(57)【要約】【課題】バルブ成分や複数の試薬を備えた場合の試薬間コンタミを抑制できる高性能の分析装置及び分析用構造体を提供する。【解決手段】試料が導入され、前記試料と反応させる試薬を保持する構造体が収容され、反応させた後の前記試料の検出機構を備える化学分析装置であって、前記構造体は、複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジと、前記試薬カートリッジが接続する接続部と、前記複数の試薬が流下する試薬流路と、前記検査対象物が流下する試料流路と、前記試薬と前記検査対象物が反応する反応領域とを有する流路カートリッジと、備えることを特徴とする。【選択図】  図２
2004309145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が注入され、前記試料と反応させる試薬が貯蔵され、前記試料と前記試薬とが反応する反応領域を有する構造体を収容する収容部と、前記反応後の前記試料の検出機構と、を備える化学分析装置であって、
前記構造体は、試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジと、
前記試薬カートリッジが接続する接続部と、前記試薬が流れる試薬流路と、前記試料が流れる試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路に連絡する前記反応領域とを有する流路カートリッジと、を備えることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
請求項１において、前記構造体は回転可能に前記収容部に設置され、前記試料は核酸を含むものであり、前記流路カートリッジは前記試料の核酸を捕捉する捕捉部を有し、前記検出機構は前記構造体の外部に配置されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項３】
請求項１において、前記試薬カートリッジと前記流路カートリッジとが前記収容部に装着された状態で、前記試薬カートリッジの第一の前記試薬貯蔵部と第二の前記試薬貯蔵部は前記流路カートリッジに形成された前記試薬流路或いは前記試料流路を介して連通した空間が形成されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項４】
請求項１において、前記試薬カートリッジを複数備え、第一の試薬カートリッジは第二の試薬カートリッジより低い温度で保持された後に前記収容部に収容されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第一の試薬カートリッジは前記第二の試薬カートリッジより体積が小さいことを特徴とする化学分析装置。
【請求項６】
請求項１において、前記流路カートリッジは試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備え、前記流路カートリッジは前記試薬カートリッジより低い温度で保持された後に前記収容部に収容されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項７】
請求項１において、前記試薬カートリッジを複数備え、前記流路カートリッジの第一の領域に対向して第一の試薬カートリッジが配置され、前記流路カートリッジの第二の領域に対向して第二の試薬カートリッジが配置されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項８】
請求項１において、前記試薬カートリッジは試薬を複数備え、前記流路カートリッジに対向して前記第二の試薬カートリッジが設置され、前記第二の試薬カートリッジに対向して第一の試薬カートリッジが設置されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項９】
請求項１において、前記流路カートリッジは前記試料を注入する注入口を備え、前記注入口は、試薬カートリッジ搭載時に、積層方向から見て前記試薬カートリッジで覆われるよう配置されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項１０】
特定の化学物質を含む試料の導入部と、前記試料と反応させる試薬を貯蔵する試薬貯蔵部と、前記前記試薬と反応させた試薬から前記化学物質を捕捉する捕捉部とを有する化学分析用構造体であって、
前記構造体は、複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジと、前記試薬カートリッジが接続可能な接続部と、前記試薬が流れる試薬流路と、前記試料が流れる試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路が連絡する前記反応領域と、を有する流路カートリッジと、を備えることを特徴とする化学分析用構造体。
【請求項１１】
試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬構造体に接続できる接続部と、前記接続部を経て供給される前記試薬が流れる試薬流路と、特定の化学物質を含む試料が流れる試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路が連絡る反応領域と、前記試薬と反応した前記試料中の前記化学物質を捕捉する捕捉部と、を有する流路構造体。
【請求項１２】
試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬構造体に接続可能に構成され、前記試薬貯蔵部の試薬が供給される接続部と、
特定の化学物質を含む試料を注入する注入口と、
前記注入口から注入された試料から検査対象の遺伝子を含む分離試料を分離する分離部と、
第一の前記接続部から供給された第一の試薬と前記分離試料とを導入して反応させる第一反応部と、
前記反応した前記分離試料から前記遺伝子を捕捉する遺伝子捕捉部と、
第二の前記接続部から供給された洗浄用試薬を前記遺伝子捕捉部へ導く洗浄用試薬流路と、
第三の前記接続部から供給された溶離用試薬を前記遺伝子捕捉部へ導く溶離用試薬流路と、
前記溶離された前記遺伝子を保持する保持部と、を備えることを特徴とする流路構造体。
【請求項１３】
試薬が流下する試薬流路と、特定の化学物質を含む試料が流下する試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路が連絡する前記反応領域と、を有する流路構造体に接続可能に形成される接続部と、前前記試薬を貯蔵する試薬貯蔵部と、前記貯蔵された試薬を前記流路構造体に導く流路と、を備えたことを特徴とする試薬構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡを含む液体試料からＤＮＡを抽出する方法としては、ＷＯ  ００／７８４５５号公報に、増幅を用いた検査のための微小構造体及び方法が記載されている。この装置では、ＤＮＡ混合液を無機基体としてのガラスフィルタに通過させた後、洗浄液及び溶離液を通過させてＤＮＡのみを回収している。ガラスフィルタは回転可能な構造体に設けてあり、洗浄液や溶離液等の試薬は同じ構造体内の各試薬リザーバに保持してある。各試薬は構造体が回転することにより発生する遠心力で流動し、各試薬リザーバとガラスフィルタを結ぶ微細流路に設けたバルブを開くことにより試薬がガラスフィルタを通過する。
【０００３】
複数の化学物質を含む試料から核酸等の特定の化学物質を抽出し分析する化学分析装置としては、特表２００１−５２７２２０号公報に、一体型流体操作カートリッジが記載されている。この装置では、一体型カートリッジ内部に溶解液や洗浄液や溶離液等の試薬、及び核酸を捕獲する捕獲構成部品を備え、核酸を含む試料をカートリッジ内部に注入した後、前記試料と溶離液を混合させて前記捕獲構成部品に通過させ、さらに捕獲構成部品に洗浄液を通過させ、さらに捕獲構成部品に溶離液を通過させ、捕獲構成部品を通過した後の溶離液をＰＣＲ試薬に接触させ反応チャンバへと流している。
【特許文献１】
ＷＯ  ００／７８４５５号公報
【特許文献２】
特表２００１−５２７２２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ＷＯ  ００／７８４５５号公報記載の構造体では、バルブには加熱することで溶けるワックス等を使用しているので、通過した試薬がバルブ部に残り回収したＤＮＡを汚染する可能性がある。すなわちＤＮＡ混合液や洗浄液がバルブ部に残り、遠心力で溶離液をガラスフィルタに通過させている工程で、バルブ部に残ったＤＮＡ混合液や洗浄液が流れ込む可能性がある。
【０００５】
また前記特表２００１−５２７２２０号公報記載の一体型流体操作カートリッジでは、各試薬をポンプで送液する際、各試薬チャンバと捕獲構成部品を結ぶ微細流路に設けたバルブ等を開くことで試薬が捕獲構成部品を通過する。さらに捕獲構成部品を通過した試薬のうち洗浄液は廃液チャンバへ、溶離液は反応チャンバへと流れるように捕獲構成部品と各チャンバとの間の流路に設けたバルブ等で切り替えている。ポンプで複数の試薬を送液する場合流路壁に試薬が残り、特にバルブ等の障害物があると液が残りやすく、一旦液が残ると流動することがないため、別の試薬との合流部で汚染する可能性がある。また、捕獲構成部品を通過した洗浄液と溶離液とをバルブ等で切り替えて別々のチャンバに流動させる場合、先に廃液チャンバへと流動した洗浄液が反応チャンバへ切り替えるバルブ等の上流流路を汚染するため、溶離液に洗浄液が混入する恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題の少なくとも一つを解決することができ、液体試料中の特定の化学物質を高精度に抽出する簡易な化学分析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、抽出部と試薬保持部を別構造体とし、予め各試薬を試薬保持部内の各試薬容器に内蔵させる形態を備える。
【０００８】
特に試薬保持部を抽出部に装着した状態では、各試薬容器を抽出部内で連通させるのが望ましい。
【０００９】
あるいは分析部と試薬保持部は別構造体とし、さらに特定の分析試薬を保持する分析試薬保持部を他の試薬保持部とは別構造体とし、予め各試薬を各試薬保持部内の各試薬容器に内蔵させ、分析試薬保持部を他の試薬保持部とは、異なる温度条件で保存することにより解決できる。
【００１０】
特に各試薬保持部を分析部に装着した状態では、各試薬容器を分析部内で連通させるのが望ましい。
【００１１】
あるいは特に分析する化学物質毎に異なる分析試薬保持部あるいは異なるその他の試薬保持部を用意し、共通の分析部に装着して分析を行うことが望ましい。
【００１２】
これにより、バルブ成分や複数の試薬を備えた場合の試薬間コンタミを抑制できる高性能の分析装置及び分析用構造体を提供することができる。
【００１３】
具体的には例えば、以下の形態を有することができる。
（１）試薬カートリッジと流路カートリッジとを収容する形態の分析装置である。例えば１回分量の複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジと、試薬カートリッジの接続部、前記複数の試薬が流下する流路を形成された（好ましくはバルブレス）流路カートリッジ、の収容部を備えた分析装置である。
【００１４】
具体的には、試料が注入され、前記試料と反応させる試薬が貯蔵され、前記試料と前記試薬とが反応する反応領域を有する構造体を収容する収容部と、前記反応後の前記試料の検出機構と、を備える化学分析装置であって、前記構造体は、試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジと、前記試薬カートリッジが接続する接続部と、前記試薬が流れる試薬流路と、前記試料が流れる試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路に連絡する前記反応領域とを有する流路カートリッジと、を備えることを特徴とする化学分析装置である。
【００１５】
なお、前記構造体は回転可能に設置され、前記試料は核酸を含むものであり、前記流路カートリッジは、前記試料の核酸を捕捉する捕捉部を有する。
【００１６】
これにより、特に、検査項目に応じて対象検査に応じた試薬カートリッジと共通流路カートリッジを装着する機構にすることにより、試薬は扱いに注意（温度管理等）が必要であるので、もし試薬に不具合が生じた場合であっても、試薬カートリッジのみ不具合のない試薬カートリッジを使えばよく流路カートリッジは変更不要で効率的な検査を実施できる。
【００１７】
また、対象に応じて流路カートリッジをそのまま使えて、対応試薬カートリッジだけ変えるようにすることもでき、ストックスペース、コストを低減することができる分析装置を構成することができる。
【００１８】
また、好ましくは、分析実施時には試薬カートリッジ内が流路カートリッジ内と連通したバルブレス構造を構成するようにすることが好ましい。具体的には、前記試薬カートリッジと前記流路カートリッジとが前記収容部に装着された状態で、前記試薬カートリッジの第一の前記試薬貯蔵部と第二の前記試薬貯蔵部は前記流路カートリッジに形成された前記試薬流路或いは前記試料流路を介して連通した空間が形成される。
（２）また、前記（１）において、前記試薬カートリッジは試薬を備えた複数の試薬カートリッジから構成され、第一の試薬カートリッジは第二の試薬カートリッジより低い温度で保持された後に前記分析装置に収容されるものであることを特徴とする。
【００１９】
または、前記（１）において、前記流路カートリッジは試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備え、前記流路カートリッジは前記試薬カートリッジより低い温度で保持された後に前記分析装置に収容されるものであることを特徴とする。
（３）また、前記試薬カートリッジは複数備える形態であることが好ましい。
【００２０】
例えば、（１）において、前記試薬カートリッジは試薬を備えた複数の試薬カートリッジから構成され、前記流路カートリッジの第一の領域に対向して第一の試薬カートリッジが配置され、前記流路カートリッジの第二の領域に対向して第二の試薬カートリッジが配置されることを特徴とする。
【００２１】
或いは、（１）において、前記試薬カートリッジは試薬を備えた複数の試薬カートリッジから構成され、前記流路カートリッジに対向して前記第二の試薬カートリッジが設置され、前記第二の試薬カートリッジに対向して第一の試薬カートリッジが設置されることを特徴とする。
（４）また、化学分析用の各カートリッジ自体も以下の特徴を有する。
特定の化学物質を含む試料の導入部と、前記試料と反応させる試薬を貯蔵する試薬貯蔵部と、前記前記試薬と反応させた試薬から前記化学物質を捕捉する捕捉部とを有する化学分析用構造体であって、前記構造体は、複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジと、前記試薬カートリッジが接続可能な接続部と、前記試薬が流れる試薬流路と、前記試料が流れる試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路が連絡する前記反応領域と、を有する流路カートリッジと、を備えることを特徴とする化学分析用構造体である。
【００２２】
また、個別に見ると、試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬構造体に接続できる接続部と、前記接続部を経て供給される前記試薬が流れる試薬流路と、特定の化学物質を含む試料が流れる試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路が連絡る反応領域と、前記試薬と反応した前記試料中の前記化学物質を捕捉する捕捉部と、を有する流路構造体である。これは、特定の化学物質を含む試料の導入部と、前記導入れた試料中の特定の化学物質を捕捉し、前記試料と反応させる試薬を保持する化学分析用構造体を構成しうる流路構造体であることができる。
【００２３】
或いは、試薬が流下する試薬流路と、特定の化学物質を含む試料が流下する試料流路と、前記試薬流路と前記試料流路が連絡する前記反応領域と、を有する流路構造体に接続可能に形成される接続部と、前前記試薬を貯蔵する試薬貯蔵部と、前記貯蔵された試薬を前記流路構造体に導く流路と、を備えたことを特徴とする試薬構造体である。これは、特定の化学物質を含む試料の導入部と、前記導入れた試料中の特定の化学物質を捕捉し、前記試料と反応させる試薬を保持する化学分析用構造体を構成しうる試薬構造体であることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜図１７を参照して、本発明による遺伝子検査装置の一実施例を説明する。
【００２５】
図１は本発明による遺伝子検査装置の全体構成図である。遺伝子分析装置１は、モータ１１により回転可能に支持された保持ディスク１２と、保持ディスク１２上に配置された複数の検査モジュール２と、液体の流動を制御するための穿孔機１３と、加温装置１４及び検出装置１５を備えている。操作者は各検査項目ごとに検査モジュール２を用意し、保持ディスク１２に装着し、遺伝子検査装置１を起動させる。
【００２６】
図２は検査モジュール２の構成図である。検査モジュール２は、試薬カートリッジ本体２１に透明な試薬カートリッジカバー２２を接合した試薬カートリッジ２０を、検査カートリッジ本体３１に透明な検査カートリッジカバー３２を接合した検査カートリッジ３０に装着して構成している。
各試薬は各試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０に予め所定量だけ分注されている。試薬カートリッジ２０の裏面（図３）には、各試薬容器に連通する試薬流出口２２１、２３１，２４１，２５１，２６１，２７１が設けてあり、検査カートリッジ３０に装着することで、図４に示す検査カートリッジ３０の各試薬流入口３２１，３３１，３４１，３５１，３６１，３７１に接続する。試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０に装着した時点で、各試薬容器は各試薬流出口および対応する各試薬流入口を通して検査カートリッジ内で連通する。
【００２７】
このように、本実施例の化学分析装置は、試料が導入され、試料と反応させる試薬を保持する構造体である検査モジュール２が収容され、反応させた後の前記試料の検出装置１５を備える化学分析装置であって、検査モジュール２は、複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジである試薬カートリッジ２０と、試薬カートリッジが接続する接続部と、前記複数の試薬が流下する試薬流路と、前記検査対象物が流下する試料流路と、前記試薬と前記検査対象物が反応する反応領域とを有する流路カートリッジである検査カートリッジ３０と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
なお、前記検査モジュールは回転可能に配置され、前検査対象物は遺伝子を含むものであり、前記流路カートリッジは、前記前記検査対象物の遺伝子を捕捉する捕捉部と前記捕捉した前記遺伝子を保持する保持部とを有する。
【００２９】
これにより、特に、検査項目に応じて対象検査に応じた試薬カートリッジ２０と共通流路検査カートリッジ３０を装着する機構にすることにより、試薬は扱いに注意（温度管理等）が必要であるので、もし試薬に不具合が生じた場合であっても、試薬カートリッジ２０のみ不具合のない試薬カートリッジを使えばよく流路カートリッジである検査カートリッジ３０は変更不要で効率的な検査を実施できる。
【００３０】
また、対象に応じて検査カートリッジ３０をそのまま使えて、対応試薬カートリッジ２０だけ変えるようにすることもでき、ストックスペース、コストを低減することができる分析装置を構成することができる。
【００３１】
また、好ましくは、分析実施時には試薬カートリッジ２０内が検査カートリッジ内と連通したバルブレス構造を構成するようにすることが好ましい。具体的には、前記試薬カートリッジと前記検査カートリッジとが装着された状態で、前記試薬カートリッジ２０のある試薬容器と前記試薬カートリッジの他の試薬容器は検査カートリッジ３０に形成された第一の流路を介して連通した空間を形成するよう配置される。
【００３２】
また、カートリッジはそれ自体としても特徴を有する。
化学分析用構造体でカートリッジは、複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬カートリッジ３０と、試薬カートリッジ３０が接続する接続部を備え、前記複数の試薬が流下する試薬流路と、前記検査対象物が流下する試料流路と、前記試薬と前記検査対象物が反応する反応領域とを有する検査カートリッジ２０と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
個別のカートリッジにおいても、特徴がある。検査カートリッジとしては、試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備えた試薬構造体である試薬カートリッジに接続可能に構成され、前記試薬貯蔵部の試薬が供給される接続部と、特定の化学物質を含む試料を注入する注入口と、前記注入口から注入された試料から検査対象の遺伝子を含む分離試料を分離する分離部と、第一の前記接続部から供給された第一の試薬と前記分離試料とを導入して反応させる第一反応部と、前記反応した前記分離試料から前記遺伝子を捕捉する遺伝子捕捉部と、第二の前記接続部から供給された洗浄用試薬を前記遺伝子捕捉部へ導く洗浄用試薬流路と、第三の前記接続部から供給された溶離用試薬を前記遺伝子捕捉部へ導く溶離用試薬流路と、前記溶離された前記遺伝子を保持する保持部と、を備える。前記保持部で検出機構による検出が行われるものであってもよい。
【００３４】
また、特定の化学物質を含む試料の導入部と、前記導入された試料中の特定の化学物質を捕捉し、前記試料と反応させる試薬を保持する化学分析用カートリッジを構成しうる試薬カートリッジは、前記複数の試薬が流下する試薬流路と、前記検査対象物が流下する試料流路と、前記試薬と前記検査対象物が反応する反応領域とを有する検査カートリッジ２０に接続する接続部と、複数の試薬を貯蔵する試薬貯蔵部と、前記貯蔵された試薬を前記検査カートリッジ２０に導く流路とを備える。
【００３５】
また、検査カートリッジの上に試薬カートリッジを設置するように形成される点を特徴とする。
【００３６】
具体的には、例えば、検査カートリッジに試料を注入する注入口を備え、前記注入口は、試薬カートリッジ搭載時に、積層方向から見て前記試薬カートリッジで覆われるよう配置される。これにより、カートリッジ回転時に注入口からの試料の拡散・流出防止を図ることができる。
【００３７】
図５に、図２および図４に示したＡ−Ａ部における試薬カートリッジ２０および検査カートリッジ３０の縦断面図の主要部を、図６に、試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０に装着した状態の上記Ａ−Ａ部に対応する縦断面図を示す。試薬カートリッジ２０の下面には、試薬カートリッジ２０内に予め貯蔵されている試薬の漏れや蒸発を防ぐため、試薬カートリッジ保護シート２３が接着されている。このように、試薬の出口を被うカバーを備える点が特徴である。また、検査カートリッジ３０の上面には、検査カートリッジ３０内部の汚染を防ぐため、検査カートリッジ保護シート３３が接着されている。
【００３８】
操作者は、試薬カートリッジ保護シート２３および検査カートリッジ保護シート３３をはがし、試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０に装着する。試薬流出口を構成する突起部（例えば図５の２６９）は試薬流入口と嵌め合うことで両カートリッジを位置決めし、かつ試薬が検査カートリッジの外に漏れ出すことはない。あるいは、検査カートリッジ保護シートの接着している検査カートリッジカバー３２に接着剤が添付することで、試薬カートリッジの接合面を接着し、試薬の漏れを防いでもよい。
尚、上記試薬カートリッジに設けた突起部（例えば図５の２６９）は、検査カートリッジ側に設けてもよい。
【００３９】
このように、凹凸構造を有する点を特徴とする。
【００４０】
試薬カートリッジ３０は試薬容器に連通する流路を備えた突起部を備え、検査カートリッジはこの突起を収容し、前記流路に対応する流路を備えた凹状の入口部を備える点を特徴とする。なお、前記突起部と入口部とは反対側のカートリッジに形成された組合わせであってもよい。
【００４１】
以下全血を試料として用いた場合のウイルス核酸の抽出及び分析動作を説明する。図７に、操作者による本発明の遺伝子検査装置の操作手順を、図８および図９に遺伝子検査装置内での動作手順を示す。
【００４２】
操作者は、真空採血管等で採血した全血を、検査カートリッジ３０の試料注入口３０１より試料容器３１０に注入し（図１０）、図５に示した試薬カートリッジ保護シート２３および検査カートリッジ保護シート３３をはがした後、試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０に装着する（図２）。このとき検査カートリッジ３０の試料注入口３０１は試薬カートリッジ２０により塞がれるため、以後試料が検査カートリッジ３０より漏れ出ることはない。あるいは試薬カートリッジ２０に試料通気孔３１３を貫通させておき（図２および図３）、空気は通すが試料およびそのミストは通さないフィルタを装着しておき、試料の流動時に通気が可能な状態にしてもよい。
【００４３】
このようにして組上げた分析モジュール２を図１の保持ディスク１２に必要な数だけ装着し、遺伝子検査装置１を稼動させれば、全血からウイルスの遺伝子が抽出され、最終的に遺伝子が検出される。
【００４４】
以下に、遺伝子検査装置１内部での各動作における液の流動状態を図１１から図１７に示す。
全血５０１を注入後、モータ１１で保持ディスク１２を回転する。試料容器３１０に注入された全血は、保持ディスク１２の回転により発生する遠心力の作用で外周側に流動し、血球貯蔵容器３１１および血清定量容器３１２を満たし、余分な全血はオーバーフロー細管流路３１３からオーバーフロー太管流路３１４を通って全血廃棄容器３１５へ流れる（図１１）。全血廃棄容器３１５には全血廃棄用通気流路３１８が設けてあり、検査カートリッジ通気孔３０２を通して試薬カートリッジ通気孔２０２から、空気が自由に出入り可能である。オーバーフロー細管流路３１３からオーバーフロー太管流路３１４にかけての接続部は急拡大しておりかつオーバーフロー細管流路３１３の最内周側（半径位置６０１）にあるため、全血はオーバーフロー細管流路３１３を満たした状態で前記接続部で切れる。したがって半径位置６０１より内周側に液は存在できないので、血清定量容器３１２の液面も半径位置６０１になる。また、血清定量容器３１２から分岐している血清毛細管３１６にも全血が流れ込み、ここでも全血の最内周部は半径位置６０１になる。
【００４５】
さらに回転を続けると全血５０１は血球と血清に分離し（遠心分離）、血球５０２は外周側の血球貯蔵容器３１１へ移動し、血清定量容器３１２内は血清５０３だけになる（図１２）。
【００４６】
上記一連の血清分離動作時に、試薬カートリッジ２０にある各試薬容器の通気孔２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２は試薬カートリッジカバー２２（図５）で蓋をされていて空気が入らない状態になっている。遠心力により各試薬は試薬容器外周側より流出しようとするが、容器内に空気が入らないため試薬容器内の圧力が低下し、遠心力と釣り合って試薬は流出することができない。しかし回転数が増加し遠心力が大きくなると、試薬容器内の圧力は徐々に低下し、試薬の飽和蒸気圧以下になると気泡が発生する。そこで、図１２に示すように、各試薬容器外周側から流出する試薬を一旦内周側に戻すような流路構造（戻り流路２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３）とすることで、試薬容器内の圧力低下を抑制し、気泡の発生を防ぐ。このように血清分離動作時には、各試薬は試薬容器に保持されたまま流動しない。
【００４７】
所定の時間回転させ血清分離動作が終了すると分析モジュール２は停止し、血清定量容器３１２内の血清５０３の一部が血清毛細管３１６内部に表面張力により毛細管流動し、混合部４１０と血清毛細管３１６との接続部である混合部入り口４１１まで流動し、血清毛細管３１６を満たす。
【００４８】
以下穿孔機１３が各試薬容器上流部の通気孔にひとつづつ穴をあけてはモータ１１を回転し、各試薬を遠心力で流動させる。
【００４９】
以下に血清分離終了後の動作を示す。
【００５０】
溶解液容器２２０には血清中のウイルスの膜蛋白を溶解するための溶解液５２１が分注してある。穿孔機１３が溶解液通気孔２２２に穴をあけた後、モータ１１を回転させると、遠心力の作用により溶解液５２１は溶解液容器２２０より溶解液戻り流路２２３を経て、混合部４１０に流れ込む。また、血清定量容器３１２内の血清の最内周側（血清分離終了時には半径位置６０１）が混合部入り口４１１（半径位置６０２）より内周側にあるため、遠心力によるヘッド差で血清定量容器３１２および血清毛細管３１６内の血清は、混合部入り口４１１から混合部４１０に流れ込む（図１３）。混合部４１０は血清と溶解液を混合する部材で構成してある。例えば樹脂やガラス、紙等の多孔性フィルタや繊維、或いはエッチングや機械加工等で製作したシリコンや金属等の突起物などである。
【００５１】
血清と溶解液は混合部４１０で混合し反応容器４２０へ流れ込む（図１４）。反応容器４２０には反応容器用通気流路４２３が設けてあり、検査カートリッジ通気孔３０２を通して試薬カートリッジ通気孔２０２から、空気が自由に出入り可能である。血清定量容器３１２から血清毛細管３１６への分岐部３１７（半径位置６０３）は混合部入り口４１１（半径位置６０２）より内周側にあるため、サイホン効果により血清毛細管３１６内の血清はすべて混合部４１０に流れ出る。一方血清定量容器３１２の血清は遠心力で血清毛細管３１６に流れ込むから、血清定量容器３１２内での血清の液面が分岐部３１７（半径位置６０３）に到達するまで血清は混合部４１０に流出し続け、血清の液面が分岐部３１７に到達した時点で、血清毛細管３１６に空気が混入し空になって流動は終了する。すなわち血清分離終了時点での半径位置６０１から半径位置６０３までの血清定量容器３１２、オーバーフロー細管流路３１３および血清毛細管流路３１６内の血清が混合部４１０に流出し、溶解液と混合する。
【００５２】
このように、半径位置６０１から半径位置６０３までの血清定量容器３１２、オーバーフロー細管流路３１３および血清毛細管流路３１６を所定の容積（必要血清量）になるよう設計すれば、全血に対する血清の比率が全血試料ごとに異なっても、分析に使用する血清を定量することができる。例えば、血球貯蔵容器の容積を２５０マイクロリットルとし、必要血清量を２００マイクロリットルに設計したとき、全血を５００マイクロリットル分注すれば、全血廃棄容器３１５へ５０マイクロリットルの全血がオーバーフローし、残りの４５０マイクロリットルが血清と血球に分離し、分離した血清のうち２００マイクロリットルが混合部４１０へ流出する。すなわち４５０マイクロリットルの全血に対して、血清の量が２００マイクロリットル以上の全血試料については本発明のデバイスで分析が可能になる。血清の比率が小さい全血に対しては、血球貯蔵容器の容積を大きくし全血試料を多くすればよい。
【００５３】
反応容器４２０では混合した血清と溶解液が反応する。血清と溶解液の混合液が反応容器４２０に流入した後の反応容器４２０内の液面は、反応液流路４２１の最内周部（半径位置６０４）よりも外周側にあるため、反応液流路４２１の最内周部を越えることができず、回転中は混合液が反応容器４２０に保持される。
【００５４】
溶解液は、血清中のウイルスや細菌等からその膜を溶解して核酸を溶出させる働きをするが、さらに核酸結合部材３０１への核酸の吸着を促進させる。このような試薬としては、ＤＮＡの溶出及び吸着には塩酸グアニジンを、ＲＮＡにはグアニジンチオシアネートを用いればよく、核酸結合部材としては石英やガラスの多孔質材や繊維フィルタ等を用いればよい。
【００５５】
血清と溶解液が反応容器４２０に保持された後、モータ１１を停止し、穿孔機１３で追加液容器２３０に空気を供給するための追加液通気孔２３２に穴をあけ、再びモータ１１を回転させると、遠心力の作用により追加液５３１は追加液容器２３０より追加液戻り流路２３３を経て、反応容器４２０に流れ込み、反応容器内の混合液の液面を内周側に移動させる（図１５）。液面が反応液流路４２１の最内周部（半径位置６０４）に達すると、混合液は反応液流路の最内周部を越えて流れ出し、合流流路７０１を経て核酸結合部材３０１へ流れ込む。追加液としては、たとえば上述の溶解液を使用すればよい。
【００５６】
尚、試料によっては混合液の壁面に対する濡れ性がよく、停止状態では反応液流路４２１内を毛細管現象で混合液が流動する場合もあり、このときは追加液５３１を必要としない。
このようにして溶解液と血清の混合液が核酸結合部材を通過すると、核酸が核酸結合部材３０１に吸着し、液は溶離液回収容器３９０へと流れ込む。
【００５７】
溶離液回収容器３９０には、溶離液回収容器用通気流路３９４が設けてあり、検査カートリッジ通気孔３０２を通して試薬カートリッジ通気孔２０２から、空気が自由に出入り可能である。核酸結合部材３０１通過後の廃液３９１は、混合容器４２０のときと同様、廃液戻り流路３９３のために、一旦溶離液回収容器３９０に保持されるが、廃液量に比べて溶離液回収容器３９０の容積が十分小さいため、廃液は廃液戻り流路３９３の最内周側を越え、廃液流出流路３９９を経て廃液貯蔵容器４０２へと流出する（図１６）。
【００５８】
次にモータ１１を停止し、穿孔機１３で第一洗浄液容器２４０に空気を供給するための第一洗浄液通気孔２４２に穴をあけた後、再びモータ１１を回転させると、遠心力の作用により第一洗浄液は第一洗浄液容器２４０より第一洗浄液戻り流路２４３および合流流路７０１を経て、核酸結合部材３０１に流れ込み、核酸結合部材３０１に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する。第一洗浄液としては、たとえば上述の溶解液或いは溶解液の塩濃度を低減した液を使用すればよい。
洗浄後の廃液は、上述の混合液同様、溶離液回収容器３９０を経て、廃液貯蔵容器４０２へと流出する。
【００５９】
同様の洗浄動作を複数回繰り返す。たとえば、第一洗浄液に引き続き、モータ停止の状態で、穿孔機１３で第二洗浄液容器２５０に空気を供給するための第二洗浄液通気孔２５２に穴をあけ再びモータ１１を回転させ、核酸結合部材３０１に付着した塩等の不要成分を洗浄する。第二洗浄液としては、たとえばエタノール或いはエタノール水溶液を用いればよい。
【００６０】
同様に第三洗浄液容器２６０に空気を供給するための第三洗浄液通気孔２６２の蓋に穴をあける。第三洗浄液は溶離液回収容器３９０に直接流入し、溶離液回収容器３９０に付着した塩等の成分を洗浄する。第三洗浄液としては、たとえば滅菌水やｐＨを７から９に調整した水溶液を用いればよい。
【００６１】
このように核酸結合部材３０１および溶離液回収容器３９０を洗浄した後、核酸の溶離工程に移行する。
【００６２】
すなわちモータ停止の状態で、穿孔機１３で溶離液容器３７０に空気を供給するための溶離液通気孔２７２の蓋に穴をあけ再びモータ１１を回転させ、核酸結合部材３０１に溶離液５７１を流す（図１７）。溶離液は、核酸を核酸結合部材３０１から溶離する液で、水或いはｐＨを７から９に調整した水溶液を用いればよい。特に溶離しやすくするため、４０度以上に加温することが望ましい。加温には図１の加温装置１４を用い、溶離液回収容器３９０の上から光を照射すればよい。このようにして回収した核酸は、取り出して検出装置へと注入し、核酸を増幅して検出する。
【００６３】
あるいは以下のように、溶離液５７１として増幅液を使用すれば、溶離液回収容器３９０内での増幅および検出が可能である。すなわち、モータ停止の状態で、穿孔機１３で増幅液貯蔵容器２７０に空気を供給するための増幅液通気孔２７２に穴をあけ再びモータ１１を回転させ、増幅液５７１を流す（図１７）。増幅液５７１は酵素試薬の入った酵素試薬容器２８０を経て、酵素試薬と一緒に酵素試薬混合容器３８０に入り、一旦増幅試薬が酵素試薬と混合した後、核酸結合部材３０１を通過し、核酸を溶離する。核酸を溶離した液は液量が溶離液回収容器３９０の容積より小さく廃液戻り流路３９３の最内周側を越えることができず、溶離液回収容器内に保持される。増幅液は、核酸を増幅して検出するための試薬で、デオキシヌクレオシド三リン酸及び蛍光試薬等を含んでいる。増幅方法に応じて、加温装置１４を用いて、溶離液回収容器３９０の上から光を照射して加温し、溶離液回収容器３９０内で核酸を増幅する。
【００６４】
次に検出装置１５を溶離液回収容器３９０の上に移動させ、例えば蛍光発光量を検出する。
【００６５】
本発明によれば、試薬の分注操作が不要となり作業不備による試薬の汚染の心配がない。また各試薬の流動を制御するためのバルブを流路途中に設ける必要がなく、流路途中でのバルブ部での液残りは発生せず、前工程での試薬による汚染を防止でき、液体試料中の核酸等の特定成分を高純度に抽出でき、高精度に分析できる。
【００６６】
また、本発明によれば、試薬カートリッジを検査カートリッジとは別に供給するため、検査項目に合わせて、例えば検査項目により試薬の液量が異なる場合には、試薬カートリッジのみを検査項目ごとに用意し、検査カートリッジは共通で使用できるため、生産コストを低減できる。
【００６７】
あるいは、各検査項目毎に保存しておかなければならないのは試薬カートリッジのみで、検査カートリッジの保有数は少なくてすみ、保存スペースを小さくできる。特に試薬の温度管理が必要な場合には、試薬カートリッジのみ温度管理すればよく、温度管理に必要なスペースを小さくできる。
あるいは、停電等で試薬に不具合が生じた場合でも、検査カートリッジは独立して使用できるため、試薬カートリッジのみを購入すればよく経済的である。
【００６８】
図２に示す実施例では、試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０の上に設置していたが、図１８に示すように試薬カートリッジ本体２１が検査カートリッジ本体３１の下に設置することで、試薬カートリッジ本体２１を保持ディスクに確実に保持することができる。
【００６９】
このように試薬カートリッジの下に検査カートリッジを配置する点を特徴とする。検査カートリッジが試薬カートリッジより幅が大きい場合、試薬カートリッジを保持できるので、回転に伴う機器の破損・脱離を抑制できる。
【００７０】
また図２に示す実施例では、各試薬は全て一体の試薬カートリッジ２０に貯蔵されているが、増幅試薬によっては低温保存が必要である。そこで図１９に示すように増幅試薬容器４７０のみを別カートリッジとした増幅試薬カートリッジ４０を試薬カートリッジ２０から分離し、必要に応じて増幅試薬カートリッジ４０のみを温度管理すればよい。
【００７１】
具体的には、増幅用の特に酵素を含む試薬を増幅カートリッジ４０でマイナス２０℃程度で保存し、抽出試薬や検出用の蛍光試薬等は試薬カートリッジ２０で室温にて保存する。増幅用の酵素等、低温で保存する必要のある試薬は量が少なく、増幅試薬カートリッジ４０は、試薬カートリッジ２０に比べ小さい。低温用保存庫ののスペースを専有しない点で、増幅試薬カートリッジ４０を試薬カートリッジ２０とは別にするのは有利である。
【００７２】
また本発明によれば、異なる温度管理の必要な試薬カートリッジを別々に温度管理できるので、試薬の調整が簡素化できる。
【００７３】
図１９に示す実施例では、試薬カートリッジ２０および増幅試薬カートリッジ４０共に検査カートリッジ３０に直接装着したが、図２０及び図２２に示すように、試薬カートリッジ２０を検査カートリッジに装着し、増幅試薬カートリッジ９０を試薬カートリッジ２０に装着しても同様の効果が得られる。図２０の実施例では、増幅試薬カートリッジ９０内の増幅試薬容器９８０に増幅試薬を貯蔵し、増幅試薬容器通気孔９８１に穴をあけることで、増幅試薬を流動させる。試薬カートリッジ２０内の検出試薬容器９８２には常温で保存できる検出試薬が貯蔵されており、増幅試薬が通過するときに混合しながら流れる。さらに検査カートリッジ３０内の検出試薬混合容器９８３を通過することで、増幅試薬と検出試薬が混合し、流出する。
【００７４】
このように、保存温度の異なる試薬対応してカートリッジを別に設けることにより、保存温度が異なる試薬を用いたディスポパッケージの分析装置を効果的に提供できる。
【００７５】
本実施例は、保存スペースを小さくでき、全体として必要スペースのコンパクト化を図ることができる。前記試薬カートリッジは複数搭載される。ここでは、第一の試薬カートリッジとして増幅試薬カートリッジ９０と第二の試薬カートリッジとして試薬カートリッジ２０を用いた。
【００７６】
例えば、第一の試薬カートリッジは、冷蔵（−２０℃程度）保存しておき、酵素（増幅時に使うハイブリダイズする酵素）などを貯蔵する貯蔵容器が形成されていることができる。
【００７７】
また、第二の試薬カートリッジは、室温保存（５−４０℃程度）され、抽出用試薬、検出試薬：蛍光色素等、を貯蔵する貯蔵容器が形成されていることができる。
【００７８】
このため、これらの複数の試薬カートリッジは、第一の試薬カートリッジは第二の試薬カートリッジより低い温度で保持された後に分析装置に収容されるものであることを特徴とする。
【００７９】
また、例えば、第一の試薬カートリッジは第二の試薬カートリッジより小さい体積を有することを特徴とする。また、第一の試薬カートリッジに収容される試薬の量或いは数は、第二の試薬カートリッジに収容される試薬の量或いは数より少なくできる。
【００８０】
また、図で示したように複数の試薬カートリッジの積層配置を特徴とする。例えば、複数の試薬カートリッジは、検査カートリッジ２０に対向して第二の試薬カートリッジが設置され、前記第二の試薬カートリッジに対向して第一の試薬カートリッジが設置されることを特徴とする。
【００８１】
具体的には、第一の試薬カートリッジは前記検査カートリッジに対して前記第二の試薬カートリッジを介して配置されることになる。冷蔵された試薬カートリッジ／常温保管試薬カートリッジ／検査カートリッジのように積層される。
【００８２】
また、前記構成では、複数の試薬カートリッジを積層配置したが、前記検査カートリッジに対向して並列設置することもできる。
【００８３】
例えば、複数の試薬カートリッジのうち、検査カートリッジ２０の第一の領域に対向して第一の試薬カートリッジが配置され、検査カートリッジ２０の第二の領域に対向して第二の試薬カートリッジが配置されることを特徴とする。
【００８４】
図１９に示す実施例では、低温保存の必要な増幅試薬カートリッジ４０を試薬カートリッジ２０とは別に製作しているが、図２３に示すように、検査カートリッジ３０内に低温試薬容器４７２を設け、低温保存の必要な酵素等の増幅試薬を予め保持した状態で、検査カートリッジ３０を低温保存してもよい。試薬カートリッジ２０には、低温保存の必要がない試薬のみを保存し、常温増幅試薬容器４７１に、低温試薬以外の増幅試薬を予め保持すればよい。穿孔機１３で常温増幅試薬容器４７１に空気を供給するための常温増幅試薬容器通気孔４７３に穴をあけ、モータ１１を回転させると、常温増幅試薬は常温試薬容器４７１から流出し、低温試薬容器４７２内で低温試薬と混合し、流出する。
【００８５】
このように、混合流路が形成されている検査カートリッジに２０試薬保持する試薬容器を備え、試薬を貯蔵する試薬カートリッジ３０に連結する形態にする点を特徴とする。これにより、カートリッジ数の増加を抑制しつつ、前記効果を有することができる。このため、簡易構造なので扱い容易、簡易な構造を構成できる。
【００８６】
例えば、検査カートリッジ２０は試薬を貯蔵する試薬貯蔵部を備え、検査カートリッジ２０は試薬カートリッジ３０より低い温度で保持された後に分析装置本体に収容されるものであることを特徴とする。
【００８７】
例えば、検査カートリッジは、冷蔵（−２０℃程度）され、試薬として酵素（増幅時に使うハイブリダイズする酵素）が貯蔵される。試薬カートリッジは、室温保存（５−４０℃程度）され、抽出用試薬、検出試薬：蛍光色素等、が貯蔵される。
【００８８】
本発明によれば、保存温度条件の異なる２種類の試薬が存在しても、試薬カートリッジを検査カートリッジと別に製作するだけで、試薬カートリッジそのものを分割して製作する必要が無く、製作コストを低減でき、取扱いも容易になる。
【００８９】
本発明によれば、試薬の分注操作が不要となり作業不備による試薬の汚染の心配がない。また各試薬の流動を制御するためのバルブを流路途中に設ける必要がなく、流路途中でのバルブ部での液残りは発生せず、前工程での試薬による汚染を防止でき、液体試料中の核酸等の特定成分を高純度に抽出でき、高精度に分析できる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明により、バルブ成分や複数の試薬を備えた場合の試薬間コンタミを抑制できる高性能の分析装置及び分析用構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による遺伝子検査装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施例による検査モジュールの構成図である。
【図３】本発明の一実施例による試薬カートリッジの構成図である。
【図４】本発明の一実施例による検査カートリッジの構成図である。
【図５】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび検査カートリッジの断面図である。
【図６】本発明の一実施例による検査モジュールの断面図である。
【図７】本発明の一実施例による操作手順を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施例による遺伝子診断装置内での動作手順を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施例による遺伝子診断装置内での動作手順を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１１】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１２】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１３】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１４】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１５】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１６】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１７】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの動作説明図である。
【図１８】本発明の一実施例による検査モジュールの断面図である。
【図１９】本発明の一実施例による増幅試薬カートリッジおよび試薬カートリッジおよび分析カートリッジの上面図である。
【図２０】本発明の一実施例による増幅試薬カートリッジおよび試薬カートリッジおよび分析カートリッジの上面図である。
【図２１】本発明の一実施例による増幅試薬カートリッジおよび試薬カートリッジおよび検査カートリッジの断面図である。
【図２２】本発明の一実施例による検査モジュールの断面図である。
【図２３】本発明の一実施例による試薬カートリッジおよび分析カートリッジの上面図である。
【符号の説明】
１・・・遺伝子検査装置、２・・・検査モジュール、１１・・・モータ、１２・・・保持ディスク、１３・・・穿孔機、１４・・・加温装置、１５・・・検出装置、２０・・・試薬カートリッジ、３０・・・検査カートリッジ、４０・・・増幅試薬カートリッジ、
【図１】
2004309145.tif 000003
【図２】
2004309145.tif 000004
【図３】
2004309145.tif 000005
【図４】
2004309145.tif 000006
【図５】
2004309145.tif 000007
【図６】
2004309145.tif 000008
【図７】
2004309145.tif 000009
【図８】
2004309145.tif 000010
【図９】
2004309145.tif 000011
【図１０】
2004309145.tif 000012
【図１１】
2004309145.tif 000013
【図１２】
2004309145.tif 000014
【図１３】
2004309145.tif 000015
【図１４】
2004309145.tif 000016
【図１５】
2004309145.tif 000017
【図１６】
2004309145.tif 000018
【図１７】
2004309145.tif 000019
【図１８】
2004309145.tif 000020
【図１９】
2004309145.tif 000021
【図２０】
2004309145.tif 000022
【図２１】
2004309145.tif 000023
【図２２】
2004309145.tif 000024
【図２３】
2004309145.tif 000025