(57)【要約】  核酸検出カセットは、第１流路及び第２流路を含む流路がその内に形成されている本体を備えている。ターゲット核酸を含むサンプルが投入口を介して第２流路のサンプルチャンバに投入される。本体には、第１及び第２流路に連通する検出チャンバと核酸検出ユニットを具備する検出部が組み込まれている。第１流路内には、第１試薬が保持されている第１試薬保管部及び第２試薬が保持されている第２試薬保管部が定められ、第１及び第２試薬保管部は流路内気体によって分離され、第１及び第２流路に連通するポンプ部での作用によってサンプル、第１及び第２試薬が検出部に供給される。従って、検出非対象核酸分子が混入し、且つ、核酸サンプルが外部への漏れ出すことを防止することができる。
2007111274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と；
第１流路と；
前記第１流路及び前記投入口に連通する第２流路と；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成された検出チャンバ及び当該検出チャンバに前記サンプルを供給して前記ターゲット核酸を判別する為の電気信号を検出する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と；
前記第１流路内に定められ、前記サンプルとは気体を介して分離して第１試薬を保管する第１試薬保管部と；
前記第１流路内に定められ、第２試薬を前記第１試薬及び前記サンプルとは気体によって分離して保管する第２試薬保管部と；
前記第２流路内に定められ、前記投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管するサンプルチャンバと；
前記第１及び第２流路に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１流路、第２流路、及び前記検出部とともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記サンプル、前記第１試薬及び前記第２試薬を個別に前記検出部に供給するポンプ部と；
を具備する核酸検出カセット。
【請求項２】
前記第１試薬は、洗浄剤であり、前記第２試薬は、ハイブリダイゼーション反応した核酸に結合し、かつ電気化学的反応をする物質を含む溶液である請求項１記載の核酸検出カセット。
【請求項３】
前記第１試薬保管部は、前記第１流路内において前記検出部に対して気体で分離されている請求項１に記載の核酸検出カセット。
【請求項４】
前記第１流路は、前記核酸検出カセットを略水平面に載置した際に、当該第１流路の方向が重力方向に対して略水平となる領域と、略垂直となる領域とを具備し、前記略水平となる領域の流路断面よりも、略垂直となる領域の流路断面が小さく、前記第１試薬保管部及び前記第２試薬保管部は、前記略水平な領域に配置されている請求項１に記載の核酸検出カセット。
【請求項５】
前記ポンプ部は、第１方向のポンプ作用によって前記サンプルを前記検出部に供給し、この第１方向のポンプ作用とは逆の第２方向のポンプ作用によって前記第１試薬及び第２試薬を前記検出部に供給する請求項１に記載の核酸検出カセット。
【請求項６】
前記サンプルチャンバにおいて、核酸が増幅される請求項１に記載の核酸検出カセット。
【請求項７】
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能であり、前記投入口とは異なる第２投入口と、
前記第２流路内に定められ、前記第２投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管する第２サンプルチャンバを更に具備する請求項１に記載の核酸検出カセット。
【請求項８】
前記第１流路、前記第２流路、前記検出部のうちの少なくとも１つは、前記サンプル、前記第１試薬及び前記第２試薬の前記検出部への供給を検知する液検知センサを備える請求項１に記載の核酸検出カセット。
【請求項９】
前記サンプルチャンバ及び前記検出部との間の前記第２流路に定められ、前記サンプルチャンバから供給される前記第１及び第２サンプルを貯蔵するサンプル貯蔵チャンバを更に具備する請求項７に記載の核酸検出カセット。
【請求項１０】
前記サンプル貯蔵チャンバには、緩衝液である第３試薬が保持されている請求項９に記載の核酸検出カセット。
【請求項１１】
前記サンプル貯蔵チャンバは、前記サンプルチャンバ及び前記検出部に各々連通する複数の流路口を備え、前記カセット本体が略水平に維持された状態において前記第３試薬の液面が前記流路口よりも低くなるように前記第３試薬が前記サンプル貯蔵チャンバに保持されている請求項１０に記載の核酸検出カセット。
【請求項１２】
前記サンプル貯蔵チャンバは、前記第３試薬に、前記サンプルが供給された状態において、液面が前記流路口よりも低くなるように構成されている請求項１１記載の核酸検出カセット。
【請求項１３】
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と；
第１流路と；
前記第１流路及び前記投入口に連通する第２流路と；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成された検出チャンバ及び当該検出チャンバに前記サンプルが供給されて前記ターゲット核酸を判別する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と；
前記第１流路内に定められ、前記サンプルとは気体を介して分離して第１試薬を保管する第１試薬保管部と；
前記第２流路内に定められ、前記投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管するサンプルチャンバと；
前記第２流路内に定められ、前記サンプルチャンバに連通する第１流路口及び前記検出部に連通する第２流路口を備え、前記サンプルチャンバから供給された前記サンプルを含むサンプル液を保管するサンプル貯蔵チャンバであって、前記サンプル液の液面上に前記第１及び第２流路口が配置されるサンプル貯蔵チャンバと； 
前記第１及び第２流路に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１流路、第２流路、及び前記検出部とともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記サンプル、前記第１の試薬及び前記第２の試薬を個別に前記検出部に供給するポンプ部と；
を具備する核酸検出カセット。
【請求項１４】
前記サンプルチャンバにおいて、核酸が増幅される請求項１３に記載の核酸検出カセット。
【請求項１５】
前記第１試薬保管部は、前記第１流路内において前記検出部と気体で分離されている請求項１３に記載の核酸検出カセット。
【請求項１６】
前記ポンプ部は、第１方向のポンプ作用によって、前記サンプルを含むサンプル液を前記サンプルチャンバから前記サンプル貯蔵チャンバに供給し、前記サンプル液を前記サンプル貯蔵チャンバから前記検出部に供給し、この第１方向のポンプ作用とは逆の第２方向のポンプ作用によって、前記第１試薬を前記検出部に供給する請求項１３に記載の核酸検出カセット。
【請求項１７】
前記第１流路内に定められ、第２試薬を、前記第１試薬及び前記サンプル液とは気体によって分離して保管する第２試薬保管部を具備し、前記ポンプ部は、前記第２試薬を前記検出部に供給する請求項１３に記載の核酸検出カセット。
【請求項１８】
前記ポンプ部は、前記第２方向のポンプ作用によって前記第２試薬を前記検出部に供給する請求項１７記載の核酸検出カセット。
【請求項１９】
前記第１試薬は、洗浄剤であり、前記第２試薬は、ハイブリダイゼーション反応した核酸に結合し、かつ電気化学的反応をする物質を含む溶液である請求項１７に記載の核酸検出カセット。
【請求項２０】
請求項１２に記載のカセットを組み込む核酸検出装置であって、
前記第２流路口を前記サンプル液に連通させる第１機構と、
前記第２流路口を介して前記サンプル液を前記検出部に供給させる第２機構と、
具備する核酸検出装置。
【請求項２１】
前記第２機構は、前記ポンプ部を動作させて前記サンプル液を前記検出部に供給させるポンプ動作部を具備する請求項２０の核酸検出装置。
【請求項２２】
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と；
第１流路と、
前記第１流路及び前記投入口に連通する第２流路と；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成された検出チャンバ及び当該検出チャンバに前記サンプルが供給されて前記ターゲット核酸を判別する為の電気信号を検出する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と；
前記第１流路内に定められ、前記サンプルとは気体を介して分離して第１試薬を保管する第１試薬保管部と；
前記第１流路内に定められ、第２試薬を前記第１試薬及び前記サンプルとは気体によって分離して保管する第２試薬保管部と；
前記第２流路内に定められ、前記投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管するサンプルチャンバと；
前記サンプルチャンバに連通され、このサンプルチャンバに供給可能に第４試薬を保持する第４試薬保管部と、
前記第２流路内に定められ、前記サンプルチャンバに連通する第１流路口及び前記検出部に連通する第２流路口を備え、前記サンプルチャンバから供給された前記第４試薬が混合したサンプル液を保持する為のサンプル貯蔵チャンバであって、前記サンプル液の液面上に前記第１及び第２流路口が配置されるサンプル貯蔵チャンバと；
前記第２流路に連通するように前記カセット本体に設けられ、外部からの作用によって前記第４試薬を前記サンプルチャンバに供給する第１ポンプ部と；
前記第１及び第２流路に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１及び第２流路、前記検出部とともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記第４試薬が混入された前記サンプル、前記第１試薬及び前記第２試薬を個別に前記検出部に供給する第２ポンプ部と；
を具備する核酸検出カセット。
【請求項２３】
前記第１ポンプ部は、空間が弾性部材で覆われているプレス部を具備し、このプレス部を外部からプレスすることにより前記第４試薬を送液するプレス式ポンプ機構で構成され、
前記プレス式ポンプ機構における前記空間の体積Ａと、前記プレス式ポンプ機構における前記空間と前記第４試薬との間の流路体積Ｂと、前記第４試薬の体積Ｃと、前記第４試薬と前記サンプルチャンバとの間の流路体積Ｄとすると、
（Ｃ＋Ｄ）≦Ａ≦５×Ｂ
の式を満たす請求項２２に記載の核酸検出カセット。
【請求項２４】
前記サンプルチャンバにおいて、前記核酸が増幅される請求項２２に記載の核酸検出カセット。
【請求項２５】
前記第１試薬は、洗浄剤であり、前記第２試薬は、ハイブリダイゼーション反応した核酸に結合し、かつ電気化学的反応をする物質を含む溶液であり、第４試薬は酵素を含む溶液である請求項２２記載の核酸検出カセット。
【請求項２６】
前記第１試薬保管部は前記第１流路内において前記検出部と気体で分離されている請求項２２に記載の核酸検出カセット。
【請求項２７】
前記第２ポンプ部は、第１方向のポンプ作用によって前記サンプルを前記検出部に供給し、この第１方向のポンプ作用とは逆の第２方向のポンプ作用によって前記第１試薬及び第２試薬を前記検出部に供給する請求項２２に記載の核酸検出カセット。
【請求項２８】
第１流路と、前記第１流路内に定められ、第１試薬が保管されている第１試薬保管部及び前記第１流路内に定められ、前記第１試薬及び前記サンプルとは気体を介して分離されて第２試薬が保管されている第２試薬保管部を備える第１プレート・ユニットと；
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と、第２流路と、前記投入口に連通し、前記第２流路内に定められ、前記サンプルを保管するサンプルチャンバを備える第２プレート・ユニットと；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成された検出チャンバ及び、当該検出チャンバに前記サンプルが供給されて前記ターゲット核酸を判別する電気信号を検出する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と及び、前記第１及び第２流路に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１及び第２流路、前記核酸検出ユニットとともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記サンプル、前記第１の試薬及び前記第２の試薬を個別に前記核酸検出ユニットに供給するポンプ部を備え、前記第１及び第２プレート・ユニットが両側に固定されて配置された第３プレート・ユニットと； 
を具備する核酸検出カセット。
【請求項２９】
前記第１プレート・ユニットは、前記第１流路となる溝または孔が形成された第１基板プレートと、
この第１基板の一方の面に貼り合わされ、前記第１流路を定める第２の基板プレートと、
前記第１基板プレートの他方の面に張り合わされ前記第１流路を定める第３の基板プレートとから構成される請求項２８の核酸検出カセット。
【請求項３０】
前記第２プレート・ユニットは、一部もしくは全部が弾性部材により構成されており、前記サンプル貯蔵チャンバは外部からの作用により容積が変化可能である請求項２８記載の核酸検出カセット。
【請求項３１】
前記第２プレート・ユニットには、前記サンプルチャンバに連通し、前記サンプルチャンバに供給する第４試薬を保管する第４試薬保管部を具備し、前記第４試薬保管部は、弾性部材により構成されており、外部からの作用により容積変化可能である請求項２８記載の核酸検出カセット。
【請求項３２】
前記第１プレート・ユニットには、前記第１流路に連通し、かつカセット内の圧力膨張を吸収するためのバッファ空洞部が形成されている請求項２８記載の核酸検出カセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターゲット核酸を検出して塩基配列を特定する核酸検出カセット及び核酸検出装置に係り、特に、核酸の検出或いは核酸の検出の前処理の工程を全自動で処理し、ターゲット核酸を検出する為の核酸検出カセット及びこの核酸検出カセットを用いた核酸検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では、遺伝子による病気の診断或いは予防が可能となりつつある。このような診断は、遺伝子診断と称せられ、遺伝子診断によって、病気の原因となるヒトの遺伝子欠陥或いは変化を検出して病気の発症前若しくは極めて初期の段階での病気の診断或いは病気の予測をすることが出来る。また、ヒトゲノムの解読とともに、遺伝子型と疫病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療（テーラーメイド医療）も現実化しつつある。従って、簡便に遺伝子を検出し、また、遺伝子型を決定することは非常に重要となっている。【０００３】
従来から、核酸抽出からデータ解析までを自動で行う全自動タイプの核酸検出装置が開発されている。例えば、特開平３−７５７１号には、核酸増幅及び核酸検出を自動で処理可能な核酸検出装置が開示されている。しかし、この装置は、検出の対象（ターゲット）とされない非対象核酸分子が混入する所謂コンタミネーションに対して確実な対策は取られていない問題がある。また、この特開平３−７５７１号に開示された従来の核酸検出装置は、大型の装置であり、研究用途向けとなっている。この特開平３−７５７１号が提案された後に、コンタミネーションの問題に対処するカセットが特開２００５−２６１２９８号で提案されている。この特開２００５−２６１２９８号に開示された全自動タイプの核酸検査装置では、コンタミネーションに対して、閉鎖型カセットを採用することによって問題解決を図っている。しかし、この装置に装填されるカセットは、複数のバルブ機能及び流路チャネルを必要とし、構造が複雑となり、カセットの小型化並びに簡易化を妨げ、装置自体の小型化及び簡易化も妨げている問題がある。【０００４】
その他、Affymetrix Inc.に譲渡された米国特許６，８３０,９３６及びMotorolaに譲渡された米国特許６,６０５,４５４等にも核酸検出カセットが開示されている。米国特許６，８３０,９３６及び米国特許６,６０５,４５４のいずれにも開示されたカセットには、流路が形成され、また、バルブ機構が搭載され、カセットの構造が複雑になっている。核酸検出カセットの構造が複雑になると、核酸検出カセットの信頼性の低下はもちろん、流路内或いはバルブ部分等への吸着によるサンプル量或いはサンプル濃度の低下、液漏れによるコンタミネーション、検査時間のロス等につながる虞がある。【０００５】
上述したように全自動核酸解析装置の開発にあたっての重要な課題として検出非対象核酸分子（非ターゲット核酸分子）が混入や、核酸サンプルが外部への漏れ出しを防止することが重要である。このような背景から、コンタミネーションを防ぐことはもちろん、小型で簡易な構造を有する核酸検出カセット及び全自動核酸検出装置の開発が望まれている。
【発明の開示】
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、検出非対象核酸分子が混入し、且つ、核酸サンプルが外部への漏れ出すことを防止する構造を有する核酸検出カセット及び核酸検出装置を提供するにある。
【０００７】
この発明のある観点によれば、（以下、クレーム訂正に併せて訂正下さい。）
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と；
第１流路と；
前記第１流路及び前記投入口に連通する第２流路と；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成されたプローブチャンバを有し、当該プローブチャンバに前記サンプルを供給して前記ターゲット核酸を判別する為の電気信号を検出する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と；
前記第１流路内に定められ、前記サンプルとは気体を介して分離して第１試薬を保管する第１試薬保管部と；
前記第１流路内に定められ、第２試薬を前記第１試薬及び前記サンプルとは気体によって分離して保管する第２試薬保管部と；
前記第２流路内に定められ、前記投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管するサンプルチャンバと；
前記第１及び第２流路部に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１及び第２流路部、前記核酸検出ユニットとともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記サンプル、前記第１の試薬及び前記第２の試薬を個別に前記核酸検出ユニットに供給するポンプ部と；
を具備する核酸検出カセットが提供される。
【０００８】
また、この発明の他の観点によれば、
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と；
第１流路と；
前記第１流路及び前記投入口に連通する第２流路と；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成されたプローブチャンバを有し、当該プローブチャンバに前記サンプルが供給されて前記ターゲット核酸を判別する為の電気信号を検出する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と；
前記第１流路内に定められ、前記サンプルとは気体を介して分離して第１試薬を保管する第１試薬保管部と；
前記第２流路内に定められ、前記投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管するサンプルチャンバと；
前記第２流路内に定められ、前記サンプルチャンバに連通する第１流路口及び前記検出部に連通する第２流路口を備え、前記サンプルチャンバから供給された前記サンプルを含むサンプル液を保管するサンプル貯蔵チャンバであって、前記サンプル液の液面上に前記第１及び第２流路口が配置されるサンプル貯蔵チャンバと； 
前記第１及び第２流路部に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１及び第２流路部、前記核酸検出ユニットとともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記サンプル、前記第１の試薬及び前記第２の試薬を個別に前記核酸検出ユニットに供給するポンプ部と；
を具備する核酸検出カセットが提供される。
【０００９】
更に、この発明によれば、
ターゲット核酸を含むサンプルを投入可能な投入口と；
第１流路と、
前記第１流路及び前記投入口に連通する第２流路と；
前記第１及び第２流路に連通し、外部から隔てられて形成されたプローブチャンバを有し、当該プローブチャンバに前記サンプルが供給されて前記ターゲット核酸を判別する為の電気信号を検出する核酸検出ユニットを具備し、前記第１及び第２流路間に配置されている検出部と；
前記第１流路内に定められ、前記サンプルとは気体を介して分離して第１試薬を保管する第１試薬保管部と；
前記第１流路内に定められ、第２試薬を前記第１試薬及び前記サンプルとは気体によって分離して保管する第２試薬保管部と；
前記第２流路内に定められ、前記投入口に連通し、投入された前記サンプルを保管するサンプルチャンバと；
前記サンプルチャンバに連通され、このサンプルチャンバに供給可能に第４の試薬を保持する第４試薬保管部と、
前記第２流路内に定められ、前記サンプルチャンバに連通する第１流路口及び前記検出部に連通する第２流路口を備え、前記サンプルチャンバから供給された前記第４の試薬が混合したサンプル液を保持する為のサンプル貯蔵チャンバであって、前記サンプル液の液面上に前記第１及び第２流路口が配置されるサンプル貯蔵チャンバと；
前記第２流路に連通するように前記カセット本体に設けられ、外部からの作用によって前記第４の試薬を前記サンプルチャンバに供給する第１ポンプ部と；
前記第１及び第２流路部に連通するように前記第１及び第２流路間に配置されるポンプ部であって、前記第１及び第２流路部、前記核酸検出ユニットとともに密閉閉路を形成して外部から与えられた圧力によって前記第４の試薬が混入された前記サンプル、前記第１の試薬及び前記第２の試薬を個別に前記核酸検出ユニットに供給する第２ポンプ部と；
を具備する核酸検出カセットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施の形態に係る核酸検出カセットを示す模式図である。
【図２Ａ】図１に示した核酸検出カセットにおけるサンプル並びに試薬を送液する動作を示す概念図である。
【図２Ｂ】図１に示した核酸検出カセットにおけるサンプル並びに試薬を送液する動作を示す概念図である。
【図２Ｃ】図１に示した核酸検出カセットにおけるサンプル並びに試薬を送液する動作を示す概念図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係る複数のサンプル投入部を有する核酸検出カセットを示す模式図である。
【図４Ａ】図１に示した核酸検出カセットにおける水平面に相当する平面内の配置を示す概念図である。
【図４Ｂ】図１に示した核酸検出カセットにおける垂直面に相当する断面内の配置を示す概念図である。
【図５】図３に示した核酸検出カセットの変形例に係る核酸検出カセットを示す模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作の一例を説明する為の概念図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットの変形例における送液動作の一例を説明する為の概念図である。
【図８】図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作の他の例を説明する為の概念図である。
【図９】図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作の更に他の例を説明する為の概念図である。
【図１０Ａ】図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作のまた他の例を説明する為の概念図である。
【図１０Ｂ】図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作のまた他の例を説明する為の概念図である。
【図１１Ａ】図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作の他の例を説明する為の概念図である。
【図１１Ｂ】図４Ａ及び図４Ｂに示した核酸検出カセットにおける送液動作の他の例を説明する為の概念図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図３に示した核酸検出カセットの具体例に係る核酸検出カセットを概略的に示す上面図、正面図及び側面図である。
【図１３】図３に示した核酸検出カセットの具体例に係る核酸検出カセットを概略的に示す透過斜視図である。
【図１４Ａ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ及び図１１Ｄ示した核酸抽出増幅部を概略的に示す上面図である。
【図１４Ｂ】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ及び図１１Ｄ示した核酸抽出増幅部を概略的に示す側面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、図１２（ａ）及び（ｂ）示した核酸抽出増幅部のサンプル投入口に挿入される種々のサンプル採取棒を示す側面図であり、並びに、（ｅ）〜（ｈ）は、図１２（ａ）及び（ｂ）に示した核酸抽出増幅部のサンプル投入口に挿入される種々のサンプル採取棒を示す底面図である。
【図１６】図１２（ｃ）に示すサンプルチャンバを詳細に示す側面図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図１２（ｃ）に示すサンプルチャンバの他の例を詳細に示す側面図であり、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、図１２（ｃ）に示すサンプルチャンバの背後に設けられたバッファ部の一例を詳細に示す側面図である。
【図１８】この発明の一実施の形態に係る核酸検出カセットを利用した核酸検出装置を示す模式的に示すブロック図である。
【図１９】図１８に示す核酸検出装置におけるサンプル注入から核酸検出に至る処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る核酸検出カセット及び核酸検出装置を詳細に説明する。【００１２】
図１は、この発明の一実施の形態に係る挿入剤を用いる電流検出タイプの核酸検出方法を適用する核酸検出装置に挿入される核酸検出カセットの構造を模式的に示している。【００１３】
この図１に示すように、核酸検出カセットは、環状に閉じた環状流路（環状に閉じた流通チャネル）ＣＨ１（第１流路），ＣＨ２（第２流路）を備えている。（以下、各「流路ＣＨ１」，「流路ＣＨ２」と記載する。）この流路ＣＨ１中には、気体によって空間的に分離された液体状のサンプル２、液体状の試薬Ａ（第１試薬）、例えば、洗浄剤（緩衝液）及び液体状の試薬Ｂ（第２試薬）、例えば、挿入剤（ハイブリダイゼーション反応した核酸に結合し、かつ電気化学的反応をする物質の溶液）が保管されている。（すなわち流路ＣＨ１には、第１試薬を保管する第１試薬保管部と、第２の試薬を保管する第２試薬保管部を有している。）
また流路ＣＨ１，ＣＨ２に連通して、流路ＣＨ１，ＣＨ２内を、液体であるサンプル２、試薬Ａ及び試薬Ｂを移動させるためのポンプ部８、例えば、後に説明されるように加圧ローラー及び弾性配管チューブを備えるペリスタ方式のポンプが配置されている。【００１４】
また、図１に示すように流路ＣＨ１，ＣＨ２には外部から隔てられた検出チャンバ連通し、この検出チャンバにはＤＮＡチップ１０（核酸検出ユニット）が配置されて、前記検出チャンバと前記ＤＮＡチップ１０とで検出部２０をなしている。【００１５】
また、流路ＣＨ２には、サンプル２が投入されるサンプルチャンバ１２が設けられている。サンプルチャンバ１２は、サンプル投入口を有し、外部から流路ＣＨ２にサンプル２を投入可能に構成されている。サンプルチャンバ１２の投入口は、サンプル２を投入時のみサンプル２に対して解放され、サンプル２の投入後閉塞される。サンプルチャンバ１２には、加熱部１４が設けられていても良く、サンプルチャンバ１２内のサンプル２を加熱することができる。【００１６】
液体状の試薬Ａ及び液体状の試薬Ｂは、流路ＣＨ１中に互いに気体によって隔離されて配置されている。投入後のサンプル２も流路ＣＨ２中に気体によって分離されて配置されている。【００１７】
ポンプ部８は、液体状の試薬Ａ、液体状の試薬Ｂ及び流路ＣＨ１内の気体を介してＤＮＡチップ１０が配置された検出部２０に連結されている。また、ポンプ部８は流路ＣＨ２中の気体及びサンプル２を介して検出チャンバ内にＤＮＡチップ１０が配置された検出部２０に連結されている。ポンプ部８はポンプ流路がカセット本体に設けられ、外部からこのポンプ流路を操作することによってサンプル２及び試薬Ａ，Ｂを検出部２０に供給する。流路ＣＨ１，ＣＨ２は、核酸検出カセット本体内に密閉構造に規定されている。ＤＮＡチップ１０と検出チャンバを具備する検出部２０は、このカセット本体内に同様に密閉されるように組み込まれている。つまりサンプル投入口を閉塞後は、流路ＣＨ１，ＣＨ２、その間のポンプ部８、及び検出部２０は、外部に対して閉じた密閉流路を構成している。【００１８】
この明細書では、挿入剤を用いた電流検出タイプの核酸検出方法の詳細については、説明を省略する。この核酸検出方法の詳細については、１９９８年７月７日に特許されたUSP 5,776,672 and１９９９年１０月２６日に特許されたUSP 5,972,692（いずれもKoji Hashimoto et. al and Assignee Kabushiki Kaishya Toshiba）並びに対応する日本特許２５７３４４３を参照されたい。この米国特許の明細書の記載は、この明細書の一部をなすものとする。【００１９】
本実施形態のＤＮＡチップ１０は、挿入剤を用いた電流検出タイプのＤＮＡチップである。ＤＮＡチップ１０は、絶縁基板上に、複数の個別電極が配置され、個別電極上の夫々にプローブＤＮＡが固定されている。個別電極は、望ましくは行列状に並列していても良い。また、ＤＮＡチップ１０においては、前記個別電極に対応する対極、さらには参照極が配置されている。個別電極はＡｕ等で形成されている。【００２０】
サンプル２（ＤＮＡサンプル）をＤＮＡチップ１０上に供給するとサンプル２中に含まれるターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡのハイブリダイゼーション反応が生じる。その後に、洗浄剤を用いて洗浄する。その後に挿入剤をハイブリダイゼーション反応した核酸に反応させる。その後、対極と個別電極との間に電圧を印加すると挿入剤の電気化学的反応により個別電極に電流が流れる。この電流を検知してターゲットＤＮＡの存在を特定することができる。【００２１】
検出部２０のＤＮＡチップ１０にはＤＮＡサンプルが供給されるプローブチャンバが設けられ、このプローブチャンバには、流路ＣＨ１，ＣＨ２に連結するポートが設けられ、このポート以外は外部から隔てられている。【００２２】
図１に示された核酸検出カセットにおいては、始めに外部からサンプル２がサンプルチャンバ１２に投入後、外部に対して密閉される構造としている。サンプルチャンバ１２内にあらかじめ核酸抽出／増幅用の試薬を保持させておき、サンプルが加熱部１４によって加熱されてターゲットＤＮＡが抽出／増幅処理されたＤＮＡサンプルと変化させることが望ましい。また、サンプル２として、外部からＤＮＡサンプルを投入してもかまわない。その際には、予めサンプルチャンバ１２内に保持している試薬は、核酸増幅用の試薬のみとしても良い。【００２３】
その後、サンプル２をＤＮＡチップ１０に供給する順方向ＦＷにポンプ部８が動作する。【００２４】
図２Ａに示されるように、ポンプ部８からの押圧力によって流路ＣＨ２内の気体が押されてサンプル２がＤＮＡチップ１０に送られ、ＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡにターゲットＤＮＡが結合（ハイブリタイゼーション反応）する。【００２５】
次に、ポンプ部８が逆方向ＢＷに動作し、流路ＣＨ１内の試薬Ｂ及び気体１６によって試薬Ａが押されて試薬Ａが検出部２０のＤＮＡチップ１０に供給される。図２Ｂに示されるように、サンプル（ＤＮＡサンプル）２は、その殆どが試薬Ａの流入に伴う圧力によってＤＮＡチップ１０外の流路ＣＨ２に押し出される。ＤＮＡチップ１０においては、試薬ＡがＤＮＡチップ１０に供給されるに伴いＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡに結合されたプローブＤＮＡと相補的な配列を持つターゲットＤＮＡを除くＤＮＡがこの試薬Ａによって洗浄される。更に、ポンプ部８が逆方向ＢＷに動作され続けると、図２Ｃに示されるように、試薬Ｂが気体を更に押してターゲットＤＮＡを除く洗浄の対象とされるＤＮＡが混入した試薬ＡがＤＮＡチップ１０外の流路ＣＨ２に押し出される。【００２６】
ポンプ部８が動作し続けると、気体の圧力で試薬ＢがＤＮＡチップ１０に移動する。ＤＮＡチップ１０においては、ＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡにターゲットＤＮＡが結合（ハイブリタイゼーション）した結合体に挿入剤の分子が結合する。【００２７】
対極及び個別電極間に電圧印加すると、それに伴う酸化還元電流が個別電極で検出される。ＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡの塩基配列は既知であることから、この酸化還元電流が検出された個別電極が特定されることによってターゲットＤＮＡの塩基配列を特定することができる。即ち、ターゲットＤＮＡの検出対象領域の塩基配列は電流検出電極のプローブＤＮＡ配列と相補的であることが判明する。【００２８】
なお、ＤＮＡチップ１０が挿入剤を用いた電流検出タイプの核酸検出方法用のチップではない場合、試薬Ｂ（挿入剤）は必ずしも必要ではなく、したがって核酸検出カセットの流路ＣＨ１中に試薬Ｂを保管する領域（第２試薬保管部）も必ずしも必要ない。【００２９】
ＤＮＡチップ１０の検出領域から見て「試薬Ａ−気体１６−試薬Ｂ」の順に配置されている試薬Ａ、試薬Ｂは、流路内において、ポンプ部８からの圧力により位置を移動した後も、平行移動するだけで、同じく「試薬Ａ−気体１６−試薬Ｂ」の順序を維持している。従って、検出領域に、試薬Ａを配置したい場合には、ポンプによって、試薬Ａを検出領域に移動させればよい。試薬Ａは、ポンプ部８の送り量を制御することによって検出領域に位置決めされる。検出部２０もしくは検出部２０付近の流路に液検知センサが配置され、試薬Ａが到達したことが検知されると、ポンプ部８の送液動作を止めるようにポンプ部８を制御しても良い。【００３０】
試薬Ａ，Ｂは、気体１６によって分断（隔離）され、送液の際に互いに混合することが防止され、試薬Ａのみを検出領域に配置させることができる。次に、試薬Ｂを検出領域に移動させたい場合には、同様にポンプ部８により試薬Ｂが移動されて、試薬Ｂを検出領域に位置決めすれば良い。これにより、試薬Ａは、検出領域から排出され、試薬Ａと試薬Ｂとは、気体１６により分離されていることから、互いに混合することなく、試薬Ｂが検出領域上に配置される。【００３１】
厳密な議論をすると、流路或いは検出領域表面に残留付着している試薬と、後から送液されてくる試薬との若干の混合は発生する。しかし、試薬Ａ及び試薬Ｂ間には気体１６が配置されているため、先の試薬Ａは、この気体１６によって大部分が排除されるため、試薬の混合は最小限に抑制することが可能になっている。このように試薬Ａと試薬Ｂとは、気体１６により分離されて搬送されることから、試薬Ａ及び試薬Ｂは、切替え供給が可能である。また、切替え供給する為に試薬Ａ及び試薬Ｂの保管部（リザーバー）にバルブを設けることが不要であり、結果として検出カセットの小型化を実現することが出来る。【００３２】
図２Ａ〜２Ｃに示されるような閉じた流路ＣＨ１、ＣＨ２は、その断面が均一でなく、比較的大きな断面を有する流路部分及び比較的小さな断面を有する流路部分を有している。流路ＣＨ１、ＣＨ２の形状、流路ＣＨ１、ＣＨ２の表面の濡れ特性、液体としてのサンプル２，試薬Ａ，試薬Ｂの表面張力、液体としてのサンプル２，試薬Ａ，Ｂの粘性及び液体としてのサンプル２，試薬Ａ，Ｂの体積に依存して大きな断面を有する流路ＣＨ１，ＣＨ２の部分よりも小さい断面を有する流路ＣＨ１，ＣＨ２部分内においては、液体としてのサンプル２，試薬Ａ、Ｂは、常に流路ＣＨ１，ＣＨ２の断面を被覆することとなる。【００３３】
前記ＣＨ１，ＣＨ２は、前記核酸検出カセットを略水平面に載置した際に、流路の方向が重力方向に対して略水平となる領域と、略垂直となる領域とを具備し、前記試薬Ａ及び前記試薬Ｂや前記サンプルは、共に前記略水平な領域に配置され、形成されていることが望ましい。それにより液体の保持を安定して行うことができる。このとき前記略水平となる領域の流路断面よりも、前記略垂直となる領域の流路断面が小さいことが、各試薬保管部に液を安定に保持する上で望ましい。【００３４】
尚、図１に示される流路は環状に閉じられているが、閉じた流路を構成してその流路内で液体状のサンプル２、液体状の試薬Ａ、例えば、洗浄剤（緩衝液）及び液体状の試薬Ｂを個別的に供給することができれば、環状の流路に限られるものではないことは明らかである。  図３は、この発明の他の実施の形態に係る核酸検出カセットを示す模式図であって、図４Ａ及び図４Ｂは、図３に示される核酸検出カセットの部分的な平面的配置を模示的に示す平面図及び図３に示される核酸検出カセットの一部分における断面的配置を模示的に示す平面図である。また、図５は、図３に示す核酸検出カセットの変形例に係る核酸検出カセットを示す模式図である。【００３５】
図３及び図５において、図１に付した符号と同一符号を付した箇所或いは部分は図１に示す同一箇所或いは部分を示すものとしてその説明は省略する。【００３６】
図３に示されるカセットにおいては、第１及び第２サンプル２−１、２−２を夫々投入することができるサンプル投入口を有する第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２が流路ＣＨ２に設けられている。従って、第１及び第２サンプル２−１，２−２を夫々第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２を介してＤＮＡチップ１０に供給することができる。この第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２には、サンプル２−１，２−２を加熱する為の第１及び第２加熱部１４−１，１４−２が夫々設けられ、サンプル２−１，２−２に応じた温度でサンプル２−１，２−２を加熱することができる。サンプルチャンバは必要に応じて２個を超えて設けても良い。【００３７】
また、図３に示されるカセットにおいては、第２サンプルチャンバ１２−２とＤＮＡチップ１０との間にサンプル２−１，２−２を混合するサンプル貯蔵チャンバ１８が設けられている。このサンプル貯蔵チャンバ１８は、サンプル２−１，２−２を混合する為に流路ＣＨ２に設けられているが、試薬Ａ、Ｂを混合して混合した試薬をＤＮＡチップ１０に供給する場合には、流路ＣＨ１に設けられても良い。更には、サンプル貯蔵チャンバ１８に予め、ＤＮＡチップ上でのハイブリダイゼーション反応のために塩濃度調整用試薬或いは核酸検出用の各種試薬（第３試薬）を保管しておき、サンプル２−１，２−２をサンプル貯蔵チャンバに送液することにより、試薬とサンプルとを混合することも可能である。【００３８】
ここで、サンプル貯蔵チャンバ１８は、第２サンプルチャンバ１２−２に連通する入力ポート（第１流路口）及び検出部２０に連通する出力ポート（第２流路口）を備え、カセット本体が水平に維持されている状態においては、そのサンプル貯蔵チャンバ１８内に貯蔵された試薬が入力ポート或いは出力ポートを介してサンプル貯蔵チャンバ１８外に漏れ出ることがないような試薬量が貯蔵されている。即ち、貯蔵された試薬の液面が入力ポート或いは出力ポートよりも低くなるように定められている。更には、サンプル貯蔵チャンバ１８内に貯蔵された試薬にサンプル２−２、２−１が添加された状態においても、カセット本体が略水平に維持されている状態においては、入力ポート及び出力ポートを介してサンプル貯蔵チャンバ１８外に漏れ出ることがないようなサンプル貯蔵チャンバ容量もしくは、試薬量、サンプル分量を定めておく。また、流路ＣＨ２内には、１つのサンプルチャンバ１２に対して、それに連通する補助的なサンプルチャンバが設けられていてもよい。【００３９】
図５に示されるように加熱部１４−１，１４−２を備える第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２には流路ＣＨ２とは異なる補助流路ＣＨ３，ＣＨ４に連結され、補助流路ＣＨ３，ＣＨ４には試薬保持領域４−１，４−２が夫々連結され、この試薬保持領域４−１，４−２に例えば核酸増幅用の試薬Ｃ，Ｄ（第４試薬）が充填され、試薬保持領域４−１，４−２には、それぞれ押出部６−１、６−２が連通されている。図５に示される核酸検出カセットでは、押出部６−１、６−２が作用されると、押出部６−１、６−２の変形に伴う圧力により、試薬保持領域４−１，４−２内の試薬Ｃ，Ｄが夫々対応する第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２に供給される。図５に示す核酸検出カセットでは、サンプル２―１，２−２を第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２に投入し加熱処理をした後に試薬Ｃ，Ｄをサンプルチャンバ１２−１，１２−２に投入することができる。即ち、試薬Ｃ，Ｄ投入前後のサンプルチャンバの温度管理を個別に実現することができる。従って、検体を煮沸処理し、核酸を抽出する際には、耐熱性のない酵素は、加熱処理部から退避させておき、煮沸処理が終了してから、酵素を添加し核酸増幅反応を行うことにより、効率的に反応を遂行することが可能な構成となっている。このように、それぞれの試薬に適した様々な反応条件を設定することができる。【００４０】
図１に示されるカセットでは、単一のサンプルチャンバ１２が設けられる例が示されており、更に、図３に示されるカセットでは、第１及び第２サンプルチャンバ１２−１，１２−２、及びサンプル貯蔵チャンバ１８が設けられる例が示されているが、図１における流路ＣＨ２にサンプルチャンバ１２に加えて及びサンプル貯蔵チャンバ１８が設けられ、サンプル貯蔵チャンバ１８において、サンプル２及び試薬が混合されても良い。【００４１】
図１、図３及び図５のいずれの場合にあっても、サンプルチャンバ１２内に予め例えば核酸抽出／増幅用の試薬を保持しておき、サンプルを投入することにより、試薬内でサンプルの処理を行うようにすることもできる。図３や、図５のように複数のサンプルチャンバがある場合、予め保持しておく試薬は、チャンバ毎に異なる試薬としても、同一の試薬としてもよい。また、サンプルチャンバ１２、１２−１、１２−２内に、核酸抽出／増幅用試薬を保持しておいても、サンプルチャンバ１２、１２−１、１２−２内には核酸抽出用試薬を、試薬保持領域１４−１、１４−２には核酸増幅用試薬をそれぞれ分けて保持しておいても良い。【００４２】
サンプル貯蔵チャンバ１８は、図４Ａに示すようにサンプルチャンバ１２−１，１２−２としてのサンプルチャンバ１６及びＤＮＡチップ１０を配置した検出部２０間に配置され、立体的な垂直断面で見ると、後に説明するように図４Ｂに示す位置関係にて配置されることが望ましい。【００４３】
図３を参照して説明したように、核酸検出のために、サンプル２−１とサンプル２−２とを、更にはサンプル２−１、２−２とサンプル貯蔵チャンバ内に保持されている試薬とを混合させる必要があり、この混合のために、図３及び図４Ａ、図４Ｂに模式的に示すようにサンプル貯蔵チャンバ１８がサンプルチャンバ１２内のサンプルチャンバ１６とＤＮＡチップ１０を有する検出部２０との間に設けられている。【００４４】
図４Ａ及び４Ｂに示す核酸検出カセットにおける核酸検出では、サンプルチャンバ１６内において核酸抽出及び増幅等の処理が施された後に、その溶液がサンプル貯蔵チャンバ１８に送液される（貯蔵モード）。その後、サンプル貯蔵チャンバ１８内のサンプル２を含む溶液は、下記に記述するようにサンプル貯蔵チャンバ１８から検出部２０に送液される（サンプル供給モード）。【００４５】
図４Ｂに示すこのサンプル貯蔵チャンバ１８は、貯蔵時（貯蔵モード）では、貯蔵すべき複数のサンプル２が液体として一体化し、一時的に貯蔵されたときの液面よりも、このサンプル貯蔵チャンバ１８に設けられる出力ポート２４が重力の方向を基準に高い位置に設けられる。従って、出力ポート２４がサンプル貯蔵チャンバ１８内の液でなく、サンプル貯蔵チャンバ１８内の空間に連結される。また、サンプル貯蔵チャンバ１８は、サンプル供給時（サンプル供給モード）では、出力ポート２４がサンプル貯蔵チャンバ１８内の液に接するように配置される。【００４６】
図７（ａ）に示すようにサンプルチャンバ１６に第１及び第２サンプル２―１，２−２が保持され、ポンプ部８の作用により、入力ポート２２を介して第１及び第２サンプル２―１，２−２が順番にサンプル貯蔵チャンバ１８に供給される。従って、サンプル貯蔵チャンバ１８に予め試薬、即ち、緩衝液が保持されていると、貯蔵時（貯蔵モード）では、図７（ｂ）に示すようにサンプル貯蔵チャンバ１８には、第１及び第２サンプル２―１，２−２並びに試薬が混合された液体で満たされることとなる。【００４７】
サンプル貯蔵チャンバ１８に貯蔵された混合液体を検出部２０に送液する場合（サンプル供給モード）には、図８に示すように、サンプル貯蔵チャンバ１８が可撓性の容器で形成され、外部から矢印３０に示すように圧力を加えて変形させてその容積を縮小させ、容積の縮小によってサンプル貯蔵チャンバ１８内の溶液の液面が上昇され、この状態でポンプ部８が作動されて溶液が図７（ｃ）に示すように検出部２０に送液されても良い。【００４８】
また、図６（ａ）に示す例では貯蔵時（貯蔵モード）では、核酸検出カセットが略水平に維持され、サンプル貯蔵チャンバ１８において全ての一体化すべき溶液が一体化される。その後、サンプル供給時（サンプル供給モード）では、核酸検出用装置によって、図６（ｂ）に示すように核酸検出カセットが回転されてその姿勢が傾けられる。核酸検出カセットが傾けられることによって、検出部２０に連結される出力ポート２４は、サンプル貯蔵チャンバ１８内の溶液の液面下に位置され、溶液に連通される。この状態でポンプ部８が作用されると、気体に加わる圧力により溶液が矢印で示すように検出部２０に送液される、という構成にしても良い。【００４９】
サンプル貯蔵チャンバ１８を変形させ、液面を上昇させる方法としては、図８に示すように球形から半月形に変形させてその容積を減少させる場合、図９に示されるようにサンプル貯蔵チャンバ１８の側面から押圧部３２によって押されて変形されてその容積が縮小されて液面が上昇するような構造でも良い。【００５０】
変形例として、図１０Ａに示すようにサンプル貯蔵チャンバ１８がその中央部が窪んだ箱形に形成され、その箱形の下部１８Ａが可撓性材料で作られてこの下部１８Ａが変形されて良い。即ち、図１０Ｂに示すようにサンプル貯蔵チャンバ１８の下部１８Ａが押圧部３２によって下方から押し上げられることによってサンプル貯蔵チャンバ１８内の液面が上昇されて、サンプル貯蔵チャンバが流路方向に液体で満たされた状態になることにより溶液が図７（ｃ）に示すように検出部２０に送液されても良い。【００５１】
更に、変形例として図１１Ａに示すようにサンプル貯蔵チャンバ１８がサンプル溶液に対して不溶性を有し、比重の高い補助液体３４が収納された補助液体供給チャンバ３６が連通路３８を介してサンプル貯蔵チャンバ１８に連通されている構造であっても良い。図１１Ａに示すような構造を有するカセットにおいては、貯蔵時（貯蔵モード）では、図４Ｂに示すようなサンプル貯蔵チャンバ１８と同様にサンプル貯蔵チャンバ１８にサンプル２を含む溶液が貯蔵される。サンプル供給時（サンプル供給モード）では、図１１Ｂに示すように補助液体供給チャンバ３６から補助液体３４が連通路３８を介してサンプル貯蔵チャンバ１８に供給される。サンプル貯蔵チャンバ１８内においては、補助液体３４は、サンプル溶液よりも比重が大きく、サンプル溶液に対して不溶性であることから、サンプル貯蔵チャンバ１８内の下部に集積され、結果として、サンプル貯蔵チャンバ１８内における溶液の液面を上昇させることとなる。この状態でポンプ部８が作動されると、溶液が７（ｃ）に示すと同様に検出部２０に送液される。【００５２】
上記の例ではサンプル貯蔵チャンバ１８を一つだけ設ける例を示したが、サンプル貯蔵チャンバ１８は連結もしくは分岐して複数設けられていても良い。例えば、増幅法としてＬＡＭＰ法を採用した場合、以下の２種類の試薬を準備するのが良い。【００５３】
（Ｅ）  煮沸液（１×reaction Mix + primer）
（Ｆ）  酵素液（１×reaction Mix + 酵素）
この２種類の試薬のそれぞれが別のチャンバに貯蔵され、全血等のサンプルを煮沸液に注入後、熱処理が実施され、その後、煮沸液と酵素液とを一体化し、ＬＡＭＰ増幅反応が実施されても良い。【００５４】
上記例のような工程を経ることにより、以下のような効果がある。【００５５】
細胞破壊のための熱処理時に、プライマーの熱変性も同時に行うことができる。酵素のみでは、微量で且つ粘性も高いため、送液が困難だが、酵素を反応混合（Reaction Mix）と混合しておくことにより、増量でき、粘性を下げることができ、スムーズな送液が実現できる。また、煮沸液及び酵素液の液性が同等であるため、複雑な混合操作を施さずとも両者は、容易に混合される。【００５６】
上記例中での煮沸液と酵素液の一体化にもサンプル貯蔵チャンバが利用可能である。その際には、サンプル貯蔵チャンバ１８にも、外部から温度制御機構が付加されていることが好ましい。【００５７】
また、サンプル貯蔵チャンバ１８とサンプルチャンバ１６と検出部２０との間には別な処理を行うサンプル貯蔵チャンバがあっても良い。例えば、ＲＮＡ転写反応、一本鎖化酵素処理、蛍光色素或いは酵素等の修飾処理等が挙げられる。【００５８】
上述した核酸検出カセットは、構造がシンプルで、検査の信頼性を高めることができる。また、複雑な流路或いはバルブを必要としないことから、流路或いはバルブにサンプルが吸着されてサンプル量が減少する或いはサンプル濃度が低下するような事態を防ぐことができる。【００５９】
さらに、重力を利用してチャンバ１８内に液体を貯蔵することから、チャンバ形状として垂直方向に縦長な構造を実現することができる。従って、核酸検出カセットが平面方向に構造的に広がることを防ぎ、上からみたときに投影面積を小さくでき、カセットの取り扱いを容易にすることができる。【００６０】
以下、図１２〜図１９を参照して、上記実施の形態を基により具体化した核酸検出カセット及びこの核酸検出カセットを利用した核酸検出装置について説明する。【００６１】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、この発明の第１実施例に係る核酸検出カセットの全体構造を展開して示す平面図である。ここで、図１２（ａ）は、この発明の第１実施例に係る核酸検出カセットの上面を概略的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す核酸検出カセットの正面図である。また、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示す核酸検出カセットの一方の側面に設けられた試薬保管部の内部構造を示す平面図であり、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示す核酸検出カセットの他方の側面に設けられた核酸抽出増幅部の内部構造を示す平面図である。また、図１３は、図１２（ａ）〜（ｄ）に示される核酸検出カセットの内部構造を透視して概略的に示す透視斜視図である。【００６２】
尚、図１３には、核酸検出カセットを動作させるための核酸検出装置の各部がブロックで示されている。【００６３】
図１２（ａ）〜（ｄ）及び図１３に示される核酸検出カセットは、図５に示した核酸検出カセットの１具体例に相当し、この核酸検出カセットは、上面部構造７０及びこの上面部構造７０の両側に設けられた側面部構造７２，７４から構成され、全体形状が略鞍型（サドル型）に形成されている。【００６４】
上面部構造７０には、ＤＮＡチップ１０と流路ＣＨ１２を内蔵する検出部４０が配置されている。また、上面部構造７０には、ポンプ部４６が設けられている。【００６５】
一方の側面部構造７４には、サンプルチャンバ１２―１、１２−２、流路ＣＨ２及びサンプル貯蔵チャンバ１８が設けられている。【００６６】
他方の側面部構造７２には、試薬Ｂ及び試薬Ａが配置された流路ＣＨ１が設けられている。核酸検出カセットの側面部構造７２、７４においては、流路ＣＨ１、ＣＨ２断面は、サンプル及び試薬の表面張力で流路ＣＨ１、ＣＨ２を完全に塞ぐことができる大きさに定められている。従って、ポンプ部４６のポンプ作用によって気体に与えられた圧力によって流路ＣＨ１、ＣＨ２、及び検出部をサンプル及び試薬が移動することができる。【００６７】
＜上面部構造７０について＞
上面部構造７０には、ＤＮＡチップ１０が配置されている。ＤＮＡチップ１０は、複数の個別電極、この個別電極に対応する対極、さらには参照極が配置され、各個別電極上にプローブＤＮＡが設けられた構造を有している。このＤＮＡチップ１０の基板１０Ａ上には、流路ＣＨ１及びＣＨ２に連結される検出チャンバとしてのプローブ流路ＣＨ１２が形成されている。基板１０Ａ上には、このプローブ流路ＣＨ１２に沿って、個別電極１０Ｂ及び対極・参照極といった電極が配置され、個別電極１０Ｂ及び対極・参照極間を液体が送液される。ＤＮＡチップ１０の配線は、この個別電極１０Ｂ及び、個別電極１０Ｂに対応して配置され基板１０Ａ上に設けられた対極・参照極に接続され、また、電極パッド１０Ｃに接続されている。電極パッド１０Ｃは、上面部構造７０上に露出するように配列され、電流検出時には、核酸検出装置側の電極コネクタ９２に接触接続される。【００６８】
尚、好ましくは、このＤＮＡチップ１０近傍の流路ＣＨ１、ＣＨ２若しくはＣＨ１２には、送液を検出する液検知センサ（図示せず）を備える。また、液検知センサは、試薬Ａ，Ｂ及びサンプル２を判別することができ、その送液を検出すると共に送液された液の種類を判別することができることがより好ましい。【００６９】
この検出部４０の流路ＣＨ１２は、特開２００４−１２５７７７号公報に記載されるように、例えば、流路となる溝が形成されているシリコーンゴムとＤＮＡチップの基板とが接合されて形成されている。【００７０】
上面部構造７０には、さらに、図１２（ａ）、図１３に示すように、核酸抽出増幅部４２、検出部４０、及び試薬保管部４４を連結する流路に送液するためのポンプ部４６が配置されている。【００７１】
ポンプ部４６は、加圧ローラー９４が走行可能なように湾曲している面を有するベース部５４及び湾曲面に沿って露出して配置されているポンプ流路である弾性配管チューブ５２から構成されている。この加圧ローラー９４及び弾性配管チューブ５２で、送液用のポンプ部４６を構成している。加圧ローラー９４が弾性配管チューブ５２を湾曲面に沿って加圧しながら走行することによって、順方向ＦＷ或いは反対方向ＢＷに試薬Ａ及び試薬Ｂ並びにサンプル２が送液される。即ち、核酸検出装置本体側に装着された加圧ローラー９４がこの弾性配管チューブ５２に接触され、加圧ローラーが回転されることにより弾性配管チューブ５２が変形されてその内の気体或いは液体が絞り出されるように供給される。従って、この加圧ローラーは、その構造から理解されるようにカセット流路内の液体に直接液に接することなく移動される。加圧ローラー９４の回転方向が逆転されることにより、送液方向が反転される。また、このように加圧ローラー９４の回転を外部から操作して、チューブ内部の液体を移動させることができるため、ポンプ部４６においては、カセットの内部と外界と接触することなく、カセットの内部の液体によって外部環境が汚染されることが防止される。弾性配管チューブ５２は側面部構造７２、７４の流路ＣＨ１、ＣＨ２に連通している。【００７２】
＜側面部構造７４について＞
核酸検出カセットの側面部構造７４は、図１２（ｄ）及び図１３に示すような２つのサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂを有する核酸抽出増幅部４２を有している。【００７３】
図１２（ｄ）に示される核酸抽出増幅部４２は、より詳細には、後に詳述するように図１４Ａ，Ｂに示される構造を有し、その内に流路ＣＨ２が規定されている。  また、核酸抽出増幅部４２は、液の動きを制御するために部材を変形させる必要があり、シリコーンゴムのような弾性体で形成されている。【００７４】
ここで、構成材質としては、必ずしもシリコーンゴムに限定されるわけではなく、ＦＫＭ或いはＦＰＭに代表されるフッ素ゴム、ＥＰ、ＥＰＤＭ、ＥＰＴに代表されるエチレン・プロピレンゴム等でも良い。また、ゴムに限定されるわけではなく、薄膜のＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ＰＥフィルム等でリジッドな箱型を形成するのではなく、一部が変形可能な袋状の構造を備えても良い。【００７５】
図１４Ａ及び１４Ｂには、核酸抽出増幅部４２の詳細な構造が示されている。【００７６】
側面部構造７４の入力ポートＰ２Ａは、流路ＣＨ２Ａに開口すると共に弾性配管チューブ５２に接続され、また、側面部構造７４の出力ポートＰ２Ｂは、流路ＣＨ２Ｂに開口すると共にＤＮＡチップ１０上の流路ＣＨ１２に接続されている。【００７７】
核酸抽出増幅部４２は、一例として全体がシリコーンゴムで形成されている。図１４Ａに示すように、２つのサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂがその開口部が上面に開口するように設けられている。【００７８】
サンプル２としては、ヒトや動物由来のサンプルの場合には、血液、毛根、爪、指紋、口腔粘膜、細胞等が用いられ、その他ウィルスや菌、植物細胞等が用いられる。更には、これらのサンプルに対して、煮沸等の核酸抽出処理を予め施したものをサンプルとして用いることも可能である。核酸抽出増幅部４２へのサンプル２の注入後は、核酸抽出増幅部４２は、密閉状態に維持されることが好ましい。【００７９】
血液に代表されるような液体のサンプル２の取り扱いにあっては、図１５（ａ）〜（ｄ）及び図１５（ｅ）〜（ｈ）に示すようなサンプル２を採取する採取棒６０が利用される。採取棒６０は、採取棒６０を把持する為の円柱状の基部６２を有し、この基部６２から中間胴部６４が延出されている。中間胴部６４は、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように全長が異なる様々な形状があり、全体として略テーパー状に形成されている。必要に応じてこの円柱状中間胴部６４の一部がサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂに挿入される。中間胴部６４からは、同様に針状部６６が延出されている。サンプル投入口４８Ａ，４８Ｂが膜で気密に塞がれている場合には、この針状部６６が膜に突き刺ってサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂ内にまで進入することができる程の小径を有している。針状部６６の先端には、図１５（ｅ）〜（ｈ）に示されるように十字状にスリット６８が形成され、このスリット６８にサンプル２を付着することができる。図１５（ｅ）〜（ｈ）は、夫々図１５（ａ）〜（ｈ）の先端面の形状を示し、略いずれも同一形状に形成されている。針状部６６は、図１４Ｅ〜図１４Ｈに示されるように夫々採取するサンプルに応じて異なる全長が与えられるとともに採取するサンプルに応じてスリット６８の長さも異なっている。図１５（ａ）及び（ｂ）に示されるように針状部６６には、スリット６８のみが設けられても良く、図１５（ｃ）及び（ｄ）に示されるようにこのスリット６８に加えて針状部６６の周囲にリング状凹部７０が設けられてスリット６８及びリング状凹部７０でサンプル２が採取されても良い。また、針状部がなく、リング状凹部のみで構成されていてもよい。このリング状凹部は、複数設けられていてもよい。【００８０】
採取棒６０の先端にサンプル２が付着されてサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂに挿入されてサンプル２が流路ＣＨ２内に投入される。サンプル採取棒６０の先端に設けたスリット６８或いはスリット６８及びリング状凹部７０に適量（例えば、1μL程度）のサンプル２を保持することが可能にスリット６８及びリング状凹部７０のディメンションもしくは数量が定められている。【００８１】
図１４Ｂに示されるようにサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂの内部の流路ＣＨ２内に定められるサンプルチャンバ８４には、予め核酸抽出用などの前処理用の試薬８０が内蔵され、サンプル採取棒６０の針状部６６の先端がこの試薬８０の内部に浸漬される。また、流路ＣＨ２であってサンプルチャンバ８４から分岐した流路には、予め試薬保持領域が定められ、この試薬保持領域には例えば増幅用試薬など、試薬８０とは異なる種類の前処理用の試薬８２が流路ＣＨ２を塞ぐように保持されている。この分岐した流路の試薬保持領域の試薬８２は、たとえばサンプルチャンバ８４の試薬８０によってサンプルに対し核酸抽出処理が行われた後に、サンプルに添加され、増幅処理を行うために供される。増幅用の試薬８２は、耐熱性が低い場合もあるため、このように、別領域に保管しておくことが望ましい。【００８２】
この試薬８０及び試薬８２も試薬Ａ及び試薬Ｂと同様に測定に供される前においては、冷却されたカセット中で凍結され、凍結された試薬８０及び試薬８２を備えたカセットが搬送等に供されている。従って、搬送時にカセットに与えられる外乱等によって試薬８２は前記試薬保持領域に、試薬８０はサンプルチャンバ８４に凍結した状態で留められ、他の試薬に混合されるような事態が防止される。また、測定に際して凍結された試薬８０及び試薬８２は、常温に戻されて液化されて検出装置に装着される。検出装置では、側面部構造７４が略重力の方向に沿った略垂直方向に直立した状態に維持され、試薬８０はサンプルチャンバ８４に重力の作用で留められることとなる。【００８３】
前述のごとく、図１５（ａ）〜（ｄ）示されるサンプル採取棒６０が投入口４８Ａ，４８Ｂに差し込まれることにより、サンプル投入口４８Ａ，４８Ｂは、外部から密閉される。この状態で、加熱部１４−１，１４−２によって、例えば、９５℃で５分以上に亘って試薬８０に混入したサンプル２が加熱されることにより、サンプル２中の核酸が抽出される。耐熱性のない試薬（酵素）８２、例えば、ＬＡＭＰ増幅酵素にあっては、図５に示すように、この加熱領域から離れた流路ＣＨ２の試薬保持領域に試薬（酵素）８２を保管している。上記の加熱処理が終了した後に、上記の加熱されたサンプル２に試薬８２が添加される。添加する試薬８２の量は、例えば５〜２０μＬ程度と微量であるため、カセット全体の送液ポンプを用いないで、図５に示したように局所的な送液機構を設けて試薬８２の送液を実現することもできる。図１４Ｂに示す構造においては、流路ＣＨ２に連通したプレス式ポンプ機構９０Ａ、９０Ｂが核酸抽出増幅部４２内に設けられ、このプレス式ポンプ機構Ａ，９０Ｂにより試薬８２の送液が実現される。プレス式ポンプ機構Ａ，９０Ｂは、ポンプ部内が窪んだ空洞構造に形成され、この空洞構造を塞ぐ円形の部分を図１３に示すプッシュ機構９４Ａ，９４Ｂで外部から押すことにより、ポンプ部内の内部容積が圧縮され、その結果、流路ＣＨ２の試薬保持領域内に配置されている試薬８２が流路ＣＨ２Ｆ及びＣＨ２Ｇに夫々押し出される。気体、例えば、空気は、流路ＣＨ２Ｆ、ＣＨ２Ｇに連通したプレスポンプ用圧力バッファ８５に夫々移動され、試薬８２は、流路ＣＨ２Ｆ、ＣＨ２Ｇ内において加熱済みサンプル（＋試薬８０）に合流される。その後、増幅のための加熱処理が実施される。ここで記載しているような試薬８２としてＬＡＭＰ増幅酵素を利用したＬＡＭＰ増幅にあっては、典型的には５５〜６５℃の温度で、１時間程度保持することにより、核酸を増幅することができる。ここで、プレスポンプ用圧力バッファ８５は、必ずしも備えられている必要はない。【００８４】
ここで、カセットに試薬８２を保持した状態で、本カセットを長期保管することを考えた場合、試薬の劣化が発生しにくくするため、既に説明したように凍結することが好ましい。しかし、気体は、気体の状態方程式ＰＶ＝ｎＲＴに従い、温度の低下によって大きく収縮するため、それを考慮する必要がある。例えば、本カセットにおいては、サンプル投入口４８を外部に開口したまま凍結することにより、サンプル投入口４８と接続されている流路及びチャンバ内の空気の収縮の影響は低減できる。しかし、プレス式ポンプ機構９０Ａ、９０Ｂ内の気体は外部と接続されないため、その体積収縮により、試薬８２が移動してしまい、プレスポンプ機構９０Ａ、９０Ｂ内に落ちてしまうことも考えられる。したがって、プレス式ポンプ機構９０Ａ、９０Ｂの体積は大きすぎないほうが好ましいが、かといって、試薬８２を押し出すことができるだけの体積は必要である。プレス式ポンプ機構９０の体積Ａと、プレス式ポンプ機構９０Ａ、９０Ｂと試薬８２との間の流路体積Ｂと、試薬８２の体積Ｃと、試薬８２と試薬８０が保管されているチャンバとの間の流路体積Ｄとし、試薬充填時の温度をＴ１、凍結時の温度をＴ２とした場合、以下の式を満たすことが好ましい。【００８５】
［（Ｔ１−Ｔ２）／（２７３＋Ｔ１）］×（Ａ＋Ｂ）≦Ｂ
（Ｃ＋Ｄ）≦Ａ
前記２式において、試薬充填時の温度Ｔ１を室温２５℃付近、凍結時の温度Ｔ２を一般的な冷凍庫内温−２０℃付近とすると、
（Ｃ＋Ｄ）≦Ａ≦５×Ｂ
となる。【００８６】
＜測面部構造７２について＞
核酸検出カセットの側面部構造７２は、図１２（ｃ）に示すように両側に試薬保管部４４（４４Ａ、４４Ｂ）が配置される構造を有している。【００８７】
図１２（ｃ）に示されるように試薬保管部４４には、検出部４０への流入口側（上流側）から順に試薬Ａとしての緩衝液及び試薬Ｂとしての挿入剤溶液とが気体１６を介して流路ＣＨ１中に保管される。複数種の試薬を保管する都合上、流路ＣＨ１は蛇行していることが望ましい。つまり前記核酸検出カセットを水平面に載置した際に、流路の方向が重力方向に対して略水平となる領域と、略垂直となる領域とを具備し、試薬Ａ及び前記試薬Ｂは、共に前記略水平な領域に配置されていることが望ましい。それにより液体の保持を安定して行うことができる。このとき前記略水平となる領域の流路断面よりも、略垂直となる領域の流路断面が小さいことが、各試薬保管部に液を安定に保持する上で望ましい。試薬Ａ及び試薬Ｂは、測定に供される前においては、冷却されたカセット中で凍結され、凍結された試薬Ａ及び試薬Ｂを備えたカセットが搬送等に供されている。従って、搬送時にカセットに与えられる外乱等によって試薬Ａ及び試薬Ｂが互いに混合されるような事態が防止される。また、測定に際して凍結された試薬Ａ及び試薬Ｂは、常温に戻されて液化されて検出装置に装着される。検出装置では、側面部構造７２が略垂直方向に直立した状態に維持された場合、試薬Ａ及び試薬Ｂは、重力の作用で試薬保管部４４Ａ、４４Ｂに留められることとなる。【００８８】
図１２（ｃ）に示される試薬保管部４４は、より詳細には、図１６或いは変形例としての図１７（ａ）〜（ｃ）に示される構造を有し、その内に流路ＣＨ１が規定されている。【００８９】
また、試薬保管部４４は、試薬Ａ及び試薬Ｂが膨張或いは収縮に対して部材が変形されることが好ましく、硬質のチップ基板に流路ＣＨ１等が溝として形成され、その基板表面がシリコーンゴムのような弾性体で覆われるとともに図１７（ｄ）〜（ｆ）に示すような基板が裏面に設けられ、試薬Ａ及び試薬Ｂの膨張或いは収縮を吸収するバッファ空間が設けられるような基板が貼り合わされた構造に作られている。【００９０】
ここで、被覆材質としては、必ずしもシリコーンゴムに限定されるわけではなく、ＦＫＭ或いはＦＰＭに代表されるフッ素ゴム、ＥＰ、ＥＰＤＭ、ＥＰＴに代表されるエチレン・プロピレンゴム等でも良い。また、ゴムに限定されるわけではなく、薄膜のＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ＰＥフィルム等でリジッドな箱型を形成するのではなく、一部が変形可能な袋状の構造を備えても良い。【００９１】
図１２（ｃ）及び図１６に示されるように核酸検出カセットの側面部構造７２では、入力ポートＰ１Ａが流路ＣＨ１に開口すると共に弾性配管チューブ５２に接続され、また、側面部構造７２の出力ポートＰ１Ｂが流路ＣＨ１に開口されると共にＤＮＡチップ１０のプローブ流路ＣＨ１２（検出チャンバ）に接続されている。試薬Ａ及び試薬Ｂが貯蔵される流路ＣＨ１Ａ、ＣＨ１Ｂは、他の流路ＣＨ１Ｃ〜ＣＨ１Ｇに比べて流路幅、即ち流路断面が大きく形成されている。【００９２】
尚、試薬保管部４４は、図１２（ｃ）及び図１６に示すような流路ＣＨ１の形態に限らず流路ＣＨ１を規定する種々の形態がある。特に流路ＣＨ１に連通し、かつカセット内の圧力膨張を吸収するためのバッファ空洞部が形成されていることが望ましい。バッファ空間が設けられることにより、例えば、サンプル貯蔵チャンバ１８からサンプル溶液を検出部４０に送液する際に、サンプル貯蔵チャンバ１８をプッシュ機構９２Ｃで変形させカセット内部容量が減少しても、ここに設けられたバッファ空間が圧力を吸収し、カセット外部へのリークを防止することができ、スムーズに試薬が流路ＣＨ１中を移動することができる。【００９３】
側面部構造７２を構成する、プレート・ユニットは、前記流路ＣＨ１となる溝または孔が形成された第１基板プレート（たとえば図１７（ａ）〜（ｃ））と、この第１基板の一方の面に貼り合わされ、前記流路ＣＨ２を定める第２基板プレート（図示せず）と、前記第１基板プレートの他方の面に張り合わされ前記流路ＣＨ１を定める第３の基板プレート（たとえば図１７（ｄ）〜ｆ））とから構成する事ができる。図１７（ｄ）〜（ｆ）は、夫々図１７（ａ）〜（ｃ）に対応し、図１７（ａ）〜（ｃ）に示される流路ＣＨ１を規定するプレート・ユニットの背面に設けられ、流路に連通されているバッファ空間を規定することが可能なプレート・ユニットを示している。  前記第２プレート・ユニットは、一部もしくは全部が弾性部材により構成されており、前記サンプル貯蔵チャンバは外部からの作用により容積が変化可能であることが望ましい。【００９４】
また、前記第２プレート・ユニットには、前記サンプルチャンバに連通し、前記サンプルチャンバに供給する第４の試薬を保管するする第４試薬保管部を具備し、前記第４試薬保管部は、弾性部材により構成されており、外部からの作用により容積変化可能であることが望ましい。【００９５】
次に核酸検出カセットを内部に挿入して、組み込み核酸検出を行う核酸検出装置について図１８を用いて説明する。【００９６】
核酸検出装置は、図１８に示されるように核酸検出カセット１００内の試薬Ａ，Ｂ及びサンプル２の温度等を測定する測定部１０２を備え、また、流路ＣＨ１、ＣＨ２内における試薬Ａ，Ｂ並びにサンプル２の送液を制御する送液制御部１０４を備えている。この送液部１０４は、既に説明した加圧ローラー９４、プッシュ機構９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃを含んでいる。更に、核酸検出装置には、加熱部１４−１，１４−２の温度を制御してサンプル２の温度を制御する温度制御部１０６が設けられている。温度制御部１０６は、ＤＮＡチップ１０を加熱してその内の流路ＣＨ１２を流れるサンプル或いは試薬の温度を制御する検出部用ヒータ９８を含んでいる。これら測定部１０２、送液制御部１０４及び温度制御部１０６は、コンピュータユニット１１０の制御下にある制御機構１０８で制御されている。核酸検出装置は、更にＤＮＡチップ１０で生じる反応を測定する測定ユニット１１２を備えている。測定ユニット１１２は、図１３に示される電気接触コネクタ９２を利用して電気接触パッド１０Ｃから検出信号を検出し、導通する電極１０Ｂを特定してサンプル核酸の配列を特定している。【００９７】
このような核酸検出装置及び核酸検出カセットを用いて、例えば図１９に示されるような手順で検出が実施される。（図１２，図１３、図１４Ａ、Ｂ、図１５、図１６参照）
始めサンプル採取棒６０が投入口４８Ａ，４８Ｂに差し込まれてサンプルチャンバ８４においてサンプルが試薬８０中に混入される。（ステップＳ１０）
次に、この試薬８０中にサンプルが投入され抽出／増幅処理が実施される。このとき加熱部１４によって適当な温度に温度制御がなされる。（ステップＳ１２）
その後、加圧ローラー９４が動作されて増幅処理されたサンプルを含むサンプル溶液が流路ＣＨ２Ｂを介してサンプル貯蔵チャンバ１８に送液される。（ステップＳ１４）
このサンプル貯蔵チャンバ１８内において予め貯蔵されている試薬とサンプル２を含むサンプル溶液とが混合される。ここで、核酸カセット１００が傾けられて混合溶液で出力ポートＰ２Ｂが塞がれるとともにプッシュ機構９２Ｃが動作される。従って、サンプル貯蔵チャンバ１８からＤＮＡチップ１０上の流路ＣＨ１２に混合溶液が供給される。（ステップＳ１６）
このＤＮＡチップ１０では、温度制御された状態でハイブリダイゼーションが生じる。（ステップ１８）
次に、加圧ローラー９４がステップＳ１４とは反対方向に動作されてＤＮＡチップ１０上のサンプル溶液がＤＮＡチップ１０からサンプル貯蔵チャンバ１８に戻され、試薬Ａ（洗浄液）がＤＮＡチップ１０内の流路ＣＨ１２に送液される。（ステップＳ２０）
ＤＮＡチップ１０が所定温度に維持された状態で、ＤＮＡチップ１０内が洗浄される。（ステップＳ２２）
更に、加圧ローラー９４がステップＳ２２と同じ方向に動作されて試薬Ｂ（挿入剤）がＤＮＡチップ１０上の流路ＣＨ１２に送液される。（ステップＳ２４）
同様に、ＤＮＡチップ１０が所定温度に維持された状態で、ＤＮＡチップ１０上で挿入剤での反応が生じる。（ステップＳ２６）
この挿入剤が反応した状態で電気化学的反応が測定されてサンプルの核酸が特定される。（ステップＳ２８）
これらのステップや、カセット、装置についてさらに補足して以下に説明する。【００９８】
複数のサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂを具備しているカセット構造で、は、それぞれの投入部を連通している流路部分ＣＨ２Ｅが破線で示すように予めクリップ９８でクランプされて、サンプルチャンバ８４を２つに分離していることが好ましい。これは、カセット輸送中に試薬８２，８０が不用意にカセット内を移動することを防止し、サンプルの投入時に内圧の均衡が崩れて同様に試薬８２，８０が不用意に移動をすることを防止する為である。【００９９】
また、サンプル２の加熱時には、外部から核酸検出装置に設けられた加熱装置１４，１４−１，１４−２がカセットに接するが、その際に、加熱領域を限定する意味で、連通する周辺の流路ＣＨ２Ａ、ＣＨ２Ｃ、ＣＨ２Ｂ、ＣＨ２Ｄに対して流路ＣＨ２Ｅが核酸検出装置に設けられた加熱装置で閉鎖されることが好ましい。【０１００】
複数のサンプル投入口４８Ａ，４８Ｂを備えるカセット構造の場合、プレス式ポンプ９０Ａ、９０Ｂにより試薬８２を加熱サンプル８０に添加する工程において、該当するサンプルが保持される流路ＣＨ２Ｃ、ＣＨ２Ｄの部分のみの閉鎖を解除し、その後プレス式ポンプ９０Ａ、９０Ｂをプレスして試薬８２の添加を行うことにより、不本意な液の移動を防止することが可能である。他方のサンプルに対して試薬８２を添加する場合には、上記の開放した流路ＣＨ２Ｃ、ＣＨ２Ｄを再び閉鎖して、該当部分のサンプルに対する流路ＣＨ２Ｃ、ＣＨ２Ｄを開放してから添加する手順により、実現可能である。【０１０１】
サンプルを含むサンプル溶液がサンプル貯蔵チャンバ１８に送液される際、これらのサンプル溶液は、気体によって空間的に分断されているが、サンプル貯蔵チャンバ１８には、液体のみが溜まり、分断している気体は、通過される。このように複数のサンプル溶液が気体で分断されることなくサンプル貯蔵チャンバ１８に一体の液体として貯蔵される。【０１０２】
また、サンプル投入口４８Ａ、４８Ｂを連通している流路（ＣＨ２Ｅ）が、図１４Ｂでは、サンプル投入口４８Ａ及び４８Ｂの最底部に位置されて図示されているが、最底部から高い位置に位置して配置しておくことにより、血液煮沸時に発生する残渣を、投入口底に溜めて流路に流さないようにすることが可能である。このような構成にすることにより、残渣により流路の「詰まり」や、検出における阻害物質を少しでも除去することが可能となる。【０１０３】
サンプル貯蔵チャンバ１８から検出部４０へのサンプルの移動は、核酸検出用装置に搭載されている、サンプル貯蔵チャンバ１８を圧縮する圧縮機構により、サンプル貯蔵チャンバ１８が圧縮される方法がある。これにより、サンプル貯蔵チャンバ１８の内部容積が減少し、液面が上昇される。これによって、検出部４０に連通する流路ＣＨ２よりも上に液面を上昇させることが可能となる。【０１０４】
もし、各種サンプルや試薬が一体化するだけでなく、撹拌が必要であれば、サンプル貯蔵チャンバ１８の圧縮と解放を繰り返すことにより、撹拌することができる。サンプル貯蔵チャンバ１８を圧縮した状態で送液することにより、チャンバ１８内のサンプルが検出部４０に移動される。送液は、循環流路内に設けられたポンプ８によって実施される。【０１０５】
サンプル貯蔵チャンバ１８からのサンプル溶液の送液については、既に説明したようにこの他にもいくつかの方法がある。図８を参照して説明したようにサンプル貯蔵チャンバ１８の下部を外部からプレスして内部容積を変形させ液面を上昇させる方法があり、或いは、図６（ａ）及び（ｂ）を参照して説明したように流路ＣＨ２を重量方向に「下」になるように傾けることにより流路ＣＨ２の流出口を液体で被覆する方法がある。また、図１１に示されるようにサンプル貯蔵チャンバ１８の下部に設けた流路３８から、サンプルに不溶でかつ比重の大きな液体３６を注入することによりサンプル液面を上昇させる方法或いは図１０に示すようにサンプル貯蔵チャンバ１８を下部から変形させて液面を上昇させる方法等がある。このように液面を上昇される方法であれば、いずれの方法も液送に適用可能である。【０１０６】
上記試薬保管部４４には、試薬Ａ、試薬Ｂの２種類の試薬が保管される。このとき、試薬保管部４４内の流路の方向が、重力方向に対して水平に配置されていると、カセットが僅かに傾くだけで、内部で試薬Ａ，Ｂが移動してしまう。そこで、図１６に示すように試薬保管部４４内の流路の一部が重力方向に対し垂直になるよう配置し、各試薬Ａ，Ｂの保管領域が、流路内のＵ字部分となるような構成にすることにより、試薬Ａ，Ｂの安定な保持が可能となる。しかし、垂直面内に構成されている流路内では、重力に逆らう方向に送液する必要がある。このとき、流路断面形状が適切でないと、試薬Ａ，Ｂが正常に送液されなくなる。適切な流路断面形状は、試薬の粘性、カセット部材の撥水性などによるが、好ましくは４ｍｍ×３ｍｍ未満、より好ましくは２ｍｍ×２ｍｍ未満である。また、断面の角部分は丸みを帯びた形状が好ましく、理想形状は円断面である。また、垂直面内の流路の内、重力方向に垂直方向の流路断面は小さくし、上記重力の影響を受けない重力方向に水平方向の流路断面は大きくすることで、正常な送液を確保しつつ、多くの試薬量を保管することが可能である。このように流路の断面（幅）を定めることによって、凍結された試薬Ａ，Ｂが解凍された際に試薬Ａ，Ｂから気泡が生じてもスムーズにこの気泡を試薬Ａ，Ｂ中から排除させることができる。【０１０７】
（実施例１）
以下に、上記第１実施形態の全自動核酸検出カセットの使用例を具体的に説明する。【０１０８】
１．核酸検出カセットの準備
核酸検出カセットのサンプルチャンバ１２−１、１２−２と、サンプル貯蔵チャンバに、以下の試薬を準備した。【０１０９】
サンプルチャンバ１２−１：  ＬＡＭＰ増幅反応用酵素、ＬＡＭＰ増幅反応用バッファ、プライマーセットＡ、ｄＮＴＰ
サンプルチャンバ１２−２：  ＬＡＭＰ増幅反応用酵素、ＬＡＭＰ増幅反応用バッファ、プライマーセットＢ、ｄＮＴＰ
サンプル貯蔵チャンバ１８：  ２×ＳＳＣ  核酸プローブ固定化チップには、以下の配列のＤＮＡプローブを固定化したものを準備した。【０１１０】
電極Ａ−１：ATGCTTTCCGTGGCA
電極Ａ−２：ATGCTTTGCGTGGCA
電極Ｂ−１：ATGCTTTCCGTGGCA
電極Ｂ−２：ATGCTTTGCGTGGCA
２．全自動で核酸が検出される。以下の温度制御、送液制御並びに検出は、全て核酸検査装置にプログラムされているものとした。【０１１１】
ヒトから採血し、全血の１μＬをピペットもしくは、前述のサンプル採取棒で採取し、サンプルチャンバ１２−１、１２−２に注入する。【０１１２】
外部から温度制御し、ＬＡＭＰ増幅反応Ａ、Ｂを行う。【０１１３】
チャンバ１２−１、１２−２は当初は分離しておくが、ＬＡＭＰ反応後は、連通させ、送液機構によって、ＬＡＭＰ産物Ａ、Ｂを、サンプル貯蔵チャンバ１８へと移動させ、予めサンプル貯蔵チャンバ１８に貯蔵されている２×ＳＳＣと一体の溶液とされる。このとき、一体となった溶液の液面は、入力ポート２２と出力ポート２４よりも低く位置される。【０１１４】
核酸検査装置に組み込まれているサンプル貯蔵チャンバ１８を圧縮する圧縮機構によって、サンプル貯蔵チャンバ１８を圧縮し、一体となった溶液の液面を出力ポート２４よりも高い位置に押し上げる。【０１１５】
サンプル貯蔵チャンバ１８の圧縮を解放し、再度圧縮する。これ圧縮及び解放が繰り返されて、一体となった複数の溶液が混合され、検出用サンプル（ＤＮＡサンプル）として検出部２０（４０）へ送液することができる。【０１１６】
検出用サンプルが検出部２０（４０）に導入され、検出が開始される。【０１１７】
その結果、採取したサンプル中のＤＮＡは、CTG CCACGGAAAGCATという配列を持つことがわかった。【０１１８】
（実施例２）
以下に、上記第１実施形態の全自動核酸検出カセットの使用例を具体的に説明する。【０１１９】
１．核酸検出カセットの準備
核酸検出カセットのサンプルチャンバ１２−１、１２−２と、サンプル貯蔵チャンバ１８に、以下の試薬を準備した。【０１２０】
サンプルチャンバ１２−１：AmpDirect（島津製作所製）、ＰＣＲ用酵素、プライマーセットA、ｄＮＴＰ
サンプルチャンバ１２−２：AmpDirect（島津製作所製）、ＰＣＲ用酵素、プライマーセットB、ｄＮＴＰ
サンプル貯蔵チャンバ１８：２×ＳＳＣ
核酸プローブ固定化チップには、以下の配列のＤＮＡプローブを固定化したものを準備した。【０１２１】
電極Ａ−１：ATGCTTTCCGTGGCA
電極Ａ−２：ATGCTTTGCGTGGCA
電極Ｂ−１：ATGCTTTCCGTGGCA
電極Ｂ−２：ATGCTTTGCGTGGCA
２．全自動核酸検出を行う。以下の温度制御、送液制御、検出は、全て核酸検査装置にプログラムされている。【０１２２】
ヒトから採血を行い、全血の１μＬをピペットもしくはサンプル採取棒で採取し、サンプルチャンバ１２−１、１２−２に注入する。【０１２３】
外部から温度制御し、ＰＣＲ増幅反応Ａ、Ｂを行う。【０１２４】
チャンバ１２−１、１２−２は当初は分離しておくが、ＬＡＭＰ反応後は、連通させ、送液機構によって、ＰＣＲ産物Ａ、Ｂを、サンプル貯蔵チャンバ１８へと移動させ、予めサンプル貯蔵チャンバ１８に貯蔵されているＴ７ｅｘｏｎｕｃｌｅａｓｅと一体の溶液となり、３０分程度保持することにより２本鎖ＤＮＡを１本鎖化処理を行う。このとき、一体となった溶液の液面は、入力ポート２２と出力ポート２４よりも低い位置にある。【０１２５】
核酸検査装置に構成されているサンプル貯蔵チャンバ圧縮機構９２Ｃによって、サンプル貯蔵チャンバ１８を圧縮し、一体となった溶液の液面を出力ポート２４よりも高い位置に押し上げる。【０１２６】
サンプル貯蔵チャンバ１８の圧縮を解放し、再度圧縮する。これを繰り返すことにより、一体となった複数の溶液を混合し、検出用サンプルとすることができる。【０１２７】
検出用サンプルを検出部２０（４０）に導入し、核酸の検出を行う。その結果、採取したサンプル中のＤＮＡは、CTG CCACGGAAAGCATという配列を持つことがわかった。【０１２８】
以上説明したようにこの発明によれば、核酸の抽出、増幅、検出等の工程を全自動で実施し、標的核酸を検出することを目的とした核酸検出カセット及びこの核酸検出カセットを用いた核酸検出装置の技術分野に有効である。【０１２９】
以上のように、この発明によれば、コンタミネーションを防止する構造を有し、且つ、バルブ或いは複雑な流路チャネルが不要で簡便な構造を有する核酸検出カセット及び核酸検出装置を提供することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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