(57)【要約】【課題】複数の核酸増幅デバイスの測定を行うことができ、かつ、各核酸増幅デバイスについて流路の最初から最後にいたるまでの複数箇所で標的核酸を測定できる低コスト及び小型の核酸検出装置を提供する。【解決手段】温度が異なる少なくとも２つ以上の温度領域を含む回転部１０であって、２つ以上の温度領域を往復又は周期的に通過する流路１１０によって構成された核酸増幅部１０１を有する核酸増幅デバイス１００が載置される複数の載置部１０ａを有する回転部１０と、回転部１０を回動させる回転駆動部２０と、流路１１０に導入された反応溶液に含まれる標的核酸の核酸増幅を検出するための検出部３０と、を備え、回転駆動部２０は、回転部１０を検出部３０に対して相対的に回動させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度が異なる少なくとも２つ以上の温度領域を含む回転部であって、前記２つ以上の温度領域を往復又は周期的に通過する流路によって構成された核酸増幅部を有する核酸増幅デバイスが載置される複数の載置部を有する回転部と、
前記回転部を回動させる回転駆動部と、
前記流路に導入された反応溶液に含まれる標的核酸の核酸増幅を検出するための検出部と、を備え、
前記回転駆動部は、前記回転部を前記検出部に対して相対的に回動させる、
核酸検出装置。
【請求項２】
前記２つ以上の温度領域は、前記回転駆動部の回転中心に対して、平面視において温度領域毎に同心状に設けられた領域である、請求項１記載の核酸検出装置。
【請求項３】
前記流路は、平面視において全体として湾曲した形状である、請求項２記載の核酸検出装置。
【請求項４】
前記核酸増幅部が一つの基板に複数設けられている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の核酸検出装置。
【請求項５】
前記流路は、前記反応溶液を毛管力により送液するように構成されている、請求項１乃至４の何れか１項に記載の核酸検出装置。
【請求項６】
前記流路に前記反応溶液を供給する反応溶液供給部を更に備え、
前記反応溶液供給部は、回転軸中心に回転制御されるステージと、
前記ステージに設けられ、前記反応溶液を分注する複数の反応溶液分注部と、
を有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の核酸検出装置。
【請求項７】
前記反応溶液を生成するための反応溶液生成部を備える、請求項６記載の核酸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体に含まれる核酸（デオキシリボ核酸、リボ核酸）を検出するための核酸検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料又は食品等に含まれる細菌等の微生物の検査においては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を利用したＰＣＲ検査法が知られている。ＰＣＲ検査法は、培養法と比べて大幅に検査工程を高速化及び簡略化することができる利点がある。
【０００３】
ＰＣＲ検査は、例えば、流路を有する核酸増幅デバイス（マイクロ流路チップ）を用いて行われる。具体的には、検査対象となる微生物を含む検体（検体原液）と反応試薬とを含む反応溶液を核酸増幅デバイスの流路に流すことで、検体に含まれる標的核酸と反応試薬とを反応させている。
【０００４】
この種のＰＣＲ検査法が特許文献１に開示されている。特許文献１には、高温領域と低温領域とに温度制御された核酸増幅デバイス内に反応溶液として検体とＰＣＲ試薬との混合溶液を導入し、流路に混合溶液を送液して温度サイクルを与えることが開示されている。これにより、検体に含まれる標的核酸を高速に増幅することができ、迅速に検体の検査を行うことができる。
【０００５】
また、ＰＣＲによって増幅させた標的核酸を定量する方法として、蛍光増幅を用いる方法が知られている。この方法は、核酸増幅デバイスの流路に流す反応溶液に蛍光物質を含ませておき、増幅時に標的核酸から発現する蛍光の量を受光素子で受光することで、増幅させた標的核酸を定量する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６１３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、蛍光量を測定することによって標的核酸の定量する場合、流路内の特定の一箇所のみを測定するだけでは測定誤差が大きくなってしまう。このため、流路の最初から最後にいたるまでの複数箇所を測定し、増幅した標的核酸の量に比例する蛍光量から標的核酸の増幅曲線を求めて、その増幅曲線の立ち上がりから標的核酸を定量している。
【０００８】
標的核酸の蛍光量の測定は、例えば、受光素子を備える検出機ヘッドを行う。この場合、ＰＣＲ後の核酸増幅デバイス上に配置した検出機ヘッドが流路上を直線的に移動するように検出機ヘッドを移動させることで、流路の最初から最後にいたるまでの複数箇所で標的核酸の蛍光量を測定する。このため、検出機ヘッドを直動駆動させるために直動アクチュエータが必要になる。
【０００９】
また、複数の検体についてＰＣＲ検査を行う場合、各々に反応溶液を導入した複数の核酸増幅デバイスを自動で測定することが考えられるが、この場合、複数の核酸増幅デバイスを載置台に載置して、この載置台を直線的に移動することで複数の核酸増幅デバイスを自動で順次移送する。このため、複数の核酸増幅デバイスが載置された載置台を直動駆動させるために直動アクチュエータが必要となる。
【００１０】
このように、核酸増幅デバイスを用いて検体から標的核酸を検出するための従来の核酸検出装置では、核酸増幅デバイスの流路の最初から最後までの複数箇所で標的核酸を測定しつつ複数の核酸増幅デバイスを測定するには、複数のアクチュエータが必要となる。このため、コストアップ及びサイズアップの要因となる。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数の核酸増幅デバイスの測定を行うことができ、かつ、各核酸増幅デバイスについて流路の最初から最後にいたるまでの複数箇所で標的核酸を測定できる低コスト及び小型の核酸検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る核酸検出装置の一態様は、温度が異なる少なくとも２つ以上の温度領域を含む回転部であって、前記２つ以上の温度領域を往復又は周期的に通過する流路によって構成された核酸増幅部を有する核酸増幅デバイスが載置される複数の載置部を有する回転部と、前記回転部を回動させる回転駆動部と、前記流路に導入された反応溶液に含まれる標的核酸の核酸増幅を検出するための検出部と、を備え、前記回転駆動部は、前記回転部を前記検出部に対して相対的に回動させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の核酸増幅デバイスの測定を行うことができ、かつ、各核酸増幅デバイスについて流路の最初から最後にいたるまでの複数箇所で標的核酸を測定できる小型の核酸検出装置を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る核酸検出装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る核酸検出装置の側面図である。
【図３】実施の形態１に係る核酸検出装置の平面図である。
【図４】実施の形態１に係る核酸検出装置に核酸増幅デバイスをセットしたときの平面図である。
【図５】実施の形態１に係る核酸検出装置にセットされる核酸増幅デバイスの構成を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る核酸検出方法において、反応溶液生成部から反応溶液供給部の各反応溶液分注部に反応溶液を分配する様子を示す側面図である。
【図７】実施の形態１に係る核酸検出方法において、反応溶液生成部から反応溶液供給部の各反応溶液分注部に反応溶液を分配する様子を示す平面図である。
【図８】実施の形態１に係る核酸検出方法において、反応溶液分注部から核酸増幅デバイスに反応溶液を分注する様子を示す側面図である。
【図９】実施の形態１に係る核酸検出方法において、反応溶液分注部から核酸増幅デバイスに反応溶液を分注する様子を示す平面図である。
【図１０】実施の形態１の変形例１に係る核酸検出装置に核酸増幅デバイスをセットしたときの平面図である。
【図１１】実施の形態１の変形例２に係る核酸検出装置に核酸増幅デバイスをセットしたときの平面図である。
【図１２】実施の形態１の変形例３に係る核酸検出装置に核酸増幅デバイスをセットしたときの平面図である。
【図１３】実施の形態２に係る核酸検出装置で用いられる核酸増幅デバイスの構成を示す平面図である。
【図１４】実施の形態２に係る核酸検出装置で用いられる核酸増幅デバイスの構成を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態２に係る核酸検出装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態２に係る核酸検出装置の要部の構成を示す分解図である。
【図１７】実施の形態２に係る核酸検出装置の要部の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１６】
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していないし、各図の装置及び部品等は省略して図示されている場合がある。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１７】
（実施の形態１）
［核酸検出装置］
まず、実施の形態１に係る核酸検出装置１の構成について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る核酸検出装置１の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、同核酸検出装置１の側面図である。図３は、同核酸検出装置１の平面図である。図４は、同核酸検出装置１に核酸増幅デバイス１００をセットしたときの平面図である。
【００１８】
核酸検出装置１は、後述する核酸増幅デバイス１００で増幅された標的核酸を検出するための装置であり、図１〜図３に示すように、回転部１０と、回転駆動部２０と、検出部３０と、反応溶液生成部４０と、反応溶液供給部５０とを備える。
【００１９】
回転部１０は、回転駆動部２０により回転する回転体である。具体的には、回転部１０は平板状の回転板である。回転部１０は、核酸増幅デバイス１００が配置されるデバイスステージであり、図３及び図４に示すように、核酸増幅デバイス１００が載置される複数の載置部１０ａを有している。具体的には、回転部１０は、載置部１０ａに核酸増幅デバイス１００が載置された状態で回転する。本実施の形態において、回転部１０は、４つの載置部１０ａを有する。つまり、回転部１０には、４つの核酸増幅デバイス１００がセットされる。回転部１０が回転することで、回転部１０に載置される複数の核酸増幅デバイス１００が回転搬送される。なお、回転部１０は、回転駆動部２０の回転軸を中心として、検出部３０に対して相対的に回転する。
【００２０】
回転部１０（回転ユニット）は、互いに温度が異なる少なくとも２つ以上の温度領域を含む。本実施の形態において、回転部１０は、高温領域及び低温領域の２つの温度領域を含む。具体的には、回転部１０は、高温領域に対応する第１ヒータ１１と、低温領域に対応する第２ヒータ１２とを有する。載置部１０ａは、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２とにわたって設定されている。
【００２１】
第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２は、載置部１０ａに載置された各核酸増幅デバイス１００の流路１１０を流れる反応溶液を加熱するための加熱装置である。本実施の形態では、第１ヒータ１１の加熱温度が第２ヒータ１２の加熱温度よりも高くなるように設定されている。つまり、核酸増幅デバイス１００において、第１ヒータ１１上の領域が高温領域であり、第２ヒータ１２上の領域が低温領域である。
【００２２】
本実施の形態において、回転部１０における２つ以上の温度領域は、回転駆動部２０の回転中心に対して、平面視において温度領域毎に同心状に設けられた領域である。具体的には、高温領域及び低温領域の２つの温度領域が同心円状に設けられるように、外側の第２ヒータ１２は、内側の第１ヒータ１１を囲むように配置されている。第１ヒータ１１は、内形及び外形がいずれも円形である平板円環状のヒータであり、第２ヒータ１２は、内形が円形で外形が略矩形である平板環状のヒータである。第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２の開口部は同心の円形であり、また、第１ヒータ１１の外周面は第２ヒータ１２の内周面は近接している。第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２は僅かな隙間をあけて配置するとよい。
【００２３】
第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２としては、例えば、アルミニウム等の金属ブロックからなるヒータブロックを用いることができる。この場合、核酸増幅デバイス１００の下に高熱伝導シートを配置して、第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２と核酸増幅デバイス１００とを高熱伝導性シートによって貼り合わせるとよい。これにより、核酸増幅デバイス１００と第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２との界面の密着性を向上させることができ、第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２によって効率良く核酸増幅デバイス１００を加熱することができる。
【００２４】
また、図１〜図３に示すように、回転駆動部２０（回転ユニット）は、回転部１０を回動させる回転駆動装置である。回転駆動部２０は、例えば、ロータリーアクチュエータを有する。回転駆動部２０は、回転部１０を検出部３０に対して相対的に回動させる。具体的には、回転駆動部２０は、第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２を水平回転させる。このように回転部１０が回動することで、回転部１０の載置部１０ａに載置された核酸増幅デバイス１００も回動する。
【００２５】
検出部３０（検出ユニット）は、核酸増幅デバイス１００の流路に導入された反応溶液に含まれる標的核酸の核酸増幅（増幅量）を検出するための検出装置である。本実施の形態において、検出部３０は、光学検出系を用いた光検出装置であり、核酸増幅デバイス１００の上方に位置する検出機ヘッドを備える。
【００２６】
検出部３０は、核酸増幅デバイス１００に照射するための光を出力する発光素子と、光照射による核酸増幅デバイス１００からの反射光を受光する受光素子とを備える。一例として、発光素子は、励起光として青色光等のレーザ光を出射する。発光素子が出射するレーザ光は、検出機ヘッドから核酸増幅デバイス１００の流路内の反応溶液に照射される。また、受光素子は、発光素子から出射する光を励起光として蛍光発光した反応溶液（標的核酸）からの光（例えば緑色光）を反射光として受光する。この反射光の蛍光量は標的核酸の増幅量に応じて変化するので、反射光の蛍光量を測定することで標的核酸の増幅量を算出することができる。
【００２７】
また、上述のとおり、回転部１０は、検出部３０に対して相対的に回転する。本実施の形態において、検出部３０は固定されており、検出部３０（検出機ヘッド）の位置が変化しない。つまり、検出部３０の検出機ヘッドを走査するための駆動機構が設けられていない。したがって、核酸増幅デバイス１００が載置された回転部１０が回転することで、検出部３０に対する核酸増幅デバイス１００の相対的な位置が変化する。つまり、回転部１０が回転することによって核酸増幅デバイス１００に対して検出部３０のレーザ光をスキャンするとともに反射光（蛍光）の蛍光量を測定することができる。標的核酸の増幅量は、この蛍光量の測定結果に基づいて算出することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態において、回転部１０が検出部３０に対して回転するので、図３及び図４に示すように、検出部３０から出射するレーザ光の走査ライン（スキャンライン）は、円形である。
【００２９】
反応溶液生成部４０（反応溶液生成ユニット）は、核酸増幅デバイス１００の流路に導入する反応溶液を生成するための反応溶液生成装置である。例えば、反応溶液生成部４０は、検査対象の微生物から核酸を抽出するための前処理を行って反応溶液を生成するための処理容器である。また、反応溶液生成部４０は、生成した反応溶液を反応溶液供給部５０の反応溶液分注部５２に充填するための充填部４０ａを有する。
【００３０】
反応溶液供給部５０（反応溶液供給ユニット）は、核酸増幅デバイス１００の流路に反応溶液を供給する反応溶液供給装置である。反応溶液供給部５０は、反応溶液生成部４０で生成した反応溶液を核酸増幅デバイス１００の流路に供給する。
【００３１】
反応溶液供給部５０は、回転軸中心に回転制御されるステージ５１と、反応溶液を分注する反応溶液分注部５２とを有する。
【００３２】
ステージ５１は、複数の反応溶液分注部５２を保持する。本実施の形態では、５つの反応溶液分注部５２がステージ５１の回転方向に等間隔でセットされている。ステージ５１は、回転体であり、アクチュエータ等により回転制御される。
【００３３】
反応溶液分注部５２は、反応溶液を収容する容器である。本実施の形態において、反応溶液分注部５２は、収容された反応溶液を加圧により核酸増幅デバイス１００の流路に供給する加圧導入容器である。一例として、反応溶液分注部５２は、シリンジ又はベローズ構造を有するスポイトである。
【００３４】
反応溶液生成部４０で生成された反応溶液は、反応溶液分注部５２に供給されて一旦保持される。その後、各反応溶液分注部５２からは、１つの核酸増幅デバイス１００に対応した分量の反応溶液が核酸増幅デバイス１００の流路に分注される。
【００３５】
なお、本実施の形態では、５つの反応溶液分注部５２がステージ５１にセットされているが、反応溶液分注部５２の数は、これに限らない。ただし、ステージ５１にセットする反応溶液分注部５２の数は、回転部１０にセットされる核酸増幅デバイス１００の数と同じか、それ以上であるとよい。
【００３６】
［核酸増幅デバイスの詳細構成］
ここで、実施の形態１に係る核酸検出装置１にセットされる核酸増幅デバイス１００の詳細な構成について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態１に係る核酸検出装置１にセットされる核酸増幅デバイス１００の構成を示す図である。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態に用いられる核酸増幅デバイス１００は、反応溶液が流れる流路１１０を備えるマイクロ流体デバイスであり、反応溶液を導入するための導入口１２０と、排出口１３０とを備える。導入口１２０と排出口１３０とは流路１１０によって連結されている。
【００３８】
核酸増幅デバイス１００は、例えば、下基板である第１基板１００ａと上基板である第２基板１００ｂとによって構成されている。第１基板１００ａ及び第２基板１００ｂとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル等の樹脂基板、ガラス基板、又は、シリコン基板等を用いることができる。
【００３９】
また、核酸増幅デバイス１００は、流路１１０を流れる反応溶液に含まれる標的核酸を増幅させるための核酸増幅部１０１（核酸増幅領域）を有する。核酸増幅部１０１における流路１１０は、核酸検出装置１における２つ以上の温度領域を往復又は周期的に通過する。
【００４０】
流路１１０に導入される反応溶液は、例えば、標的核酸を含む検体と標的核酸に反応する反応試薬とを含む水溶液である。検体は、例えば、検査対象となる微生物（細菌、ウイルス又は組織細胞等）から核酸抽出試薬により予め抽出された標的核酸を含む検体原液である。反応試薬は、例えば、蛍光物質を含むＰＣＲ試薬等の反応試薬溶液である。流路１１０を流れる反応溶液は、標的核酸を含む検体と反応試薬との混合溶液である。
【００４１】
本実施の形態において、流路１１０は、第１基板１００ａの内面側に形成された溝である。なお、流路１１０は、第２基板１００ｂに形成されていてもよい。流路１１０を構成する溝は、例えば、断面形状が矩形状であって、流路幅（溝幅）及び深さが流路１１０の全域で一定である。一例として、流路１１０はマイクロ流路であり、流路１１０を構成する溝は、流路幅が２０〜３００μｍで、深さが５０〜１５０μｍである。
【００４２】
流路１１０には反応溶液が一方通行的に流れる。具体的には、反応溶液は、流路１１０内を導入口１２０から排出口１３０に向かう方向に流れる。本実施の形態において、流路１１０は、反応溶液を毛管力により送液するように構成されている。つまり、反応溶液は、流路１１０内を毛管力（キャピラリ力）により送液される。例えば流路１１０の内面を界面活性剤等でコーティングして親水性表面とすることによって反応溶液を毛管力によって送液することができる。なお、毛管力による反応溶液の送液方法は、これに限らない。
【００４３】
核酸増幅部１０１における流路１１０は、図４に示されるように、第１ヒータ１１により温度制御された高温領域と第２ヒータ１２により温度制御された低温領域とを交互に複数回繰り返して通過するように構成されている。具体的には、核酸増幅部１０１における流路１１０は、蛇行するように形成された蛇行流路であり、第１ヒータ１１の上（高温領域）と第２ヒータ１２の上（低温領域）とを往復するように複数サイクルで折り返されて形成されている。
【００４４】
なお、蛇行流路の折り返し回数は、例えば２０〜７０サイクル程度であるが、図５では、１０サイクル程度しか図示されていない。また、低温領域に対応する第１ヒータ１１の設定温度は、例えば５０℃〜７５℃であり、本実施の形態では、アニール・伸長反応温度である約６０℃としている。一方、高温領域に対応する第２ヒータ１２の設定温度は、例えば９３℃〜９８℃であり、本実施の形態では、核酸増幅反応の変性反応温度である約９５℃としている。
【００４５】
［核酸検出方法］
次に、核酸検出装置１を用いた、実施の形態１に係る核酸検出方法について、図１〜図５を参照しながら、図６〜図９を用いて説明する。図６及び図７は、実施の形態１に係る核酸検出方法において、反応溶液生成部４０から反応溶液供給部５０の各反応溶液分注部５２に反応溶液を分配する様子を示す図であり、それぞれ側面図及び平面図を示している。図８及び図９は、実施の形態１に係る核酸検出方法において、反応溶液分注部５２から核酸増幅デバイス１００に反応溶液を分注する様子を示す図であり、それぞれ側面図及び平面図を示している。
【００４６】
まず、図１及び図６に示される反応溶液生成部４０で、検査対象の微生物から核酸を抽出する前処理を行って、核酸増幅デバイス１００に導入する反応溶液を生成する。例えば、反応溶液生成部４０（処理容器）では、所定の試薬を用いて微生物に対して生菌抽出処理（死菌除去処理）及び核酸抽出処理が施され、これにより、核酸を含む反応溶液が生成される。
【００４７】
次に、生成した反応溶液を反応溶液生成部４０から反応溶液供給部５０の各反応溶液分注部５２に分配する。具体的には、図６及び図７に示すように、反応溶液供給部５０のステージ５１を回転させたり上下移動させたりすることで、複数の反応溶液分注部５２のうちの一つを反応溶液生成部４０の充填部４０ａの位置まで移動させる。その後、充填部４０ａを動作させることで反応溶液生成部４０内の反応溶液を反応溶液分注部５２に注入することによって、反応溶液分注部５２に所定容量の反応溶液を充填する。
【００４８】
一つの反応溶液分注部５２に反応溶液を充填した後は、ステージ５１を回転等することによって、残りの反応溶液分注部５２にも反応溶液を順次充填し、ステージ５１に保持された全ての反応溶液分注部５２に反応溶液を充填する。
【００４９】
次に、反応溶液分注部５２に充填された反応溶液を、予め回転部１０にセットされた核酸増幅デバイス１００に導入する。具体的には、図８及び図９に示すように、ステージ５１及び回転部１０の少なとも一方を回転させることで、複数の反応溶液分注部５２の一つを、回転部１０に載置された複数の核酸増幅デバイス１００の一つの位置にまで移動させる。本実施の形態では、ステージ５１を回転させるとともに回転駆動部２０により回転部１０を回転させることによって、反応溶液分注部５２を核酸増幅デバイス１００の位置にまで移動させている。このとき、反応溶液分注部５２の注入口が核酸増幅デバイス１００の導入口１２０の上方に位置するようにステージ５１及び回転部１０を回転させる。
【００５０】
なお、核酸増幅デバイス１００は、予め回転部１０の載置部１０ａにセットしておけばよいが、核酸増幅デバイス１００を回転部１０にセットするタイミングは、この工程の前であればいつでもよい。
【００５１】
次に、反応溶液分注部５２によって核酸増幅デバイス１００に反応溶液を導入する。具体的には、反応溶液分注部５２を加圧することで、反応溶液分注部５２の注入口から核酸増幅デバイス１００の導入口に向けて反応溶液分注部５２内の反応溶液を導入する。これにより、核酸増幅デバイス１００に所定量の反応溶液を分注することができる。
【００５２】
核酸増幅デバイス１００に導入された反応溶液は流路１１０を進む。本実施の形態では、反応溶液は毛管力によって流路１１０内を自走する。そして、反応溶液が送液されて流路１１０を進んで核酸増幅部１０１に到達すると、反応溶液は、第１ヒータ１１上と第２ヒータ１２上とを繰り返して往復するように流路１１０を通ることになる。つまり、反応溶液は、第１ヒータ１１に対応する高温領域と第２ヒータ１２に対応する低温領域との２つの温度領域を交互に繰り返しながら通過して送液されるので、反応溶液には加熱と冷却とが交互に繰り返して付与されることになる。これにより、反応溶液に対して周期的な温度変化（温度サイクル）を与えることができるので、反応溶液に含まれる標的核酸は、高温領域での変性反応と低温領域でのアニール・伸長反応との繰り返しにより増幅する。
【００５３】
このように、送液しながら反応溶液を昇降温させることができるので、非常に高速なフローＰＣＲを実現することができる。したがって、反応溶液に含まれる標的核酸を高速に増幅させることができる。
【００５４】
次に、反応溶液が流路１１０の全域に行き渡った後は、検出部３０を用いて、反応溶液に含まれる標的核酸の核酸増幅を検出する。具体的には、回転駆動部２０により回転部１０を回転させることによって、検出部３０の発光素子から出射するレーザ光を蛇行流路の一本一本と交差する方向にスキャンしながら、レーザ光を励起光として蛍光発光した反応溶液（標的核酸）からの光を検出部３０の受光素子で受光する。そして、受光素子で受光した蛍光量に基づいて、蛇行流路のサイクル毎（温度サイクル毎）の核酸の増幅量を増幅曲線として検出する。具体的には、ＰＣＲサイクルの増加に従って核酸の増幅量が増加する増幅曲線を取得する。この増幅曲線に基づいて、反応溶液に含まれる標的核酸の増幅量を算出する。これにより、核酸増幅デバイス１００のＰＣＲ検査が完了する。
【００５５】
このように、検出部３０に対して回転部１０を相対的に回転させることによって、核酸増幅デバイス１００の流路１１０（蛇行流路）の最初から最後にいたるまでの複数箇所で反応溶液の標的核酸を測定することができる。
【００５６】
また、回転部１０を回転させて検出部３０から出射するレーザ光をスキャンする際、回転部１０の回転によって、ＰＣＲ検査が完了した核酸増幅デバイス１００の次の核酸増幅デバイス１００が、反応溶液供給部５０の位置にまで移動する。つまり、回転部１０に載置された複数の核酸増幅デバイス１００を回転搬送する。
【００５７】
このとき、ステージ５１を回転させることで、分注済みの反応溶液分注部５２の次の反応溶液分注部５２によって次の核酸増幅デバイス１００に反応溶液を分注するとよい。なお、反応溶液が分注された次の核酸増幅デバイス１００では、上記と同様にして、回転部１０を回転させて検出部３０によってレーザ光のスキャンとＰＣＲサイクルにより核酸増幅した標的核酸の増幅量の算出とを行う。
【００５８】
このように、回転部１０を回転させることで、複数の核酸増幅デバイス１００を搬送しつつ反応溶液分注部５２によって複数の核酸増幅デバイス１００への反応溶液の分注を順次行うとともに、検出部３０によって複数の核酸増幅デバイス１００へのレーザ光のスキャンを順次行うことができる。
【００５９】
［まとめ］
本実施の形態に係る核酸検出装置１は、温度が異なる少なくとも２つ以上の温度領域を含むとともに核酸増幅デバイス１００が載置される複数の載置部１０ａを有する回転部１０と、回転部１０を回動させる回転駆動部２０と、核酸増幅デバイス１００の流路１１０に導入された反応溶液に含まれる標的核酸の核酸増幅を検出するための検出部３０とを備えており、回転駆動部２０は、回転部１０を検出部３０に対して相対的に回動させている。
【００６０】
これにより、回転駆動部２０によって回転部１０を回転させるだけで、回転部１０に載置された複数の核酸増幅デバイス１００を順次搬送しつつ、検出部３０によって複数の核酸増幅デバイス１００へのレーザ光のスキャンと反応溶液の標的核酸の増幅量の算出とを行うことができる。つまり、レーザ光をスキャンするためのアクチュエータ等の駆動部を別途用いることなく、回転駆動部２０のみによって、複数の核酸増幅デバイス１００の搬送と、各核酸増幅デバイス１００の流路１１０全域における標的核酸の核酸増幅の検出とを行うことができる。このように、レーザ光スキャン用の駆動部を用いないことによって、核酸検出装置１の小型軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００６１】
以上、本実施の形態における核酸検出装置１によれば、複数の核酸増幅デバイス１００の測定を行うことができ、かつ、各核酸増幅デバイス１００について流路１１０の最初から最後にいたるまでの複数箇所で標的核酸を測定できる小型の核酸検出装置１を低コストで実現できる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る核酸検出装置１において、回転部１０の２つ以上の温度領域は、回転駆動部２０の回転中心に対して、平面視において温度領域毎に同心状に設けられた領域となっている。具体的には、内側の第１ヒータ１１（高温領域）と外側の第２ヒータ１２（低温領域）とが回転駆動部２０の回転軸に対して同心状に配置されている。
【００６３】
これにより、回転部１０に載置する核酸増幅デバイス１００の流路１１０の流路長を短くすることができるので、核酸増幅デバイス１００の小型化を図ることができるとともに、流路１１０の送液時間の短縮化が可能となる。
【００６４】
なお、本実施の形態において、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２とが同心円状に配置されていたが、図１０に示すように、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２とは、同心の略矩形状に配置されていてもよい。これにより、核酸増幅デバイス１００の流路１１０における第１ヒータ１１に対応する部分の長さと第２ヒータ１２に対応する部分の長さとを容易に均等にすることができる。
【００６５】
あるいは、本実施の形態のように、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２とが同心円状に配置されていたとしても、図１１に示すように、複数の核酸増幅デバイス１００を第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２の境界（走査ライン）に沿って円環状に配列することで、核酸増幅デバイス１００の流路１１０における第１ヒータ１１に対応する部分の長さと第２ヒータ１２に対応する部分の長さとを均等に近づけることができる。
【００６６】
この場合、図１０の場合よりも、核酸増幅デバイス１００の流路１１０の流路幅を短くすることができる。つまり、図１０の場合は、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２との境界線形状が略矩形であって核酸増幅デバイス１００の流路１１０が直線的に配置される一方、検出部３０による光の走査ラインは円形を描く。このため、流路１１０の折り返し部分が検出部３０の走査ラインをカバーできるように流路１１０の一本一本を長くする必要があるので、流路１１０の全長が必要以上に長くなる。
【００６７】
これに対して、図１１の場合は、核酸増幅デバイス１００の流路１１０が直線的に配置されていても、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２との境界線形状及び検出部３０による光の走査ラインがいずれも円形であるため、図１０の場合よりも流路１１０の一本一本の直線部を短くしたとしても流路１１０の折り返し部分が走査ラインをカバーできる状態を確保できる。これにより、流路１１０の全長を短くすることができる。
【００６８】
特に、図１１の場合は、第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２のサイズ（ヒータブロックのサイズ）が核酸増幅デバイス１００よりも大幅に大きくて、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２との境界線（核酸増幅デバイス１００を配置する箇所）が相対的に直線に近くなる場合には有効である。なお、内側の第１ヒータ１１の円形があまりにも小さい場合には、図１０の場合と同様に流路１１０の流路幅を大きくする必要があるので、流路１１０の全長が長くなってしまう。このため、第１ヒータ１１と第２ヒータ１２との境界線を構成する円の直径は大きい方がよい。
【００６９】
また、本実施の形態に係る核酸検出装置１において、核酸増幅デバイス１００の流路１１０は、反応溶液を毛管力により送液するように構成されている。
【００７０】
これにより、流路１１０に反応溶液を送液するための送液ポンプを別途設ける必要がなくなるとともに、複数の核酸増幅デバイス１００の流路１１０に反応溶液を逐次送液してＰＣＲ反応を行うことができる。この結果、複数の核酸増幅デバイス１００の測定時間を短縮化できるとともに核酸検出装置１の小型化及び簡略化を図ることができる。この点について、以下詳述する。
【００７１】
一般的に、核酸増幅デバイス１００の流路１１０における反応溶液の送液時間は、検出部３０による検査時間よりもはるかに長時間である。このため、送液ポンプ等によって反応溶液の送液を行う場合、流路１１０内の反応溶液の送液が完了するまで、回転部１０（核酸増幅デバイス１００）の回転移動を行うことができない。
【００７２】
これに対して、毛管力を用いて反応溶液を自走式によって送液させることで、流路１１０内の反応溶液の送液が完了する前であっても（例えば反応溶液が送液中であっても）、回転部１０（核酸増幅デバイス１００）の回転移動と検出部３０による光の走査とを並行して行うことができる。このため、複数の核酸増幅デバイス１００における反応溶液の送液を連続的に行うことが可能となり、回転部１０を回転させることで、反応溶液の送液が完了したものから順次検出部３０による核酸増幅の検出を行うことができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る核酸検出装置１において、核酸増幅デバイス１００の流路１１０に反応溶液を供給する反応溶液供給部５０を更に備えており、反応溶液供給部５０は、回転軸中心に回転制御されるステージ５１と、ステージ５１に設けられ、反応溶液を分注する複数の反応溶液分注部５２とを有する。
【００７４】
これにより、核酸検出装置１において、核酸増幅デバイス１００の流路１１０に所定量の反応溶液を分注することができる。したがって、核酸増幅デバイス１００に反応溶液を分注できる小型で簡便な核酸検出装置を実現できる。
【００７５】
また、本実施の形態に係る核酸検出装置１において、反応溶液を生成するための反応溶液生成部４０を備えている。
【００７６】
これにより、核酸検出装置１において、検査対象物の微生物（サンプル試料）を投入することで核酸増幅デバイス１００に導入する反応溶液を生成することができる。したがって、全自動で検査対象物の分析を行うことができる核酸検出装置を実現できる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、１つの核酸増幅部１０１が１つの基板（第１基板１００ａ）に設けられていたが、これに限らない。例えば、図１２に示すように、核酸増幅部１０１（流路１１０）が１つの基板（例えば第１基板１００ａ）に複数設けられた核酸増幅デバイス１００Ｘを用いてもよい。この場合、例えば、枠状の基板に複数の核酸増幅部１０１（流路１１０）が設けられた核酸増幅デバイスを用いることができる。このように、１つのみの核酸増幅部１０１（流路１１０）を有する核酸増幅デバイス１００を複数個別に回転部１０にセットする場合と比べて、簡便に核酸増幅デバイスを回転部１０にセットすることができる。
【００７８】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る核酸検出装置の構成について、図１３〜図１７を用いて説明する。図１３及び図１４は、実施の形態２に係る核酸検出装置で用いられる核酸増幅デバイス１００Ａの構成を示す図であり、それぞれ平面図及び斜視図を示している。図１５〜図１７は、実施の形態２に係る核酸検出装置の要部の構成を示す図であり、それぞれ、斜視図、分解図及び取付部材６０を外したときの平面図を示している。
【００７９】
図１３及び図１４に示すように、本実施の形態で用いられる核酸増幅デバイス１００Ａは、実施の形態１で用いられる核酸増幅デバイス１００と同様に、流路１１０、導入口１２０及び排出口１３０を備えているが、本実施の形態における核酸増幅デバイス１００Ａでは、流路１１０が平面視において全体として湾曲した形状となっている。
【００８０】
具体的には、流路１１０は、蛇行流路の折り返し部分の間の複数の直線部の各々長さが流路全域において一定であり、かつ、流路１１０の折り返し部分の両端の一方同士を結ぶ線が円弧状となっている。したがって、流路１１０は、全体として帯状の円弧形状になっている。
【００８１】
また、図１５〜図１７に示すように、本実施の形態における核酸検出装置は、上記実施の形態１と同様に、回転部１０及び回転駆動部２０を備えている。なお、図示しないが、本実施の形態における核酸検出装置は、上記実施の形態１と同様に、検出部３０、反応溶液生成部４０及び反応溶液供給部５０を備える。
【００８２】
さらに、本実施の形態における核酸検出装置は、核酸増幅デバイス１００Ａを回転部１０に固定するための取付部材６０を備えている。取付部材６０は、第１取付板６１と第２取付板６２とによって構成されている。
【００８３】
第１取付板６１は、回転部１０に載置される。また、第１取付板６１は、核酸増幅デバイス１００Ａが嵌め込まれる貫通孔を有する。本実施の形態では、４つの核酸増幅デバイス１００Ａが回転部１０に載置されるので、第１取付板６１には４つの貫通孔が設けられている。第１取付板６１の各貫通孔は、回転部１０の載置部１０ａに対応している。
【００８４】
第２取付板６２は、複数の核酸増幅デバイス１００Ａを押さえ付ける押さえ部材である。具体的には、第２取付板６２は、矩形枠状であり、核酸増幅デバイス１００Ａの外周端部を押さえ付けるように構成されている。第２取付板６２は、核酸増幅デバイス１００Ａの数と同数用いられる。本実施の形態では、４つの第２取付板６２が用いられている。
【００８５】
取付部材６０によって核酸増幅デバイス１００Ａを回転部１０に固定する場合、まず、貫通孔が載置部１０ａの一致するように第１取付板６１を回転部１０に載置して、第１取付板６１の貫通孔に核酸増幅デバイス１００Ａをセットする。次に、第１取付板６１とで核酸増幅デバイス１００Ａを挟むように第２取付板６２を核酸増幅デバイス１００Ａの上に配置して、第２取付板６２をネジ等によって回転部１０にネジ止めする。これにより、第１取付板６１と第２取付板６２とによって挟持された状態で核酸増幅デバイス１００Ａを回転部１０に固定することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態における核酸検出装置を用いた核酸検出方法は、上記実施の形態１における核酸検出方法と同様にして行うことができる。
【００８７】
以上、本実施の形態における核酸検出装置では、実施の形態１と同様に、回転部１０、回転駆動部２０及び検出部３０を備えている。これにより、複数の核酸増幅デバイス１００の測定を行うことができ、かつ、各核酸増幅デバイス１００について流路１１０の最初から最後にいたるまでの複数箇所で標的核酸を測定できる小型の核酸検出装置１を低コストで実現できる。
【００８８】
また、本実施の形態における核酸検出装置に用いられる核酸増幅デバイス１００Ａは、流路１１０が平面視において全体として湾曲した形状となっている。
【００８９】
これにより、検出部３０の円形の走査ラインに合わせることができるので、流路１１０の一本一本の直線部を短くしても流路１１０の折り返し部分が検出部３０の走査ラインをカバーすることができる。これにより、流路１１０の全長を短くすることができる。
【００９０】
このとき、図１７に示すように、核酸増幅デバイス１００Ａの流路１１０の湾曲形状を構成する円弧の曲率半径は、検出部３０の走査ラインの曲率半径と同等であるとよい。これにより、流路１１０の全長をさらに短くすることができる。
【００９１】
また、本実施の形態における核酸検出装置は、核酸増幅デバイス１００Ａを回転部１０に固定するための取付部材６０を備えている。
【００９２】
これにより、核酸増幅デバイス１００Ａを回転部１０に簡便かつ確実に固定することができる。なお、本実施の形態における取付部材６０は、実施の形態１で用いてもよい。
【００９３】
（変形例）
以上、本発明に係る核酸検出装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００９４】
例えば、上記実施の形態において、内側の第１ヒータ１１が高温に設定され、外側の第２ヒータ１２が低温に設定されたが、これに限らず、内側の第１ヒータ１１が低温に設定され、外側の第２ヒータ１２が高温に設定されていてもよい。
【００９５】
また、上記実施の形態では、検出部３０が固定されており、回転部１０を回動させることで回転部１０を検出部３０に対して相対的に回動させたが、これに限らない。例えば、検出部３０及び回転部１０の両方を回転させてもよい。
【００９６】
また、上記実施の形態において、検出部３０は、光学式の光学検出器としたが、これに限らず、光学式以外の検出器であってもよい。
【００９７】
また、上記実施の形態において、回転部１０及びステージ５１の回転方向は、一方向のみではなく、逆方向に回転することもできる。つまり、回転部１０及びステージ５１の回転方向は、図面において図示した回転方向に限定されるものではない。
【００９８】
また、上記実施の形態では、核酸増幅デバイス１００の流路１１０に導入される反応溶液は、毛管力によって自走により送液したが、これに限るものではない。例えば、シリンジポンプ等の送液ポンプをつないで反応溶液を強制的に送液してもよい。
【００９９】
また、上記実施の形態において、反応溶液分注部５２は、反応溶液を核酸増幅デバイス１００に分注することに用いたが、これに限らない。例えば、反応溶液分注部５２を試薬分注部として用いて、この試薬分注部によって、ＰＣＲ試薬等の検査試薬等のその他の液体を核酸増幅デバイス１００に導入してもよい。
【０１００】
その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  核酸検出装置
１０  回転部
１０ａ  載置部
２０  回転駆動部
３０  検出部
４０  反応溶液生成部
５０  反応溶液供給部
５１  ステージ
５２  反応溶液分注部
１００、１００Ａ、１００Ｘ  核酸増幅デバイス
１０１  核酸増幅部
１１０  流路
【図１】
2018117571.tif 000003
【図２】
2018117571.tif 000004
【図３】
2018117571.tif 000005
【図４】
2018117571.tif 000006
【図５】
2018117571.tif 000007
【図６】
2018117571.tif 000008
【図７】
2018117571.tif 000009
【図８】
2018117571.tif 000010
【図９】
2018117571.tif 000011
【図１０】
2018117571.tif 000012
【図１１】
2018117571.tif 000013
【図１２】
2018117571.tif 000014
【図１３】
2018117571.tif 000015
【図１４】
2018117571.tif 000016
【図１５】
2018117571.tif 000017
【図１６】
2018117571.tif 000018
【図１７】
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