(57)【要約】【課題】  ポンプを内蔵せずに外部のポンプで溶液を移動して、ユーザが検体を注入したあとは溶液を外部に出さず一連の生化学反応を進めるカートリッジの工程の推移や手順や結果の分析用情報をカートリッジ内に保存出来るようにする。【解決手段】  カートリッジ内に、情報を不揮発記憶出来、外部の処理装置と情報の送受信が出来るＩＣチップを設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で行われる生化学反応の前もって定めた工程に関する情報を記憶する手段を有することを特徴とする生化学反応カートリッジ。
【請求項２】
前記前もって定めた情報が工程の手順であることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応カートリッジ。
【請求項３】
前記前もって定めた情報が工程の反応条件であることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応カートリッジ。
【請求項４】
内部で行われた生化学反応の実際の工程に関する情報を記憶する手段を有することを特徴とする生化学反応カートリッジ。
【請求項５】
前記実際の工程に関する情報が工程の実施記録であることを特徴とする請求項４に記載の生化学反応カートリッジ。
【請求項６】
前記工程に関する情報を記憶する手段がさらに前記生化学反応の結果を分析する方法を記憶することを特徴とする請求項１に記載の生化学反応カートリッジ。
【請求項７】
内部で行われる生化学反応の前もって定めた工程と対応する工程識別情報を記憶する手段を有することを特徴とする生化学反応カートリッジ。
【請求項８】
個々の生化学反応カートリッジを識別する個体識別情報をさらに記憶することを特徴とする請求項７に記載の生化学反応カートリッジ。
【請求項９】
前記記憶手段がバーコード、ＩＣメモリ、無線タグのいずれかであることを特徴とする請求項１から８に記載の生化学反応カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体中の細胞、微生物、染色体、核酸等を抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応等の生化学反応を利用して分析する装置に組み込んで用いる生化学反応カートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
血液等の検体を分析する分析装置の多くは、抗原坑体反応を利用した免疫学的な方法又は核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法を用いている。例えば、被検出物質と特異的に結合する抗体又は抗原等のタンパク質或いは一本鎖の核酸をプローブに使い、微粒子、ビーズ、ガラス板等の固相表面に固定し、被検出物質と抗原抗体反応又は核酸ハイブリダイゼーションを行う。そして、酵素、蛍光性物質、発光性物質等の検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を有する標識化物質、例えば標識化抗体や標識化抗原又は標識化核酸等を用いて、抗原抗体化合物や二本鎖の核酸を検出して、被検物質の有無の検出或いは被検物質の定量を行っている。
【０００３】
これらの技術を発展させたものとして、例えば米国特許５，４４５，９３４号公報には、互いに異なる塩基配列を有する多数のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）プローブを、基板上にアレイ状に並べた所謂ＤＮＡアレイが開示されている。
【０００４】
また、Anal.Biochem.、270(1)、103-111、1999には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、ＤＮＡアレイのような構成のタンパク質アレイを作製する方法が開示されている。このように、ＤＮＡアレイ、タンパク質アレイ等によって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。
【０００５】
また、様々な検体分析方法において、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化等の目的で、内部で必要な反応を行う使い捨て可能な生化学反応カートリッジも提案されている。例えば、特表平１１−５０９０９４号公報においては、ＤＮＡアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配し、差圧によって溶液を移動させ、カートリッジ内部で検体中のＤＮＡの抽出或いは増幅、又はハイブリダイゼーション等の反応を可能にした生化学反応カートリッジが開示されている。
【０００６】
そして、このような生化学反応カートリッジ内部に外部から溶液を注入する方法としては、外部のシリンジポンプや真空ポンプを利用したものがある。また、生化学反応カートリッジ内部で溶液を移動する方法としては、重力、毛細管現象、電気泳動を利用したものが知られている。そして、小型で生化学反応カートリッジの内部に配設できるマイクロポンプとしては、特許第２８３２１１７号公報には発熱素子を利用したもの、特開２０００−２７４３７５号公報には圧電素子を利用したもの、特表平１１−５０９０９４号公報にはダイアフラムポンプが開示されている。
【０００７】
一方，生化学反応用に使われるＤＮＡチップに情報記憶用ＩＣを設けてＤＮＡ
チップの同定が行われている。特開２００１−１４７２３１号公報に、ＤＮＡ
チップの塩基配列情報や被検査体の情報が情報記憶用ＩＣに書き込まれることが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、二次感染や汚染の防止と、使い勝手の観点からは、必要な溶液を内蔵した使い捨てのカートリッジを使うことが好ましいが、ポンプを内蔵したカートリッジは高価であるという問題があり、ポンプを内蔵せずに外部のポンプの作用で溶液を移動して、ユーザが検体を注入した後には溶液を外部に流出させることなく、一連の生化学反応を進めることができる構造を備えた使い捨ての生化学反応カートリッジが利用される。
【０００９】
ＤＮＡチップではハイブリダイゼーションという単独生化学反応を扱うだけのものであるが、このようなカートリッジは、各種の生化学反応を連続的に行うので総合的な管理が必要になる。そして，カートリッジの動作はカートリッジを駆動する装置側で記録されていた。その情報をより安全に保存することが望まれている。さらに、カートリッジの種別の多様性への対応も望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る生化学反応カートリッジは、検体の注入口と、検体が入るチャンバと、試薬が入ったチャンバと、検体・試薬の混合液・反応液が流れるチャンバと、流路と、加圧又は減圧を行うノズルを挿入する複数のノズル入口とを有し、該ノズル入口は前記チャンバに連通して、前記ノズル入口と前記チャンバの間には空気が介在し、前記ノズルによって前記空気が加圧又は減圧されて検体・試薬が移動し、一連の生化学反応を内部で行われるが，その工程の推移を記憶する記憶手段を内部に有することを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記記憶手段が、工程手順や、生化学反応結果を検査する際の分析用情報を記憶する手段となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る生化学反応カートリッジは、内蔵の記憶手段に生化学反応の推移を情報として残しているので、後日処理装置側のデータ処理等で人為的ミスが生じた際，データのバックアップ機能として重要情報の突合せに利用できるという効果がある。また、最終処理時間も記憶されているので、次工程において、工程開始時に処理後からの期間が算出でき、工程のパラメータとして付加出来るのでより正確な処理が施せるという効果もある。
【００１３】
さらに、処理装置に登録されていない種別のカートリッジも処理可能になるという効果がある。また、生化学反応結果を検査する際にも分析用情報がカートリッジ内にあるので、検査する装置の登録されていない種別のカートリッジも分析可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は本実施の形態における生化学反応カートリッジ１の外観図を示し、カートリッジ１の上部には、注射器等を用いて血液等の検体を注入する際の検体入口２が設けられ、ゴムキャップにより封止されている。また、カートリッジ１の側面には内部の溶液を移動するためにノズルを挿入して加圧或いは減圧を行う複数のノズル入口３が設けられ、各ノズル入口３にゴムキャップが固定され、反対側の面も同様の構成になっている。
【００１６】
生化学反応カートリッジ１の本体はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の透明又は半透明の合成樹脂により構成されている。なお、カートリッジ１内の反応物について、光学的な測定を必要としない場合には、本体の材質は透明でなくてもよい。
【００１７】
カートリッジ１の内部にはＩＣチップ２５が設けられている。ＩＣチップ２５は、不揮発性の記憶手段と外部から電力の受電と信号の送受信のための通信手段を有している。
【００１８】
ＩＣチップ２５の記憶部には，カートリッジのＩＤが書き込まれている。
【００１９】
カートリッジの種別や処理工程手順や生化学反応結果の分析用情報が書き込まれる場合もある。
【００２０】
通常，処理装置には、カートリッジの種別ごとの処理工程手順が記憶されている。そして、処理装置は，ＩＣチップ２５に書き込まれているカートリッジの種別を判別し適合の処理工程手順を選択して、その手順に則って処理を行う。
【００２１】
もしもカートリッジの種別が処理装置に記憶されていない種別であった場合には，処理装置はＩＣチップ２５に書き込まれている処理工程手順を呼び出した上で，その手順に則って処理を行う。
【００２２】
処理工程手順では、処理工程によっては生化学反応を起こすために加えられる温度条件等も規定される。
【００２３】
図２は生化学反応カートリッジ１の平面断面図を示しており、片側の側面には１０個のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、反対側の側面にも１０個のノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。各ノズル入口３ａ〜３ｔは、それぞれの空気が流れる空気流路４ａ〜４ｔを介して、溶液を貯蔵する場所又は反応を起こす場所であるチャンバ５に連通されている。
【００２４】
ただし、本実施の形態の工程では、ノズル入口３ｎ、３ｐ、３ｑ、３ｓは使用しないため、チャンバ５に連通されておらず予備になっている。つまりは、ノズル入口３ａ〜３ｊは流路４ａ〜４ｊを介してチャンバ５ａ〜５ｊに連通され、反対側のノズル入口３ｋ、３ｌ、３ｍ、３ｏ、３ｒ、３ｔは、それぞれ流路４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｏ、４ｒ、４ｔを介してチャンバ５ｋ、５ｌ、５ｍ、５ｏ、５ｒ、５ｔに連通されている。
【００２５】
そして、検体入口２はチャンバ７に連通され、チャンバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｋはチャンバ７に、チャンバ５ｇ、５ｏはチャンバ８に、チャンバ５ｈ、５ｉ、５ｊ、５ｒ、５ｔはチャンバ９に連通されている。更に、チャンバ７は流路１０を介してチャンバ８に、チャンバ８は流路１１を介してチャンバ９に連通されている。流路１０には、チャンバ５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｌ、５ｍが、それぞれ流路６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｌ、６ｍを介して連通されている。
【００２６】
また、チャンバ９の底面には角孔が開けられ、この角孔に、平方インチ程度の大きさを持つガラス板等の固相表面に異なる種類のＤＮＡプローブを数１０から数１０万種高密度に並べたＤＮＡマイクロアレイ１２が、プローブ面を上にしてに貼り付けられている。
【００２７】
このＤＮＡマイクロアレイ１２を用いて検体ＤＮＡとハイブリダイゼーション反応を行うことによって、一度に数多くの遺伝子を検査することができる。また、これらのＤＮＡプローブはマトリックス状に規則正しく並べられており、それぞれのＤＮＡプローブのアドレス（何行・何列という位置）を、情報として容易に取り出すことができる。検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウィルス、細菌、疾患関連遺伝子のほかに、各個人の遺伝子多型等がある。
【００２８】
チャンバ５ａ、５ｂには、それぞれ細胞壁を破壊するＥＤＴＡを含む第１の溶血剤、界面活性剤等のタンパク質変性剤を含む第２の溶血剤が蓄積されている。チャンバ５ｃにはＤＮＡが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が蓄積され、チャンバ５ｌ、チャンバ５ｍには、ＤＮＡの抽出の際にＤＮＡの精製を行うために用いる第１、第２の抽出洗浄剤が蓄積されている。
【００２９】
チャンバ５ｄには、ＤＮＡを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファから成る溶出液、チャンバ５ｇには、ＰＣＲで必要なプライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光剤を含むＣｙ-３ｄＵＴＰ等の混合液が充填されている。チャンバ５ｈ、５ｊには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤、チャンバ５ｉには、ＤＮＡマイクロアレイ１２を含むチャンバ９内を乾燥させるためのアルコールが蓄積されている。
【００３０】
なお、チャンバ５ｅは血液のＤＮＡ以外の塵埃が溜まるチャンバ、チャンバ５ｆはチャンバ５ｌ、５ｍの第１、第２の抽出洗浄剤の廃液が溜まるチャンバ、チャンバ５ｒは第１、第２の洗浄剤の廃液が溜まるチャンバであり、チャンバ５ｋ、５ｏ、５ｔは溶液がノズル入口に流れ込まないために設けたブランクのチャンバである。
【００３１】
この生化学反応カートリッジ１に血液等の液体状の検体を注入して後述する処理装置にセットすると、カートリッジ１の内部でＤＮＡ等の抽出、増幅が行われ、更に、増幅した検体ＤＮＡとカートリッジ１の内部にあるＤＮＡマイクロアレイ上のＤＮＡプローブとの間でハイブリダイゼーションと、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識の洗浄とが行われる。
【００３２】
図３は生化学反応カートリッジ１内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置の概略図を示している。テーブル１３はカートリッジ１をセットする位置を示しており、このテーブル１３上には、カートリッジ１内で検体からのＤＮＡ等を抽出する際に作動させる電磁石１４、検体からのＤＮＡをＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）などの方法で増幅させる際に温度制御するためのペルチェ素子１５、増幅した検体ＤＮＡとカートリッジ１の内部にあるＤＮＡマイクロアレイ上のＤＮＡプローブとのハイブリダイゼーションを行う際と、ハイブリダイゼーションしなかった検体ＤＮＡの洗浄を行う際に温度制御するためのペルチェ素子１６、処理装置からのデータをカートリッジ１内のＩＣチップ２５に記憶させるためにＩＣチップ２５に電力の送電や信号の送受信を行う通信部２６が配置され、これらは処理装置全体を制御する制御部１７に接続されている。
【００３３】
テーブル１３の両側には、電動シリンジポンプ１８、１９と、これらのポンプ１８、１９により空気を吐出或いは吸引するための出入口で、複数のポンプノズル２０、２１を片側に１０個ずつ設けたポンプブロック２２、２３が配置されている。電動シリンジポンプ１８、１９とポンプノズル２０、２１の間には、図示しない複数の電動切換バルブが配置され、ポンプ１８、１９と共に制御部１７に接続されている。また、制御部１７は検査者が入力を行う入力部２４に接続されている。制御部１７は片側１０個のうち、１個ずつのポンプノズル２０、２１を電動シリンジポンプ１８、１９に対して選択的に開にしたり、全てのポンプノズルを閉にする制御を行うようになっている。
【００３４】
本実施の形態においては、血液を検体とし検査者が注射器により検体入口２のゴムキャップを貫通し血液を注入すると、血液はチャンバ７に流れ込む。その後に、検査者は生化学反応カートリッジ１をテーブル１３上に置き、図示しないレバーを操作することにより、ポンプブロック２２、２３を図３の矢印の方向に移動させると、ポンプノズル２０、２１がカートリッジ１の両側のノズル入口３にゴムキャップを貫通して挿入される。
【００３５】
また、ノズル入口３ａ〜３ｔは生化学反応カートリッジ１の２つの面つまり両側に集中しているため、電動シリンジポンプ１８、１９、電動切換バルブ、ポンプノズルを内蔵したポンプブロック２２、２３等の形状、配置を単純化することができる。更に、必要なチャンバ５や流路を確保しながら、ポンプブロック２２、２３によりカートリッジ１を同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル２０、２１を挿入することができ、ポンプブロック２２、２３の構成も簡単なものにすることができる。そして、ノズル入口３ａ〜３ｔを全て同じ高さ、即ち直線状に配置することにより、ノズル入口３ａ〜３ｔに接続する流路４ａ〜４ｔの高さは全て同じになり、流路の４ａ〜４ｔの作製が容易になる。
【００３６】
また、図３の処理装置において、ｎ個の生化学反応カートリッジ１用にポンプブロック２２、２３をｎ倍に長くした構成にすれば、ｎ個のカートリッジ１を直列に並べることによって、ｎ個のカートリッジ１に対して必要な工程を同時に行うことができ、構成は極めて簡単でありながら多数のカートリッジに対して生化学反応を行わせることが可能になる。
【００３７】
検査者が入力部２４で処理開始の命令を入力すると処理が始まる。図４は本実施の形態の処理装置における処理手順を説明するフローチャート図を示している。先ずステップＳ１で、制御部１７はノズル入口３ａ、３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引して、チャンバ５ａの第１の溶血剤を血液の入ったチャンバ７に流し込む。この際に、溶血剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、ポンプ１９からの空気の吸引をポンプ１８からの空気の吐出を開始してから１０〜２００ｍ秒後に開始するように制御すると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく、溶液が円滑に流れる。
【００３８】
このように、空気の供給、吸引のタイミングをずらすことによって、加圧、減圧を制御すれば溶液を円滑に流すことができるが、電動シリンジポンプ１９による空気の吸引を、ポンプ１８からの空気の開始時からリニアに増加させるなどの細かな制御を行えば、溶液を更に円滑に流すことが可能になる。以下の溶液の移動についても同様である。
【００３９】
空気の供給の制御は、電動シリンジポンプ１８、１９を用いることで容易に実現でき、ノズル入口３ａ、３ｏのみを開にし、ポンプ１８、１９によって空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ７の溶液を流路１０に流し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。或いは、ポンプ１９から空気を連続して吐出し、気泡を発生させながら攪拌してもよい。
【００４０】
図５は図２に示すチャンバ５ａ、７、５ｋを通る断面図であり、ノズル入口３ａにポンプノズル２０を挿入して加圧し、ノズル入口３ｋにポンプノズル２１を挿入して減圧し、チャンバ５ａの第１の溶血剤が血液の入ったチャンバ７に流れ込む様子を示している。
【００４１】
処理装置は、第１の溶血剤の撹拌工程終了時に、通信部２６を経由して、第１の溶血剤の流し込み、撹拌工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００４２】
図４において、次にステップＳ２でノズル入口３ｂ、３ｋのみを開にし、同様にしてチャンバ５ｂの第２の溶血剤をチャンバ７に流し込み、ステップＳ３ではノズル入口３ｃ、３ｋのみを開にし、同様にしてチャンバ５ｃの磁性体粒子をチャンバ７に流し込む。ステップＳ２、Ｓ３においては共に、ステップＳ１と同様にして攪拌を行う。ステップＳ３では、磁性体粒子にステップＳ１、Ｓ２で細胞が溶解して得られたＤＮＡが磁性体粒子に付着する。
【００４３】
処理装置は、第２の溶血剤の撹拌工程終了時に、通信部２６を経由して、第２の溶血剤の流し込み、撹拌工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させ、磁性体粒子の撹拌工程終了時に、通信部２６を経由して、磁性体粒子の流し込み、撹拌工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００４４】
そして、ステップＳ４で電磁石１４をオンにし、ノズル入口３ｅ、３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、ポンプ１８から空気を吸引してチャンバ７の溶液をチャンバ５ｅに移動する。この移動の際に、磁性体粒子とＤＮＡを流路１０の電磁石１４の上で捕捉する。ポンプ１８、１９の吸引、吐出を交互に繰り返し、溶液をチャンバ７、５ｅ間を２回往復させることにより、ＤＮＡの捕捉効率を向上させる。更に、回数を増やせば捕捉効率を一層高めることができるが、処理時間も余分に掛かることになる。
【００４５】
このように、磁性体粒子を利用してＤＮＡを、幅１〜２ｍｍ程度、高さ０．２〜１ｍｍ程度の小さい流路上で、しかも流れている状態で捕捉するので、極めて効率良く捕捉することができる。また、捕捉ターゲット物質がＲＮＡ或いはタンパク質の場合も同様である。
【００４６】
処理装置は、磁性体粒子とDNAの補足工程終了時に、通信部２６を経由して、磁性体粒子とDNAの補足工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００４７】
次に、ステップＳ５において電磁石１４をオフにし、ノズル入口３ｆ、３ｌのみを開とし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、ポンプ１８から空気を吸引して、チャンバ５ｌの第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｆに移動する。この際に、ステップＳ４で捕捉された磁性体粒子とＤＮＡが抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。ステップＳ４と同様にして２回往復した後に、電磁石１４をオンにし、同様にして２回往復させて磁性体粒子とＤＮＡを流路１０の電磁石１４の上に回収し、溶液をチャンバ５ｌに戻す。
【００４８】
処理装置は、第１の抽出洗浄液での洗浄後、磁性体粒子とDNAの補足工程終了時に、通信部２６を経由して、第１の抽出洗浄液での洗浄後の磁性体粒子とDNAの補足工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００４９】
ステップＳ６でノズル入口３ｆ、３ｍを用いて、チャンバ５ｍの第２の抽出洗浄液に対して、ステップＳ５と同じ工程を行って更に洗浄する。
【００５０】
処理装置は、第２の抽出洗浄液での洗浄後、磁性体粒子とDNAの補足工程終了時に、通信部２６を経由して、第２の抽出洗浄液での洗浄後の磁性体粒子とDNAの補足工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００５１】
ステップＳ７では電磁石１４をオンにしたまま、ノズル入口３ｄ、３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引することにより、チャンバ５ｄの溶出液をチャンバ８に移動する。
【００５２】
このとき、溶出液の作用によって磁性体粒子とＤＮＡが分離し、ＤＮＡのみが溶出液と共にチャンバ８に移動し、磁性体粒子は流路１０に残る。
【００５３】
処理装置は、溶出液を流し、磁性体粒子とDNAを分離工程終了時に、通信部２６を経由して、溶出液を流し、磁性体粒子とDNAの分離工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００５４】
このようにして、ＤＮＡの抽出、精製が行われる。抽出洗浄液が入ったチャンバと洗浄後の廃液が入るチャンバを用意したので、生化学反応カートリッジ１内でＤＮＡの抽出、精製を行うことが可能になる。
【００５５】
次に、ステップＳ８において、ノズル入口３ｇ、３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引してチャンバ５ｇのＰＣＲ用薬剤をチャンバ８に流し込む。更に、ノズル入口３ｇ、３ｔのみを開にし、ポンプ１８、１９で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ８の溶液を流路１１に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子１５を制御して、チャンバ８内の溶液を９６℃の温度に１０分保持した後に、９６℃・１０秒、５５℃・１０秒、７２℃・１分の工程を３０回繰り返し、溶出されたＤＮＡにＰＣＲを行って増幅する。
【００５６】
処理装置は、溶出されたDNAのPCR増幅工程終了時に、通信部２６を経由して、溶出されたDNAのPCR増幅工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００５７】
ステップＳ９ではノズル入口３ｇ、３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引してチャンバ８の溶液をチャンバ９に移動する。更に、ペルチェ素子１６を制御して、チャンバ９内の溶液を４５℃で２時間保持しハイブリダイゼーションを行う。この際に、ポンプ１８、１９で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ９の溶液を流路６ｔに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行いながら、ハイブリダイゼーションを進める。
【００５８】
処理装置は、ハイブリダイゼーション工程終了時に、通信部２６を経由して、ハイブリダイゼーション工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００５９】
次にステップＳ１０において、同じ４５℃を保持したまま、今度はノズル入口３ｈ、３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引して、チャンバ９内の溶液をチャンバ５ｒに移動しながら、チャンバ５ｈの第１の洗浄液をチャンバ９を通してチャンバ５ｒに流し込む。ポンプ１８、１９の吸引、吐出を交互に繰り返して溶液をチャンバ５ｈ、９、５ｒ間を２回往復させ、最後にチャンバ５ｈに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識とが洗浄される。
【００６０】
図６は図２のチャンバ５ｈ、９、５ｒを通る断面図であり、ノズル入口３ｈにポンプノズル２０が挿入されて加圧され、ノズル入口３ｒにポンプノズル２１が挿入されて減圧され、チャンバ５ｈの第１の洗浄液がチャンバ９を通してチャンバ５ｒに流れ込む様子を示している。
【００６１】
処理装置は、第１の洗浄液での洗浄工程終了時に、通信部２６を経由して、第１の洗浄液での洗浄工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００６２】
図４において、ステップＳ１１では同じ４５℃を保持したまま、ノズル入口３ｊ、３ｒを用いてチャンバ５ｊの第２の洗浄液に対して、ステップＳ１０と同じ工程を経て更に洗浄し、最後にチャンバ５ｊに戻す。このように洗浄液が入ったチャンバ５ｈ、５ｊと、洗浄後の廃液が入るチャンバ５ｒを用意したので、生化学反応カートリッジ１内でＤＮＡマイクロアレイ１２の洗浄を行うことが可能になる。
【００６３】
処理装置は、第２の洗浄液での洗浄工程終了時に、通信部２６を経由して、第２の洗浄液での洗浄工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００６４】
ステップＳ１２では、ノズル入口３ｉ、３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引してチャンバ５ｉのアルコールをチャンバ９を通してチャンバ５ｒに移動する。その後に、ノズル入口３ｉ、３ｔのみを開にし、ポンプ１８から空気を吐出し、ポンプ１９から空気を吸引してチャンバ９内を乾燥させる。
【００６５】
処理装置は、アルコールの移動、乾燥工程終了時に、通信部２６を経由して、アルコールの移動、乾燥工程を終了したことと各種条件と終了時刻をＩＣチップ２５に記憶させる。
【００６６】
検査者が図示しないレバーを操作すると、ポンプブロック２２、２３は生化学反応カートリッジ１から離れる方向に移動し、ポンプノズル２０、２１がカートリッジ１のノズル入口３から外れる。
【００６７】
このようにして，各工程の推移がカートリッジ１内蔵のＩＣチップ２５に記憶される。
【００６８】
そして、検査者はこのカートリッジ１を良く知られたスキャナ等のＤＮＡマイクロアレイ用読取用の装置に挿入して測定、解析を行う。このような読取用の装置を処理装置に組込み連続的に動作させることも可能である。
【００６９】
もしもカートリッジの種別が読取用の装置に記憶されていない種別であった場合には，読取用の装置は測定後、ＩＣチップ２５に書き込まれている分析用情報を呼び出した上で，解析を行う。
【００７０】
感染症検出用の生化学反応カートリッジ１で使われるＤＮＡチップでは、アレイを構成するプローブの選定によりいくつかの感染症が一度に検出される。
【００７１】
ここで検出原理を模式的に説明する。
【００７２】
例えば５×５のマトリックス配置されたプローブアレイでは、感染症Ａ〜Ｅが単独で検出されたときのパターンは図７〜図１１のような５種類のものが設計されている。●はターゲットがプローブとハイブリダイゼーションしていて蛍光標識があり光っている状態、○は、ターゲットがプローブとハイブリダイゼーションせず蛍光標識がなく光っていない状態を示している。
【００７３】
実際の検出パターンをこれらのパターンとの一致具合を見ることで感染症に罹っているかどうかの分析を行っている。このような分析に使われるパターンがアレイの構成に合わせて生化学反応カートリッジ１の記憶手段に記憶されている。
【００７４】
本発明の実施の形態の幾つかを、次に列挙する。
【００７５】
［実施の態様１］  検体の注入口と、検体が入るチャンバと、試薬が入ったチャンバと、検体・試薬の混合液・反応液が流れるチャンバと、流路と、加圧又は減圧を行うノズルを挿入する複数のノズル入口とを有し、該ノズル入口は前記チャンバに連通して、前記ノズル入口と前記チャンバの間には空気が介在し、前記ノズルによって前記空気が加圧又は減圧されて検体・試薬が移動し、一連の生化学反応を内部で行われるが，その工程の推移を記憶する記憶手段を内部に有することを特徴とする生化学反応カートリッジ。
【００７６】
［実施の態様２］  前記ノズル入口を２つの面に集中して配置した実施の態様１に記載の生化学反応カートリッジ。
【００７７】
［実施の態様３］  前記ノズル入口を直線上に配置した実施の態様２に記載の生化学反応カートリッジ。
【００７８】
［実施の態様４］  前記２つの面を両側の側面とした実施の態様２に記載の生化学反応カートリッジ。
【００７９】
［実施の態様５］  ＤＮＡ又はＲＮＡ又はタンパク質のターゲット物質が吸着する磁性体粒子を前記試薬の１つとして用い、吸着反応の後に、流路近くに配置した磁石の磁力を作用させて移動の途中に前記磁性体粒子を捕捉して、前記ターゲット物質を精製する実施の態様１に記載の生化学反応カートリッジ。
【００８０】
［実施の態様６］  洗浄液が入ったチャンバと、洗浄した後の廃液が入るチャンバとを有する実施の態様１に記載の生化学反応カートリッジ。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施の形態の生化学反応カートリッジの斜視図である。
【図２】生化学反応カートリッジの平面断面図である。
【図３】生化学反応カートリッジ内での溶液の移動や種々の反応を制御する処理装置のブロック構成図である。
【図４】処理手順のフローチャート図である。
【図５】一部のチャンバの縦断面図である。
【図６】他の一部のチャンバの縦断面図である。
【図７】感染症Ａの場合に検出されるパターンである。
【図８】感染症Ｂの場合に検出されるパターンである。
【図９】感染症Ｃの場合に検出されるパターンである。
【図１０】感染症Ｄの場合に検出されるパターンである。
【図１１】感染症Ｅの場合に検出されるパターンである。
【符号の説明】
【００８２】
１  生化学反応カートリッジ
２  検体入口
３  ノズル入口
４  空気流路
５、７〜９  チャンバ
６、１０、１１  流路
１２  ＤＮＡマイクロアレイ
１３  テーブル
１７  制御部
１８、１９  電動シリンジポンプ
２０、２１  ポンプノズル
２２、２３  ポンプブロック
２４  入力部
２５  ＩＣチップ
２６  通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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