(57)【要約】【課題】遺伝子検査などのためのサンプル検査装置において、簡単な装置構造でもって、サンプルが装置にセットされてからサンプルの検査が終了までの全工程を自動的に実行できるようにする。【解決手段】基板１０２内に、反応チャンバ１０４、薬剤チャンバ１０６、検査チャンバ１０８、及びポンプチャンバ１１０が設けられ、それらは流路で接続される。サンプルチャンバ１０４とポンプチャンバ１１０の下面に、別の熱電変換デバイス１２６、１２８が結合される。熱電変換デバイス１２６による加熱で、反応チャンバ１０４内でサンプルの反応が生じる。反応後、熱電変換デバイス１２８による冷却で、ポンプチャンバ１１０が吸引を行い、反応チャンバ１０４内のサンプル反応液と薬剤チャンバ１０６内の薬剤液が、検査チャンバ１０８に移送される。そして、検査チャンバ１０８内で自動的に検査が行なわれる。【選択図】図１
2007212267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０２）と、
前記基板（１０２）内または上に一体的にそれぞれ設けられた、サンプルを保持するためのサンプルチャンバ（１０４）、検査用の薬剤を保持するための薬剤チャンバ（１０６）、前記サンプルを検査するための検査チャンバ（１０８）、及び熱膨張性の流体を収容したポンプチャンバ（１１０）と、
前記ポンプチャンバ（１１０）の温度を変化させて、前記ポンプチャンバ（１１０）の前記熱膨張性流体の体積を変化させるための、前記ポンプチャンバ（１１０）に結合されたポンプ温度制御デバイス（１２８）と
を備え、
前記サンプルチャンバ（１０４）が前記検査チャンバ（１０８）に接続され、
前記薬剤チャンバ（１０６）が前記検査チャンバ（１０８）に接続されるか、または前記検査チャンバ（１０８）と同一のチャンバであり、
前記検査チャンバ（１０８）が前記ポンプチャンバ（１１０）に接続されたサンプル検査装置。
【請求項２】
請求項１記載のサンプル検査装置において、
前記サンプルチャンバ（１０４）の温度を変化させて前記サンプルチャンバ（１０４）内の前記サンプルに所定の反応を生じさせるための、前記サンプルチャンバ（１０４）に結合された反応温度制御デバイス（１２６）を更に備えたサンプル検査装置。
【請求項３】
請求項１記載のサンプル検査装置において、
前記薬剤チャンバ（１０６）が前記検査チャンバ（１０８）に接続され、
前記ポンプチャンバ（１１０）内の前記熱膨張性流体の体積変化により、前記サンプルチャンバ（１０４）内の前記サンプルと前記薬剤チャンバ（１０６）内の前記薬剤とが共に前記検査チャンバ（１０８）内へ移送されて混合されるようになっているサンプル検査装置。
【請求項４】
請求項１記載のサンプル検査装置において、
前記薬剤チャンバ（１０６）が前記検査チャンバ（１０８）と同一のチャンバであり、
前記ポンプチャンバ（１１０）内の前記熱膨張性流体の体積変化により、前記サンプルチャンバ（１０４）内の前記サンプルが前記検査チャンバ（１０８）内へ移送されて、前記検査チャンバ（１０８）内の前記薬剤と混合されるようになっているサンプル検査装置。
【請求項５】
請求項１記載のサンプル検査装置において、
前記検査チャンバ（１０８）と前記ポンプチャンバ（１１０）とが同一のチャンバであるサンプル検査装置。
【請求項６】
請求項１記載のサンプル検査装置を用いたサンプルの検査方法において、
（A)   前記サンプル検査装置の前記サンプルチャンバ（１０４）と前記薬剤チャンバ（１０６）に前記サンプルと前記薬剤をそれぞれセットする準備工程と、
（B)  前記ポンプ温度制御デバイス（１２８）により前記ポンプチャンバ（１１０）内の前記熱膨張性流体の体積を変化させて、前記サンプルチャンバ（１０４）内の前記サンプルを前記検査チャンバ（１０８）内へ移送する移送工程と、
（C)   前記検査チャンバ（１０８）内で前記サンプル検査を行なう検査工程と
を有するサンプル検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルの検査のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンプルの化学的または生化学的な反応を発生させ、反応後のサンプルの状態を検出するための装置が知られている。例えば、特許文献１には、遺伝子合成反応を実施可能な部位と、遺伝子結合物質の電気化学応答の測定が可能な部位と、反応用の部位から検出用の部位へ液体を送るための流路とを備えた遺伝子検出用チップであって、基板層、中間層及びカバー層を積層した構造をもつものが開示されている。また、特許文献２には、柔軟な素材で作られた反応室と検出室と、両室を分ける隔壁とを有し、手で外部から押圧することにより隔壁が開いて反応室の液が検査室へ移動するようになった遺伝子検出用具が開示されている。また、特許文献３には、一端部がサンプル導入のために開口し他端部が閉鎖しているチャネルと、このチャネルの閉鎖端部に近い部分を加熱及び冷却することでチャネル内での及びチャネル外へのサンプルの移動を制御する第1の温度制御デバイスと、チャネルの開口端部に近い部分の壁に固定された試薬と、試薬が固定されたチャネル部分の温度を制御する第２の温度制御デバイスとを備えたサンプルの送達のための装置が開示されている。特許文献３には、ガラス基板又はプラスティック基板上に形成された上記のような装置も開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３５１１５９６号公報（例えば、請求項２、図１，２）
【特許文献２】特許第３６４２５７４号公報（例えば、請求項１、図１，５）
【特許文献３】特表２００２−５４２０２４号公報（例えば、段落００５２、図４，３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のいずれの装置も、サンプルを装置にセットした後、サンプルの検査が終了までに必要な全ての作業工程を、その装置に備わった機能を用いて自動的に実行することが難しい。例えば、特許文献１に記載の遺伝子検出用チップでは、反応用の部位から検出用の部位へと液体を移送する工程は、チップとは別の外部のポンプを用いて行われることになる。また、特許文献２に記載の遺伝子検出用具では、反応室から検出室へと液体を移送する工程は、この検出用具を手で押圧することで行なわれることになる。また、特許文献３に記載の装置では、この装置内の反応後の液体を装置外へ排出してから、装置外で検査工程が行われることになる。従って、これらの従来の装置においては、サンプルを装置にセットしてからサンプルの検査を終了するまでの全工程を自動的に実行できるようにするために、外部の装置と組合わされる必要があり、よって、全体の装置は大掛りになる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、簡単な装置構造でもって、サンプルが装置にセットされてからサンプルの検査が終了までの全工程を自動的に実行できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面に従うサンプル検査装置は、基板と、基板内または上に一体的にそれぞれ設けられた、サンプルを保持するためのサンプルチャンバ、検査用の薬剤を保持するための薬剤チャンバ、サンプルを検査するための検査チャンバ、及び熱膨張性の流体を収容したポンプチャンバと、ポンプチャンバの温度を変化させて、ポンプチャンバの熱膨張性流体の体積を変化させるための、ポンプチャンバに結合されたポンプ温度制御デバイスとを備える。サンプルチャンバは検査チャンバに接続される。薬剤チャンバは、検査チャンバに接続されるか、または検査チャンバと同一のチャンバである。そして、検査チャンバは、ポンプチャンバに接続される。
【０００７】
このサンプル検査装置によれば、サンプルチャンバにサンプルが、また薬剤チャンバに薬剤が一端セットされれば、その後、ポンプチャンバの作用によりサンプルチャンバ内のサンプルを検査チャンバに移送してそこで薬剤と混合する移送工程、その後に、検査チャンバ内でサンプルを検査する検査工程が、自動的に実行され得る。
【０００８】
サンプルチャンバには、サンプルチャンバの温度を変化させてサンプルチャンバ内のサンプルに所定の反応を生じさせるための反応温度制御デバイスが、結合されていてもよい。反応温度制御デバイスでサンプルチャンバの温度を制御してサンプルチャンバ内でサンプルの所定の反応を行なう反応工程と、反応後のサンプルをポンプチャンバの作用により検査チャンバに移送してそこで薬剤と混合する移送工程と、その後に、検査チャンバ内でサンプルを検査する検査工程とが、自動的に実行され得る。
【０００９】
一つの実施形態では、薬剤チャンバが検査チャンバに接続され、そして、ポンプチャンバの作用により、サンプルチャンバ内のサンプルと薬剤チャンバ内の薬剤とが共に検査チャンバ内へ移送されて混合されるようになっている。
【００１０】
また、別の実施形態では、薬剤チャンバと検査チャンバとが同一のチャンバであり、そして、ポンプチャンバの作用により、サンプルチャンバ内のサンプルが検査チャンバ（薬剤チャンバ）内へ移送されて、検査チャンバ（薬剤チャンバ）内の薬剤と混合されるようになっている。
【００１１】
さらに、検査チャンバとポンプチャンバとが同一のチャンバであってもよい。
【００１２】
本発明の別の側面に従うサンプルの検査方法は、上述したサンプル検査装置のサンプルチャンバと薬剤チャンバにサンプルと薬剤をそれぞれセットする準備工程と、ポンプ温度制御デバイスによりポンプチャンバ内の熱膨張性流体の体積を変化させて、サンプルチャンバ内のサンプルを検査チャンバ内へ移送する移送工程と、検査チャンバ内でサンプル検査を行なう検査工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な装置構造でもって、サンプルが装置にセットされてからサンプルの検査が終了までの全工程を自動的に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図1は、本発明の一実施形態にかかるサンプル検査装置の平面図であり、図２は、同装置の主要流路に沿った断面図である。
【００１５】
図１及び図２に示されるサンプル検査装置１００は、ワンチップ（つまりワンユニット）として構成されており、そのワンチップの中に、DNA増幅機能とイムノクロマトグラフィーによる遺伝子検査機能と、液体を移動させるためのポンプ機能とを有している。そのため、そのワンチップ上で、サンプルのDNA増幅反応工程の開始から遺伝子検査工程の終了までを、外部から供給される電気信号により自動的に実行し且つ制御することができる。
【００１６】
すなわち、図１及び図２に示すように、ガラスまたは合成樹脂などの固体材料製の平板状の１枚の基板１０２内（またはその基板１０２上）に、役割の異なる４種類のチャンバ１０４，１０６，１０８及び１１０が一体的に形成される。第１のチャンバ１０４は、サンプルを含有したサンプル反応液を貯めておき、サンプルのDNAを増幅するための反応チャンバである。第２のチャンバ１０６は、イムノクロマトグラフィー検査用のバッファ（薬剤）液を貯めておくための薬剤チャンバである。第３のチャンバ１０８は、イムノクロマトグラフィー検査を行なうための検査チャンバである。第４のチャンバ１１０は、熱膨張性の流体（本実施形態では空気）を貯めておき、その空気の熱膨張(熱圧縮）の作用によりサンプル反応液と薬剤液を移送するためのポンプの役割をなすポンプチャンバである。図２に示すように、これらのチャンバ１０４，１０６，１０８及び１１０、並びにこれら間を繋ぐ後述する流路１１２及び１１４は、いずれも、基板１０２の下面に形成された凹部をまたは溝であり、それらの底壁は、基板１０２の下面に密着された底蓋１２４により構成される。
【００１７】
反応チャンバ１０４は、例えば図1に示すような蛇行形の平面形状を有する。反応チャンバ１０４は、その一端部に、サンプル反応液を外部から反応チャンバ１０４内へ注入するためのサンプル注入口１１６を有し、このサンプル注入口１１６は基盤１０２の上面に開口する。サンプル注入口１１６の開口形状は、サンプル反応液を注入する器具（例えばピペットまたはシリンジ）の出口端部にフィットする、又は出口端部がサンプル注入口１１６から容易に外れないようそれを収容できる形状（例えばテーパ形状）になっている。反応チャンバ１０４は、その中央部にて、それより細い第１の流路１１２を通じて、ポンプチャンバ１１０に接続される。第1の流路１１２は、反応チャンバ１０４内のサンプル反応液をポンプチャンバ１１０へ移送するためのものである。反応チャンバ１０４は、その他端部に、サンプル反応液の移送時に、サンプル注入口１１６とともに外気を反応チャンバ１０４内の取り込むためにブレスホール１１８を有し、このブレスホール１１８は、基板１０２の上面に開口する。
【００１８】
薬剤チャンバ１０６は、その一端部に、薬剤液（イムノクロマトグラフィー検査用のバッファ）を外部から薬液チャンバ１０６内へ注入するための薬剤注入口１２０を有し、この薬剤注入口１２０は、基板１０２の上面に開口する。薬剤チャンバ１０６は、その他端部にて、それより細い第２の流路１１４を通じて、ポンプチャンバ１１０に接続される。第２の流路１１４は、薬剤チャンバ１０６内の薬剤液をポンプチャンバ１１０へ移送するためのものである。薬剤注入口１２０は、薬剤液の移送時に外気を薬剤チャンバ１０６内の取り込むためにブレスホールとしての役目ももつ。
【００１９】
検査チャンバ１０８は、ポンプチャンバ１１０に直接的に接続される。検査チャンバ１０８内には、紙等の繊維の集合体をベースとするイムノクロマトグラフィー検査スティック１２２が収容される。イムノクロマトグラフィー検査スティック１２２の頭部は、検査チャンバ１０８から出てポンプチャンバ１１０内へ入っており、図２に示されるように、ポンプチャンバ１１０の底部に配置される。
【００２０】
ポンプチャンバ１１０は、その中に空気を貯めており、その空気の熱圧縮（あるいは膨張）の作用により、反応チャンバ１０４内のサンプル反応液と薬剤チャンバ１０６内の薬剤液とを同時にポンプチャンバ１１０内に移送する役割をもつ。ポンプチャンバ１１０内にサンプル反応液と薬剤液が移送されると、そこでサンプル反応液と薬剤液が混合され、そして、その混合液がイムノクロマトグラフィー検査スティック１２２に毛細管現象で吸収されるので、イムノクロマトグラフィー検査（遺伝子検査）が実行されることになる。
【００２１】
図２に示すように、反応チャンバ１０４の下方に反応温度制御デバイス１２６が配置され、この反応温度制御デバイス１２６は、反応チャンバ１０４を加熱及び冷却して内部サンプル反応液の温度を制御する。また、ポンプチャンバ１１０の下方にポンプ温度制御デバイス１２８が配置され、このポンプ温度制御デバイス１２８は、ポンプチャンバ１１０にポンプ作用を生じさせるために、ポンプチャンバ１１０を加熱及び冷却してポンプチャンバ１１０内の空気を膨張及び圧縮する。温度制御デバイス１２６，１２８は、いずれも、例えば、P型とN型の半導体ブロックの組み合わせたペルチェ効果を利用した熱電変換デバイス、或いは、その他の種類の電気制御信号により加熱又は冷却の能力を可変制御できるデバイスである。温度制御デバイス１２６，１２８の上側の熱入出力面は、それぞれ、熱伝導率の高い金属製の熱伝導板１３０，１３２を介して（または直接的に）、反応チャンバ１０４とポンプチャンバ１１０の底壁に密着される。温度制御デバイス１２６，１２８の下側の熱入出力面は、熱伝導率の高い放熱板１３４に密着される。
【００２２】
図示省略されているが、温度制御デバイス１２６，１２８に接続され、これらを独立して制御する制御回路が、更に設けられる。
【００２３】
熱伝導板１３０，１３２には、それぞれ、反応チャンバ１０４とポンプチャンバ１１０の温度を計測するための温度センサ（図１，２では図示省略）が設けられる。この温度センサには、例えば熱電対を用いることができる。その熱電対は、熱伝導板１３０，１３２とは別の部品であってもよいが、それに代えて、熱伝導板１３０，１３２を流用したものでもよい。例えば、図３に示すように、熱伝導板１３０または１３２に、これに冶金的に接合された異種金属製の信号電線１３６との対から構成された熱電対１３８を用いることができる。尚、図３において、参照番号１４０は、この熱電対１３８の熱伝導板１３０または１３２側の信号電線である。
【００２４】
図1から分かるように、上述した構造をもつ複数（この実施形態ではの２つ）のサブ検査装置１００A，１００Bが一つの基板１０２に設けられる。各サブ検査装置１００A，１００Bは互いに独立して動作することができる。
【００２５】
以上の構造を持つサンプル検査装置１００は、外部の制御回路（図示省略）によって電気的に制御される。制御回路は、例えば、制御プログラムをマイクロプロセッサで実行するコンピュータであって、サンプル検査装置１００の温度制御デバイス１２６，１２８と上述した温度センサに電気的に接続され、温度センサから出力される電気検出信号を受け、その検出信号に応じて反応チャンバ１０４とポンプチャンバ１１０の温度を所望の温度に制御するための電気制御信号を温度制御デバイス１２６，１２８に出力する。
【００２６】
以下では、この実施形態にかかるサンプル検査装置１００の使い方とその動作について、１つのサブ検査装置１００Aに着目して説明する。
【００２７】
まず、サンプル反応液と薬剤をサンプル検査装置１００にセットするための準備工程が行なわれる。ここでは、反応チャンバ１０４に、DNAを増幅するためのサンプル反応液、すなわち、例えばサンプルとしてのターゲット鋳型とDNA増幅反応用の試薬（例えばTaqDNAポリメラーゼ、マーカが付けられたプライマ、dNTP及びMg2+など)との混合液が注入される。また、薬剤チャンバ１０６に、検査用の薬剤液、例えばイムノクロマトグラフィー検査用のバッファが注入される。後述する移送工程が開始されるまで、サンプル反応液と薬剤液は反応チャンバ１０４と薬剤チャンバ１０６内で別々に保持される。
【００２８】
その後、DNA増幅のための反応工程が開始される。反応工程では、反応温度制御デバイス１２６が制御回路からの電気制御信号により駆動されて、反応チャンバ１０４を加熱し、そして反応チャンバ１０４の温度を所定の温度変化カーブに従って繰り返し増減する。それにより、反応チャンバ１０４内でＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）を行い、サンプルに含まれているＤＮＡが増幅される。
【００２９】
反応工程が終了した後、移送工程が行なわれる。すなわち、ポンプ温度制御デバイス１２８が制御回路からの電気制御信号により駆動されて、ポンプチャンバ１１０を冷却し、それにより、ポンプチャンバ１１０内の空気が圧縮されて、反応チャンバ１０４と薬剤チャンバ１０６に負圧を加える。その結果、反応チャンバ１０４内の増幅DNAを含むサンプル反応液と、薬剤チャンバ１０６内の薬剤液とが、流路１１２，１１４を通じて、同時にポンプチャンバ１１０内に移動する。
【００３０】
移送工程によりサンプル反応液と薬剤液とがポンプチャンバ１１０内に流入すると、薬剤液は毛細管現象でイムノクロマトグラフィー検査スティック１２２の頭部に吸収される。増幅DNAを含むサンプル反応液は、イムノクロマトグラフィー検査スティック１２２の反応液入口部にセットされていた薬剤と反応し、毛細管現象によりイムノクロマトグラフィー検査スティック１２２の頭部へ向かって移動する。この時先に反応した薬剤液も一緒に頭部へ向かって移動し自動的に遺伝子検査工程が開始される。
【００３１】
検査工程はこのように自動的に開始され、そこでは、イムノクロマトグラフィー検査スティック１２２の検査チャンバ１０８内に在る検査部に含まれる薬剤とそこへ移動してきた薬剤液とが反応して、その検査部に発色反応が起こり検査が実行される。
【００３２】
以上の説明から分かるように、サンプル反応液と薬剤液とを予めサンプル検査装置１００にセットしておきさえすれば、ＤＮＡ増幅反応工程の開始から、液体移送工程を経て、イムノクロマトグラフィーによるＤＮＡ検査工程の終了までを、外部からの電気的な制御で自動的に実行し制御することができる。しかも、このサンプル検査装置１００は、ワンチップとして構成されていて簡素であり、よって、小型軽量にすることも容易である。さらには、ワンチップ内でＤＮＡ増幅から遺伝子検査までが行えるから、作業中の外部からの異物進入によるコンタミネーションの心配も殆ど無い。よって、容易かつ能率的に、サンプルの遺伝子検査を行なうことができる。
【００３３】
図４は、本発明の別の実施形態にかかるサンプル検査装置の平面図であり、図５は、同装置の主要流路に沿った断面図である。なお、これらの図４，５及び後述する他の図において、既に説明した図１，２に記載した要素と基本的に同様の機能をもつ要素には、同一の参照番号が付されている。
【００３４】
この別の実施形態にかかるサンプル検査装置２００も、ワンチップとして構成され、このワンチップ内で、DNA増幅と液体移送と遺伝子検査とを自動的に実行し制御できるようになっている。ここで、遺伝子検査の方法には、電気化学法が採用される。
【００３５】
すなわち、図４，５に示すように、１枚の基板１０２内に、反応チャンバ１０４、薬剤チャンバ１０６、検査チャンバ１０８及びポンプチャンバ１１０が形成される。検査チャンバ１０８を中心にしてスター状に複数のチャンバ１０２〜１０８に接続される。すなわち、反応チャンバ１０４は第１の流路１１２を介して検査チャンバ１０８に接続され、薬剤チャンバ１０６は第２の流路１１４を介して検査チャンバ１０８に接続され、そして、ポンプチャンバ１１０は第３の流路を介して検査チャンバ１０８に接続される。反応チャンバ１０４はサンプル注入口１１６を有し、薬剤チャンバ１０６は薬剤注入口１２０を有する。検査チャンバ１０８の天壁には、電気化学法検査用の２つの検査電極２０４が取り付けられており、各検査電極２０４の一端は検査チャンバ１０８内に入り、他端は基板１０２の上面から外へ出ている。
【００３６】
反応チャンバ１０４とポンプチャンバ１１０の底壁の下面には、それぞれ、温度制御デバイス１２６，１２８の一方の熱入出力面が、熱伝導板１３０，１３２を介して又は直接的に、密着されている。熱伝導板１３０，１３２にはそれぞれ温度センサが設けられており、各温度センサは例えば図３に示したような構造をもつことができる。温度制御デバイス１２６，１２８の他方の熱入出力面は、共通の放熱板１３４に密着される。
【００３７】
温度制御デバイス１２６，１２８、上述した温度センサ及び検査電極２０４は、図示しない制御回路に電気的に結合される。制御回路は例えばコンピュータであり、温度センサからの電気検出信号に基づいて温度制御デバイス１２６，１２８を駆動し制御し、さらに、検査電極２０２に電気検査信号を送って検査結果を電気的に取得する。
【００３８】
上記の構成をもつサンプル検査装置２００の使い方と作用を、以下に説明する。
【００３９】
まず、準備工程にて、反応チャンバ１０４内に、既に説明したようなDNAを増幅させるためのサンプル反応液が注入される。また、薬剤チャンバ１０６内に、検査用の薬剤液、例えば電気化学法遺伝子検査用の薬剤液が注入される。後述する移送工程が開始されるまで、サンプル反応液と薬剤液は反応チャンバ１０４と薬剤チャンバ１０６内で別々に保持される。その後、反応工程が実行され、そこで、反応温度制御デバイス１２６が反応チャンバ１０４を加熱してその温度を増減し、それにより、ＰＣＲを行いＤＮＡが増幅される。
【００４０】
反応工程が終了した後、移送工程が行なわれ、そこで、ポンプ温度制御デバイス１２８がポンプチャンバ１１０を冷却してポンプチャンバ１１０内の空気を圧縮し、それにより、反応チャンバ１０４と薬剤チャンバ１０６からそれぞれサンプル反応液と薬剤液とが同時にポンプチャンバ１１０内に流入し混合される。移送工程が終わった後、検査工程が開始され、そこで、検査電極２０４に電気検査信号(例えば電圧信号）が加えられて、遺伝子検査結果（例えば、検査電極２０４間の電気抵抗値）が制御回路に検出される。
【００４１】
以上のように、ワンチップの簡単な構成のサンプル検査装置２００により、ＤＮＡ増幅反応、液体の移送及び電気化学法遺伝子検査の全工程を、電気的な制御で自動的に実施し制御することができる。また、コンタミネーションの心配も殆どない。
【００４２】
図６は、本発明の更に別の実施形態にかかるサンプル検査装置の平面図であり、図７は、同装置の主要流路に沿った断面図である。
【００４３】
この更に別の実施形態にかかるサンプル検査装置３００も、ワンチップとして構成され、このワンチップ内で、DNA増幅と液体移送と遺伝子検査とを自動的に実行し制御できるようになっている。ここで、遺伝子検査の方法には、電気化学法が採用される。
【００４４】
すなわち、図６，７に示すように、１枚の基板１０２内に、サンプル注入口１１６、反応チャンバ１０４、検査チャンバ１０８及びポンプチャンバ１１０が形成される。サンプル反応液注入口１１６、反応チャンバ１０４、検査チャンバ１０８及びポンプチャンバ１１０は、この順序で直列に、相互間に流路２０６，１１２，２０２をそれぞれ介して接続される。
【００４５】
サンプル注入口１１６は、反応チャンバ１０４と同程度に大きい容量を有し、サンプル反応液を反応チャンバ１０４に注入する役目だけでなく、サンプル反応液を貯めて保持する役目をもつ。後述する反応工程が開始されるまで、サンプル反応液はサンプル注入口１１６内に保持され、反応工程が開始されると、サンプル注入口１１６から反応チャンバ１０４へ所定流量で送られることになる。
【００４６】
反応チャンバ１０４は、非常に長くかつ多数回にわたり折り返す蛇行形の1本の流路である。反応チャンバ１０４の低壁の下面に、それぞれ独立して動作する複数（例えば３つ）の反応温度制御デバイス１２６A、１２６B、１２６Cが密着される。これらの反応温度制御デバイス１２６A、１２６B、１２６Cは、反応チャンバ１０４の対応する部分を異なる温度に制御し、それにより、サンプル反応液が反応チャンバ１０４を通過する間にPCRが行なわれるようになっている。
【００４７】
検査チャンバ１０８は、遺伝子検査の実施場所としてだけでなく、検査用の薬剤を貯めて保持する場所（薬剤チャンバ）としての役割をもつ。すなわち、検査チャンバ１０８は、電気化学法検査用の２つの検査電極２０４を有する。また、図７に示すように、検査チャンバ１０８は、薬剤注入口１２０を有し、注入された薬剤（電気化学法検査用の薬剤液）２０８が検査チャンバ１０８内に保持される。或いは、このサンプル検査装置３００の工場出荷時に、検査チャンバ１０６内に薬剤２０８が既にセットされていてもよく、その場合には薬剤注入口１２０は不要である。図７に示すように、検査チャンバ１０８の側壁の最も高い位置に、反応チャンバ１０４及びポンプチャンバ１１０へ繋がる流路１１２及び２０２の開口が配置されている。それにより、後述する反応工程及び移送工程でポンプチャンバ１１０が吸引を行っても、検査チャンバ１０８内の液体は検査チャンバ１０８内に保持される。
【００４８】
ポンプチャンバ１１０の底壁の下面には、ポンプ温度制御デバイス１２８が密着される。このポンプ温度制御デバイス１２８及び上述した３つの反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cの各々と基板１０２との間に、既に説明したような構成の温度センサ（図示省略）が設けられる。
【００４９】
その他の構成は、図４，５に示したサンプル検査装置２００と基本的に同様である。
【００５０】
上記の構成をもつサンプル検査装置３００の使い方と作用を、以下に説明する。
【００５１】
まず、準備工程にて、サンプル注入口１１６に、既に説明したようなDNAを増幅させるためのサンプル反応液が注入される。また、検査チャンバ１０８内に、検査用の薬剤２０８、例えば電気化学法遺伝子検査用のバッファが注入される(或いは、このサンプル検査装置３００の工場出荷時に検査チャンバ１０８内に薬剤２０８が既にセットされていてもよい）。サンプル反応液は、後述する反応工程が開始されるまで、サンプル注入口１１６に保持される。薬剤２０８は、終始、検査チャンバ１０８内に保持される。さらに、反応チャンバ１０４の下の３つの反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cが駆動され、それぞれ、反応チャンバ１０４の対応する部分の温度を所定の異なる温度に制御する。
【００５２】
その後、反応工程が実行される。ここでは、ポンプ温度制御デバイス１２８がポンプチャンバ１１０を冷却してポンプチャンバ１１０内の空気を圧縮する。それにより、サンプル注入口１１６内のサンプル反応液が反応チャンバ１０４へ流入し、反応チャンバ１０４内を通過し、そして、検査チャンバ１０８へ流入する。サンプル反応液が反応チャンバ１０４内を通過している間、サンプル反応液は３つの反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cにより異なる温度に制御された部分を多数回にわたり繰り返し通るため、PCRが行なわれるDNAが増幅される。
【００５３】
サンプル反応液が反応チャンバ１０４の最後の端部に到達したときに、反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cが停止され、反応工程が終了する。その後、ポンプ温度制御デバイス１２８によるポンプチャンバ１１０の冷却が継続されて、サンプル反応液を検査チャンバ１０８内へ移動させる移送工程が行なわれる。サンプル反応液の全てが検査チャンバ１０８内に入ると、ポンプ温度制御デバイス１２８が停止されて移送工程が終了する。検査チャンバ１０８内でサンプル反応液と薬剤２０８が混合する。その後、検査工程が開始され、そこで、検査電極２０４に電気検査信号(例えば電圧信号）が加えられて、遺伝子検査結果（例えば、検査電極２０４間の電気抵抗値）が制御回路に検出される。
【００５４】
この実施形態にかかるワンチップ型のサンプル検査装置３００においても、ＤＮＡの増幅と移送と電気化学法遺伝子検査を、電気的な制御信号で自動的に実行し制御することができる。ワンチップ内でＤＮＡ増幅から遺伝子検査までが行われるので、コンタミネーションの心配もほとんどない。
【００５５】
図８と図９は、更にまた別の実施形態にかかるサンプル検査装置４００のDNA増幅反応に直接関与する部分だけを抜粋して示した平面図と断面図である。図８と図９には、検査用薬剤の保持と検査を実行する部分の図示は省略されている。
【００５６】
図８と図９に示されるように、このサンプル検査装置４００のDNA増幅反応に直接関与する部分は、図６と図７に示したサンプル検査装置３００から検査チャンバ１０８を取り除いたと同様な構成になっており、反応チャンバ１０４が流路１１２を通じて空気チャンバ１１０に接続されている。
【００５７】
このサンプル検査装置４００では、まず、準備工程で、サンプル反応液がサンプル注入口１１６にセットされ、反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cが駆動される。その後、反応工程が開始され、そこでは、ポンプ温度制御デバイス１２８がポンプチャンバ１１０を冷却し、サンプル反応液がサンプル注入口１１６内のサンプル反応液が反応チャンバ１０４に吸入されて、反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cにより異なる温度に制御されている部分を順次に繰り返し流れていく。サンプル反応液が異なる温度部分を順次に繰り返し流れている間に、PCRが行なわれてDNAが増幅される。サンプル反応液が反応チャンバ１０４の最後の端部に到達したとき、反応温度制御デバイス１２６A〜１２６Cが停止され、反応工程が終了する。
【００５８】
その後、移送工程が開始され、そこでは、ポンプ温度制御デバイス１２８が停止される（または、加熱を行なってもよい）。それにより、ポンプチャンバ１１０の温度が反応工程開始前と同じ常温に戻っていくので、ポンプチャンバ１１０内の空気が元の体積に膨張し、反応チャンバ１０４内のDNA増幅後のサンプル反応液は反応工程とは逆方向に流れてサンプル注入口１１６に戻る。その後、サンプル反応液はサンプル注入口１１６内に保持されるので、任意の時にサンプル注入口１１６からDNA増幅後のサンプル反応液を取り出してこれを検査することができる。
【００５９】
このサンプル検査装置４００によれば、１チップ内でＤＮＡの増幅を行うことができ、外部に液移送用のポンプ等を設置する必要が無い。また、ＤＮＡ増幅後のサンプル反応液は、サンプル注入口１１６内に貯められ保持されるので、その後の検査工程へ移行する作業が容易である。
【００６０】
このサンプル検査装置４００の変形例として、ポンプチャンバ１１０が、ポンプとして機能するだけでなく、検査チャンバとしても機能（例えば、図６及び図７に示した検査チャンバ１０８と同等の構成）を併せ持っていてもよい。その場合、反応工程後の移送工程でポンプチャンバ１１０による吸引が継続されて、反応チャンバ１０４内のサンプル反応液は検査チャンバを兼ねたポンプチャンバ１１０内に移送される。
【００６１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。例えば、各種のチャンバの具体的構成には、上に例示したもの以外の種々のものが採用できる。例えば、図1または図２に示したサンプル検査装置１００または２００において、図８に示したような構造の反応チャンバ１０４を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサンプル検査装置の平面図。
【図２】図１に示したサンプル検査装置の主要流路に沿った断面図。
【図３】温度センサの構成例を示す熱伝導板の断面図。
【図４】本発明の別の実施形態にかかるサンプル検査装置の平面図。
【図５】図４に示したサンプル検査装置の主要流路に沿った断面図。
【図６】本発明の一実施形態にかかるサンプル検査装置の平面図。
【図７】図６に示したサンプル検査装置の主要流路に沿った断面図。
【図８】更にまた別の実施形態にかかるサンプル検査装置のDNA増幅反応に直接関与する部分だけを抜粋して示した平面図。
【図９】図８に示した部分の主要流路に沿った断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１０２  基板
１０４  サンプルチャンバ
１０６  薬剤チャンバ
１０８  検査チャンバ
１１０  ポンプチャンバ
１２６、１２６A〜１２６C  反応温度制御デバイス
１２８  ポンプ温度制御デバイス
１２２  イムノクロマトグラフィー検査用スティック
２０４  検査電極
【図１】
2007212267.tif 000003
【図２】
2007212267.tif 000004
【図３】
2007212267.tif 000005
【図４】
2007212267.tif 000006
【図５】
2007212267.tif 000007
【図６】
2007212267.tif 000008
【図７】
2007212267.tif 000009
【図８】
2007212267.tif 000010
【図９】
2007212267.tif 000011