(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性を向上した核酸検出用デバイスの提供。【解決手段】硬質部材１２と、前記硬質部材に突き合わされた接合面を有する軟質部材と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる流体流入部１４と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる反応部２１と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる流体排出部１５と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられ、前記流体流入部と前記反応部とを接続する第１流路２２と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられ、前記反応部と前記流体排出部とを接続する第２流路２３と、前記第１流路に設けられ、前記反応部から前記流体流入部に向かう流体の流れを禁止する第１逆止弁３１と、前記第２流路に設けられ、前記反応部から前記流体排出部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記流体排出部から前記反応部に向かう流体の流れを禁止する第２逆止弁３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質部材と、
前記硬質部材に突き合わされた接合面を有する軟質部材と、
前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる流体流入部と、
前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる反応部と、
前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる流体排出部と、
前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられ、前記流体流入部と前記反応部とを接続する第１流路と、
前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられ、前記反応部と前記流体排出部とを接続する第２流路と、
前記第１流路に設けられ、前記流体流入部から前記反応部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記反応部から前記流体流入部に向かう流体の流れを禁止する第１逆止弁と、
前記第２流路に設けられ、前記反応部から前記流体排出部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記流体排出部から前記反応部に向かう流体の流れを禁止する第２逆止弁と、
を備える核酸検出用デバイス。
【請求項２】
前記第１逆止弁は、前記軟質部材に設けられ、前記第１流路の底部から隆起して前記硬質部材に突き当てられた第１密着部を有するとともに、
前記第２逆止弁は、前記軟質部材に設けられ、前記第２流路の底部から隆起して前記硬質部材に突き当てられた第２密着部を有する請求項１に記載の核酸検出用デバイス。
【請求項３】
前記第１逆止弁は、
前記第１密着部の前記流体流入部側に設けられ前記硬質部材との間で角度θをなした第１壁部と、前記第１密着部の前記反応部側に設けられ前記硬質部材との間で角度φをなした第２壁部と、
を有し、
θ＜φ
である請求項２に記載の核酸検出用デバイス。
【請求項４】
前記第２逆止弁は、
前記第２密着部の前記反応部側に設けられ前記硬質部材との間で角度θをなした第３壁部と、前記第２密着部の前記流体排出部側に設けられ前記硬質部材との間で角度φをなした第４壁部と、
を有し、
θ＜φ
である請求項３に記載の核酸検出用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子検査等に用いられる核酸検出用デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
核酸の検出やその前処理の工程を全自動で行い、標的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がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在遺伝子検査技術の進展に伴い、臨床現場や衛生検査など様々な場面で遺伝子検査が実施されている。遺伝子検査は大きく核酸の抽出、遺伝子の増幅、検出の３工程に分けられる。一般的には各工程において専用の機器が用いられるため、操作が煩雑で長時間かかること、検査費用も高価格であることが問題となっている。また、抽出や増幅においては検査対象以外のサンプルを持ち込むことによる、誤検出のリスクもあり、作業者の力量が問われることも遺伝子検査の普及のハードルとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の核酸検出用デバイスは、硬質部材と、前記硬質部材に突き合わされた接合面を有する軟質部材と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる流体流入部と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる反応部と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられる流体排出部と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられ、前記流体流入部と前記反応部とを接続する第１流路と、前記接合面から窪むように前記軟質部材に設けられ、前記反応部と前記流体排出部とを接続する第２流路と、前記第１流路に設けられ、前記流体流入部から前記反応部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記反応部から前記流体流入部に向かう流体の流れを禁止する第１逆止弁と、前記第２流路に設けられ、前記反応部から前記流体排出部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記流体排出部から前記反応部に向かう流体の流れを禁止する第２逆止弁と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る核酸検出用デバイスを示す平面図。
【図２】図１に示す核酸検出用デバイスを模式的に示した平面図。
【図３】図２に示す核酸検出用デバイスの縦方向に沿った断面図。
【図４】図３に示す核酸検出用デバイスの第１逆止弁（第２逆止弁）を拡大して示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、図１から図４を参照して、核酸検出用デバイスの実施形態について説明する。この核酸検出用デバイスは、核酸の検出に必要な試薬を全て内包しており、別途に設けられる検査装置に搭載されて、１つのパッケージの中で核酸の増幅から検出までを全自動で行うことができる。
【０００８】
図１は核酸検出用デバイス１１の平面図（上面図）である。図２では、図１に示す核酸検出用デバイス１１を模式的に示しており、検体流入シリンジ１４を一つのみ示すように単純化している。本実施形態において、硬質部材１２は、例えば、透明であり、図１では、硬質部材１２を透過して、軟質部材１３に設けられた各部の構造（核酸検出用デバイス１１の内部構造）が示されている。
【０００９】
図３に示すように、核酸検出用デバイス１１は、硬質部材１２と、硬質部材１２に突き合わされた接合面１３Ａを有した軟質部材１３とを有しており、これらを貼り合わせて反応容器を形成している。硬質部材１２は、例えばポリカーボネート等のプラスチック材料で構成されている。なお、硬質部材１２は、透明な材質でなくともよい。また、軟質部材１３は、例えば合成ゴム等の、ゴム状の弾性を有する弾性体で構成されている。
【００１０】
軟質部材１３には、サンプルを供給・貯蔵するための検体流入シリンジ１４（流体流入部）と、反応済み流体を排出するための流体排出シリンジ１５（流体排出部）と、が設けられる。検体流入シリンジ１４および流体排出シリンジ１５は、接合面１３Ａからそれぞれ窪んで設けられている。図１に示すように、検体流入シリンジ１４には、例えば検体（ＤＮＡサンプル）やＤＮＡ増幅用の酵素が貯留される第１シリンジ１６と、洗浄液が貯留される第２シリンジ１７と、増幅したＤＮＡを電気的に検出する検出用の挿入剤が貯留された第３シリンジ１８が含まれる。なお、本実施形態では、検体流入シリンジ１４側を上流とし、流体排出シリンジ１５側を下流と呼ぶ。
【００１１】
軟質部材１３には、さらに、反応場となる反応流路２１（反応部）と、検体流入シリンジ１４と反応流路２１とを接続する第１流路２２と、反応流路２１と流体排出シリンジ１５とを接続する第２流路２３と、が設けられる。図３に示すように、反応流路２１、第１流路２２、および第２流路２３は、それぞれ接合面１３Ａから窪んで設けられる。
【００１２】
軟質部材１３には、さらに、第１流路２２に設けられる第１逆止弁３１と、第２流路２３に設けられる第２逆止弁３２と、が設けられている。第１逆止弁３１は、第１流路２２の底部から隆起しており、軟質部材１３の他の部分と一体に設けられている。
【００１３】
図４に示すように、第１逆止弁３１は、硬質部材１２に突き当てられた第１密着部３３と、第１密着部３３の検体流入シリンジ１４側に設けられる第１壁部３４と、第１密着部３３の反応流路２１側に設けられる第２壁部３５と、を有している。第１密着部３３は、第１流路２２の底部から隆起して設けられている。第１壁部３４は、硬質部材１２との間で角度θをなしている。第２壁部３５は、硬質部材１２との間で角度φをなしている。
【００１４】
第２逆止弁３２の構造は、第１逆止弁３１の構造と同様である。すなわち、図４に示すように、第２逆止弁３２は、第２流路２３の底部から隆起しており、軟質部材１３の他の部分と一体に設けられている。第２逆止弁３２は、硬質部材１２に突き当てられた第２密着部３６と、第２密着部３６の反応流路２１側に設けられる第３壁部３７と、第２密着部３６の流体排出シリンジ１５側に設けられる第４壁部３８と、を有している。第２密着部３６は、第２流路２３の底部から隆起して設けられている。第３壁部３７は、硬質部材１２との間で角度θをなしている。第４壁部３８は、硬質部材１２との間で角度φをなしている。
【００１５】
第１逆止弁３１および第２逆止弁３２は、硬質部材１２に密着することで弁として機能する。第１逆止弁３１および第２逆止弁３２は、通常状態では硬質部材１２に隙間なく密着し、閉じた状態となっている。上流側（検体流入シリンジ１４）から下流側（流体排出シリンジ１５）に向けて液体に圧力を加えることにより、第１密着部３３および第２密着部３６が離れて第１逆止弁３１および第２逆止弁３２が開く。
【００１６】
このとき、図４に示すように、第１逆止弁３１（第２逆止弁３２）の上流側の第１壁部３４（第３壁部３７）が硬質部材１２となす角がθであり、第１逆止弁３１（第２逆止弁３２）の下流側の第２壁部３５（第４壁部３８）が硬質部材１２となす角がφであり、θ＜φとなっている。このため、第１逆止弁３１（第２逆止弁３２）を上流方向から下流方向に向けて開くのに必要な圧力をｐ１、下流方向から上流方向にかけて第１逆止弁３１（第２逆止弁３２）を開くのに必要な圧力をｐ２としたときｐ１＜ｐ２が成り立つ。
【００１７】
このため、第１逆止弁３１は、第１流路２２から反応流路２１の方向に液体を流れやすくし、反応流路２１から第１流路２２の方向（逆流方向）には液体を流れにくくする。同様に、第２逆止弁３２は、反応流路２１から第２流路２３の方向に液体を流れやすくし、第２流路２３から反応流路２１の方向（逆流方向）に液体を流れにくくする。
【００１８】
この第１逆止弁３１においては、上流の試薬の圧力がｐ１を超えない限り、上流の試薬が反応流路２１内に流入することはなく、また反応流路２１の試薬の圧力がｐ２を超えない限り、反応流路２１の試薬が上流に流出することもない。同様に、第２逆止弁３２においては、反応流路２１の圧力がｐ１を超えない限り、反応流路２１の液体が流体排出シリンジ１５内に流入することはなく、また流体排出シリンジ１５の液体の圧力がｐ２を超えない限り、流体排出シリンジ１５の液体が上流に流出することもない。
【００１９】
第１逆止弁３１および第２逆止弁３２を開放するのに必要な圧力ｐ１およびｐ２は、上記した第１壁部３４から第４壁部３８が硬質部材１２となす角度以外に、軟質部材１３の硬度や濡れ性などの材料特性、或いは、軟質部材１３の第１密着部３３および第２密着部３６の寸法（第１密着部３３および第２密着部３６が硬質部材１２と接触する面積）によって制御が可能である。第１逆止弁３１は、第１シリンジ１６から第３シリンジ１８の間で検体或いは試薬が混合してしまうことを防ぐこともできる。
【００２０】
続いて、図１、図２を参照して、本実施形態の核酸検出用デバイス１１の作用について説明する。図１に示すように、検体サンプルは、注入穴４１を介して核酸検出用デバイス１１の外部から検体流入シリンジ１４の第１シリンジ１６内に供給される。核酸検出用デバイス１１が検査装置に搭載されると、検査装置の押圧機構（押圧棒）が作動して第１シリンジ１６内の検体サンプルを反応流路２１内に押し出す。反応流路２１には予めＤＮＡの増幅に必要な酵素や試薬などが固定化されている。反応流路２１内において、温度管理を行って、例えばＬＡＭＰ法やＰＣＲ法等の原理によって、検体サンプルのＤＮＡが増幅される。ＤＮＡの増幅が完了した後、増幅したＤＮＡを反応流路２１内のセンサ４２に吸着させる。なお、センサ４２には、予め目的の配列との間で２本鎖を形成可能な、相補的な配列の１本鎖ＤＮＡ（プローブ）が吸着されている。
【００２１】
続いて、検査装置の押圧機構（押圧棒）が作動して、第２シリンジ１７内の洗浄液を反応流路２１内に押し出す。これによって、反応流路２１内でセンサ４２に吸着されなかった余分なＤＮＡを洗浄する。さらに、検査装置の押圧機構（押圧棒）が作動して、第３シリンジ１８内の挿入剤を反応流路２１内に押し出す。挿入剤によって、各センサ４２において２本鎖ＤＮＡが形成されているか否か、すなわち目的のＤＮＡ配列があるか否かを電気的信号として検出する。電気的信号の有無は、ＤＮＡチップ４３（基板）上に設けられた電極４４によって検出される。なお、第１シリンジ１６から第３シリンジ１８に排出された液体のうち、過剰量の液体は流体排出シリンジ１５側に排出される。
【００２２】
本実施形態によれば、核酸検出用デバイス１１は、硬質部材１２と、硬質部材１２に突き合わされた接合面１３Ａを有する軟質部材１３と、接合面１３Ａから窪むように軟質部材１３に設けられる流体流入部と、接合面１３Ａから窪むように軟質部材１３に設けられる反応部と、接合面１３Ａから窪むように軟質部材１３に設けられる流体排出部と、接合面１３Ａから窪むように軟質部材１３に設けられ、流体流入部と反応部とを接続する第１流路２２と、接合面１３Ａから窪むように軟質部材１３に設けられ、前記反応部と前記流体排出部とを接続する第２流路２３と、第１流路２２に設けられ、前記流体流入部から前記反応部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記反応部から前記流体流入部に向かう流体の流れを禁止する第１逆止弁３１と、第２流路２３に設けられ、前記反応部から前記流体排出部に向かう流体の流れを許容するとともに、前記流体排出部から前記反応部に向かう流体の流れを禁止する第２逆止弁３２と、を備える。
【００２３】
この構成によれば、反応部においてサンプルや試薬の保持性能を向上できる。また、両逆止弁が設けられることにより、マイクロメートルオーダーの微細流路やマイクロリットルオーダーの微小空間内でも、高精度な試薬の送液制御を行うことができる。これによって、例えば、マイクロメートルオーダーの流路やマイクロリットルオーダーの反応容器内で意図しない反応溶液の移動を防止できる。
【００２４】
また、第１逆止弁３１は、軟質部材１３に設けられ、第１流路２２の底部から隆起して硬質部材１２に突き当てられた第１密着部３３を有するとともに、第２逆止弁３２は、軟質部材１３に設けられ、第２流路２３の底部から隆起して硬質部材１２に突き当てられた第２密着部３６を有する。
【００２５】
この構成によれば、第１逆止弁３１および第２逆止弁３２を軟質部材１３の一部に設けることができる。これにより、構造を簡略化できるとともに逆止弁構造に必要な部品点数を削減することができる。また、逆止弁を駆動する力は核酸検出用デバイス内の液体の圧力であり、検査装置等からの外力を必要としない。これによって、核酸検出用デバイス１１および検査装置を低コスト化（すなわち、検査価格を低減）できる。
【００２６】
第１逆止弁３１は、第１密着部３３の流体流入部側に設けられ硬質部材１２との間で角度θをなした第１壁部３４と、第１密着部３３の前記反応部側に設けられ硬質部材１２との間で角度φをなした第２壁部３５と、を有し、θ＜φである。この構成によれば、逆止弁を簡単な構造で形成することができる。
【００２７】
その他、核酸検出用デバイスは、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１１…核酸検出用デバイス、１２…硬質部材、１３…軟質部材、１３Ａ…接合面、１４…検体流入シリンジ、１５…流体排出シリンジ、２１…反応流路、２２…第１流路、２３…第２流路、３１…第１逆止弁、３２…第２逆止弁、３３…第１密着部、３４…第１壁部、３５…第２壁部、３６…第２密着部、３７…第３壁部、３８…第４壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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