(57)【要約】【課題】  核酸増幅及びその他の必要な処理と標的核酸の検出までを一貫して自動的に処理するのに適する小型閉鎖型の核酸検出カセットを提供するにある。【解決手段】  核酸検出カセットにおいては、加熱処理チャンバと送液流路とが固定部材及び可撓性部材により構成されている核酸検出カセットにおいて、加熱処理チャンバの両側から凸状加熱部が挟み込むことにより、加熱処理チャンバと送液流路とを空間的に分離する。従って、対象サンプルの核酸増幅及びその他の必要な処理と標的核酸の検出までの一貫した処理を自動的に行うことが出来る。更に、複数の核酸増幅チャンバと、複数の検出部とを個別に接続することにより、検出感度向上を実現可能である。【選択図】    図１
2010068783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及びこの表面に対向する対向面を有し、剛性を有する材料で作られ、第１の貫通孔（Ｓ）、第２の貫通孔（Ｓ）、前記表面に形成された第１の溝（Ｓ１）、前記表面に形成された第１の溝（Ｓ２）、前記対向面に設けられた第２の溝（Ｓ）、第１の貫通孔（Ａ）、第２の貫通孔（Ａ）、前記表面に形成された第１の溝（Ａ１）、前記表面に形成された第１の溝（Ａ２）、前記対向面に設けられた第２の溝（Ａ）、空間（Ｄ）、前記表面に形成された第１の溝（Ｄ１）、及び前記表面に形成された第１の溝（Ｄ２）を有するプレート状部材と、
前記表面及び対向面を覆う第１並びに第２のシート状部材と、
前記プレート状部材に形成され、気体圧力を供給するポンプ部と、
前記第１の貫通孔（Ｓ）が前記第１並びに第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記ポンプ部に連通し、核酸サンプルを保持するサンプル・チャンバ部と、
前記プレート状部材に形成され、前記第１の貫通孔（Ａ）が前記第１並びに第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記サンプル・チャンバ部に連通し、前記サンプル・チャンバ部から核酸サンプルを受け、前記核酸サンプル中の核酸を増幅する増幅チャンバ部と、
前記プレート状部材に形成され、前記増幅チャンバ部に連通し、前記核酸サンプルを受け、前記核酸サンプルから標的核酸を検出する検出部と、
前記検出部と前記ポンプ部を連通する還流流路と、
前記第１の溝（Ｓ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｓ１）と、
前記第１の溝（Ｓ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｓ２）と、
前記第２の溝（Ｓ）が前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第２の流路（２Ｓ）と、
前記第２の貫通孔（Ｓ）が前記第１のシート状部材及び前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第３の流路（３Ｓ）と、
前記第１の溝（Ａ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ａ１）と、
前記第１の溝（Ａ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ａ２）と、
前記第２の溝（Ａ）が前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第２の流路（２Ａ）と、
前記第２の貫通孔（Ａ）が前記第１のシート状部材及び前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第３の流路（３Ａ）と、
前記第１の溝（Ｄ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｄ１）と、
前記第１の溝（Ｄ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められた第１の流路（１Ｄ２）と、
前記検出部と前記還流流路間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｄ）とを具備する核酸検出カセットであって、
前記ポンプ部、前記サンプル・チャンバ部、前記増幅チャンバ部、及び前記検出部は、環状に連通しており、  前記サンプル・チャンバ部には前記第1の流路（１Ｓ１）及び前記第２の流路（２Ｓ）が接続し、
前記第２の流路（２Ｓ）には前記第３の流路（３Ｓ）が接続し、
前記第３の流路（３Ｓ）には前記第1の流路（１Ｓ２）が接続し、
前記増幅チャンバ部には、前記第1の流路（１Ａ１）及び前記第２の流路（２Ａ）が接続し、
前記第２の流路（２Ａ）には前記第３の流路（３Ａ）が接続し、
前記第３の流路（３Ａ）には前記第1の流路（１Ａ２）が接続し、
前記検出部には前記第1の流路（１Ｄ１）及び前記第１の流路（１Ｄ２）が接続し、
前記サンプル・チャンバ部で、前記第１の流路（１Ｓ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記サンプル・チャンバ部内に保持されている前記核酸サンプルが、前記第２の流路（２Ｓ）、前記第３の流路（３Ｓ）及び前記第１の流路（１Ｓ２）を通って吐出され、
前記増幅チャンバ部では、前記第１流路（１Ａ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力とともに、前記核酸サンプルが流入し、前記第１流路（１Ａ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記第２流路（２Ａ）、前記第３流路（３Ａ）及び前記第１流路（１Ａ２）を通って前記核酸サンプルが吐出され、
前記検出部では、前記第１流路（１Ｄ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力と共に前記核酸サンプルが流入し、前記第１流路（１Ｄ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記第１流路（１Ｄ２）を通って当該核酸サンプルが吐出され、
前記気体圧力は、前記還流流路を通って前記検出部から前記ポンプ部へ還流し、
前記増幅チャンバ部、前記検出部及びそれらに接続する流路は複数組設けられ、異なる増幅チャンバ部で増幅された核酸サンプルは、異なる検出部にて検出することを特徴とする核酸検出カセット。
【請求項２】
前記プレート状部材は、前記表面に形成された第１の溝（Ａ３）を具備し、
前記核酸検出カセットは、
前記第１の溝（Ａ３）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められ、前記還流流路及び前記増幅チャンバ部に接続する、第１の流路（１Ａ３）と、
前記増幅チャンバ部と前記還流流路の間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ａ）と、
前記複数の検出部毎に設けられ、前記各検出部と前記還流流路の間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｄ）と、
を具備し、
前記バルブ部（Ａ）を開放、前記バルブ部（Ｄ）を閉鎖時に、前記増幅チャンバ部では、前記第１流路（１Ａ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力とともに前記核酸サンプルが流入し、前記気体圧力は、前記第１の流路（１Ａ３）を通って前記還流流路を経由して前記ポンプ部に還流され、
前記バルブ部（Ａ）の閉鎖、前記バルブ部（Ｄ）の開放時に、前記増幅チャンバ部では、前記第１流路（１Ａ１）から前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって前記第２流路（２Ａ）、前記第３流路（３Ａ）及び前記第１流路（１Ａ２）を通って前記核酸サンプルが吐出されることを特徴とする請求項１の核酸検出カセット。
【請求項３】
前記プレート状部材は、さらに前記表面もしくは前記対向面に開口部を有する空間（Ｂ）と、第２の貫通孔（Ｂ）と、前記表面に形成された第１の溝（Ｂ１）と、 前記表面に形成された第１の溝（Ｂ２）、及び前記対向面に設けられた第２の溝（Ｂ）を具備し、
前記核酸検出カセットは、
前記空間（Ｂ）の少なくとも開口部が前記第１のシート状部材もしくは前記第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記ポンプ部及び前記検出部に連通し、洗浄液を保持する洗浄液チャンバ部と、
前記第１の溝（Ｂ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｂ１）と、
前記第１の溝（Ｂ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｂ２）と、
前記第２の溝（Ｂ）が前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第２の流路（２Ｂ）と、
前記第２の貫通孔（Ｂ）が前記第１のシート状部材及び前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第３の流路（３Ｂ）と、
前記ポンプ部と前記サンプル・チャンバ部間もしくは前記サンプル・チャンバ部と前記検出部間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｓ）と、
前記ポンプ部と前記洗浄液チャンバ部間もしくは前記洗浄液チャンバ部と前記検出部間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｂ）をさらに具備し、
前記洗浄液チャンバ部には、前記第1の流路（１Ｂ１）及び前記第２の流路（２Ｂ）が接続し、
前記第２の流路（２Ｂ）には前記第３の流路（３Ｂ）が接続し、
前記第３の流路（３Ｂ）には前記第1の流路（１Ｂ２）が接続し、
前記バルブ部（Ｓ）が閉鎖され、前記バルブ部（Ｂ）が開放されたときに、
前記洗浄液チャンバ部では、前記第１流路（１Ｂ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記洗浄液チャンバ部内に保持されている前記洗浄液が、前記第２流路（２Ｂ）、前記第３流路（３Ｂ）及び前記第１流路（１Ｂ２）を通って吐出されることを特徴とする請求項１の核酸検出カセット。
【請求項４】
前記プレート状部材は、前記表面もしくは前記対向面に開口部を有する空間（Ｗ）と、前記表面に形成された第１の溝（Ｗ１）及び前記表面に形成された第１の溝（Ｗ２）を具備し、
前記核酸検出カセットは、
前記空間（Ｗ）の少なくとも開口部が前記第１のシート状部材もしくは前記第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記検出部及び前記ポンプ部に連通し、前記検出部から前記核酸サンプルを含む廃液を受け、前記廃液を保持する廃液チャンバ部と、
前記第１の溝（Ｗ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｗ１）と、
前記第１の溝（Ｗ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｗ２）と、を具備し、
前記廃液チャンバ部には前記第１の流路（１Ｗ１）および前記第１の流路（１Ｗ２）が接続し、
前記廃液チャンバ部では、前記ポンプ部が供給した気体圧力と共に、前記第１流路（１Ｗ１）から、前記検出部からの前記廃液が流入し、前記第１流路（１Ｗ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が前記第１の流路（１Ｗ２）を通って前記ポンプ部に向け排出されることを特徴とする請求項３の核酸検出カセット。
【請求項５】
前記プレート状部材は、さらに前記表面もしくは前記対向面に開口部を有する空間（Ｉ）と、第２の貫通孔（Ｉ）、前記表面に形成された第１の溝（Ｉ１）と、 前記表面に形成された第１の溝（Ｉ２）、及び前記対向面に設けられた第２の溝（Ｉ）を具備し、
前記核酸検出カセットは、
前記空間（Ｉ）の少なくとも開口部が前記第１のシート状部材もしくは前記第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記ポンプ部及び前記検出部に連通され、挿入剤を保持する挿入剤チャンバ部と、
前記第１の溝（Ｉ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｉ１）と、
前記第１の溝（Ｉ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｉ２）と、
前記第２の溝（Ｉ）が前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第２の流路（２Ｉ）と、
前記第２の貫通孔（Ｉ）が前記第１のシート状部材及び前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第３の流路（３Ｉ）と、
前記ポンプ部と前記挿入剤チャンバ部間もしくは前記検出部と前記挿入剤チャンバ部間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｉ）をさらに具備し、
前記挿入剤チャンバ部には、前記第1の流路（１Ｉ１）及び前記第２の流路（２Ｉ）が接続し、
前記第２の流路（２Ｉ）には前記第３の流路（３Ｉ）が接続し、
前記第３の流路（３Ｉ）には前記第1の流路（１Ｉ２）が接続し、
前記バルブ部（Ｓ）及び前記バルブ部（Ｂ）が閉鎖され、前記バルブ部（Ｉ）が開放されたときに、
前記挿入剤チャンバ部には、前記第１流路（１Ｉ１）から、前記ポンプ部が供給した前記気体圧力が与えられることによって、前記挿入剤チャンバに保持されている前記挿入剤が、前記第２流路（２Ｉ）、前記第３流路（３Ｉ）及び前記第１流路（１Ｉ２）を通って吐出することを特徴とする請求項４の核酸検出カセット。
【請求項６】
前記第１のシート状部材の、少なくとも前記第１の貫通孔（Ａ）を覆う領域は可撓性材料で作られ、
前記第２のシート状部材の、少なくとも前記第１の貫通孔（Ａ）を覆う領域は可撓性材料で作られ、
外部から前記第１のシート状部材を前記第１の貫通孔（Ａ）の前記表面側の開口部に押し付けることによって前記第１の貫通孔（Ａ）と、前記第１の流路（１Ａ１）の間の接続及び前記第１の貫通孔（Ａ）と前記第１の流路（１ＡＷ）の間の接続が同時に阻止され、
外部から前記第２のシート状部材を前記第１の貫通孔（Ａ）の前記対向面側の開口部に押し付けることによって前記第１の貫通孔（Ａ）と、前記第２の流路（２Ａ）の間の接続が阻止されることを特徴とする請求項１の核酸検出カセット。
【請求項７】
前記請求項１に記載の核酸検出カセットを挿入して使用される核酸検出装置であって、
前記増幅チャンバ部を加熱するとともに、前記第１のシート状部材を前記第１の貫通孔（Ａ）の前記表面側の開口部に押し付けることによって前記第１の貫通孔（Ａ）と、前記第１流路（１Ａ１）の間の接続が阻止し、且つ前記第２のシート状部材を前記第１の貫通孔（Ａ）の前記対向面側の開口部に押し付けることによって前記第１の貫通孔（Ａ）と、前記第２流路（２Ａ）の間の接続が阻止する第１のバルブ機構と、
前記ポンプ部に押圧力を与えてポンプ作用を与えるポンプ機構と、
を具備することを特徴とする核酸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、前処理工程及びこの前処理工程に続く標的核酸の検出を全自動で処理するに適する核酸検出カセット及びこの核酸検出カセットを用いた核酸検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では、遺伝子による病気の診断或いは予防が可能となりつつある。このような診断は、遺伝子診断と称せられ、遺伝子診断によって、病気の原因となるヒトの遺伝子欠陥或いは変化を検出して病気の発症前若しくは極めて初期の段階での病気の診断或いは病気の予測をすることが出来る。また、ヒトゲノムの解読とともに、遺伝子型と疫病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療（テーラーメイド医療）も現実化しつつある。
【０００３】
また、バイオテロと呼ばれる、毒ガスや劇薬等の化学物質を用いた犯罪も増えており、社会的な脅威になっている。犯罪で使用された物質を迅速に特定することは、人命救助の観点から必須である。従って、簡便に且つ迅速に遺伝子を検出し、また、遺伝子型を決定することは非常に重要となっている。
【０００４】
従来、核酸を検出するシステムとしては、核酸抽出装置、核酸増幅装置、ハイブリダイゼーション装置、核酸検出装置、データ解析装置等の各装置が個別に利用されるシステムが知られている。このようなシステムにおいては、これら装置で実現される以外のサンプルの調製或いは装置間のサンプルの移動等は、人手を必要とされている。
【０００５】
核酸増幅においては、増幅前のサンプルに極僅かでも別な核酸が混入するとその核酸をも大量に増幅し、誤検出を引き起こすという問題がある。核酸分子は、乾燥状態でも安定であり、様々な物質に吸着し、更には、空気中を浮遊することもあることが知られている。従って、誤検出を防ぐために、核酸抽出をおこなう場所には増幅後のサンプルを持ち込まない等の厳重な管理体制を必要としている。
【０００６】
近年、ハイブリダイゼーション反応からデータ解析までの工程を自動で行う装置が開発され、一方、最近になって核酸抽出からデータ解析までを自動で行う全自動核酸検出装置も開発されている。
【０００７】
しかし、現存する全自動核酸検出装置は、上記の検出非対象核酸分子の混入に対して確実な対策が取られたものではなく、また、大型のものが多かったため、研究用途向けのものとなっている。例えば、特許文献１には、自動処理に対応可能な核酸検出装置として核酸増幅及び核酸増幅に引き続いて核酸を検出する核酸検出装置が開示されている。
【０００８】
核酸解析装置の開発にあたっての重要な課題は、検出非対象核酸分子の混入であり、また、核酸サンプルの外部への漏れ出しであるとされている。
【特許文献１】特開平３−７５７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６１２９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に核酸の抽出及び増幅工程においては、試料となる溶液を加熱する手法がとられている。従来の核酸解析装置にあっては、特許文献２にも開示されるように溶液の送液経路を切り替えるためにバルブが搭載されている。このようなバルブによって送液経路を切り替える構造にあっては、開放流路部に対しては、加熱処理部で発生した蒸気が流出し、加熱処理による反応制御性が劣ってしまう問題がある。
【００１０】
そこで、加熱処理部を孤立させるために、流路切り替えのためのバルブをすべて閉じてしまう方法が思い付くが、加熱処理部分とバルブにより閉鎖される位置とが同一でないため、加熱処理部に連通されている領域に非加熱部が生じてしまう。その結果、加熱部において加熱された溶液が蒸気となって拡散し、非加熱領域において結露してしまう。この結露現象が発生すると、加熱により反応した溶液部と、加熱時に蒸気となり、反応せずに結露した溶液部とが乖離してしまう問題がある。従って、１）反応時の溶液濃度が加熱開始時から変化してしまうため、有効な反応が遂行されない虞がある。また、２）溶液が分断されてしまうため、処理済溶液を送液する際に、所望の溶液を所望の位置に移動させることに困難が生じる場合がある。更に、上記の問題が発生しないように、バルブの位置の領域まで広げて加熱することも考えられる。しかし、加熱領域を広げることにより、隣接する処理チャンバへの距離が短くなってしまうため、温度上昇を望まない領域への熱伝導が顕著に発生するようになる。このような熱伝導を防止するためには、距離を充分に取ることが必要となり、結果として、検出カセットが大型化してしまう問題もある。
【００１１】
また、核酸の反応をカセット内で処理するためには、予め、カセット内に必要試薬が内蔵される。ところが、これらの試薬量は、非常に微量であり、必要位置に保持したままにおくことが困難とされる。例えば、チャンバ内に保持していた試薬がチャンバからの流出流路に接触してしまうと、毛細管現象により、流路を伝って、チャンバ外に流出してしまうことがしばしば発生する。
【００１２】
このように、小型カセットにおいて、加熱による反応領域を限定でき、且つ、必要な溶液移動が確実にさせることが望まれている。また、その小型カセット内に内蔵試薬を確実に保持しておくことが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、その目的は、核酸増幅及びその他の必要な処理と標的核酸の検出までを一貫して自動的に処理するのに適する小型閉鎖型の核酸検出カセットを提供するにある。
【００１４】
この核酸検出カセットは、加熱処理による反応制御性並びに送液の確実性が両立することが好ましいとされる。
【００１５】
また、この核酸検出カセットでは、内蔵している試薬を確実に所定位置に保持しておく構造を有することが好ましいとされる。
【００１６】
この発明によれば、
表面及びこの表面に対向する対向面を有し、剛性を有する材料で作られ、第１の貫通孔（Ｓ）、第２の貫通孔（Ｓ）、前記表面に形成された第１の溝（Ｓ１）、前記表面に形成された第１の溝（Ｓ２）、前記対向面に設けられた第２の溝（Ｓ）、第１の貫通孔（Ａ）、第２の貫通孔（Ａ）、前記表面に形成された第１の溝（Ａ１）、前記表面に形成された第１の溝（Ａ２）、前記対向面に設けられた第２の溝（Ａ）、空間（Ｄ）、前記表面に形成された第１の溝（Ｄ１）、及び前記表面に形成された第１の溝（Ｄ２）を有するプレート状部材と、
前記表面及び対向面を覆う第１並びに第２のシート状部材と、
前記プレート状部材に形成され、気体圧力を供給するポンプ部と、
前記第１の貫通孔（Ｓ）が前記第１並びに第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記ポンプ部に連通し、核酸サンプルを保持するサンプル・チャンバ部と、
前記プレート状部材に形成され、前記第１の貫通孔（Ａ）が前記第１並びに第２のシート状部材によって閉じられることによって定められ、前記サンプル・チャンバ部に連通し、前記サンプル・チャンバ部から核酸サンプルを受け、前記核酸サンプル中の核酸を増幅する増幅チャンバ部と、
前記プレート状部材に形成され、前記増幅チャンバ部に連通し、前記核酸サンプルを受け、前記核酸サンプルから標的核酸を検出する検出部と、
前記検出部と前記ポンプ部を連通する還流流路と、
前記第１の溝（Ｓ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｓ１）と、
前記第１の溝（Ｓ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｓ２）と、
前記第２の溝（Ｓ）が前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第２の流路（２Ｓ）と、
前記第２の貫通孔（Ｓ）が前記第１のシート状部材及び前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第３の流路（３Ｓ）と、
前記第１の溝（Ａ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ａ１）と、
前記第１の溝（Ａ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ａ２）と、
前記第２の溝（Ａ）が前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第２の流路（２Ａ）と、
前記第２の貫通孔（Ａ）が前記第１のシート状部材及び前記第２のシート状部材によって覆われることによって定められる第３の流路（３Ａ）と、
前記第１の溝（Ｄ１）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められる第１の流路（１Ｄ１）と、
前記第１の溝（Ｄ２）が前記第１のシート状部材によって覆われることによって定められた第１の流路（１Ｄ２）と、
前記検出部と前記還流流路間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｄ）とを具備する核酸検出カセットであって、
前記ポンプ部、前記サンプル・チャンバ部、前記増幅部、及び前記検出部は、環状に連通しており、  前記サンプル・チャンバ部には前記第1の流路（１Ｓ１）及び前記第２の流路（２Ｓ）が接続し、
前記第２の流路（２Ｓ）には前記第３の流路（３Ｓ）が接続し、
前記第３の流路（３Ｓ）には前記第1の流路（１Ｓ２）が接続し、
前記増幅チャンバ部には、前記第1の流路（１Ａ１）及び前記第２の流路（２Ａ）が接続し、
前記第２の流路（２Ａ）には前記第３の流路（３Ａ）が接続し、
前記第３の流路（３Ａ）には前記第1の流路（１Ａ２）が接続し、
前記検出部には前記第1の流路（１Ｄ１）及び前記第１の流路（１Ｄ２）が接続し、
前記サンプル・チャンバ部で、前記第１の流路（１Ｓ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記サンプル・チャンバ部内に保持されている前記核酸サンプルが、前記第２の流路（２Ｓ）、前記第３の流路（３Ｓ）及び前記第１の流路（１Ｓ２）を通って吐出され、
前記増幅チャンバ部では、前記第１流路（１Ａ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力とともに、前記核酸サンプルが流入し、前記第１流路（１Ａ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記第２流路（２Ａ）、前記第３流路（３Ａ）及び前記第１流路（１Ａ２）を通って前記核酸サンプルが吐出され、
前記検出部では、前記第１流路（１Ｄ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力と共に前記核酸サンプルが流入し、前記第１流路（１Ｄ１）から、前記ポンプ部が供給した気体圧力が与えられることによって、前記第１流路（１Ｄ２）を通って当該核酸サンプルが吐出され、
前記気体圧力は、前記還流流路を通って前記検出部から前記ポンプ部へ還流し、
前記増幅チャンバ部、前記検出部及びそれらに接続する流路は複数組設けられ、異なる増幅チャンバ部で増幅された核酸サンプルは、異なる検出部にて検出することを特徴とする核酸検出カセットが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外部環境への核酸の漏れ、また、外部からの核酸の混入を防ぎ、核酸増幅及びその他の必要な処理と目的核酸の検出までを一貫して自動的に処理することができる。
【００１８】
また、予め内部に保存されている試薬が、所定の位置に保持され、不本意な流出が発生しないため、安定した反応処理及び検出を実現することができる。
【００１９】
また、核酸サンプル、洗浄液などの種類の異なる液体をその種類毎に目的に応じて制御性良く保持、移動させることができる。
【００２０】
また、同時に複数の条件で増幅した増幅産物を同時に感度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る核酸検出カセット及び核酸検出装置について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態に係わる核酸検出カセット１００を概略的に示す分解斜視図である。
【００２３】
この核酸検出カセット１００は、カセット本体１及びシート状部材２、３を備えた流路閉鎖型のカセットである。
【００２４】
カセット本体１は、剛性を有するプレート状部材により構成され、表面側並びに対向面に溝及び溝に連通した窪みが形成されると共に表面側（上面側）から対向面側（下面側）に貫通する貫通孔が形成されている。シート状部材２、３及びカセット本体１間の溝並びに貫通孔によって連続する流路がカセット本体１に形成される。シート状部材２、３がカセット本体１の両面に貼付され、カセット本体１の表面側並びに対向面に形成された溝、窪み及び貫通孔が流路に規定されている。以下の説明で、上面側の溝或いは窪みで定められる流路は、上面側流路と称し、また、下面側の溝或いは窪みで定められる流路は、下面側流路と称する。
【００２５】
カセット本体１は、チャンバ間で熱が伝達されないように、熱伝導率が比較的低いポリカーボネート、ポリプロピレン、ＰＯＭ、ＰＭＭＡ、ポリ乳酸系樹脂、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、ＰＦＥ、ＰＰＳ等の高分子材料で作られている。また、シート状部材２、３は、少なくとも一部が可撓性材料で作られている。可撓性材料としては加熱用のヒータから熱がチャンバ内に伝わるように、比較的熱伝導率が高いシリコンゴム、ポリプロピレンゴム、ウレタンゴム、エラストマー等が望ましい。シート状部材は、膜厚を薄くすることにより、必ずしも熱伝導率が高い材料を選択しなくても、同様の効果を得ることが出来る。溝及び貫通孔は、プレート状部材を切削加工して作られても良く、射出成型や、成形時にプレス加工して形成されても良い。
【００２６】
（第１の構成）
＜核酸検出カセット＞
図２は第１の構成の核酸検出カセットの機能ブロック図である。  図２に示すように、第１の構成の核酸検出カセットには、気体圧力を供給するポンプ部（Ｐ）と、核酸サンプルを保持するサンプル・チャンバ部（Ｓ）と、核酸サンプルを増幅する複数の増幅チャンバ部（Ａａ、Ａb、Ａc）と、各増幅チャンバの増幅産物と試薬とを混合する複数の試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）と、各試料保持チャンバの試薬が混合された各増幅産物から標的核酸を検出する複数の検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）とが同一のカセット本体に設けられている。
【００２７】
サンプル・チャンバ部（Ｓ）内には必要に応じて、予め核酸抽出などのサンプル前処理の試薬を保持しておく。ここで核酸サンプルの前処理が行なわれる。
【００２８】
増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）には、プライマーやバッファといった核酸サンプルの増幅を行なう試薬をあらかじめ保持しておく。ここでは核酸サンプルの増幅が行なわれる。複数の増幅チャンバが設けられていることにより、投入された核酸サンプルを、複数の異なる条件で増幅することが可能である。
【００２９】
試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）では、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）での検出のために増幅産物の塩濃度を調製するための固体の塩あるいは液体バッファなどの試薬をあらかじめ保持しておく。ここで増幅産物と試薬の混合が行なわれる。
【００３０】
検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）には、例えば、核酸プローブが基板に固定化されたＤＮＡチップ等標的核酸の検出を行う装置が設けられている。
【００３１】
ポンプ部（Ｐ）と、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）と試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）と、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）は、互いに流路によって図２のように連通している。
【００３２】
ポンプ部（Ｐ）は、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と流路を介して接続している。サンプル・チャンバ部（Ｓ）は３つの増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）と、３つに分岐した流路によって接続している。また各増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）は流路を介して、３つの試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）と接続している。各試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）は流路を介して３つの検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）に接続している。すなわち、複数の増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）で増幅された核酸サンプルは、合流することなく、それぞれ別個の検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）に供給され、検出される構成となっている。
【００３３】
また、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）からの流路は、環状の流路を構成するため、合流した後ポンプ部（Ｐ）へ至る。検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）の各々に接続する流路途中には、流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）がそれぞれ設けられている。
【００３４】
ポンプ部（Ｐ）と、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と、増幅チャンバ部（Ａa）と、試料保持チャンバ部（Ｍa）と、検出部（Ｄa）は互いに流路によって環状に連通している。同様に、ポンプ部（Ｐ）と、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と、増幅チャンバ部（Ａb）と、試料保持チャンバ部（Ｍb）と、検出部（Ｄb）は互いに流路によって環状に連通している。同様にポンプ部（Ｐ）と、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と、増幅チャンバ部（Ａc）と、試料保持チャンバ部（Ｍc）と、検出部（Ｄc）は環状に連通している。
【００３５】
また、各増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）には各サンプル・チャンバ部（Ｓ）及び試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）に接続する流路とは別の流路が接続し、さらにそれらの流路は合流して、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）とポンプ部（Ｐ）間の流路に合流点（Ａ）にて合流している。この流路をバイパス流路（Ａ）（還流流路）と呼ぶ。またバイパス流路（Ａ）にはこの流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ａ）が設けられている。
【００３６】
また、各々の試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）には増幅チャンバ部（Ａ）及び検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）に接続する流路とは別の流路が接続し、さらにこれらの流路は、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）とポンプ部（Ｐ）間の流路に合流点（Ｍa、Ｍb、Ｍc）にて合流している。これらの流路をバイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）（還流流路）と呼ぶ。また各々のバイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）には各々の流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）が設けられている。
【００３７】
また、本構成では、３つの増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）が設けられ、増幅チャンバ数に応じて流路が３分岐し、３つの試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）及び３つの検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）に接続する構成を図示している。しかし、増幅チャンバ数は複数であればよく、３つに限定されるものではない。また、試料保持チャンバ及び検出部も増幅チャンバ数に応じてあればよく、３つに限定されるものではない。
【００３８】
前述の如く増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）内には、予め増幅用の試薬（プライマー等）を保持しておく。増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）毎に、別々の増幅産物を生成し、増幅産物の核酸配列（標的核酸配列）を異ならせることが可能である。その場合、例えば検出部（Ｄa）には増幅チャンバ部（Ａa）で増幅した標的核酸配列を検出するプローブＤＮＡを固定し、検出部（Ｄb）には増幅チャンバ部（Ａb）で増幅した標的核酸配列を検出するプローブＤＮＡを固定し、検出部（Ｄc）には、増幅チャンバ部（Ａc）で増幅される標的核酸配列を検出するプローブＤＮＡを固定するようにすれば良い。
【００３９】
本構成のように、複数の増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）で増幅された増幅産物（核酸サンプル）を互いに混合せずに、各々別個に異なる検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）に供給する場合には、それらの増幅産物（核酸サンプル）を混合したものを１つの検出部に供給した場合に比べて、増幅産物の濃度が希釈されない。よって混合による標的核酸濃度の低下を防止することが可能である。たとえば各増幅チャンバ部の容量が等量であり、例えば、増幅チャンバ部を３個有している場合には、各増幅産物（核酸サンプル）を混合すると標的核酸濃度は、１／３に希釈されてしまうことになる。それに対して、本実施形態のように各増幅チャンバ部に検出部が接続されている場合には、合流による標的核酸濃度の低下を防止することが可能である。従って、原理的に、検出感度を３倍向上させることができる。
【００４０】
本構成では、増幅産物にバッファ等を混合させるため、試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）、バイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）、バルブ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）を各増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）と各検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）間の流路に配置したが、これらは例えば増幅産物に液状のバッファや試薬を混合する場合など、必要に応じて設けられれば良い。溶液に固体の塩などの化合物を溶解することで増幅産物を含む液の化合物濃度を調整する場合には、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）から、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）に至る流路内に、必要量の化合物が保持されていればよい。この場合溶解する化合物の保持領域については、増幅チャンバ部（Ａ）からの第２の流路（２Ａ）内、第３の流路（３Ａ）内、第１の流路（１Ａ２）内、検出部（Ｄ）への第１の流路（１Ｄ１）内のいずれでも良い。
【００４１】
このカセットを用いた検出は、以下のように行われる。
【００４２】
＜検出の手順＞
検出の際には、まず、サンプル・チャンバ部（Ｓ）に設けられた投入孔から核酸サンプルが投入される。それによりサンプル・チャンバ部（Ｓ）にて投入した核酸サンプルに前処理が自動で行われる。
【００４３】
次にポンプ部（Ｐ）から流路を通じてサンプル・チャンバ部（Ｓ）に気体圧力を供給することによって、サンプル・チャンバ部（Ｓ）中の核酸サンプルが、流路に吐出される。
【００４４】
吐出された核酸サンプルは３分岐した流路を通って、別個の３つの増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）に分かれて供給される。（以下、「増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）」を「増幅チャンバ部（Ａ）」とする。）このときバルブ部（Ａ）は開放、バルブ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）及びバルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）は閉鎖しておく。吐出された核酸サンプルは、流路を通じて増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）に供給される。このとき液体の核酸サンプルのみが増幅チャンバ部（Ａ）に入り、ポンプ部（Ｐ）から供給された気体圧力のみがバイパス経路（Ａ）を通ってポンプ部（Ｐ）方向に還流する。
【００４５】
次に各々の増幅チャンバ部（Ａ）にて核酸サンプルの増幅が行なわれる。
【００４６】
次に、バルブ部（Ａ）を閉鎖、バルブ部（Ｍa）を開放、バルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）を閉鎖、ポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力を増幅チャンバ部（Ａa）に与える。増幅された核酸サンプル（以下、「増幅産物」とする。）は増幅チャンバ部（Ａa）から吐出され、吐出された増幅産物は、流路を通じて試薬保持チャンバ部（Ｍa）に供給される。
【００４７】
続いてバルブ部（Ａ）を閉鎖、バルブ部（Ｍb）を開放、バルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）を閉鎖、ポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力を増幅チャンバ部（Ａｂ）に与える。増幅産物は増幅チャンバ部（Ａb）から吐出され、吐出された増幅産物は、流路を通じて試薬保持チャンバ部（Ｍb）に供給される。
【００４８】
続いてバルブ部（Ａ）を閉鎖、バルブ部（Ｍｃ）を開放、バルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）を閉鎖、ポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力を増幅チャンバ部（Ａｃ）に与える。増幅産物は増幅チャンバ部（Ａｃ）から吐出され、吐出された増幅産物は、流路を通じて試薬保持チャンバ部（Ｍｃ）に供給される。
【００４９】
このように増幅チャンバ部から試料保持チャンバ部への増幅産物が移動するときは、液体の増幅産物のみが試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）に残り、ポンプ部（Ｐ）から供給された気体圧力のみがバイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）を通ってポンプ部（Ｐ）方向に還流する。
【００５０】
各試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）では増幅産物と試料保持チャンバにあらかじめ保持されている試薬が混合する。
【００５１】
続いて、バルブ部（Ａ）を閉鎖、バルブ部(Ｍa、Ｍb、Ｍc)を閉鎖、バルブ部（Ｄｂ、Ｄc）を閉鎖した状態で、バルブ部（Ｄa）を開放し、同様にポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力を試薬保持チャンバ部（Ｍa）に与えられることによって、増幅産物が検出部（Ｄa）に供給される。
【００５２】
さらにバルブ部（Ａ）を閉鎖、バルブ部(Ｍa、Ｍb、Ｍc)を閉鎖、バルブ部（Ｄa、Ｄc）を閉鎖した状態で、バルブ部（Ｄｂ）を開放し、同様にポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力を試薬保持チャンバ部（Ｍｂ）に与えられることによって、増幅産物が検出部（Ｄｂ）に供給される。
【００５３】
さらにバルブ部（Ａ）を閉鎖、バルブ部(Ｍa、Ｍb、Ｍc)を閉鎖、バルブ部（Ｄa、Ｄｂ）を閉鎖した状態で、バルブ部（Ｄｃ）を開放し、同様にポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力を試薬保持チャンバ部（Ｍｃ）に与えられることによって、増幅産物が検出部（Ｄｃ）に供給される。
【００５４】
以下、「検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）」を「検出部（Ｄ）」とする。
【００５５】
検出部（Ｄ）にＤＮＡチップを設けた場合、次に核酸サンプルとＤＮＡチップをハイブリダイゼーション条件下におくことにより、核酸サンプルと核酸プローブとがハイブリダイゼーション反応する。
【００５６】
次に、廃液（ハイブリダイゼーション後の増幅産物）を検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）から排出する際には、バルブ部（Ａ）は閉鎖、バルブ部（Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ）を閉鎖、バルブ部（Ｄb、Ｄc）を閉鎖、バルブ部（Ｄa）を開放し、ポンプ部（Ｐ）から検出部（Ｄa）に気体圧力が与えられることにより、検出部（Ｄa）内の廃液がポンプ部（Ｐ）方向に還流する。続いて、バルブ部（Ｄa）を閉鎖し、バルブ部（Ｄb）を開放して、ポンプ部（Ｐ）から気体圧力を供給することにより、検出部（Ｄb）内の廃液を排出。更に、バルブ部（Ｄb）を閉鎖し、バルブ部（Ｄc）を開放し、ポンプ部（Ｐ）から気体圧力を供給することにより、検出部（Ｄc）内の廃液を排出することが出来る。
【００５７】
各検出部に接続する流路は合流して１本となり、最終的にはポンプ部（Ｐ）に接続されている。廃液及びポンプ部（Ｐ）から供給された気体圧力は、最終的にはポンプ部（Ｐ）方向に還流する。
【００５８】
検出部（Ｄ）で核酸サンプルと核酸プローブとのハイブリダイゼーションを既知の方法（蛍光検出法、挿入剤を用いた電気化学的検出方法等）にて検出することにより、核酸サンプル中の標的核酸の存在を検出する。  
＜サンプル・チャンバ部について＞
図３は第１の構成の核酸検出カセットのサンプル・チャンバ部（Ｓ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【００５９】
表面および裏面を有するプレート状部材２１１に、第１の貫通孔（Ｓ）２１２、第２の貫通孔（Ｓ）２１３、表面側に第１の溝（Ｓ１）２１４と、 表面側に第１の溝（Ｓ２）２１５、及び裏面側に第２の溝（Ｓ）２１６が設けられている。
【００６０】
このプレート状部材の表面及び対向面は、第１のシート状部材２１７と、第２のシート状部材２１８にて覆われている。第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８の少なくとも第１の貫通孔（Ｓ）２１２を覆う領域２１９、２２０は可撓性材料にて形成されている。第１のシート状部材２１７と、第２のシート状部材２１８全体が可撓性材料にて形成されていてもよい。
【００６１】
サンプル・チャンバ部（Ｓ）は第１の貫通孔（Ｓ）２１２が前記第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８によって閉じられることによって定められる。表面側の第１の溝（Ｓ１）２１４が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｓ１）が定められる。表面側の第１の溝（Ｓ２）２１５が前記第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｓ２）が定められる。対向面側の第２の溝（Ｓ）２１６が前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって下面側流路である第２の流路（２Ｓ）が定められる。また、第２の貫通孔（Ｓ）２１３が前記第１のシート状部材２１７及び第２のシート状部材２１８によって覆われることによって貫通流路である第３の流路（３Ｓ）が定められる。
【００６２】
サンプル・チャンバ部（Ｓ）には第1の流路（１Ｓ１）及び第２の流路（２Ｓ）が接続している。第２の流路（２Ｓ）には第３の流路（３Ｓ）が接続している。第３の流路（３Ｓ）には第1の流路（１Ｓ２）が接続している。また、第1の流路（１Ｓ１）はポンプ部（Ｐ）に通じている。第１の流路（１Ｓ２）は検出部（Ｄ）に通じている。
【００６３】
外部から押圧力を与え、第１のシート状部材２１７の第１の貫通孔（Ｓ）２１２を覆う領域２１９を、サンプル・チャンバ部（Ｓ）の第１の貫通孔（Ｓ）２１２の表面側の開口部に押し付けることによって第１の流路（１Ｓ１）が閉鎖する。また外部から与えた押圧力を開放することにより、第１の流路（１Ｓ１）が開放する。
【００６４】
また、外部から押圧力を与え、第２のシート状部材２１８の第１の貫通孔（Ｓ）２１２を覆う領域２２０を、サンプル・チャンバ部（Ｓ）の第１の貫通孔（Ｓ）２１２の対向面側の開口部に押し付けることによって第２の流路（２Ｓ）が閉鎖する。また外部から与えた押圧力を開放することにより、第２の流路（２Ｓ）が開放する。
【００６５】
外部から第１並びに第２シート状部材２１７、２１８に押圧力を与えるタイミングと、ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を与えるタイミングを調節することで、核酸サンプルの移動のタイミングを制御することが出来る。
【００６６】
また、核酸サンプルの温度制御のために、外部から押圧力を与える際の加圧部材として発熱体を使用することによってサンプル・チャンバ部（Ｓ）中の試薬や核酸サンプルの加熱処理を行うことも可能である。カセットの上下から発熱体を使用して圧力を与えることにより、加熱処理部を孤立させることができ、意図せざる蒸気の流出を防ぐと共に、加熱処理による反応制御性が向上する。
【００６７】
サンプル・チャンバ部（Ｓ）では、核酸サンプルの移動は、以下のように行われる。
【００６８】
サンプル・チャンバ部（Ｓ）に設けられた投入孔から核酸サンプルが投入される。このとき外部から押圧力を与え、第２のシート状部材２１８をサンプル・チャンバ部（Ｓ）に押し付けることによって、第２の流路（２Ｓ）が閉鎖されている。核酸サンプル投入後は、投入孔は封止する。封止後、さらに外部から押圧力を与え、第１のシート状部材２１７をサンプル・チャンバ部（Ｓ）に押し付けて、第１の流路（１Ｓ１）を閉鎖する。このとき第１、第２のシート状部材に圧力を与える加圧部材として発熱体を使用し、上下からサンプル・チャンバ部（Ｓ）を加熱してもよい。
【００６９】
次に第１、第２のシート状部材２１７、２１８への押圧力を開放することによって、第１の流路（１Ｓ１）及び第２の流路（２Ｓ）を開放する。第１の流路（１Ｓ１）からポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力が与えられることによって、核酸サンプルは、第２の流路（２Ｓ）、第３の流路（３Ｓ）及び第１の流路（１Ｓ２）を経由して吐出される。
【００７０】
＜増幅チャンバ部（Ａ）について＞
図４Ａは、核酸検出カセットのサンプル・チャンバ部（Ｓ）、増幅チャンバ部（Ａ）（増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）のいずれか１つ）、及びその周辺を示す概略断面図、図４Ｂは、増幅チャンバ部（Ａ）の、図４Ａとは異なる方向での断面図である。  図３と同一パーツは同一符号にて示している。以下、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）のいずれか１つを「増幅チャンバ部（Ａ）」と表記する。また以下、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のいずれか１つを「検出部（Ｄ）」と称する。また以下、バルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のいずれか１つを「バルブ部（Ｄ）」と称する。
【００７１】
サンプル・チャンバ部（Ｓ）、第1の流路（１Ｓ１、１Ｓ２）、第２の流路（２Ｓ）、及び第３の流路（３Ｓ）の構造、検出部（Ｄ）の構造は図３の構成と同等である。
【００７２】
プレート状部材２１１には、第１の貫通孔（Ａ）２５１、第２の貫通孔（Ａ）２５２が設けられている。さらに表面側に第１の溝（Ａ１）２５３が設けられている。第１の溝（Ａ１）２５３は、第１の溝（Ｓ２）２１５と連通して設けられる。これらは同一の溝であってよい。さらに表面側に形成された第１の溝（Ａ２）２５４及び対向面に第２の溝（Ａ）２５５が設けられている。さらに、表面側に第１の溝（Ａ３）２５８が設けられている。
【００７３】
このプレート状部材２１１の表面及び対向面は、第１のシート状部材２１７並びに第２のシート状部材２１８にて覆われている。第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８の少なくとも第１の貫通孔（Ａ）２５１を覆う領域２５６、２５７は可撓性材料にて形成されている。
【００７４】
増幅チャンバ部（Ａ）は前記第１の貫通孔（Ａ）２５１が前記第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８によって閉じられることによって定められる。表面側の第１の溝（Ａ１）２５３が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ａ１）が定められる。これは第１の流路（１Ｓ２）と連続した流路であり、同一の流路であっても良い。表面側の第１の溝（Ａ２）２５４が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ａ２）が定められる。表面側の第１の溝（Ａ３）２５８が、第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ａ３）が定められる。対向面側の前記第２の溝（Ａ）２５５が前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって下面側流路である第２の流路（２Ａ）が定められる。また、第２の貫通孔（Ａ）２５２が前記第１のシート状部材２１７及び前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって貫通孔流路である第３の流路（３Ａ）が定められる。
【００７５】
増幅チャンバ部（Ａ）には第1の流路（１Ａ１、１Ａ３）及び第２の流路（２Ａ）が接続している。第２の流路（２Ａ）には第３の流路（３Ａ）が接続している。第３の流路（３Ａ）には第1の流路（１Ａ２）が接続している。また、第1の流路（１Ａ１）はポンプ部（Ｐ）に通じている。第１の流路（１Ａ２）は検出部（Ｄ）に通じている。第１の流路（１Ａ３）は検出部（Ｄ）からポンプ部（Ｐ）にいたる流路中に合流点（Ａ）にて合流するバイパス流路（Ａ）（還流流路）である。
【００７６】
第１の流路（１Ａ３）途中にはバイパス流路（Ａ）の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ａ）が設けられている。第１のシート状部材２１７の、第１の流路（１Ａ３）２５１の少なくとも一部（バルブ部（Ａ）に相当）を覆う領域は可撓性材料にて形成されている。バルブ部（Ａ）を閉鎖するには、第１の流路（１Ａ３）を覆う第１のシート状部材２１７に対し、外部から押圧力を付与し、第１のシート状部材２１７を第１の溝（Ａ３）２５８に押し付けることにより行うことができる。またバルブ部（Ａ）を開放するにはこの押圧力を開放することにより行う。
【００７７】
また、検出部（Ｄ）から合流点（Ａ）に至る流路途中には検出部（Ｄ）から合流点（Ａ）間の流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｄ）が設けられている。第１のシート状部材２１７の、第１の流路（１Ｄ２）の少なくとも一部（バルブ部（Ｄ）に相当）を覆う領域は可撓性材料にて形成されている。バルブ部（Ｄ）の切り替えは、バルブ部（Ａ）と同様、第１の流路（１Ｄ２）を覆う第１のシート状部材２１７に対し、外部から押圧力の付与／開放することにより行うことができる。
【００７８】
また、外部から押圧力を与え、第１のシート状部材２１７の第１の貫通孔（Ａ）２５１を覆う領域２５６を、第１の貫通孔（Ａ）２５１の表面側の開口部に押し付けることによって増幅チャンバ部（Ａ）と、第１の流路（１Ａ１）、（１Ａ３）の間の接続が阻止される。また外部から与えた押圧力を開放することにより、増幅チャンバ部（Ａ）と、第１の流路（１Ａ１）、（１Ａ３）の間が接続する。
【００７９】
また、外部から圧力を与え、第２のシート状部材２１８の第１の貫通孔（Ａ）２５１を覆う領域２５７を、第１の貫通孔（Ａ）２５１の対向面側の開口部に押し付けることによって増幅チャンバ部（Ａ）と、第２の流路（２Ａ）の間の接続が阻止される。また外部から与えた圧力を開放することにより、増幅チャンバ部（Ａ）と、第２の流路（２Ａ）の間が接続する。外部からサンプル・チャンバ部（Ｓ）、増幅チャンバ部（Ａ）を覆う第１並びに第２のシート状部材に圧力を与えるタイミングと、ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を与えるタイミングと、バルブ部（Ａ）、（Ｄ）の開放／閉鎖のタイミングを調整することで、核酸サンプル移動のタイミングを制御することが出来る。また、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と同様、外部から圧力を与える際の加圧部材として発熱体を使用することによって増幅チャンバ中の加熱処理を行うことも可能である。
【００８０】
増幅チャンバ部（Ａ）では核酸サンプルの移動は以下のように行われる。
【００８１】
図３にて説明したように、サンプル・チャンバ部（Ｓ）から核酸サンプルが第１の流路（１Ｓ２）から吐出される。このときバルブ部（Ａ）を開放、バルブ部（Ｄ）は閉鎖しておく。
【００８２】
次に核酸サンプルは、第１の流路（１Ｓ２＝１Ａ１）から分岐して各々の増幅チャンバ部（Ａ）に供給される。この時、増幅チャンバ部（Ａ）には第２のシート状部材２１８が押し付けられることによって、第２の流路（２Ａ）が封鎖されている。気体圧力は第１の流路（１Ａ３）からバイパス流路（Ａ）を経由し、ポンプ部（Ｐ）方向に還流する。液体の核酸サンプルのみ、重力によって増幅チャンバ部（Ａ）内に流入する。
【００８３】
次に増幅チャンバ部（Ａ）に第１のシート状部材２１７を押し付け、第１の流路（１Ａ１、１Ａ３）を封鎖する。シート状部材に圧力を与える加圧部材として発熱体を使用し、上下から増幅チャンバ部（Ａ）を加熱することにより、核酸増幅が行われる。
【００８４】
次にバルブ部（Ａ）を閉鎖し、バルブ部（Ｄ）を開放する。第１、第２のシート状部材２１７、２１８の増幅チャンバ部（Ａ）に対する押し付け力を開放し、第１の流路（１Ａ１、１Ａ３）、第２の流路（２Ａ）を開放する。またさらにポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を第１の経路（１Ａ１）から増幅チャンバ部（Ａ）に与えることにより、増幅チャンバ部（Ａ）に保持されている核酸サンプルは、第２の流路（２Ａ）から、第３の流路（３Ａ）、第１の流路（１Ａ２）に吐出され、検出部（Ｄ）に供給される。
【００８５】
＜試料保持チャンバ部（Ｍ）について＞
図５Ａは、核酸検出カセットの試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）のいずれか１つ（以下、「試料保持チャンバ部（Ｍ）」とする。）、及びその周辺を示す概略断面図、図５Ｂは、試料保持チャンバ部（Ｍ）の図５Ａとは異なる方向での概略断面図である。図３、図４Ａ、４Ｂと同一パーツは同一符号にて示している。
【００８６】
プレート状部材２１１には、第１の貫通孔（Ｍ）２６１、第２の貫通孔（Ｍ）２６２が設けられている。さらに表面側に第１の溝（Ｍ１）２６３が設けられている。第１の溝（Ｍ１）２６３は、第１の溝（Ａ２）２５４と連通して設けられる。これらは同一の溝であってよい。さらに表面側に形成された第１の溝（Ｍ２）２６４及び対向面に第２の溝（Ｍ）２６５が設けられている。  試料保持チャンバ部（Ｍ）は前記第１の貫通孔（Ｍ）２５１が前記第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８によって閉じられることによって定められる。表面側の第１の溝（Ｍ１）２６３が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｍ１）が定められる。これは第１の流路（１Ａ２）と連通した流路であり、同一の流路であっても良い。表面側の第１の溝（Ｍ２）２６４が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｍ２）が定められる。表面側の第１の溝（Ｍ３）２６８が、第１のシート状部材２１７によって覆われることによって第１の流路（１Ｍ３）が定められる。対向面側の前記第２の溝（Ｍ）２６５が前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって下面側流路である第２の流路（２Ｍ）が定められる。また、第２の貫通孔（Ｍ）２６２が前記第１のシート状部材２１７及び前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって貫通孔流路である第３の流路（３Ｍ）が定められる。ここで、試料保持チャンバ部（Ｍ）は、必ずしも、プレート状部材２１１の貫通孔により構成されている必要はない。プレート状部材２１１の表面側の凹部を前記第1のシート状部材２１７によって覆われることによって定められても、プレート状部材２１１の対向面側の凹部を前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって定められても良い。
【００８７】
試料保持チャンバ部（Ｍ）には第1の流路（１Ｍ１、１Ｍ３）及び第２の流路（２Ｍ）、が接続している。第２の流路（２Ｍ）には第３の流路（３Ｍ）が接続している。第３の流路（３Ｍ）には第1の流路（１Ｍ２）が接続している。また、第1の流路（１Ｍ１）は増幅チャンバ部（Ａ）に通じている。第１の流路（１Ｍ２）は検出部（Ｄ）に通じている。また、試料保持チャンバ部（Ｍ）には第1の流路（１Ｍ３）が接続している。第1の流路（１Ｍ３）は検出部（Ｄ）からポンプ部（Ｐ）にいたる流路中に合流点（Ｍ）にて合流するバイパス流路（Ｍ）である。
【００８８】
第1の流路（１Ｍ３）途中にはバイパス流路（Ｍ）の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｍ）が設けられている。第1のシート状部材２１７の、第1の流路（１Ｍ３）の少なくとも一部（バルブ部（Ｍ）に相当）を覆う領域は可撓性材料にて形成されている。バルブ部（Ｍ）を閉鎖するには、第１の流路（１Ｍ３）を覆う第1のシート状部材２１７に対し、外部から押圧力を付与し、第1のシート状部材２１７を第1の溝（Ｍ３）２６８に押し付けることにより行なうことができる。またバルブ部（Ｍ）を開放するにはこの押圧力を開放することにより行なう。
【００８９】
外部からサンプル・チャンバ部（Ｓ）、増幅チャンバ部（Ａ）を覆う第１並びに第２のシート状部材に圧力を与えるタイミングと、ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を与えるタイミングと、バルブ部（Ａ）、（Ｍ）、（Ｄ）の開放／閉鎖のタイミングを調整することで、核酸サンプル移動のタイミングを制御することが出来る。
【００９０】
第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８の少なくとも第１の貫通孔（Ｍ）２６１を覆う領域２６６、２６７は可撓性材料にて形成してもよいし、しなくとも良い。
【００９１】
この場合、外部から押圧力を与え、第１のシート状部材２１７の第１の貫通孔（Ｍ）２６１を覆う領域２６６を、第１の貫通孔（Ｍ）２６１の表面側の開口部に押し付けることによって試料保持チャンバ部（Ｍ）と、第１の流路（１Ｍ１）、（１Ｍ３）の間の接続が阻止される。また外部から与えた押圧力を開放することにより、増幅チャンバ部（Ｍ）と、第１の流路（１Ｍ１）、（１Ｍ３）の間が接続する。
【００９２】
また、外部から圧力を与え、第２のシート状部材２１８の第１の貫通孔（Ｍ）２６１を覆う領域２６７を、第１の貫通孔（Ｍ）２６１の対向面側の開口部に押し付けることによって保持チャンバ部（Ｍ）と、第２の流路（２Ｍ）の間の接続が阻止される。また外部から与えた圧力を開放することにより、試料保持チャンバ部（Ｍ）と、第２の流路（２Ｍ）の間が接続する。
【００９３】
また、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と同様、外部から圧力を与える際の加圧部材として発熱体を使用することによって試料保持チャンバ部（Ｍ）中の加熱処理を行うことも可能である。このような外部からの押圧力を利用した流路の開放／閉鎖の制御を、ポンプ部やバルブ部の制御と併用することにより、液体の、意図せざる流路への流出を防止することが可能となる。
【００９４】
試料保持チャンバ部（Ｍ）では増幅産物の移動は以下のように行われる。
【００９５】
増幅チャンバ部（Ａ）にて増幅された増幅産物は、第１、第２のシート状部材２１７、２１８の押し付け力を開放し、第1の流路（１Ａ１、１Ａ３）、第2の流路（２Ａ）を開放する。またバルブ部（Ａ）を閉鎖し、バルブ部（Ｍ）を開放する。さらにポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を第1の経路（１Ａ１）から増幅チャンバ部（Ａ）に与えることにより、増幅チャンバ部（Ａ）に保持されている増幅産物は、第2の流路（２Ａ）から、第３の流路（３Ａ）、第1の流路（１Ａ２）に吐出される。
【００９６】
増幅産物は第１の流路（１Ａ２＝１Ｍ１）から試料保持チャンバ部（Ｍ）に供給される。気体圧力は第１の流路（１Ｍ３）からバイパス流路（Ｍ）を経由し、ポンプ部（Ｐ）方向に還流する。液体の核酸サンプルのみ重力によって増幅チャンバ部（Ｍ）内に流入する。流入した核酸サンプルは試薬と混合する。
【００９７】
次にバルブ部（Ｍ）を閉鎖し、バルブ部（Ｄ）を開放する。さらにポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を第１の経路（１Ｍ１）から試料保持チャンバ部（Ｍ）に与えることにより、試料保持チャンバ部（Ｍ）に保持されている増幅産物は、第２の流路（２Ｍ）から、第３の流路（３Ｍ）、第１の流路（１Ｍ２）に吐出され、検出部（Ｄ）に供給される。
【００９８】
図６に核酸検出カセットの検出部（Ｄ）（検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のいずれか１つ）の周辺の断面概略構造を示す。
【００９９】
プレート状部材２１１に、側面部に凹凸を有する貫通孔３００が設けられている。また、表面側に第１の溝（Ｄ１）３０２と、 表面側に第１の溝（Ｄ２）３０３が設けられている。
【０１００】
このプレート状部材の表面は、第１のシート状部材２１７にて覆われている。
【０１０１】
検出部（Ｄ）貫通孔３００の側面部に設けられた凹凸にＤＮＡチップ３０１が貫通孔をふさぐように嵌合されている。ＤＮＡチップ３０１は核酸プローブが固定化された基板を備えている。ＤＮＡチップ３０１は、基板上に例えばＡｕなどの金属電極が配置され、その上に核酸プローブが固定化された構造であってもよい。またＤＮＡチップ３０１のプローブ固定化面に核酸サンプルや、洗浄液、挿入剤溶液などの試薬が晒されるように、プローブ固定化面側に流入口及び流出口を有する流路３０４が形成されている。この流路を形成するためにＤＮＡチップ３０１表面に溝が形成された部材３０５が積層されている。また、ＤＮＡチップ３０１上の温度制御をするためにプローブ固定化面とは反対側の面は開口されて、外部に晒されている。ＤＮＡチップ３０１は外部から加熱手段などにより温度制御できる構造となっている。なお本例ではＤＮＡチップ３０１はプレート状部材２１１の貫通孔中に設置されているが、プレート状部材に凹部を形成し、その凹部中に載置されていても良い。
【０１０２】
また、表面側の第１の溝（Ｄ１）３０２、第1の溝（Ｄ２）３０３が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｄ１）が定められる。表面側の第１の溝（Ｄ２）が前記第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｄ２）が定められる。第1の流路（１Ｄ１）は流路３０４の流入口に接続している。また第1の流路（１Ｄ２）には流路３０４の流出口に接続している。
【０１０３】
ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力が与えられることによりサンプル・チャンバ部（Ｓ）方向から流出した核酸サンプル溶液或いは後述する洗浄液、挿入剤溶液などの試薬は、第1の流路（１Ｄ１）を経由して、流路３０４の流入口から供給され、ＤＮＡチップ上の流路３０４を充填し、各種反応を行った後、流出口を通してＤＮＡチップ上から排出され、第1の流路（１Ｄ２）を経由して排出される。
【０１０４】
検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のいずれかのＤＮＡチップ３０１の平面図を図７に示す。
【０１０５】
ＤＮＡチップ１０００（３０１）は基板１００１上の、所定のスポット１００２に核酸プローブが固定化されている。所定のスポットとしては例えばＡｕなどの金属電極であってよい。またＤＮＡチップ３０１のプローブ固定化面に核酸サンプルや、洗浄液、挿入剤溶液などの試薬が晒されるように、プローブ固定化面側に流入口及び流出口を有する流路１００３が形成されている。この流路を形成するために基板１００１表面に溝が形成された部材が積層されている。このＤＮＡチップ構造は基板上に入り口１つ、出口１つの蛇行した流路が形成され、その硫路上にセンサ電極が配置されている。
【０１０６】
図７の例ではそれぞれの検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のＤＮＡチップを別個の基板に設ける例を示したが、検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のＤＮＡチップを同一の基板上に設け、１つのＤＮＡチップとしても良い。
【０１０７】
図８に検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）のＤＮＡチップ３０１の平面図を示す。
【０１０８】
ＤＮＡチップ１００４は、基板１００５の、所定のスポット１００６に核酸プローブが固定化されている。所定のスポットとしては例えばＡｕなどの金属電極であってよい。またＤＮＡチップ３０１のプローブ固定化面にプローブ固定化面側に流入口及び流出口を有する流路１００７、１００８、及び１００９が形成されている。この流路を形成するために基板１００４表面に溝が形成された部材が積層されている。このＤＮＡチップ構造は、基板上に入り口１つ、出口１つの流路が３流路形成され、各硫路上にセンサ電極が配置されて、各々検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）となっている。
【０１０９】
上記のように第１の構成の核酸検出カセットは、核酸サンプルの投入後、閉じた還流流路を形成することが出来るため、検出非対象核酸分子の混入や、核酸サンプルの外部への漏れ出しを防止することができる。  また、増幅前の核酸サンプル、増幅産物、試薬混合後の増幅産物、廃液など種類の異なる液体をその種類毎に目的に応じて制御性良く移動させることができる。
【０１１０】
また、本構成では、複数の増幅チャンバ部で増幅された増幅産物を互いに混合せずに、各々別個に異なる検出部に供給するので、増幅産物の濃度が希釈されない。よって増幅産物の混合による標的核酸濃度の低下を防止することができる。それにより検出感度を向上させることができる。
【０１１１】
（第２の構成）
図９は第２の構成の核酸検出カセットの機能ブロック図である。
【０１１２】
図９に示すように、第２の構成の核酸検出カセットは、カセット本体に洗浄液チャンバ部（Ｂ）及び廃液チャンバ部（Ｗ）をさらに有している点で、第１の構成と基本的に異なる。第２の構成では、洗浄液チャンバ部（Ｂ）、廃液チャンバ部（Ｗ）を共に有している例を示すが、必要に応じてどちらか一方を有している構成であってもよい。
【０１１３】
洗浄液チャンバ部（Ｂ）内には、ハイブリダイゼーション反応後に検出部（Ｄ）内、例えばＤＮＡチップを洗浄するための洗浄液が予め保持されている。洗浄液チャンバ部（Ｂ）の追加に伴い、このカセットはポンプ部（Ｐ）とサンプル・チャンバ部（Ｓ）間の流路から分岐する流路と、この流路に接続する洗浄液チャンバ部（Ｂ）と、洗浄液チャンバ部（Ｂ）に接続し、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と検出部（Ｄ）との間の流路に合流する流路を有する。また、このカセットはポンプ部（Ｐ）とサンプル・チャンバ部（Ｓ）間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｓ）、及びポンプ部（Ｐ）と洗浄液チャンバ部（Ｂ）間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｂ）を有する。
【０１１４】
廃液チャンバ部（Ｗ）は、検出部（Ｄ）から排出された前記核酸サンプル等の廃液を受け、保持する。廃液チャンバ部（Ｗ）は検出部（Ｄ）とポンプ部（Ｐ）との間に流路を介して設けられている。廃液チャンバ部（Ｗ）、検出部（Ｄ）、サンプル・チャンバ部（Ｓ）もしくは洗浄液チャンバ部（Ｂ）、及びポンプ部（Ｐ）は互いに流路によって環状に連通している。また、ポンプ部（Ｐ）とサンプル・チャンバ部（Ｓ）間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｓ）、及びポンプ部（Ｐ）と前記洗浄液チャンバ部（Ｓ）間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｂ）が設けられている。また、廃液チャンバ部（Ｗ）にバイパス流路（Ａ）もしくはバイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）を通る気体が排出することが望ましい。そのためにバイパス流路（Ａ）もしくはバイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）が廃液チャンバ部（Ｗ）に接続している。あるいは廃液チャンバ部（Ｗ）は、合流点（Ａ）からポンプ部（Ｐ）に至る流路上あるいは、合流点（Ｍa、Ｍb、Ｍc）からポンプ部（Ｐ）に至る流路に設けられていても良い。
【０１１５】
バルブ部（Ｂ）は、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と前記検出部（Ｄ）間の流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｓ´）及び洗浄液チャンバ部（Ｂ）と検出部（Ｄ）との間の流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｂ´）（図示せず）が設けられていてもよい。以下、「バルブ部（Ｓ）」とは「バルブ部（Ｓ）」、もしくは「バルブ部（Ｓ´）」を示し、「バルブ部（Ｂ）」とは「バルブ部（Ｂ）」、もしくは「バルブ部（Ｂ´）」を示すものとする。
【０１１６】
ポンプ部（Ｐ）と、サンプル・チャンバ部（Ｄ）若しくは洗浄液チャンバ部（Ｂ）と、検出部（Ｄ）は、互いに流路によって環状に連通している。
【０１１７】
検出の際には、第１の構成と同様の手順で、サンプル・チャンバ部（Ｓ）から、増幅チャンバ部（Ａ）、試料保持チャンバ部（Ｍ）を経て、検出部（Ｄ）に核酸サンプルが供給される。その際、増幅チャンバ部（Ａ）及び試料保持チャンバ部（Ｍ）から排出された気体は、バイパス流路を通って廃液チャンバ部（Ｗ）に排出される。検出部（Ｄ）では核酸サンプルと核酸プローブとがハイブリダイゼーション反応する。次に、ポンプ部（Ｐ）から流路を通じて検出部（Ｄ）に気体圧力を供給することによって、核酸サンプルが検出部（Ｄ）から排出される。このときバルブ部（Ｓ）は開放され、またバルブ部（Ｂ）は閉鎖されている。
【０１１８】
次に洗浄液が、洗浄液チャンバ部（Ｂ）から検出部（Ｄ）に供給され、例えばＤＮＡチップ上を洗浄し、洗浄液が検出部（Ｄ）から排出される。このとき、バルブ部（Ｓ）は閉鎖し、バルブ部（Ｂ）は開放されている。またポンプ部（Ｐ）から流路を通じて洗浄液チャンバ部（Ｂ）に気体圧力が与えられる。ここでは、核酸サンプルを検出部（Ｄ）から排出してからバルブ部（Ｓ）及びバルブ部（Ｂ）を切替えて、洗浄液を検出部（Ｄ）に供給しているが、ハイブリダイゼーション反応後、バルブ部（Ｂ）を開放して洗浄液を検出部（Ｄ）に供給することにより、核酸サンプルの排出を同時に行っても良い。
【０１１９】
次に第１の構成と同様に、検出部（Ｄ）でのハイブリダイゼーションを既知の方法にて検出することにより核酸サンプル中の標的核酸の存在を検出する。
【０１２０】
検出部（Ｄ）からポンプ部（Ｐ）方向に排出された核酸サンプルや洗浄液などの廃液は、廃液チャンバ部（Ｗ）内に流入、保持される。ポンプ部（Ｐ）から供給された気体圧力はポンプ部（Ｐ）方向に還流する。
【０１２１】
＜洗浄液チャンバ部（Ｂ）について＞
図１０Ａ及び図１０Ｂに第２の構成の核酸検出カセットの洗浄液チャンバ部（Ｂ）周辺の断面概略構造を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂは一部を除き同一構造であるため、同一のパーツは同一符号にて示している。なお、サンプル・チャンバ部（Ｓ）等その周辺構造は第１の構成と同様であってよい。第１の構成と同一パーツは同一符号にて示している。
【０１２２】
プレート状部材２１１に、第１の貫通孔（Ｂ）２２１、第２の貫通孔（Ｂ）２２２、表面側に第１の溝（Ｂ１）２２３と、 表面側に第１の溝（Ｂ２）２２４、及び対向面に第２の溝（Ｂ）２２５が設けられている。
【０１２３】
洗浄液チャンバ部（Ｂ）は前記第１の貫通孔（Ｂ）２２１が前記第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８によって閉じられることによって定められる。表面側の第１の溝（Ｂ１）２２３が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｂ１）が定められる。表面側の第１の溝（Ｂ２）２２４が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｂ２）が定められる。対向面側の前記第２の溝（Ｂ）２２５が前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって下面側流路である第２の流路（２Ｂ）が定められる。また、第２の貫通孔（Ｂ）２２２が前記第１のシート状部材２１７及び前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって貫通孔流路である第３の流路（３Ｂ）が定められる。図１０Ａに示すように第３の流路（３Ｂ）の断面積は流路方向に沿って均一であってもよいし、図１０Ｂに示すように、表面側で、断面積が途中から大きくなっていてもよい。図１０Ｂに示すように表面側で断面積が大きくなる流路構造とすることにより、チャンバ内に保持していた洗浄液が流路の毛細管現象により、チャンバ外に流出してしまうような意図しない現象を防止することができる。洗浄液チャンバ部（Ｂ）は、必ずしも、プレート状部材２１１の貫通孔により構成されている必要はない。プレート状部材２１１の表面側の凹部を前記第1のシート状部材２１７によって覆われることによって定められても、プレート状部材２１１の対向面側の凹部を前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって定められても良い。
【０１２４】
洗浄液チャンバ部（Ｂ）には第1の流路（１Ｂ１）及び第２の流路（２Ｂ）が接続している。第２の流路（２Ｂ）には第３の流路（３Ｂ）が接続している。第３の流路（３Ｂ）には第1の流路（１Ｂ２）が接続している。また、第1の流路（１Ｂ１）はポンプ部（Ｐ）に通じている。第１の流路（１Ｂ２）は検出部（Ｄ）に通じている。
【０１２５】
第１の流路（１Ｂ１）途中には各々流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｂ）が設けられている。第１のシート状部材２１７の、第１の流路（１Ｂ１）の少なくとも一部（バルブ部（Ｂ）に相当）を覆う領域は可撓性材料にて形成されている。バルブ部（Ｂ）を閉鎖するには、第１の流路（１Ｂ１）を覆う第１のシート状部材２１７に対し、外部から押圧力を付与して、第１のシート状部材２１７を第１の溝（Ｂ１）２２３に押し付けることにより行う。またバルブ部（Ｂ）を開放するには、この押圧力を開放することにより行う。
【０１２６】
バルブ部（Ｓ）も同様の構成であってよい。
【０１２７】
洗浄液の移動は以下のように行われる。
【０１２８】
洗浄液は、洗浄液チャンバ部（Ｂ）に予め保持されている。このときバルブ部（Ｂ）は閉鎖している。
【０１２９】
次にバルブ部（Ｓ）は閉鎖、バルブ部（Ｂ）を開放する。ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力が、第１の流路（１Ｂ１）を通って洗浄液チャンバ部（Ｂ）に与えられる。洗浄液は第２の流路（２Ｂ）、第３の流路（３Ｂ）及び第１の流路（１Ｂ２）を経由して吐出され、検出部（Ｄ）に供給される。
【０１３０】
上記のようにポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を与えるタイミングと、バルブ部（Ｓ）、（Ｂ）の開放／閉鎖のタイミングを調整することで、洗浄液供給のタイミングを制御することが出来る。
【０１３１】
なお、第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８の少なくとも第１の貫通孔（Ｂ）２２１を覆う領域を可撓性材料とし、外部から押圧力を与え、第１のシート状部材２１７を第１の貫通孔（Ｂ）２２１の表面側の開口部に押し付けることによって、第１の流路（１Ｂ１）を閉鎖することができる。また押圧力を開放することにより、第１の流路（１Ｂ１）を開放することができる。また、外部から押圧力を与え、第２のシート状部材２１８を第１の貫通孔（Ｂ）２２１の対向面側の開口部に押し付けることによって、第２の流路（２Ｂ）を閉鎖することができる。また押圧力を開放することにより、第２の流路（２Ｂ）を開放することができる。
【０１３２】
＜廃液チャンバ部（Ｗ）について＞
図１１に第２の構成の核酸検出カセットの廃液チャンバ部（Ｗ）の周辺の断面概略構造を示す。なお、廃液チャンバ部（Ｗ）以外の各部およびその周辺構造は第１、２の構成と同様であってよい。第１の構成と同一パーツは同一符号にて示している。
【０１３３】
プレート状部材２１１に、第１の貫通孔（Ｗ）２３１が設けられている。またプレート状部材２１１の表面側に第１の溝（Ｗ１）２３２、表面側に第１の溝（Ｗ２）２３３が形成されている。
【０１３４】
廃液チャンバ部（Ｗ）は、前記第１の貫通孔（Ｗ１）２３１が前記第１のシート状部材２１７並びに第２のシート状部材２１８によって閉じられることによって定められる。また、表面側の第１の溝（Ｗ１）２３２が前記第１のシート状部材によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｗ１）が定められている。表面側の第１の溝（Ｗ２）２３３が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｗ２）が定められている。また、バイパス流路（Ａ、Ｍa、Ｍb、Ｍc）も別の上面側流路にて廃液チャンバ部（Ｗ）に接続されている（図示せず）。
【０１３５】
廃液チャンバ部（Ｗ）は、必ずしも、プレート状部材２１１の貫通孔により構成されている必要はない。プレート状部材２１１の表面側の凹部を前記第1のシート状部材２１７によって覆われることによって定められても、プレート状部材２１１の対向面側の凹部を前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって定められても良い。
【０１３６】
廃液チャンバ部（Ｗ）には第１の流路（１Ｗ１）および第１の流路（１Ｗ２）が接続している。
【０１３７】
廃液の移動は以下のように行われる。
【０１３８】
廃液チャンバ部（Ｗ）では、ポンプ部（Ｐ）が供給した気体圧力によって、第１流路（１Ｗ１）を通って、検出部（Ｄ）からの廃液が流入する。重力によって、廃液は廃液チャンバ部（Ｗ）内に保持されるが、気体圧力は、第１流路（１Ｗ１）から、第１の流路（１Ｗ２）を通ってポンプ部方向に排出される。
【０１３９】
第２の構成のカセットは、核酸サンプルの投入後は、閉じた還流流路を形成することが出来るため、検出非対象核酸分子の混入や、核酸サンプルの外部への漏れ出しを防止することができる。また、核酸サンプル、洗浄液、廃液をその種類毎に、目的に応じて制御性良く保持、移動させることができる。また、廃液チャンバ部（Ｗ）の上部に液体の流入、排出のための流路を形成しているため、液体と気体を分離して、液体のみをチャンバ内に保持し、気体のみをポンプ部（Ｐ）方向に排出することが出来る。  第２の構成のカセットは、第1の構成のカセットの作用効果に加え、廃液、洗浄液などの種類の異なる液体をその種類毎に目的に応じて制御性良く保持、移動させることができる。また、廃液チャンバ部（Ｗ）の上部に液体の流入、排出のための流路を形成しているため、液体と気体を分離して、液体のみをチャンバ内に保持し、気体のみを排出することが出来る。
【０１４０】
図９では、サンプル・チャンバ部（Ｓ）に接続されている流路にバルブ部（Ｓ）が設置されている機能ブロック図を示しているが、サンプル・チャンバ部（Ｓ）において、外部から押圧力を与えることにより、上面側流路である第１の流路（１Ｓ１）及び下面側流路である第２の流路（２Ｓ）を閉鎖することが可能である。即ち、サンプル・チャンバ部（Ｓ）そのものがバルブの機能を果たしていることになるので、必ずしも、別途、バルブ部（Ｓ）を具備している必要はない。
【０１４１】
（第３の構成）
図１２は第３の構成の核酸検出カセットの機能ブロック図である。
【０１４２】
図１２示すように、第３の構成の核酸検出カセットは、カセット本体に挿入剤チャンバ部（Ｉ）をさらに有している点で第２の構成と基本的に異なる。
【０１４３】
挿入剤チャンバ部（Ｉ）には、挿入剤溶液が保持されている。挿入剤溶液は、検出部（Ｄ）のＤＮＡチップにて核酸サンプルと核酸プローブとのハイブリダイゼーションを電気化学的検出法にて検出する場合に用いられる。挿入剤は２本鎖核酸と特異的に結合する性質を有すると共に、電気化学的な酸化還元反応を生じる物質である。電気化学的検出法は、核酸サンプルと核酸プローブのハイブリダイゼーション反応後に、挿入剤溶液を供給する。２本鎖核酸に結合した挿入剤から電気化学的信号を検出することで、標的核酸の存在を検出することができる。
【０１４４】
挿入剤チャンバ部（Ｉ）の追加に伴い、このカセットに、ポンプ部（Ｐ）とサンプル・チャンバ部（Ｓ）との間の流路から分岐する流路と、この流路に接続する挿入剤チャンバ部（Ｉ）と、挿入剤チャンバ部（Ｉ）に接続し、サンプル・チャンバ部（Ｓ）と検出部（Ｄ）との間の流路に合流する流路を有する。また、このカセットは、ポンプ部（Ｐ）と挿入剤チャンバ部（Ｉ）間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｉ）を有する。
【０１４５】
図１２に示す核酸検出カセットは、ポンプ部（Ｐ）と挿入剤チャンバ部（Ｉ）部間の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｉ）を有している。バルブ部（Ｉ）の代わりに挿入剤・チャンバ部（Ｉ）と検出部（Ｄ）間の流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｉ´）（図示せず）としてもよい。以下、「バルブ部（Ｉ）」とは「バルブ部（Ｉ）」もしくは「バルブ部（Ｉ´）」を示すものとする。
【０１４６】
ポンプ部（Ｐ）と、サンプル・チャンバ部（Ｄ）若しくは洗浄液チャンバ部（Ｂ）もしくは挿入剤チャンバ部（Ｉ）と、検出部（Ｄ）は、互いに流路によって環状に連通している。
【０１４７】
検出の際には、まず、第２の構成と同様の手順で、サンプル・チャンバ部（Ｓ）から検出部（Ｄ）に核酸サンプルが供給され、核酸サンプルが核酸プローブとハイブリダイゼーション反応し、核酸サンプルが検出部（Ｄ）から排出される。このときバルブ部（Ｉ）は閉鎖されている。
【０１４８】
次に第２の構成と同様の手順で、洗浄液チャンバ部（Ｂ）から検出部（Ｄ）に洗浄液が供給されて、例えばＤＮＡチップ上を洗浄し、洗浄液は検出部（Ｄ）から排出される。このときバルブ部（Ｉ）は閉鎖されている。
【０１４９】
次に、挿入剤溶液が挿入剤チャンバ部（Ｉ）から検出部（Ｄ）に供給される。このときバルブ部（Ｓ）およびバルブ部（Ｂ）は閉鎖、バルブ部（Ｉ）は開放されている。またポンプ部（Ｐ）から流路を通じて挿入剤チャンバ部（Ｉ）に気体圧力が与えられる。供給された挿入剤はＤＮＡチップ上の２本鎖核酸に結合する。
【０１５０】
次に検出部（Ｄ）でのハイブリダイゼーション反応を電気化学的検出方法にて検出することにより核酸サンプル中の標的核酸の存在を検出する。
【０１５１】
最終的には、検出部（Ｄ）から排出された核酸サンプル、洗浄液は廃液チャンバ部（Ｗ）に排出される。ポンプ部（Ｐ）から供給された気体圧力は、検出部（Ｄ）から廃液チャンバ部（Ｗ）を通ってポンプ部（Ｐ）方向に還流する。
【０１５２】
図３７に第３の構成の核酸検出カセットの挿入剤チャンバ部（Ｉ）周辺の断面概略構造を示す。なお、挿入剤チャンバ部（Ｉ）以外の各部およびその周辺構造は第１、２の構成と同様であってよい。第１、２の構成と同一パーツは同一符号にて示している。
【０１５３】
プレート状部材２１１に、第１の貫通孔（Ｉ）２４１、第２の貫通孔（Ｉ）２４２、表面側に第１の溝（Ｉ１）２４３と、表面側に第１の溝（Ｉ２）２４４、及び対向面に第２の溝（Ｉ）２４５が設けられている。
【０１５４】
挿入剤チャンバ部（Ｉ）は前記第１の貫通孔（Ｉ）２４１が前記第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８によって閉じられることによって定められる。表面側の第１の溝（Ｉ１）２４３が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｉ１）が定められる。表面側の第１の溝（Ｉ２）２４４が第１のシート状部材２１７によって覆われることによって上面側流路である第１の流路（１Ｉ２）が定められる。対向面側の前記第２の溝（Ｉ）２４５が前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって下面側流路である第２の流路（２Ｉ）が定められる。また、第２の貫通孔（Ｉ）２４２が前記第１のシート状部材２１７及び前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって貫通孔流路である第３の流路（３Ｉ）が定められる。挿入剤チャンバ部（Ｉ）は、必ずしも、プレート状部材２１１の貫通孔により構成されている必要はない。プレート状部材２１１の表面側の凹部を前記第1のシート状部材２１７によって覆われることによって定められても、プレート状部材２１１の対向面側の凹部を前記第２のシート状部材２１８によって覆われることによって定められても良い。
【０１５５】
挿入剤チャンバ部（Ｉ）には第1の流路（１Ｉ１）及び第２の流路（２Ｉ）が接続している。第２の流路（２Ｉ）には第３の流路（３Ｉ）が接続している。第３の流路（３Ｉ）には第1の流路（１Ｉ２）が接続している。また、第1の流路（１Ｉ１）はポンプ部（Ｐ）に通じている。第１の流路（１Ｉ２）は検出部（Ｄ）に通じている。
【０１５６】
第１の流路（１Ｉ１）途中には各々流路の開放／閉鎖を切り替えるバルブ部（Ｉ）が設けられている。バルブ部（Ｉ）は第３の実施形態に示したバルブ部（Ｂ）と同様の構成であってよい。外部からの押圧力を付与して、第１のシート状部材２１７を第１の溝（Ｉ）もしくは貫通孔（Ｉ）に押し付けることによってバルブ部（Ｉ）の閉鎖を行う。またバルブ部（Ｉ）を開放するには、この押圧力を開放することにより行う。
【０１５７】
挿入剤の移動は以下のように行われる。
【０１５８】
挿入剤チャンバ部（Ｉ）に予め挿入剤溶液が保持されている。このときバルブ部（Ｉ）は閉鎖している。
【０１５９】
次にバルブ部（Ｓ）、バルブ部（Ｂ）は閉鎖、バルブ部（Ｉ）を開放し、ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力が、第１の流路（１Ｉ１）を通って挿入剤チャンバ部（Ｉ）に与えられる。挿入剤溶液は第２の流路（２Ｉ）、第３の流路（３Ｉ）及び第１の流路（１Ｉ２）を経由して吐出され、検出部（Ｄ）に供給される。
【０１６０】
上記のようにて、ポンプ部（Ｐ）からの気体圧力を与えるタイミングと、バルブ部（Ｓ），（Ｂ），（Ｉ）の開放／閉鎖のタイミングを調整することで、核酸サンプル、洗浄液、挿入剤溶液供給のタイミングを制御することが出来る。
【０１６１】
なお、第１並びに第２のシート状部材２１７、２１８の少なくとも第１の貫通孔（Ｉ）２４１を覆う領域を可撓性材料とし、外部から押圧力を与え、第１のシート状部材２１７を第１の貫通孔（Ｉ）２４１の表面側の開口部に押し付けることによって、第１の流路（１Ｉ１）を閉鎖することができる。また押圧力を開放することにより、第１の流路（１Ｉ１）を開放することができる。また、外部から押圧力を与え、第２のシート状部材２１８を第１の貫通孔（Ｉ）２４１の対向面側の開口部に押し付けることによって、第２の流路（２Ｉ）を閉鎖することができる。また押圧力を開放することにより、第２の流路（２Ｉ）を開放することができる。
【０１６２】
このような外部からの押圧力を利用した流路の開放／閉鎖の制御を、ポンプ部やバルブ部の制御と併用することにより、液が意図せざる流路へ流出することを防止することが可能となる。
【０１６３】
また、外部から圧力を与える際の加圧部材として発熱体を使用することによって挿入剤チャンバ中の加熱処理を行うことも可能である。カセットの上下から発熱体を使用して圧力を与えることにより、加熱処理部を孤立させることができ、意図せざる蒸気の流出を防ぐと共に、反応制御性が向上する。
【０１６４】
第３の構成のカセットは、第２の構成の作用効果に加えて、、挿入剤溶液などの種類の異なる液体をその種類毎に目的に応じて制御性良く移動させることができる。
【０１６５】
図１２では、サンプル・チャンバ部（Ｓ）に接続されている流路にバルブ部（Ｓ）が設置されている機能ブロック図を示しているが、サンプル・チャンバ部（Ｓ）において、外部から押圧力を与えることにより、上面側流路である第１の流路（１Ｓ１）及び下面側流路である第２の流路（２Ｓ）を閉鎖することが可能である。即ち、サンプル・チャンバ部（Ｓ）そのものがバルブの機能を果たしていることになるので、必ずしも、別途、バルブ部（Ｓ）を具備している必要はない。  
（第１の実施形態）
以下に、核酸検出カセットの構造例を示す。
【０１６６】
図１３及び図１４は、図１２に機能ブロック図、図１に概略斜視図を示した核酸検出カセット１００を概略的に透視して示す透視上面図及び下面図である。ただし図１２に示される試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）及びバルブ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）、バイパス流路（Ｍa、Ｍb、Ｍc）は設けていない。図１３及び図１４において、上面から下面に貫通する貫通孔は、チャンバに定められ、全て実線で示されている。図１３においては、上面側に形成される流路（第１の流路）は実線で示され、下面側に形成される流路（第２の流路）は破線で示されている。また貫通孔による流路（第３の流路）同様に、図１４においては、下面側に形成される流路は実線で示され、上面側に形成される流路は破線で示されている。後に説明されるように、サンプル、洗浄液、或いは、挿入剤は、必ず対応するチャンバに直接連通する下面側流路から流れ出し、他のチャンバ或いは検出部には、必ず上面側流路から吐出される。従って、気体圧力が与えられていない工程では、サンプル、洗浄液、或いは、挿入剤は、対応するチャンバの下面側又は下面側流路に留められる。
【０１６７】
この核酸検出カセット１００は、核酸サンプルを注入する為のサンプル・チャンバ部（Ｓ）１１を備えている。可撓性シート２には、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１に相当する位置４０１が開放されており、その開放口４０１から、核酸サンプルを注入し、その後に、シール等４０２により密閉する。ここで、図１では、シール４０２は、別部品として図示されているが、検出カセット１００と一部接続されており、一部分一体構成となっていると、開放口４０１とシール４０２の位置決めの確実性の観点からも好ましい。このサンプル・チャンバ部（Ｓ）１１は、上面側流路（１Ｓ１）を介してバルブ部（Ｓ）１７ａに接続され、このバルブ１７ａ（Ｓ）は、上面側流路を介してポンプ部（Ｐ）１６に接続されている。次に、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１が開放、バルブ１７ａによりポンプ部（P）−廃液チャンバ部（Ｗ）間を閉鎖、バルブ部１７ｃにより、ポンプ部（Ｐ）−洗浄液チャンバ部（Ｂ）間を閉鎖、バルブ部１５ｂによりポンプ部（Ｐ）−挿入剤チャンバ部（Ｉ）間を閉鎖、バルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１７ｆ、１７ｇ、１７ｈ、を閉鎖、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２ａ、１２ｂ、１２ｃの下面側流路（２Ａ）を閉鎖、バルブ部（Ａ）１７ｄを開放した状態で、ポンプ部（Ｐ）１６が動作すると、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１内のサンプルに圧力が加えられて、それぞれ増幅チャンバ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃに連通されているサンプル・チャンバ部（Ｓ）１１の下面側流路（２Ｓ）に３分割されて流出する。
【０１６８】
この３つのサンプルは、夫々下面側流路（２Ｓ）から貫通路（３Ｓ）を介して上面側流路（１Ｓ２）に戻され、上面側流路（１Ａ１）を介して増幅チャンバ部１２a〜１２ｃに供給される。増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２a〜１２ｃは、夫々上面側流路（１Ａ３）を介してバルブ部（Ａ）１７ｄに連通されている。このバルブ部（Ａ）１７ｄが開放されている状態では、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２a〜１２ｃに供給された気体圧力は、このバルブ部（Ａ）１７ｄを介して廃液チャンバ部（Ｗ）１８に排気され、液体である核酸サンプルのみが重力に従って、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）内に供給される。更に、増幅チャンバ部（Ａ）１２a〜１２ｃの各々の上面側流路（１Ａ１、１Ａ３）を閉鎖し、各増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）をそれぞれ密閉した状態で、増幅チャンバ部（Ａ）１２a〜１２ｃでは、３つのサンプルがそれぞれ核酸増幅される。
【０１６９】
次に、バルブ部（Ａ）１７ｄを閉鎖、増幅チャンバ部（Ａ）１２ａの上面側流路（１Ａ１、１Ａ３）及び下面側流路（２Ａ）を開放した状態で、ポンプ部（Ｐ）１６を動作させると、増幅チャンバ部（Ａa）１２aに供給された気体圧力によって増幅チャンバ部１２a内の３つのサンプルは、下面側流路（２Ａ）に供給される。下面側流路は、貫通路（３Ａ）を介して上面側流路（１Ａ２）に連通され、上面側流路（１Ａ２＝１Ｄ１）を介して検出部（Ｄa）１９ａに連通されている。増幅チャンバ部１２ａ内のサンプルを検出部(Ｄa)１９ａに供給後、増幅チャンバ部（Ａa）１２ａの上面側流路（１Ａ１、１Ａ３）及び下面側流路（２Ａ）を閉鎖した後に、増幅チャンバ部（Ａb）１２ｂの上面側流路（１Ａ１、１Ａ３）及び下面側流路（２Ａ）を開放した状態で同様にポンプ部（Ｐ）１６を動作させることにより、今度は、増幅チャンバ部（Ａb）１２ｂ内のサンプルを検出部（Ｄｂ）１９bに供給することが出来る。増幅チャンバ部（Ａc）１２ｃ内のサンプルについても、同様の動作により、検出部（Ｄｃ）１９ｃに供給することが出来る。この検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１９ａ〜１９ｃは、カセット本体１に組み込み固定されている。
【０１７０】
検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１９ａ〜１９ｃには、洗浄液を供給する洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４及び挿入剤を供給する挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａが連通されている。洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４内の圧力が高められると、洗浄液チャンバ部（Ｉ）１４内の洗浄液は、下面側流路（２Ｂ）を通り、貫通孔（３Ｂ）を介して上面側流路（１Ｂ２）に供給され、この上面側流路（１Ｂ２）から検出部（Ｄ）１９に吐出されて検出部（Ｄ）１９に供給される。同様に、挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａ内の挿入剤は、挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａの圧力が高められると、下面側流路（２Ｉ）を介して貫通孔（３Ｉ）に供給され、上面側流路（１Ｉ２）から吐出されて検出部（Ｄ）１９に供給される。挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａ及び洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４は、バルブ部（Ｂ）１７ｃ及びバルブ部（Ｉ）１５ｂに接続され、このバルブ部（Ｂ）１７ｃ及びバルブ部（Ｉ）１５ｂによって選択的にポンプ部（Ｐ）１６に連通される。即ち、バルブ部（Ｄ）１７ｆを開放した状態で、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１を閉鎖、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２a〜１２ｃ及びバルブ部（Ｉ）１５ｂを閉鎖し、バルブ部（Ｂ）１７ｃを開放することによって洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４がポンプ部（Ｐ）１６に連通され、ポンプ部（Ｐ）１６が動作されると、洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４内の圧力が高められ、洗浄液が上面側流路（１Ｂ２）から吐出されて検出部（Ｄ）１９に供給される。また、バルブ部（Ｄ）１７ｆを開放、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１を閉鎖、増幅チャンバ部（Ａ）１２a〜１２ｃを閉鎖した状態で、バルブ部（Ｂ）１７ｃを閉鎖しバルブ部（Ｉ）１５ｂを開放することによって挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａがポンプ部（Ｐ）１６に連通され、ポンプ部（Ｐ）１６が動作されると、挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａ内圧力が高められ、挿入剤が上面側流路（１Ｉ２）から吐出されて検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１９ａ〜１９ｃに供給される。
【０１７１】
検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１９ａ〜１９ｃは、上面側流路（１Ｄ２）及びバルブ部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１７ｆ、１７ｇ、１７ｈを介して廃液チャンバ部（Ｗ）１８に連通されている。従って、バルブ部（Ｄ）１７ｆ、１７ｇ、１７ｈが開放され、検出部１９（Ｄ）内の流路に気体圧力が与えられることによって検出部（Ｄ）１９内の液体は、廃液として廃液チャンバ部（Ｗ）１８に排出される。サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１とポンプ部（Ｐ）１６との間に設けたバルブ部（Ｓ）１７ａは、下面側流路及び貫通孔並びに上面側流路を介して廃液チャンバ部（Ｗ）１８に連結されている。
【０１７２】
尚、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１は、プレート状のカセット本体に貫通孔として形成されるとともにその周囲には、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１の円筒状の側壁面を定めるように削りとられた堀込部２０が形成されている。この堀込部２０は、特に増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２ａ、１２ｂ、１２ｃとの間を分断するように形成され、残された底部にサンプル・チャンバ部（Ｓ）１１と増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを連通する下面側流路（２Ｓ）が形成されている。核酸サンプルが注入されたサンプル・チャンバ部（Ｓ）が加熱された際に、この堀込部２０は、試薬酵素が保持されている隣接する増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２ａ、１２ｂ、１２ｃに熱が進入されることを抑制している。また、増幅チャンバ部（Ａ）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ周囲にも、掘込部２０が形成されていると好ましい。この場合には、増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２ａ、１２ｂ、１２ｃが加熱された際に、この掘込部２０は、混合チャンバ部（Ｍ）１３、洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４、挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａ、検出部（Ｄ）１９に熱が侵入することを抑制している。熱伝導の観点から、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１及び増幅チャンバ部（Ａa、Ａb、Ａc）１２ａ、１２ｂ、１２ｃを構成する壁の厚さは、機械的強度が保持できる範囲において、出来るだけ薄いことが好ましい。壁の厚さは、例えば２ｍｍ以下に、より好ましくは、１ｍｍ以下に設定する。
【０１７３】
検出部（Ｄa、Ｄb、Ｄc）１９a〜１９cは、例えばＤＮＡチップ（図示せず）を備えている。電流検出タイプであっても蛍光検出タイプであっても良い。電流検出タイプのＤＮＡ検出方法は日本特許２５７３４４３で知られるものが挙げられる。ハイブリダイゼーション反応並びに核酸検出反応の為の核酸検出用基板が装着されている。核酸検出用基板上には、Ａｕ個別電極が配置され、Ａｕ個別電極上の夫々に核酸プローブＤＮＡが固定されている。プローブＤＮＡが配列された検出空間（反応部）を介して対極や参照極といった共通電極が配置され、前記検出空間内に挿入剤を充填した状態で、共通電極と個別電極との間に電圧を印加して個別電極に電流が流れたことを検知してターゲットＤＮＡを特定している。当然ながらＤＮＡチップも密閉構造を有し、ＤＮＡチップの基板上には、流路が形成され、サンプル・チャンバ部（Ｓ）１１、洗浄液チャンバ部（Ｂ）１４及び挿入剤チャンバ部（Ｉ）１５ａに通じているポートを備えている。ＤＮＡチップ内の流路には、個別電極及び共通電極が配置され、個別電極及び共通電極上を液体が送液される。ＤＮＡチップの配線は、この個別電極及び共通電極に接続され、また、電極パッド（図示せず）に接続されている。電極パッドは、核酸検出カセット１００上に露出するように配列され、電流検出時には、核酸検出装置側の電極コネクタに接触接続される。
【０１７４】
この明細書では、電流検出タイプの遺伝子検出方法の詳細については、説明を省略する。より詳細な説明については、１９９８年７月７日に特許されたUSP 5,776,672 and１９９９年１０月２６日に特許されたUSP 5,972,692（いずれもKoji Hashimoto et. al and Assignee Kabushiki Kaisha Toshiba）並びに対応する日本特許２５７３４４３を参照されたい。この米国特許の明細書の記載は、この明細書の一部をなすものとする。さらには、電流検出タイプのＤＮＡチップの測定装置については、特願２００２-２２３３９３もしくは特願２００３−２００４４０を参照されたい。
【０１７５】
核酸検出カセット１００は、核酸検出装置に装着されて後に述べる手順でサンプルの前処理並びに検査が実施されるが、核酸検出装置には、核酸検出カセット１００の各部に対応する駆動機構が図１５に示すように設けられている。即ち、核酸検出装置は、ポンプ部１６に対応したポンプ機構２６を備えている。既に説明したようにポンプ部１６は、プレート部材１に設けた貫通孔及びにこの貫通孔を覆う可撓性部材２、３で構成され、このポンプ部１６を動作させるポンプ機構１６は、可撓性膜をプレスするプレス機構として実現される。核酸検出装置は、バルブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ、１７ｇ、１７ｈに対応したバルブ機構２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ、２７ｇ、２７ｈを備えている。バルブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ、１７ｇ、１７ｈは、プレート部材１に設けた窪み及びにこの窪みを覆う可撓性部材２、３で構成され、このバルブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ、１７ｇ、１７ｈの開閉を制御するバルブ機構２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ、２７ｇ、２７ｈは、可撓性部材２、３を窪み内に押し付けて流路を閉鎖し、可撓性部材２、３を窪み内から離脱させて流路を開放するプレス機構として実現される。サンプル・チャンバ１１、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、貫通孔及びこの貫通孔を塞ぐ可撓性部材２、３で構成され、可撓性部材２、３を貫通孔に押し付けることによって貫通孔に連通する流路を閉鎖することができ、可撓性部材２、３を貫通孔から離脱させることによって流路を開放することができる。
【０１７６】
また、核酸検出装置によって、サンプル・チャンバ１１、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、前処理工程において、サンプルが加熱される。従って、核酸検出装置は、サンプル・チャンバ１１、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応してこれらをバルブとして動作させる共にこれらサンプル・チャンバ１１、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内のサンプルを加熱するヒータを備えたプッシュ機構としてヒータ付きのバルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備えている。
【０１７７】
サンプル・チャンバ１１及び増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、より具体的には、図１６に示すような構造を有し、各々ヒータ付きのバルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃのヘッドで加熱される。サンプル・チャンバ１１及び増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃでは、夫々剛性プレート部材、即ち、本体１に空けられた貫通孔３０３、３０２の開口部にヘッド２０１ｂが適合されるようなテーパが形成されている。プレート部材、即ち、本体１の上面側と可撓性部材２との間には、流路２０４、２０６、２０８が形成され、本体１の下面側と可撓性部材３との間には、流路２０３、２０５が形成されている。また、上面側流路２０６と下面側流路２０３を連通させるために貫通流路２０７がプレート部材に形成されている。
【０１７８】
図１４には、サンプル・チャンバ１１から、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにサンプルＳを送液する場合を示す。図１６には、代表して、増幅チャンバ１２ａに送液する場合を示しているが、増幅チャンバ１２ｂ、１２ｃへの送液も対称であるため、同様の機構である。まず、サンプル・チャンバ１１内にサンプルＳが貯蔵されている状態では、ヒータ付きバルブ機構２１が動作され、ヘッドが貫通孔３０３の開口部に可撓性部材２及び可撓性部材３を押し付け、サンプル・チャンバ１１に連通されている流路２０４、２０３、２０７はいずれも閉鎖されている。次にサンプル・チャンバ１１から増幅チャンバ１２ａにサンプルＳを送液する場合には、まず、送液先である増幅チャンバ１２ａのヒータ付きバルブ機構２２ａの内、下面側のヒータ付きバルブ機構のみを動作させ、ヘッド２０１ｂを貫通孔３０２の開口部に可撓性部材３を押し付け、流路２０５を閉鎖する。続いて、サンプル・チャンバ１１の開口部３０３の可撓性部材２及び可撓性部材３を押し付けているヒータ付きバルブ機構２１のヘッドを上下ともに開放することにより、サンプル・チャンバ１１に連通している上面側流路２０４及び下面側流路２０３をいずれも開放する。更に、この状態において、ポンプ部１６を動作させ、サンプル・チャンバ１１に流路２０４を介して圧力を加えることにより、サンプルＳは、サンプル・チャンバ１１の下面側流路２０３、貫通流路２０７及び上面側流路２０６を通して、増幅チャンバ１２ａに流入する。増幅チャンバ１２ｂ、及び増幅チャンバ１２ｃへも全く相似の構造であるので、同様な構成でサンプルＳが供給される。なお、サンプルＳの増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへの供給の際には、上面側流路２０８が確保されていることから、サンプルＳと共に増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに掛かる圧力及び気体は、流路２０８を介して廃液チャンバ１８に排出され、液体であるサンプルＳのみが重力により、増幅チャンバ１２ａ内に供給される。所定量のサンプルＳが増幅チャンバ１２ａに供給されると、上面側ヒータ付きのバルブ機構２２ａも動作して、増幅チャンバ１２ａの上面側流路２０６及び２０８をヘッド２０１ａが閉鎖し、増幅チャンバ１２ａが密閉された状態とする。続いて、ヒータつきバルブ機構２２ａのヒータ（図示せず）が通電されてヘッドによってサンプルＳが所定温度まで加熱される。
【０１７９】
図１７Ａ〜１７Ｃは、サンプル・チャンバ１１から、増幅チャンバ１２ａもしくは１２ｂもしくは１２ｃにサンプル溶液を供給する際の手順を示している。図１７Ａ〜１７Ｃにおいては、図１６に示したと同一の符号を同一箇所に付してその説明を省略する。
【０１８０】
図１７Ａ〜１７Ｃに示す増幅チャンバ１２ａもしくは１２ｂもしくは１２ｃにおいては、貫通孔３０２の上面側及び下面側開口部にヘッド２０１ａ、２０１ｂが適合されるようなテーパが形成され、図６Ａに示されるように、この開口部に夫々対向してヘッド２０１ａ、２０１ｂが配置されている。
【０１８１】
このような増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにおいては、図１７Ｂに示すようにヒータ（図示せず）が非通電の状態に維持されたまま、ヒータ付きのバルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃが動作されてヘッド２０１ｂが貫通孔３０２の開口部に可撓性部材３を押しけ、流路２０５が遮断される。この流路２０５の遮断状態でサンプルＳが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに供給される。図１７Ｃに示すように所定量のサンプルＳが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに供給されると、バルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃが動作されてヘッド２０１ａが貫通孔３０２の開口部に可撓性部材２を押し付け、流路２０６、２０８が遮断される。その後、ヒータ付きのバルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃのヒータ（図示せず）が通電されてヘッド２０１ａ、２０１ｂによってサンプルＳが所定温度まで加熱される。図１７Ａ〜１７Ｃに示す構造では、サンプルＳの加熱時にサンプルの蒸発が生じる可能性があるが、この蒸発されたサンプルは、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内に閉じこめられることから、蒸発サンプルによる悪影響を防止することができる。また、加熱後においては、ヘッド２０１ｂが貫通孔３０２から離れてサンプルＳが流路２０５を介して混合チャンバ１３に供給される。特に、上述したように加熱ヒータにシール機能を与えることで、カセットを小型化することができ、また、核酸検出カセット１００の上下からチャンバが挟み込まれていることから、チャンバ内の均熱化が図ることができ、結露による液残りを防止することができる。
【０１８２】
図１６及び図１７Ａ〜１７Ｃにおいては、サンプル・チャンバ１１から増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへのサンプルＳの送液手順を例に説明したが、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに限らず、他のチャンバで液を制御する際には他のチャンバも同様の構造を有し、同様に液が制御されても良いことは明らかである。
【０１８３】
試料保持チャンバ部（Ｍa、Ｍb、Ｍc）１３を設ける場合も、増幅チャンバ１２と同様に、チャンバ下面側を可撓性部材で構成し、チャンバ下面側流路を閉鎖してから、サンプル溶液を混合チャンバ１３に供給し、混合チャンバ１３から検出部１９に供給する際に、混合チャンバ１３下面側流路を開放して、サンプル溶液を移動させる、というカセット及び装置構成、また、カセット動作としても良い。
【０１８４】
図１３〜図１５に示される構造では、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、放射状に延出する流路によってサンプル・チャンバ１１に並列的に連結されている。図１６及び図１７Ａ〜１７Ｃを参照して説明したようにサンプル・チャンバ１１に圧力を加えることによってサンプルＳが３分割されて均一な量のサンプルＳが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに供給されるとしている。この場合には、増幅チャンバ１２ａを介する流路抵抗と、増幅チャンバ１２ｂを介する流路抵抗と、増幅チャンバ１２ｃを介する流路抵抗が等しく形成されていることが望ましい。例えば、流路断面積が共通の場合には、流路長を共通にすることにより実現することが可能である。このように増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃがサンプル・チャンバ１１に並列的に連結されるに代えて、図１８Ａ〜１８Ｃ及び図１９に示すように増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃがサンプル・チャンバ１１に直列的に連結されても良い。図１９に示されるような接続にあっては、サンプル・チャンバ１１に溜められている溶液を前記送液方法により送液する際、チャンバ間の流路２０３、２０７、２０６、２０８、２０９、２１０の長さ並びに流路断面形状が同一でなくとも、適切な流速で送液することにより、均等に分配することができる。
【０１８５】
尚、図１８Ａ〜１８Ｃにおいては、図１６及び図１７Ａ〜１７Ｃに示した符号と同一符号は同一箇所を示すものとしてその説明を省略する。また、図１９は、図１８Ａ〜１８Ｃに示されるチャンバ及び流路の接続関係を模示的に示している。
【０１８６】
図１８Ａ〜１８Ｃに示す核酸検出カセット１００の構造においては、サンプル・チャンバ１１には、上面側流路２０４及び増幅チャンバ１２ａに連通している下面側流路２０３のみが接続されている。また、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃには、それぞれ下面側の流路（図示せず）が試料保持チャンバ１３に連通されている。サンプル・チャンバから増幅チャンバにサンプルＳを送液する際には、図７Ａ〜７Ｃにおいては、この下面側の流路（図示せず）は、ヘッド２０１ｂ、２０１ｅ、２０１ｆで押し付けられた可撓性部材３で閉鎖されているものとする。増幅チャンバ１２ａが上面側の流路２０６、２０８を介してサンプル・チャンバ１１及び増幅チャンバ１２ｂに連通され、増幅チャンバ１２ｂが上面側の流路２０８、２０９を介して増幅チャンバ１２ａ、１２ｃに連通され、更に、増幅チャンバ１２ｃが上面側流路２０９、２１０を介して増幅チャンバ１２ｂ及び廃液チャンバ１８に連通されている。また、ヘッド２０１ｂ、２０１ｅ、２０１ｆが貫通孔３０２の開口部に可撓性部材３を押し付けた状態における増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに貯蔵することができるサンプルの容積Ｖaとすると、サンプル・チャンバ１１に貯蔵されるサンプルの容積Ｖsは、３Ｖａ以上になるように定められている。（Ｖｓ≧３Ｖａ）このように定めることによってサンプル・チャンバ１１内のサンプルＳで増幅チャンバ１２ａが満たされ、あふれた分で１２ｂが満たされ、更にあふれた分で１２ｃ内が満たされ、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにほぼ均等にサンプルＳを配分することができる。従って、この場合には、各増幅チャンバに充填されるサンプル量は、各増幅チャンバの容積によって規定される。ここでは、増幅チャンバの容量は共通になるようにしている例を示しているが、増幅を行う液量を変える要請がある場合には、増幅チャンバの容積を適宜変更することにより対応することができ、基本的なカセット構成を変更する必要がない。
【０１８７】
図１８Ａ〜１８Ｃに示す構造においては、図１８Ａに示すように始めにサンプル・チャンバ１１に貯蔵されたサンプルＳは、圧力Ｐ１によって流路２０３、２０７、２０６を介して第１の増幅チャンバ１２ａに供給される。図１８Ｂに示すように第１の増幅チャンバ１２ａに供給されたサンプルＳで第１の増幅チャンバ１２ａが満たされると、圧力Ｐ１によって更にサンプルＳが第１の増幅チャンバ１２ａから流路２０８を介して第２の増幅チャンバ１２ｂに供給される。更に、図１８Ｃに示すように第２の増幅チャンバ１２ｂに供給されたサンプルＳで第２の増幅チャンバ１２ｂが満たされると、圧力Ｐ１によって更にサンプルＳが第２の増幅チャンバ１２ｂから流路２０９を介して第３の増幅チャンバ１２ｃに供給される。第３の増幅チャンバ１２ｃがサンプルＳで満たされることによって全ての増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃにサンプルＳが配分される。なお、サンプルＳをサンプル・チャンバ１１から増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへ供給する際には、廃液チャンバ１８に連通された上面側流路２１０が確保されていることから、サンプルＳと共に増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに掛かる圧力及び気体は、流路２１０を介して廃液チャンバ１８に排出され、液体であるサンプルＳのみが重力により、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内に供給される。
【０１８８】
図１、図１３、図１９に示される構造においては、サンプル、洗浄液及び挿入剤がサンプル・チャンバ１１、洗浄液チャンバ１４及び挿入剤チャンバ１５ａから他のチャンバに供給される際には、必ず、下面側流路から流出し、上面側流路から供給される。従って、サンプル、洗浄液及び挿入剤がカセット構造内で容易に移動することが防止され、カセット搬送時等においてカセット構造が傾いてしまったとしても、各チャンバに圧力を掛けない限り、液の移動を防止することができる。
【０１８９】
図２０Ａ及び２０Ｂは、ポンプ部１６及びポンプ機能２６の構造の一例を示している。
【０１９０】
図２０Ａ及び２０Ｂには、サンプル・チャンバ１１に連通するポンプ部１６に関してサンプル・チャンバ１１から送液する動作について説明する。図２０Ａ及び２０Ｂにおいては、説明を簡略化する為にサンプル・チャンバ１１、ポンプ１６及びバルブ１７ａを展開した図式としている。このバルブ１７ａは、ポンプ部１６と廃液チャンバ１８の開放／閉鎖の切り替えを行なう。
【０１９１】
ポンプ部１６も同様に貫通孔３０５が本体１に形成されて定められている。このポンプ部１６は、上面側流路２０４を介してサンプル・チャンバ１１に連通されている。ポンプ部１６は、更に上面側流路２１４を介して貫通流路３０６で構成されるバルブ部１７ａに連通されている。このバルブ部１７ａは、下面側流路３１０を介して廃液チャンバ１８に連通されている。ポンプ部１６に対向してポンプ機構２６のポンプ・プッシャ５０２が配置され、また、バルブ部１７ａに対向してバルブ・プッシャ５０１が配置されている。
【０１９２】
図２０Ａに示されるような構造においては、貫通流路３０６の開口部に向けてバルブ・プッシャ５０１が可撓性部材２を押し付けると、図２０Ｂに示すように貫通流路３０６の開口部３０６が可撓性部材２で塞がれる。この状態で、ポンプ・プッシャ５０１が可撓性シート２を加圧すると、ポンプ部１６内の圧力及び気体が上面側流路２０４を介して、サンプル・チャンバ１１に送り込まれる。従って、サンプル・チャンバ１１内のサンプルＳが下面側流路２０３に押しだされ、サンプル・チャンバ１１から吐出される。次に、図２０Ａに示すように、バルブ・プッシャ５０１が戻されて貫通流路３０６の開口部が開放されてから、ポンプ・プッシャ５０２が戻されると、下面側流路３１０を介して気体がポンプ部１６に流入される。このようにバルブ・プッシャ５０１及びポンプ・プッシャ５０２が繰り返し動作されると、連続してサンプルＳがサンプル・チャンバ１１から送り出されると共にポンプ部１６に加圧用の気体が流入される。
【０１９３】
ここで、ポンプ部１６が機能する条件として、吐出側（流路２０４及びサンプル・チャンバ１１側）における圧力損失よりも、吸い込み側（流路３１０の側）における圧力損失の方が小さい必要がある。従って、空気入り口３１０側の流路は、空気出口側の流路２０４より流路断面積を大きくするのが好ましい。
【０１９４】
上述したように流路内にサンプルＳ、洗浄液及び挿入剤は、流路内に空気（気体）を介して分離され、ポンプ部１６によって空気（気体）に圧力を付すことによって流路内を移動される。後に説明されるように、バルブを適切に制御することによってサンプルＳ、洗浄液及び挿入剤を個別に流路内を移動させることができ、結果として適切な反応を検出部１９内で生じさせることができる。
【０１９５】
また、上述した核酸検出カセット１００においては、図２１に示すように、温度が加熱制御される増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ並びにサンプル・チャンバ１１等の反応チャンバ１０は、バルブ機構２１、２２ａ〜２２ｃによって隣接するチャンバ８、９から流路遮断して熱的に隔離されている。即ち、バルブ機構２１、２２ａ〜２２ｃのヘッド及び可撓性部材２及び可撓性部材３でバルブ７が構成され、ヘッドが可撓性部材２及び可撓性部材３を流路に押し付けることによってこれら反応チャンバ１０が隔離される。従って、反応チャンバ１０からサンプルが蒸発して漏れ出すような事態を防止することができる。より具体的には、反応チャンバ１０内を加熱する際には、ヘッドで反応チャンバ１０が上下から挟み込まれている。反応チャンバ１０の上面及び下面はテーパ形状に形成され、ヘッドは凸形状に形成され、反応チャンバ１０に可撓性部材２及び可撓性部材３が押し付けられてチャンバ１０が密閉される。このような構造を取ることによって、反応チャンバ１０内の加熱と、反応チャンバ１０の密閉を同時に実現することが可能となる。
【０１９６】
図２１に示される構造に対比して模示的に描かれている比較例１が図２２に示されている。図２２に示される比較例１では、温度制御領域としての反応チャンバ１０から分離してバルブ６Ａ、６Ｂが設けられ、反応チャンバ１０のみが加熱制御される。このような比較例１では、反応チャンバ１０とバルブ６Ａ、６Ｂとの間の流路に反応液が蒸発して流出し、流路内で結露して反応液が反応チャンバ１０外に流失する虞がある。また、反応液がチャンバからの流出流路に接触してしまうと、毛細管現象により、流路を伝って、反応チャンバ外に流出する虞もある。
【０１９７】
図２１に示される構造に対比して模式的に描かれている比較例２が図２３にも示されている。図２４に示される比較例２においては、反応チャンバ１０から分離してバルブ６Ａ、６Ｂが設けられ、比較例１の結露防止のため、温度制御領域としての反応チャンバ１０並びに反応チャンバ１０及びバルブ６Ａ、６Ｂ間の流路が加熱制御される。温度制御範囲がバルブ６Ａ、６Ｂにまで広げられる比較例２においては、熱が隣接するチャンバ８、９にまで伝達して不所望な反応が隣接チャンバ９、１０で生じる虞がある。
【０１９８】
また、図２４は、核酸検出カセット１００を制御する検出装置のブロック図を示している。また、図２５は、核酸検出カセット１００を図１４に示される制御システムで制御して核酸を検出するに至る手順を示すフローチャートを示している。
【０１９９】
核酸検出装置（測定ユニット）は、図２４に示されるように、核酸検出カセット１００内のサンプル・チャンバ、増幅チャンバ、検出部での温度等を測定し、ヒータ付きバルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃのヘッドに内蔵されているヒータ出力に温度情報のフィードバックを掛けることにより、所望の温度に制御するための、温度制御部１０２を備え、また、流路におけるサンプルＳ等の送液を制御する送液制御部１０４を備えている。この送液部１０４は、既に説明したポンプ部１６及びポンプ機構２６及びヒータ付きバルブ機構２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃを含んでいる。核酸検出装置は、更に検出部１９、即ち、ＤＮＡチップに生じる反応を測定する測定部１０６を備えている。測定部１０６は、図１に示される電気接触コネクタを利用して電気接触パッドから検出信号を検出し、導通する電極を特定して核酸を特定している。これら温度制御部１０２、送液制御部１０４及び測定部１０６は、コンピュータユニット１１０の制御下にある制御機構１０８で制御されている。
【０２００】
このような核酸検出装置においては、次のように図２５に示す手順で核酸の検出が実施される。
【０２０１】
核酸検出カセット１００は、ユーザに供給される際には、サンプル・チャンバ１１が密閉されないまま提供され、チャンバ１１の開口部（サンプル投入口）４０４が開放可能な状態で供される。この状態で提供された核酸検出カセット１００では、始めにサンプル・チャンバ１１の下側流路が密閉される。（ステップＳ１０）次に、サンプル・チャンバ１１の上側開口部からサンプル・チャンバ１１にサンプルＳが注入される。（ステップＳ１２）その後、サンプル・チャンバ１１の上側開口部が蓋（もしくはシール）４０２で閉じられる。（ステップＳ１４）そして、ヒータ付きバルブ機構２１のヘッド（図示せず）が可撓性部材にて構成されている蓋（シール）４０２及び密着され一体となった可撓性部材２に押し付けられてサンプル・チャンバＳ１４の上側流路が閉じられてサンプルＳがサンプル・チャンバ１１に密閉される。（ステップＳ１６）
【０２０２】
ヒータ付きバルブ機構２１のヒータが動作されてこのヒータが温度制御され、所定温度でサンプルＳが煮沸処理される。（ステップＳ１８）例えば、９５℃で５分間加熱されることにより、サンプルＳ中の核酸が抽出される。次に、ヒータ付きバルブ機構２１のヘッド（図示せず）が可撓性部材２、３から離されてサンプル・チャンバ１１に連通する下側流路が開放される。（ステップＳ２０）また、ヒータ付きバルブ機構２２ａ、２２ｂ、２２ｃの下側ヘッドが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの下面側開口部に可撓性部材３に押しつけて増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに連通する下側流路が閉鎖される。その後、ポンプ２６が動作されて気体圧力がサンプル・チャンバ１１に付加される。従って、サンプル・チャンバ１１から下側流路、貫通流路及び上側流路を介してサンプルＳが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに供給される。（ステップＳ２４）
【０２０３】
更に、ヒータ付きバルブ機構２２ａ、２２ｂ、２２ｃの上部ヘッドが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの開口部に上から押し付けられ、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが密閉された状態で、ヒータ付きバルブ機構２２ａ、２２ｂ、２２ｃのヒータが動作してヒータが温度制御された状態で増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが加熱される。従って、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内のサンプルＳが加熱されてＤＮＡが増幅される。（ステップＳ２８）例えば、６５℃で６０分に亘ってサンプルＳが加熱されることにより、サンプルＳ中の核酸が増幅される。その後、ヒータ付きバルブ機構２２ａ、２２ｂ、２２ｃのヘッドが増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの上側開口部及び下側開口部から離されて増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの上側及び下側で連通する流路が開放される。（ステップＳ３０）次に、バルブ１７ｄをバルブ機構２７ｄにて押し付けることにより、空気抜き孔としての上側流路を介して廃液チャンバ１８に連通される経路を遮断する。（ステップＳ３２）ここで、ポンプ２６が動作されると、気体圧力が増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに付加され、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内のサンプルＳは、下側流路、貫通孔及び上側流路を介して検出部１９のＤＮＡチップ基板に供給される。（ステップＳ３８）検出部１９のＤＮＡチップ基板は、温度制御された状態で加熱されてその内でハイブリタイゼーションが生じさせられる。即ち、ＤＮＡチップ内において、ＤＮＡチップが温度制御された状態でプローブＤＮＡにターゲットＤＮＡが結合（ハイブリタイゼーション）される。
【０２０４】
その後、バルブ１７ｃが開放されることにより、ポンプ部から洗浄液チャンバ１４、更にはＤＮＡチップ基板に通じる流路が連通された状態で、バルブ１７ａ及びバルブ１５ｂが閉鎖される。（ステップＳ４２）この状態で、ポンプ２６が動作されると、気体圧力が洗浄液チャンバ１４に与えられ、洗浄液が検出部１９のＤＮＡチップ基板に供給される。（ステップＳ４４）従って、検出部１９のＤＮＡチップ基板内のサンプルＳは、バルブ１７ｆを介して廃液チャンバ１８に供給されると共に供給された洗浄液で検出部１９のＤＮＡチップ基板上の不必要な（ハイブリダイゼーションに寄与しない）ＤＮＡサンプルが洗浄される。この洗浄時には、検出部１９のＤＮＡチップ基板の温度が制御され、所定温度の洗浄液で洗浄される。（ステップＳ４６）即ち、ＤＮＡチップ内においては、ＤＮＡチップが所定温度に維持された状態でプローブＤＮＡと相補的な配列を持つターゲットＤＮＡを除くＤＮＡがこの洗浄液によって洗浄される。
【０２０５】
洗浄液用のバルブ１７ｃが閉鎖され、バルブ１５ｂが開放されることにより、洗浄液チャンバ１４への連通から挿入剤供給用に切り替えられる。ここで、ポンプ２６が動作されて気体圧力が挿入剤チャンバ１５ａに与えられ、挿入剤が検出部１９のＤＮＡチップ基板に供給される。（ステップＳ５２）この挿入剤の供給に伴い、検出部１９のＤＮＡチップ基板内の洗浄液は、バルブ１７ｆを介して廃液チャンバ１８に排出される。検出部１９が温度制御されて挿入剤が所定温度に維持されると、挿入剤がＤＮＡチップ基板上でのハイブリダイゼーションしたＤＮＡに結合する。（ステップＳ５４）この挿入剤溶液が注入された状態で対極及び個別電極間の電圧印加を行うことにより、挿入剤が酸化還元反応を生じ、それに伴う電流が個別電極で検出され、ハイブリダイゼーション反応が行われた電極が特定される。（ステップＳ５６）ＤＮＡチップのプローブＤＮＡの塩基配列は既知であることから、この酸化還元電流が検出された個別電極が特定されることによってターゲットＤＮＡの塩基配列を特定することができる。即ち、ターゲットＤＮＡの検出対象領域の塩基配列は電流検出電極のプローブＤＮＡ配列と相補的であることが判明する。
【０２０６】
この発明の実施の形態に係る核酸検出カセット及び核酸検出カセットは、上述したような構成並びに構造を有しているが、下記に説明するように種々の改良が与えられても良い。
【０２０７】
反応チャンバ１１０としての増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃには、図２６Ａに示すように予め試薬１１４が貯蔵されている。これら反応チャンバに接続される流路は、充分細い断面積を有していることから、毛細管現象により、チャンバ１１４から外部に流路１１６を通じて試薬１１４が流出してしまう虞がある。完全に反応チャンバ１１０の中心部分に流路に接しないように試薬１１４を滴下することが可能であれば、試薬１１４が流出するような問題を生じさせないようにすることができる。しかし、図２６Ｂに示すように、試薬１１４がチャンバ底面をすべて覆うように多量に投入され、もしくは、微量な試薬１１４であっても、滴下位置が中心からずれて、下側流路１１６と接してしまうように投入される場合、或いは、反応チャンバ１１０内部で試薬１１４が移動してしまい流路１１６と接してしまうような状況が発生した場合には、試薬１１４が流出するような問題を生じることがある。試薬１１４が流出するような問題を生じる場合には、チャンバ１１４内に残留している試薬量が減少してしまうため、増幅反応等の反応処理に寄与できる試薬量が、所定量から変化され、結果として反応の安定性・再現性等の問題が生じてしまう虞がある。しかし、図２７Ａ〜２７Ｊに示されるように試薬１１４を反応チャンバ１１０内に保持することができるような構造を反応チャンバが備える場合には、上述したような流路１１６を通じて試薬１１４が流出してしまうような事態を防止することができる。
【０２０８】
図２７Ａ及び２７Ｂに示されるように反応チャンバ１１０内の壁面にリング状の段差（ステップ）１２０が設けられ、この段差１２０に試薬１１４が滴下されることが採用されても良い。図２７Ａに示される構造では、図２７Ｂに示されるように、リング状段差１２０上に回りこむように試薬１１４を保持させることができ、流路１１６を介して隣接チャンバ１１２に試薬１１４が流通することを防止することができる。このような構造では、反応チャンバ１１０に連通する流路１１６から空間的に離れた箇所に試薬１１４を安定して保持することが可能であるので、試薬１１４の流出を防止することができる。
【０２０９】
図２７Ｃ及び２７Ｄに示されるように反応チャンバ１１０内の空間の中央部に、受け皿状の試薬保持領域１２１を設ける構造であっても良い。この受け皿１２１は、反応チャンバ１１０の内面から延出された支持アーム１２２に単なる円盤上形状でもよいが、好ましくは、図２７Ｅ或いは２７Ｆに示すように縁が盛り上がっている形状が安定的に試薬１１４を保持できるという観点で好ましい。この場合、製造上、反応チャンバ１１０の側壁部から橋状の支持アーム１２２が必要になると考えられる。これは、図２７Ｄに示されるように１本の支持アーム１２２でも、複数本の支持アーム１２２でも受け皿１２１が支持される構造となっていればよい。但し、他の溶液が上部より流入し、試薬１１４と混合され、反応処理後、下部流路１１６より流出しなければならないので、受け皿１２１及び支持体１２２がチャンバを覆う面積は、反応チャンバ１１０の横断面積の半分以下になっていることが好ましい。
【０２１０】
図２７Ｇ及び２７Ｈに示されるように反応チャンバ１１０内の壁面にリング状の段差（ステップ）１２０が設けられ、反応チャンバ１１０内の空間の中央部に、図２７Ｉ或いは図２７Ｊに示すような形状を有する受け皿状の試薬保持領域１２１が設けられるような図２７Ａ及び２７Ｃに示される構造を組み合わせた構造であっても良い。試薬量１１４が多い場合には、受け皿上１２１だけでは、必要な容量を確保できない場合も想定できる。その場合には、受け皿１２１から、支持体１２２、側壁段差１２０に試薬を保持するような構造にすることが試薬１１４を受ける面積を大きくする点で好ましい。受け皿１２１上に滴下された試薬１１４がこれらの構造物上にも伝わっていくためには、支持体１２２の上部にも溝が形成されていることが好ましい。図２７Ｃ及び２７Ｇに示す構造おいては、支持体１２２の上部に溝が形成されている構造となっていても良い。これらの構造は、保持すべき試薬量に応じて、適宜選択すればよい。
【０２１１】
また、図２８８に示すように、反応チャンバ１１０内に網目上の格子１２８が固定されている構造であっても良い。この構造では、試薬１１４を滴下した際に、網目上の格子１２８の網目の間に表面張力で試薬１１４が保持されても良い。
【０２１２】
また、上述のように、例えば、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内に保持されている試薬１１４は、前処理された試料溶液１３０（サンプルＳに相当する。）が、前処理チャンバであるサンプル・チャンバ１１から、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに流入し、増幅チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内で、増幅用試薬１１４と混合され、増幅反応がなされる必要がある。そのためには、試料溶液１３０流入時、もしくは、増幅反応のための加熱処理時に、試薬１１４と試料溶液１３０が混合される必要がある。このことから、図２９Ａ、２９Ｂ及び２９Ｃに示すように、最終的に、試料溶液１３０がチャンバ内に満たされた状態で液面が試薬１１４が保持される位置よりも高い液面となることが要求される。図２９Ａ〜２９Ｃは、夫々図２７Ａ、２７Ｃ及び２７Ｇに示される構造における液面高さの関係を示している。
【０２１３】
図３０Ａ〜３０Ｃには、試薬１１４を保持する更に他の構造を示している。図３０Ａ〜３０Ｃに示す試薬保持構造では、図３０Ｂに示すようにチャンバ１１０の底部に相当する可撓性部材３の一部に窪み１３２或いは図３０Ｃに示すように土手状の囲い１３４が形成されて試薬１１４が保持されている。このような構造にあっても、反応チャンバ１１０の中央部付近に窪み１３２或いは土手状の囲い１３４が形成されることが好ましい。
【０２１４】
本発明の核酸検出カセットによれば、外部環境への核酸の漏れ、また、外部からの核酸の混入を防ぎ、核酸増幅及びその他の必要な処理と標的核酸の検出までを一貫して自動的に処理することができる。
【０２１５】
また、予め内部に保存されている試薬が、所定の位置に保持され、不本意な流出が発生しないため、安定した反応処理及び検出を実現することができる。
【０２１６】
また、サンプル・チャンバ１１から増幅チャンバ１２にサンプル溶液を供給する場合には、図１６に示したように、チャンバ下面側流路２０５を閉鎖し、チャンバ上面側流路２０８が確保されている状態で、チャンバ上面側流路２０６からチャンバ内に溶液が流入する。事前に増幅チャンバ１２内に貯蔵しておく試薬は比較的微量であるため、図２７Ａ〜Ｊ、図２０、図３０Ａ〜Ｃに示したような試薬を保持する構造を具備することにより、増幅チャンバから溶液を流出動作させる前に、不本意に流出してしまうことを防止することが可能である。
【０２１７】
試薬は、ここに記載のように、液体状態で保持しておく場合に限定されず、固体状態で増幅チャンバ１２に導入されても、液体状態で増幅チャンバ１２内に導入後、乾燥工程等を経て、固体状態で保持しておいても良い。
【０２１８】
サンプル溶液を増幅チャンバ１２から、次のチャンバに移動させる場合には、チャンバ下面側流路２０８を開放した状態で、ポンプを動作して気体圧力を増幅チャンバ１２に付加することにより、サンプル溶液はチャンバ下面側流路２０５を介して、次のチャンバに移動することになり、充分に液の動きを制御することが可能である。
【０２１９】
ところが、洗浄液チャンバ１４や挿入剤チャンバ１５ａのように保持しておくべき試薬量が、チャンバ容積と同等の量程度に多い場合、また、チャンバ下面側流路を直接閉鎖する構造を有していない場合、図２６で増幅チャンバ１２での試薬流出の恐れを記載しているのと同様に、不本意に試薬がチャンバから流出してしまう恐れがある。
【０２２０】
そこで、図３１〜３３に記載のように、流出路の一部の断面積を大きくすることにより、流出量を最小限に制御することが可能になる。毛細管現象によりチャンバから流出する溶液が、断面積が変化している地点で停止するためである。図３１には洗浄液チャンバ１４の断面を、図３２には挿入剤チャンバ１５ａの断面を示してある。図中には、予め保持されている液体試薬の液面を模式的に記載してある。また、カセット内での他の領域の動作中に、当該チャンバ内の圧力が若干変動した場合にも、流路断面積が一部大きくなっていることにより、試薬先端位置が大きく変動することがなく、例えば隣接する領域に試薬が不本意に到達してしまう、という状態を防止することが可能である。
【０２２１】
このような効果は、図３３に示した混合チャンバ１３に対しても同様に有効である。即ち、混合チャンバ１３には、予め液体状態の試薬が保持されている場合も、固体状態の試薬が保持されている場合も想定できる。また、チャンバ下面側流路を直接閉鎖できる構造を有している場合だけでなく、有していない場合も想定できる。液体状態の試薬が保持されている場合には、前記洗浄液チャンバ１４及び挿入剤チャンバ１５ａと全く同様である。混合チャンバ１３に保持されている試薬が固体状態であり、最初に混合チャンバ１３内に液体が存在していない場合には、サンプル溶液が増幅チャンバ１２から混合チャンバ１３に供給された時点で、その効果を発揮することが分かる。即ち、混合チャンバ１３に液体が供給されるとほぼ同時に、混合チャンバ下面側流路から毛細管現象で溶液が流出してしまうが、図３３に記載のように、流出路の一部の断面積を大きくすることにより、毛細管現象による流出を断面積が変化している地点で停止させることが出来るので、流出を制御することが可能になる。また、洗浄液チャンバ１４や挿入剤チャンバ１５ａの場合と同様に、カセット内での他の領域の動作中に、当該チャンバ内の圧力が若干変動した場合にも、溶液先端位置が大きく変動しない効果も期待できる。
【０２２２】
図３１〜図３３に示す試料保持チャンバ３１０、３２０、３３０は各々洗浄液チャンバ１４、挿入剤チャンバ１５ａ、混合チャンバ１３に相当する。チャンバ３１０、３２０には、試薬３１２、３２２が貯蔵されている。また、チャンバ３３０にはサンプル溶液３３２が保持される。各々下面側流路２Ｂ、２Ｉ、２Ｍに、貫通孔流路３Ｂ、３Ｉ、３Ｍが接続している。このとき貫通孔流路３Ｂ、３Ｉ、３Ｍの上側３Ｂ２、３Ｉ２、３Ｍ２の断面積が下側よりも大きくなっている。また断面積の大きい貫通孔流路３Ｂ２、３Ｉ２、３Ｍ２に上面側流路１Ｂ２、１Ｉ２、１Ｍ２がそれぞれ接続している。このように貫通孔流路の上側の断面積を大きくすることにより、試薬３１２、３２２、サンプル溶液３３２の流出量を最小限に制御することが可能になる。例えば、３Ｂ、３Ｉ、３Ｍの断面はφ1mmとし、３Ｂ２、３Ｉ２、３Ｍ２の断面をφ2mmとすることにより、前記の効果を得ることが可能である。
【０２２３】
また、洗浄液チャンバ１４、挿入剤チャンバ１５ａ、あるいは試料保持チャンバからの溶液の不本意な流出を防止する手段として、流路の疎水性処理を行うことが望ましい。図３４に示す試料保持チャンバ３４０は各々洗浄液チャンバ１４、挿入剤チャンバ１５ａ、もしくは試料保持チャンバに相当する。図３４において、チャンバ３４０には、試薬３４１が貯蔵されている。チャンバ３４０には上面側流路１Ｒ１、下面側流路２Ｒが接続し、下面側流路２Ｒには貫通孔流路３Ｒを介して上面側流路１Ｒ２が接続している。少なくともチャンバ下面側流路２Ｒを疎水性処理することにより、チャンバ内に溶液が流入した際に、チャンバ内圧が上昇しない限り、下面側流路内に溶液が侵入することがないため、毛細管現象により溶液が下面側流路を介して流出してしまう恐れがない。洗浄液チャンバ１４及び挿入剤チャンバ１５ａについては、チャンバに予め装填されている洗浄液及び挿入剤溶液を確実にチャンバ内に充填しておくことが可能となる。試料保持チャンバ１３については、予め液体状態の試薬を装填しておく場合には、前記洗浄液チャンバ、挿入剤チャンバと同様に確実にチャンバ内に試薬を充填しておく効果を期待でき、試料保持チャンバに予め装填しておく試薬が固体状態である場合にも、サンプル溶液が混合チャンバに供給された際に、サンプル溶液がチャンバ下面側流路から毛細管現象により不本意に流出してしまうことを防止することが出来る。疎水性処理を行う流路は、前記の２Ｒに加えて、それぞれ、３Ｒ、１Ｒ２に施されていればより確実に上記の作用を得ることが出来る。また、上面側流路、即ち１Ｒ１に対して疎水性処理を行うことにより、カセットを誤って転倒してしまった際にも、チャンバ内の溶液が逆流することを防止する効果がある。混合チャンバの上面側流路１Ｒ１に対しては、チャンバ内に液体試薬を充填しておく場合には、洗浄液チャンバや挿入剤チャンバと同様にカセット転倒の際の逆流防止の効果が、また、増幅チャンバからのサンプル溶液流入のための流路でもあるため、圧力により疎水性流路１Ｒ１から親水性のチャンバＭに到達したサンプル溶液が、容易にチャンバ内に流入することが出来る。即ち、所謂「液切れ」を良くする効果も期待できる。
【０２２４】
流路の断面積を一部大きくする構成と、疎水性処理を施す手法を両方とも施すことにより、より一層の効果を期待することも可能である。即ち、疎水性処理を施すことにより、溶液が毛細管現象により流路に侵入するのを防止し、チャンバ内の内圧が変動することにより溶液が流路内に侵入してしまった場合には、途中で流路の断面積が大きくなっている箇所で、溶液の先端の移動量が小さくなる。それによって、隣接する機能、即ち、他の試薬との混合、他の溶液との混合、隣接するチャンバへの流入、他の部位への溶液の侵入等を防止することが可能である。
【０２２５】
更には、流路の疎水性処理は、洗浄液チャンバ、挿入剤チャンバ、試料保持チャンバだけでなく、サンプル・チャンバ１１の流路や、増幅チャンバ１２の流路に施しても、有効である。図３５Ａのチャンバ３５０はサンプル・チャンバ１１に相当し、図３５Ａにおいて、チャンバ３５０には上面側流路１Ｓ１、下面側流路２Ｓが接続し、下面側流路２Ｓには貫通孔流路３Ｓを介して上面側流路１Ｓ２が接続している。サンプル・チャンバ３５０の下面側流路２Ｓを疎水性処理することにより、カセットを装置にセットしてサンプル・チャンバ下面側流路２Ｓを閉鎖してからサンプル溶液を注入しなくても、下面側流路２Ｓを開放したままサンプル溶液を注入しても、下面側流路２Ｓからサンプル溶液は流出しないため、より厳密な検査が可能になる。更に、サンプル・チャンバの上面側流路１Ｓ１を疎水性処理することにより、前記洗浄液チャンバ・挿入剤チャンバと同様に、サンプル溶液注入後のカセット転倒の際のサンプル溶液流出を防止する効果を期待できる。
【０２２６】
図３５Ｂのチャンバ３５５は増幅チャンバ１２を示す。図３５Ｂにおいて、チャンバ３５５には上面側流路１Ａ１、下面側流路２Ａが接続し、下面側流路２Ａには貫通孔流路３Ａを介して上面側流路１Ａ２が接続している。
【０２２７】
増幅チャンバ３５５に関しては、下面側流路２Ａの疎水性処理は、サンプル・チャンバと同様にサンプル溶液注入後の流出を防止する効果が期待できる。増幅チャンバの上面側流路１Ａ１の疎水性処理は、サンプル・チャンバからの疎水性流路１Ａ１から親水性の増幅チャンバ３５５内に達したサンプル溶液が、容易にチャンバ内に流入することが期待できる。必ずしも、増幅チャンバ３５５内全体が親水性でなく、増幅チャンバ３５５内の、上面側流路１Ａ１との接続部の領域のみが親水性であっても、同様の効果が期待できる。即ち、上面側流路１Ａ１から増幅チャンバ３５５に到達した溶液が、増幅チャンバ３５５の上面側流路１Ａ１との接続部の親水性領域に誘導されるようにして、増幅チャンバ３５５に落下することが可能となる。また、混合チャンバに対しても、同様に上面側流路１Ｍ１との接続部を部分的に親水性にすることにより同様の効果を期待できる。
【０２２８】
更には、流路の疎水性処理は、増幅チャンバ１２からのバイパス流路や、混合チャンバ１３からのバイパス流路に施しても、有効である。図３６Ａのチャンバ３６０は増幅チャンバ１２のバイパス流路側断面を示す。図３６Ａにおいて、チャンバ３６０には上面側流路１Ａ３が接続している。チャンバ３６０に関しては、上面側流路１Ａ３の疎水性処理は、サンプル・チャンバから増幅チャンバへサンプル溶液を送液する際に、ポンプ部からの気体圧力排出経路である上面側流路１Ａ３にサンプル溶液が誤って進入してしまうことを防止する効果を期待できる。図３６Ｂのチャンバ３６５は混合チャンバ１３のバイパス流路側断面を示す。図３６Ｂにおいて、チャンバ３６５には上面側流路１Ｍ３が接続している。チャンバ３６５に関しては、上面側流路１Ｍ３の疎水性処理は、サンプル溶液を送液する際に、ポンプ部からの気体圧力排出経路である上面側流路１Ｍ３にサンプル溶液が誤って進入してしまうことを防止する効果を期待できる。図３４、図３５Ａ、図３５Ｂ、図３６Ａ及び図３６Ｂにおいて、斜線で示した流路の領域は、疎水性であることが好ましい領域を示してある。それに対して、他の領域は親水性であることが好ましい。このように、チャンバ内を親水性に、流路内を疎水性にすることにより、溶液の制御をより厳密に行うことが可能になる。
【０２２９】
以上説明したように、この発明によれば、核酸の抽出、増幅、検出等の工程を自動でおこない、標的核酸を検出することを目的とした核酸検出カセット及びこの核酸検出カセットを用いた核酸検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３０】
【図１】本発明の実施形態に係わる核酸検出カセットの全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】核酸検査を実施する為の核酸検出カセットの機能ブロック図である。
【図３】核酸検出カセットのサンプル・チャンバ部及びその周辺を示す概略断面図である。
【図４Ａ】核酸検出カセットのサンプル・チャンバ部（Ｓ）、増幅チャンバ部（Ａ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】増幅チャンバ部（Ａ）の図４Ａとは異なる方向での断面図である
【図５Ａ】核酸検出カセットの試料保持チャンバ部（Ｍ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【図５Ｂ】試料保持チャンバ部（Ｍ）の図５Ａとは異なる方向での概略断面図である。
【図６】核酸検査を実施する為の核酸検出カセットの検出部（Ｄ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【図７】核酸検出カセットにおける検出部（Ｄ）における流路構成と電極配置の概略を模式的に説明した図である。
【図８】核酸検出カセットにおける検出部（Ｄ）における流路構成と電極配置の概略を模式的に説明した図である。
【図９】核酸検査を実施する為の核酸検出カセットの機能ブロック図である。
【図１０Ａ】核酸検出カセットの洗浄液チャンバ部（Ｂ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【図１０Ｂ】核酸検出カセットの洗浄液チャンバ部（Ｂ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【図１１】核酸検出カセットの廃液チャンバ部（Ｗ）及びその周辺を示す概略断面図である。
【図１２】核酸検査を実施する為の核酸検出カセットの機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係わる核酸検出カセットの上面を概略的に示す平面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係わる核酸検出カセットの下面を概略的に示す平面図である。
【図１５】図１に示される核酸検出カセットを動作させる核酸検出装置に備えられる各動作部を核酸検出カセットと共に示すブロック図である。
【図１６】図１に示される核酸検出カセットにおけるサンプル・チャンバから増幅チャンバへのヒータ付きバルブ機能における送液動作を概略的に示す断面図である。
【図１７Ａ】図１に示される核酸検出カセットにおける増幅チャンバを加熱する際のヒータ付きバルブ機能における加熱動作を概略的に示す断面図である。
【図１７Ｂ】図１に示される核酸検出カセットにおける増幅チャンバを加熱する際のヒータ付きバルブ機能における加熱動作を概略的に示す断面図である。
【図１７Ｃ】図１に示される核酸検出カセットにおける増幅チャンバを加熱する際のヒータ付きバルブ機能における加熱動作を概略的に示す断面図である。
【図１８Ａ】図１に示される核酸検出カセットにおけるサンプル・チャンバから増幅チャンバにサンプルを分配する図１及び図１３、図１４に示す構造とは異なる他の構造例をその分配動作と共に概略的に示す断面図である。
【図１８Ｂ】図１に示される核酸検出カセットにおけるサンプル・チャンバから増幅チャンバにサンプルを分配する図１及び図１３、図１４に示す構造とは異なる他の構造例をその分配動作と共に概略的に示す断面図である。
【図１８Ｃ】図１に示される核酸検出カセットにおけるサンプル・チャンバから増幅チャンバにサンプルを分配する図１及び図１３、図１４に示す構造とは異なる他の構造例をその分配動作と共に概略的に示す断面図である。
【図１９】図１８に示される構造においてサンプルを３分割する流路配置を模示的に示すブロック図である。
【図２０Ａ】図１に示される核酸検出カセットにおけるポンプ部及びこのポンプ部を作動させるポンプ機構の動作を概略的に示す断面図である。
【図２０Ｂ】図１に示される核酸検出カセットにおけるポンプ部及びこのポンプ部を作動させるポンプ機構の動作を概略的に示す断面図である。
【図２１】図１に示される核酸検出カセットにおける増幅チャンバの加熱を模示的に示す説明図である。
【図２２】図１に示される核酸検出カセットと比較する為の比較例１における増幅チャンバの加熱を模示的に示す説明図である。
【図２３】図１に示される核酸検出カセットと比較する為の比較例２における増幅チャンバの加熱を模示的に示す説明図である。
【図２４】図１に示される核酸検出カセットにおける核酸検査を実施する為の核酸件室装置を示すブロック図である。
【図２５】図１に示される核酸検出カセット及び図２４に示された核酸検出装置における検査工程を示すフローチャートである。
【図２６Ａ】図１に示された核酸検出カセットの反応チャンバ部（増幅チャンバ）における供給試薬が隣接チャンバに移行されるような例を模式的に示す断面図である。
【図２６Ｂ】図１に示された核酸検出カセットの反応チャンバ部（増幅チャンバ）における供給試薬が隣接チャンバに移行されるような例を模式的に示す断面図である。
【図２７Ａ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる試薬保持構造を概略的に示す断面図である。
【図２７Ｂ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる試薬保持構造の他の実施例を概略的に示す横断面図である。
【図２７Ｃ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる他の試薬保持構造を概略的に示す断面図である
【図２７Ｄ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる他の試薬保持構造を概略的に示す横断面図である。
【図２７Ｅ】図２７Ｃ及び図２７Ｄに示される構造の変形例に係る構造例を示す断面図である。
【図２７Ｆ】図２７Ｃ及び図２７Ｄに示される構造の変形例に係る他の構造例を示す断面図である。
【図２７Ｇ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる更に他の試薬保持構造を概略的に示す断面図である。
【図２７Ｈ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる更に他の試薬保持構造を概略的に示す横断面図である。
【図２７Ｉ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる試薬保持構造の更に他の構造例を示す断面図である。
【図２７Ｊ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる試薬保持構造の更に他の構造例を示す断面図である。
【図２８】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる更に他の試薬保持構造を概略的に示す断面図である。
【図２９Ａ】図２７Ａに示される試薬保持構造における溶液流入における液面の変化を概略的に示す断面図である。
【図２９Ｂ】図２７Ｂに示される試薬保持構造における溶液流入における液面の変化を概略的に示す断面図である。
【図２９Ｃ】図２７Ｃに示される試薬保持構造における溶液流入における液面の変化を概略的に示す断面図である。
【図３０Ａ】図１に示される核酸検出カセットの反応チャンバに設けることができる更に他の試薬保持構造を概略的に示す断面図である。
【図３０Ｂ】図３０Ａに示した構造の一部を抜き出して示す断面図である。
【図３０Ｃ】図３０Ａに示した構造の一部を抜き出して示す断面図である。
【図３１】図１０Ａにおいて、洗浄液チャンバ部の、流路断面積を大きくした場合の効果を説明する図である。
【図３２】図３７において、挿入剤チャンバ部の流路断面積を大きくした場合の効果を説明する図である。
【図３３】図５Ａにおいて、試料保持チャンバ部の流路断面積を大きくした場合の効果を説明する図である。
【図３４】図５Ａ、図１０Ａ及び図３７において、流路内面を疎水性処理した場合の効果を説明する図である。
【図３５Ａ】図３において、サンプル・チャンバ部の流路内面を疎水性処理した場合の効果を説明する図である。
【図３５Ｂ】図４Ａにおいて、増幅チャンバ部の流路内面を疎水性処理した場合の効果を説明する図である。
【図３６Ａ】図４Ｂにおいて、増幅チャンバ部の流路内面を疎水性処理した場合の効果を説明する図である。
【図３６Ｂ】図５Ｂにおいて、試料保持チャンバ部の流路内面を疎水性処理した場合の効果を説明する図である。
【図３７】核酸検出カセットの挿入剤チャンバ部及びその周辺を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０２３１】
１…カセット本体、２、３…可撓性部材、１１…サンプル・チャンバ、１２ａ〜１２ｃ…増幅チャンバ、１３…混合チャンバ、１４…洗浄剤チャンバ、１５…挿入剤チャンバ、１６…ポンプ部、１７ａ〜１７ｅ…バルブ、１８…廃液チャンバ、１９…目的核酸検出部、２０…断熱用掘り込み部、２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…ヒータ付きのバルブ機構、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ…バルブ機構、５０ａ〜５０ｃ…流路、１００…核酸検出カセット、１１２…測定ユニット、２０１ａ〜２０１ｆ…ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010068783.tif 000012
【図９】
2010068783.tif 000013
【図１０Ａ】
2010068783.tif 000014
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010068783.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
2010068783.tif 000020
【図１６】
2010068783.tif 000021
【図１７Ａ】
2010068783.tif 000022
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
2010068783.tif 000036
【図２６Ｂ】
2010068783.tif 000037
【図２７Ａ】
2010068783.tif 000038
【図２７Ｂ】
2010068783.tif 000039
【図２７Ｃ】
2010068783.tif 000040
【図２７Ｄ】
2010068783.tif 000041
【図２７Ｅ】
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【図２７Ｆ】
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【図２７Ｇ】
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【図２７Ｈ】
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【図２７Ｉ】
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【図２７Ｊ】
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【図２８】
2010068783.tif 000048
【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３７】
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