(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料の対象成分を抽出して分析する化学分析装置において、
回転ディスクと、上記回転ディスク上に配置され、液体試料中の対象成分を抽出する成分抽出手段と、上記成分抽出手段により抽出された対象成分を分析する分析手段と、上記回転ディスクの回転動作を制御する制御手段とを備え、
上記成分抽出手段は、
液体試料を収容する液ポートと、
液体試料を収容でき、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に配置される中間ポートと、
上記液ポートと中間ポートとを連通し、上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路と、
上記流路内に配置され、液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段と、
を備え、
上記回転ディスクの回転により、液体試料が、上記液ポートから捕捉手段を通過して、上記中間ポートに向けて移動され、この液体試料の移動により上記中間ポート内の気体が圧縮され、上記回転ディスクの回転停止又は回転速度減少により、上記中間ポート内の圧縮気体により、上記液体試料が、上記中間ポートから捕捉手段を通過して、上記液ポートに向けて移動されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
液体試料の対象成分を抽出して分析する化学分析装置において、
回転ディスクと、上記回転ディスク上に配置され、液体試料中の対象成分を抽出する成分抽出手段と、上記成分抽出手段により抽出された対象成分を分析する分析手段と、上記回転ディスクの回転動作を制御する制御手段とを備え、
上記成分抽出手段は、
液体試料を収容する液ポートと、
液体試料を収容でき、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に配置される中間ポートと、
上記液ポートと中間ポートとを連通し、上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路と、
上記流路内に配置され、液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段と、
上記中間ポートを加熱する加熱手段と、
を備え、
上記回転ディスクの回転により、液体試料が、上記液ポートから捕捉手段を介して、上記中間ポートに向けて移動され、上記加熱手段により中間ポートが加熱され、上記中間ポート内の気体が膨張することにより、上記液体試料が、上記中間ポートから捕捉手段を介して、上記液ポートに向けて移動されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項３】
液体試料の対象成分を抽出して分析する化学分析装置において、
回転ディスクと、上記回転ディスク上に配置され、液体試料中の対象成分を抽出する成分抽出手段と、上記成分抽出手段により抽出された対象成分を分析する分析手段と、上記回転ディスクの回転動作を制御する制御手段とを備え、
上記成分抽出手段は、
液体試料を収容する液ポートと、
液体試料を収容でき、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に配置される中間ポートと、
上記液ポートと中間ポートとを連通し、上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路と、
上記流路内に配置され、液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段と、
上記中間ポートに気体を供給する気体供給手段と、
を備え、
上記回転ディスクの回転により、液体試料が、上記液ポートから捕捉手段を介して、上記中間ポートに向けて移動され、上記気体供給手段により中間ポート内に気体が供給され、上記中間ポート内の気体により、上記液体試料が、上記中間ポートから捕捉手段を介して、上記液ポートに向けて移動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、２または３に記載の化学分析装置において、廃棄部と、この廃棄部と上記液ポートとを連通する流路と、溶離ポートと、この溶離ポートと上記液ポートとを連通する流路と、上記液ポートを、上記中間ポート、上記廃棄部、上記溶離ポートのうちのいずれと連通するかを、上記制御手段からの指令信号により切り替え可能なバルブとを備え、上記廃棄部及び溶離ポートの上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大であることを特徴とする化学分析装置。
【請求項５】
回転ディスクと、液体試料中の対象成分を分析する分析手段と、上記回転ディスクの回転動作を制御する制御手段とを有する化学分析装置に用いられ、上記回転ディスク上に配置され、液体試料中の対象成分を抽出するための検査モジュールであって、
液体試料を収容する液ポートと、
液体試料を収容でき、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に配置される中間ポートと、
上記液ポートと中間ポートとを連通し、上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路と、
上記流路内に配置され、液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段と、
を備え、
上記回転ディスクの回転により、液体試料が、上記液ポートから捕捉手段を通過して、上記中間ポートに向けて移動され、この液体試料の移動により上記中間ポート内の気体が圧縮され、上記回転ディスクの回転停止又は回転速度減少により、上記中間ポート内の圧縮気体により、上記液体試料が、上記中間ポートから捕捉手段を通過して、上記液ポートに向けて移動されることを特徴とする検査モジュール。
【請求項６】
回転ディスクと、液体試料中の対象成分を分析する分析手段と、上記回転ディスクの回転動作を制御する制御手段とを有する化学分析装置に用いられ、上記回転ディスク上に配置され、液体試料中の対象成分を抽出するための検査モジュールであって、
液体試料を収容する液ポートと、
液体試料を収容でき、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に配置される中間ポートと、
上記液ポートと中間ポートとを連通し、上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路と、
上記流路内に配置され、液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段と、
上記中間ポートを加熱する手段と、
を備え、
上記回転ディスクの回転により、液体試料が、上記液ポートから捕捉手段を介して、上記中間ポートに向けて移動され、上記加熱手段により中間ポートが加熱され、上記中間ポート内の気体が膨張することにより、上記液体試料が、上記中間ポートから捕捉手段を介して、上記液ポートに向けて移動されることを特徴とする検査モジュール。
【請求項７】
回転ディスクと、液体試料中の対象成分を分析する分析手段と、上記回転ディスクの回転動作を制御する制御手段とを有する化学分析装置に用いられ、上記回転ディスク上に配置され、液体試料中の対象成分を抽出するための検査モジュールであって、
液体試料を収容する液ポートと、
液体試料を収容でき、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に配置される中間ポートと、
上記液ポートと中間ポートとを連通し、上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路と、
上記流路内に配置され、液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段と、
上記中間ポートに気体を供給する気体供給手段と、
を備え、
上記回転ディスクの回転により、液体試料が、上記液ポートから捕捉手段を介して、上記中間ポートに向けて移動され、上記気体供給手段により中間ポート内に気体が供給され、上記中間ポート内の気体により、上記液体試料が、上記中間ポートから捕捉手段を介して、上記液ポートに向けて移動されることを特徴とする検査モジュール。
【請求項８】
請求項５、６または７に記載の検査モジュールにおいて、廃棄部と、この廃棄部と上記液ポートとを連通する流路と、溶離ポートと、この溶離ポートと上記液ポートとを連通する流路と、上記液ポートを、上記中間ポート、上記廃棄部、上記溶離ポートのうちのいずれと連通するかを、上記制御手段からの指令信号により切り替え可能なバルブとを備え、上記廃棄部及び溶離ポートの上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大であることを特徴とする検査モジュール。
【請求項９】
液体試料中の対象成分を抽出する成分抽出手段を回転ディスク上に配置し、上記成分抽出手段により抽出された対象成分を分析する化学分析方法であって、
液体試料を収容する液ポートを上記回転ディスク上に配置し、液体試料を収容し、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に中間ポートを配置し、上記液ポートと中間ポートとを上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路で連通し、上記流路内に液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段を配置し、
上記回転ディスクを回転させて、液体試料を上記液ポートから上記捕捉手段を通過させて上記中間ポートに向けて移動させ、この液体試料の移動により上記中間ポート内の気体を圧縮させ、上記回転ディスクの回転停止又は回転速度減少により、上記中間ポート内の圧縮気体により、上記液体試料を、上記中間ポートから捕捉手段を通過して、上記液ポートに向けて移動させることを特徴とする化学分析方法。
【請求項１０】
液体試料中の対象成分を抽出する成分抽出手段を回転ディスク上に配置し、上記成分抽出手段により抽出された対象成分を分析する化学分析方法であって、
液体試料を収容する液ポートを上記回転ディスク上に配置し、液体試料を収容し、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に中間ポートを配置し、上記液ポートと中間ポートとを上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路で連通し、上記流路内に液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段を配置し、
上記回転ディスクを回転させて、液体試料を上記液ポートから上記捕捉手段を通過させて上記中間ポートに向けて移動させ、中間ポートを加熱することにより、上記中間ポート内の気体を膨張させて、上記液体試料を、上記中間ポートから捕捉手段を通過し、上記液ポートに向けて移動させることを特徴とする化学分析方法。
【請求項１１】
液体試料中の対象成分を抽出する成分抽出手段を回転ディスク上に配置し、上記成分抽出手段により抽出された対象成分を分析する化学分析方法であって、
液体試料を収容する液ポートを上記回転ディスク上に配置し、液体試料を収容し、上記回転ディスクの回転中心からの距離が上記液ポートの配置位置より大の位置に中間ポートを配置し、上記液ポートと中間ポートとを上記回転ディスクの半径外周方向に凸状に屈曲する流路で連通し、上記流路内に液体試料中の対象成分を捕捉する捕捉手段を配置し、
上記回転ディスクを回転させて、液体試料を上記液ポートから上記捕捉手段を通過させて上記中間ポートに向けて移動させ、中間ポート内に気体を供給し、上記中間ポート内の気体により、上記液体試料を、上記中間ポートから捕捉手段を通過して、上記液ポートに向けて移動させることを特徴とする化学分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料中に含まれる特定成分を捕捉する捕捉部を備えた化学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の化学物質を含む液体試料から核酸等の化学物質の抽出・検出を密閉系で行う方法が、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されている。これら特許文献１、２に記載された装置では、遠心力を利用して、液体の定量保持及び供給を行い、密閉系で抽出から検出までの一貫処理を行うことが可能である。
【０００３】
また、核酸の抽出法として吸引吐出を繰り返し行い、捕捉部に対して液を往復させることにより、核酸の抽出率及び再現性を向上させることが可能である（特許文献５）。
【０００４】
さらに、特許文献３には、シリンジポンプを利用して反応液を往復させる技術が記載され、特許文献４には、ポンプを利用して試料溶液を循環させる技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１２０５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１８０９８３号公報
【特許文献３】特開７−２７４９３５号公報
【特許文献４】特開２００３−３１５３３７号公報
【特許文献５】特開平１１−１２７８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２に記載された技術においては、核酸等の捕捉部に対して試料溶液は一方向に一回通過させるのみであり、核酸抽出効率、再現性は低い。
【０００７】
特許文献３又は４に記載されたポンプを利用して、試料液を捕捉部に往復あるいは循環させる、若しくは特許文献５に記載のチップとシリンジを利用して複数回吸引・吐出を繰り返し、核酸の抽出効率及び再現性を向上させる技術は、試料溶液が開放系で処理可能な場合でなければ利用できない。周囲環境を汚染させる可能性がある試料溶液に対しては、密閉系で一貫処理を行う必要があり、特許文献３、４及び５に記載の技術ではこのような液体試料を処理することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、密閉系で、核酸捕捉部に対する試料液の往復通液が可能な化学分析装置の実現に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、液ポートに液体試料を収容し、この液ポートと中間ポートとを流路で連通させ、この流路内に成分捕捉手段を配置する。液ポート及び中間ポートが配置される回転ディスクの回転中心からの距離を液ポートの配置位置より中間ポートの配置位置の方を大とする。回転ディスクが回転すると、遠心力により、液ポート内の液体試料が捕捉手段を通過して中間ポート方向に移動する。
【００１０】
中間ポート方向に移動させた液体試料は、中間ポート内の気体の圧縮膨張等を利用して、捕捉手段を通過させて液ポート方向に移動させる。
【００１１】
これにより、回転ディスクの回転制御等により、感染性の液体試料を捕捉手段に往復通過させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、密閉系で、核酸捕捉部に対する試料液の往復通液が可能な化学分析装置及び化学分析方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。  
図１は、本発明の一実施形態である化学分析装置の全体概略構成図であり、遺伝子検査装置に適用した場合の例を示す図である。
【００１４】
図１において、遺伝子検査装置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、この保持ディスク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、誘導伝導加熱方式の加温装置１４と、試料の検査（分析）を行なう蛍光測定装置１５とを備えている。なお、遺伝子検査装置1は、モータ１１、加温装置１４、穿孔機１３、蛍光測定装置の動作を制御する制御部（図示せず）を備えるともに、
パーソナルコンピュータ（図示せず）に接続されている。
【００１５】
操作者は、感染性を有する液体試料の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に装着して、遺伝子検査装置１を起動させる。
【００１６】
図２は検査モジュール２の概略構成図である。図２において、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。
【００１７】
次に、検査モジュール２についての詳細な構造を図３〜図５を参照して説明する。  
試薬容器２２０には、溶解液Ｒ１が５５０ul、試薬容器２３０には追加溶解液Ｒ１が８０ul分注されている。また、試薬容器２５０には洗浄液Ｒ２が３４０ul、 試薬容器２４０には洗浄液Ｒ３が３２０ul、試薬容器２６０には洗浄液Ｒ５（10mmol/l Bicineと０．１mmol/l EDTA/２Naからなり、 pHは８．５）が６５０ul分注されている。
【００１８】
さらに、試薬容器２７０には溶離液Ｒ５（１０mmol/l Bicineと０．１mmol/l EDTA/２Naからなり、 pHは８．５）が２８ul、試薬容器２８０には核酸増幅用プライマーが３３ul、試薬容器２９０には酵素溶液が１７ulが分注されている。
【００１９】
これら各試薬容器２２０〜２９０には、モータ１１の回転による遠心中に外周側から流出しようとする試薬を一旦内周側に戻すような、内周側へ折れ曲がった流路構造（例えば、試薬容器２２０の戻り流路２２３）が形成されている。これにより、遠心の際に生じる試薬容器２２０〜２９０内の圧力低下を抑制し、遠心中の不本意な試薬の流出を防いでいる。
【００２０】
また、試薬を流出させたい場合には、これら各試薬容器２２０〜２９０の最内周部（図５中、上方向）を穿孔し、回転させればよい。図３に示すように、試薬カートリッジ２０には、各試薬容器２２０〜２９０に連通する試薬流出口２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１が設けてある。この試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０（図４に示す）に装着することで、検査カートリッジ３０の各試薬流入口３２１、３３１、３４１、３６１、３８１、３９１に接続する。
【００２１】
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２２０〜２９０は各試薬流出口２２１〜２９１及び対応する各試薬流入口３２１、３３１、３４１、３６１、３８１、３９１を通して検査カートリッジ３０内で連通する。
【００２２】
これにより、試薬容器２２０、２３０は混合ポート４２０に、試薬容器２４０、２５０、２７０は液ポート７０１に、試薬容器２６０、２８０、２９０は溶離ポート３９０に連絡される。
【００２３】
試薬カートリッジ２０に予め試薬が分注されているため、ユーザーは検査カートリッジ３０に試薬カートリッジ２０を接続するだけで良く、試薬分注の手間が省ける。検査カートリッジ３０は、特定の化学物質を含む試料を注入する注入口３２０と、この注入口３２０より注入された試料から検査対象の化学物質（例えば核酸等）を含む分離試料を分離する分離部３１２（例えば血球と血清を分離する）とを備える。
【００２４】
また、試薬カートリッジ２０から連通部を通って供給された第一の試薬（Ｒ１）と前記分離試料とを導入して反応させる第一反応部４２０と、反応後の分離試料から化学物質を捕捉する捕捉部７０１と、試薬カートリッジ２０から供給された洗浄用試薬（Ｒ２、Ｒ３）を化学物質捕捉部７０１へ導く洗浄用試薬流路と、試薬カートリッジ２０から供給された溶離用試薬（Ｒ５）を化学物質捕捉部７０１へ導く溶離用試薬流路と、溶離された化学物質を保持する保持部３９０と、試料や洗浄液を廃棄するための廃棄部４０２とを備える。
【００２５】
さらに、回転中、核酸捕捉部３０１を通過した試料の一部を一時的に溜めておくことができ、回転速度の低下とともに空気の膨張作用でその液を押し出すことが可能な中間ポート３６０と、下流へ繋がる複数の流路の切り替えを行うバルブ３５０とを備える。
【００２６】
このバルブ３５０としては、例えば、多方コックが考えられる。バルブ３５０は、液ポート７０１からその下流に伸びる微小流路の分岐点に設けられている。この分岐点において、液ポート７０１の底から伸びる微小流路は、中間ポート３６０へつながる微小流路３５１と、廃棄部４０２へつながる微小流路３５２と、溶離液保持部３９０へつながる微小流路３５３とに分岐する。
【００２７】
流路切り替えバルブ３５０を微小流路３５１側へ開いた場合には、捕捉部３０１を通過してきた液を中間ポート３６０へ導き、バルブ３５０を微小流路３５２側へ開いた場合には捕捉部３０１を通過してきた液を廃棄部４０２へ導く。また、バルブ３５０を微小流路３５３側へ開いた場合には捕捉部３０１を通過してきた液を溶離液保持部３９０へと導くことができる。
【００２８】
中間ポート３６０の底（最外周部）は、試料、洗浄液が流入してくる液ポート７０１の底（最外周部）よりも外周側に設置されており、これらのポート３６０と、７０１の底とがＵ字型微小流路で連結されている。
【００２９】
化学物質捕捉部３０１は、Ｕ字型微小流路の途中で且つ、流路切り替えバルブ３５０よりも上流（内周側）に設置されている。捕捉部３０１の材質としては、目的化学物質が核酸の場合には、カオトロピック物質（グアニジン等）の存在下で核酸と結合することが可能なガラスフィルタ等のシリカ含有固相を積層したものを用いればよい。
【００３０】
次に、全血を試料として用いた場合の検査モジュール２を利用したウイルス核酸の抽出および分析動作を説明する。
【００３１】
操作者は、真空採血管等で採血した全血を、図４に示した検査カートリッジ３０の試料注入口３０１より試料容器３１０に注入し、試薬カートリッジ２０を検査カートリッジ３０に装着する。組上げた検査モジュール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、続いて遺伝子が増幅・検出される。微量ウィルス核酸の正確な検出の為には、試料中の核酸の高効率、高再現性での抽出が必須となる。
【００３２】
ここで、遺伝子検査装置１内部での核酸抽出までの各動作における液の流動状態を図５を用いて説明する。本発明は捕捉部３０１に対して液、特に試料液を往復流動させることにより、捕捉部３０１への核酸の結合効率を増大させることを特徴とする。
【００３３】
従来技術における遠心カートリッジの構造と本発明との異なる点は、本発明においては、核酸捕捉部３０１と溶離液回収容器３９０との間に微小流路（U字型）を用いて空気溜めとなる中間ポート３６０を連結させ、核酸捕捉部３０１と廃液ポート４０２を連結する流路３５２を設け、核酸捕捉部３０１から続く流路の分岐点に流路切り替えバルブ３５を設けた点である。
【００３４】
全血を注入後、モータ１１で保持ディスク１２を回転させる。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。
【００３５】
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を満たした状態で上記接続部で分離される。
【００３６】
したがって、半径位置６０１より内周側に血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。
【００３７】
さらに、保持ディスク１２の回転を続けると、全血は血球と血清に分離し(遠心分離)、血球は外周側の血球貯蔵容器３１１へ移動し、血清定量容器３１２内は血清のみとなる。
【００３８】
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２２０〜２９０の通気孔（例えば、試薬容器２２０の通気孔２２２）は試薬カートリッジカバー２２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。
【００３９】
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。
【００４０】
そこで、図５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（例えば、試薬容器２２０の戻り流路２２３）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とができる。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。
【００４１】
保持ディスク１２を所定の時間回転させ、血清分離動作が終了すると、保持ディスク１２の回転停止により検査モジュール２は回転停止し、血清定量容器３１２内の血清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、血清毛細管３１６との接続部である混合部４１０まで流動し、血清毛細管３１６を満たす。
【００４２】
続いて、穿孔機１３が各試薬容器上流部の通気孔２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２等の一つずつに穴をあけては、モータ１１を回転し、各試薬を遠心力で流動させる。
【００４３】
次に、血清分離終了後の動作を説明する。  
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。
【００４４】
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４１０（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４１０に流れ込む。
【００４５】
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。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４１０（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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内の血清と、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。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、血球貯蔵容器３１１の容積を２５０ulとし、必要血清量を２００ulに設計したとき、全血を５００ul分注すれば、全血廃棄容器３１５へ５０ulの全血がオーバーフローし、残りの４５０ulが血清と血球に分離し、分離した血清のうち２００ulが混合部４１０へ流出する。
【００５０】
すなわち、４５０ulの全血に対して、血清の量が２００ul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３１１の容積を大きく設計し、より多量の全血試料を用いればよい。
【００５１】
反応容器４２０では混合した血清と溶解液とが反応する。血清と溶解液と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。
【００５２】
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（捕捉部）３０１への核酸の結合を促進させる。試薬としては、ＤＮＡの溶出及び結合には塩酸グアニジンを、ＲＮＡの溶出及び結合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。
【００５３】
血清と溶解液が反応容器４２０に保持された後、モータ１１を停止して保持ディスク１２の回転を停止し、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を駆動して保持ディスク１２を回転させる。そうすると、遠心力の作用により追加液は追加液容器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４２０内の混合液の液面を内周側に移動させる。
【００５４】
反応容器４２０内の混合液の液面が反応液流路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４２１の最内周部を越えて流れ出し、合流流路（液ポート）７０１を経て核酸結合部材３０１へ流れ込む。
【００５５】
追加液としては、例えば、上述の溶解液を使用すればよい。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、このときは追加液を必要としない。
【００５６】
最初、流路切り替えバルブ３５０は流路３５１側へ開いており、溶解液と血清の混合液は核酸結合部材３０１を通過した後、流路３５１を通り、中間ポート３６０内へ溜まっていく。その際に、中間ポート３６０内の空気部分は圧縮された状態となる。遠心速度を低下あるいは遠心を停止させると、中間ポート３６０内の圧縮空気の膨張作用により、中間ポート３６０内に溜まった混合液が押し出される。これにより、混合液は、流路３５１を通り、核酸結合部材３０１を逆向き（外周側から内周側）に通過する。
【００５７】
このように、高速遠心と低速遠心（停止させてもよい）を繰り返すことにより、溶解液と血清の混合液が核酸結合部材３０１を往復し、液中の核酸が核酸結合部材３０１にトラップされる。核酸結合部材３０１複数回の往復通液の後、流路切り替えバルブ３５０を流路３５２側に開き、遠心を行うと、混合液は廃液貯蔵容器４０２へと流出する。
【００５８】
次に、モータ１１を停止し、回転を停止させ、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を駆動させて回転させる。これによって、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。
【００５９】
第一洗浄液としては、例えば、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、流路３５２を通り、廃液貯蔵容器４０２へと流出する。
【００６０】
以降、上述と同様の洗浄動作を複数回繰り返す。例えば、第一洗浄液に引き続き、モータ１１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。
【００６１】
このように、核酸結合部材３０１を洗浄した後、核酸の溶離工程に移行する。すなわち、流路切り替えバルブ３５０を流路３５３側へ開き、モータ１１停止の状態で、穿孔機１３で溶離液容器２７０に空気を供給するための溶離液通気孔２７２に穴をあけ再びモータ１１を回転させ、核酸結合部材３０１に溶離液を流す。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。
【００６２】
次に、本発明の実施形態における効果の検証実験結果を示す。ただし、検証実験の説明内で示す材料、方法は例示にすぎず、これら以外の材料、方法を用いることも可能である。
【００６３】
本発明の実施形態による核酸の精製分離は、図６に示された手順に基づいて行う。
【００６４】
ただし、以下の説明では、ヒト血漿２００ ulと溶解液R1 500 ulとをよく混合しておいた溶液にヒトLiver Total RNAを混ぜ、RNA濃度を10 ug/mlとしたものを試料として用いた。また、本実験では、中間ポート３６０の容積を500 ulに設計し、実験を行った。
【００６５】
まず、図６のステップＳ１において、上記の混合液を全量、図５の液ポート７０１へ直接、添加した。溶解液R1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有するが、さらに核酸捕捉部材３０１に対する核酸の結合を促進させる。このような試薬としては、DNAの溶出、結合には塩酸グアニジンを、RNAに対してはグアニジンチオシアネートを用いればよく、今回用いたR1の組成は、図７の（Ａ）に示した通りである。核酸捕捉部材３０１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。
【００６６】
次に、図６のステップＳ２において、検査モジュール２を遠心機にセットし、流路切り替えバルブ３０１を流路３５１側へ開いた後、５０００rpmで２０秒間遠心を行い、液ポート７０１内の液を遠心力の働きで中間ポート３６０内へと流動させた。この時、中間ポート３６０内の空気は圧縮され、加圧された状態となる。その後、回転を停止させると、中間ポート３６０内の圧縮空気が膨張し、中間ポート３６０内の液が押し出され、再び液ポート７０１内へと流動した。
【００６７】
このように、遠心と停止を５回繰り返し、試料溶液を核酸捕捉部材３０１に対して往復させることにより、核酸捕捉部材３０１にRNAを結合させた。その後、流路切り替えバルブ３５０を流路３５２側へ開き、再度５０００rpmで６０秒間遠心を行い、血漿と溶解液の混合液を廃液ポート４０２に流動させた。
【００６８】
次に、図６のステップＳ３において、洗浄液R2を５００ul、液ポート７０１へ添加し、５０００rpm、３０秒の遠心を行い、核酸捕捉部材３０１の洗浄を行った。洗浄液R2は核酸捕捉部材３０１に付着したタンパク等の不要成分を洗浄する。このような洗浄液としては、例えば、上述の溶解液或いは溶解液の塩濃度を低減した液を利用すればよく、今回用いたR2の組成は、図７の（Ｂ）に示した通りである。洗浄終了後、再度、５０００rpmで６０秒間遠心を行い、洗浄液R2を完全に廃液ポート４０２へと流動させた。
【００６９】
さらに、図６のステップＳ４において、洗浄液R3を５００ul、液ポート７０１へ添加し、５０００rpm、３０秒の遠心を行い、核酸捕捉部材３０１の洗浄を行った。洗浄液R3は核酸捕捉部材３０１に付着した塩等の不要成分を洗浄する。このような洗浄液としては、例えばエタノールあるいはエタノール水溶液を利用すればよく、今回用いたR3の組成は、図７の（Ｃ）に示した通りである。洗浄終了後、再度、５０００rpmで６０秒間遠心を行い、洗浄液R3を完全に廃液ポート４０２へと流動させた。
【００７０】
なお、本発明の一実施形態では、容器２６０内に貯蔵されている洗浄液R5（１０mmol/l Bicineと０．１mmol/l EDTA/２Naからなり、pHは８．５）による溶離液回収ポート３９０の洗浄は不要であり（試料溶液や洗浄液が溶離液回収ポート３９０に入り込まず、塩等で汚染されることがないため）、洗浄液残りによる溶離液の希釈を防ぐことができる。
【００７１】
そして、洗浄液R3による核酸捕捉部材３０１の洗浄操作後、溶離操作に移った。
【００７２】
最後に、図６のステップＳ５において、溶離操作として、溶離液R5（１０mmol/l Bicineと０．１mmol/l EDTA/２Naからなり、pHは８．５（図７の（Ｄ））を５０ul液ポート７０１に添加し、流路切り替えバルブ３５０を流路３５３側へと回した後、５０００rpm、６０秒の遠心を行い、核酸捕捉部材３０１に結合しているRNAの溶離を行った。
【００７３】
溶離液については試料溶液と同様、核酸捕捉部材間を往復させ、溶離を行うのがより好ましい。溶離液には水或いはpHを７から９に調整した水溶液を用いればよい。最後に溶離液ポート３９０から液を抜き取った。
【００７４】
このように、本発明の一実施形態により、核酸捕捉部材３０１に対し、試料溶液を往復させて得られた抽出RNA溶液との比較のため、試料溶液を往復させず、核酸捕捉部材へ試料溶液を１回だけ通液させ、RNA抽出を行う実験も行った。
【００７５】
すなわち、上記プロトコルにおいて、試料溶液を液ポート７０１へ添加した後、流路切り替えバルブ３５０を流路３５２側に切り換え、５０００rpmで２０秒間遠心を行い、核酸捕捉部材３０１へRNAを結合させた。その後の試料溶液振り切り操作、洗浄操作、溶離操作は上記プロトコルと全く同様である。
【００７６】
これら２種類の方法で試料溶液から抽出したRNA濃度を測定し、比較を行った。なお、RNA濃度の測定は、溶離液を適量に希釈し、分光光度計により２６０nmの吸光度を測定し、４０μｇ/ml のRNA溶液の２６０nmの吸光度を１としてRNAの濃度を算出した。
この比較の結果、試料液を核酸捕捉部材３０１に対し、１回だけ通液させて得られた抽出RNA濃度と、核酸捕捉部材３０１に対し５回往復通液させて得られた抽出RNA濃度の比は、1：２．４となった。このように、核酸捕捉部３０１に対し、試料液を複数回、往復通液させることにより、核酸抽出効率は格段に向上する。
【００７７】
以上のように、本発明の一実施形態による遺伝子検査装置によれば、保持ディスク１２の回転中心から、検査モジュール２の中間ポート３６０の配置位置までの距離を、上記回転中心から液ポート７０１の配置位置までの距離より大とする。また、中間ポート３６０は、微小流路３５１との接続部分以外は密閉された容器となっており、また、検査モジュール２も、全体として、密閉可能となっている。
【００７８】
これにより、バルブ３５０により液ポート７０１と中間ポート３６０とが連通された状態で、保持ディスク１２が回転されると、液体試料は、遠心力により、液ポート７０１から、捕捉部３０１を介して、中間ポート３６０に移動し、中間ポート３６０内の空気が圧縮される。そして、保持ディスク１２の回転が減速又は停止されると、遠心力が減少し、中間ポート３６０の圧縮された空気により、液体試料が捕捉部３０１を介して、液ポート７０１に移動する。
【００７９】
保持ディスク１２の回転及び停止（減速）を繰り返すことにより、感染性を有する試料液体の核酸捕捉部３０１への往復通液が密閉系で可能となる。
【００８０】
また、液ポート７０１と中間ポート３６０とを連通する微小通路３５１は、保持ディスク１２の半径方向に向かって屈曲する形状（凸状）となっているので、保持ディスク１２の回転により、試料液体に気泡が生じることを回避可能となっている。
【００８１】
さらに、検査モジュール２は、廃棄部４０２と、溶離ポート３９０と、液ポート７０１と廃棄部４０２とを連通する微小流路３５２と、液ポート７０１と溶離ポート３９０とを連通する微小流路３５３と、液ポート７０１を微小流路３５１、３５２、３５３のうちのいずれに連通させるかを切り替えるバルブ３５０とを備える。
【００８２】
そして、保持ディスク１２の回転中心から廃棄部４０２の配置位置までの距離及び溶離ポート３９０の配置位置までの距離を、上記回転中心から液ポート７０１の配置位置までの距離より大としている。
【００８３】
このため、バルブ３５０の切り替え動作により、液ポート７０１から中間ポート３６０への試料液の往復、液ポート７０１から廃棄部４０２への液体の移動、液ポート７０１から溶離ポート３９０への液体の移動をディスク１２の回転と共に実行することができる。
【００８４】
なお、中間ポート３６０を加熱する手段又は清浄空気送出手段を設け、中間ポート３６０に移動された試料液体を、中間ポート３６０から捕捉部３０１を介して液ポート７０１に移動させることも可能である。このようにすれば、保持ディスク１２の回転を停止又は減速することなく液体試料を、中間ポート３６０から液ポート７０１に移動させることができる。
【００８５】
また、液ポート７０１に液体を吸引する手段を設け、中間ポート３６０に移動された試料液体を、中間ポート３６０から捕捉部３０１を介して液ポート７０１に移動させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態である遺伝子検査装置の全体外観図である。
【図２】本発明の一実施形態である検査モジュールの外観図である。
【図３】本発明の一実施形態における試薬カートリッジの外観図である。
【図４】本発明の一実施形態における検査カートリッジの外観図である。
【図５】本発明の一実施形態における検査カートリッジの流路図である。
【図６】本発明の一実施形態における核酸精製分離作業の動作フローチャートである。
【図７】本発明と比較例との実験に用いた遺伝子抽出試薬の組成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
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              蛍光測定装置
２０              試薬カートリッジ
３０              検査カートリッジ
２２０            試薬容器
２２１            試薬流出口
３０１            捕捉部
３２１            試薬流入口
３５０            バルブ
３５１〜３５３    微小流路
３６０            中間ポート
３９０            溶離ポート
４０２            廃棄部
７０１            液ポート
【図１】
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【図２】
0004593517.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004593517.tif 000005
【図５】
0004593517.tif 000006
【図６】
0004593517.tif 000007
【図７】
0004593517.tif 000008