージ１０９上に載置されている。また、反応容器１０８の各反応室１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄからは、それぞれに配管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが導出され、切替バルブ１０７に接続されている。さらに、切替バルブ１０７には、配管１０５を介してポンプ１０３が接続されている。この場合、切替バルブ１０７には、４方選択バルブが用いられ、つまみ１０７ａを回転することにより、配管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｃのうちの一つを選択的に配管１０５に接続できるようになっている。
【０００５】
このような装置による反応経過や結果の読み取りは、反応室１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄのうち、測定したい反応室、例えば、反応室１０８ｂをステージ１０９を用いて測定位置、ここでは、蛍光検出ユニット１００の対物レンズ１０１の焦点位置に移動させるとともに、反応室１０８ｂとポンプ１０３との流路を切替バルブ１０７を用いて接続する。そして、ポンプ制御ユニット１０４を介して演算ユニット１０２によりポンプ１０３をコントロ−ルし、反応室１０８ｂ中のプローブ溶液に流動を与えながら、蛍光検出ユニット１００によりＤＮＡチップの反応経過や結果の読み取りを行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成によると、ステージ１０９による各反応室１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの測定位置への移動と、切替バルブ１０７による流路の切換えが別々に行われるため、これらの操作や確認が煩雑であり、仮に、操作を間違えると、折角の実験が無駄になるばかりでなく、ＤＮＡチップそのものを破損してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、ステージ１０９の移動の電動化や切替バルブ１０７に電磁バルブを使用することが考えられている。しかし、このようにすれば、作業性は向上するが、システム全体が大掛かりになるとともに、コスト的にも高価なものになるという問題があった。。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、操作が簡単で、価格的にも安価にできるＤＮＡチップ読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数のＤＮＡチップを個別に収容するとともに反応用の溶液をＤＮＡチップごとに収容可能な複数の反応室を有する反応容器と、前記反応容器を移動ステージ上で移動可能に設け、該反応容器の移動により前記反応室のうち所望するものを所定の測定位置に移動させる移動手段と、前記移動ステージ上の前記反応容器の前記測定位置に移動された反応室での反応を測定するための蛍光検出手段と、前記反応室のそれぞれに対応して設けた配管の流路を介して接続するポンプ手段と、前記移動手段による前記反応容器の移動と連動して、前記測定位置に移動された前記反応室に対応する配管の流路と前記ポンプ手段とを接続するように切替を行う流路切替手段とを具備したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記反応容器は、前記複数の反応室を一列に配置し、前記移動手段は、前記反応室の配列方向に沿って前記反応容器を移動可能にしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記流路切替手段は、前記移動手段による前記反応容器の移動と連動して直線移動するラックと、このラックに連動して回転するピニオンと、このピニオンの回転により前記反応室と前記ポンプ手段との接続の切替を行う回転式の選択バルブとを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記移動手段は、前記反応室の配列方向に沿って貫通して設けられたガイド孔と、前記ガイド孔に挿通され前記反応容器を移動可能に支持するガイド軸を有し、前記流路切替手段は、前記反応室と前記ガイド孔を連通する流路と、前記ガイド軸の中心軸に沿って形成され、且つ前記反応容器の前記ガイド軸に沿った移動により選択的に前記流路と連通され、前記反応室と前記ポンプ手段との接続の切替を行う流路とを有することを特徴としている。
【００１３】
この結果、本発明によれば、移動手段の移動により複数の反応室のうち所望するものを所定の測定位置に移動させるだけで、この移動に連動して流路切替手段により、測定位置に移動された反応室と流動源の間の接続切替を行うことができるので、操作を簡単にできるとともに、操作ミスを無くすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用されるＤＮＡチップ読み取り装置の概略構成を示している。
【００１６】
図において、１は移動手段としてのステージで、このステージ１は、固定板１ａ上にＹ軸方向に移動可能なＹ移動板１ｂ、このＹ移動板１ｂ上にＸ軸方向に移動可能なＸ移動板１ｃをそれぞれ有し、これらＹ移動板１ｂおよびＸ移動板１ｃにより、Ｘ−Ｙ軸方向の移動を可能にしている。
【００１７】
ステージ１のＸ移動板１ｃ上には、反応容器２が載置されている。この反応容器２は、図２に示すように直方体形状の上板２０１と下板２０２を重ねて構成されるもので、上板２０１には、複数(図示例では４個)の円筒状の孔部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄが長手方向に沿って一列に形成され、また、下板２０２には、孔部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄに対応する位置に円筒状の孔部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄが長手方向に沿って一列に形成されており、これら上板２０１と下板２０２を重ね合わせることで、複数(図示例では４個)の反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが形成さている。
【００１８】
これら反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには、ＤＮＡチップ４の反応部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが収納されている。この場合、ＤＮＡチップ４は、例えば２５ｍｍ×７５ｍｍ程度の基板上に９ｍｍピッチで、合計４ヶ所に直径６ｍｍ程度の反応部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを形成したもので、このようなＤＮＡチップ４を図３に示すように上板２０１と下板２０２の間に挟み込むことで、各反応部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが各別に反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ内に収容されるようになっている。
【００１９】
また、各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの上板２０１側の孔部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄの上部は、後述する蛍光検出ユニツトにより反応部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの反応経過や結果を測定するための開口部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄが形成され、また、下板２０２の各孔部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ内の側面には、反応容器２の前側面まで導出される接続口３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄが形成されている。
【００２０】
そして、このように構成された反応容器２は、図１に示すように各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄがＸ軸方向に沿って一列に配置されるようにステージ１のＸ移動板１ｃ上に載置されている。
【００２１】
反応容器２の接続口３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄには、配管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを介して流路切替手段としての切替バルブ６が接続されている。また、切替バルブ６には、配管７を介して流動源としてのポンプ８が接続されている。
【００２２】
この場合、ポンプ８は、各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ中のプロ−ブ溶液に流動を与えるためのものである。また、切替バルブ６は、回転式４方選択バルブ(例えば、ハミルトン社ＨＶＤＰ４−５など)が用いられ、操作軸６ａには、ピニオン９が取り付けられており、このピニオン９により操作軸６ａを回転させることにより、配管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうちの一つを選択的に配管７を介してポンプ８に接続できるようになっている。
【００２３】
一方、ステージ１のＸ移動板１ｃのＸ軸方向に沿った側面、つまり、反応容器２の各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが並ぶＸ軸方向に沿った側面には、ラック１０が設けられ、また、Ｙ移動板１ｂの側面には、保持板１１を介して切替バルブ６が取り付けらている。この状態で、切替バルブ６に取り付けられているピニオン９は、ラック１０に噛み合わされ、ステージ１のＸ軸方向の移動により、ラック１０を介してピニオン９を回転させることで、切替バルブ６による配管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの切り替えができるようになっている。
【００２４】
この場合、ピニオン９のサイズは、１／４回転で、ＤＮＡチップ４の反応部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのピッチ（９ｍｍ）になるように設計されており、ステージ１の移動により反応容器２を各反応部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのピッチ分だけ移動させると、切替バルブ６の操作軸６ａを９０°回転させて配管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの切替を行うことができるようになっている。
【００２５】
この場合、ステージ１のＸ軸方向の移動により、反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうちの所望するものが後述する蛍光検出ユニット１２の測定位置まで移動されたとき、測定位置に移動された各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに対応する配管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄがポンプ８と接続されるように調整されている。
【００２６】
このような構成において、例えば、反応室３ｄの反応部４ｄの反応経過や結果を測定するには、ステージ１をＸ軸方向の図示左端まで移動し、反応部４ｄを蛍光検出ユニット１２の対物レンズ１３の焦点位置に移動する。すると、Ｘ移動板１ｃの移動に伴いラック１０も移動し、ピニオン９が回転するので、切替バルブ６の操作軸６ａも回転し、反応室３ｃとポンプ８の流路が切替バルブ６介して接続される。この状態で、ポンプ制御ユニット１４を介して演算ユニット１５によりポンプ８をコントロ−ルし、反応室３ｃ中のプロ−ブ溶液に流動を与えることにより、蛍光検出ユニット１２により反応部４ｄの反応経過や結果の読み取りを行うことができる。
【００２７】
次に、反応室３ｃの反応部４ｃの反応経過や結果を測定するには、ステージ１のＸ移動板１ｃを図示右方向（矢印の方向）に９ｍｍ程移動し、反応部４ｃを蛍光検出ユニット１２の対物レンズ１３の焦点位置に移動する。すると、Ｘ移動板１ｃを図示右方向への移動に伴いラック１０も移動し、ピニオン９が図示時計方向（矢印の方向）に９０°だけ回転し、切替バルブ６の操作軸６ａも９０°回転する。これにより、今度は、反応室３ｃとポンプ８の流路が切替バルブ６介して接続されるので、この場合も、ポンプ制御ユニット１４を介して演算ユニット１５によりポンプ８をコントロ−ルし、反応室３ｃ中のプロ−ブ溶液に流動を与えることで、蛍光検出ユニット１２により反応部４ｃの反応経過や結果の読み取りを行うことができる。
【００２８】
以下、反応室３ｂ、３ａの反応部４ｂ、４ａについても、上述したと同様で、ステージ１のＸ移動板１ｃを図示右方向（矢印の方向）に９ｍｍずつ移動し、反応部４ｂ、４ａを蛍光検出ユニット１２の対物レンズ１３の焦点位置まで移動するだけで、各反応室３ｂ、３ａとポンプ８の流路が切替バルブ６介して順番に接続されるので、蛍光検出ユニット１２により各反応部４ｂ、４ａのそれぞれの反応経過や結果の読み取りを行うことができる。
【００２９】
従って、このような構成によれば、ステージ１のＸ移動板１ｃを移動して反応容器２の各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうちの所望するものを蛍光検出ユニット１２の対物レンズ１３の焦点位置まで移動するだけで、切替バルブ６を連動させて、これら反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに対応する配管５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄをポンプ８に接続するようにしたので、従来のステ−ジによる各反応室の測定位置への移動と切替バルブによる流路の切換えを別々に行うものと比べ、飛躍的に操作を簡単にできるとともに、操作ミスを無くすことができる。また、従来のステ−ジの電動化や切替バルブに電磁バルブを使用するものと比べ、システム全体が大掛かりになるのを抑えることができるとともに、価格的にも安価にできる。
【００３０】
なお、上述では、反応容器２は、４個の反応室３ａ〜３ｄを有する場合を述べたが、反応室の個数に制限があるわけではなく、ピニオン９のサイズや切替バルブ６の種類を適切に選ぶことにより対応できる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３２】
図４は、本発明の第２の実施の形態が適用されるＤＮＡチップ読み取り装置の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００３３】
この場合、反応容器２の下板２０２は、図５および図６に示すように反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが並ぶ方向と平行にガイド孔２０が貫通して設けられ、このガイド孔２０と各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、これら反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのピッチと同じピツチで設けられた流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄにより連通されている。
【００３４】
また、下板２０２のガイド孔２０の両開口端には、軸受２２ａ、２２ｂが設けられ、さらに、ガイド孔２０の内周面には、軸方向に沿って等間隔にＯリング溝２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが形成され、これらＯリング溝２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅには、Ｏリング２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅが挿入されている。
【００３５】
そして、このように構成された反応容器２には、ガイド孔２０の両開口端の軸受２２ａ、２２ｂに支持されるガイド軸２４が挿通されている。
【００３６】
ガイド軸２４は、ステージ１のＹ移動板１ｂ上に固定された支持部２５ａ、２５ｂによりＸ軸方向に沿って支持されており、この状態で、反応容器２をＸ軸方向に沿って移動可能に支持する移動手段を構成するようにしている。つまり、ここでは、反応容器２とＹ移動板１ｂとでＸ軸ステ−ジを構成し、Ｙ移動板１ｂと固定板１ａとでＹ軸ステ−ジを構成するようにしている。
【００３７】
ガイド軸２４の一方端から中間部までの間には、中心軸に沿って流路２４ａが形成されている。この流路２４ａのガイド軸２４の一方端側の開口部には、配管２６が接続され、この配管２６には、ポンプ８が接続されている。また、流路２４ａのガイド軸２４の中間部側端部には、側面側に貫通した開口部２４ｂが形成されている。この開口部２４ｂは、反応容器２のガイド軸２４に沿った移動により、ガイド孔２０側に設けられた流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのうちのいずれかと連通するようになっており、これらガイド軸２４側の流路２４ａに対するガイド孔２０側の流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの組み合わせを選択的に行う流路切替手段としてスライド式選択バルブを構成している。
【００３８】
この場合も、反応容器２のガイド軸２４に沿ったＸ軸方向の移動により、反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうちの所望するものが図示しない蛍光検出ユニットの測定位置まで移動されたとき、測定位置に移動された反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに対応する流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄがガイド軸２４の流路２４ａと連通してポンプに接続されるように調整されている。
【００３９】
このような構成において、例えば、図示のように反応室３ｂの反応部４ｂの反応経過や結果を測定する場合は、反応容器２をガイド軸２４に沿って移動し、反応部４ｂを図示しない蛍光検出ユニットの測定位置に移動する。すると、この移動に応じて反応室３ｂに対応する流路２１ｂがガイド軸２４の流路２４ａと連通してポンプ８に接続されるので、ポンプ８をコントロールし反応室３ｂ中のプロ−ブ溶液に流動を与えることにより、図示しない蛍光検出ユニットにより反応部４ｂでの反応経過や結果の読み取りを行うことができる。
【００４０】
次に、反応室３ｃの反応部４ｃの反応経過や結果を測定する場合は、反応容器２をガイド軸２４に沿って移動し、反応部４ｃを図示しない蛍光検出ユニットの測定位置まで移動する。すると、この移動に応じて反応室３ｃに対応する流路２１ｃがガイド軸２４の流路２４ａと連通してポンプ８に接続されるので、この場合も、ポンプ８をコントロールし反応室３ｃ中のプロ−ブ溶液に流動を与えることにより、図示しない蛍光検出ユニットにより反応部４ｂでの反応経過や結果の読み取りを行うことができる。
【００４１】
以下、反応室３ａ、３ｄについても上述したと同様にして、反応容器２をガイド軸２４に沿って移動し、反応部４ａ、４ｄを図示しない蛍光検出ユニットの測定位置まで移動することのみで、各反応部４ａ、４ｄの反応経過や結果の読み取りを行うことができる。
【００４２】
従って、このような構成によれば、反応容器２をガイド軸２４に沿って移動し、各反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうちの所望するものを測定位置に移動するだけで、これら反応室３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに対応する流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄをガイド軸２４の流路２４ａを介してポンプ８に接続するようにしたので、この場合も、第１の実施の形態と同様な効果を期待でき、さらには、反応容器２に繋がる配管類を無くすことができるので、組立作業性が向上し、この点からもコストダウンを図ることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００４４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、操作が簡単で、価格的にも安価にできるＤＮＡチップ読み取り装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる反応容器の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態に用いられる反応容器の横断面を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図５】第２の実施の形態に用いられる反応容器とガイド軸の概略構成を示す図。
【図６】第２の実施の形態に用いられる反応容器の横断面を示す図。
【図７】従来のＤＮＡチップ読み取り装置の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…ステージ
１ａ…固定板
１ｂ…Ｙ移動板
１ｃ…Ｘ移動板
２…反応容器
２０１…上板
２０１ａ〜２０１ｄ…孔部
２０２…下板
２０２ａ〜２０２ｄ…孔部
３０１ａ〜３０１ｄ…開口部
３０２ａ〜３０２ｄ…接続口
３ａ〜３ｄ…反応室
４…ＤＮＡチップ
４ａ〜４ｄ…反応部
５ａ〜５ｄ…配管
６…切替バルブ
６ａ…操作軸
７…配管
８…ポンプ
９…ピニオン
１０…ラック
１１…保持板
１２…蛍光検出ユニット
１３…対物レンズ
１４…ポンプ制御ユニット
１５…演算ユニット
２０…ガイド孔
２０ａ〜２０ｅ…Ｏリング溝
２１ａ〜２１ｄ…流路
２２ａ、２２ｂ…軸受
２３ａ〜２３ｅ…Ｏリング
２４…ガイド軸
２４ａ…流路
２４ｂ…開口部
２５ａ、２５ｂ…支持部
２６…配管
【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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