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JP2002355038A - 遺伝子解析方法およびその解析装置 - Google Patents

遺伝子解析方法およびその解析装置

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Publication number
JP2002355038A
JP2002355038A JP2002063943A JP2002063943A JP2002355038A JP 2002355038 A JP2002355038 A JP 2002355038A JP 2002063943 A JP2002063943 A JP 2002063943A JP 2002063943 A JP2002063943 A JP 2002063943A JP 2002355038 A JP2002355038 A JP 2002355038A
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JP
Japan
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dna
temperature
solid
gene
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002063943A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Kondo
壽彦 近藤
Shuzo Abe
修三 阿部
Nobuyoshi Shikima
信義 色摩
Yukihiro Shintani
幸弘 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
GL Science Inc
Original Assignee
GL Science Inc
Japan Science and Technology Corp
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Publication date
Application filed by GL Science Inc, Japan Science and Technology Corp filed Critical GL Science Inc
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Priority to PCT/JP2002/002583 priority patent/WO2002079510A1/ja
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Priority to EP02705325A priority patent/EP1375673A4/en
Publication of JP2002355038A publication Critical patent/JP2002355038A/ja
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    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
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    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば全自動遺伝子解析装置若しくは全自動
遺伝子診断装置に好適で、構成の簡潔化と小形軽量化を
図れ、これを安価に製作できるとともに、解析系におけ
るバルブの使用を可及的に抑制し、クロスコンタミの混
入を防止して、種々のＤＮＡ検出を迅速かつ高精度に行
なえるとともに、異種の試料から同時に複数の遺伝子解
析を実現できるようにした遺伝子解析方法およびその解
析装置を提供すること。 【解決手段】 生体試料２３から目的の核酸を抽出す
る。目的のＤＮＡを増幅後、所定のＤＮＡを含む反応液
Ｌを直列または並列に配置した所定温度の固相ＤＮＡプ
ロ−ブ５３，６４〜６６へ導く。前記固相ＤＮＡプロ−
ブ５３，６４〜６６と相補のＤＮＡを分離する遺伝子解
析方法であること。少なくとも一部を被検ＤＮＡの二本
鎖形成温度に設定可能な複数の固相ＤＮＡプロ−ブ５
３，６４〜６６を備える。前記固相ＤＮＡプロ−ブ５
３，６４〜６６に増幅後の同一若しくは異種のＤＮＡを
含む反応液Ｌを導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば全自動遺伝
子解析装置若しくは全自動遺伝子診断装置に好適で、構
成の簡潔化と小形軽量化を図れ、これを安価に製作でき
るとともに、解析系におけるバルブの使用を可及的に抑
制し、クロスコンタミの混入を防止して、種々のＤＮＡ
検出を迅速かつ高精度に行なえるとともに、異種の試料
から同時に複数の遺伝子解析を実現できるようにした、
遺伝子解析方法およびその解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、遺伝情報を担うデオキシリボ酸
（ＤＮＡ）の遺伝子情報解析技術の進歩はめざましく、
その遺伝子診断や医療分野への利用が期待されている。
前記遺伝子情報の解析は、一般に血液、細胞等の生体試
料のＤＮＡを採取し精製するＤＮＡ抽出工程と、目的の
ＤＮＡを大量に増やすＤＮＡ増幅工程と、ＤＮＡの成分
を分離し検出するＤＮＡ検出工程と、その解析工程とに
分かれ、それらの主要な工程を遺伝子解析装置が連続か
つ一貫して行なっている。
【０００３】例えば特開平６−３２７４７６号公報の遺
伝子解析装置は、分注要素や容器搬送要素、遠心分離要
素、混合要素、容器反転要素、加温、乾燥要素、ゲル電
気泳動要素を備え、これらの作動をコンピュ−タによっ
て制御し、一連の処理工程を全自動化している。
【０００４】しかし、この従来の装置は、前記遠心分離
要素やゲル電気泳動要素に加え、試料液を処理工程に基
いて順次移動させる際、プログラム制御した種々の機構
を要するため、装置が複雑かつ大形重量化して高価にな
り、また試料液の流路に種々のバルブを配置しているた
め、それらによるクロスコンタミの問題を生じて分析精
度に不安があった。しかも、電気泳動は分離に時間が掛
かるとともに、分離精度が概して良くない等の問題があ
った。同様な問題は、特開平７−７５５４４号公報の遺
伝子解析装置にも共通していた。
【０００５】このような問題を解決するものとして、例
えば特開平１０−２３９３００号公報の遺伝子解析装置
は、塩基配列特異的熱溶出クロマトグラフ法（ＳＳＴＥ
Ｃ法）、つまり固相化ＤＮＡカラムにＰＣＲ増幅したＤ
ＮＡを注入し、固相化ＤＮＡと相補的なＤＮＡをトラッ
プし、送液しながらカラムの温度を昇温することによ
り、融解点の差で一部分相補的でない塩基配列との分離
解析する方法の下で開発された。
【０００６】前記ＳＳＴＥＣ法に基づく遺伝子解析装置
は、遺伝子試料の調製からカラム注入までの一連の操作
を行なうオ−トサンプラーユニットと、少なくとも緩衝
液と反応液とを送液する送液用グラジェントユニット
と、固相ＤＮＡプローブを充填したカラムと温度センサ
ー並びに温度調節機構とを備えたサーマルコントローラ
ーユニットと、測定手段を備えたフロー式モニタ−ユニ
ットと、試料分離のためのフラクションコレクタ−と、
これらのユニットの制御機構とを備えていた。
【０００７】しかし、前記ＳＳＴＥＣ法に基づく遺伝子
解析装置は、一塩基の違いでも分離可能であるが、ＰＣ
Ｒ増幅後のＤＮＡを一旦加熱して二本鎖を解離し、その
冷却過程で余剰のプライマ−を排出し、冷却後再度ヒ−
トブロックを昇温して、固相ＤＮＡプローブと相補のＤ
ＮＡを分離するため、煩雑で手間が掛かり、しかも固相
化ＤＮＡカラムの昇温に時間が掛かるという問題があっ
た。
【０００８】また、前記従来の遺伝子解析装置は、同一
の試料から同時に複数の遺伝子解析を実現できるが、異
種の試料からは同時に複数の遺伝子解析が困難になり、
その遺伝子解析に限界があった。しかも、前記従来の遺
伝子解析装置は、複数のカラムの上下流位置に高圧バル
ブを介挿し、これらのバルブをフロ−式モニタ−ユニッ
トの動作に連動して切り換え、前記カラムを直列または
並列に切り換えるため、構造が複雑で高価になり、しか
も前記バルブによるクロスコンタミの混入の惧れがあっ
た。
【０００９】一方、従来の遺伝子解析装置は、前述のよ
うなシステム全体の問題の他に、各処理工程に次のよう
な問題があった。例えば、前記特開平６−３２７４７６
号公報のＤＮＡ抽出工程においては、チップ台に尖端部
を開口した複数のチップを収容し、該チップをチップ取
付け部を介してターンテーブル上の容器上方へ移動し、
前記チップの尖端を容器内部の液体に浸漬して吸入し、
これをターンテーブル上の別の容器上方へ移動し、前記
液体を吐出後、前記チップを廃棄し、一方、前記液体を
収容した容器を遠心分離機へ移送して、前記液体を分離
していた。
【００１０】しかし、前記ＤＮＡ抽出工程は、一回のＤ
ＮＡ抽出に一本のチップと二本の容器を要し、これらを
使い捨てするとともに、前記液体を別の容器に順次移し
替え、最後に遠心分離するため、ＤＮＡの抽出精製が複
雑で手間が掛かるとともに、クロスコンタミの混入の惧
れがあった。このうち、前記クロスコンタミの混入防止
手段として、例えば特開平７−２８９９２５号公報で
は、チップ内の中間部に栓体を付設し、特開平８−３５
９７１号公報では、チップの接続側開口部に薄膜を設け
ていたが、栓体や薄膜の付設分、チップが高価になると
いう問題があった。
【００１１】また、前記特開平７−７５５４４号公報の
ＰＣＲ増幅工程では、変性温度およびアニーリングない
し伸長温度に調節可能な二つの金属ブロック型熱交換器
を並置し、これらの内部に反応混合物溜に連通する毛管
を貫通し、該毛管内にステップモータに連係するピスト
ンを摺動可能に挿入し、該ピストンの変位を介し、前記
反応混合物を各熱交換器に移動して加熱するようにして
いた。
【００１２】また、前記公報には、円筒熱交換ドラムを
その中心軸の回りに回動可能に設け、前記ドラムは周面
を複数のセグメントで区画し、各セグメントを所定のＰ
ＣＲ加熱温度に加熱可能にするとともに、前記ドラムの
周面に前記毛管を巻き掛け可能な溝を形成し、前記ドラ
ムを所定角度回動し、一つのセグメントを毛管に接触し
て内部の反応混合物を加熱し、加熱後ドラムを回動し、
別のセグメントを毛管に接触して反応混合物を順次加熱
するようにしていた。
【００１３】しかし、これらのＰＣＲ増幅装置は、前者
の場合、ピストンの交番動作時には毛管の両側をバルブ
で閉塞する必要があり、このバルブによるクロスコンタ
ミの問題を生ずるとともに、毛管の一端が反応混合物溜
に連通しているため、加熱されて蒸発した反応混合物の
一部が反応混合物溜に流出し、反応混合物の塩基濃度が
高くなって、増幅後のＤＮＡを検出できなくなる惧れが
あった。また、後者の場合は種々の機構を要して、構造
が複雑になり高価になる等の問題があった。
【００１４】このような問題を解決するものとして、例
えば特開平６−３０７７６号公報では、反応液を移動さ
せる直線状の反応管の外部にＰＣＲ加熱部を配置し、ま
たは前記反応管をコイル状に捲回し、該管をＰＣＲ加熱
温度に調節した複数の恒温槽に浸漬し、該管の内部に反
応液を移動させるようにしている。しかし、このＰＣＲ
増幅装置は、所定サイクル分のＰＣＲ加熱部を要して、
反応管が長尺になり、また反応管を全体で２２巻きに捲
回するため、反応管が長尺になって大形重量化し、その
送液に大形かつ高価なポンプを要するとともに、その洗
浄に多量の洗浄液と時間を要する等の問題があった。
【００１５】更に、前記特開平６−３２７４７６号公報
の検出工程は、ゲル電気泳動法によっているため、高価
で分析に時間が掛かり、分離が悪い上に使用ゲルをその
都度交換しなければならなかった。また、前記ＳＳＴＥ
Ｃ法の検出工程は、前述のように固相化ＤＮＡカラムの
昇温に時間が掛かる等の問題があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、例えば全自動遺伝子解析装置若しくは全自
動遺伝子診断装置に好適で、構成の簡潔化と小形軽量化
を図れ、これを安価に製作できるとともに、解析系にお
けるバルブの使用を可及的に抑制し、クロスコンタミの
混入を防止して、種々のＤＮＡ検出を迅速かつ高精度に
行なえるとともに、異種の試料から同時に複数の遺伝子
解析を実現できるようにした遺伝子解析方法およびその
解析装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明は、生体試料から目的の核酸を抽出し、目的のＤＮＡ
を増幅後、所定のＤＮＡを含む反応液を直列または並列
に配置した所定温度の固相ＤＮＡプロ−ブへ導き、該固
相ＤＮＡプロ−ブと相補のＤＮＡを分離する遺伝子解析
方法において、少なくとも一部を被検ＤＮＡの二本鎖形
成温度に設定可能な複数の固相ＤＮＡプロ−ブを備え、
該固相ＤＮＡプロ−ブに増幅後の同一若しくは異種のＤ
ＮＡを含む反応液を導入し、種々のＤＮＡ検出を迅速か
つ高精度に行なえるとともに、異種の試料から同時に複
数の遺伝子解析を実現し、しかも被検ＤＮＡの二本鎖形
成位置を速やかに検出し得るようにしている。
【００１８】請求項２の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−
ブを被検ＤＮＡの分析毎に昇温かつ降温し、固相ＤＮＡ
プロ−ブの合理的な使用と、種々のＤＮＡ検出の迅速か
つ高精度な実現と、異種の試料から同時に複数の遺伝子
解析を実現し得るようにしている。請求項３の発明は、
前記反応液を前記固相ＤＮＡプロ−ブの導入前に所定温
度に加熱し、予め前記被検ＤＮＡの二本鎖を解離し一本
鎖に生成するようにして、前記固相ＤＮＡプロ−ブの温
度上昇および降下に必要な時間を短縮し、分析時間の大
幅な短縮化を図るようにしている。請求項４の発明は、
前記固相ＤＮＡプロ−ブの反応液に対する上流側を高温
側とし、下流側を低温側の温度勾配に設定し、ＤＮＡ検
出時間の短縮化を図るとともに、分離した相補のＤＮＡ
を確実に検出し得るようにしている。
【００１９】請求項５の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−
ブの上流側が前記ＤＮＡの変性温度以上で、かつ前記固
相ＤＮＡプロ−ブの下流側が前記ＤＮＡの伸長温度以下
の温度勾配に設定し、固相ＤＮＡプロ−ブの上流側で、
所定のＤＮＡの二重鎖を解離するようにしている。した
がって、前記ＤＮＡの二重鎖の解離を予め行ない、この
後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇温する従来の不合理を解消
し、迅速なＤＮＡ検出を実現するとともに、前記温度分
布の所定位置で相補的ＤＮＡの二重鎖を形成させ、前記
ＤＮＡの分離位置を精密に検出して、分離位置のバラツ
キを確実に捕捉し検出可能にしている。
【００２０】請求項６の発明は、前記温度分布の中間部
に、前記相補のＤＮＡが二重鎖を形成可能な一定の温度
域を設け、前記固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分布
させ、相補的ＤＮＡの二重鎖の形成を確実に検出可能に
している。請求項７の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−ブ
に、同一若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を直接導入
し、従来のように増幅後のＤＮＡの二重鎖を予め解離
し、かつこの後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇温する不合理
を解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現するようにしてい
る。
【００２１】請求項８の発明は、生体試料から目的の核
酸を抽出し、目的のＤＮＡを増幅後、所定のＤＮＡを含
む反応液を直列または並列に配置した所定温度の固相Ｄ
ＮＡプロ−ブへ導き、該固相ＤＮＡプロ−ブと相補のＤ
ＮＡを分離する遺伝子解析装置において、少なくとも一
部を被検ＤＮＡの二本鎖形成温度に設定可能な複数の固
相ＤＮＡプロ−ブを備え、該固相ＤＮＡプロ−ブに増幅
後の同一若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を導入可能
にし、種々のＤＮＡ検出を迅速かつ高精度に行なえると
ともに、異種の試料から同時に複数の遺伝子解析を実現
し、しかも被検ＤＮＡの二本鎖形成位置を速やかに検出
し得るようにしている。
【００２２】請求項９の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−
ブを被検ＤＮＡの分析毎に昇温かつ降温可能にし、固相
ＤＮＡプロ−ブの合理的な使用と、種々のＤＮＡ検出の
迅速かつ高精度な実現と、異種の試料から同時に複数の
遺伝子解析を実現し得るようにしている。請求項１０の
発明は、前記反応液の前記固相ＤＮＡプロ−ブよりも上
流側の流路にプレヒ−トブロックを設け、該プレヒ−ト
ブロックを、前記被検ＤＮＡの二本鎖を解離し一本鎖に
生成可能な所定温度に設定可能にして、前記固相ＤＮＡ
プロ−ブの温度上昇および降下に必要な時間を短縮し、
分析時間の大幅な短縮化を図るようにしている。請求項
１１の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−ブの反応液に対す
る上流側を高温側とし、下流側を低温側の温度勾配に設
定し、ＤＮＡ検出時間の短縮化を図るとともに、分離し
た相補のＤＮＡを確実に検出し得るようにしている。
【００２３】請求項１２の発明は、前記固相ＤＮＡプロ
−ブの上流側が前記ＤＮＡの変性温度以上で、かつ前記
固相ＤＮＡプロ−ブの下流側が前記ＤＮＡの伸長温度以
下の温度勾配に設定して、固相ＤＮＡプロ−ブの上流側
で、所定のＤＮＡの二重鎖を解離するようにしている。
したがって、前記ＤＮＡの二重鎖の解離を予め行ない、
この後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇温する従来の不合理を
解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現するとともに、前記温
度分布の所定位置で相補的ＤＮＡの二重鎖を形成させ、
前記ＤＮＡの分離位置を精密に検出して、分離位置のバ
ラツキを確実に捕捉し検出可能にしている。
【００２４】請求項１３の発明は、前記温度分布の中間
部に、前記相補のＤＮＡが二重鎖を形成可能な一定の温
度域を設け、前記固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分
布させて、前記固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分布
させ、相補的ＤＮＡの二重鎖の形成を確実に検出可能に
している。請求項１４の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−
ブに、同一若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を直接導
入し、従来のように増幅後のＤＮＡの二重鎖を予め解離
し、かつこの後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇温する不合理
を解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現するようにしてい
る。
【００２５】請求項１５の発明は、互いに並列に配置し
た複数のカラムに同一若しくは相異なる複数の固相ＤＮ
Ａプロ−ブを収容し、各カラムに連通する溶離液の各供
給路に、前記カラム部分の流体抵抗よりも大きな流体抵
抗手段を配置し、溶離液の各供給路の流量を減量するこ
とで、前記カラム部分の流量変化を抑制し、複数のカラ
ムの並列接続と、それらのＤＮＡ検出の並行処理と、単
一の送液ポンプによる溶離液の供給を実現し、この種装
置の小形軽量化と低廉化を図るようにしている請求項１
６の発明は、単一の送液ポンプを介して、前記溶離液を
各カラムに供給可能にし、構成の簡潔化と小形軽量化、
並びに設備費の低減化を図るとともに、ポンプによるト
ラブルの発生を回避し、円滑かつ安定した分析を図れる
ようにしている。
【００２６】請求項１７の発明は、前記溶離液の各供給
路の下流側とＤＮＡ検出装置との間に、増幅後の同一若
しくは異種のＤＮＡを含む複数の反応液を導入可能にし
た多ポ−ト切換弁を配置し、該切換弁の所定のポ−ト
に、前記溶離液の各供給路と、前記各カラムに連通する
通路を接続し、同一若しくは異種の試料から同時に複数
の遺伝子解析を実現し、この種分析の合理化と高速化並
びに分析コストの低廉化を図るようにしている。請求項
１８の発明は、前記温度分布を形成可能な管状のヒ−ト
ブロックを設け、該ヒ−トブロックの内側に光源を配置
し、該ヒ−トブロックに前記光源の透過手段を設け、該
透過手段に臨ませて前記固相ＤＮＡプロ−ブを配置し、
前記光源を有効利用し、例えば複数の固相ＤＮＡプロ−
ブによる相補的ＤＮＡの検出を合理的に行なえるように
している。
【００２７】請求項１９の発明は、前記温度分布を形成
可能な基板に１または複数のマイクロチャンネルを形成
し、該チャンネル内に１または複数の固相ＤＮＡプロ−
ブを配置し、マイクロチップを利用して一時に複数のＤ
ＮＡ検出を実現し、その小形軽量化を図るようにしてい
る。請求項２０の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−ブによ
る被検ＤＮＡの二本鎖形成位置を検出かつ分析可能な分
析装置の表示画面に、各検体の分析パタ−ンを表示可能
にし、各検体の分析パタ−ンとそれらの変化を一時かつ
容易に把握できるようにしている。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明をＤＮＡまたはＲＮ
Ａ等の核酸の抽出、実施形態ではＤＮＡの抽出から、Ｄ
ＮＡの増幅、ＤＮＡ検出・分析に亘る一連の工程を自動
的に行なう全自動遺伝子解析装置に適用した図示の実施
形態について説明すると、図１乃至図６において１は遺
伝子解析装置で、該装置１はオートサンプラー２を含む
核酸抽出装置３と、ＤＮＡ増幅装置４と、ＤＮＡ検出装
置５と、制御・分析装置６とを備えている。
【００２９】前記核酸抽出装置３は、複数の核酸抽出試
薬収納容器７ａ〜７ｅを有し、それらに所定の核酸抽出
試薬８ａ〜８ｅ、例えばプロテアーゼ、カオトロピック
剤、フェノールまたはクロロホルム、７０％エタノー
ル、溶離液とＤＮＡ合成材料とプライマーとの混合液、
蒸留水等を収容している。
【００３０】前記各収納容器７ａ〜７ｅに試薬導管９ａ
〜９ｅの下端部が配管され、該導管９ａ〜９ｅの上端部
が第１切換弁１０の空気ポ−ト１１を除く他のポ−トに
接続されている。図中、１２は前記収納容器７ａ〜７ｅ
の開口部を閉塞する蓋板で、前記試薬導管９ａ〜９ｅの
挿通孔(図示略)が設けられている。前記第１切換弁１０
は６ポ−トを備え、その各ポ−トと連通可能な注入管１
３が前記オ−トサンプラ−２に接続されている。
【００３１】図中、１４は前記注入管１３に介挿された
三方弁で、該弁１４のポ−トに連通する通路１５に、送
液手段であるシリンジポンプ１６が設けられている。前
記シリンジポンプ１６の作動時期および作動変位は、本
発明による遺伝子解析システムおよび核酸の抽出システ
ムを記憶した、前記制御・分析装置６に装備のコンピュ
−タによって制御され、前記核酸抽出試薬８ａ〜８ｅを
サンプリング容器１７へ順次注入可能にしている。
【００３２】前記オ−トサンプラ−２は、サンプリング
機能とインジェクション機能を備え、その前部にサンプ
リング容器１７を収容可能なサンプリングラック１８を
有し、該ラック１８にサンプリング容器１７を挿入可能
な複数の通孔１９が形成されている。前記サンプリング
ラック１８の直下に加熱ブロック２０が配置され、該ブ
ロック２０は所定温度、実施形態では５８℃に調節可能
にされ、その上面にサンプリング容器１７の下端部を収
容可能な多数の凹孔２１を形成している。
【００３３】前記サンプリング容器１７は、ポリプロピ
レン等の合成樹脂で有底筒状に成形され、その略下半部
はテ−パ状に形成され、該テ−パ状部１７ａを含む前記
容器１７の内面の所定位置に、薄厚の吸着層２２を帯状
に形成している。前記吸着層２２の表面は、所定のＤＮ
Ａ、つまり鋳型ＤＮＡを吸着可能な粗面に形成され、実
施形態では粉末状のガラスビ−ズまたはシリカゲルビ−
ズを、前記容器１７内面の円周方向へ帯状に熱溶着して
いる。
【００３４】前記吸着層２２の下端部位置は、サンプリ
ング容器１７に収容される生体試料である、血液（血
漿、赤血球を含む、いわゆる全血）２３の液面より上方
で、かつ該血液２３に滴下する蛋白質を分解可能な核酸
抽出試薬８ａであるプロテアーゼの混合液面よりも上方
に位置している。
【００３５】そして、前記混合液に目的の核酸の吸着層
２２への吸着を促す核酸抽出試薬８ｂである、カオトロ
ピック剤８ｂを滴下した際、それらの混合液面が前記吸
着層２２の少なくとも下端部を越えるように、層幅が形
成されている。この場合、前記混合液面は吸着層２２の
上端部を越えてもよい。図中、２４はサンプリング容器
１７の上端部に着脱可能に取り付けたキャップである。
【００３６】前記サンプリングラック１８に、ＤＮＡポ
リメラーゼ、プライマ−ＤＮＡ、ｄＮＴＰを含む合成剤
を収容した容器(図示略)が設けられ、その所要量を鋳型
ＤＮＡを抽出した前記サンプリング容器１７へ注入し、
その反応液Ｌを送液管２５および第２切換弁２６を介し
て、ＰＣＲ増幅器２７へ移送可能にしている。前記第２
切換弁２６は三方弁で構成され、その所定位置に導管２
８が接続され、該管２８に三方弁２９を介して移送手段
であるシリンジポンプ３０が接続されている。
【００３７】前記シリンジポンプ３０の作動時期および
作動変位は、本発明による遺伝子解析システムおよび核
酸の抽出システムを記憶した、前記制御・分析装置６の
コンピュ−タによって制御され、前記反応液をＰＣＲ増
幅器２７へ移送可能にするとともに、ＰＣＲ増幅後、洗
浄用の溶離液３１を給液管３２を介して、ＰＣＲ増幅器
２７へ供給可能にしている。
【００３８】前記ＰＣＲ増幅器２７は筐体３４の内部に
設置され、これはアルミニウム合金製の中空円筒状のシ
リンダ−ブロック３５と、該ブロック３５の内面に沿っ
て転動かつ往復動可能に収容した、移動子である複数の
扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂとを備え、該ロ−ラ３６ａ，
３６ｂとして実施形態では、ペリスタポンプを構成する
ペリスタロ−ラを用いている。
【００３９】前記シリンダブロック３５は、その内面に
反応管として、柔軟な弾性チュ−ブ３７が周回され、そ
の周回幅分の軸方向高さを備えている。実施形態では、
弾性チュ−ブ３７を１周回以下の略２７０°に周回させ
ている。前記シリンダブロック３５は、略扇形断面の３
つのヒ−トブロック３８〜４０と、それらの間に着脱可
能に取り付けた略扇形断面の連結ブロック４１とで構成
されている。
【００４０】実施形態ではシリンダブロック３５の内面
に、同一若しくは異種の被検体のＤＮＡを含む反応液Ｌ
が移動する８本の弾性チュ−ブ３７が周回され、その周
回幅分の軸方向高さに形成されている。したがって、Ｐ
ＣＲ増幅器２７に８本の送液管２５が導入され、これに
応じて同数の第２切換弁２６と導管２８、シリンジポン
プ３０が配置されている。
【００４１】前記ヒ−トブロック３８〜４０は、ＰＣＲ
増幅を実現可能な所定の加熱温度に調節可能にされ、こ
のうちヒ−トブロック３８は略９５℃に加熱され、弾性
チュ−ブ３７内の反応液Ｌ中のＤＮＡの２本鎖を解離さ
せ、１本鎖のＤＮＡを生成する変性工程を担っている。
また、ヒ−トブロック３９は略６０℃に加熱され、前記
１本鎖ＤＮＡに２種類のプライマ−を結合し、アニ−リ
ングさせるアニ−リング工程を担っている。
【００４２】更に、前記ヒ−トブロック４０は略７２℃
に加熱されて、耐熱性のＤＮＡポリメラ−ゼを介し２本
鎖ＤＮＡを合成し、相補的ＤＮＡを複製する伸長工程を
担っている。これらのヒ−トブロック３８〜４０は、前
記反応液Ｌに対する加熱時間に応じて、加熱部、つまり
内周面の長さを決定され、かつその加熱順に配置されて
いる
【００４３】前記連結ブロック４１は、隣接するヒ−ト
ブロック３８，４０若しくは筐体３４にビス止め等で着
脱可能にされ、その両端部に弾性チュ−ブ３７の出入口
溝４２，４３を形成していて、連結ブロック４１の取り
外し時に、弾性チュ−ブ３７の出し入れと配管を可能に
している。したがって、連結ブロック４１の内面に弾性
チュ−ブ３７を配置していない。それゆえ、連結ブロッ
ク４１の内面は弾性チュ−ブ３７の扱き分、厚肉で平滑
に形成し、扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂの移動の円滑化を
図ることが望ましい。
【００４４】図中、４４はヒ−トブロック３８〜４０お
よび連結ブロック４１の間に配置した断熱材である。前
記弾性チュ−ブ３７は柔軟で耐熱性を有する、例えばシ
リコンチュ−ブで構成され、その一端を送液管２５の下
流側に接続し、他端を後述の移送管に接続している。
【００４５】前記弾性チュ−ブ３７は、図４のように入
口溝４２からシリンダ−ブロック３７内に導入され、こ
れをヒ−トブロック３８，３９，４０の内面に沿って同
一平面上に配管し、出口溝４３からシリンダ−ブロック
３７の外部に引き出されている
【００４６】したがって、弾性チュ−ブ３７は連結ブロ
ック４１を除いて、シリンダ−ブロック３７内を略２７
０°、つまり１周回以下に配置されている。それゆえ、
弾性チュ−ブ３７の短小化を図れ、また前述のように弾
性チュ−ブ３７を８本使用しても、その周回幅は弾性チ
ュ−ブ３７径の８倍分で済み、シリンダ−ブロック３７
の小形軽量化を図れることになる。
【００４７】前記扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂは、シリン
ダ−ブロック３７の高さと略同長の円筒状に形成され、
それらを所定距離離間して点対称位置に配置し、その両
端部を連結杆４５に突設したピン４６を介して、回転自
在に支持されている。前記連結杆４５，４５は回動軸４
７に連結され、該軸４７を正逆転可能なモ−タ４８に連
係している。
【００４８】前記モ−タ４８は、ヒ−トブロック３８〜
４０によるＰＣＲ増幅工程時、つまり扱きロ−ラ３６
ａ，３６ｂが正転周回時は、各工程による加熱毎に駆動
を停止し、所定の加熱時間経過後、駆動を再開して、各
工程の増幅作用を実行させている。そして、前記ＰＣＲ
増幅工程の１サイクル終了後は、停止時間を挟んで逆転
し、扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂを原位置に戻して、ＰＣ
Ｒ増幅工程を再開し、この往復角運動をＰＣＲ増幅に必
要なサイクル分、実施形態では３０サイクル実行可能に
している。
【００４９】前記扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂの往復動角
度は、図４のように略９０°に設定され、当該角度分シ
リンダ−ブロック２７の内面に沿って正逆方向に周回
し、その間弾性チュ−ブ３７の両端部を気密に閉塞し、
内部の反応液Ｌの漏出と水蒸気の漏洩を防止している。
図中、４９はＰＣＲ増幅器２７に設けた排液管で、開閉
弁５０が介挿されている。
【００５０】前記各弾性チュ−ブ３７の下流側に移送管
５１が接続され、該管５１の他端が検出器５、実施形態
ではＵＶ検出器に導入され、該検出器５内の移送管５１
に、細管であるカラム５２が着脱可能に取り付けられて
いる。したがって、実施形態では検出器５内に８本の移
送管５１が導入され、それらに所定のカラム５２が取り
付けられている。
【００５１】前記カラム５２は、透明で小径なガラス管
内に所定の固相ＤＮＡプロ−ブ５３を充填し、または前
記ガラス管内壁に所定の固相ＤＮＡプロ−ブ５３をコ−
ティングして構成されている。前記カラム５２は移送管
５１に取り付られ、ＰＣＲ増幅した被検ＤＮＡを含む反
応液を直接導入可能にしている。図中、５４はカラム５
２の直上に配置した光源であるＵＶランプ、５５はカラ
ム５２とＵＶランプ５４との間に配置した光フィルター
である。
【００５２】前記カラム５２の近接位置、実施形態では
直下位置に、カラム５２と略同長のヒ−トブロック５６
が配置されている。前記ヒ−トブロック５６の両側に、
ペルチェ効果を奏する高温ブロック５７と低温ブロック
５８とが設けられ、それらの発熱および熱伝導作用によ
って、ヒ−トブロック５６の長さ方向に沿って一定の温
度分布を形成している。この場合、必要に応じて低温ブ
ロック５８側にファン等の適宜な冷却手段を設けること
も可能である。
【００５３】前記温度分布は、カラム５２を移動する被
検ＤＮＡの二重鎖形成温度を含み、実施形態では高温ブ
ロック５７側を被検ＤＮＡの二重鎖形成温度よりも高温
の９５℃、低温ブロック５８側を被検ＤＮＡの二重鎖形
成温度よりも低温の３０℃に設定していて、図示のよう
に被検ＤＮＡの移動方向に漸減する温度勾配を形成し、
被検ＤＮＡの確実な検出を図っている。
【００５４】この場合、ヒ−トブロック５６の中間位置
に所定温度に加熱可能な加熱ブロック（図示略）を取り
付け、ヒ−トブロック５６の長さ方向の中間部に５０℃
〜６０℃の温度領域を設け、図６の鎖線のように９５℃
から５０℃〜６０℃、３０℃の三段階に段階的に変化す
る温度分布を形成することも可能である。
【００５５】このようにヒ−トブロック５６の温度分布
を段階的に形成し、その中間部に被検ＤＮＡの二重鎖形
成温度とされる５０℃〜６０℃の温度領域を広域に設け
ることで、前記被検核酸を確実に検出でき、検出の信頼
性を向上できる。
【００５６】図中、５９は検出器５の上流側に設けた蛍
光液であるインタ−カレントダイの導入管で、前記被検
ＤＮＡの分離後、つまり二重鎖形成後、前記インターカ
レントダイをカラム５２へ導入し、被検ＤＮＡの二重鎖
形成位置を蛍光表示可能にしている。前記被検ＤＮＡの
二重鎖形成位置は、インターカレントダイの導入後、Ｕ
Ｖランプ５４を照射し前記カラム５２をスキャニングし
て蛍光検出され、その信号を制御・分析装置６のコンピ
ュ−タへ入力して、前記固相ＤＮＡプロ−ブ５３と相補
的な目的ＤＮＡの有無と、ピ−ク位置およびピ−ク値を
演算し、分析するようにしている。
【００５７】このように構成した遺伝子解析装置は、大
別すると核酸抽出装置３とＰＣＲ増幅装置４と、ＤＮＡ
検出装置５とで構成され、このうち核酸抽出装置３のサ
ンプリング容器１８は、内面に吸着層２２を形成し、所
定のＤＮＡまたはＲＮＡの抽出に、１本の容器１８を使
用するだけで済み、従来のように１回のサンプリングに
４〜６本のサンプリング容器を要しない。
【００５８】前記サンプリング容器１８の製作は、従来
の合成樹脂製有底容器内面の所定位置に、粉状のガラス
ビ−ズ若しくはシリカゲルビ−ズを帯状に熱溶着して、
薄厚で帯状の吸着層２２を形成すれば良く、構成が簡単
で特別な設備を要することなく、容易かつ安価に製作で
きる。
【００５９】前記ＤＮＡ増幅装置４は、連結ブロック４
１がヒ−トブロック３８〜４０に取り外し可能に構成さ
れ、該ブロック４１を取り外して、弾性チュ−ブ３７を
シリンダ−ブロック３５の内面に配管する。その際、前
記シリンダ−ブロック３５の内面に、目的のＤＮＡの増
幅に必要な１本の弾性チュ−ブ３７を基本サイクル分、
実施形態では略２７０°周回させる
【００６０】したがって、従来のように弾性チュ−ブ３
７を複数サイクル分周回ないし捲回する必要がないか
ら、弾性チュ−ブ３７の短小化を図れ、シリンダ−ブロ
ック３５ないしヒ−トブロック３８〜４０の小形軽量化
を図れ、その設置スペースのコンパクト化を図れる。
【００６１】また、前記ＰＣＲ増幅装置４は、弾性チュ
−ブ３７内の反応液Ｌの移動手段として、一定角度往復
動可能な複数の扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂを設け、これ
らのロ−ラ３６ａ，３６ｂで弾性チュ−ブ３７内の反応
液Ｌの両端を気密に閉塞して移動させている。したがっ
て、従来のように弾性チュ−ブの両端部をバルブで閉塞
する必要がなく、それだけ部品点数を低減し構成を簡潔
化するとともに、前記バルブの介挿によるクロスコンタ
ミの混入や、反応液Ｌの加熱に伴う蒸発を防止し得る。
【００６２】一方、前記ＤＮＡ検出装置５は、固相ＤＮ
Ａプロ−ブ５３を充填若しくは内壁にコ−ティングした
カラム５２の近接位置に、長さ方向に温度勾配を形成す
るヒ−トブロック５６を配置したから、従来のようにヒ
−トブロックを所定の温度勾配で昇温するものに比べ、
被検ＤＮＡの二重鎖形成温度を速やかに得られる。しか
も、ヒ−トブロック５６が前記被検核酸温度の上下に亘
って、その長さ方向に温度勾配を形成しているから、被
検ＤＮＡを確実に検出できる。
【００６３】このような遺伝子解析装置によって目的の
遺伝子を解析する場合は、先ずサンプリング容器１７に
目的の核酸、実施形態では鋳型ＤＮＡを抽出する。すな
わち、オ−トサンプラ−２のサンプルラック１８に、例
えば一回のＤＮＡ抽出に使用する８本のサンプル容器１
７を用意し、これらに生体試料である同一または異質の
血液２３を所定量注入する。この場合、血液２３の液面
は吸着層２２の下端部の下方に位置している。この状況
は図２のようである。
【００６４】また、これと前後して核酸抽出試薬収納容
器７ａ〜７ｅに各種の核酸抽出試薬８ａ〜８ｅ、例えば
プロテアーゼ、カオトロピック剤、フェノールまたはク
ロロホルム、７０％エタノール、蒸留水等を収容して置
く。
【００６５】そして、前記各サンプリング容器１７に蛋
白質を分解可能な核酸抽出試薬８ａである、例えばプロ
テアーゼをシリンジポンプ１６を介して、前記吸着層２
２に非接触に注入し、かつこれをヒ−トブロック２０で
５８℃に加熱して、前記血液２３中の蛋白質を分解する
とともに、ＤＮＡ抽出に寄与しない血球成分を溶解す
る。この場合、血液２３とプロテアーゼ８ａの混合後の
液面は、図２のように吸着層２２の下端部の下方に位置
している。
【００６６】次に、各サンプリング容器１７に、目的の
核酸の吸着層２２への吸着を促す核酸抽出試薬８ｂであ
る、例えばカオトロピック剤をシリンジポンプ１６を介
して注入し、血液２３中の目的のＤＮＡの吸着層２２へ
の吸着を促す。この場合、血液２３とプロテアーゼ８ａ
とカオトロピック剤８ｂとの混合後の液面は、図２のよ
うに吸着層２２の下端部の上方へ位置し、前記目的のＤ
ＮＡが吸着層２２に吸着される。
【００６７】このようにプロテアーゼ８ａの注入時に
は、目的のＤＮＡと吸着層２２との接触を回避し、カオ
トロピック剤の注入時に目的のＤＮＡを吸着層２２に吸
着させて、前記ＤＮＡのサンプリング効率を高めてい
る。
【００６８】すなわち、前記プロテアーゼ８ａの注入時
に、溶解した血球成分が吸着層２２に接触すると、ＤＮ
Ａを分解する酵素が放出され、分析目的であるＤＮＡを
分解してしまう。そして、この状態で前記カオトロピッ
ク剤を注入すると、約５０％位のＤＮＡしかサンプリン
グできなくなる。このゆえに、吸着層２２をサンプリン
グ容器１７の底部一帯に形成せず、底部から離間した所
定位置に吸着層２２を形成している。
【００６９】この後、各サンプリング容器１７に核酸抽
出試薬８ｃである、例えばフェノ−ルまたはおよびクロ
ロホルムをシリンジポンプ１６を介して注入し、溶解し
た血球成分等の不要物質を洗浄するとともに、これを系
外に排出する。更に、核酸抽出試薬８ｄの７０％エタノ
ールを各サンプリング容器１７に注入し、該容器１７内
の洗浄液等の残留液を系外に排出する。
【００７０】こうして各サンプリング容器１７を洗浄し
清浄にしたところで、前記容器１７にシリンジポンプ１
６を介して溶離液である蒸留水８ｄを注入し、吸着層２
２からＤＮＡを分離し、目的の鋳型ＤＮＡを抽出する。
そして、前記容器１７にＤＮＡポリメラーゼ、プライマ
−ＤＮＡ、ｄＮＴＰを含む合成剤を注入し、各反応液Ｌ
を送液管２５および第２切換弁２６を介して、ＰＣＲ増
幅器２７へ移送する。
【００７１】前記ＰＣＲ増幅器２７は、反応液Ｌの導入
時には扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂが図４の実線位置より
若干反時計方向に位置し、弾性チュ−ブ３７の入口部を
開放している。したがって、反応液Ｌは弾性チュ−ブ３
７に導かれて扱きローラ３６ｂ側へ移動し、該チュ−ブ
３７内に所要量充填されたところで、この状況がホトカ
プラ等のセンサ(図示略)で検出され、その信号がモ−タ
４８へ入力されて、該モ−タ４８が正転駆動する。
【００７２】このため、扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂが回
転しながら、シリンダ−ブロック３５内を図４上時計方
向へ周回し、扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂが弾性チュ−ブ
３７の両端部を押し潰し、かつ内部の反応液Ｌを扱い
て、ヒ−トブロック３８〜４０の順に移動し加熱する。
前記ヒ−トブロック３８〜４０は、予め所定のＰＣＲ増
幅温度９５℃、６０℃、７２℃に加熱され、これらのブ
ロック３８〜４０に沿って反応液Ｌが移動する度に、目
的のＤＮＡが熱変性され、アニ−リングされ、伸長され
て増幅される。
【００７３】その際、前記モ−タ４８は、扱きロ−ラ３
６ａ，３６ｂが各ヒ−トブロック３８〜４０の境界部へ
移動する度に駆動を停止し、一定時間経過後に駆動を再
開して、各ヒ−トブロック３８〜４０による加熱時間、
つまり各ＰＣＲ増幅工程を一定時間実行させ、その増幅
動作を確保する。
【００７４】そして、扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂが図４
の鎖線方向へ移動し、前記ＰＣＲ工程の基本サイクルを
終了したところで、モ−タ４８が駆動を停止し、一定時
間経過後、逆転駆動する。このため、前記扱きロ−ラ３
６ａ，３６ｂは回転しながら、シリンダ−ブロック３５
内を図４上反時計方向へ一気に周回し、かつその際、扱
きロ−ラ３６ａ，３６ｂが弾性チュ−ブ３７の両端部を
押し潰し、内部の反応液Ｌを扱いて往動始期の原位置へ
移動する。
【００７５】この後、モ−タ４８が正転駆動し、扱きロ
−ラ３６ａ，３６ｂが回転しながら往動を再開し、シリ
ンダ−ブロック３５内を図４上時計方向へ周回し、内部
の反応液Ｌを扱いて、ヒ−トブロック３８〜４０の順に
間欠的に移動し加熱する。
【００７６】以後、モ−タ４８が間欠的に正転し、ＰＣ
Ｒ増幅工程を順次実行し、１サイクル分の増幅工程を終
了後、逆転駆動して扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂを原位置
に復帰させる。このような往復角運動を繰り返し、前記
増幅工程を所定サイクル分、実施形態では３０サイクル
実行後、ＰＣＲ増幅を終了する。
【００７７】このように前記ＰＣＲ増幅は、扱きロ−ラ
３６ａ，３６ｂによって、弾性チュ−ブ３７の両端部を
閉塞し、その内部に反応液を気密に密封して移動させる
から、弾性チュ−ブの両端部をバルブで閉塞する必要が
なく、それだけ部品点数を低減し構成を簡潔にする。ま
た、前記バルブの介挿によるクロスコンタミの混入や、
反応液Ｌの加熱に伴う水蒸気の漏出を防止し、分析の信
頼性を向上する。しかも、扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂは
反応液Ｌに接触していないから、前記ロ−ラ３６ａ，３
６ｂによるクロスコンタミ混入の問題を生じない。
【００７８】前記ＰＣＲ増幅後、増幅されたＤＮＡを含
む反応液Ｌは、二重鎖状態のＤＮＡと過剰のプライマ−
を含み、これが各弾性チュ−ブ３７から移送管５１を経
て検出器５へ移動する。前記検出器５には、カラム５２
が取り付けられ、該カラム５２内の固相ＤＮＡプロ−ブ
５３を前記反応液Ｌが移動する。
【００７９】前記固相ＤＮＡプロ−ブ５３は、カラム５
２に近接配置したヒ−トブロック５６を介して、一定の
温度勾配に加熱され、その温度勾配はカラム５２の長さ
方向、つまり反応液Ｌの移動方向に漸減する温度分布を
形成している。すなわち、ヒ−トブロック５６は、両端
部の高温ブロック５７と低温ブロック５８を介して、両
端部を９５℃と３０℃に加熱若しくは冷却し、その中間
部はそれらの熱伝導によって、長さ方向に漸減する温度
勾配を形成していて、カラム５２内の固相ＤＮＡプロ−
ブ５３も、同様な温度分布を形成している。
【００８０】したがって、ヒ−トブロックを所定の温度
勾配で昇温するものに比べて、被検ＤＮＡの二本鎖形成
温度を速やかに得られ、被検ＤＮＡの検出を確実に行な
えるしかも、前記増幅したＤＮＡを含む反応液Ｌを、そ
のままカラム５２へ移送して目的ＤＮＡを分離してい
る。したがって、従来のようにＰＣＲ増幅後のＤＮＡを
一旦加熱して二本鎖を解離し、その冷却過程で余剰のプ
ライマ−を排出し、冷却後再度ヒ−トブロックを昇温し
て目的ＤＮＡを分離する、煩雑で手間の掛かる工程がな
い。
【００８１】このような状況の下で、前記増幅された反
応液Ｌが固相ＤＮＡプロ−ブ５３を移動すると、先ず高
温側で固相ＤＮＡプロ−ブ５３と相補の被検ＤＮＡが二
本鎖を解離し、変性後次第に冷却されてアニ−ル工程へ
移行し、該工程の５０℃〜６０℃の温度域で、前記被検
ＤＮＡが二本鎖を形成し始める。
【００８２】そして、被検ＤＮＡが二本鎖を形成開始
後、インタ−カレントダイを導入管５９からカラム５２
へ送り込み、前記二本鎖形成位置を蛍光標識させ、これ
をＵＶランプ５４照射下でスキャニングし蛍光検出す
る。したがって、前記被検ＤＮＡの二本鎖形成位置およ
びその蛍光強度が正確に検出され、その信号が制御．分
析装置６へ入力される。なお、前記反応液Ｌ中の余剰の
プライマ−等は、そのまま固相ＤＮＡプロ−ブ５３を通
過し、カラム５２の外部に排出される。
【００８３】前記検出信号は制御・分析装置６のコンピ
ュ−タへ入力され、該装置６で目的の核酸の有無と分離
位置およびピ−ク値を演算し分析する。
【００８４】こうして一連のＤＮＡを解析後、シリンジ
ポンプ３０を介して、洗浄液３１をＰＣＲ増幅器２７へ
送り込み、弾性チュ−ブ３７を洗浄する。この場合、弾
性チュ−ブ３７は１周回以下で短小であるから、少量の
洗浄液で足りる。
【００８５】なお、前記ヒ−トブロック５６を加熱し、
カラム５２ないし固相ＤＮＡプロ−ブ５３の全域を９５
℃に加熱して、フロ−バッファ−を流し洗浄すれば、前
記プロ−ブ５３を繰り返し使用できる。また、全体を９
５℃に加熱したヒ−トブロックを別途に設け、該ヒ−ト
ブロックにより迅速に加熱すれば、洗浄時間の短縮を図
ることもできる。
【００８６】なお、前述のＰＣＲ増幅器２７は、弾性チ
ュ−ブ３７をシリンダ−ブロック３５の内面に略２７０
°周回して配置しているが、これを１周回以上に配置し
てもよく、そのようにすることで増幅サイクル数を低減
し、増幅時間の短縮化を図れる。
【００８７】また、弾性チュ−ブ３７をリング状の代わ
りに直線状に配置し、該チュ−ブ３７の外側の一側に、
１サイクル若しくは複数サイクル分のヒ−トブロック３
８〜４０を配置し、また前記チュ−ブ３７の外側の他側
に複数の扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂを配置し、該ロ−ラ
３６ａ，３６ｂを直線的に往復動させ、前記チュ−ブ３
７内の反応液Ｌ中のＤＮＡを加熱し増幅することも可能
である。そのようにすることで、ヒ−トブロック３８〜
４０の構成が簡単になり、その分ＰＣＲ増幅器２７を容
易かつ安価に製作できる。
【００８８】図７乃至図１５は本発明の他の実施形態を
示し、前述の実施形態と対応する構成部分に同一の符号
を用いている。このうち、図７は本発明の第２の実施形
態を示し、この実施形態はサンプリング容器１７の他の
形態であるサンプリングチップを示し、該チップ１７は
合成樹脂によって先細の管状に成形され、その先細側の
開口部６０にキャップ６１を着脱可能に装着し、チップ
１７の所定位置内面に前記吸着層２２を前述と同様な方
法で形成している。
【００８９】そして、ＤＮＡ抽出時、キャップ６１を開
口部６０に被着し、該開口部６０を下向きにしてチップ
１７を立設し、その内部に先ず血液２３を収容し、次い
でプロテアーゼ８ａ、カオトロピック剤８ｂを順次注入
し、カオトロピック剤８ｂの注入時に、当該液面を吸着
層２２の下端部以上に位置付け、目的のＤＮＡを吸着層
２２に吸着させている。
【００９０】吸着層２２にＤＮＡを吸着後、キャップ６
１を取り外し、開口部６０からプロテアーゼ８ａ、カオ
トロピック剤８ｂを排出するとともに、この後各種の洗
浄試薬をチップ１７の上方から注入し、混合した後、こ
れを開口部６０から排出する、いわゆる垂れ流し状態と
して、それらを上方からいちいち吸入し除去する面倒な
作業を排除している。
【００９１】なお、洗浄後は開口部６０にキャップ６１
を被着し、蒸留水を注入して目的のＤＮＡを吸着層２２
から分離し、これにＤＮＡポリメラ−ゼ、プライマ−、
ｄＮＴＰ等の合成液を注入し、これらをＰＣＲ増幅器２
７へ移送する。以降の増幅および検出工程は前述と同様
である。
【００９２】図８は本発明の第３の実施形態を示し、こ
の実施形態はＰＣＲ増幅器２７の他の形態を示し、これ
は弾性チュ−ブ３７の内部に移動子として、磁性流体等
の複数の磁性体６２を離間して配置し、該磁性体６２の
間に鋳型ＤＮＡを含む反応液Ｌを導入する。一方、シリ
ンダ−ブロック３５の内部に、前記磁性体６２を吸引可
能な円筒状の複数のマグネット６３を等角度位置に配置
し、これらのマグネット６３を連結杆４７を介して回動
軸４７に連結し、該回動軸４７をモ−タ４８に連係す
る。
【００９３】そして、前記マグネット６３を往復角回動
し、これに磁性体６２を同動させて、磁性体６２，６２
の間に収容した反応液Ｌをヒ−トブロック３８〜４０の
内面に沿って移動し、該反応液Ｌを加熱して目的のＤＮ
Ａを増幅する。このＰＣＲ増幅器２７は、マグネット６
３を弾性チュ−ブ３７と非接触若しくは軽圧接触させ、
弾性チュ−ブ３７の磨耗や損傷を防止するようにしてい
る。
【００９４】図９は本発明の第４の実施形態を示し、こ
の実施形態は検出器５の他の形態を示し、これはカラム
５２内に相異なる複数の固相ＤＮＡプロ−ブ６４〜６６
を互いに離間して直列的に充填し、若しくはカラム５２
の内壁に相異なる複数の固相ＤＮＡプロ−ブ６４〜６５
を直列的にコ−ティングし、また前記カラム５２の外側
に前記ＤＮＡプロ−ブ６４〜６６と略同長のヒ−トブロ
ック６７〜６９を近接して配置している。
【００９５】これらのヒ−トブロック６７〜６９は、そ
の両端部に高温ブロック５７と低温ブロック５８(図示
略)が設けられ、各ヒ−トブロック６７〜６９に長さ方
向に沿って温度が漸減し、若しくは前述の実施形態のよ
うに段階的に変化する温度分布を形成させ、カラム５２
を移動する反応液Ｌ中の複数のＤＮＡを一度に検出可能
にしている。前記温度分布は前述の実施形態と同様であ
る。
【００９６】図１０乃至図１２は本発明の第５の実施形
態を示し、この実施形態は光源５４である水銀ランプの
外側に、管軸方向に温度勾配を形成したアルミニウム管
製のヒ−トブロック５６を配置し、該ブロック５６の周
面に管軸方向に沿って、透過手段である複数のスリット
７０を形成し、該スリット７０の外側に複数のカラム５
２を配置し、前記スリット７０を介して光源５４の光を
カラム５２へ照射可能にしている。すなわち、この実施
形態は光源５４を有効利用し、複数の核酸の検出を実現
している。
【００９７】図１１は図１０の応用例で、ヒ−トブロッ
ク５６の外周面に、単一若しくは複数のスリット７０を
スパイラル状に形成し、該スリット７０に沿ってカラム
５２を捲回し、カラム５２の長さを長尺化することで、
ＤＮＡの検出精度を向上させている。
【００９８】図１２は図１０の更に別の応用例で、ヒ−
トブロック５６の外周面に、複数のスリット７０を前記
スパイラル状の代わりに、ヒ−トブロック５６の管軸方
向と交差方向、図示の場合は直交方向に捲回し、ヒ−ト
ブロック５６の短小化ないし小形軽量化とカラム５２の
長尺化を図り、ＤＮＡの検出精度を向上させている。
【００９９】図１３および図１４は本発明の第６の実施
形態を示し、この実施形態は検出器５をマイクロチップ
で構成し、その小形軽量化を図るとともに、前記ＤＮＡ
の検出をマイクロチップで実現し、マイクロ化学分析を
実現させている。すなわち、前記マイクロ化学分析用の
検出器５は、例えば縦２５ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍの薄板状に形成され、これはシリコンウェハ−等の基
板７１の表面をエッチング処理して、複数のマイクロチ
ャンネル７２（微細流路）を形成している。 前記マイ
クロチャンネル７２は、実施形態の場合、幅５０μｍ、
深さ２０μｍ、ピッチ１２５μｍに形成されている。
【０１００】前記基板７１上に石英ガラス製のカバ−７
３を熱溶着して、前記マイクロチャンネル７２の開口部
を閉塞し、該マイクロチャンネル７２内に同一若しくは
相異なる固相ＤＮＡプロ−ブ６４〜６６を充填し、若し
くはマイクロチャンネル７２の内壁に同一若しくは相異
なる固相ＤＮＡプロ−ブ６４〜６６をコ−ティングし、
または各マイクロチャンネル７２内に長さ方向に沿っ
て、相異なる複数の固相ＤＮＡプロ−ブ６４〜６６を間
隔を置いて充填している。
【０１０１】前記基板７１の下面にアルミフィルム状の
ヒ−トブロック５６を溶着し、該ブロック５６の下面に
シリコンウェハ−等の底板７４を熱溶着している。前記
ヒ−トブロック５６に、反応液の流れ方向に沿って加熱
温度が漸減する温度勾配が形成され、固相ＤＮＡプロ−
ブ６４〜６６と相補的なＤＮＡを分離可能にしている。
このようにして、この実施形態はマイクロチップで構成
した検出器５によって、複数のＤＮＡを一度に検出可能
にしている。
【０１０２】なお、前述の実施形態では、核酸抽出装置
３でＤＮＡを抽出しているが、ＲＮＡを抽出する場合も
実質的に同一の操作で良く、抽出されたＲＮＡは逆転写
してＤＮＡに変換し、これに前記ＤＮＡポリメラ−ゼを
含む合成剤を添加して反応液Ｌを作製し、これをＰＣＲ
増幅器２７へ移送すれば良い。
【０１０３】図１５は本発明の第７の実施形態を示し、
この実施形態は前記オ−トサンプラ−２で生成した同一
または異種の試料からなる所要量の反応液Ｌを、互いに
離間して単一の送液管２５へ連続して送り込み、この反
応液ＬをＤＮＡ増幅装置４へ導入している。
【０１０４】前記ＤＮＡ増幅装置４は、前記ＰＣＲ増幅
器２７の扱きロ−ラ３６ａ，３６ｂとモ−タ４８ヒ−ト
ブロック３８，３９，４０を省略し、代わりモ−タ７
５，７６を介して回動可能な一対の円板状のバルブヘッ
ド７７，７８を対向配置している。前記モ−タ７５，７
６はコンピュ−タ（図示略）によって作動制御され、被
検体である反応液Ｌに応じてバルブヘッド７７，７８を
所定角度回動し、該バルブヘッド７７，７８内部に形成
した複数の流路を、後述の出入口バルブと供給バルブに
連通可能にしている。
【０１０５】すなわち、前記バルブヘッド７７，７８の
中央に出入口バルブ７９，８０が設けられ、このうち入
口バルブ７９に前記送液管２５の下流側端部が接続さ
れ、出口バルブ８０に前記移送管５１の上流側端部が接
続されている。前記出入口バルブ７９，８０の外側の略
等角度位置に、複数の供給バルブ８１，８２が配置さ
れ、これらの供給バルブ８１，８２は前記バルブヘッド
７７，７８内部の流路を介して、出入口バルブ７９，８
０に連通している。前記出入口バルブ７９，８０と供給
バルブ８１，８２は、後述のコンピュ−タ（図示略）を
介して作動制御され、それらを開閉可能にしている。
【０１０６】前記供給バルブ８１，８２間に反応管であ
る複数のキャピラリ−チュ−ブ８３が接続され、各チュ
−ブ８３内の反応液Ｌを所定温度に一斉に加熱し、各反
応液Ｌに含まれる目的のＤＮＡを増幅可能にしている。
すなわち、前記バルブヘッド７７，７８の間に加熱器８
４が配置され、該加熱器８４は上方に段階的に拡径する
中空筒状に形成され、その内部に前記複数のキャピラリ
−チュ−ブ８３が配管されていて、その下方にファン８
５が設置され、該ファン８５の直下にヒ−トブロック８
６が配置されている。
【０１０７】前記ヒ−トブロック８６は、前述のコンピ
ュ−タを介して目的のＤＮＡの増幅に必要な加熱温度、
つまり目的のＤＮＡの変性温度（略９５℃）と、アニ−
リング温度（略６０℃）と、伸長温度（略７２℃）と、
およびそれらの加熱時間と加熱回数（加熱サイクル）を
制御され、その暖気をファン８５を介して加熱器８４内
へ送り込み、キャピラリ−チュ−ブ８３を加熱可能にし
ている。
【０１０８】前記出口バルブ８０に移送管５１の一端が
接続され、該管５１に三方弁８７を介してシリンジポン
プ８８が介挿され、該ポンプ８８の下流側に三方弁８９
介して、多ポ−ト切換弁、実施形態では１３ポ−ト切換
弁９０が接続されている。前記三方弁８９は、その切り
換え操作を介して、ＰＣＲ増幅後の反応液Ｌを前記多ポ
−ト切換弁９０、またはドレン容器９１へ排出可能にし
ている。前記多ポ−ト切換弁９０は、相隣接し連通する
複数組の出入口ポ−トを備え、このうちのポ−トＰ1，
Ｐ4の各入口ポ−トに導入管９２〜９５の一端を接続
し、その各出口ポ−トに導出管９６〜９９の一端を接続
している。
【０１０９】前記導入管９２〜９５の他端部は筐体１０
０内に配管され、該筐体１００内の導入管９２〜９５に
流体抵抗手段である抵抗管１０１が接続されている。前
記抵抗管１０１は同一の流体抵抗を有し、その抵抗値は
ＤＮＡ検出装置５に配置したカラム５２ａ〜５２ｄ圧
力、つまり流体抵抗（内部に充填し若しくはコ−ティン
グした固相ＤＮＡプロ−ブ５３の流体抵抗を含む）より
も大きく、実施形態では略５倍に設定されている。
【０１１０】前記導入管９２〜９５の他端に給液管１０
２の一端が接続され、該管１０２の他端が溶離液収納容
器１０３に連通している。前記給液管１０３に単一の送
液ポンプ１０４が介挿され、前記容器１０３内の溶離液
を前記導入管９２〜９５へ供給可能にしている。
【０１１１】前記導出管９６〜９９の下流側部にカラム
５２ａ〜５２ｄが介挿され、該カラム５２ａ〜５２ｄに
同一または相異なる固相ＤＮＡプロ−ブ５３ａ〜５３ｄ
が、充填若しくはカラム内壁にコ−ティングされてい
る。前記カラム５２ａ〜５２ｄに隣接してヒ−トブロッ
ク５６ａ〜５６ｄが配置され、これらのヒ−トブロック
５６ａ〜５６ｄは、前述のように反応液Ｌの移動方向に
沿って、所定の温度勾配を形成する代わりに、その全域
を順次一様な温度に設定可能にしている。
【０１１２】すなわち、ヒ−トブロック５６ａ〜５６ｄ
はコンピュ−タを介して、加熱かつ降温可能に制御さ
れ、ＤＮＡの分析当初はＤＮＡの変性温度である略９５
℃に加熱され、その後ＤＮＡの二重鎖形成温度付近の略
４０℃に降温され、該温度の下で熱溶出を行ない固相Ｄ
ＮＡプロ−ブと結合した被検ＤＮＡを検出可能にしてい
る。
【０１１３】前記導出管９６〜９９の下流側端部は、前
述のコンピュ−タを内蔵したマルチチャンネル型のＵＶ
モニタ１０５を介して、フラクションコレクタ１０６若
しくはドレインに接続され、反応液Ｌ中の余剰のプライ
マ−等を分集し若しくは外部へ排出可能にしている。
【０１１４】前記ＵＶモニタ１０５は、各検体の検出・
分析信号入力を条件に、前述のコンピュ−タに予め記憶
した情報に基いて、目的の核酸の有無と分離位置および
ピ−ク値を演算し、その処理結果をＳＳＴＥＣパタ−ン
の分析パタ−ンＴ1〜Ｔ4として、モニタ画面１０７に同
時かつ一覧表示可能にしている。上記モニタ画面１０７
は横軸にリテンションタイムとして表わされてくる温度
（℃）を設け、縦軸に吸光度を設け、これらに各検体の
分析パタ−ンＴ1〜Ｔ4を表示している。この分析パタ−
ンＴ1〜Ｔ4 におけるピ−クの位置は、被検ＤＮＡの融
解温度（Ｔｍ値）を示している。
【０１１５】すなわち、この実施形態は、前記オ−トサ
ンプラ−２で生成した同一または異種の試料からなる所
要量の反応液Ｌを、シリンジ１５を介して送液管２５へ
間欠的に送り出し、この反応液ＬをＤＮＡ増幅装置４の
入口バルブ７９へ順次導入する。前記ＤＮＡ増幅装置４
は、前記オ−トサンプラ−２からの反応液Ｌの送出を条
件に、コンピュ−タに記憶された情報を基に、入口バル
ブ７９と供給バルブ８１を開弁し、またバルブヘッド７
７，７８を回動して、内部の各流路を介し入口バルブ７
９と所定の供給バルブ８１を連通し、更に対応する供給
バルブ８１，８２をキャピラリ−チュ−ブ８３を介して
連通する。
【０１１６】そして、最初に送出された反応液Ｌを、入
口バルブ７９からバルブヘッド７７内の流路を介して、
所定の供給バルブ８２からキャピラリ−チュ−ブ８３へ
移動し、加熱器８４内の中央へ移動したところで停止す
る。次いで二番目に送出された反応液Ｌを、入口バルブ
７９からバルブヘッド７７内の流路を介して、所定の供
給バルブ８２からキャピラリ−チュ−ブ８３へ移動し、
加熱器８４内の中央へ移動したところで停止する。以
後、順次反応液Ｌを入口バルブ７９から所定の供給バル
ブ８２を介して、キャピラリ−チュ−ブ８３へ移動し、
加熱器８４内の中央へ移動したところで停止する。
【０１１７】そして、前記各反応液Ｌを各キャピラリ−
チュ−ブ８３へ送出し、その中央部へ移動して静止後、
前記コンピュ−タを介しヒ−トブロック８６を目的のＤ
ＮＡの増幅に必要な所定温度に所定時間加熱し、その暖
気をファン８５を介して加熱器８４内へ送り込み、各キ
ャピラリ−チュ−ブ８３を一斉に加熱する。すなわち、
ヒ−トブロック８６を先ず目的のＤＮＡの変性温度（略
９５℃）に加熱し、前記各キャピラリ−チュ−ブ８３内
の反応液Ｌ中のＤＮＡの二本鎖を一斉に解離し、一本鎖
のＤＮＡを生成する。
【０１１８】次に、ヒ−トブロック８６を目的のＤＮＡ
のアニ−リング温度（略６０℃）に降温し、前記各反応
液Ｌ中の一本鎖のＤＮＡに２種類のプライマ−を結合し
てアニ−リングする。この後、ヒ−トブロック８６を目
的のＤＮＡの伸長温度（略７２℃）に加熱し、耐熱性の
ＤＮＡポリメラ−ゼを介して二本鎖のＤＮＡを合成し、
相補的ＤＮＡを複製する。
【０１１９】こうして、目的のＤＮＡの変性工程とアニ
−リング工程と伸長工程の分析の基本サイクル終了後、
再度ヒ−トブロック８６を変性温度とアニ−リング温度
と、伸長温度に所定時間加熱する。以後、前記操作を繰
り返し、これを所定サイクル、実施形態では３０サイク
ル実行して、各反応液Ｌ中の目的のＤＮＡを一斉に所定
量増幅し、ＰＣＲ増幅工程を終了する。
【０１２０】このように前記ＰＣＲ増幅は、試料である
反応液Ｌを特定のキャピラリ−チュ−ブ８３の定位置に
静止させて加熱しているから、共用の反応管に反応液Ｌ
を移動させて加熱する方法に比べ、正確かつ安定した増
幅状態を得られ、異種の試料を増幅する場合に有利にな
る。また、単一のヒ−トブロック８６で複数のキャピラ
リ−チュ−ブ８３を加熱しているから、複数の加熱部を
要する従来の増幅法に比べ、構成の簡潔化と合理化、並
びに熱源消費の節減と増幅コストの低減を図れる。
【０１２１】しかも、複数の試料を同一温度に加熱し、
各試料のＤＮＡの変性工程とアニ−リング工程と伸長工
程を同時に実行させているから、これらを別々に行なう
場合に比べ、増幅時間の短縮化を図れる。
【０１２２】そして、前記ＰＣＲ増幅後、前記コンピュ
−タに記憶された情報を基に、出口バルブ８０と所定の
供給バルブ８２を開弁し、バルブヘッド７８内部の各流
路を介して、各キャピラリ−チュ−ブ８３を移送管５１
へ連通し、各キャピラリ−チュ−ブ８３内の増幅後の反
応液Ｌを、シリンジ８８を介して多ポ−ト切換弁９０の
所定ポ−トへ順次移動する。
【０１２３】前記多ポ−ト切換弁９０は、送液ポンプ１
０４からＤＮＡ検出装置５に至る溶離液の供給路の中流
域に配置され、該供給路の上流側に被検体と同数の複数
の抵抗管１０１が並列に接続され、各抵抗管１０１に前
記溶離液が分流する。前記溶離液は抵抗管１０１を経て
多ポ−ト切換弁９０へ移動し、その移動過程で前記ポ−
トに導入された増幅後の反応液Ｌと合流し、これらが所
定の導出管９６〜９９を移動して、所定のカラム５２ａ
〜５２ｄの固相ＤＮＡプロ−ブ５３ａ〜５３ｄへ移動す
る。
【０１２４】以後、増幅後の反応液Ｌを多ポ−ト切換弁
９０の所定ポ−トへ順次導入し、該反応液Ｌを対応する
導入管９２〜９５の溶離液を介して、導出管９６〜９９
および所定のカラム５２ａ〜５２ｄを経由し、所定の固
相ＤＮＡプロ−ブ５３ａ〜５３ｄへ移動する。そして、
各固相ＤＮＡプロ−ブ５３ａ〜５３ｄに、増幅後の同一
若しくは異種の反応液Ｌを移動させたところで、各ヒ−
トブロック５６ａ〜５６ｄを一斉に加熱し、それらを先
ず目的のＤＮＡの変性温度（略９５℃）に加熱して、反
応液Ｌ中のＤＮＡの二本鎖を一斉に解離し、一本鎖のＤ
ＮＡを生成する。
【０１２５】この後、ヒ−トブロック８６を二本鎖形成
温度（ハイブリダイゼ−ション温度）の略４０℃に降温
し、当該温度の下で熱溶出し、固相ＤＮＡプロ−ブと結
合した被検ＤＮＡを検出して初期状態へ戻す。このよう
にこの実施形態は 各ヒ−トブロック５６ａ〜５６ｄの
全域を昇温かつ降温して順次一様に温度設定するから、
各ヒ−トブロック５６ａ〜５６ｄを温度勾配に形成して
被検ＤＮＡを検出する前述の方法に比べ、簡単かつ安価
な設備で容易に分析できる。
【０１２６】この場合、各抵抗管１０１の流体抵抗は略
同一で、カラム５２ａ〜５２ｄの圧力、つまり流体抵抗
よりも大きく、実施形態では略５倍に設定されている。
したがって、抵抗管１０１を配置しない場合に比べ、導
入管９２〜９５内の溶離液量は略１／５になり、カラム
５２ａ〜５２ｄの流量変化も、抵抗管１０１を配置しな
い場合に比べて略１／５に抑えられる。
【０１２７】つまり、前記抵抗管１０１を設けること
で、カラム５２ａ〜５２ｄの流量変化を抑制できるか
ら、カラム５２ａ〜５２ｄ毎に高価な送液ポンプを配置
し、高精密に流量制御する必要がない。それゆえ、実施
形態のようにＤＮＡ検出装置５に複数のカラム５２ａ〜
５２ｄを並列に配置しても、それらの流量変化を抑制
し、これを単一の送液ポンプ１０３で対応できることと
なる。したがって、その分設備費の低減を図れ、しかも
比較的トラブルの多い送液ポンプを一台とすることで、
トラブルの発生を未然に防止し、分析の安定性と円滑性
を図れる。
【０１２８】そして、このようにカラム５２ａ〜５２ｄ
の溶離液量を抑制し減量しても、分析パタ−ンＴ1〜Ｔ4
のリテンションタイムは、温度依存性であり、流量ない
し流速変化の影響を殆ど無視できるから、分析の正確性
と信頼性を維持できる。しかも、ＤＮＡ検出装置５に複
数のカラム５２ａ〜５２ｄを配置し、複数の検体を並行
処理できるから、１検体当たりの分析時間が短縮し、そ
の高速化と分析コストの低減を図れる。更に、モニタ画
面１０７に各検体の分析パタ−ンＴ1〜Ｔ4 が同時に刻
々と表示されるから、それらの動静や推移、変化や相違
を容易に把握できる利点がある。
【０１２９】なお、前記第７の実施形態の応用形態とし
て、図１５のように各ヒ−トブロック５６ａ〜５６ｄ
と、多ポ−ト切換弁９０との間の導出管９６〜９９に臨
ませて、プレヒ−トブロック１０８を配置し、該ブロッ
ク１０８を一定温度に加熱可能にしている。この応用形
態では、プレヒ−トブロック１０８を、目的のＤＮＡの
二本鎖を解離し、かつ一本鎖に生成可能な変性温度（略
９５℃）に加熱可能にし、ヒ−トブロック５６ａ〜５６
ｄを、二本鎖形成温度の略４０℃に設定可能にしてい
る。
【０１３０】このようにすることで、ヒ−トブロック５
６ａ〜５６ｄを二様に温度制御する複雑を解消し、これ
を単純かつ容易化するとともに、ヒ−トブロック５６ａ
〜５６ｄとプレヒ−トブロック１０８を分けて加熱する
ことで、それらの温度設定を円滑かつ確実に行なえる。
【０１３１】そして、反応液Ｌ中の被検ＤＮＡをヒ−ト
ブロック５６ａ〜５６ｄの導入前に、プレヒ−トブロッ
ク１０８で予め一本鎖の状態にして置くことで、ヒ−ト
ブロック５６ａ〜５６ｄではハイブリダイゼ−ション反
応だけを行ない、その温度下で熱溶出を行なうだけで済
むから、温度の上昇および降下に要する分析時間を大幅
に短縮でき、分析の高速化を図れる。
【０１３２】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、少な
くとも一部を被検ＤＮＡの二本鎖形成温度に設定可能な
複数の固相ＤＮＡプロ−ブを備え、該固相ＤＮＡプロ−
ブに増幅後の同一若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を
導入するから、種々のＤＮＡ検出を迅速かつ高精度に行
なえるとともに、異種の試料から同時に複数の遺伝子解
析を実現し、しかも被検ＤＮＡの二本鎖形成位置を速や
かに検出することができる。請求項２の発明は、前記固
相ＤＮＡプロ−ブを被検ＤＮＡの分析毎に昇温かつ降温
するから、固相ＤＮＡプロ−ブの合理的な使用と、種々
のＤＮＡ検出の迅速かつ高精度な実現と、異種の試料か
ら同時に複数の遺伝子解析を実現することができる。
【０１３３】請求項３の発明は、前記反応液を前記固相
ＤＮＡプロ−ブの導入前に所定温度に加熱し、予め前記
被検ＤＮＡの二本鎖を解離し一本鎖に生成するようにし
たから、前記固相ＤＮＡプロ−ブの温度上昇および降下
に必要な時間を短縮し、分析時間の大幅な短縮化を図る
ことができる。請求項４の発明は、前記固相ＤＮＡプロ
−ブの反応液に対する上流側を高温側とし、下流側を低
温側の温度勾配に設定したから、ＤＮＡ検出時間の短縮
化を図るとともに、分離した相補のＤＮＡを確実に検出
することができる。
【０１３４】請求項５の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−
ブの上流側が前記ＤＮＡの変性温度以上で、かつ前記固
相ＤＮＡプロ−ブの下流側が前記ＤＮＡの伸長温度以下
の温度勾配に設定したから、固相ＤＮＡプロ−ブの上流
側で、所定のＤＮＡの二重鎖を解離することができる。
したがって、前記ＤＮＡの二重鎖の解離を予め行ない、
この後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇温する従来の不合理を
解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現できるとともに、前記
温度分布の所定位置で相補的ＤＮＡの二重鎖を形成さ
せ、前記ＤＮＡの分離位置を精密に検出して、分離位置
のバラツキを確実に捕捉し検出することができる。
【０１３５】請求項６の発明は、前記温度分布の中間部
に、前記相補のＤＮＡが二重鎖を形成可能な一定の温度
域を設け、前記固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分布
させたから、相補的ＤＮＡの二重鎖の形成を確実に検出
することができる。請求項７の発明は、前記固相ＤＮＡ
プロ−ブに、同一若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を
直接導入したから、従来のように増幅後のＤＮＡの二重
鎖を予め解離し、かつこの後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇
温する不合理を解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現するこ
とができる。
【０１３６】請求項８の発明は、少なくとも一部を被検
ＤＮＡの二本鎖形成温度に設定可能な複数の固相ＤＮＡ
プロ−ブを備え、該固相ＤＮＡプロ−ブに増幅後の同一
若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を導入可能にしたか
ら、種々のＤＮＡ検出を迅速かつ高精度に行なえるとと
もに、異種の試料から同時に複数の遺伝子解析を実現
し、しかも被検ＤＮＡの二本鎖形成位置を速やかに検出
することができる。
【０１３７】請求項９の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−
ブを被検ＤＮＡの分析毎に昇温かつ降温可能にしたか
ら、固相ＤＮＡプロ−ブの合理的な使用と、種々のＤＮ
Ａ検出の迅速かつ高精度な実現と、異種の試料から同時
に複数の遺伝子解析を実現することができる。請求項１
０の発明は、前記反応液の前記固相ＤＮＡプロ−ブより
も上流側の流路にプレヒ−トブロックを設け、該プレヒ
−トブロックを、前記被検ＤＮＡの二本鎖を解離し一本
鎖に生成可能な所定温度に設定可能にしたから、前記固
相ＤＮＡプロ−ブの温度上昇および降下に必要な時間を
短縮し、分析時間の大幅な短縮化を図ることができる。
請求項１１の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−ブの反応液
に対する上流側を高温側とし、下流側を低温側の温度勾
配に設定したから、ＤＮＡ検出時間の短縮化を図るとと
もに、分離した相補のＤＮＡを確実に検出することがで
きる。
【０１３８】請求項１２の発明は、前記固相ＤＮＡプロ
−ブの上流側が前記ＤＮＡの変性温度以上で、かつ前記
固相ＤＮＡプロ−ブの下流側が前記ＤＮＡの伸長温度以
下の温度勾配に設定したから、固相ＤＮＡプロ−ブの上
流側で、所定のＤＮＡの二重鎖を解離することができ
る。したがって、前記ＤＮＡの二重鎖の解離を予め行な
い、この後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇温する従来の不合
理を解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現するとともに、前
記温度分布の所定位置で相補的ＤＮＡの二重鎖を形成さ
せ、前記ＤＮＡの分離位置を精密に検出して、分離位置
のバラツキを確実に捕捉し検出することができる。
【０１３９】請求項１３の発明は、前記温度分布の中間
部に、前記相補のＤＮＡが二重鎖を形成可能な一定の温
度域を設け、前記固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分
布させたから、前記固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度
分布させ、相補的ＤＮＡの二重鎖の形成を確実に検出す
ることができる。請求項１４の発明は、前記固相ＤＮＡ
プロ−ブに、同一若しくは異種のＤＮＡを含む反応液を
直接導入したから、従来のように増幅後のＤＮＡの二重
鎖を予め解離し、かつこの後に固相ＤＮＡプロ−ブを昇
温する不合理を解消し、迅速なＤＮＡ検出を実現するこ
とができる。
【０１４０】請求項１５の発明は、互いに並列に配置し
た複数のカラムに同一若しくは相異なる複数の固相ＤＮ
Ａプロ−ブを収容し、各カラムに連通する溶離液の各供
給路に、前記カラム部の流体抵抗よりも大きな流体抵抗
手段を配置したから、溶離液の各供給路の流量を減量す
ることで、前記カラム部分の流量変化を抑制し、複数の
カラムの並列接続と、それらのＤＮＡ検出の並行処理
と、単一の送液ポンプによる溶離液の供給を実現し、こ
の種装置の小形軽量化と低廉化を図ることができる。請
求項１６の発明は、単一の送液ポンプを介して、前記溶
離液を各カラムに供給可能にしたから、構成の簡潔化と
小形軽量化、並びに設備費の低減化を図るとともに、ポ
ンプによるトラブルの発生を回避し、円滑かつ安定した
分析を図ることができる。
【０１４１】請求項１７の発明は、前記溶離液の各供給
路の下流側とＤＮＡ検出装置との間に、増幅後の同一若
しくは異種のＤＮＡを含む複数の反応液を導入可能にし
た多ポ−ト切換弁を配置し、該切換弁の所定のポ−ト
に、前記溶離液の各供給路と、前記各カラムに連通する
通路を接続したから、同一若しくは異種の試料から同時
に複数の遺伝子解析を実現でき、この種分析の合理化と
高速化並びに分析コストの低廉化を図ることができる。
請求項１８の発明は、前記温度分布を形成可能な管状の
ヒ−トブロックを設け、該ヒ−トブロックの内側に光源
を配置し、該ヒ−トブロックに前記光源の透過手段を設
け、該透過手段に臨ませて前記固相ＤＮＡプロ−ブを配
置したから、前記光源を有効利用し、例えば複数の固相
ＤＮＡプロ−ブによる相補的ＤＮＡの検出を合理的に行
なうことができる。
【０１４２】請求項１９の発明は、前記温度分布を形成
可能な基板に１または複数のマイクロチャンネルを形成
し、該チャンネル内に１または複数の固相ＤＮＡプロ−
ブを配置したから、マイクロチップを利用して一時に複
数のＤＮＡ検出を実現し、その小形軽量化を図ることが
できる。請求項２０の発明は、前記固相ＤＮＡプロ−ブ
による被検ＤＮＡの二本鎖形成位置を検出かつ分析可能
な分析装置の表示画面に、各検体の分析パタ−ンを表示
可能にしたから、各検体の分析パタ−ンとそれらの変化
を一時かつ容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をオ−トサンプラ−を使用した全自動遺
伝子解析装置に適用した実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明に適用した核酸抽出工程で使用した有底
のサンプリング容器を示す断面図で、生体試料と蛋白質
を分解する核酸抽出試薬と、目的の核酸の吸着層への吸
着を促す核酸抽出試薬とを収容し、目的の核酸（ＤＮ
Ａ）を吸着層に吸着させている状況を示している。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図４】本発明に適用したＰＣＲ増幅器の断面図で、複
数のヒ−トブロック間の内面に沿って二つの扱きロ−ラ
を往復動させ、反応管内の反応液を同動させている状況
を示している。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図６】本発明に適用したＤＮＡ検出器の概要を示す断
面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す断面図で、底部
に開口部を設けたサンプリング容器に、生体試料と蛋白
質を分解する核酸抽出試薬と、目的の核酸の吸着層への
吸着を促す核酸抽出試薬とを収容し、目的の核酸（ＤＮ
Ａ）を吸着層に吸着させている状況を示している。
【図８】本発明の第３の実施形態に適用したＰＣＲ増幅
器を示す断面図で、複数の磁性体（磁性流体）をヒ−ト
ブロック間の内面に沿って往復動させ、反応管内の反応
液を同動させている状況を示している。
【図９】本発明の第４の実施形態に適用したＤＮＡ検出
器の要部を拡大して示す断面図で、１本の細管に相異な
る固相ＤＮＡプロ−ブを直列に配置している。
【図１０】本発明の第５の実施形態に適用したＤＮＡ検
出器の要部を拡大して示す断面図で、管状のヒ−トブロ
ックの外周面に複数の細管を管軸方向に配置し、該管の
内部に固相ＤＮＡプロ−ブを充填している。
【図１１】図１０の応用例を示す説明図で、管状のヒ−
トブロックの外周面に前記細管をスパイラル状に捲回し
ている。
【図１２】図１０の更に別の応用例を示す説明図で、管
状のヒ−トブロックの外周面に前記細管を管軸方向と直
交方向に捲回している。
【図１３】本発明の第６の実施形態に適用したＤＮＡ検
出器の要部を示す斜視図で、マイクロチップに複数のマ
イクロチャンネルを形成し、該チャンネルの内部に固相
ＤＮＡプロ−ブを充填している。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態およびその応用形態
に適用した全自動ＤＮＡ診断装置を示す説明図で、一部
を断面図示している。
【符号の説明】
１ 遺伝子解析装置 ６ 分析装置 ２３ 生体試料（血液） ５２ カラム ５２ａ〜５２ｄ カラム ５３，６４〜６６ 固相ＤＮＡプロ−ブ ５４ 光源 ６０ 開口部 ７１ 基板（マイクロチップ） ７２ マイクロチャンネル ９０ 多ポ−ト切換弁 １０７ 表示画面 １０８ プレヒ−トブロック Ｌ 反応液 Ｔ1〜Ｔ4 分析パタ−ン Ｐ1〜Ｐ4 ポ−ト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ (72)発明者 色摩 信義 埼玉県入間市狭山ケ原237−２ ジーエル サイエンス株式会社総合技術センタ−内 (72)発明者 新谷 幸弘 埼玉県入間市狭山ケ原237−２ ジーエル サイエンス株式会社総合技術センタ−内 Ｆターム(参考） 4B024 AA11 AA19 AA20 CA01 CA09 HA14 4B029 AA23 BB20 CC03 4B063 QA08 QA13 QA19 QQ02 QQ41 QR32 QR55 QR84 QS11 QS20 QS25 QS34 QS39 QX01

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 生体試料から目的の核酸を抽出し、目的
    のＤＮＡを増幅後、所定のＤＮＡを含む反応液を直列ま
    たは並列に配置した所定温度の固相ＤＮＡプロ−ブへ導
    き、該固相ＤＮＡプロ−ブと相補のＤＮＡを分離する遺
    伝子解析方法において、少なくとも一部を被検ＤＮＡの
    二本鎖形成温度に設定可能な複数の固相ＤＮＡプロ−ブ
    を備え、該固相ＤＮＡプロ−ブに増幅後の同一若しくは
    異種のＤＮＡを含む反応液を導入することを特徴とする
    遺伝子解析方法。
  2. 【請求項２】 前記固相ＤＮＡプロ−ブを被検ＤＮＡの
    分析毎に昇温かつ降温する請求項１記載の遺伝子解析方
    法。
  3. 【請求項３】 前記反応液を前記固相ＤＮＡプロ−ブの
    導入前に所定温度に加熱し、予め前記被検ＤＮＡの二本
    鎖を解離し一本鎖に生成する請求項１記載の遺伝子解析
    方法。
  4. 【請求項４】 前記固相ＤＮＡプロ−ブの反応液に対す
    る上流側を高温側とし、下流側を低温側の温度勾配に設
    定する請求項１記載の遺伝子解析方法。
  5. 【請求項５】 前記固相ＤＮＡプロ−ブの上流側が前記
    ＤＮＡの変性温度以上で、かつ前記固相ＤＮＡプロ−ブ
    の下流側が前記ＤＮＡの伸長温度以下の温度勾配に設定
    する請求項４記載の遺伝子解析方法。
  6. 【請求項６】 前記温度分布の中間部に、前記相補のＤ
    ＮＡが二重鎖を形成可能な一定の温度域を設け、前記固
    相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分布させる請求項４記
    載の遺伝子解析方法。
  7. 【請求項７】 前記固相ＤＮＡプロ−ブに、同一若しく
    は異種のＤＮＡを含む反応液を直接導入する請求項４記
    載の遺伝子解析方法。
  8. 【請求項８】 生体試料から目的の核酸を抽出し、目的
    のＤＮＡを増幅後、所定のＤＮＡを含む反応液を直列ま
    たは並列に配置した所定温度の固相ＤＮＡプロ−ブへ導
    き、該固相ＤＮＡプロ−ブと相補のＤＮＡを分離する遺
    伝子解析装置において、少なくとも一部を被検ＤＮＡの
    二本鎖形成温度に設定可能な複数の固相ＤＮＡプロ−ブ
    を備え、該固相ＤＮＡプロ−ブに増幅後の同一若しくは
    異種のＤＮＡを含む反応液を導入可能にしたことを特徴
    とする遺伝子解析装置。
  9. 【請求項９】 前記固相ＤＮＡプロ−ブを被検ＤＮＡの
    分析毎に昇温かつ降温可能にした請求項８記載の遺伝子
    解析装置。
  10. 【請求項１０】 前記反応液の前記固相ＤＮＡプロ−ブ
    よりも上流側の流路にプレヒ−トブロックを設け、該プ
    レヒ−トブロックを、前記被検ＤＮＡの二本鎖を解離し
    一本鎖に生成可能な所定温度に設定可能にした請求項８
    記載の遺伝子解析装置。
  11. 【請求項１１】 前記固相ＤＮＡプロ−ブの反応液に対
    する上流側を高温側とし、下流側を低温側の温度勾配に
    設定する請求項８記載の遺伝子解析装置。
  12. 【請求項１２】 前記固相ＤＮＡプロ−ブの上流側が前
    記ＤＮＡの変性温度以上で、かつ前記固相ＤＮＡプロ−
    ブの下流側が前記ＤＮＡの伸長温度以下の温度勾配に設
    定する請求項１１記載の遺伝子解析装置。
  13. 【請求項１３】 前記温度分布の中間部に、前記相補の
    ＤＮＡが二重鎖を形成可能な一定の温度域を設け、前記
    固相ＤＮＡプロ−ブを段階的に温度分布させる請求項１
    １記載の遺伝子解析装置。
  14. 【請求項１４】 前記固相ＤＮＡプロ−ブに、同一若し
    くは異種のＤＮＡを含む反応液を直接導入する請求項１
    １記載の遺伝子解析装置。
  15. 【請求項１５】 互いに並列に配置した複数のカラムに
    同一若しくは相異なる複数の固相ＤＮＡプロ−ブを収容
    し、各カラムに連通する溶離液の各供給路に、前記カラ
    ム部分の流体抵抗よりも大きな流体抵抗手段を配置した
    請求項８記載の遺伝子解析装置。
  16. 【請求項１６】 単一の送液ポンプを介して、前記溶離
    液を各カラムに供給可能にした請求項１５記載の遺伝子
    解析装置。
  17. 【請求項１７】 前記溶離液の各供給路の下流側とＤＮ
    Ａ検出装置との間に、増幅後の同一若しくは異種のＤＮ
    Ａを含む複数の反応液を導入可能にした多ポ−ト切換弁
    を配置し、該切換弁の所定のポ−トに、前記溶離液の各
    供給路と、前記各カラムに連通する通路を接続した請求
    項８記載の遺伝子解析装置。
  18. 【請求項１８】 前記温度分布を形成可能な管状のヒ−
    トブロックを設け、該ヒ−トブロックの内側に光源を配
    置し、該ヒ−トブロックに前記光源の透過手段を設け、
    該透過手段に臨ませて前記固相ＤＮＡプロ−ブを配置し
    た請求項１１記載の遺伝子解析装置。
  19. 【請求項１９】 前記温度分布を形成可能な基板に１ま
    たは複数のマイクロチャンネルを形成し、該チャンネル
    内に１または複数の固相ＤＮＡプロ−ブを配置した請求
    項１１記載の遺伝子解析装置。
  20. 【請求項２０】 前記固相ＤＮＡプロ−ブによる被検Ｄ
    ＮＡの二本鎖形成位置を検出かつ分析可能な分析装置の
    表示画面に、各検体の分析パタ−ンを表示可能にした請
    求項８または請求項１１載の遺伝子解析装置。
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