特許 7303944 核酸分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-27

(45)【発行日】2023-07-05

(54)【発明の名称】核酸分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/02 20060101AFI20230628BHJP

   C12Q 1/68 20180101ALN20230628BHJP

   C12M 1/34 20060101ALN20230628BHJP

【ＦＩ】

G01N35/02 Z

C12Q1/68

C12M1/34 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022527346

(86)(22)【出願日】2020-05-27

(86)【国際出願番号】 JP2020020856

(87)【国際公開番号】W WO2021240675

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】三山 敏史

(72)【発明者】

【氏名】石塚 隼司

(72)【発明者】

【氏名】宮田 仁史

(72)【発明者】

【氏名】庄司 智広

【審査官】森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】特許第６０６８２２７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５６８７５１４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１１－５０３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－３５４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３５／００－３７／００

Ｃ１２Ｑ １／６８

Ｃ１２Ｍ １／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分析対象となる核酸試料を含有する試料容器と、前記核酸試料を観察する撮像手段と、前記試料容器を移動させるステージ機構と、を有し、
前記ステージ機構は、２つの並進手段と、少なくとも１つの回転手段とを有し、２つの並進手段のうち、一方を回転手段の上面に設置し、他方を回転手段の下面に設置することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項2】

請求項１に記載する核酸分析装置であって、
前記回転手段の上面に設置される並進手段は、ベース部と、前記ベース部と相対的に変位する並進テーブルと、を有し、
前記回転手段は、回転中心を中心に回転変位する回転テーブルを有し、
前記並進手段のベース部と前記回転テーブルとが同一であることを特徴とする核酸分析装置。

【請求項3】

請求項１に記載する核酸分析装置であって、
前記回転手段の下面に設置される並進手段は、ステージベースと相対的に変位する並進テーブルと、を有し、
前記回転手段は、ベース部と、前記ベース部と相対的に回転方向に変位する回転テーブルと、を有し、
前記並進テーブルと前記回転手段のベース部とが同一であることを特徴とする核酸分析装置。

【請求項4】

請求項１に記載する核酸分析装置であって、
観察時は、前記２つの並進手段が互いに直交することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項5】

請求項１に記載する核酸分析装置であって、
交換時は、前記２つの並進手段の移動方向が同一となることを特徴とする核酸分析装置。

【請求項6】

請求項１に記載する核酸分析装置であって、
前記回転手段の上面に設置される並進手段は、２つの試料容器を搭載することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項7】

請求項５に記載する核酸分析装置であって、
交換時は、前記回転手段の上面に設置される並進手段の並進テーブルに搭載される２つの試料容器が、光学ベースから露出することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項8】

請求項６に記載する核酸分析装置であって、
前記回転手段の上面に設置される前記並進手段に搭載される２つの試料容器のうち、一方の試料容器で撮像を実施し、他方の試料容器で伸張反応及び蛍光標識反応を実施することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項9】

請求項８に記載する核酸分析装置であって、
伸張反応及び蛍光標識反応を実施する試料容器が、光学ベースから露出することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項10】

請求項８に記載する核酸分析装置であって、
試薬を分注する分注ノズル、前記分注ノズルを所望位置に移動するアーム部、を有することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項11】

請求項１０に記載する核酸分析装置であって、
分析に要する試薬を保管する試薬保管部を有することを特徴とする核酸分析装置。

【請求項12】

請求項１に記載する核酸分析装置であって、
前記試料容器は、試薬が流通する流路を有することを特徴とする核酸分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）又はＲＮＡ（リボ核酸）などの核酸の塩基配列を特定するために使用される核酸分析装置に関する。特に、分析対象となる核酸試料に試薬を反応させる機能と、核酸試料又はその反応産物を光学的に検出する機能と、を有する核酸分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、核酸分析装置においては、試料容器であるフローセルを使用し、平面基板に分析対象となるＤＮＡ断片を数多く担持し、これら数多く担持されるＤＮＡ断片の塩基配列をパラレルに特定する方法が提案されている。

【0003】

この方法では、ＤＮＡ断片が数多く担持されるフローセルに、塩基に対応する蛍光色素付き基質を導入し、フローセルに励起光を照射し、個々のＤＮＡ断片から発生する蛍光を撮像手段により検出し、塩基配列を特定する。

【0004】

そして、核酸分析装置では、核酸に蛍光標識をした相補的なプローブ（核酸の断片）を、ＤＮＡポリメラーゼやＤＮＡリガーゼにより、伸長させる。伸長反応ごとに蛍光を検出することにより、多数の核酸について、並列して、塩基配列を特定する。

【0005】

また、大量のＤＮＡ断片を分析するため、通常、分析領域を複数の検出視野に分割し、励起光を一回照射するごとに、検出視野を変更しつつ、全ての分析領域を分析し、塩基配列を特定する。

【0006】

こうした技術分野の背景技術として、特許第６０６８２２７号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、液体を吸引・吐出する分注ノズルと、分注ノズルを所望位置に移動するノズル駆動部と、分注ノズルの先端が液面に接触したことにより液面を検知する液面検知部と、注入口、注入口に接続された反応流路、及び反応流路に接続された廃液流路を有する流路系を有する反応ユニットと、有する核酸分析装置が記載されている（段落００１０参照）。

【0007】

また、こうした技術分野の背景技術として、特許５６８７５１４号公報（特許文献２）がある。特許文献２には、水平駆動ステージに冷媒循環型の温度調整ユニットを搭載し、温度調整ユニットにより、フローセルの設置面温度を所定の温度に調整する核酸配列解析装置が記載されている（段落０００８参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第６０６８２２７号公報

【文献】特許第５６８７５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１には、水平面内で２次元方向へ駆動可能なステージにフローセルを搭載する核酸分析装置が記載され、特許文献２にも、特許文献１と同様に、水平面内で２次元方向へ駆動可能なステージに、フローセルを搭載する核酸配列解析装置（核酸分析装置）が記載されている。

【0010】

しかし、特許文献１及び特許文献２に記載される核酸分析装置は、一方向への並進動作を単一の並進手段のみで実施するため、例えば、複数枚のフローセルを取り扱う場合には、必要とされる移動量が大きくなり、ステージが大型化し、装置が大型化するといった課題があった。

【0011】

そこで、本発明は、例えば、複数枚のフローセルを取り扱う場合であっても、必要とされる移動量を大きくすることがなく、ステージ機構を小型化し、装置を小型化する核酸分析装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記した課題を解決するため、本発明の核酸分析装置は、分析対象となる核酸試料を含有する試料容器と、核酸試料を観察する撮像手段と、試料容器を移動させるステージ機構と、有し、ステージ機構は、２つの並進手段と、少なくとも１つの回転手段とを有し、２つの並進手段のうち、一方を回転手段の上面に設置し、他方を回転手段の下面に設置することを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、例えば、複数枚のフローセルを取り扱う場合であっても、必要とされる移動量を大きくすることがなく、ステージ機構を小型化し、装置を小型化する核酸分析装置を提供することができる。

【0014】

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により、明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例１に記載する核酸分析装置1の概略構成を説明する説明図である。

【図2】実施例１に記載する核酸分析装置1の分析手段を説明する斜視図である。

【図3】実施例１に記載するステージ機構１０の回転手段２００を中心に展開したものを上部から見て説明する斜視図である。

【図4】実施例１に記載するステージ機構１０の回転手段２００を中心に展開したものを下部から見て説明する斜視図である。

【図5】実施例１に記載する撮像中の分析手段の動作を説明する上面図である。

【図6】実施例１に記載する撮像中の分析手段の動作を説明する斜視図である。

【図7】実施例１に記載する試料容器６０の概略構成を説明する説明図である。

【図8】実施例１に記載する核酸試料の交換時に９０°回転テーブル２０５を回転させた状態を説明する斜視図である。

【図9】実施例１に記載する核酸試料の交換位置への移動後の各テーブルの状態を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。また、本実施例は、本発明の原理に則り、本発明を分かりやすく説明するため、本発明を具体的に説明するものであり、本発明を限定的に解釈するものではない。

【0017】

また、本実施例は、ＤＮＡ断片を分析対象とするが、ＤＮＡの他、ＲＮＡやたんぱく質などを分析対象としてもよく、本実施例は、生体関連物質の全般に使用することができる。

【実施例1】

【0018】

まず、実施例１に記載する核酸分析装置1の概略構成を説明する。

【0019】

図１は、実施例１に記載する核酸分析装置1の概略構成を説明する説明図である。

【0020】

核酸分析装置１は、核酸の塩基配列を特定（分析）する装置であり、分析手段として、分析対象となる核酸試料に試薬を反応させる機能と、核酸試料又はその反応産物を光学的に検出する機能と、を有する分析手段を有する。

【0021】

そして、核酸分析装置１は、核酸試料を含有（封入）する長方形状の試料容器（フローセル）をセットし、タッチパネルなどの表示装置や入力装置を有する、所定のユーザインタフェースを介して、装置の動作を開始させ、自動的に核酸分析を実施し、塩基配列を特定する装置である。

【0022】

核酸分析装置１は、塩基配列を特定するため、蛍光標識がされた核酸試料を観察（分析）する撮像手段２０と、分析対象となる核酸試料を含有する試料容器６０を移動させるステージ機構１０と、を有する分析手段を有する。

【0023】

なお、ステージ機構１０は、少なくとも２つの試料容器６０（実施例１では、２つの試料容器）を搭載し、試料容器６０の全ての分析領域を撮像（観察）するため、又は、試料容器６０を交換するため、試料容器６０を移動させる。

【0024】

また、核酸分析装置１は、分析に要する試薬（蛍光標識のための試薬）を保管する試薬保管部８０を有する。

【0025】

そして、核酸分析装置１は、試薬を、試薬保管部８０から試料容器６０へ送液するための送液手段７０を有する。送液手段７０は、核酸上に蛍光標識をさせるための試薬を吸引し、吐出する（分注する）分注ノズル７０１及び分注ノズル７０１を所望位置に移動するアーム部７０２を有する。

【0026】

核酸分析装置１は、核酸の塩基配列の伸張に、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Polymerase Chain Reaction）法を使用する。ＰＣＲ法は、反応溶液の温度を、予め定められた条件に従って、制御することにより、所望の核酸の塩基配列を選択的に増幅することができる手法である。この手法を実施するため、核酸分析装置１は、反応溶液の温度を制御する温度調整機構（図示せず）を有する。

【0027】

次に、実施例１に記載する核酸分析装置1の分析手段であるステージ機構１０及び撮像手段２０を説明する。

【0028】

図２は、実施例１に記載する核酸分析装置1の分析手段を説明する斜視図である。

【0029】

分析手段は、蛍光標識がされた核酸試料を光学的に観察する撮像手段２０と、撮像手段２０を保持（支持）する光学ベース（光学支持部材）３０と、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂと、２つ試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂを搬送する（移動させる）ステージ機構１０と、ステージ機構１０を保持するステージベース４０と、これら構成要素の重量を保持し、外部からの振動を遮断する除振マウント５０と、を有する。

【0030】

核酸分析装置1は、撮像手段２０による撮像範囲は微小であるため、試料容器（フローセル）６０の分析領域を複数の検出視野に分割し、検出視野を変更しつつ、全ての分析領域を観察する。このため、ステージ機構１０を、図２中、ＸＹ方向へ微小量移動し、局所的に撮像する動作を繰り返す。これにより、全ての分析領域を観察することができる。

【0031】

ステージ機構１０は、回転手段２００の上面に設置される第一の並進手段１００と、回転手段２００の下面に設置される第二の並進手段３００と、を有する。

【0032】

第二の並進手段３００は、全体を固定するベース部（ステージベース４０）と相対的に変位する並進テーブルと、並進テーブルを滑らかに支持する並進スライダと、並進移動のための動力を発生させるモータなどの駆動手段と、駆動手段の動力を伝達するボールねじなどの直動機構と、を有する。

【0033】

回転手段２００は、ベース部（第二の並進手段３００の並進テーブル）と、ベース部と相対的に回転方向に変位する回転テーブルと、回転テーブルを滑らかに支持するクロスローラベアリングなどの回転スライダと、回転移動のための動力を発生させるモータなどの駆動手段と、駆動手段の動力を伝達する歯車機構と、を有する。なお、実施例１では、１つの回転手段２００が設置される。

【0034】

第一の並進手段１００は、ベース部（回転手段２００の回転テーブル）と、ベース部と相対的に変位し、積載対象（試料容器６０など）を移動させる並進テーブルと、並進テーブルを滑らかに支持する並進スライダと、並進移動のための動力を発生させるモータなどの駆動手段と、駆動手段の動力を伝達するボールねじなどの直動機構と、を有する。

【0035】

撮像手段２０は、図示せぬＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子と、撮像素子に連結され、図示せぬキセノンランプなどの光源と、光源から照射される励起光を集光する図示せぬ光学レンズと、を有する。

【0036】

そして、撮像手段２０は、光源から試料容器６０に励起光を照射することにより、試料容器６０の反応流路に保持される核酸試料（ＤＮＡ断片）から発生する蛍光を検出する。

【0037】

２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂは、一般的にフローセルと呼称され、その内部には、核酸試料（ＤＮＡ断片）を固定し、試薬が流通する流路が形成される。

【0038】

また、核酸分析装置１は、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂの内部に、核酸に対応する蛍光色素付き基質を導入して蛍光標識をし、塩基を伸長反応させる試薬を流す送液手段７０を有する。

【0039】

なお、実施例１では、送液手段７０は、分注ノズル７０１及び分注ノズル７０１を所望位置に移動するアーム部７０２を有する、所謂、分注機構であるが、送液手段７０の内部に配管を設置し、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂに、直接、ポンプにより、試薬を送液してもよい。

【0040】

このように、核酸分析装置１は、分析対象となる核酸試料を含有する試料容器６０と、核酸試料を観察する撮像手段２０と、試料容器６０を移動させるステージ機構１０と、有し、ステージ機構１０は、２つの並進手段（１００及び３００）と、少なくとも１つの回転手段２００とを有し、２つの並進手段（１００及び３００）のうち、一方を回転手段２００の上面に設置し、他方を回転手段２００の下面に設置する。

【0041】

これにより、複数枚の試料容器６０を取り扱う場合であっても、必要とされる移動量を大きくすることがなく、ステージ機構１０を小型化し、装置を小型化することができる。

【0042】

なお、ステージ機構１０には、以下の４つの移動が要求される。
（１）試料容器６０の全ての分析領域を観察するため、検出視野を変更するための移動、
（２）２つ試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂのうち、観察対象を切り替えるための移動、
（３）蛍光標識のための試薬を注入する際に、分注機構の動作範囲内への試料容器６０の移動、
（４）観察完了後の試料容器６０を交換するための移動。

【0043】

実施例１によれば、こうした移動においても、必要とされる移動量を大きくすることがなく、ステージ機構１０を小型化し、装置を小型化することができる。

【0044】

また、核酸分析装置１は、試料容器６０を使用し、平面基板に分析対象となる核酸試料を担持させ、核酸試料の核酸の塩基配列をパラレルに特定する。

【0045】

そして、試料容器６０に、核酸に蛍光色素付き基質を導入し（蛍光標識反応させ）、試料容器６０に励起光を照射し、個々の核酸試料（ＤＮＡ断片）から発生する蛍光を撮像手段２０により検出する（蛍光観察する）。

【0046】

この際、核酸に蛍光色素付き基質を導入し、核酸に蛍光標識をした相補的なプローブ（核酸の断片）を、ＤＮＡポリメラーゼやＤＮＡリガーゼにより、ＤＮＡの塩基を伸長（増幅）させる（伸張反応させる）。

【0047】

これにより、伸長反応ごとに蛍光を検出し、多数の核酸について、並列して、核酸の塩基配列を特定する。

【0048】

また、分析領域を複数の検出視野に分割し、励起光を一回照射するごとに、検出視野を変更しつつ、全ての分析領域を分析し、塩基配列を特定する。

【0049】

そして、新たな伸長反応を使用し、新たな蛍光色素付き基質を導入し、上記と同様な手順により、全ての分析領域を分析し、塩基配列を特定する。これを繰り返すことにより、効率よく塩基配列を特定することができる。

【0050】

次に、実施例１に記載するステージ機構１０の回転手段２００の回転テーブル２０５を中心に展開したものを説明する。

【0051】

図３は、実施例１に記載するステージ機構１０の回転手段２００を中心に展開したものを上部から見て説明する斜視図である。

【0052】

図４は、実施例１に記載するステージ機構１０の回転手段２００を中心に展開したものを下部から見て説明する斜視図である。

【0053】

ステージ機構１０は、第一の並進手段１００として、ベース部（回転テーブル２０５）と、ベース部と相対的に変位し、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂを設置し、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂを移動させる第一の並進テーブル１０３と、第一の並進テーブル１０３を滑らかに支持する第一の並進スライダ１０５と、並進移動のための動力を発生させるモータなどの駆動手段である第一の駆動モータ１０１と、第一の駆動モータ１０１の動力を伝達するボールねじなどの第一の直動機構１０２と、を有する。

【0054】

第一の並進テーブル１０３は、第一の直動機構１０２及び第一の駆動モータ１０１により、並進移動する。

【0055】

そして、第一の並進手段１００は、図３中、Ｘ軸方向へ移動し、少なくとも試料容器６０Ａの分析領域を、観察する並進移動領域を有する。

【0056】

また、ステージ機構１０は、回転手段２００として、ベース部（第二の並進テーブル３０３）と、ベース部と相対的に回転方向に変位する回転テーブル２０５（回転中心を中心に回転変位する回転テーブル２０５）と、回転テーブル２０５を滑らかに支持するクロスローラベアリングなどの回転スライダ２０４と、回転移動のための動力を発生させるモータなどの駆動手段である回転モータ２０１と、駆動手段の動力を伝達する歯車機構である第一の歯車２０２及び第二の歯車２０３と、を有する。

【0057】

回転テーブル２０５は、第一の歯車２０２及び第二の歯車２０３と、回転モータ２０１とにより、回転移動する。

【0058】

そして、回転手段２００は、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂの位置を切り替えるため、少なくとも１８０°以上を回転する回転移動領域を有する。

【0059】

ここで、ステージ機構１０は、厚さ方向の寸法を抑制し、更に、部品点数を低減するため、回転テーブル２０５が第一の並進手段１００のベース部としての役割を担い、回転テーブル２０５と第一の並進手段１００のベース部とが同一である。

【0060】

つまり、第一の並進テーブル１０３は、第一の並進スライダ１０５を介して、回転テーブル２０５と直接連結する。これにより、回転手段２００により、第一の並進手段１００の移動方向を変化させることができる。

【0061】

ステージ機構１０は、第二の並進手段３００として、ベース部（ステージベース４０）と相対的に変位し、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂを移動させる第二の並進テーブル３０３と、第二の並進テーブル３０３を滑らかに支持する第二の並進スライダ３０４と、並進移動のための動力を発生させるモータなどの駆動手段である第二の駆動モータ３０１と、第二の駆動モータ３０１の動力を伝達するボールねじなどの第二の直動機構３０２と、を有する。

【0062】

第二の並進テーブル３０３は、第二の直動機構３０２及び第二の駆動モータ３０１により、並進移動する。

【0063】

そして、第二の並進手段３００は、図３中、Ｙ軸方向へ移動し、少なくとも試料容器６０Ａの分析領域を、観察する並進移動領域を有する。

【0064】

ここで、ステージ機構１０は、厚さ方向の寸法を抑制し、更に、部品点数を低減するため、第二の並進テーブル３０３が回転手段２００のベース部としての役割を担い、第二の並進テーブル３０３と回転手段２００のベース部とが同一である。

【0065】

つまり、回転テーブル２０５は、回転スライダ２０４を介して、第二の並進テーブル３０３と直接連結する。これにより、回転手段２００により、第二の並進手段３００の移動方向を変化させることができる。

【0066】

また、ステージ機構１０は、観察される核酸が注入される試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂを、加熱・冷却する温調ユニット（温度調整機構）４００を有する。なお、温調ユニット４００は、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂのそれぞれに設置される。

【0067】

温調ユニット４００は、反応溶液が注入される試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂの設置台としても使用されると共に、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂの温度を、適切な反応温度や観察温度に調整するために使用される。

【0068】

また、温調ユニット４００は、内部にペルチェ素子を有し、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂの温度を、適正な反応温度や観察温度に調整することができる。また、温調ユニット４００は、ペルチェ素子の冷却のため、ヒートシンク４０１を有する。ヒートシンク４０１は、導電性の高い金属ブロックで構成される。ヒートシンク４０１の内部には、冷媒液（純水や不凍液など）の循環に使用する流路が形成される。

【0069】

これにより、核酸分析装置１は、一方の試料容器６０では蛍光観察を実施し、他方の試料容器６０では伸張反応及び蛍光標識反応を実施することができ、装置のスループットを向上することができる。また、核酸分析装置１は、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂを設置することにより、分析対象となる核酸試料の量も増加させることができる。

【0070】

実施例１によれば、核酸分析装置１は、回転手段２００により、その上面及び下面に設置される２つの並進手段（１００及び３００）の移動方向を同一とし、２つの並進手段（１００及び３００）を同一方向へ移動させることができる。

【0071】

これにより、核酸分析装置１は、所定の方向へ試料容器６０を移動させる動作を、２つの並進手段（１００及び３００）により、実現することができる。このため、核酸分析装置１は、それぞれの並進手段（１００及び３００）の必要移動量は小さくなる。そして、核酸分析装置１は、それぞれの並進手段（１００及び３００）を小型化することができ、装置を小型化することができる。

【0072】

また、核酸分析装置１は、回転動作により、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂに対して、観察対象を切り替えることができる。これにより、非観察対象の試料容器が退避するための領域を確保する必要がなく、分析手段を小型化することができる。

【0073】

次に、実施例１に記載する撮像中（試料分析時又は観察時）の分析手段の動作を説明する。

【0074】

図５は、実施例１に記載する撮像中の分析手段の動作を説明する上面図である。

【0075】

図６は、実施例１に記載する撮像中の分析手段の動作を説明する斜視図である。

【0076】

核酸分析装置１は、設置されている（回転手段２００の上面に設置される並進手段１００に搭載されている）２つの試料容器６０のうち、一方の試料容器６０Ａでは、試料容器６０Ａの撮像（核酸（塩基）の蛍光観察）を実施し、他方の試料容器６０Ｂでは、核酸（塩基）の伸張反応及び蛍光標識反応を実施する。

【0077】

核酸分析装置１では、試料容器６０Ａについて、図５中、ｆｘとｆｙとで示される分析領域を、全て観察するため（全域撮像するため）、ステージ機構１０を、点線矢印で示すように、Ｘ方向及びＹ方向へ、移動させる。

【0078】

ここで、回転テーブル２０５は、第一の並進テーブル１０３が、図５中、Ｘ方向へ移動可能な状態となる位置で停止している。

【0079】

そして、この状態では、試料容器６０Ａを、第一の並進手段１００でＸ方向に、第二の並進手段３００でＹ方向に、移動させる。

【0080】

核酸分析装置１は、撮像手段２０の検出視野ごとに、撮像処理を、Ｎ回繰り返す。ここで、Ｎは、検出視野の数である。検出視野は、分析領域（全体）をＮ個に分割した際の個々の領域に相当する。検出視野の大きさは、１回の蛍光観察により、２次元センサで観察（検出）可能な大きさであり、光学系の設計により設定される。

【0081】

核酸分析装置１は、Ｎ箇所の検出視野を、第一の並進手段１００及び第二の並進手段３００により、撮像手段２０（光源）から励起光が照射される位置に、試料容器６０Ａを合わせ、所定の露光時間において撮像手段２０で撮像を実施するため、逐次、移動、停止を繰り返す。

【0082】

核酸分析装置１は、設置されている２つの試料容器６０のうち、一方の試料容器６０Ａで、撮像を実施し、他方の試料容器６０Ｂで、伸張反応及び蛍光標識反応を実施する。

【0083】

伸張反応及び蛍光標識反応に使用される試薬は、前述の通り、分注機構を使用し、試料容器６０へ注入してもよいが、配管及びポンプを使用し、試料溶液６０へ送液してもよい。なお、ここでは、分注機構により、反応溶液（試薬）が試料容器６０へ注入される。

【0084】

試料容器６０は、その上面に、分注機構（分注ノズル７０１）により、試薬を注入する注入口６１を有する。

【0085】

また、核酸分析装置１における、光学ベース３０の幅３０Ｙと回転テーブル２０５の回転中心Ｃとは、分注機構が、試料容器６０Ｂに対して、上部よりアクセス可能なように、設定される。つまり、試料容器６０Ｂ（伸張反応及び蛍光標識反応を実施する試料容器６０Ｂ）は、光学ベース３０から露出する位置に設置され、光学ベース３０の幅３０Ｙよりも外側に設置される。

【0086】

つまり、光学ベース３０は、ステージ機構１０に搭載される２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂのうち、一方の試料容器６０の上部が開放されるように設置される。

【0087】

これにより、分注機構により、直接、試料容器６０Ｂの注入口６１に、試薬を注入することができる。

【0088】

次に、実施例１に記載する試料容器６０の概略構成を説明する。

【0089】

図７は、実施例１に記載する試料容器６０の概略構成を説明する説明図である。

【0090】

試料容器６０は、その上面に、分注機構により、試薬を注入する注入口６１を有する。注入口６１は、傾斜面を有し、分注機構（分注ノズル７０１）が挿入される際、その案内を実施する。

【0091】

注入口６１から注入された試薬は、核酸試料が固定されている流路６２を流通し、内部に充填（注入）される。そして、試薬を交換する際は、注入口６１から、次の試薬を注入することにより、既に充填されている試薬は押し出され、排出口６３から、外に排出される。

【0092】

ここで、試料容器６０Ｂの分注領域への移動は、ステージ機構１０のＸＹ平面内での位置決めにより実施される。試薬の分注が完了すると、試料容器６０Ｂの温調ユニット４００により、その内部のペルチェ素子に供給する電流量を制御し、試料容器６０Ｂの温度を、試薬による伸長反応に適した温度に、制御する。

【0093】

そして、一方の試料容器６０Ａで、撮像を実施し、他方の試料容器６０Ｂで、伸張反応及び蛍光標識反応を実施する。

【0094】

これらが完了した後、他方の試料容器６０Ｂで、撮像を実施するため、回転モータ２０１を回転させ、回転ステージ２０５を１８０°回転させる。この回転動作により、試料容器６０Ｂは、撮像手段２０によって撮像可能な位置へ移動し、試料容器６０Ａは、分注機構により試薬が分注可能な位置へ移動する。

【0095】

このとき、試料容器６０Ａは、分注機構が上部よりアクセス可能なように、光学ベース３０から露出する位置に設置され、光学ベース３０の幅３０Ｙよりも外側に設置される。

【0096】

このように、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂは、互いに位置が切り替わり、それぞれ撮像と伸張反応及び蛍光標識反応とが実施される。これを必要な処理回数実施し、核酸試料を観察し、塩基配列を特定する。

【0097】

このように、核酸分析装置１は、回転動作により、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂに対して、観察対象を切り替えることができる。これにより、単なる並進手段の組合せによる並進動作では必要となる、非観察対象の試料容器が退避するための領域を確保する必要がなく、分析手段を小型化することができる。

【0098】

最後に、実施例１に記載する核酸試料の交換時に９０°回転テーブル２０５を回転させ、核酸試料の交換位置への移動後の各テーブルの状態を説明する。

【0099】

図８は、実施例１に記載する核酸試料の交換時に９０°回転テーブル２０５を回転させた状態を説明する斜視図である。

【0100】

図９は、実施例１に記載する核酸試料の交換位置への移動後の各テーブルの状態を説明する斜視図である。

【0101】

２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂの観察が完了した後に、試料容器６０を取外し、次の分析対象となる新たな試料容器６０と交換するため、作業者が、試料容器６０にアクセス可能な位置に、試料容器６０を移動させる。

【0102】

ここでアクセス可能な位置とは、図８及び図９中、Ｗ方向であって、２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂが、共に、光学ベース３０から露出される位置である。

【0103】

観察時は、第一の並進スライダ１０５と第二の並進スライダ３０４との向きが直交する状態（例えば、図３参照)である。これを交換時は、第一の並進手段１００と第二の並進手段３００とを、回転テーブル２０５を回転させることにより、図８に示すように、第一の並進テーブル１０３と第二の並進テーブル３０３とが、共に、図８中、Ｗ方向に移動可能なように、第一の並進スライダ１０５と第二の並進スライダ３０４との向きを一致させる。

【0104】

つまり、核酸分析装置１は、観察時は、２つの並進手段（１００及び３００）が互いに直交し、交換時は、２つの並進手段（１００及び３００）の移動方向が同一となる。

【0105】

その後、図９に示すように、第二の並進手段３００によって、回転テーブル２０５及び第一の並進手段１００を、図９中、Ｗ方向に移動させ、更に、第一の並進手段１００により、第一の並進テーブル１０３を、図９中、Ｗ方向に移動させる。

【0106】

つまり、交換時は、回転手段２００の上面に設置される並進手段１００の第一の並進テーブル１０３に搭載される２つの試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂが、光学ベース３０から完全に露出する。

【0107】

これにより、試料容器６０Ａ及び試料容器６０Ｂが、光学ベース３０の外側へ完全に露出し、作業者は、試料容器６０を交換することができる。

【0108】

このように、核酸分析装置１は、２つの並進手段（１００及び３００）により、試料容器６０を移動させる。これにより、核酸分析装置１は、それぞれの並進手段（１００及び３００）に必要とされる移動量を低減することができる。

【0109】

そして、核酸分析装置１は、回転手段２００により、その上面及び下面に設置される２つの並進手段（１００及び３００）の移動方向を同一とし、２つの並進手段（１００及び３００）を同一方向へ移動させることができる。

【0110】

これにより、核酸分析装置１は、所定の方向へ試料容器６０を移動させる動作を、２つの並進手段（１００及び３００）により、実現することができる。このため、核酸分析装置１は、それぞれの並進手段（１００及び３００）の必要移動量を小さくすることができる。そして、核酸分析装置１は、それぞれの並進手段（１００及び３００）を小型化することができ、装置を小型化することができる。

【0111】

なお、本発明は上記した実施例１に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例１は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。

【0112】

また、実施例１では、当業者が本発明を実施するために、その説明がなされているが、他の実施形態も可能であり、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく、構成の変更や多様な要素の置き換えが可能である。従って、特許請求の範囲の記述を、実施例１の記載に限定して解釈してはならない。

【符号の説明】

【0113】

１・・・核酸分析装置、１０・・・ステージ機構、２０・・・撮像手段、３０・・・光学ベース、４０・・・ステージベース、５０・・・除振マウント、６０・・・試料容器、７０・・・送液手段、１００・・・第一の並進手段、１０１・・・第一の駆動モータ、１０２・・・第一の直動機構、１０３・・・第一の並進テーブル、１０５・・・第一の並進スライダ、２００・・・回転手段、２０１・・・回転モータ、２０２・・・第一の歯車、２０３・・・第二の歯車、２０４・・・回転スライダ、２０５・・・回転テーブル、３００・・・第二の並進手段、３０１・・・第二の駆動モータ、３０２・・・第二の直動機構、３０３・・・第二の並進テーブル、３０４・・・第二の並進スライダ、４００・・・温調ユニット、４０１・・・ヒートシンク、７０１・・・分注ノズル、７０２・・・アーム部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】