(57)【要約】【課題】様々な生化学反応カートリッジに対してそれぞれ適切な条件で高精度の検出が行える蛍光物質検出装置を提供する。【解決手段】  透光性を有するＤＮＡチップ１２の表面上の反射板３３に裏面側から励起光を照射し、反射板３３による反射光を光電子増倍管３７によって受光し、光強度を測定する。この光強度測定値を、予め記憶していた光強度基準値と比較する。その比較結果に応じて、レーザ光発生器３４の出力強度を調整する。それから、ＤＮＡチップ１２のＤＮＡプローブ３２に向けて励起光を照射し、励起された蛍光物質からの蛍光を光電子増倍管３７によって受光する。その蛍光検出パターンに基づいて検体の分析を行う。【選択図】図２
2007047110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出装置であって、
前記基板の裏面に向けて照射される励起光を発生させる励起光発生手段と、
前記透光性を有する基板を透過することで減衰した前記励起光を受光する第１の受光手段と、前記励起光により励起された前記蛍光物質が発する蛍光を受光する第２の受光手段と、
前記第１の受光手段が受光した前記減衰した励起光の光強度測定値に応じて前記励起光の出力強度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする蛍光物質検出装置。
【請求項２】
前記基板の表面側に反射手段が設けられており、
該反射手段は、前記透過した励起光が前記基板の裏面側に向かって反射するように配置されている請求項１に記載の蛍光物質検出装置。
【請求項３】
前記第１および第２の受光手段が単一の前記受光手段である、請求項２に記載の蛍光物質検出装置。
【請求項４】
前記励起光が前記基板の少なくとも一部を横切るように、前記基板を前記励起光発生手段に対して相対的に一定方向に走査する主走査と、前記基板を、前記主走査の方向に交差する方向に、前記励起光発生手段に対して相対的に移動させる副走査とを交互に複数回繰り返すことによって、前記基板の被検出領域全体に対して前記励起光を照射可能であり、
前記被検出領域には、前記蛍光物質の存在する可能性のある領域と、前記反射手段とが並置されており、
複数回行われる前記主走査の各々に先だって、前記励起光発生手段が前記反射手段に前記励起光を照射し、前記受光手段が前記反射光を受光して、該反射光の光強度測定値に基づいて前記励起光の出力強度を調整する、請求項２〜３のいずれか１項に記載の蛍光物質検出装置。
【請求項５】
前記反射手段は前記基板の表面に前記基板と一体的に設けられている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の蛍光物質検出装置。
【請求項６】
前記反射手段は前記基板の表面に隣接する位置に配置されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の蛍光物質検出装置。
【請求項７】
前記基板の被検出領域には、蛍光物質が付着しているＤＮＡを捕捉可能な複数のＤＮＡプローブが設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蛍光物質検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の蛍光物質検出装置と、
前記蛍光物質検出装置による前記蛍光物質の検出結果に基づいて、前記蛍光物質検出装置に供給される検体の生化学反応の有無および／または生化学反応状態を知ることによって、前記検体を分析する制御部と
を含む、検体分析装置。
【請求項９】
前記制御部は前記蛍光物質検出装置の動作を制御可能である、請求項８に記載の検体分析装置。
【請求項１０】
前記検体が供給される前記基板を含む生化学反応カートリッジがセットされ、前記検体の生化学反応を行わせるための処理装置をさらに含む、請求項９に記載の検体分析装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置に使用するための基板であって、
透光性を有する基板と、該基板表面に結合した標的物質を捕捉するためのプローブと、前記基板表面に設けられた反射手段と、を有するプローブ結合基板。
【請求項１２】
透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出方法において、
前記基板の裏面に向けて励起光を照射する工程と、
前記基板を透過することにより減衰した前記励起光を、受光手段によって受光する工程と、
前記受光手段が受光した前記減衰した励起光の光強度測定値と、予め設定されている光強度基準値とを比較して、その比較結果に応じて、前記励起光の出力強度を調整する工程と、
出力強度が調整された前記励起光を前記基板の裏面に照射する工程と、
前記励起光が照射された位置に存在する前記蛍光物質が発する蛍光を、前記受光手段が検出する工程と
を含むことを特徴とする蛍光物質検出方法。
【請求項１３】
透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出方法において、
表面に反射手段を有する基板の裏面に向けて励起光を照射する工程と、
前記励起光が前記反射手段により反射された反射光を、受光手段によって受光する工程と、
前記受光手段が受光した反射光の光強度測定値と、予め設定されている光強度基準値とを比較して、その比較結果に応じて、前記励起光の出力強度を調整する工程と、
出力強度が調整された前記励起光を前記基板の裏面に照射する工程と、
前記励起光が照射された位置に存在する前記蛍光物質が発する蛍光を、前記受光手段が検出する工程と
を含むことを特徴とする蛍光物質検出方法。
【請求項１４】
単一の前記受光手段によって、前記反射光と前記蛍光を受光する、請求項１３に記載の蛍光物質検出方法。
【請求項１５】
前記受光手段のうちの反射光受光手段によって前記反射光を受光し、前記受光手段のうちの蛍光受光手段によって前記蛍光を受光する、請求項１３に記載の蛍光物質検出方法。
【請求項１６】
前記励起光が前記基板の少なくとも一部を横切るように、前記基板を前記励起光発生手段に対して相対的に一定方向に走査する主走査と、前記基板を、前記主走査の方向に交差する方向に、前記励起光発生手段に対して相対的に移動させる副走査とを交互に複数回繰り返すことによって、前記基板の被検出領域全体に対して前記励起光を照射し、
複数回行われる前記主走査の各々に先だって、前記励起光発生手段が前記反射手段に前記励起光を照射し、前記受光手段が前記反射光を受光して、該反射光の光強度測定値に基づいて前記励起光の出力強度を調整する、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の蛍光物質検出方法。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の蛍光物質検出方法の各工程と、前記蛍光の検出結果に基づいて、検体の生化学反応の有無および／または生化学反応状態を知ることによって前記検体を分析する工程とを含む、検体分析方法。
【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、核酸等のサンプル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検出するために、蛍光物質を検出する装置と、それを含む検体分析装置と、蛍光物質検出方法および検体分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の検体を分析する検体分析装置には、抗原抗体反応を利用した免疫学的な方法や、核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法がある。免疫学的な方法の一例では、被検出物質と特異的に結合する抗体または抗原等のタンパク質をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、またはガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質との抗原抗体反応を行わせる。核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法の一例では、一本鎖の核酸をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、ガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質と核酸ハイブリダイゼーションを行わせる。これらの方法は、酵素、蛍光物質、または発光性物質等の、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である標識化抗体、標識化抗原、または標識化核酸等を用いる。そして、抗原抗体化合物またはハイブリダイズされた二本鎖の核酸を検出して、被検出物質（ターゲット）の有無の検出やその定量を行う。
【０００３】
これらの技術を発展させたものとして、例えば特許文献１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、いわゆるＤＮＡアレイが開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１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アレイと同様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アレイやタンパク質アレイ等を用いることによって、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、様々な検体分析における、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、内部で生化学反応を行わせる使い捨て可能な生化学反応カートリッジが提案されている。例えば、特許文献２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設する構成が開示されている。この生化学反応カートリッジによると、圧力差を利用して溶液を各チャンバへ移動させることにより検体中のＤＮＡの抽出、増幅、またはハイブリダイゼーション等の反応を内部で行わせることが可能である。
【０００６】
そして、このような生化学反応カートリッジ内に外部から溶液を注入する方法としては、外部の電動シリンジポンプや真空ポンプを利用する方法がある。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、圧力差以外にも、重力や毛細管現象や電気泳動を利用する方法が知られている。さらに、生化学反応カートリッジの内部に配設できる小型のマイクロポンプとして、特許文献２にはダイアフラムポンプ、特許文献３には発熱素子を利用したポンプ、特許文献４には圧電素子を利用したポンプがそれぞれ開示されている。
【０００７】
生化学反応カートリッジとして、またはその一部として用いられるＤＮＡチップに、情報記憶用のＩＣを設け、このＩＣに記憶された同定情報を利用してＤＮＡの同定を行う構成がある。具体的には、特許文献５に、ＤＮＡチップの塩基配列情報や検体の情報を情報記憶用ＩＣに書き込むことが開示されている。
【０００８】
また、ＤＮＡチップ上のサンプルのハイブリダイゼーション状態を検知するために、サンプルに付着した蛍光物質（蛍光標識）を読み取る方法がある。具体的には、特許文献６に、蛍光物質を読み取ってターゲットの検出を行うために、蛍光を発生させるようにＤＮＡチップに照射する励起光を適宜に較正する方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許第５，４４５，９３４号明細書
【特許文献２】特表平１１−５０９０９４号公報
【特許文献３】特許第２８３２１１７号明細書
【特許文献４】特開２０００−２７４３７５号公報
【特許文献５】特開２００１−１４７２３１号公報
【特許文献６】特表２００２−５３８４２７号公報
【非特許文献１】アンジェリカ ロイキング（Angelika Lueking）他５名、「プロテイン マイクロアレイズ フォー ジーン エクスプレッション アンド アンチボディ スクリーニング（Protein Microarrays for Gene Expression and Antibody Screening）」、アナリティカル バイオケミストリー（Analytical Biochemistry） Vol.270(1)、アカデミック プレス（Academic Press）、１９９９年５月１５日、p.103〜111
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
生化学反応を生じさせるために様々な溶液を内蔵し、検体が供給される生化学反応カートリッジは、二次感染や汚染の防止と、使い勝手の観点から、使い捨てにすることが好ましい。しかし、マイクロポンプを内蔵した生化学反応カートリッジは高価であるという問題がある。
【００１０】
したがって、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、検体注入後は溶液を外部に流出させずに一連の生化学反応を進められる構造の、使い捨ての生化学反応カートリッジが一般に利用されている。
【００１１】
個々のＤＮＡチップは、ハイブリダイゼーションという単独の生化学反応のみを行うためのものである。しかし、ＤＮＡチップを内蔵する生化学反応カートリッジは、各種の生化学反応を連続的に行い、最後に検出工程を行う場合がある。生化学反応カートリッジによっては、例えば、内蔵するＤＮＡチップの基板の材質、厚さ、透光率等が異なる場合がある。このようにＤＮＡチップの基板の材質、厚さ、透光率等が異なる生化学反応カートリッジに対して常に同一の条件で励起光を照射して蛍光の検出を行っても、誤差が大きくて高精度の検出が行えない可能性がある。
【００１２】
また、蛍光物質は一般的に励起光によって劣化が生じやすく、長時間または高い強度の励起光が照射されると蛍光物質の劣化が生じ検出精度が低下する場合がある。
【００１３】
そこで本発明の目的は、様々な生化学反応カートリッジに対してそれぞれ適切な条件で高精度の検出が行える蛍光物質検出装置と、それを含む検体分析装置と、蛍光物質検出方法および検体分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の特徴は、透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出装置であって、基板の裏面に向けて照射される励起光を発生させる励起光発生手段と、透光性を有する基板を透過することで減衰した励起光を受光する第１の受光手段と、励起光により励起された蛍光物質が発する蛍光を受光する第２の受光手段と、第１の受光手段が受光した減衰した励起光の光強度測定値に応じて励起光の出力強度を調整する調整手段とを備えるところにある。
【００１５】
また、本発明のもう１つの特徴は、透光性を有する基板の表面上の蛍光物質を検出する蛍光物質検出方法において、基板の裏面に向けて励起光を照射する工程と、基板を透過することにより減衰した励起光を、受光手段によって受光する工程と、受光手段が受光した減衰した励起光の光強度測定値と、予め設定されている光強度基準値とを比較して、その比較結果に応じて、励起光の出力強度を調整する工程と、出力強度が調整された励起光を基板の裏面に照射する工程と、励起光が照射された位置に存在する蛍光物質が発する蛍光を、受光手段が検出する工程とを含むところにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、様々な基板を用いても、適切な光強度の励起光を用いることによって精度良く蛍光物質の検出が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
なお、以下の実施形態においては、生化学反応カートリッジを用いる形態について詳細に説明する。しかし、本発明においてはこれに限らず、いわゆるＤＮＡチップの検出装置としても用いることが可能である。その場合、使用する光学系によっては反射手段を設けない形態もありえる。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１には、本発明の第１の実施形態における検体分析装置が概略的に示されている。この検体分析装置の処理装置は、本実施形態において反応場となる生化学反応カートリッジ１が載置されるテーブル１３を有している。テーブル１３上には、電磁石１４と、ペルチェ素子１５，１６と、第１の通信部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。電磁石１４は、生化学反応カートリッジ１内に電磁力を作用させるものである。ペルチェ素子１５，１６は、生化学反応カートリッジ１の温度を制御するものである。第１の通信部２６は、処理装置のデータを、後述する生化学反応カートリッジ１内のＩＣチップ２５に記憶させるために、ＩＣチップ２５に対して電力の送信や信号の送受信を行うものである。
【００２０】
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によって空気を排出または吸引するための出入口であり、それぞれ１０個ずつのポンプノズル２０，２１を有するポンプブロック２２，２３とが配置されている。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ている。図示しない電動切換バルブとポンプ１８，１９は制御部１７に接続されている。
【００２１】
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。この制御部１７は、ポンプノズル２０，２１を１個ずつ独立して開閉して電動シリンジポンプ１８，１９に対する接続および遮断を制御したり、全てのポンプノズル２０，２１を同時に開閉するなどの制御を行うことができる。また、制御部１７は、電磁石１４およびペルチェ素子１５，１６を適宜に作動させることによって、生化学反応カートリッジ１内での生化学反応を実行させる。
【００２２】
テーブル１３およびポンプブロック２２，２３の外部に、検出用エリア２８が設けられている。この検出用エリア２８は、生化学反応カートリッジ１のＤＮＡチップ１２のハイブリダイゼーション状態を検知するため、すなわち蛍光物質を検出するために設けられている。
【００２３】
検出用エリア２８には、ＸＹステージ２９と、蛍光検出ユニット３０と、第２の通信部３１が設けられており、これらも制御部１７に接続されている。ＸＹステージ２９は、生化学反応カートリッジ１のＸ方向への移動（主走査）と、Ｙ方向への移動（副走査）を行うためのものである。副走査は、１回の主走査が行われる度に、その主走査のスキャン幅分だけ、主走査方向に交差する方向（本実施形態では直交する方向）に行われる。蛍光検出ユニット３０の詳細な構成については後述するが、主に光学機器で構成され、蛍光体を励起させて発生させた蛍光の強度を測定可能なものである。また、蛍光検出ユニット３０は、励起光の強度を適宜に調整することもできる。第２の通信部３１は、生化学反応カートリッジ１内のＩＣチップ２５に対して、電力の送信や信号の送受信を行うものである。
【００２４】
さらに、制御部１７の指令によって生化学反応カートリッジ１をテーブル１３上から検出用エリア２８へ搬送するカートリッジ搬送部２７が設けられ、制御部１７に接続されている。
【００２５】
次に、本発明の主な特徴の１つである蛍光検出ユニット３０の構成について、図２を参照して説明する。蛍光検出ユニット３０は、主に、レーザ光発生器３４と、スプリッタ３５と、対物レンズ３６と、光電子増倍管３７と、レンズ３８と、フィルタ３９を有している。
【００２６】
レーザ光発生器３４は、レーザ光（励起光）を照射して、生化学反応カートリッジ１のＤＮＡチップ１２に位置する検体中の蛍光物質を励起して蛍光を発生させるためのレーザ光源であり、出力強度を調整可能である。スプリッタ３５は、レーザ光発生器３４からのレーザ光をＤＮＡチップ１２へ向けて９０度屈曲させるとともに、ＤＮＡチップ１２からの反射光や蛍光を透過させる。対物レンズ３６は、ＤＮＡチップ１２に対向し、制御部１７および上下機構（図示せず）によって位置調整されてレーザ光をＤＮＡチップ１２に集光させる。レンズ３８は、スプリッタ３５を透過したＤＮＡチップ１２からの反射光や蛍光を光電子増倍管３７に集光させる。光電子増倍管３７は、レンズ３８により集光された光が入射され、その入射光を検出するものである。フィルタ３９は、制御部１７および移動機構（図示せず）によって、ＤＮＡチップ１２から光電子増倍管３７へ至る光路上と光路外との間を移動可能である。このフィルタ３９は、光路内に位置するときに、ＤＮＡチップ１２からの蛍光を透過させるが、ＤＮＡチップ１２からの反射光を遮断するものである。
【００２７】
このような構成であるため、レーザ光発生器３４からスプリッタ３５を介して対物レンズ３６に入射した平行光（レーザ光）が、対物レンズ３６によってＤＮＡチップ１２上に合焦する。そして、レーザ光によって励起された蛍光物質から発せられる蛍光や、ＤＮＡチップ１２に設けられた後述する反射板３３からの反射光が、対物レンズ３６によって平行光にされた後、スプリッタ３５を透過する。スプリッタを透過した平行光は、フィルタ３９が光路外にある場合にはそのままの状態で、フィルタ３９が光路上に位置する場合には蛍光のみが透過して、レンズ３８を介して光電子増倍管３７に入射する。光電子増倍管３７は、入射した光を検出してその光強度を測定する。
【００２８】
次に、この処理装置における反応場となる生化学反応カートリッジ１について詳細に説明する。
【００２９】
生化学反応カートリッジ１の本体（筐体）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または半透明の合成樹脂から構成されている。
【００３０】
図３に示すように、生化学反応カートリッジ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ための検体入口２ａが設けられ、ゴムキャップ２により封止されている。また、生化学反応カートリッジ１の側面には、内部の溶液を移動させるためにノズルを挿入して加圧または減圧を行うための複数のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、ゴムキャップ３により封止されている。カートリッジ１の両面とも同様の構成になっている。
【００３１】
生化学反応カートリッジ１にはＩＣチップ２５が設けられている。ＩＣチップ２５は、不揮発性の記憶部と、外部からの電力の受信と信号の送受信のための通信部を有している。ＩＣチップ２５の記憶部には、生化学反応カートリッジ１を識別するための識別情報（ＩＤ）が書き込まれている。さらに、この記憶部に、生化学反応カートリッジ１の種別や、処理工程の手順や、生化学反応の結果を分析するための分析用情報なども書き込まれることが好ましい。
【００３２】
通常、処理装置またはそれに付属する装置には、生化学反応カートリッジ１の種別ごとの処理工程の手順が記憶されている。前記したようにＩＣチップ２５に生化学反応カートリッジ１の種別が書き込まれている場合には、その種別を読み取ってそれに適合する処理工程の手順を選択し、その手順に則って処理を行う。しかし、生化学反応カートリッジ１の種別が、処理装置またはそれに付属する装置に記憶されていない種別であった場合には、ＩＣチップ２５に書き込まれている処理工程の手順を読み込んで、その手順に則って処理を行う。処理工程の手順として書き込まれるデータの中には、生化学反応を起こすために加えられる温度条件等も含まれていてもよい。
【００３３】
図４は生化学反応カートリッジ１の平面断面図を示している。前記したように片側の側面には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のほとんどは、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または反応を起こす場所であるチャンバ５ａ〜５ｔに連通している。つまり、ノズル入口３ａ〜３ｊは流路４ａ〜４ｊを介してチャンバ５ａ〜５ｊに連通している。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に連通している。ただし、本実施形態では、ノズル入口３ｎ，３ｐ，３ｑ，３ｓはチャンバに連通しておらず予備になっており、使用されない。
【００３４】
検体入口２ａはチャンバ７に連通し、チャンバ７は流路６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｋを介してチャンバ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｋに連通しているとともに、流路１０を介してチャンバ８に連通している。チャンバ８は流路６ｇ，６ｏを介してチャンバ５ｇ，５ｏに連通しているとともに、流路１１を介してチャンバ９に連通している。チャンバ９は流路６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｒ，６ｔを介してチャンバ５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｒ，５ｔに連通している。また、流路１０は流路６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｌ，６ｍを介してチャンバ５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｌ，５ｍに連通している。
【００３５】
チャンバ９の底面には角孔が開けられ、この角孔に、図２，５に示すＤＮＡチップ１２が、プローブ面を上にしてに貼り付けられている。ＤＮＡチップ１２は、１平方インチ（約６４５ｍｍ2）程度の大きさを持つガラス板の固相表面に、数十〜数十万種類の異なるＤＮＡプローブ３２が高密度に並べられたものである。本実施形態では、このＤＮＡチップ１２を用いて、検体中のＤＮＡとハイブリダイゼーション反応を行わせることによって、一度に数多くの遺伝子を検査できる。これらのＤＮＡプローブ３２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３２のアドレス（何行・何列と示される位置）を、情報として容易に取り出すことができる。なお、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、各個人の遺伝子多型等がある。また、ＤＮＡチップ１２には、ＤＮＡプローブ３２がマトリックス状に配置された領域と並置して、反射板３３が設けられている。この反射板３３は、ＤＮＡチップ１２の裏面からの励起光（図２に示すレーザ光）を反射するものである。
【００３６】
ここで、本実施形態において検体の処理を行うための、各チャンバ５ａ〜５ｔのセッティングの一例を示す。チャンバ５ａには、細胞壁を破壊するＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）を含む第１の溶血剤が、チャンバ５ｂには、界面活性剤等のタンパク質変性剤を含む第２の溶血剤がそれぞれ収容されている。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収容されている。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られる第１、第２の抽出洗浄剤がそれぞれ収容されている。
【００３７】
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なる溶出液が収容されている。チャンバ５ｇには、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）に必要な薬剤、すなわち、プライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光剤を含むＣｙ３−ｄＵＴＰ（アマシャム バイオサイエンス株式会社製の蛍光標識）等の混合液が収容されている。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物質（蛍光標識）付きの検体ＤＮＡと蛍光物質（蛍光標識）とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤が収容されている。チャンバ５ｉには、ＤＮＡチップ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収容されている。
【００３８】
なお、チャンバ５ｅは血液のＤＮＡ以外の塵埃を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｆは、チャンバ５ｌ，５ｍからの第１、第２の抽出洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｒは第１、第２の洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｋ，５ｏ，５ｔは、溶液がノズル入口に流れ込まないようにするために設けられたブランクのチャンバである。
【００３９】
本実施形態では、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、前記した処理装置（図１参照）にセットする。そして、生化学反応カートリッジ１の内部で、ＤＮＡ等の抽出および増幅を行わせ、増幅された検体ＤＮＡと生化学反応カートリッジ１の内部にあるＤＮＡチップ１２のＤＮＡプローブ３２との間で、ハイブリダイゼーションを行わせる。一方、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質（蛍光標識）付きの検体ＤＮＡと蛍光物質（蛍光標識）の洗浄を行うことができる。
【００４０】
このような処理装置および生化学反応カートリッジ１を用いて、本実施形態において検体の生化学反応を生化学反応カートリッジ１内にて生じさせる方法について具体的に説明する。
【００４１】
まず、検査者が、検体である血液を収容した注射器の針（図示せず）を、生化学反応カートリッジ１の検体入口２ａを塞いでいるゴムキャップ２を貫通させて、注射器内の血液を検体入口２ａからチャンバ７に注入する。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上に置く。そして、検査者が、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１の矢印の方向に移動させる。すると、ポンプノズル２０，２１が、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通して挿入される。
【００４２】
検査者が、入力部２４から実験開始の命令を入力すると処理が始まる。図６は生化学反応およびその後処理の手順を説明するフローチャートである。
【００４３】
まず、ステップＳ１で、制御部１７が、ポンプノズル２０，２１を制御してノズル入口３ａ，３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ａ内の第１の溶血剤を、血液の入ったチャンバ７に流し込む。このように、ノズル入口３ａにポンプノズル２０を挿入して空気を噴出して加圧し、ノズル入口３ｋにポンプノズル２１を挿入して空気を吸引して減圧することによって、チャンバ５ａ内の第１の溶血剤が血液の入ったチャンバ７内に流れ込む。この様子が、チャンバ５ａ，７，５ｋを通る断面図である図７に示されている。
【００４４】
本実施形態では、空気の供給および吸引のタイミングをずらすことによって、各チャンバへの加圧および減圧を制御してカートリッジ１内を溶液を円滑に流すことができる。さらに、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って、溶液をより円滑に流すことも可能である。例えば、溶血剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、ステップＳ１において、電動シリンジポンプ１９からの空気の吸引を、電動シリンジポンプ１８からの空気の噴出を開始してから１０〜２００ミリ秒後に開始するように制御する。それによると、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。これは、以下の各工程における溶液の移動についても同様である。
【００４５】
また、電動シリンジポンプ１８，１９を用いて空気の供給を容易に制御しつつ、ノズル入口３ａ，３ｏのみを開にして、電動シリンジポンプ１８，１９によって空気の噴出および吸引を交互に繰り返す。こうして、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。あるいは、電動シリンジポンプ１９から空気を連続して噴出することによって、気泡を発生させながら攪拌を行う。
【００４６】
このようにして、第１の溶血剤の流動および撹拌の工程（ステップＳ１）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、第１の溶血剤の流動および撹拌の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００４７】
次に、ステップＳ２において、ノズル入口３ｂ，３ｋのみを開にして、ステップＳ１と同様の原理でチャンバ５ｂ内の第２の溶血剤をチャンバ７に流し込む。そして、ステップＳ１と同様の攪拌を行う。
【００４８】
このようにして第２の溶血剤の流動および撹拌の工程（ステップＳ２）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、第２の溶血剤の流動および撹拌の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００４９】
さらに、ステップＳ３において、ノズル入口３ｃ，３ｋのみを開にして、ステップＳ１，Ｓ２と同様の原理でチャンバ５ｃ内の磁性体粒子をチャンバ７に流し込む。そして、ステップＳ１と同様の攪拌を行う。このステップＳ３によって、ステップＳ１，Ｓ２において細胞が溶解して得られたＤＮＡが磁性体粒子に付着する。
【００５０】
このようにして磁性体粒子の流動および撹拌の工程（ステップＳ３）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、磁性体粒子の流動および撹拌の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００５１】
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から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１８から空気を吸引して、チャンバ７内の溶液をチャンバ５ｅに移動させる。この移動の際に、磁性体粒子およびＤＮＡを、流路１０の電磁石１４の上方位置で捕捉する。なお、電動シリンジポンプ１８，１９による空気の吸引および噴出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ７と５ｅの間を２回往復させることにより、ＤＮＡの捕捉効率を向上させている。さらに往復回数を増やせば、捕捉効率を一層高めることができる。ただし、処理時間が余分に掛かることになる。
【００５２】
このように、ステップＳ１〜Ｓ４にて、幅１〜２ｍｍ程度で高さ０．２〜１ｍｍ程度の小さい流路１０上で、流動状態のＤＮＡを、磁性体粒子を利用して極めて効率良く捕捉する。なお、仮に、捕捉ターゲット物質がＤＮＡではなく、ＲＮＡまたはタンパク質の場合にも同様に効率の良い捕捉が行える。
【００５３】
このようにして磁性体粒子およびＤＮＡの捕捉工程（ステップＳ４）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、磁性体粒子およびＤＮＡの捕捉工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００５４】
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のみを開とする。そして、電動シリンジポンプ１９から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１８から空気を吸引して、チャンバ５ｌ内の第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｆに移動させる。この際に、ステップＳ４で捕捉された磁性体粒子およびＤＮＡが、抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。さらに、電磁石１４をオンにして、ステップＳ４と同様の原理で磁性体粒子およびＤＮＡと抽出洗浄液とをチャンバ５ｌ内とチャンバ５ｆの間を２回往復させる。それによって、洗浄された磁性体粒子およびＤＮＡを流路１０の電磁石１４の上方位置に回収し、第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｌに戻す。
【００５５】
このように、第１の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程（ステップＳ５）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、第１の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００５６】
ステップＳ６において、ノズル入口３ｆ，３ｍのみを開いてステップＳ５と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ５ｍ内の第２の抽出洗浄液と、磁性体粒子およびＤＮＡとを移動させて、磁性体粒子およびＤＮＡをさらに洗浄してから電磁石１４の上方位置に回収し、第２の抽出洗浄液をチャンバ５ｍに戻す。
【００５７】
このように、第２の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程（ステップＳ６）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、第２の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００５８】
続いて、ステップＳ７において電磁石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から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ｄ内の溶出液をチャンバ８に移動させる。この溶出液の作用によって、磁性体粒子とＤＮＡが分離し、ＤＮＡのみが溶出液とともにチャンバ８に移動し、磁性体粒子は流路１０内に残る。
【００５９】
このようにして、溶出液を流して磁性体粒子とＤＮＡを分離させる工程（ステップＳ７）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、溶出液を流して磁性体粒子とＤＮＡを分離させる工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００６０】
このステップＳ７において、ＤＮＡの抽出および精製が行われる。本実施形態では、抽出洗浄液を収容するチャンバ５ｌ，５ｍと、洗浄後の廃液を溜めるためのチャンバ５ｆが用意されているので、カートリッジ１内でＤＮＡの抽出および精製を行うことが可能である。
【００６１】
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から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ｇ内のＰＣＲ用薬剤（例えば、プライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光標識等の混合液）をチャンバ８に流し込む。さらに、ノズル入口３ｇ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１８，１９による空気の噴出および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分のサイクルを３０回繰り返してＰＣＲを行い、溶出されたＤＮＡを増幅する。
【００６２】
このようにして、溶出されたＤＮＡの増幅工程（ステップＳ８）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、溶出されたＤＮＡの増幅工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００６３】
ステップＳ９でノズル入口３ｇ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引して、チャンバ８内の溶液をチャンバ９に移動させる。さらに、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わせる。この時、電動シリンジポンプ１８，１９による空気の噴出および吸引を交互に繰り返して、チャンバ９内の溶液を流路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。
【００６４】
このようにして、ハイブリダイゼーション工程（ステップＳ９）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、ハイブリダイゼーション工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００６５】
次にステップＳ１０において、同じく４５℃に保持したまま、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から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引する。それによって、チャンバ９内の溶液をチャンバ５ｒに移動させるとともに、チャンバ５ｈ内の第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。このように、ノズル入口３ｈにポンプノズル２０を挿入し空気を噴出して加圧し、ノズル入口３ｒにポンプノズル２１を挿入し空気を吸引して減圧することによって、チャンバ５ｈ内の第１の洗浄液が、チャンバ９を通してチャンバ５ｒ内に流れ込む。この様子が、チャンバ５ｈ，９，５ｒを通る断面図である図８に示されている。電動シリンジポンプ１８，１９の吸引および噴出を交互に繰り返して、この溶液をチャンバ５ｈ，９，５ｒの間を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。
【００６６】
このようにして、第１の洗浄液による洗浄工程（ステップＳ１０）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、第１の洗浄工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００６７】
さらに、ステップＳ１１において、同じく４５℃に保持したまま、ノズル入口３ｊ、３ｒのみを開いて、ステップＳ１０と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ５ｊ内の第２の洗浄液をチャンバ９を通してチャンバ５ｒに流し込んでＤＮＡの洗浄をさらに行い、最後に溶液をチャンバ５ｊに戻す。
【００６８】
このようにして、第２の洗浄液による洗浄工程（ステップＳ１１）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、第２の洗浄液による洗浄工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００６９】
本実施形態では、第１、第２の洗浄液を収容するチャンバ５ｈ，５ｊと、洗浄後の廃液を溜めるためのチャンバ５ｒが用意されているので、前記の通り生化学反応カートリッジ１内でＤＮＡチップ１２の洗浄を行うことが可能である。
【００７０】
ステップＳ１２で、ノズル入口３ｉ，３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引して、チャンバ５ｉ内のアルコールを、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに移動させる。その後に、ノズル入口３ｉ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１８から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引してチャンバ９内を乾燥させる。
【００７１】
このようにして、アルコールの流動および乾燥の工程（ステップＳ１２）を行ったら、第１の通信部２６から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて信号を送信する。この信号は、アルコールの流動および乾燥の工程の完了と、その工程の各種条件と、終了時刻とを表すものであり、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。
【００７２】
以上述べたステップＳ１〜Ｓ１２によって、検体の生化学反応（例えばＤＮＡのハイブリダイゼーション）を生化学反応カートリッジ１内で行わせることができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、ノズル入口３ａ〜３ｔがカートリッジ１の２つの面、つまり両側部に集中して設けられている。そのため、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等の形状や配置を単純化することができる。さらに、必要なチャンバや流路を確保しながら、ポンプブロック２２，２３により生化学反応カートリッジ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る。それによって、ポンプブロック２２，２３の構成も簡単にすることができる。また、ノズル入口３ａ〜３ｔを全て同じ高さに直線的に並ぶように配置することによって、ノズル入口３ａ〜３ｔに接続される流路４ａ〜４ｔの高さは全て同じになり、流路４ａ〜４ｔの作製が容易になる。
【００７４】
また、図１に示す処理装置において、ｎ個の生化学反応カートリッジ１を同時に使用できるようにポンプブロック２２，２３をｎ倍に長くした構成にすることができる。その場合、ｎ個の生化学反応カートリッジ１を直列に並べて、ｎ個の生化学反応カートリッジ１のそれぞれに対して必要な工程を同時に行うことができる。したがって、構成は極めて簡単でありながら多数の生化学反応カートリッジにおいて同時に生化学反応を行わせることが可能である。
【００７５】
以上説明した処理工程（ステップＳ１〜Ｓ１２）の後に、ステップＳ１３において、検査者が図示しないレバーを操作して、ポンプブロック２２，２３を生化学反応カートリッジ１から離れる方向に移動させる。それによって、ポンプノズル２０，２１が生化学反応カートリッジ１のノズル入口３ａ〜３ｔから外れる。そして、ステップＳ１４において、カートリッジ搬送部２７（図１参照）を用いて、生化学反応カートリッジ１をテーブル１３から検出用エリア２８に搬送する。この検出用エリア２８において、生化学反応カートリッジ１の生化学反応の測定および解析を行う。
【００７６】
ステップＳ１５において、ＤＮＡチップ１２に捕捉された、ハイブリダイゼーションされたＤＮＡを蛍光検出ユニット３０によって検出する。検出結果は、第２の通信部３１から、ＩＣチップ２５の通信部（図示せず）に向けて送信され、ＩＣチップ２５の記憶部（図示せず）に記憶される。こうして、ステップＳ１〜Ｓ１２の各工程の（時間経過を含む）推移および各種条件と、その各工程を経たＤＮＡチップ１２の検出結果とが、生化学反応カートリッジ１のＩＣチップ２５に記憶される。なお、この蛍光検出工程（ステップＳ１５）の詳細については後述する。
【００７７】
それから、ステップＳ１６において、制御部１７が、蛍光検出したパターンを分析する。なお、生化学反応カートリッジ１が、予め処理装置に記憶されていない種別である場合には、検出パターンの分析にあたって、ＩＣチップ２５に書き込まれている分析用情報を読み込み、その分析用情報に基づいて分析を行う。
【００７８】
ここで、本実施形態における蛍光検出と分析の原理について説明する。例えば、生化学反応カートリッジ１およびＤＮＡチップ１２が感染症検出用のものである場合には、ＤＮＡプローブ３２の設定の仕方によって、いくつかの感染症が一度に検出できる。ＤＮＡプローブ３２が５×５のマトリックス状に配置されたＤＮＡチップ１２を例にとって考えると、感染症Ａ〜Ｅがそれぞれ単独で検出されたときのパターンが図９（ａ）〜（ｅ）に示す５通りとなるように設定できる。なお、図９（ａ）〜（ｅ）において、黒丸は、ターゲットがＤＮＡプローブ３２とハイブリダイゼーションして捕捉されており、ターゲットに付着した蛍光物質（蛍光標識）が蛍光を発している状態を示す。一方、白丸は、ターゲットがＤＮＡプローブ３２とハイブリダイゼーションせず捕捉されずに、蛍光標識が存在しない状態を示している。
【００７９】
図９（ａ）〜（ｅ）に示す例では、同一列に含まれるＤＮＡプローブ３２は全て、同じ感染症に感染したときに存在するＤＮＡとハイブリダイゼーションするように設定されている。そして、各列毎に異なる感染症のＤＮＡに対応するように設定されている。従って、図９（ａ）のパターンの検出結果が得られた場合には、感染症Ａへの感染が認められ、同様に、図９（ｂ）〜（ｅ）のパターンの検出結果が得られた場合には、それぞれ感染症Ｂ〜Ｅへの感染が認められる。このような検出パターンに基づく感染判断方法は、制御部１７に予め記憶されている分析用情報に含まれている。
【００８０】
このように、蛍光物質が付着したＤＮＡプローブ３２の配列パターンに基づいて、目的とする検体分析を精度良く行うためには、ステップＳ１５において、蛍光検出を精度良く行うことが重要である。特に、様々な種類の生化学反応カートリッジ１およびＤＮＡチップ１２に対応して、その都度正確な検出を行うことが必要である。
【００８１】
そこで、本実施形態の蛍光検出工程を、図１０に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００８２】
まず、ステップＳ１０１において、フィルタ３９を、ＤＮＡチップ１２から光電子増倍管３７に至る光路から外す。そして、ＸＹステージ２９（図１参照）を動作させて、レーザ光発生器３４からのレーザ光（励起光）がＤＮＡチップの反射板３３に入射するように生化学反応カートリッジ１を動かす。そこで、ステップＳ１０２において、レーザ光発生器３４から反射板３３に励起光を照射し、ステップＳ１０３において、光電子増倍管３７により反射板３３からの反射光の光強度測定を開始する。その状態で、ステップＳ１０４において、対物レンズ３６を上下に移動させながら光電子増倍管３７による光強度測定値が最大になる位置を探す。そして、光強度測定値が最大になる位置に対物レンズ３６を固定する。それから、ステップＳ１０５において、最大となった光強度測定値を、予め記憶されている光強度基準値と比較してその割合を算出する。なお、光強度基準値は、予め基準の基板と基準の励起光とを用いて実験的に得られた反射光の強度である。
【００８３】
それから、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で求められた割合に基づいて、レーザ光発生器３４の出力強度を調整する。すなわち、光強度測定値が光強度基準値よりも大きい場合には出力強度を弱くし、光強度測定値が光強度基準値よりも小さい場合には出力強度を強くして、光強度測定値が光強度基準値にできるだけ一致するようにする。なお、図示しない調整手段がレーザ光発生器３４の出力強度を調整してもよいが、レーザ光発生器３４自体または制御部１７が出力強度を調整する調整手段として作用してもよい。
【００８４】
以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０６によって準備作業を行ったら、ステップＳ１０７において、フィルタ３９を、ＤＮＡチップ１２から光電子増倍管３７に至る光路上に移動する。そして、ステップＳ１０８において、ＸＹステージ２９を動作させて、レーザ光発生器３４からのレーザ光（励起光）がＤＮＡチップ１２のＤＮＡプローブ３２群の検出開始位置に入射するように生化学反応カートリッジ１を動かす。そこで、ステップＳ１０９において、ＸＹステージ２９をＸ方向に主走査させながら、レーザ光発生器３４からＤＮＡチップ１２の１ライン分の領域に励起光を照射する。励起光が照射された位置にあるＤＮＡプローブ３２に蛍光物質が存在していれば、すなわち蛍光物質（蛍光標識）が付着したＤＮＡがハイブリダイゼーションしていれば、蛍光物質が蛍光を発生する。この蛍光は、フィルタ３９を透過して光電子増倍管３７によって検出される。こうして、１ライン分の蛍光の光強度を測定する。この測定結果によって、感染症Ａへの感染の有無を知ることができる。なお、反射光など蛍光以外の光はフィルタ３９によって遮断され、光電子増倍管３７に入射しないため、検出ノイズが生じにくい。
【００８５】
また、本実施形態では、ステップＳ１０５において励起光の出力強度を調整しているため、予め記憶されている分析用情報に基づいて蛍光の光強度の測定を行っても検出誤差が小さい。
【００８６】
ただし、ステップＳ１０５において、光強度測定値と光強度基準値とを一致させることが困難である場合には、光強度基準値に換算するための補正式を求めておく。そして、ステップＳ１１０において、予め記憶されている分析用情報とこの補正式とを利用して、精度良く蛍光検出を行うことができる。例えば、ステップＳ１０５において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも大きくなる場合には、その差の１／２だけ測定値から減じる補正を行う。逆に、ステップＳ１０５において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも小さくなる場合には、その差の１／２だけ測定値に加える補正を行う。
【００８７】
このようにして１ラインの蛍光検出が完了したら、ステップＳ１１１においてＸＹステージ２９を動作させて、１ライン分だけ生化学反応カートリッジ１をＹ方向に副走査させる。
【００８８】
ステップＳ１１２において、マトリックス状のＤＮＡプローブ３２の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されるまで、主走査および蛍光検出（ステップＳ１０９〜Ｓ１１０）と、副走査（ステップＳ１１１）を交互に繰り返す。ステップＳ１１２においてマトリックス状のＤＮＡプローブ３２の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されると、ステップＳ１１３においてＸＹステージ２９を動作させて、生化学反応カートリッジ１を初期位置へ移動させる。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態では、ＤＮＡチップ１２の基板の材質や厚さや屈折率が異なるなど、様々な種類の生化学反応カートリッジ１を用いて蛍光物質の検出を行う上で、実際の光強度測定値が光強度基準値と一致するように調整することができる。
【００９０】
図２に示すような構成では、励起光を反射する反射板３３がＤＮＡチップ１２の基板の表側に配置されており、励起光はその基板の裏側から照射されるため、基板によって光の減衰がある。そこで本実施形態では、予め、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の工程において基板での減衰率を把握し、それに基づいて、一定の強度で蛍光が励起されるように、ステップＳ１０６において励起光の出力強度を調整する。さらに、ステップＳ１１０では、調整された励起光により得られた蛍光強度にさらに補正を施して、最終的な検出結果を得る。
【００９１】
こうして、内蔵するＤＮＡチップ１２の基板が異なる生化学反応カートリッジ１を測定する際にも、ほぼ同一の蛍光物質励起条件および蛍光検出条件の下で測定を行うことができる。従って、測定結果が安定していて、予め求められている分析用情報（例えば良否判定データ）との比較が簡単にできる。また、予め求められている分析用情報（例えば良否判定データ）を使用して分析を行うことが容易にできるため、処理速度が速くなり、データ換算等の間違いが発生する要因が減り、迅速に正確な結果が得られるという効果がある。その結果、常に精度良く検体の分析が行える。
【００９２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を詳細に説明する。
【００９３】
図示していないが、本実施形態の反射体は、ＤＮＡチップ１２ではなく、生化学反応カートリッジ１を取り付ける処理装置本体に設けられている。そして、反射体は、蛍光検出を行うためにレーザ光発生器３４からＤＮＡチップ１２へ励起光を照射する際の妨げにならない格納位置と、基板表面に接触し、レーザ光発生器３４から照射された励起光が入射する反射位置との間を移動可能である。従って、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６においては、反射体を反射位置に配置した状態で、レーザ光発生器３４から励起光を照射してその反射光の強度を測定して出力強度を調整する一連の工程を行う。その後、ステップＳ１０９〜Ｓ１１２において主走査および副走査を行って蛍光物質を検出する前に、反射体を反射位置から格納位置に移動させる。
【００９４】
本実施形態によると、微小なＤＮＡチップ１２に反射板を設ける必要がないため、製造工程が簡単になる。なお、この反射体以外の構成ついては第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。そして、説明を繰り返さないが、本実施形態では、第１の実施形態（図６，１０）と同様の工程を行うことによって、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態を詳細に説明する。
【００９６】
本実施形態では、図１１に示すように、ＤＮＡチップ１２の被検出領域において、ＤＮＡプローブ３２がマトリックス状に並ぶ領域の側方に、そのマトリックスの領域の長さ以上の長さを有する反射板４０が配置されている。この構成は、特に、実際に蛍光検出する１ライン分の主走査を行う前に、すなわち、副走査を１回行った後に、定期的に励起光を反射板４０に照射してその反射光の強度を測定し、出力強度を調整する場合に適している。
【００９７】
この場合の具体的な構成を図１２に示している。すなわち、第１の実施形態と同様なレーザ光発生器３４、スプリッタ３５、対物レンズ３６、レンズ３８、および光電子増倍管３７に加えて、受光素子（フォトダイオード）４２と、ダイクロイック・ミラー４１と、レンズ４３を有している。フォトダイオード４２は、ＤＮＡチップ１２からの反射光の光強度を検出するためのものである。ダイクロイック・ミラー４１は、ＤＮＡチップ１２からの反射光を９０度曲げてフォトダイオード４２に向けて反射する一方、反射光とは波長の異なる蛍光をそのまま透過させる。レンズ４３は、ダイクロイック・ミラー４１によって９０度曲げられて反射された反射光をフォトダイオード４２に集光する。
【００９８】
仮に、第１の実施形態と同様に、フィルタ３９をＤＮＡチップ１２から光電子増倍管３７に至る光路上と、光路外との間で移動させる構成にすると、非常に頻繁にフィルタ３９の移動を行わねばならず、処理が煩雑で時間がかかる。そこで本実施形態ではフィルタ３９は用いず、前記した通り、蛍光検出用の光電子増倍管３７の他に、反射光を受光して励起光の出力強度調整用のデータを求めるための受光手段（フォトダイオード）４２が別途設けられた構成にしている。そのために、ダイクロイック・ミラー４１もさらに追加されている。
【００９９】
次に、本実施形態における蛍光検出工程を、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１００】
まず、第１の実施形態と同様にステップＳ１〜Ｓ１４（図６参照）にて、生化学反応カートリッジ１内での生化学反応を行わせる。その後、ステップＳ１２１において、ＸＹステージ２９を動作させて、レーザ光発生器３４からのレーザ光（励起光）が、反射板４０の、ＤＮＡチップ１２のＤＮＡプローブ３２群の検出開始位置に隣接する位置に入射するように生化学反応カートリッジ１を動かす。
【０１０１】
そこで、ステップＳ１２２において、レーザ光発生器３４から反射板４０に励起光を照射し、ステップＳ１２３において、ダイクロイック・ミラー４１によって９０度曲げられた、反射板４０からの反射光の強度を、フォトダイオード４２によって測定開始する。その状態で、ステップＳ１２４において、対物レンズ３６を上下に移動させながらフォトダイオード４２による光強度測定値が最大になる位置を探す。そして、光強度測定値が最大になる位置に対物レンズ３６を固定する。それから、ステップＳ１２５において、最大となった光強度測定値を、予め記憶されている光強度基準値と比較してその割合を算出する。それから、ステップＳ１２６において、ステップＳ１２５で求められた割合に基づいて、レーザ光発生器３４の出力強度を調整する。すなわち、光強度測定値が光強度基準値よりも大きい場合には出力強度を弱くし、光強度測定値が光強度基準値よりも小さい場合には出力強度を強くして、光強度測定値が光強度基準値にできるだけ一致するようにする。
【０１０２】
続いて、ステップＳ１２７において、ＸＹステージ２９をＸ方向に主走査させながら、レーザ光発生器３４からＤＮＡチップ１２の１ライン分の領域にレーザ光（励起光）を照射する。励起光が照射された位置にあるＤＮＡプローブ３２に蛍光物質が存在していれば、すなわち蛍光物質（蛍光標識）が付着したＤＮＡがハイブリダイゼーションしていれば、蛍光物質が蛍光を発生する。この蛍光は、ダイクロイック・ミラー４０を透過して光電子増倍管３７によって検出される。こうして、１ラインの蛍光の光強度を測定し、測定が完了したら励起光が反射板４０に入射する位置に生化学反応カートリッジ１を移動させる。
【０１０３】
ステップＳ１２５において、光強度測定値と光強度基準値とを一致させることが困難である場合には、光強度基準値に換算するための補正式を求めておく。そして、ステップＳ１２８において、予め記憶されている分析用情報とこの補正式とを利用して、蛍光の光強度を精度良く求めることができる。例えば、ステップＳ１０５において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも大きくなる場合には、その差の１／２だけ測定値から減じる補正を行う。逆に、ステップＳ１２５において調整しても光強度測定値が光強度基準値よりも小さくなる場合には、その差の１／２だけ測定値に加える補正を行う。
【０１０４】
このようにして１ラインの蛍光検出が完了したら、ステップＳ１２９においてＸＹステージ２９を動作させて、１ライン分だけ生化学反応カートリッジ１をＹ方向に副走査させる。
【０１０５】
ステップＳ１３０において、マトリックス状のＤＮＡプローブ３２の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されるまで、主走査および蛍光検出（ステップＳ１０９〜Ｓ１１０）と、副走査（ステップＳ１１１）とを交互に繰り返す。ただし、本実施形態では、主走査および蛍光検出（ステップＳ１０９〜Ｓ１１０）を行う前に、必ず、励起光の出力強度調整のための処理（ステップＳ１２２〜Ｓ１２６）を行う。それによって、１つのＤＮＡチップ１２の分析を行っている最中に何らかの処理条件の変化が発生した場合にも、その都度対応して、高精度の蛍光検出を行うことができる。
【０１０６】
そして、ステップＳ１３０においてマトリックス状のＤＮＡプローブ３２の最終ラインの蛍光検出が完了したことが確認されると、ステップＳ１３１においてＸＹステージ２９を動作させて、生化学反応カートリッジ１を初期位置へ移動させる。
【０１０７】
本実施形態では、前記したように、１ライン毎の実際の蛍光検出動作に際して、必ず、励起光の出力強度調整を行う。それによって、１つのＤＮＡチップ１２の分析を行っている最中に何らかの処理条件の変化が発生した場合にも、その都度対応して、精度のよい蛍光検出を行うことができる。また、説明を繰り返さないが、本実施形態でも、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１０８】
また、レーザ光発生器３４の電源投入直後は、励起光が安定しない状況が生じる。その場合でも、本実施形態によると、毎回の主走査に先だって、反射板４０による反射光の光強度を測定し、それに基づいて励起光の出力強度を調整するため、レーザ光発生器３４の電源投入直後から、待機時間をおく必要なく、励起光が安定した状態と同程度の高精度の蛍光検出が可能である。これによって、レーザ光発生器３４の電源をオンにし続けておかず、短時間であっても励起光が不必要な時に電源をオフにしても、作業効率が低下することはなく、省電力化に寄与するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１の実施形態の検体分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す検体分析装置の蛍光物質検出装置を示す概略側面図である。
【図３】本発明の生化学反応カートリッジの斜視図である。
【図４】図３に示す生化学反応カートリッジの平面断面図である。
【図５】図３に示す生化学反応カートリッジのＤＮＡチップの平面図である。
【図６】図１に示す検体分析装置における処理工程を示すフローチャートである。
【図７】図３，４に示す生化学反応カートリッジのチャンバの一部を通る縦断面図である。
【図８】図３，４に示す生化学反応カートリッジの他のチャンバを通る縦断面図である。
【図９】ＤＮＡチップの蛍光物質検出パターンの例を示す模式図である。
【図１０】図６に示す処理工程の蛍光物質検出工程を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態のＤＮＡチップの平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の蛍光物質検出装置を示す概略側面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の蛍光物質検出工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１０】
１    生化学反応カートリッジ
１２  ＤＮＡチップ
１７  制御部
２５  ＩＣチップ
３０  蛍光検出ユニット
３３  反射板
３４  レーザ光発生器
３７  光電子増倍管
４０  反射板
４２  フォトダイオード
【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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【図１２】
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【図１３】
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