(57)【要約】【課題】ターゲットＤＮＡの調製から光検出部でプローブＤＮＡの位置から入射する光を検出するまでの工程を比較的簡単に実行する。【解決手段】カートリッジ本体５４を回転させると、そのカートリッジ本体５４と独立して設けられる反応槽３０の流体出入口３０ａの位置に対して、カートリッジ本体５４やリングアレイ５３の上面に設けられた流通ポート、結合流通ポート及び流路入口５３ｃが順次対向するように切り替わる。また、そのカートリッジ本体５４と独立して設けられる光検出部としてのコリメータレンズ６２ａの位置に対して複数のプローブＤＮＡ５３ａの位置が順次対向するように切り替わる。【選択図】図２
2010158235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りに回転可能なハウジングと、
前記ハウジングの内部に形成されターゲットＤＮＡを調製するための流体を収容する複数の試薬スペース及び前記中心軸と同軸の円周形状に形成され複数のプローブＤＮＡが該円周形状に沿ってスポットされたＤＮＡアレイスペースを含む複数の流体収容スペースと、
前記複数の流体収容スペースの各々に連通し、前記ハウジングの上面にて前記中心軸と同軸の円周に沿って並設された複数の開口部と、
を備え、
前記ハウジングを回転させると、該ハウジングと独立して設けられる反応槽の流体出入口に相当する位置に対して前記複数の開口部が順次対向するように切り替わると共に、該ハウジングと独立して設けられる光検出部に相当する位置に対して前記複数のプローブＤＮＡの位置が順次対向するように切り替わる、
ＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項２】
前記ハウジングは略円盤状に形成されている、
請求項１に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項３】
前記複数のプローブＤＮＡは、前記中心軸と同軸の径が異なる複数の円周形状に沿ってスポットされている、
請求項１又は２に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジであって、
前記ハウジングの中心軸と同軸の円形に形成され、回転不能に固定されると共に前記反応槽を上面側にて支持可能であり、該反応槽の流体出入口から上下方向に貫通する貫通孔を有する円形バルブを備え、
ハウジングを回転させると、前記円形バルブの貫通孔に対して前記複数の開口部が順次対向するように切り替わる、
ＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジであって、
前記光検出部に相当する位置に対向する前記プローブＤＮＡの位置から入射した光を該光検出部に相当する位置へ導く導光部を備えている、
ＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項６】
前記円形バルブは、前記光検出部に相当する位置に対向する前記プローブＤＮＡの位置から入射した光を該光検出部に相当する位置へ導く導光部を有している、
請求項４に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項７】
前記導光部は、前記光検出部に相当する位置に対向する前記プローブＤＮＡの位置から入射した光を、コリメートして該光検出部に相当する位置へ導くレンズである、
請求項５又は６に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジであって、
前記ＤＮＡアレイスペースに対して前記光検出部に相当する位置とは反対側に設けられ材質がカーボン、カーボンを含有する樹脂又は金属の高熱伝導部材、
を備えたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジであって、
前記ＤＮＡアレイスペースに対して前記光検出部に相当する位置と同じ側に設けられ前記光検出部に相当する位置に通じる通過部を有し材質がカーボン、カーボンを含有する樹脂又は金属の低反射リング、
を備えたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項１０】
前記複数の流体収容スペースには、前記ターゲットＤＮＡを精製するカラムが内蔵されたカラム内蔵スペースと該カラム内蔵スペースの上方に連通される廃液タンクとが含まれ、前記複数の開口部には、前記カラム内蔵スペースに連通する第１及び第２開口部が存在し、前記第１開口部は前記カラムの下方に連通し、前記第２開口部は前記カラムの上方に連通している、
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項１１】
前記ＤＮＡアレイスペースには、予め決められた２以上の位置に標識付きマーカーがスポットされている、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジを装着する装着手段と、
前記装着手段に装着されたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジのハウジングを前記中心軸で回転させる回転手段と、
前記反応槽と、
前記光検出部と、
前記開口部を介して、前記流体収容スペースに収容された流体を前記反応槽へ、また、前記反応槽に収容された流体を前記流体収容スペースへ移送可能な移送手段と、
を備え、
前記装着手段に装着されたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジのハウジングを前記回転手段によって回転させると、前記反応槽の流体出入口に対して前記装着したＤＮＡアレイ内蔵カートリッジの複数の開口部が順次対向するように切り替わると共に、前記光検出部に対して前記複数のプローブＤＮＡの位置が順次対向するように切り替わる、
分析装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジの使用方法であって、
（ａ）前記ターゲットＤＮＡを調製するための流体が前記試薬スペースに収容されたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジを用意する工程と、
（ｂ）前記ＤＮＡアレイ内蔵カートリッジのハウジングと独立して設けられ前記ターゲットＤＮＡの元となる試料を収容した反応槽を用意する工程と、
（ｃ）前記ハウジングを回転させて前記反応槽の流体出入口に対して各試薬スペースの開口部が順次対向するように切り替えるにあたり、前記反応槽と各試薬スペースの開口部とが対向した状態で一旦前記ハウジングを停止させ、該反応槽と該試薬スペースとの間で流体を移送させることにより前記ターゲットＤＮＡを調製して最終的に前記反応槽内に収容する工程と、
（ｄ）前記ハウジングを回転させて前記反応槽の流体出入口に対して前記ＤＮＡアレイスペースの開口部が対向するようにし、その状態で前記反応槽内のターゲットＤＮＡを前記ＤＮＡアレイスペースへ流入させて該ターゲットＤＮＡと各プローブＤＮＡとを反応させる工程と、
（ｅ）前記ハウジングを回転させて、反応後のプローブＤＮＡの位置から入射する光を前記ハウジングと独立して設けられた光検出部によって検出する工程と、
を含む使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡアレイ内蔵カートリッジ、分析装置及びＤＮＡアレイ内蔵カートリッジの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プローブＤＮＡを円状に配設したＤＮＡアレイが知られている。例えば、特許文献１に記載のＤＮＡアレイは、円盤状の基板に、プローブＤＮＡが同心円状に複数配設されている。そして、ＤＮＡアレイ読み取り装置は、このＤＮＡアレイを１回転させると、１つの円状に配設されたプローブＤＮＡの位置から入射した光を検出するものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３８６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＤＮＡアレイでは、ＤＮＡアレイ読み取り装置で、プローブＤＮＡの位置から入射した光を検出する前に、別の装置で、ターゲットＤＮＡを調製し、このプローブＤＮＡとハイブリダイゼーション反応させる等の処理を行う必要がある。例えば、ターゲットＤＮＡの調製から、ハイブリダイゼーション反応後のプローブＤＮＡの位置からの光を検出するまでの一連の手順で考えれば、例えば、装置間でＤＮＡアレイを移動させるなどの手間が必要であった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、ターゲットＤＮＡの調製から光検出部でプローブＤＮＡの位置から入射する光を検出するまでの工程を比較的簡単に実行することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジは、
中心軸の周りに回転可能なハウジングと、
前記ハウジングの内部に形成されターゲットＤＮＡを調製するための流体を収容する複数の試薬スペース及び前記中心軸と同軸の円周形状に形成され複数のプローブＤＮＡが該円周形状に沿ってスポットされたＤＮＡアレイスペースを含む複数の流体収容スペースと、
前記複数の流体収容スペースの各々に連通し、前記ハウジングの上面にて前記中心軸と同軸の円周に沿って並設された複数の開口部と、
を備え、
前記ハウジングを回転させると、該ハウジングと独立して設けられる反応槽の流体出入口に相当する位置に対して前記複数の開口部が順次対向するように切り替わると共に、該ハウジングと独立して設けられる光検出部に相当する位置に対して前記複数のプローブＤＮＡの位置が順次対向するように切り替わるものである。
【０００８】
このＤＮＡアレイ内蔵カートリッジでは、ハウジングを回転させて反応槽の流体出入口に対して各試薬スペースの開口部が順次対向するように切り替えるにあたり、反応槽と各試薬スペースの開口部とが対向した状態で一旦ハウジングを停止させ、該反応槽と該試薬スペースとの間で流体を移送させることによりターゲットＤＮＡを調製して最終的に反応槽内に収容することが可能となる。続いて、ハウジングを回転させて反応槽の流体出入口に対してＤＮＡアレイスペースの開口部が対向するようにすると、その状態で反応槽内のターゲットＤＮＡをＤＮＡアレイスペースへ流入させて該ターゲットＤＮＡと各プローブＤＮＡとを反応させることが可能となる。続いて、ハウジングを回転させると、反応後のプローブＤＮＡの位置から入射する光を光検出部によって検出することが可能となる。したがって、ターゲットＤＮＡの調製から光検出部でプローブＤＮＡの位置から入射する光を検出するまでの工程を比較的簡単に実行することができる。
【０００９】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジにおいて、前記ハウジングは略円盤状に形成されているものとしてもよい。こうすれば、ハウジングを回転させやすい。
【００１０】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジにおいて、前記複数のプローブＤＮＡは、前記中心軸と同軸の径が異なる複数の円周形状に沿ってスポットされているものとしてもよい。こうすれば、より多くのプローブＤＮＡをスポットすることができる。
【００１１】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジは、前記ハウジングの中心軸と同軸の円形に形成され、回転不能に固定されると共に前記反応槽を上面側にて支持可能であり、該反応槽の流体出入口から上下方向に貫通する貫通孔を有する円形バルブを備え、ハウジングを回転させると、前記円形バルブの貫通孔に対して前記複数の開口部が順次対向するように切り替わるものとしてもよい。こうすれば、比較的簡単な構成でいずれか１つの流体収容スペースと反応槽とを連通させることができる。
【００１２】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジは、前記光検出部に相当する位置に対向する前記プローブＤＮＡの位置から入射した光を該光検出部に相当する位置へ導く導光部を備えているものとしてもよい。こうすれば、プローブＤＮＡの位置から入射した光を効率よく光検出部に相当する位置へ導くことができる。
【００１３】
円形バルブを備えた態様の本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジにおいて、前記円形バルブは、前記光検出部に相当する位置に対向する前記プローブＤＮＡの位置から入射した光を該光検出部に相当する位置へ導く導光部を有しているものとしてもよい。こうすれば、円形バルブと導光部とがそれぞれ別に形成されているものに比して、比較的簡単な構造とすることができる。
【００１４】
導光部を有する態様の本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジにおいて、前記導光部は、前記光検出部に相当する位置に対向する前記プローブＤＮＡの位置から入射した光を、コリメートして該光検出部に相当する位置へ導くレンズであるものとしてもよい。こうすれば、プローブＤＮＡの位置から入射した光を一層効率よく検出部に相当する位置へ導くことができる。
【００１５】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジは、前記ＤＮＡアレイスペースに対して前記光検出部に相当する位置とは反対側に設けられ材質がカーボン、カーボンを含有する樹脂又は金属の高熱伝導部材を備えたものとしてもよい。こうすれば、カーボン、カーボンを含有する樹脂又は金属は比較的熱伝導率が高く、ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させる時に、スポットされたプローブＤＮＡ間の温度のばらつきを比較的小さくすることができる。また、外乱による光検出の誤差を抑制することができる。このように高熱伝導部材を備えたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジにおいて、更に、前記ＤＮＡアレイスペースに対して前記光検出部に相当する位置と同じ側に設けられ前記光検出部に相当する位置に通じる通過部を有し材質がカーボン、カーボンを含有する樹脂又は金属の低反射リングを備えたものとしてもよい。こうすれば、外乱による光検出の誤差を一層抑制することができる。
【００１６】
本発明のＤＮＡ内蔵カートリッジにおいて、前記複数の流体収容スペースには、前記ターゲットＤＮＡを精製するカラムが内蔵されたカラム内蔵スペースと該カラム内蔵スペースの上方に連通される廃液タンクとが含まれ、前記複数の開口部には、前記カラム内蔵スペースに連通する第１及び第２開口部が存在し、前記第１開口部は前記カラムの下方に連通し、前記第２開口部は前記カラムの上方に連通していてもよい。この場合、第２開口部を閉鎖し、第１開口部からターゲットＤＮＡを含む溶液をカラムの下方から上方へ通過させたあと廃液タンクに送り込む。これにより、カラムにターゲットＤＮＡが吸着する。その後、第１開口部を閉鎖し、第２開口部から洗浄液をカラムの上方を経て廃液タンクに送り込む。これにより、カラムの上方から廃液タンクに至る通路を洗浄することができる。この通路は、後述するように溶出液を溜めておく空間になるため、ここを洗浄することで溶出液のコンタミが抑制される。その後、第２開口部を閉鎖し、第１開口部から溶出液を廃液タンクに入り込む手前の通路に溜まるように送り込む。これにより、溶出液にはカラムから脱着したプローブＤＮＡが溶出した状態となる。その後、第１開口部を閉鎖し、第２開口部から溶出液を吸い出して回収する。これにより、溶出液をカラムを通過させずに第２開口部から回収することができる。このため、溶出液をカラムを通過させながら回収する場合に比べて、回収ロスが少なくなる。
【００１７】
本発明のＤＮＡ内蔵カートリッジにおいて、前記ＤＮＡアレイスペースには、予め決められた２以上の位置に標識付きマーカーがスポットされていてもよい。こうすれば、例えばＤＮＡアレイが水平ではなく傾いていた場合にはその傾きに応じて各位置の標識付きマーカーの蛍光強度が異なるため、各位置の標識付きマーカーの蛍光強度の異なる程度に基づいて各プローブＤＮＡのスポット位置における補正係数を算出し、各プローブＤＮＡの蛍光強度をその補正係数で補正することができる。
【００１８】
本発明の分析装置は、
上述したずれかのＤＮＡアレイ内蔵カートリッジを装着する装着手段と、
前記装着手段に装着されたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジのハウジングを前記中心軸で回転させる回転手段と、
前記反応槽と、
前記光検出部と、
前記開口部を介して、前記流体収容スペースに収容された流体を前記反応槽へ、また、前記反応槽に収容された流体を前記流体収容スペースへ移送可能な移送手段と、
を備え、
前記装着手段に装着されたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジのハウジングを前記回転手段によって回転させると、前記反応槽の流体出入口に対して前記装着したＤＮＡアレイ内蔵カートリッジの複数の開口部が順次対向するように切り替わると共に、前記光検出部に対して前記複数のプローブＤＮＡの位置が順次対向するように切り替わる、
ものである。
【００１９】
この分析装置では、ハウジングを回転させて反応槽の流体出入口に対して各試薬スペースの開口部が順次対向するように切り替えるにあたり、反応槽と各試薬スペースの開口部とが対向した状態で一旦ハウジングを停止させ、該反応槽と該試薬スペースとの間で流体を移送させることによりターゲットＤＮＡを調製して最終的に反応槽内に収容することが可能となる。続いて、ハウジングを回転させて反応槽の流体出入口に対してＤＮＡアレイスペースの開口部が対向するようにすると、その状態で反応槽内のターゲットＤＮＡをＤＮＡアレイスペースへ流入させて該ターゲットＤＮＡと各プローブＤＮＡとを反応させることが可能となる。続いて、ハウジングを回転させると、反応後のプローブＤＮＡの位置から入射する光を光検出部によって検出することが可能となる。したがって、ターゲットＤＮＡの調製から光検出部でプローブＤＮＡの位置から入射する光を検出するまでの工程を比較的簡単に実行することができる。
【００２０】
本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジの使用方法は、
（ａ）前記ターゲットＤＮＡを調製するための流体が前記試薬スペースに収容されたＤＮＡアレイ内蔵カートリッジを用意する工程と、
（ｂ）前記ＤＮＡアレイ内蔵カートリッジのハウジングと独立して設けられ前記ターゲットＤＮＡの元となる試料を収容した反応槽を用意する工程と、
（ｃ）前記ハウジングを回転させて前記反応槽の流体出入口に対して各試薬スペースの開口部が順次対向するように切り替えるにあたり、前記反応槽と各試薬スペースとが対向した状態で一旦前記ハウジングを停止させ、該反応槽と該試薬スペースとの間で流体を移送させることにより前記ターゲットＤＮＡを調製して最終的に前記反応槽内に収容する工程と、
（ｄ）前記ハウジングを回転させて前記反応槽の流体出入口に対して前記ＤＮＡアレイスペースの開口部が対向するようにし、その状態で前記反応槽内のターゲットＤＮＡを前記ＤＮＡアレイスペースへ流入させて該ターゲットＤＮＡと各プローブＤＮＡとを反応させる工程と、
（ｅ）前記ハウジングを回転させて、反応後のプローブＤＮＡの位置から入射する光を前記ハウジングと独立して設けられた光検出部によって検出する工程と、
を含むものである。
【００２１】
この使用方法によれば、ターゲットＤＮＡの調製から光検出部でプローブＤＮＡの位置から入射する光を検出するまでの工程を比較的簡単に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】分析装置９０の構成の概略を示す構成図。
【図２】カートリッジ５０の組み立て斜視図。
【図３】リングアレイ５３の平面図。
【図４】リングアレイ５３のＡ−Ａ’断面図。
【図５】カートリッジ本体５４の第１層５４ａの平面図。
【図６】カートリッジ本体５４の第２層５４ｂの平面図。
【図７】カートリッジ本体５４の第３層５４ｃの平面図。
【図８】カートリッジ本体５４の第４層５４ｄの平面図。
【図９】カートリッジ装着機構８０の説明図。
【図１０】カートリッジ５０をカートリッジ装着機構８０に装着したときのＢ−Ｂ’部分断面図。
【図１１】米のゲノムＤＮＡを増幅して調整するときの手順の説明図。
【図１２】調整したＤＮＡをプローブＤＮＡと反応させる手順の説明図。
【図１３】光検出処理ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図１４】プローブＤＮＡ５３ａの他のスポットのしかたの説明図。
【図１５】プローブＤＮＡ５３ａの他のスポットのしかたの説明図。
【図１６】高熱伝導部材５８を備えたカートリッジ１５０の組立斜視図。
【図１７】低反射リング１５８を備えたカートリッジ１５０の組立斜視図。
【図１８】カラム内蔵スペース３０６の周辺を示す説明図。
【図１９】別のカラム内蔵スペース３０６の周辺を示す説明図。
【図２０】蛇行している拡散流路３２７ｆを示す説明図。
【図２１】回転ステージ３８にカートリッジ５０を装着する様子を示す説明図。
【図２２】標識付きマーカー５３ｍを備えたリングアレイ５３の説明図。
【図２３】反応槽３０の詳細を表す説明図で、（ａ）は短い回転子７４を入れたとき、（ｂ）は長い回転子７５を入れたときの様子を示す。
【図２４】接続口３２８ｈから廃液タンク３２８に至る通路の斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は分析装置９０の構成の概略を示す構成図、図２はカートリッジ５０の組み立て斜視図である。なお、本実施形態では、分析装置９０はＤＮＡから米の品種を識別するものとして説明する。
【００２４】
分析装置９０は、図１に示すように、カートリッジ５０を装着可能なカートリッジ装着機構８０と、液体を収容可能な反応槽３０と、カートリッジ５０をその中心軸の周りに回転移動させる回転機構３２とを備えている。また、カートリッジ５０の液体収容部や反応槽３０へ差圧を作用させて液体を移送可能なポンプ３４と、反応槽３０を支持部材９２に固定する反応槽固定部３６と、光ファイバ６２を介して光を入力し検出する光検出ユニット６０とを備えている。更に、分析装置９０での処理の開始をユーザが指示する図示しないスタートボタンと、分析装置９０の全体をコントロールするコントローラ４０とを備えている。更にまた、カートリッジ装着機構８０により装着されたカートリッジ５０の温度を調節可能なカートリッジ用ペルチェ素子３８ａと、反応槽３０の温度を調節可能な反応槽用ペルチェ素子３６ａとを備えている。この分析装置９０は、その最下部に配置される矩形状のベース９０ａと、ベース９０ａの手前側に配設された側面Ｌ字状の支持部材９２とを備えている。この支持部材９２には、中段面９２ａとその中段面９２ａの背面側に上方へ立設した立壁部９２ｂが形成されている。また、支持部材９２の背面側に、ポンプ３４やコントローラ４０などが配設されている。
【００２５】
カートリッジ５０は、図２に示すように、反応槽３０が差し込まれる円形バルブ５１と、円周形状に沿って複数のプローブＤＮＡ５３ａがスポットされたリングアレイ５３と、この円形バルブ５１やリングアレイ５３がセンターピン５５によって組み付けられ上面に複数のポートが並設されたカートリッジ本体５４とを備えている。
【００２６】
円形バルブ５１は、カートリッジ本体５４の中心軸５９と同軸の円形に形成されており、集光レンズ５７を備えている。この円形バルブ５１は、中心に挿通されたセンターピン５５によって支持されている。また、円形バルブ５１は、互いに平行な立壁５１ｃ，５１ｃと切り欠き部５１ｄが形成されたブロック５１ｂを上面に有しており、このブロック５１ｂの立壁５１ｃ，５１ｃが押さえ８４（図９参照）によって挟まれることにより回転不能に固定される。更に、円形バルブ５１は、樹脂製で筒状のパッキン５６を介して反応槽３０と接続され、反応槽３０の下部の流体出入口３０ａから上下方向に貫通する貫通孔５１ａを有している。こうした円形バルブ５１には、撥水性や撥油性を考慮してフッ素系材料（例えばテフロン（登録商標、以下同じ））を用いた。また、円形バルブ５１は、複数のプローブＤＮＡ５３ａのうちのいずれか１つのプローブＤＮＡ５３ａから入射した光が、集光レンズ５７によってコリメートして光ファイバ６２の先端に取り付けられたコリメータレンズ６２ａへ入射するようにその材質や集光レンズ５７の取り付け位置等が設計されている。なお、ここでは、集光レンズ５７は集光レンズ５７単体で製造されたあと接着剤によって貼付けられるものとする。
【００２７】
リングアレイ５３は、カートリッジ本体５４の中心軸と同軸の円周形状に沿って複数のプローブＤＮＡ５３ａがスポットされている。図３はリングアレイ５３の平面図、図４はリングアレイ５３のＡ−Ａ’断面図である。このリングアレイ５３は、図３，４に示すように、プローブＤＮＡ５３ａが一列に配列された反応流路５３ｂを備えている。また、リングアレイ５３は、半径内方向に突き出た突起部５３ｅを備え、この突起部５３ｅの上面には、流路入口５３ｃと流路出口５３ｄとが形成されている。
【００２８】
また、リングアレイ５３は、図４に示すように、下側部材３６３と、上側部材３６４とが、粘着シート３７０（例えば、５３１Ｎ＃８０（日東電工株式会社製）やタイタースティック（カジックス株式会社製））によって貼り合わされて形成されている。下側部材３６３は、ポリカーボネート製の厚さ０．１ｍｍの板状部材である。上側部材３６４は、同じくポリカーボネート製の厚さ１．０ｍｍの板状部材である。粘着シート３７０には、反応流路５３ｂに応じた形状の円周形状の貫通穴が形成されている。このため、この上側部材３６４と下側部材３６３と粘着シート３７０とを重ね合わせて接着することにより、反応流路５３ｂが形成される。なお、リングアレイ５３がカートリッジ本体５４に組み付けられたときに、厚さの薄い下側部材３６３が下側（回転ステージ側）となるため、厚さの厚い上側部材３６４が下側となるよりも反応流路５３ｂ内の液体を回転ステージ３８内部のカートリッジ用ペルチェ素子３８ａ（図１参照）により温度調節しやすい。また、プローブＤＮＡ５３ａは、上側部材３６４の下面（反応流路５３ｂが形成される側の面）にスポットされている。反応流路５３ｂは、図３，４に示すように、円周方向については、その幅と高さとが一定に形成されている。
【００２９】
カートリッジ本体５４は、材質がシクロオレフィンコポリマーにより形成された円盤形状の部材であり、円盤形状に形成された第１層５４ａ〜第４層５４ｄの４層から構成されている。図５はカートリッジ本体５４の第１層５４ａの平面図、図６はカートリッジ本体５４の第２層５４ｂの平面図、図７はカートリッジ本体５４の第３層５４ｃの平面図、図８はカートリッジ本体５４の第４層５４ｄの平面図である。このカートリッジ本体５４の上面中央部には、図２に示すように、リングアレイ５３，パッキン連設体５２，円形バルブ５１がこの順に嵌め込まれる凹みが形成されている。また、カートリッジ本体５４は、図８に示すように、第４層５４ｄの下面に半径方向に延びる３本の溝３４２とカラム充填用の充填穴３４１とを備えている。更に、カートリッジ本体５４は、図５〜図８に示すように、液体を収容可能な複数の液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５と、カートリッジ本体５４を回転移動させて切り替えることによりそれら液体収容部のいずれかと反応槽３０とを連通して接続する所定の接続位置に各々が配設された流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａを備えている。更にまた、カートリッジ本体５４は、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５と外気とを連通し液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５に外気を取り入れたり液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から気体を排出する外気流通部３２６を備えている。また、カートリッジ本体５４は、反応槽３０から供給される廃液を収容可能な廃液タンク３２７，３２８と、反応槽３０で反応した生成物を吸着可能なカラムを内蔵したカラム内蔵スペース３０６と、カートリッジ本体５４を回転移動させて切り替えることにより廃液タンク３２７，３２８のいずれかと反応槽３０とを連通して接続する所定の接続位置に各々が配設された結合流通ポート３０６ａを備えている。更に、カートリッジ本体５４は、孔の空いていない閉鎖ポート３０１ａ，３０５ａ，３０７ａ，３１２ａ，３２２ａ，３２４ａを備えている。更にまた、カートリッジ本体５４は、外気と連通しておらず液体を収容可能な閉鎖流路３１０と、閉鎖流路３１０に液体を注入したり閉鎖流路３１０に収容されている液体を反応槽３０に供給したりするのに用いられる注入ポート３１０ａとを備えている。リングアレイ５３をカートリッジ本体５４に組み込むと、カートリッジ本体５４の各ポートとリングアレイ５３の流路入口５３ｃとは、中心軸５９と同軸の円周に沿って配列される。なお、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５及び廃液タンク３２７，３２８を「チェンバー」と総称するものとする。
【００３０】
液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５は、両端が細くなる形状に形成された空間である。これらの液体収容部のうち、収容する液体の量の多い液体収容部３０４，３０８，３０９，３１５，３１６，３１８，３１９，３２１，３２３は第２層５４ｂ及び第３層５４ｃに亘って１つの空間として形成され、収容する液体の量の少ない液体収容部３０２，３０３，３１１，３１７，３２０，３２５は第２層５４ｂか第３層５４ｃの一方のみに形成されている。また、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５，３１６，３１８，３１９，３２１，３２３，３２５のカートリッジ本体５４の中心に近い側の一端は、第３層５４ｃの下面に形成され各液体収容部の底付近の側面に接続された流路と、第３層５４ｃ及び第２層５４ｂの縦方向の流路とを介して、それぞれ流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ，３１６ａ，３１８ａ，３１９ａ，３２１ａ，３２３ａ，３２５ａへ接続されている。液体収容部３１７，３２０のカートリッジ本体５４の中心に近い側の一端は、第３層５４ｃに形成された縦方向の流路とこの縦方向の流路に接続された半径方向の流路とを介して、それぞれ流通ポート３１７ａ，３２０ａへ接続されている。液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５のカートリッジ５０の中心から遠い側の一端は、それぞれ外気流通部３２６に接続されている。なお、外気流通部３２６の詳細については後述する。
【００３１】
流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａは、それぞれ液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５と連通し、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から液体を供給する際に用いられる開口であり、第３層５４ｃの上面に設けられている。この流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａは、カートリッジ本体５４が回転機構３２により回転する回転軸つまりカートリッジ本体５４の中心軸と同軸の円周に沿って並設されている。また、それらの流通ポートに接続された液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５へ収容された液体に作用した差圧によりそれらの液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５に収容された液体を反応槽３０へ供給可能なものである。
【００３２】
外気流通部３２６は、第３層５４ｃの下面に形成され液体収容部３０２，３０３，３０９，３１１，３２５のカートリッジ本体５４の中心から遠い側の一端から半径外方向に延びる外気流通路３０２ｃ，３０３ｃ，３０９ｃ，３１１ｃ，３２５ｃと、第２層５４ｂの下面に形成され液体収容部３１７，３２０のカートリッジ本体５４の中心から遠い側の一端から半径外方向に延びる外気流通路３１７ｃ，３２０ｃと、第１層５４ａに縦方向に形成された通気孔３０２ｄ〜３０４ｄ，３０８ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３１５ｄ〜３２１ｄ，３２３ｄ，３２５ｄとの総称である。この通気孔３０２ｄ〜３０４ｄ，３０８ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３１５ｄ〜３２１ｄ，３２３ｄ，３２５ｄのうち、通気孔３０２ｄ，３０３ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３２５ｄは、それぞれ外気流通路３０２ｃ，３０３ｃ，３０９ｃ，３１１ｃ，３２５ｃ、第２層５４ｂ及び第３層５４ｃの縦方向に形成された流路を介して、液体収容部３０２，３０３，３０９，３１１，３２５と外気とを連通させるものである。また、通気孔３１７ｄ，３２０ｄは、それぞれ外気流通路３１７ｃ，３２０ｃ、第２層５４ｂに縦方向に形成された流路を介して、液体収容部３１７，３２０と外気とを直接連通させるものである。また、通気孔３０４ｄ，３０８ｄ，３１５ｄ，３１６ｄ，３１８ｄ，３１９ｄ，３２１ｄ，３２３ｄは、流路を介すことなく、液体収容部３０４，３０８，３１５，３１６，３１８，３１９，３２１，３２３と外気とを連通させるものである。
【００３３】
廃液タンク３２７，３２８は、図６，７に示すように、カートリッジ本体５４の最外周に設けられた空間であり、第２層５４ｂと第３層５４ｃとに亘る１つの空間として形成されている。この廃液タンク３２７は、この廃液タンク３２７に接続され第２層５４ｂに形成された半径方向に延びる廃液流路３２７ｅと、この廃液流路３２７ｅのカートリッジ本体５４の中心に近い側の一端から第２層５４ｂを縦方向に貫通する流路と、この流路に接続された半径方向に延びる拡散流路３２７ｆとを介して、カラム内蔵スペース３０６に接続されている。つまり、結合流通ポート３０６ａからカラム内蔵スペース３０６を通過した流体は、この廃液タンク３２７へ放出される。一方、廃液タンク３２８は、この廃液タンク３２８に接続された廃液流路３２８ｅを介して、第２層５４ｂに設けられた縦方向の流路３２８ｆに接続され、この流路３２８ｆは第３層５４ｃに設けられた縦方向の流路３２８ｇに接続されている。そして、この流路３２８ｇは第３層５４ｃに設けられた半径方向の流路と縦方向の流路とを介して接続口３２８ｈに接続されている。即ち、リングアレイ５３がカートリッジ本体５４に組み込まれたときには、その流路出口５３ｄ（図３参照）が、この接続口３２８ｈに接続され、リングアレイ５３の反応流路５３ｂを通った液体は、最終的に廃液タンク３２８に放出される。なお、接続口３２８ｈから廃液タンク３２８に至る通路を立体的に表すと図２４のようになる。また、第１層５４ａには、廃液タンク３２７，３２８と外気とを連通する通気孔３２７ｄ、３２８ｄが設けられている。
【００３４】
カラム内蔵スペース３０６は、結合流通ポート３０６ａと拡散流路３２７ｆとの間に設けられ、カラムを含むものである。ここでは、カラムとしてセラミックカラム（例えばシリカゲルなど）を利用するものとする。ポンプ３４を作動させて反応槽３０内を加圧して反応槽３０内に収容されていた液体をカラム内蔵スペース３０６に流通させ拡散流路３２７ｆに溜めたあと、さらに加圧すればこの拡散流路３２７ｆに溜められた液体は廃液タンク３２７に収容され、減圧すれば再びこのカラム内蔵スペース３０６を通過して反応槽３０の内部に収容される。このカラム内蔵スペース３０６へのカラムの充填は、充填穴３４１を介して第４層５４ｄの下面側からカラムを充填したあと第４層５４ｄの下面に蓋をすることにより行う。このため、必要に応じて、蓋を外してカラム内蔵スペース３０６のカラムを交換することができる。
【００３５】
結合流通ポート３０６ａ及びリングアレイ５３の流路入口５３ｃは、それぞれ廃液タンク３２７，３２８と連通し、最終的にこれら廃液タンク３２７，３２８へ液体を収容する開口であり、それぞれ、第３層５４ｃの上面と、リングアレイ５３の上面（図３参照）とに設けられている。この結合流通ポート３０６ａ及び流路入口５３ｃは、カートリッジ本体５４が回転機構３２（図１参照）により回転する回転軸つまりカートリッジ本体５４の中心軸と同軸の円周に沿って並設されている。
【００３６】
閉鎖ポート３０１ａ，３０５ａ，３０７ａ，３１２ａ，３２２ａ，３２４ａは、第３層５４ｃの孔の空いていない部分であり、パッキン連設体５２（図２参照）によりその位置が規定される。ここで、パッキン連設体５２は複数のＯリングが円周に沿って連なった形状に一体成形されたものである。
【００３７】
閉鎖流路３１０は、第３層５４ｃに一筋の溝として形成され、第３層５４ｃに形成された半径方向に延びる流路と、この流路に接続された縦方向の流路とを介して注入ポート３１０ａに接続されている。この閉鎖流路３１０のカートリッジ本体５４の中心から離れた側の一端は、上述した液体収容部と異なり、外気流通部３２６に接続されていない。このため、この閉鎖流路３１０と反応槽３０とが連通していないときには、円形バルブ５１の下面が注入ポート３１０ａを塞ぎこの閉鎖流路３１０は密閉された空間となる。
【００３８】
注入ポート３１０ａは、閉鎖流路３１０と連通し、この閉鎖流路３１０へ液体を収容したり閉鎖流路３１０に収容された液体を反応槽３０へ供給する際に用いられる開口であり、第３層５４ｃの上面に設けられている。この注入ポート３１０ａはカートリッジ本体５４が回転機構３２（図１参照）により回転する回転軸つまりカートリッジ本体５４の中心軸と同軸の円周に沿って他のポートと共に設けられている。
【００３９】
カートリッジ装着機構８０は、カートリッジ５０を装着するものである。図９は、カートリッジ装着機構８０の説明図である。このカートリッジ装着機構８０は、図１，９に示すように、カートリッジ５０を上方から下方へ付勢する押さえ８４と、カートリッジ５０を載置する回転ステージ３８とを備えている。この押さえ８４には、耐熱性や断熱性、カートリッジ５０が滑り込みやすいこと等を考慮してフッ素系材料（例えばテフロン）を用いた。また、押さえ８４は、回転ステージ３８上に載置されたカートリッジ５０の円形バルブ５１の立壁５１ｃ、５１ｃを挟みつつ段差部５１ｅを下方へ押さえて、円形バルブ５１を回転不能に固定する部材である。このため、回転ステージ３８によりカートリッジ本体５４が回転されたとしても、円形バルブ５１の上下方向の移動及び回転方向の移動は制限され、貫通孔５１ａは同じ位置に維持される。これにより、カートリッジ本体５４を回転させることで、各ポートのうちのいずれか１つのポートのみが反応槽３０と連通する状態となることを可能としている。更に、押さえ８４は、当接部８４ａを有している。この当接部８４ａは、カートリッジ５０がカートリッジ装着機構８０に装着されたときに、円形バルブ５１の切り欠き部５１ｄに嵌って当接する形状に形成されている。
【００４０】
回転機構３２は、図１に示すように、カートリッジ５０を載置する回転ステージ３８と、所定の接続位置で固定するようステップ的にこの回転ステージ３８を回転移動させるモータ３７を備えている。この回転ステージ３８は、円板状であり、支持部材９２の中段面９２ａに回転可能に軸支されている。また、回転ステージ３８は、材質が銅をニッケル無電解メッキしたもので、３本の凸部３８ｂがその上面に形成されている。カートリッジ本体５４の底面には、この凸部が入り込む３本の溝３４２（図８参照）が各凸部３８ｂに対応する位置に形成されており、この凸部と溝とを嵌め込むことによりカートリッジ５０と回転ステージ３８とが一体化される。更に、回転ステージ３８には、内部にカートリッジ用ペルチェ素子３８ａが配設されており、このカートリッジ用ペルチェ素子３８ａにより回転ステージ３８の温度を調節することによって、載置されたカートリッジ５０を一定の温度に調節可能となっている。なお、回転ステージ３８の材質としてはアルミをアルマイト処理したものを用いてもよい。モータ３７は、ステッピングモータである。
【００４１】
反応槽固定部３６は、材質が銅をニッケル無電解メッキしたもので、支持部材９２の立壁部９２ｂの中央に固定されており、回転ステージ３８に載置されたカートリッジ５０の上方で反応槽３０を着脱可能に固定するものである。また、反応槽固定部３６には、内部に反応槽用ペルチェ素子３６ａが配設されており、この反応槽用ペルチェ素子３６ａによりこの反応槽固定部３６の温度を調節することによって、反応槽３０を一定の温度に調節可能となっている。なお、反応槽固定部３６の材質としてはアルミをアルマイト処理したものを用いてもよい。
【００４２】
反応槽３０は、材質がポリプロピレンにより形成された部材であり、図１，２に示すように、下部側ほど、即ちポートに近いほど細くなるチューブ形状の部材である。この反応槽３０は下端にはパッキン５６を介して円形バルブ５１が装着され（図２参照）、上端には図１に示すように送排気チューブ３４ａが接続されている。また、反応槽３０には、ポンプ３４の作動により発生した圧力が送排気チューブ３４ａを介して作用し、円形バルブ５１を介して接続されたカートリッジ本体５４のいずれかのチェンバーにその圧力が作用する。更に、反応槽３０は、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から吸い出した液体を収容したり、収容した液体を攪拌したり、収容した液体による各種の反応を行ったりするものである。
【００４３】
ポンプ３４は、ローラでチューブをしごくことによりそのチューブに接続された先に圧力を作用させるいわゆるチューブポンプである。このポンプ３４は、図１に示すように、送排気チューブ３４ａに接続されこの送排気チューブ３４ａや反応槽３０を介してカートリッジ５０のチェンバーに収容された液体に圧力を作用させるものである。また、ポンプ３４は、このポンプ３４に接続されたステッピングモータの回転方向、回転速度を設定することにより、チューブに接続された先に作用する圧力を高くしたり、低くしたりすることができる。本実施形態の以下の説明において、反応槽３０からカートリッジ５０側へ液体を収容する動作とカートリッジ５０側から反応槽３０へ液体を供給する動作とを切り替えるときには、このポンプ３４に接続されたステッピングモータの回転方向、回転速度を設定したあとポンプ３４を作動させて行うものとする。また、チューブに接続された先に作用する圧力の調節が必要なときには、送排気チューブ３４ａに設置された図示しない圧力計の出力値が目標の圧力を示すようにステッピングモータの回転方向、回転速度を設定して行うものとする。
【００４４】
光検出ユニット６０は、プローブＤＮＡ５３ａから入射した光を伝える光ファイバ６２と、光ファイバ６２を介して入力した光を電気信号へ変換する光検出モジュール６４とを備えている。この光ファイバ６２は、カートリッジ装着機構８０の押さえ８４（図９参照）に固定されており、その先端には光を検出する位置を表す光検出部としてコリメータレンズ６２ａが取り付けられている。また、光ファイバ６２は、カートリッジ装着機構８０にカートリッジ５０が装着されたとき、コリメータレンズ６２ａと集光レンズ５７とが上下方向に対向するような位置関係となるように押さえ８４に固定されている。光検出モジュール６４は、内部に、光ファイバ６２を通って入力した光を検出する図示しない光検出素子を備えている。この光検出素子は、受けた光の強度に応じて電気信号を出力するものである。
【００４５】
コントローラ４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種処理プログラムを記憶したフラッシュＲＯＭ４３と、一時的にデータを記憶したりデータを保存したりするＲＡＭ４４とを備えている。このコントローラ４０からは、ポンプ３４への制御信号やモータ３７への制御信号、光検出ユニット６０への制御信号、反応槽用ペルチェ素子３６ａやカートリッジ用ペルチェ素子３８ａへの供給電圧などが出力される。また、コントローラ４０へは、光検出ユニット６０からの検出信号が入力される。
【００４６】
ここで、カートリッジ５０をカートリッジ装着機構８０に装着したときの断面を図１０に示す。図１０は、図２のＢ−Ｂ’で切断したときの部分断面図である。また、図１０は、円形バルブ５１に対してカートリッジ本体５４を相対的に回転させて、円形バルブ５１の貫通孔５１ａとＤＮＡアレイ５３の流路入口５３ｃとが一致するように位置決めしたときを表す。このとき、図示するように、コリメータレンズ６２ａとプローブＤＮＡ５３ａが対向して配置されている。また、反応槽３０と流路入口５３ｃは円形バルブ５１の貫通孔５１ａを介して連通している。
【００４７】
こうして構成された分析装置９０では、予めカートリッジ本体５４にリングアレイ５３が組み込まれたカートリッジ５０を使用する。このカートリッジ５０には、所定の反応に用いる試薬などを含む液体を所望量カートリッジ５０の液体収容部に各々収容しておく。そして、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から反応槽３０へ液体を供給し反応槽３０で所定の反応を進めたり、反応槽３０から廃液タンク３２７，３２８へこの反応後の液体を移送したりするために、モータ３７によりカートリッジ本体５４を順次回転移動させて反応槽３０と接続されるカートリッジ本体５４のポートの位置を適宜変更する。特に、反応生成物の精製を行う際には、カラムに反応生成物を吸着させて不要な液体を廃液タンク３２７へ放出したり、カラムに吸着した反応生成物をいずれかの液体収容部に収容された液体により溶出させて拡散流路３２７ｆに一旦溜めたあと、反応槽３０に供給したりすることにより行う。また、この分析装置９０は、反応槽３０がカートリッジ５０の外部に設けられているので、反応槽３０の温度変化がカートリッジ５０へは伝わりにくく、反応槽３０とカートリッジ５０とをそれぞれ異なる温度（例えば反応温度や保存用温度など）に保持することができる。また、反応槽固定部３６の横に、磁石を回転させる図示しないモータが設けられ、反応槽３０内に磁石を含む回転子が入れられている。そして、図示しないモータによってこのモータに取り付けられた磁石を回転させることにより回転子を回転させて反応槽３０内の液体を撹拌するものとなっている。
【００４８】
ここで、分析装置９０の動作、特に試料としての米のゲノムＤＮＡを増幅して調製しリングアレイ５３に形成したプローブＤＮＡ５３ａと反応させ、プローブＤＮＡ５３ａの位置から入射する光を検出するまでの動作について説明する。図１１は米のゲノムＤＮＡを増幅して調整するときの手順の説明図であり、図１２は調整したゲノムＤＮＡをリングアレイ５３に形成したプローブＤＮＡ５３ａと反応させる手順の説明図である。これらの図では、カートリッジ５０の液体収容部及び廃液タンク３２７，３２８と、接続される流通ポートや注入ポートと、反応槽３０とを模式的に示している。これらの図中、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５及び廃液タンク３２７，３２８には、液体の種類及びその収容量と、図５〜図８に記載した各構成の符号を記載している。空欄のチェンバーは、内部に液体が収容されていない状態であることを表している。また、反応槽３０については、反応槽３０内に液体が収容されている場合には長円で表し、収容されている液体に処理を実行する場合には長方形で表し、反応槽３０に何も収容されていない場合には空欄の長円で表している。また、図中の矢印は、液体又は気体の流れる方向を表している。更に、説明の便宜上、反応槽３０の部分にステップ番号を付している。
【００４９】
まず、ゲノムＤＮＡの増幅・調整処理について図１，図９及び図１１を用いて説明する。ユーザは、まず、米の品種識別用の液体が収容されたカートリッジ５０を用意する。次に、品種を識別したい米のゲノムＤＮＡを反応槽３０に入れてカートリッジ５０の円形バルブ５１と接続する。そして、反応槽固定部３６の側面に設けられた図示しない扉を開いて反応槽３０の上部が送排気チューブ３４ａと連通し円形バルブ５１が押さえ８４により下方へ付勢されるよう側面からスライドさせてカートリッジ５０を回転ステージ３８に載置する。このとき、押さえ８４は材質がテフロンであるために撓むことにより、回転ステージ３８の上面に設けられた３本の凸部３８ｂに、カートリッジ本体５４の底面に形成された３本の溝３４２（図８参照）が嵌るように載置され、押さえ８４により下方に付勢された状態で装着される。また、カートリッジ５０の円形バルブ５１の切り欠き部５１ｄに押さえ８４の当接部８４ａが嵌って当接し、コリメータレンズ６２と集光レンズ５７とが上下方向に対向する位置に固定される。そして、図示しないスタートボタンを押下する。するとコントローラ４０のＣＰＵ４２は、フラッシュＲＯＭ４３に記憶されているＤＮＡ調整処理ルーチンを読み出して実行する。このルーチンを実行すると、ＣＰＵ４２は、まず、モータ３７を駆動させることによりカートリッジ本体５４を回転させて流通ポート３０２ａを反応槽３０と連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を低くし、液体収容部３０２に収容されている液体を反応槽３０内に吸い出す（ステップＳ１１００）。
【００５０】
次に、流通ポート３０３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０３に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１１１０）。続いて、閉鎖ポート３０５ａと反応槽３０が接続されるようにカートリッジ本体５４を回転させ、反応槽３０内の温度を９５℃に保ち１５分間攪拌して反応させたあと、反応槽３０内の温度を９５℃に保ち１分間の攪拌、温度６６℃で１分３０秒間攪拌、温度７２℃で３０秒間攪拌のサイクルを４０サイクル繰り返し、最後に温度７２℃で１０分間攪拌して反応させる（ステップＳ１１２０）。ここで、「攪拌」とは、反応槽３０に入れられた回転子をモータ７２によって回転させることにより反応槽３０内の溶液を混合することをいう。続いて、流通ポート３０４ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０４に収容されている液体（吸着バッファ（３．８ｍｏｌ／Ｌ  硫酸アンモニウム））を吸い出す（ステップＳ１１３０）。続いて、結合流通ポート３０６ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の混合溶液をカラム内蔵スペース３０６に流通させる（ステップＳ１１４０）。混合溶液が図５に示すカートリッジ５０の第３層５４ｃの結合流通ポート３０６ａを介して流入しカラム内蔵スペース３０６を流通すると、反応混合物のうちＤＮＡのみがカラム内蔵スペース３０６内のカラムに吸着される。そして、カラムを通過した廃液は、既述したように、図７に示す拡散流路３２７ｆを介して、最終的には廃液タンク３２７へと放出される。
【００５１】
続いて、流通ポート３２３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３２３に収容されている液体（第１洗浄バッファ（１．９ｍｏｌ／Ｌ  硫酸アンモニウム））を吸い出し、反応槽３０内の温度を２５℃に保つと共に１分間攪拌し、反応槽３０の内部を洗浄する（ステップＳ１１５０）。ここで、反応槽３０の内部を洗浄するのは、塩が析出するのを防止するためである。続いて、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の洗浄後の液体を、液体収容部３２３へ収容する（ステップＳ１１６０）。続いて、流通ポート３０８ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０８に収容されている液体（第２洗浄バッファ（ｐＨ６．０  １０ｍｍｏｌ／Ｌ  リン酸−エタノール混合液（混合比１：２．８）））を吸い出す（ステップＳ１１７０）。続いて、結合流通ポート３０６ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の第２洗浄バッファをカラム内蔵スペース３０６に流通させてカラムを洗浄する（ステップＳ１１８０）。続いて、流通ポート３０９ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０９に収容されている液体（溶出バッファ（ｐＨ８．０  ２０ｍｍｏｌ／Ｌ  トリス−塩酸））を吸い出す（ステップＳ１１９０）。続いて、結合流通ポート３０６ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の溶出バッファをカラム内蔵スペース３０６に流通させたあと、溶出液が廃液タンク３２７に流出せず拡散流路３２７ｆに溜まるようにする（ステップＳ１２００）。具体的には、溶出バッファをカラム内蔵スペース３０６に流通させたあとポンプ３４（チューブポンプ）によるチューブをしごくのを停止する。このとき、カラムに吸着された増幅されたＤＮＡが溶出バッファに溶出するため、拡散流路３２７ｆ内にはその増幅されたＤＮＡを含む溶液が溜まった状態となる。
【００５２】
さて、ステップＳ１２００のあと、ポンプ３４を作動させて拡散流路３２７ｆに溜まっていたＤＮＡの溶出した溶出バッファを反応槽３０内へ吸い戻す（ステップＳ１２１０）。続いて、注入ポート３１０ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の溶出バッファを閉鎖流路３１０に注入する（ステップＳ１２２０）。このとき、閉鎖流路３１０に充填されていた空気は、注入される液体により圧縮され圧力が高くなった状態となる。続いて、流通ポート３０９ａと反応槽３０を連通させ、反応槽３０内に残存する混合溶液を液体収容部３０９に放出する（ステップＳ１２３０）。ここで、ステップＳ１２２０で混合溶液を閉鎖流路３１０に注入したときの圧力が反応槽３０内部に残っているため、流通ポート３０９ａと反応槽３０を連通したときに、その圧力により反応槽３０内の混合溶液が液体収容部３０９に放出される。続いて、注入ポート３１０ａと反応槽３０を連通させ、閉鎖流路３１０に注入した混合溶液を反応槽３０に供給し（ステップＳ１２４０）、調整済みのＤＮＡを得る。このとき、ステップＳ１２４０で反応槽３０内の圧力により混合溶液を液体収容部３０９に放出したため反応槽３０内の圧力は下がっている一方、閉鎖流路３１０内の空気はステップＳ１２２０で混合溶液が注入されたときの圧力を保っている。このため、閉鎖流路３１０に注入された混合溶液はこの圧力の差によって反応槽３０に供給される。
【００５３】
次に、調整済みのＤＮＡをリングアレイ５３の反応流路５３ｂに形成したプローブＤＮＡ５３ａと反応させる手順について図１２を用いて説明する。コントローラ４０のＣＰＵ４２は、フラッシュＲＯＭ４３に記憶されている反応処理ルーチンを読み出して実行する。このルーチンは、既述のＤＮＡ調整処理ルーチンが終了した後に続けて実行される。このルーチンを実行すると、ＣＰＵ４２は、まず、流通ポート３１１ａと調整済みのＤＮＡを有する反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３１１に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１３００）。次に、閉鎖ポート３１２ａと反応槽３０が接続されるようにカートリッジ本体５４を回転させ、反応槽３０内の温度を９０℃に保つと共に５分間攪拌する（ステップＳ１３１０）。続いて、反応槽３０内の温度を１０℃に保つと共に５分間攪拌する（ステップＳ１３２０）。続いて、流路入口５３ｃと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている混合溶液をリングアレイ５３の反応流路５３ｂに一旦溜め、カートリッジ用ペルチェ素子３８ａにより、この反応流路５３ｂ内を６０分間４２℃に保ち反応流路５３ｂに形成されたプローブＤＮＡと混合溶液内のターゲットＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させたあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路５３ｂに一旦溜めた液体を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１３３０）。このとき、リングアレイ５３を流通した混合溶液は、既述した経路を通って廃液タンク３２８に収容される。
【００５４】
続いて、流通ポート３１５ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３１５に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１３４０）。続いて、流路入口５３ｃと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている洗浄液をリングアレイ５３の反応流路５３ｂに一旦溜め、この反応流路５３ｂ内をカートリッジ用ペルチェ素子３８ａにより５分間２５℃に保ち反応流路５３ｂを洗浄したあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路５３ｂに一旦溜めた洗浄液を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１３５０）。続いて、ステップＳ１３４０及びステップＳ１３５０と同様の処理を液体収容部３１６に収容されている液体を用いて行い、リングアレイ５３の反応流路５３ｂを洗浄する（ステップＳ１３６０〜Ｓ１３７０）。続いて、流通ポート３１７ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３１７に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１３８０）。続いて、流路入口５３ｃと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている液体をリングアレイ５３の反応流路５３ｂに一旦溜め、この反応流路５３ｂ内を３０分間２５℃に保ちプローブＤＮＡ５３ａを化学発光反応させたあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路５３ｂに一旦溜めた液体を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１３９０）。続いて、ステップＳ１３４０及びステップＳ１３５０と同様の処理を液体収容部３１８，３１９に収容されている液体を用いてそれぞれ行い、リングアレイ５３の反応流路５３ｂを洗浄する（ステップＳ１４００〜Ｓ１４３０）。続いて、流通ポート３２０ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３２０に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１４４０）。続いて、流路入口５３ｃと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている液体をリングアレイ５３の反応流路５３ｂに一旦溜め、この反応流路５３ｂ内を３０分間２５℃に保ちプローブＤＮＡ５３ａを色素沈着反応させたあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路５３ｂに一旦溜めた液体を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１４５０）。続いて、流通ポート３２１ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３２１に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１４６０）。続いて、流路入口５３ｃと反応槽３０を連通させ、反応槽３０に収容されている液体をリングアレイ５３の反応流路５３ｂを流通させてプローブＤＮＡ５３ａの色素沈着反応を停止させる（ステップＳ１４７０）。すると、リングアレイ５３には、色素が沈着したＤＮＡが得られる（ステップＳ１４８０）。
【００５５】
次に、プローブＤＮＡ５３ａの位置からの光を検出する手順について説明する。コントローラ４０のＣＰＵ４２は、フラッシュＲＯＭ４３に記憶されている光検出処理ルーチンを読み出して実行する。図１３は、光検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、既述の反応処理ルーチンが終了した後に続けて実行される。このルーチンを実行すると、ＣＰＵ４２は、まず、回転ステージ３８が初期位置まで回転するようモータ３７を制御する（ステップＳ１００）。ここで、初期位置は、複数のプローブＤＮＡ５３ａのうちの予め定められた最初のプローブＤＮＡ５３ａが集光レンズ５７と上下方向に対向するような位置とする。次に、光検出ユニット６０から検出信号を入力しＲＡＭ４４に記憶する（ステップＳ１１０）。このとき、リングアレイ５３上の集光レンズ５７と上下方向に対向する位置にあるプローブＤＮＡ５３ａから入射した光がコリメータレンズ６２ａへと導かれて検出される。続いて、ステージ３８が所定の回転量だけ回転するようモータ３７を制御する（ステップＳ１２０）。ここで、所定の回転量は、１つのプローブＤＮＡ５３ａと集光レンズ５７とが対向する位置となった状態から、その隣にスポットされたプローブＤＮＡ５３ａと集光レンズ５７とが対向する位置となるまで回転させるような回転量である。続いて、全てのプローブＤＮＡ５３ａにつき検出信号の入力が完了したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、全てのプローブＤＮＡ５３ａにつき検出信号の入力が完了したか否かは、例えば、このルーチンを開始してからのステージ３８の回転量の合計がプローブＤＮＡ５３ａのスポットされた角度に達したか否かや１回転に達したか否か、ＲＡＭ４４に記憶した検出信号の数が予めスポットしたプローブＤＮＡ５３ａの数に達したか否か等により判定することができる。ここでは、初期位置からのステージ３８の回転量の合計がプローブＤＮＡ５３ａのスポットされた角度に達したか否かにより判定するものとする。ステップＳ１３０で否定判定されたとき、つまり、少なくとも１つのプローブＤＮＡ５３ａにつき検出信号の入力が完了していないときには、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。ステップＳ１３０で肯定判定されたとき、つまり、全てのプローブＤＮＡ５３ａにつき検出信号の入力が完了したときには、本ルーチンを終了する。このとき、ＲＡＭ４４に記憶された複数の検出信号は色素沈着パターンを表している。そして、複数の品種の米について予め色素沈着パターンを得てフラッシュＲＯＭ４３に記憶しておき、本ルーチンの実行によって得られた色素沈着パターンが、いずれの色素沈着パターンに一致するかを判定すれば、米の品種判定を行うことが可能である。このように、ターゲットＤＮＡを調製してから色素沈着パターンを得るまでの工程をカートリッジ５０を分析装置９０から取り外すことなく実行することが可能である。なお、目視による色素沈着パターンの判定も可能である。この場合に用いる目視による色素沈着パターンの判定が可能なアレイにおいて、プローブＤＮＡが、円周形状に沿ってスポットされていると、アナログ時計の針の向きで時刻を読むように、色素沈着パターンの方向から判定することができる。例えば、３時の方向は何々、４時の方向は何々、５時の方向は何々といった具合である。ここで、例えば、リングアレイ５３の０時、３時、６時、９時に相当する位置等、リングアレイ５３に目盛を設けてもよい。こうすれば、より判定しやすい。
【００５６】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のカートリッジ５０が本発明のＤＮＡアレイ内蔵カートリッジに相当し、カートリッジ本体５４及びリングアレイ５３がハウジングに相当し、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５及び反応流路５３ｂが流体収容スペースに相当し、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５が試薬スペースに相当し、反応流路５３ｂがＤＮＡアレイスペースに相当し、流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａ及び流路入口５３ｃが開口部に相当する。また、円形バルブ５１が円形バルブに相当し、集光レンズ５７が導光部に相当し、カートリッジ装着機構８０が装着手段に相当し、回転ステージ３８及びモータ３７が回転手段に相当し、コリメータレンズ６２が光検出部に相当し、ポンプ３４が移送手段に相当する。
【００５７】
以上詳述した本実施形態のカートリッジ５０によれば、カートリッジ本体５４をハウジングを回転させて反応槽３０の流体出入口３０ａに対して各液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５の流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａが順次対向するように切り替えるにあたり、反応槽３０と各流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａとが対向した状態で一旦カートリッジ本体５４を停止させ、反応槽３０と液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５との間で流体を移送させることによりターゲットＤＮＡを調製して最終的に反応槽３０内に収容することが可能となる。続いて、カートリッジ本体５４を回転させて反応槽３０の流体出入口３０ａに対して流路入口５３ｃが対向するようにすると、その状態で反応槽３０内のターゲットＤＮＡを反応流路５３ｂへ流入させて該ターゲットＤＮＡと各プローブＤＮＡ５３ａとを反応させることが可能となる。続いて、カートリッジ本体５４を回転させると、反応後のプローブＤＮＡ５３ａの位置から入射する光を光検出ユニット６０のコリメータレンズ６２ａによって検出することが可能となる。したがって、ターゲットＤＮＡの調製からコリメータレンズ６２ａでプローブＤＮＡ５３ｂの位置から入射する光を検出するまでの工程を比較的簡単に実行することができる。
【００５８】
また、カートリッジ本体５４は、円盤形状に形成されているから、ハウジングを回転させやすい。更に、円形バルブ５１を備え、カートリッジ本体５４を回転させると、円形バルブ５１の貫通孔５１ａに対して流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａ、結合流通ポート３０６ａ及び流路入口５３ｃが順次対向するように切り替わる。このため、比較的簡単な構成でチェンバー及び反応流路５３ｂのいずれか１つと反応槽３０とを連通させることができる。更にまた、円形バルブ５１は集光レンズ５７を備えているから、これらが別々に形成されているものに比して比較的簡単な構造とすることができる。そして、集光レンズ５７を備えているから、プローブＤＮＡ５３ａの位置から入射した光を一層効率よく光検出部としてのコリメータレンズ６２の位置へ導くことができる。
【００５９】
そしてまた、リングアレイ５３の流路出口５３ｄは、図２４に示すように、接続口３２８ｈから下方向に伸び出したあと半径外方向に曲がり更に上方向に伸び出したあと水平方向の廃液流路３２８ｅを経て廃液タンク３２８に繋がっている。このため、ステップＳ１３３０でリングアレイ５３の反応流路５３ｂに混合液を溜めてハイブリダイゼーション反応を所定時間行う場合に、反応流路５３ｂ内の混合液が徐々に廃液タンク３２８に流出してしまうのを防止できる。すなわち、混合液の液面は縦方向の流路３２８ｇ、３２８ｆの途中で止まるように設計されているため、その液面を超えて混合液が廃液流路３２８ｅへ流れ込むことがなく、反応流路５３ｂ内の混合液が時間の経過と共に廃液タンク３２８に流出してしまうのを防止できる。
【００６０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００６１】
例えば、上述した実施形態では、リングアレイ５３は、複数のプローブＤＮＡ５３ａは円周形状に１列に配列するものとしたが、各列のプローブＤＮＡ５３ａから入射した光を区別可能で且つ反応流路５３ｂに配列可能な限り、半径の異なる円周形状に２列以上配列するものとしてもよい。このようにした場合には、より多くのプローブＤＮＡ５３ａをスポットすることができる。例えば、２列に配列する場合には、プローブＤＮＡ５３ａは、中心軸５９と同軸の径の異なる円周形状に２列にスポットされるものとする。また、この２列のプローブＤＮＡ５３ａに対応するため、光検出ユニット６０を各列のプローブＤＮＡ５３ａに対応するように２つ備えるものとし、集光レンズ５７や光ファイバ６２は、各列のプローブＤＮＡ５３ａに対向する位置にそれぞれ備えられるものとする。
【００６２】
上述した実施形態では、リングアレイ５３は、複数のプローブＤＮＡ５３ａが円周形状に１列に配列されたものとしたが、配列される各種のプローブＤＮＡ５３ａの各々につき、それぞれ複数点ずつプローブＤＮＡがスポットされたものとしてもよい。例えば、図１４に示したように、２点ずつスポットされたものとしてもよい。この場合には、光検出ユニット６０が光を検出する領域を、スポットされた２点が全て覆われるような領域としてもよい。こうすれば、１点にスポットされたものに比して検出される光の強度を大きくすることができる。あるいは、図１５に示したように、３点が連なるようにスポットされたものとしてもよい。この場合には、光検出ユニット６０が光を検出する領域をスポットされた３点が全て覆われるような領域としてもよいし、スポットされた３点の一部が覆われるような領域としてもよい。前者の場合には、１点にスポットされたものに比して検出される光の強度をより大きくすることができる。後者の場合には、光検出ユニット６０が光を検出する領域とスポットされたプローブＤＮＡ５３ａとの位置がプローブＤＮＡ５３ａの配列されている円の半径方向にずれたときに検出される光の強度の違いを小さくすることができる。なお、このように点（円形のスポット）でプローブＤＮＡを形成するのは、プローブＤＮＡを含む溶液の微小な液滴をとばす方式により反応流路５３ｂにプローブＤＮＡを形成する場合である。印刷によりプローブＤＮＡを形成する場合には、例えば円形のスポットが複数連なった形や楕円形、長方形など、円形以外の形状にスポットしてもよい。
【００６３】
上述した実施形態では、カートリッジ本体５４とリングアレイ５３とは別体としたが、一体としてもよい。
【００６４】
上述した実施形態では、分析装置９０は、光検出モジュール６４を備えているものとしたが、光検出モジュール６４の代わりに外部の光検出モジュールに光ファイバ６２が接続されて動作するものとしてもよい。この場合には、コントローラ４０は、その外部の光検出モジュールとの間で制御信号や検出信号などをやり取りするものとする。
【００６５】
上述した実施形態では、分析装置９０は、色素沈着反応後にプローブＤＮＡ５３ａの位置から入射した光を光ファイバ６２を介して光検出モジュール６４によって検出するものとしたが、以下のようにしてもよい。即ち、まず、ターゲットＤＮＡを調製する際に蛍光標識し、調製済みのターゲットＤＮＡを反応流路５３ｂに流通させる。すると、複数のプローブＤＮＡ５３ａのうちターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応したプローブＤＮＡ５３ａの位置には蛍光標識されたターゲットＤＮＡが存在することとなる。次に、蛍光発色用の光をプローブＤＮＡ５３ａに照射する。すると、ターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応したプローブＤＮＡ５３ａの位置からは蛍光が発生し、光検出ユニットによって検出される。こうすることで、どのプローブＤＮＡ５３ａがターゲットＤＮＡと反応したかが分かり、ターゲットＤＮＡがどのようなものであるのかが分かる。この場合には、蛍光発色用の光をプローブＤＮＡ５３ａへ照射する光照射部を備えるものとする。このとき、光検出モジュール６４に光照射部を内蔵し、光ファイバ６２を介してプローブＤＮＡ５３ａに蛍光発色用の光を照射するものとしてもよい。具体的には、例えば、光検出モジュール６４の内部の光ファイバ６２の一端と光照射部との間に、光ファイバ６２に入射させる蛍光発色用の光を透過させ、光ファイバ６２から出射される光を蛍光と蛍光発色用の光とに分光するフィルタを挿入する。そして、分光された蛍光を受ける位置に光検出素子を配置するものとする。
【００６６】
上述した実施形態では、カートリッジ５０を用いるものとしたが、高熱伝導部材５８を設けたカートリッジ１５０を用いるものとしてもよい。図１６はカートリッジ１５０の組み立て斜視図である。このカートリッジ１５０は、リングアレイ５３に対してコリメータレンズ６２ａの位置とは反対側、即ちリングアレイ５３の下側に材質がカーボン、カーボンを含有する樹脂又は金属のリング状の高熱伝導部材５８を有している。このカートリッジ１５０によれば、比較的熱伝導率が高い高熱伝導部材５８をリングアレイ５３の下側に配置しているから、ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡ５３ａとをハイブリダイゼーション反応させるときに、スポットされたプローブＤＮＡ５３ａ間の温度のばらつきを比較的小さくすることができる。また、カーボンやカーボンを含有する樹脂や金属は比較的蛍光が少ないため、蛍光を利用してターゲットＤＮＡを調べる場合には、コリメータレンズ６２ａに対向するプローブＤＮＡ５３ａへ蛍光発色用の光を照射したとき、その照射した光によって目的とする蛍光以外の蛍光が発せられるのを比較的抑制することができる。その結果、コリメータレンズ６２ａで検出する蛍光のバックグラウンドを比較的小さくすることができる。なお、更に、図１７に示すように、光ファイバ６２のコリメータレンズ６２ａに対向する位置と同じ側、即ちリングアレイ５３の上側に低反射リング１５８を配置してもよい。この低反射リング１５８も、上述の高熱伝導部材５８と同様の材質で形成される。また、低反射リング１５８は、コリメータレンズ６２ａに対向する位置に通過部１５８ａを備えており、リングアレイ５３のプローブＤＮＡ５３ａでの蛍光を通過部１５８ａから集光レンズ５７を介してコリメータレンズ６２ａに入射するようになっている。こうすれば、照射した光によって目的とする蛍光以外の蛍光が発せられるのを一層抑制することができる。
【００６７】
上述した実施形態では、集光レンズ５７を備えた円形バルブ５１としたが、円形バルブ５１から集光レンズ５７を除いた円形バルブとしてもよい。
【００６８】
上述した実施形態では、カートリッジ本体５４は第１層５４ａ〜第４層５４ｄの４層からなるものとしたが、液体を収容可能であり廃液を放出可能なチェンバーが形成されていれば４層からなるものに限られず、例えば、３層からなるものとしてもよいし、５層からなるものとしてもよい。
【００６９】
上述した実施形態では、カートリッジ本体５４は円盤形状としたが、例えば、４角形状や６角形状など、円盤形状以外の形状としてもよい。
【００７０】
上述した実施形態では、コントローラ４０がＤＮＡ調整処理ルーチンや反応処理ルーチン、検出処理ルーチンを実行するものとしたが、オペレータが手動でこれらのルーチンに相当する操作を行うものとしてもよい。この場合には、オペレータが操作する、モータ３７を制御するスイッチや、ポンプ３４を制御するスイッチ、カートリッジ用ペルチェ素子３８ａ，反応槽用ペルチェ素子３６ａを制御するスイッチ、光検出ユニット６０を制御するスイッチ、検出された信号を記憶する記憶デバイスなどを備えるものとする。
【００７１】
上述した実施形態では、リングアレイ５３は、米の品種を識別するためのものとしたが、他の反応用のものとしてもよい。このとき、反応流路５３ｂには、その他の反応用のプローブＤＮＡを形成するものとしてもよい。また、カートリッジ本体５４は、その他の反応用の液体を収容するものとしてもよい。
【００７２】
上述した実施形態では、詳述しなかったが、カラム内蔵スペース３０６は、図１８に示すように、結合流通ポート３０６ａから下方向に伸び出したあと半径外方向に伸び出す通路３０６ｂと底面で接続し、廃液タンク３２７に繋がる拡散流路３２７ｆと上面で接続されていてもよい。この場合、ステップＳ１１４０で反応槽３０内の混合溶液をカラム内蔵スペース３０６に流通させる際、その混合溶液は結合流通ポート３０６ａからカラム内蔵スペース３０６内のカラムを下から上へ通過して拡散流路３２７ｆを経て廃液タンク３２７に入る。これにより、ターゲットＤＮＡがカラムに吸着する。続くステップＳ１１５０で液体収容部３２３に収容されている第１洗浄バッファにより反応槽３０を洗浄し、ステップＳ１１６０でその洗浄後の液体を液体収容部３２３に戻す。続くステップＳ１１７０，Ｓ１１８０で液体収容部３０８に収容されている第２洗浄バッファを結合流通ポート３０６ａから通路３０６ｂを経てカラム内蔵スペース３０６内のカラムを下から上へ通過させて拡散流路３２７ｆを経て廃液タンク３２７に送り込む。これにより、カラムが洗浄される。続くステップＳ１１９０，Ｓ１２００で液体収容部３０９に収容されている溶出バッファを結合流通ポート３０６ａから通路３０６ｂを経てカラム内蔵スペース３０６内のカラムを下から上へ通過させて拡散流路３２７ｆの途中で溜まるようにする（廃液タンク３２７に流れ込まないようにする）。これにより、カラムに吸着していたＤＮＡが脱着して溶出バッファへ溶出する。続くステップＳ１２１０で拡散流路３２７ｆに溜まっている溶出バッファ（ＤＮＡを含む）を結合流通ポート３０６ａを介して反応槽３０内へ吸い戻して回収する。
【００７３】
あるいは、カラム内蔵スペース３０６は、図１９に示すように、結合流通ポート３０６ａに隣接するように結合流通ポート３０６ｃを隣に並設し、結合流通ポート３０６ｃから下方向に伸び出したあと半径外方向に伸び更に上方向に伸び出す通路３０６ｄと上面で接続されていてもよい。以下、結合流通ポート３０６ａを第１結合流通ポート３０６ａ、結合流通ポート３０６ｃを第２結合流通ポート３０６ｃという。この場合、ステップＳ１１４０〜１１６０については図１８の場合と同様であるため説明を省略するが、ステップＳ１１６０のあとステップＳ１１７０の前に拡散流路３２７ｆの洗浄を実施する。この点で図１８と相違する。具体的には、第２結合流通ポート３０６ｃから流路内洗浄液（例えば蒸留水）を加圧送液する。このとき、流路内洗浄液は通路３０６ｄを経てカラム内蔵スペース３０６内のカラムの上部を通過し拡散流路３２７ｆを経て廃液タンク３２７に送り込まれる。なお、第１結合流通ポート３０６ａの開口は閉鎖されているため、流路内洗浄液はカラム内蔵スペース３０６内のカラムを上から下へ通過することはない。拡散流路３２７ｆは、後述するように溶出液を溜めておく空間になるため、ここを洗浄することで溶出液のコンタミが抑制される。その後、ステップＳ１１７０〜Ｓ１２００では図１８の場合と同様にしてカラムを洗浄したあとカラムに吸着していたＤＮＡを溶出バッファへ溶出させる。続くステップＳ１２１０では拡散流路３２７ｆに溜まっている溶出バッファ（ＤＮＡを含む）を反応槽３０内へ吸い戻すが、ここでは第１結合流通ポート３０６ａを閉鎖し、第２結合流通ポート３０６ｃから溶出バッファを吸い出して回収する。これにより、溶出液をカラムを通過させずに第２結合流通ポート３０６ｃから回収することができる。このため、溶出液をカラムを通過させながら回収する図１８の構成に比べて、回収ロスが少なくなる。なお、拡散流路３２７ｆは、図２０のように蛇行するように形成して流路長さを長くしてもよい。
【００７４】
上述した実施形態では、カートリッジ本体５４の底面に３本の溝３４２（図８）を設け、回転ステージ３８にその３本の溝３４２に嵌り込む３本の凸部３８ｂ(図９）を設けたが、その代わりに、図２１に示す構成を採用してもよい。すなわち、カートリッジ本体５４の底面に複数の直線溝３４３を設け、回転ステージ３８にそれらの直線溝３４３に嵌り込む直線状のレール１３８ｂを設けてもよい。この場合、回転ステージ３８の中央にバネでボールが支持されたボールピン１３８ｃを設け、カートリッジ本体５４の底面中央にそのボールピン１３８ｃの頭が嵌り込む穴３４４を設けてもよい。回転ステージ３８にカートリッジ５０をセットするには、回転ステージ３８の上面とカートリッジ本体５４の底面とを当接しながらレール１３８ｂに直線溝３４３が嵌るようにカートリッジ５０をスライドさせる。スライドさせていくと、一旦、カートリッジ本体５４の底面がボールピン１３８ｃを下方へ押し下げるが、その後カートリッジ本体５４の穴３４４とボールピン１３８ｃとが一致する位置に達するとバネで付勢されたボールピン１３８ｃが穴３４４に嵌り込み、カートリッジ５０と回転ステージ３８との中心軸が一致する。こうすれば、カートリッジ本体５４を撓ませることなく簡単に回転ステージ３８の中心にセットすることができる。こうした構成でも、回転ステージ３８が回転すると、それに伴ってカートリッジ５０も同軸上で回転する。
【００７５】
上述した実施形態では、リングアレイ５３に複数のプローブＤＮＡ５３ａを円周方向に沿ってスポットしたが、図２２に示すようにリングアレイ５３の所定の位置（例えば９時、１２時、３時の位置）に蛍光強度の強い標識付きマーカー５３ｍ（例えば５’−ＮＨ2ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＣｙ３又はＣｙ５−３’）をスポットしておき、そのほかの位置にプローブＤＮＡ５３ａをスポットしておいてもよい。こうすれば、例えばリングアレイ５３の底面が水平ではなく傾いていた場合にはその傾きに応じて各位置の標識付きマーカー５３ｍの蛍光強度が異なるため、標識付きマーカー５３ｍの蛍光強度の異なる程度に基づいて各プローブＤＮＡ５３ａのスポット位置における補正係数を算出し、各プローブＤＮＡ５３ａの蛍光強度をその補正係数で補正することができる。その結果、リングアレイ５３の底面が水平でない場合でも、各プローブＤＮＡ５３ａの正確な蛍光強度を求めることができる。なお、プローブＤＮＡ５３ａは、標識付きマーカー５３ｍに比べて蛍光強度が弱いため、そのスポットの形状は標識付きマーカー５３ｍより大きい方が好ましい。例えば、標識付きマーカー５３ｍのスポットを小円とし、プローブＤＮＡ５３ａのスポットを大円とするのが好ましい。また、プローブＤＮＡ５３ａのスポットを楕円又は長円としてもよく、長円とした場合には、長手方向が縦方向に平行又は横方向になるようにしてもよく、図１５のように長手方向が半径方向となるようにしてもよい。
【００７６】
上述した実施形態では、詳述しなかったが、磁石を内蔵する回転子を反応槽３０内に入れる場合には、図２３（ａ）に示すように、短い回転子７４を使用してその回転子７４の長手方向が横方向と一致するように配置するよりも、図２３（ｂ）に示すように、長い回転子７５を使用してその回転子７５の長手方向が縦方向と一致するように配置するのが好ましい。後者では、前者に比べて反応槽３０内の液量が多くても効率よく攪拌することができる。
【００７７】
上述した実施形態では、反応槽３０の内面について特に説明しなかったが、図２３（ａ），（ｂ）に示すような空気脱気用の縦溝３１ａ〜３１ｅが形成されていることが好ましい。こうすれば、反応槽３０の液体から空気を効率よく抜くことができる。具体的には、カートリッジ本体５４内のいずれかの液体収容部に収容されている液体を減圧作用を利用して反応槽３０に吸引する場合、その液体中に空気が炊き込むことがあるが、その空気が縦溝３１ａ〜３１ｅに誘導されるようにして上方へと抜けていく。また、縦溝３１ａ〜３１ｅは、それぞれ、流体出入口３０ａから下端までの長さ（高さ）が異なっているため、反応槽３０の液体の液量が少なくても多くても、いずれかの縦溝３１ａ〜３１ｅにより効率よく脱気される。
【００７８】
上述した実施形態の液体収容部に収容する液体には、必要に応じて消泡剤を添加してもよい。こうすれば、液体収容部から反応槽３０へ送液する際に泡が発生するのを抑制することができる。特に、粘性の高い液体の場合には、泡が発生しやすいので、消泡剤を添加するのが好ましい。
【符号の説明】
【００７９】
３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５  液体収容部、３０６  カラム部、３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａ  流通ポート、３２６  外気流通部、３０２ｃ，３０３ｃ，３０９ｃ，３１１ｃ，３１７ｃ，３２０ｃ，３２５ｃ  外気流通路、３２７，３２８  廃液タンク、３０  反応槽、３０ａ  流体出入口、３１ａ〜３１ｅ  縦溝、３２  回転機構、３４  ポンプ、３４ａ  送排気チューブ、３６  反応槽固定部、３６ａ  反応槽用ペルチェ素子、３７，７２  モータ、３８  回転ステージ、３８ａ  カートリッジ用ペルチェ素子、３８ｂ  凸部、４０  コントローラ、４２  ＣＰＵ、４３  フラッシュＲＯＭ、４４  ＲＡＭ、５０  カートリッジ、５１  円形バルブ、５１ａ  貫通孔、５１ｂ  ブロック、５１ｃ  立壁、５１ｄ  切り欠き部、５１ｅ  段差部、５２  パッキン連設体、５３  リングアレイ、５３ａ  プローブＤＮＡ、５３ｂ  反応流路、５３ｃ  流路入口、５３ｄ  流路出口、５３ｅ  突起部、５３ｍ  標識付きマーカー、５４  カートリッジ本体、５４ａ  第１層、５４ｂ  第２層、５４ｃ  第３層、５４ｄ  第４層、５５  センターピン、５６  パッキン、５７  集光レンズ、５８  高熱伝導部材、５９  中心軸、６０  光検出ユニット、６２  光ファイバ、６２ａ  コリメータレンズ、６４  光検出モジュール、７０  磁石、７２  モータ、７４，７５  回転子、８０  カートリッジ装着機構、８４  押さえ、８４ａ  当接部、９０  分析装置、９０ａ  ベース、９２  支持部材、９２ａ  中段面、９２ｂ  立壁部、１３８ｂ  レール、１３８ｃ  ボールピン、１５０  カートリッジ、１５８  低反射リング、１５８ａ  通過部、３０１ａ，３０５ａ，３０７ａ，３１２ａ，３２２ａ，３２４ａ  閉鎖ポート、３２８ｆ，３２８ｇ  流路、３０２ｄ〜３０４ｄ，３０８ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３１５ｄ〜３２１ｄ，３２３ｄ，３２５ｄ，３２７ｄ，３２８ｄ  通気孔、３１０  閉鎖流路、３１０ａ  注入ポート、３１０ｂ  流路、３０６ａ  結合流通ポート、３１８ｈ  接続口、３２７ｅ，３２８ｅ  廃液流路、３２７ｆ  拡散流路、３４１  充填穴、３４２  溝、３６３  下側部材、３６４  上側部材、３７０  粘着シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月17日(2009.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
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