(57)【要約】【課題】試料から検査対象の化学物質を短時間で抽出し分析する化学分析装置を提供する。【解決手段】検査される試料が供給される試料供給部と、試薬を保持する試薬保持部と、前記試料供給部からの試料と前記試薬保持部からの試薬が供給される混合部と前記混合された流体が導入され、前記前記試料中の特定の化学物質を捕捉する捕捉部と、を備える構造体の収容部を備えた化学分析装置であって、前記試料供給部は前記試料とともに前記構造体内を流下する標識が供給され、前記構造体の外側に設置され、前記構造体内に流下した前記標識を検知する検知装置と、を有することを特徴とする化学分析装置である。【選択図】  図１９
2004309233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の化学物質を含む試料と標識が供給される試料供給部と、
試薬を保持する試薬保持部と、
前記試料供給部から前記試料と前記標識が供給され、前記試薬保持部から前記試薬が供給される混合部と、
前記混合された流体が導入され、前記化学物質を捕捉する捕捉部と、を備える構造体の収容部と、前記構造体の外側に設置され、前記構造体内に位置する前記標識を検知する検知装置と、を有す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、
前記収容部は前記構造体の着脱機構と、
前記構造体を回転駆動させる駆動装置と、を備え、
前記検知装置における前記標識の検知値に基づいて、前記駆動回転数が変更されることを特徴とする分析装置。
【請求項３】
血球と血清を含む血液試料が供給される試料供給部と、前記試料供給部の下流に、前記血液試料から前記血球と前記血清が分離される血清分離部と、を備える構造体を回転可能に収容する収容部と、前記構造体と前記収容部との着脱機構と、前記構造体の外側に設置され、前記構造体内に流下した前記標識を検知する検知装置と、を備え、
前記血液試料中の前記血清と前記血球とを分離する回転を前記構造体に与える駆動装置と、
前記試料供給部は前記試料と共に前記構造体内を流下する標識が供給され、
前記回転が与えられた前記構造体から前記検知装置で検知された前記標識の反応が所定値以下の場合、再度前記血清と前記血球とを分離する回転を行うよう制御されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項４】
請求項３において、前記再度の回転の際は、前記検知前に与えられた回転数より多い回転数で前記構造体に回転を与えるよう制御されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項５】
血球と血清を含む血液試料と標識が供給される試料供給部と、
試薬が溜められる試薬容器と、前記試薬が流れる試薬流路と、
前記試料供給部の下流に形成され、前記血液試料から分離した前記血球が主として滞留する領域と分離した前記血清と前記標識が主として滞留する領域とを有する血清分離部と、
前記分離された血清と前記標識が導入される細管と前記試薬流路とに連絡する混合部と、を備える構造体を収容する収容部と、前記構造体と前記収容部との着脱機構と、前記構造体を回転させる駆動装置と、前記構造体の外側に設置され、前記構造体内に流下した前記標識を検知する検知装置と、を有し、
前記検知装置で検知された前記標識の反応が所定値以下の場合、前記流体の前記細管への流れを促す流体が前記血清分離部の上流側から供給されるよう制御されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項６】
血球と血清を含む血液試料と標識が供給される試料供給部と、
試薬が溜められる試薬容器と、前記試薬が流れる試薬流路と、
前記試料供給部の下流に形成され、分離した前記血球が主として滞留する領域と分離した前記血清と前記標識が主として滞留する領域とを有する血清分離部と、前記分離された血清と前記標識を含む流体が流れる細管と試薬流路とが連絡される混合部と、前記混合部を経た混合流体が導入され前記混合流体中の特定の核酸を捕捉する核酸捕捉部と、前記核酸捕捉部を経た前記混合流体が溜められる液回収容器と、を備える構造体を収容する収容部と、前記構造体と前記収容部との着脱機構と、前記構造体を回転させる駆動装置と、
前記構造体の外側に設置され、前記構造体内に流下した前記標識を検知する検知装置と、を備え、
前記混合部の前記混合流体を前記液回収容器に導入する回転を行った後の前記構造体から前記検知装置で検知された前記標識の反応が所定値以下の場合、再度前記混合部の前記混合流体を前記液回収容器に導入する回転を行うよう制御されることを有する化学分析装置。
【請求項７】
請求項６において、前記再度の回転の際は、前記検知前の前記回転の回転数より多い回転数で前記構造体が再回転されるよう制御されることを有する化学分析装置。
【請求項８】
請求項１において、前記標識は、発光体、１００ナノメートルより小さい微粒子、色素、磁性体、におい分子、有機溶媒を、の少なくともいずれかであることを特徴とする化学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体中の成分を分析する化学分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、核酸混合物の精製分離法を用いて、ＤＮＡ混合液を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。
【０００４】
特表２００１−５０２７９３号公報に化学分析用の装置及び方法が記載されている。この装置では、ディスク形状部材内部にチャンバ、流路、リザーバ、分析用セルを設け、遠心チャンバ内に血液サンプルを注入後血球と血清を遠心分離し、血清を試薬が表面にコーティングされたビーズを有する反応チャンバに血清のみを流し、その後洗浄のための溶液を反応チャンバに流し、さらに溶出溶液を反応チャンバに流して、前記溶出溶液を反応チャンバから複数の分析用セルに移動させている。分析セルは複数あり、ある時系列にそって、分注していく。分析セルの流入口は回転中心側にある。
【特許文献１】
ＷＯ  ００／７８４５５号公報
【特許文献２】
特表２００１−５２７２２０号公報
【特許文献３】
特表２００１−５０２７９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
化学物質を含む試料から特定の化学物質を抽出し分析する化学分析装置において、その所用時間の短縮は重要な課題である。しかし、前記従来技術においては、分析の途中過程におけるモニタリングの方法やモニタリングの結果による対応方法、それを可能にする装置ついては述べられていない。
【０００６】
分析は、分離、混合、洗浄などの複数の工程を含むことが多く、各工程をモニタリングし、工程終了時に即座に次の工程に移ることは動作の所用時間の短縮につながる。また各工程ごとのモニタリングは装置の不具合がおきた場合においても、その不具合に応じて速度制御や加速などの対応をすることが可能になり、検出の失敗などの被害を最小限に押さえることができる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決することにより、試料から検査対象の化学物質を短時間で抽出し分析する化学分析装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、試料中の特定の物質の分析過程において、途中の工程を監視する検知装置を備える化学分析装置を供給することで解決できる。
（１）特定の化学物質を含む試料と標識が供給される試料供給部と、試薬を保持する試薬保持部と、前記試料供給部から前記試料と前記標識が供給され、前記試薬保持部から前記試薬が供給される混合部と、前記混合された流体が導入され、前記化学物質を捕捉する捕捉部と、を備える構造体の収容部と、前記構造体の外側に設置され、前記構造体内に位置する前記標識を検知する検知装置と、を有することを特徴とする化学分析装置である。
【０００９】
さらに、検知装置の検出結果に応じて、分析に必要な工程の内容を変更するよう制御することが好ましい。
【００１０】
たとえば、（１）において、前記収容部は前記構造体の着脱機構と、前記構造体を回転駆動させる駆動装置と、を備え、前記検知装置における前記標識の検知値に基づいて、前記駆動回転数が変更されるよう制御する
また、分析における全工程を構成する小工程の終了を、検知装置による標識の検出結果で判断することができる。また、試料または、試薬の流動が滞っていることを、検知装置の標識の検出結果で判断し、流動を促す手段を持つことができる。
【００１１】
検知値が低い場合に、試料の流下が十分でないとして、回転数をその前よりも増加するよう制御することができる。或は、検知値が十分な場合は、試料の所望の流下が十分であるとして、その工程を終了し、次の工程に移行するよう制御することができる。
【００１２】
また、前記標識は、発光体、１００ナノメートルより小さい微粒子、色素、磁性体、におい分子、有機溶媒を、の少なくともいずれか或はそれらを複数備えることができる。
【００１３】
これらにより、試料から検査対象の化学物質を短時間で抽出し分析する化学分析装置を提供することができる。
【００１４】
化学分析装置に、試料と検出剤を混ぜたものを導入し、検出剤を検出することで、工程の様子をモニタリングすることができ、分析に必要な各工程の終了に検出することで、各工程の処理時間を短縮でき、さらに、動作の不具合を検出することで、フォローが可能になり、精度をあげることができる。
【００１５】
なお、標識を用いる点に関して、調査を行ったところ、特開平６−９４６７６号公報、特開平１１−２３０９６８号公報、などがあったが、いずれも本発明のように、試料流体と共に流路を流下して検出する形態を開示するものではなかった。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図２０を参照して、本発明による化学分析装置を遺伝子分析装置に適用した実施例を説明する。なお、本発明は、明細書に開示した内容に限定されるものではなく、周知技術あるいは今後周知技術となった技術に基づく変更を除外するものではない。
（実施例１）
以下で保持ディスク上に光学装置を備えない場合を示す。
【００１７】
図１は本発明による化学分析装置の全体構成図である。遺伝子分析装置１は、チャンバー内部に、モータ１１と、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上の突起１２１により位置決めされた複数の扇形の分析ディスク２と、保持ディスクの位置を決めるための位置決め用突起１７と、位置検出器１６と、液体の流動を制御するための穿孔機と空気を押し出すための空気導入器を備えた穿孔機１３と、加温及び検出のための光学装置１４を備えている。光学装置１４は、検出のための光学フィルタを備えている。光学装置１４は、光学フィルタを切り替えることで複数の蛍光スペクトルを検出する。
【００１８】
図２は分析ディスク２の組図の断面図である。分析ディスク２は下カバー４０（図３）と流路部３０（図４）と上カバー２０（図５）を接合して構成している。上カバー２０は、試料注入口１０２０、複数の試薬注入口１０１０、１０１１、１０１２、１０１３、１０１４、１０１５、１０１６、１０１７及び複数の通気孔１０２１、１０２２、１０２３、１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１０２８、１０２９、１０３０、流路部３０の血清分離部１０５０を観測するための血清分離部観察窓１０４０、毛細管１０５４を観測するための毛細管観察窓１０４１、混合容器１０５７を観測するための混合容器観察窓１０４２、廃液回収容器１０６３を観測するための廃液容器観察窓１０４３、検出容器１０６８を観測するための検出容器観察窓１０４４を備えている。下カバー４０は、位置決め孔４６０を備えている。分析ディスク２は、保持ディスク１２の突起１２１に対して位置決め孔４６０が嵌め合うことで位置決めされる。
【００１９】
流路部３０の構成図を図４に示す。図４に示す流路部の実施例は、全血から血清を分離後、血清中のウイルスに含まれる核酸を抽出し分析する流路を構成している。
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。抽出及び分析動作の流れを図６、図７、図８に示す。
【００２０】
操作者は分析ディスク２の上カバー２０より各試薬注入口を通して試薬を各試薬容器に分注し、蓋をする。分析数に応じて必要な数の分析ディスクに試薬を注入後、保持ディスク１２に分析ディスクを装着する。
【００２１】
次に真空採血管等で採血した全血に、検出剤として２種類の蛍光ビーズ、例えば、発光スペクトル５８０ナノメートル、直径２０ナノメートル、比重１．０５の蛍光ビーズ、発光スペクトル４４０ナノメートル、直径１５マイクロメートル、比重１．０５の蛍光ビーズを混合し、試料注入口２１０より試料容器３１０に注入する（図９）注入した全血１１１０を図９に示す。全血を注入後、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、血球分離部１０５０に流れ込む。このとき、血清分離部１０５０の容量をこえた全血は、全血廃棄流路１０５１を流れ、全血廃棄容器１０５２に入る。
【００２２】
保持ディスク１２の回転数が増加するにつれて血球成分（比重は赤血球１．０９５、白血球１．０６３―１．０８５）と血清（比重は血小板１．０３２、血漿１．０２５−１．０２９）とが比重の違いで徐々に分離する。このときφ２０ナノメートルのビーズはブラウン運動の影響で沈殿せず、大部分は血清側１１１１に留まるが、φ１５マイクロメートルのビーズは血球１１１２とともに血球保持容器１０５３に移動する（図１０）。光学装置１４を血清分離部観察窓１０４０上に移動する。光学装置１４により血清分離部観察窓１０４０からφ１５マイクロメートルのビーズの蛍光を検出できなくなったら、全血中の血清と血球の分離は終了したとして、次の工程に移る。
【００２３】
本実施例では、血球と血清を含む血液試料と前記試料と共に前記構造体内を流下する標識とが供給される試料注入口２１０と、試料注入口２１０の下流に分離した前記血球を主として収容する領域と分離した前記血清を主として収容する領域とを有する血清分離部１０５０と、を備える構造体である分析ディスク２を収容する収容部である保持ディスク１２と、ディスクを回転させる駆動装置であるモータ１１と、を備え、前記分析ディスク２の外側に設置され、前記分析ディスク２内の流路を流下した標識を検知する検知装置と、を有し、試料中の血清と血球とを分離する回転を行った後の分析ディスク２から検知装置で検知された前記標識の反応が所定値以下の場合、再度血清と血球とを分離する回転を行う制御を有することを特徴とする。
【００２４】
一方、例えば、前述のように、検知装置で検知された前記標識の反応が所定値より大きい場合、前記分離工程を終了する。そして、次の工程に移行する。
また、前記再度の回転の際は、前記検知前の前記回転の回転数より多い回転数で前記構造体が再回転されるよう制御される。また、例えば、所定時間以内に、血清と血球の分離が終了しないときには、モータ１１の回転数をさらにあげる。
【００２５】
モータ１１を止め、保持ディスク１２を停止させると分離した血清１１１１は毛細管１０５４を毛細管現象により、流動する（図１１）。光学装置１４を毛細管検出窓１０４１上に移動し、光学装置１４により、毛細管検出窓からφ２０ナノメートルのビーズの蛍光を検出した段階で、血清は毛細管出口１０５５まで流動したと判断し、次の工程に移る。この工程で、所定時間内にφ２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光を検出できない場合には、毛細管検出窓１０４１から、φ２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光を検出するまで、空気導入器１３により、試料注入口２１０から、空気圧をかけることで毛細管の途中で留まっている血清を毛細管出口１０５５まで押し出す。
【００２６】
また、このように、血球と血清を含む血液試料と前記試料と共に前記構造体内を流下する標識とが供給される試料注入口２１０と、試料注入口２１０の下流に分離した前記血球を主として収容する領域と分離した前記血清を主として収容する領域とを有する血清分離部１０５０と、分離された血清を含む流体が流れる毛細管１０５４と、溶解液保持容器３１１のような試薬容器に連絡する流路とが連絡される混合部１０５６や混合容器１０５７と、を備える構造体である分析ディスク２を収容する収容部である保持ディスク１２と、ディスクを回転させる駆動装置であるモータ１１と、を備え、前記分析ディスク２の外側に設置され、前記分析ディスク２内の流路を流下した標識を検知する検知装置と、を有し、検知装置で検知された標識の反応が所定値以下の場合、血清を含む流体の毛細管１０５４への流下を促す流体が血清分離部１０５０の上流側から供給されるよう制御されることを特徴とする。前記例は流体として空気を用いたがその他液体であってもよい。そして、前述のように、検知された標識の反応が所定値より大きい場合、前記流体の前記細管への流下工程を終了する。次の工程に移行することができる。
【００２７】
血清が毛細管を満たしたことを確認した後、次の工程に移る。穿孔機１３で溶解液通気孔１０２４の蓋を穿孔し、モータ１１を回転させる。血清保持容器に保持された血清と溶解液保持容器３１１に保持された溶解液は同時に、溶解液流出流路３１２、混合部１０５６を通過し、混合液保持容器に流れ込む。血清及び溶解液が混合容器１０５７に流れ込むと、血清と溶解液との混合液１１１３を一旦内周側に戻すような流路構造（混合液戻り流路１０５９）のために、混合液は一旦混合容器１０５７に保持され（図１２）、混合容器１０５７内で血清と溶解液が混合される。混合容器１０５７は、（図１３）のように二段構造を持つ。反応容器の上段１０５８の真上に混合容器検出窓１０４２がある。光学装置１４を混合容器検出窓１０４２上に移動する。溶解液と血清の混合状態は血清中に含まれるφ２０ナノメートルの蛍光ビーズの分布状態から判断する。回転中の分析ディスクの混合容器検出窓１０４２から検出される蛍光ビーズの発光を、光学装置１４により検出し、反応容器中のφ２０ナノメートルの蛍光ビーズの分布を調べる。分布の差の大きさで混合状態を判断する。十分に混合したことを確認した後、次の工程に移る。
【００２８】
モータ１１を停止させ、追加液容器通気孔１０２５を穿孔機１３で穿孔し、モータ１１を回転させると追加液は混合容器１０５７に流れ込み、混合容器１０５７内の混合液量が増え混合液戻り流路１０５９の最内周側を越えると、混合液１１１３は混合液戻り流路１０５９から混合液流出流路１０６０を経て核酸結合部材３０１へと流出する。追加液には溶解液と同じ溶液を使用する。
【００２９】
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。また核酸結合部材３０１には、最小捕集直径がφ２０ナノメートルよりも大きいものを使用するので、φ２０ナノメートルの蛍光ビーズは物理的に核酸結合部材に捕集されずに、通過する。
【００３０】
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、液は廃液容器戻り流路１０６１、廃液容器流路１０６２を経て、廃液回収容器１０６３に流れ込む（図１４）。溶解液と血清の混合液の総量が流れ込んだときの水面の高さ１１１４に光学機器１４を移動し、廃液回収容器窓１０４３から、２０ナノメートルの蛍光ビーズを検出することで、混合液が核酸結合部材を通過していることを確認する。２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光が検出されない場合には、モータ１１の回転数をさらに上げる。
【００３１】
モータ１１を停止させ、第一洗浄液通気孔１０２６を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、第一洗浄液は第一洗浄液保持容器１０６４から、第一洗浄液流出流路１０６５を経て核酸結合部材３０１を通過し、廃液回収容器１０６３に到達する（図１５）。以前に流れ込んだ溶解液と血清の混合液と、新たに流れた第一洗浄液の総量が流れ込んだときの水面の高さ１１１５に光学機器１４を移動し、廃液回収容器窓１０４３から、２０ナノメートルの蛍光ビーズを検出することで、第一洗浄液が核酸結合部材を通過していることを確認する。
【００３２】
また、このように、血球と血清を含む血液試料と前記試料と共に前記構造体内を流下する標識とが供給される試料注入口２１０と、試料注入口２１０の下流に分離した前記血球を主として収容する領域と分離した前記血清を主として収容する領域とを有する血清分離部１０５０と、分離された血清を含む流体が流れる毛細管１０５４と、溶解液保持容器３１１のような試薬容器に連絡する流路とが連絡される混合部１０５６や混合容器１０５７と、この混合部を経た混合流体が導入され混合流体中の特定の核酸を捕捉するための核酸結合部材３０１などを備えた核酸捕捉部と、その核酸捕捉部を経た混合流体が溜められる廃液回収容器１０６３と、を備える構造体である分析ディスク２を収容する収容部である保持ディスク１２と、ディスクを回転させる駆動装置であるモータ１１と、を備え、前記分析ディスク２の外側に設置され、前記分析ディスク２内の流路を流下した標識を検知する検知装置と、を有し、混合部の混合流体を廃液回収容器１０６３に導入する回転を行った後の前記構造体から検知装置で検知された標識の反応が所定値以下の場合、再度混合流体を廃液回収容器１０６３に導入する回転を行うよう制御されることを特徴とすることができる。
【００３３】
また、この再度の回転の際は、前記検知前の前記回転の回転数より多い回転数で前記構造体が再回転されるよう制御される。たとえば、前述の２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光が検出されない場合には、モータ１１の回転数をさらに上げる。第一洗浄液には、溶解液と成分が同じで、ほぼ同じ濃度のものを用いる。
【００３４】
モータ１１を停止させ、第二洗浄液通気孔１０２７を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、第二洗浄液は第二洗浄液保持容器１０６６、第二洗浄液流出流路１０６７を経て核酸結合部材３０１を通過し、廃液回収容器１０６３に到達する（図１６）。以前に流れ込んだ溶解液と血清の混合液、第一洗浄液と、新たに流れた第二洗浄液の総量が流れ込んだときの水面の高さ１１１６に光学機器１４を移動し、廃液回収容器窓１０４３から、２０ナノメートルの蛍光ビーズを検出することで、第二洗浄液が核酸結合部材３０１を通過していることを確認する。２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光が検出されない場合には、モータ１１の回転数をさらに上げる。第二洗浄液にはエタノールを高濃度に含む溶液を使用する。
【００３５】
モータ１１を停止させ、検出容器通気孔１０２８の蓋を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、検出容器１０６８にあらかじめ封入されていた流路洗浄液は廃液容器戻り流路１０６１、廃液容器流路１０６２を通過し、廃液回収容器１０６３に流入する。流路洗浄液は、水や低塩濃度の溶液を用いる。
【００３６】
モータ１１を停止させ、封止液通気孔１０２９の蓋を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、封止液は、廃液容器戻り流路１０６１に流れ込むが、その粘性と廃液容器戻り流路１０６１の戻り構造のために、流路の途中で止まる。止まった封止液１１１７を図１７に図示する。封止液には、後の工程で用いる溶離液よりも比重が大きくなるように調整したゲルを利用する。
【００３７】
モータ１１を停止させ、溶離液通気孔１０３０の蓋を穿孔機１３で穿孔し、モータ１１を回転させると、溶離液は溶離液保持容器１０６９、溶離液流出流路１０７０、核酸結合部位３０１を通過し、検出容器１０６８に流入する（図１８）。核酸結合部位３０１に吸着していた核酸は溶離液に溶離する。溶離液には、水または低塩濃度の溶液を使用する。
【００３８】
モータ１１を停止させ、検出液通気孔１０３１を穿孔機１３で穿孔し、モータ１１を回転させると、検出液は検出容器１０６８に流れ込む。検出液は、核酸を増幅し検出するための試薬で、増幅に必要なプライマー、核酸合成酵素、デオキシリボ三りん酸、緩衝液、金属イオンなどを含んでいる。増幅や検出の方式によって、蛍光色素、蛍光色素やビオチン修飾したプライマー、蛍光色素を修飾したデオキシリボ三りん酸を含んでもよい。
【００３９】
モータ１１を停止させ、光学装置１４で、検出容器１０６８を増幅方法に適した温度に加温する。たとえば恒温増幅法、ＬＡＭＰ法ならば、５５−６５℃が望ましい。
増幅終了後、光学装置１４を検出容器観察窓１０４４上に移動させ、光学装置１４で発光量を測定する。
【００４０】
全行程における、途中過程のモニタリングをする工程と、モニタリングの結果に対しての対応方法の関係を示したものを図１９に示す。
【００４１】
上記穿孔、加温、検出時には保持ディスク１２を所定の位置に停止させる必要がある。図１に示すように、保持ディスク１２には位置決め用突起１７を設けてあり、位置検出器１６で保持ディスクの回転位置を検出し、モータ１１の回転及び穿孔機１３の回転及び上下動、光学装置１４の回転、照射、検出を制御する。
【００４２】
例えば図２０に穿孔機１３の動作タイミングを示す。保持ディスク１２は、全血或いは各試薬の流動終了後回転数を低下させ、位置決め用の低速回転を維持する。位置検出器１６が位置決め用突起１７を検出すると保持ディスク１２を停止し、穿孔機１３を下降させ各試薬貯蔵容器の通気孔の蓋に穴をあけた後、再び上昇する。穿孔後保持ディスク１２は、穿孔終了後の試薬貯蔵容器から試薬が流出しない程度の低速で回転し、次の分析ディスクの位置、すなわち分析ディスクが６枚装着されている場合は６０度回転して停止し、同様の穿孔動作を繰り返す。分析ディスクがどこに装着されているかは、例えば光学装置１４で光を照射し、分析ディスクからの反射光を調べればよい。すべての分析ディスクの穿孔が終了した後、保持ディスクは高速で回転し試薬を流動させる。
【００４３】
本発明によれば、検体中に含まれるウィルスの核酸を精製、検出するための工程を、常にモニタリングすることで、各工程の終了を即座に感知することができるため、各工程の必要所用時間が最小限ですむため、全工程の処理時間を短縮することができる。
さらに、本発明によれば、検体中にあらかじめ含まれる成分を検出するのではなく、検出しやすい検出剤を加えるために、モニタリングのために高感度の検出器を必要としない。また、定量の検出剤を加えるために、検体中の成分を検出する場合に比べ、ばらつきが小さくなる。
【００４４】
（実施例２）
以下で保持ディスクが光学装置を備えている場合を示す。
基本的には、図１〜図２２を参照して、本発明による化学分析装置を遺伝子分析装置に適用した実施例を説明する。
【００４５】
基本的には、図１に示す構成を有することができる。
しめすは本発明による遺伝子分析装置の全体構成図である。なお、発光器１４は、検出のための光学フィルタを備えている。発光器１４は、光学フィルタを切り替えることで複数の励起光を発光する点が特徴である。これに対応して実施例１の形態及び工程を備える。
【００４６】
例えば、保持ディスク１２は、蛍光ビーズや蛍光色素からの発光を検出するための、複数の受光器を備えている。受光器は、それぞれ、受光する光に適した光学フィルタを備えている。図２１は保持ディスク１２の構成である。保持ディスク上に、血清分離受光器２０１０、毛細管受光器２０１１、混合容器受光器２０１２、廃液容器受光器２０１３、検出容器受光器２０１４と突起１２１を備えている。
【００４７】
なお、一種類の蛍光ビーズ、例えば発光スペクトル５８０ナノメートル、直径２０ナノメートル、比重１．０５の蛍光ビーズを使用しても、図６〜１０など記の動作は可能である。すなわち、保持ディスク１２の回転数が増加するにつれて血球成分と血清とが比重の違いで徐々に分離する。このときφ２０ナノメートルのビーズはブラウン運動の影響で沈殿せず、大部分は血清側に留まる。発光器１４を血清分離部観察窓１０４０上に移動し、ヘモグロビンの吸収波長である５４０ナノメートル付近のスペクトルをもつ光を照射する。このとき血清分離が不十分のときには、血清部分に血球が混入しているので、血清部分の吸光スペクトルはヘモグロビンの吸光スペクトルにシフトする。血清部分に血球の混入が検出されたときは、モータ１１で保持ディスク１２を回転し、再び血清分離を行う。このときさらに回転数を上げる。血清分離部受光器２０１０から血球の吸光を検出できなくなったら、全血中の血清と血球の分離は終了したとして、次の工程に移る
モータ１１を止め、ディスクを停止させると分離した血清１１１１は毛細管１０５４を毛細管現象により、流動する（図１１）。発光器１４を毛細管検出窓１０４１上に移動し、直径２０ナノメートルの蛍光ビーズの励起光を照射する。毛細管受光器２０１１から直径２０ナノメートルのビーズの蛍光を検出した段階で、血清は毛細管出口１０５５まで流動したと判断し、次の工程に移る。この工程で、所定時間内に直径２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光を検出できない場合には、毛細管受光器２０１１から、直径２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光を検出するまで、空気導入器１３により、試料注入口２１０から、空気圧をかけることで毛細管の途中で留まっている血清を毛細管出口１０５５まで押し出す。
【００４８】
血清が毛細管を満たしたことを確認した後、実施例１と同様に、次の工程に移る。穿孔機１３で溶解液通気孔の蓋を穿孔し、モータ１１を回転させる。血清保持容器１０５０に保持された血清と溶解液保持容器３１１に保持された溶解液は同時に、溶解液流出流路３１２、混合部１０５６を通過し、混合液容器１０５７に流れ込む。血清及び溶解液が混合容器１０５７に流れ込むと、血清と溶解液との混合液１１１３を一旦内周側に戻すような流路構造（混合液戻り流路１０５９）のために、混合液は一旦混合容器３８０に保持され（図１２）、混合容器１０５７内で血清と溶解液が混合される。反応容器は、（図１３）のように二段構造を持つ。反応容器の上段１０５８の真上に混合容器検出窓１０４２がある。発光器１４を混合容器検出窓１０４２上に移動し、直径２０ナノメートルの蛍光ビーズの励起光を照射する。溶解液と血清の混合状態は血清中に含まれる直径２０ナノメートルの蛍光ビーズの分布状態から判断する。回転中の分析ディスクの反応容器１０５７から検出される蛍光ビーズの発光を、反応容器受光器２０１２により検出し、反応容器中の蛍光ビーズの分布を調べる。分布の差の大きさで混合状態を判断する。十分に混合したことを確認した後、実施例１と同様に、次の工程に移る。
【００４９】
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に吸着し、液は廃液容器戻り流路１０６１、廃液容器流路１０６２廃液回収容器１０６３に流れ込む（図１４）。溶解液と血清の混合液の総量が流れ込んだときの水面の高さ１１１４に発光器１４を移動し、直径２０ナノメートルの蛍光ビーズの励起光を照射し、廃液回収容器受光器２０１３から、２０ナノメートルの蛍光ビーズを検出することで、混合液が核酸結合部材を通過していることを確認する。２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光が検出されない場合には、モータ１１の回転数をさらに上げる。
【００５０】
モータ１１を停止させ、第一洗浄液通気孔１０２６を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、第一洗浄液は第一洗浄液保持容器１０６４から、第一洗浄液流出流路１０６５を経て核酸結合部材３０１を通過し、廃液回収容器１０６３に到達する（図１５）。以前に流れ込んだ溶解液と血清の混合液と、新たに流れた第一洗浄液の総量が流れ込んだときの水面の高さ１１１５に発光器１４を移動し、φ２０ナノメートルの蛍光ビーズの励起光を照射し、廃液回収容器受光器２０１３から、２０ナノメートルの蛍光ビーズを検出することで、第一洗浄液が核酸結合部材を通過していることを確認する。２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光が検出されない場合には、モータ１１の回転数をさらに上げる。第一洗浄液には、溶解液と成分が同じで、ほぼ同じ濃度のものを用いる。
【００５１】
モータ１１を停止させ、第二洗浄液通気孔１０２７を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、第二洗浄液は第二洗浄液保持容器１０６６、洗浄液流出流路１０６７を経て核酸結合部材３０１を通過し、廃液回収容器１０６３に到達する（図１６）。以前に流れ込んだ溶解液と血清の混合液、第一洗浄液と、新たに流れた第二洗浄液の総量が流れ込んだときの水面の高さ１１１６に発光器１４を移動し、φ２０ナノメートルの蛍光ビーズの励起光を照射し、廃液回収容器受光器２０１３から、２０ナノメートルの蛍光ビーズを検出することで、第二洗浄液が核酸結合部材を通過していることを確認する。２０ナノメートルの蛍光ビーズの蛍光が検出されない場合には、モータ１１の回転数をさらに上げる。第二洗浄液にはエタノールを高濃度に含む溶液を使用する。
【００５２】
モータ１１を停止させ、検出容器通気孔１０２８を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、検出容器１０６８にあらかじめ封入されていた流路洗浄液は廃液容器戻り流路１０６１、廃液容器流路１０６２を通過し、廃液回収容器１０６３に流入する。
モータ１１を停止させ、封止液通気孔１０２９を穿孔機１３で穿孔する。モータ１１を回転させると、封止液は、廃液容器戻り流路１０６１に流れ込むが、その粘性と廃液容器戻り流路１０６１の戻り構造のために、流路の途中で止まる。止まった封止液１１１７を図１７に図示する。封止液には、後の工程で用いる溶離液よりも比重が大きくなるように調整したゲルを利用する。
【００５３】
モータ１１を停止させ、溶離液通気孔１０３０を穿孔機１３で穿孔し、モータ１１を回転させると、溶離液は溶離液保持容器１０６９、溶離液流出流路１０７０、核酸結合部位３０１を通過し、検出容器１０６８に流入する（図１８）。核酸結合部位に吸着していた核酸は溶離液に溶離する。溶離液には、水または低塩濃度の溶液を使用する。
【００５４】
モータ１１を停止させ、検出液通気孔１０３１を穿孔機１３で穿孔し、モータ１１を回転させると、検出液は検出容器１０６８に流れ込む。検出液は、核酸を増幅し検出するための試薬で、増幅に必要なプライマー、核酸合成酵素、デオキシリボ三りん酸、緩衝液、金属イオンなどを含んでいる。増幅や検出の方式によって、蛍光色素、蛍光色素やビオチン修飾したプライマー、蛍光色素を修飾したデオキシリボ三りん酸を含んでもよい。
【００５５】
モータ１１を停止させ、発光器１４で検出容器１０６８を増幅方法に適した温度に加温する。たとえば恒温増幅法、ＬＡＭＰ法ならば、５５−６５℃が望ましい。
増幅終了後、発光器１４を検出容器観察窓１０４４上に移動させ、検出のための光を照射し、発光量もしくは吸光量を検出容器受光器２０１４で測定する。全行程における、途中過程のモニタリングをする工程と、モニタリングの結果に対しての対応方法の関係を示したものを図２２に示す。
【００５６】
上記穿孔、加温、検出時には保持ディスク１２を所定の位置に停止させる必要がある。図１に示すように、保持ディスク１２には位置決め用突起１７を設けてあり、位置検出器１６で保持ディスクの回転位置を検出し、モータ１１の回転及び穿孔機１３の回転及び発光器１４回転、照射を制御する。
【００５７】
例えば図２０に穿孔機１３の動作タイミングを示す。保持ディスク１２は、全血或いは各試薬の流動終了後回転数を低下させ、位置決め用の低速回転を維持する。位置検出器１６が位置決め用突起１７を検出すると保持ディスク１２を停止し、穿孔機１３を下降させ各試薬貯蔵容器の通気孔の蓋に穴をあけた後、再び上昇する。穿孔後保持ディスク１２は、穿孔終了後の試薬貯蔵容器から試薬が流出しない程度の低速で回転し、次の分析ディスクの位置、すなわち分析ディスクが６枚装着されている場合は６０度回転して停止し、同様の穿孔動作を繰り返す。分析ディスクがどこに装着されているかは、例えば発光器から光を照射しその反射光を調べればよい。すべての分析ディスクの穿孔が終了した後、保持ディスクは高速で回転し試薬を流動させる。
【００５８】
本発明によれば、検体中に含まれるウィルスの核酸を精製、検出するための工程を、常にモニタリングすることで、各工程の終了を即座に感知することができるため、各工程の必要所用時間が最小限ですむため、全工程の処理時間を短縮することができる。
【００５９】
或は、さらに、本発明によれば、検体中にあらかじめ含まれる成分を検出するのではなく、検出しやすい検出剤を定量加えるために、モニタリングのために高感度の検出器を必要としない。また、定量の検出剤を加えるために、検体中の成分を検出する場合に比べ、ばらつきが小さくなる。
【００６０】
或は、さらに、本発明によれば、受光のための光学装置が保持ディスクにあらかじめついているため、光学的に単純な構造となり、また構造的にも安定するため、より精度よく測定を行うことができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明により、試料から検査対象の化学物質を短時間で抽出し分析する化学分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における化学分析装置の全体構成図である
【図２】本実施例における分析ディスクの組図の断面図である
【図３】本実施例における分析ディスクの上カバーの構成図である
【図４】本実施例における分析ディスクの流路部の構成図である。
【図５】本実施例における分析ディスクの下カバーの構成図である。
【図６】本実施例における、動作説明図である。
【図７】本実施例における、動作説明図である。
【図８】本実施例における、動作説明図である。
【図９】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１０】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１１】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１２】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１３】本実施例における分析ディスクの断面図である。
【図１４】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１５】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１６】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１７】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１８】本実施例における流路部の流動状態を示した図である。
【図１９】本実施例におけるモニタリングの動作説明図である。
【図２０】本実施例における穿孔機の動作説明図である。
【図２１】本実施例における保持ディスクの構成図である。
【図２２】本実施例におけるモニタリングの動作説明図である。
【符号の説明】
１・・・遺伝子分析装置、２・・・分析ディスク、１１・・・モータ、１２・・・保持ディスク、１３・・・穿孔機、１４・・・光学装置、１６・・・位置検出器、２０・・・上カバー、３０・・・流路部、１２１・・・突起、１０２０・・・試料注入口、１０１０・・・試薬注入口、１０２１・・・通気孔、３０１・・・核酸結合部材、３１０・・・試料容器、１０５４・・・血清毛細管、１０５６・・・混合部、１０５７・・・反応容器、１０６８・・・検出容器、４６０・・・位置決め孔
【図１】
2004309233.tif 000003
【図２】
2004309233.tif 000004
【図３】
2004309233.tif 000005
【図４】
2004309233.tif 000006
【図５】
2004309233.tif 000007
【図６】
2004309233.tif 000008
【図７】
2004309233.tif 000009
【図８】
2004309233.tif 000010
【図９】
2004309233.tif 000011
【図１０】
2004309233.tif 000012
【図１１】
2004309233.tif 000013
【図１２】
2004309233.tif 000014
【図１３】
2004309233.tif 000015
【図１４】
2004309233.tif 000016
【図１５】
2004309233.tif 000017
【図１６】
2004309233.tif 000018
【図１７】
2004309233.tif 000019
【図１８】
2004309233.tif 000020
【図１９】
2004309233.tif 000021
【図２０】
2004309233.tif 000022
【図２１】
2004309233.tif 000023
【図２２】
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