(57)【要約】【課題】装置の小型化が実現可能であり、かつ、複数の貯留槽と反応槽とをそれぞれ連結する複数の流路の開閉可能な簡易な構造を提供する。【解決手段】カセット１２は、核酸検出反応に含まれる各ステップにおいてそれぞれ用いられる第１試薬、第２試薬、洗浄液をそれぞれ貯留する第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、洗浄液槽５６と、核酸検出反応が行われるＨＤ槽５２と、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、洗浄液槽５６とＨＤ槽５２とをそれぞれ連結する第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８と、これら各流路に対応して回転軸８８にそれぞれ設けられ、回転軸８８の回転に伴って各々が対応する流路を開閉する複数のカム８９〜９１とを具備する。【選択図】図３
2009002899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の検出反応に含まれる各ステップにおいてそれぞれ用いられる複数種の液体をそれぞれ貯留する複数の貯留槽と、
上記検出反応が行われる反応槽と、
上記各貯留槽と上記反応槽とを当該貯留槽に貯留された液体を流通可能にそれぞれ連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な変形部をそれぞれ有する複数の流路と、
駆動源からの駆動伝達に基づいて回転する回転軸と、
上記複数の流路に対応して上記回転軸にそれぞれ設けられ、当該回転軸の回転に伴って各々が対応する流路の変形部を弾性変形又は弾性復帰させて当該流路を開閉する複数のカムと、を具備する検出装置。
【請求項２】
上記複数の流路の各変形部をそれぞれ弾性変形させて当該流路を閉塞する第１姿勢と、各変形部をそれぞれ弾性復帰させて当該流路を開放する第２姿勢とに姿勢変化する複数のカムフォロワと、
上記各カムフォロワを第１姿勢にそれぞれ弾性付勢する弾性部材とを、更に具備する請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
上記複数のカムは、上記回転軸の回転位置に応じて、一部のカムが当該カムに従動するカムフォロワを第２姿勢へ姿勢変化させる請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
上記複数のカムは、上記回転軸の所定の回転位置において、当該カムに従動するカムフォロワをすべて第１姿勢とする請求項２又は３のいずれかに記載の検出装置。
【請求項５】
上記カムフォロワをすべて第１姿勢とする上記回転位置に隣接する回転位置において、上記検出反応において第１番目及び第２番目に使用される各液体が流通する各流路に対応する各カムフォロワをそれぞれ第１姿勢とすべく、上記複数のカムが回転軸に配置された請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
上記反応槽に、核酸マイクロアレイが固定された請求項１から５のいずれかに記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の検出反応に用いられる貯留槽と反応槽とを連結する流路を開閉する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる血液検査などにおいては、サンプル中に存在する所望の物質を特異的に検出するために、化学反応や酵素反応、抗原抗体反応などの多様な検出反応が行われる。また、核酸マイクロアレイを用いた核酸検出は、複数の遺伝子を同時に解析できる技術であり、塩基配列決定法のみではなく、遺伝子の発現量や多型などを効率よく調べる方法として開発され、テーラーメイド医療や、菌類などの生物学的分類の特定、疾病の診断などへの技術展開が図られている。例えば、核酸マイクロアレイは、特定の塩基配列を定性的に検出できる程度の性能を有すれば十分であり、例えば、試験紙やプラスチックのようなディスポーザル使用に適した安価なものが期待されている。
【０００３】
また、核酸マイクロアレイを用いた核酸検出反応に先立って、血液などのサンプル中に含まれる被検出対象の核酸を増幅させるためにＰＣＲを行うことが多い。一般に、ＰＣＲを利用して核酸の検出を行うには、血液などに含まれるＰＣＲ阻害物質を除去するためにサンプルから核酸を抽出する前処理が行われる。このような核酸検出における抽出・増幅・検出の３つのステップが、所要の試薬や核酸マイクロアレイがキット化された１つのカセットにおいて簡易に実行できれば、医療施設や研究施設において利用価値が高いと考えられる。また、カセットが小型化されれば、少ないサンプル量から所望の核酸検出を行うことができるので、被検者の負担が軽減されるとともに、このカセットが装填される自動分析装置を小型化して省スペースを実現することもできる。
【０００４】
核酸検出に限らず、多様な検出反応においては、複数の試薬や洗浄液などが反応槽に所定の順序及びタイミングで供給される必要がある。したがって、キット化されたカセットや自動分析装置においても、複数の試薬槽と反応槽とが独立して設けられ、各試薬が反応槽へ所定の順序及びタイミングで供給可能に構成される必要がある。
【０００５】
例えば、各試薬槽と反応槽とを流路で連結するとすれば、試薬の移動に応じて、その流路は弁などにより開閉可能でなければならない。しかし、一般的な弁を利用すると、その弁を駆動させるための機構が大きくなり、その結果、自動分析装置が大型化するという問題がある。特に、試薬槽が複数となれば、流路及び弁も複数となるので、この問題が顕著である。これに対し、例えば、ディスポーザブル使用に適した核酸検出カセットとして次のものが発案されている。
【０００６】
特許文献１に開示された核酸検出カセットにおいては、固定部材と可撓性部材との組み合わせにより流路が構成されている。この流路は、押圧機構によって可撓性部材が変形されることによって開閉される（特許文献１の図３及び図５等）。
【０００７】
特許文献２に開示された増幅反応用使い捨てデュアルチャンバ反応容器においては、第１チャンバと第２チャンバとを流体サンプルが流通可能に結合する接続導管が、バルブ手段により開閉される（特許文献２の図４４，４５等）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７６８３６号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された核酸検出カセットでは、各機能に応じてカセットがブロック化されているので、複数の試薬を用いる検出反応ではカセットが大型化するという問題がある。また、各カセットの毎に押圧機構を必要とするため、装置全体が大型化することが懸念される。
【００１０】
特許文献２に開示された増幅反応用使い捨てデュアルチャンバ反応容器では、段落「００６４」から「００８４」に開示されているように、導管を開閉するために弁のような制御システムが必要となるが、この制御システムの具体的機構は開示されておらず、いかにして小型かつ簡易な構成で制御システムを実現するかは不明である。
【００１１】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の小型化が実現可能であり、かつ、複数の貯留槽と反応槽とをそれぞれ連結する複数の流路の開閉可能な簡易な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
(1)  本発明にかかる検出装置は、所定の検出反応に含まれる各ステップにおいてそれぞれ用いられる複数種の液体をそれぞれ貯留する複数の貯留槽と、上記検出反応が行われる反応槽と、上記各貯留槽と上記反応槽とを当該貯留槽に貯留された液体を流通可能にそれぞれ連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な変形部をそれぞれ有する複数の流路と、駆動源からの駆動伝達に基づいて回転する回転軸と、上記複数の流路に対応して上記回転軸にそれぞれ設けられ、当該回転軸の回転に伴って各々が対応する流路の変形部を弾性変形又は弾性復帰させて当該流路を開閉する複数のカムと、を具備する。
【００１３】
本検出装置は、複数のステップを含む所定の検出反応に用いられる。この検出反応として、例えば血液などから特定の核酸を検出する反応があげられる。核酸検出反応においては、ハイブリダイズ、光学検出などの各ステップにおいて、複数種の試薬が用いられる。複数の貯留槽は、これら複数種の試薬をそれぞれ貯留する。また、反応槽は、例えば核酸検出においてはハイブリダイズ・光学検出が行われる空間である。各貯留槽と反応槽とは、それぞれ流路により連結されている。この各流路を通じて各試薬が各貯留槽から反応槽へ流出される。各流路は、変形部の弾性変形により開閉可能である。この各流路の開閉は、複数のカムの回転位置に基づいて制御される。
【００１４】
(2)  上記検出装置は、さらに、上記複数の流路の各変形部をそれぞれ弾性変形させて当該流路を閉塞する第１姿勢と、各変形部をそれぞれ弾性復帰させて当該流路を開放する第２姿勢とに姿勢変化する複数のカムフォロワと、上記各カムフォロワを第１姿勢にそれぞれ弾性付勢する弾性部材とを、具備するものであってもよい。
【００１５】
各カムフォロワの姿勢変化に基づいて、各流路は開閉される。各カムフォロワは、弾性部材に弾性付勢されて第１姿勢とされている。各カムフォロワに対応するカムは、この弾性付勢に抗してカムフォロワを姿勢変化させる。したがって、カムが所定の回転位置に回転されなければ、各流路は閉塞された状態にある。これにより、検出装置が保管や搬送される際に、貯留槽に充填された試薬が反応槽へ流出することが防止される。
【００１６】
(3)  上記複数のカムは、上記回転軸の回転位置に応じて、一部のカムが当該カムに従動するカムフォロワを第２姿勢へ姿勢変化させるものであってもよい。
【００１７】
これにより、回転軸の回転位置によって所望の流路を開放させることができる。
【００１８】
(4)  上記複数のカムは、上記回転軸の所定の回転位置において、当該カムに従動するカムフォロワをすべて第１姿勢とするものであってもよい。
【００１９】
この所定の回転位置においては、すべての流路が閉塞されるので、検出装置が保管や搬送される際に、貯留槽に充填された試薬が反応槽へ流出することが防止される。
【００２０】
(5)  上記カムフォロワをすべて第１姿勢とする上記回転位置に隣接する回転位置において、上記検出反応において第１番目及び第２番目に使用される各液体が流通する各流路に対応する各カムフォロワをそれぞれ第１姿勢とすべく、上記複数のカムが回転軸に配置されていてもよい。
【００２１】
すべての流路が閉塞される所定の回転位置から、隣接するいずれか一方の回転位置へ回転軸が回転されると、上記検出反応において第１番目又は第２番目に使用される各液体が流通するいずれかの流路が開放される。これにより、検出反応の各ステップにおいて使用される各液体を混合させることなく反応槽へ供給させることができる。
【００２２】
(6)  上記反応槽に、核酸マイクロアレイが固定されていてもよい。
【００２３】
これにより、核酸検出に好適な検出装置が実現される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、各貯留槽と反応槽とを連結する各流路の開閉が、回転軸に設けられた複数のカムの回転位置に基づいて制御されるので、簡易な構造で複数の流路の開閉を実現することができ、装置が小型化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。
【００２６】
図１は、検出装置１０の装置本体１１の概略構成を示すブロック図である。図２は、カセット１２の概略構成を示すブロック図である。図３は、カセット１２の外観構成を示す平面図である。図４は、図３におけるIV−IV断面を示す部分断面である。図５は、図３におけるV−V断面を示す部分断面図である。図６は、図３におけるVI−VI断面を示す部分断面図である。図７は、本実施形態における検出方法を示すフローチャートである。
【００２７】
［検出装置１０の全体構成］
検出装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に装着可能なカセット１２とから構成される。装置本体１１は、いわゆる分析装置であり、使用毎にカセット１２が装着されて繰り返し使用される。カセット１２は、１回の核酸検出において使用されると捨てられる所謂ディスポーザブルのカセットである。本発明にかかる検出装置は、カセット１２として実現されている。なお、本明細書では、本発明にかかる検出装置が、血液から特定の核酸を検出するために用いられるものとして好ましい実施形態が説明されるが、本発明における検出反応は核酸検出反応に限定されず、その他の血液検査や尿検査などにおいて用いられる複数のステップを含む所定の検出反応に広く適用される。
【００２８】
［装置本体１１］
装置本体１１は、主として、加温部２１、駆動部２２、エアー供給部２３、光学検出部２４、制御部２５から構成される。なお、図１には示されていないが、装置本体１１は、電源部や操作部、液晶表示部、外部情報機器と接続するためのインタフェースなどの公知の構成をも有する。加温部２１は、カセット１２のＰＣＲ槽５１及びハイブリダイズ槽５２（以下「ＨＤ槽５２」とも称される。）を加温する。加温部２１は、ペルチェ素子３１、カウンターヒータ３２及びセラミックヒータ３３を有する。ペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２は、ＰＣＲ槽５１の温度調整に使用される。ペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２は、装置本体１１に装着されたカセット１２のＰＣＲ槽５１を上下から挟み込むように配置されている（図４参照）。ペルチェ素子３１は、ＰＣＲ槽５１の下側に配置されており、カウンターヒータ３２は、ＰＣＲ槽５１の上側に配置されている。カウンターヒータ３２は、上下方向に可動であり、カセット１２が脱着される際に、ＰＣＲ槽５１から離反される。この一対のペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２によって、ＰＣＲ槽５１内においてＰＣＲに適した所定の温度サイクルが実現される。セラミックヒータ３３は、ＨＤ槽５２内を加温するために用いられる。
【００２９】
駆動部２２は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５、第３マイクロアクチュエータ３６及びステッピングモータ３７を有する。ステッピングモータ３７が、本発明における駆動源に相当する。第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、各流路に対応して装置本体１１における配置が異なるほかは同じ構成のものなので、第１マイクロアクチュエータ３４を例に構成が説明される。
【００３０】
図５に示されるように、第１マイクロアクチュエータ３４は、装置本体１１に装着されたカセット１２に対して下側に配置されている。第１マイクロアクチュエータ３４は、モータ３８及びピストン３９を有する。図５には詳細に示されていないが、ピストン３９は、回転−直動変換機構を介してモータ３８の出力軸に連結されている。この回転−直動変換機構は、所謂減速機としても作用する。このような減速機の一例として、特開２００６−３４９０１３号に開示されている小型減速機があげられる。第１マイクロアクチュエータ３４に所定の駆動電流が付与されてモータ３８が駆動されると、モータ３８の回転方向に基づいてピストン３９が上下動する。この上下動によって、各流路を開放する開姿勢又は閉塞する閉姿勢に第１マイクロアクチュエータ３４が姿勢変化する。ステッピングモータ３７は、その出力軸が後述される回転軸８８のギヤ９９（図３参照）に連結される。
【００３１】
エアー供給部２３は、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を有する。エアーポンプ４０は、圧縮空気（以下、単に「エアー」とも称される。）を送出するポンプであり、エアーが流通可能な流路により切換バルブ４１と連結されている。切換バルブ４１は、装置本体１１にカセット１２が装着されることにより、そのカセット１２のＰＣＲ槽５１、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び洗浄液槽５６，５７とそれぞれエアーを送出可能に連結される。切換バルブ４１の流路切換によって、エアーポンプ４０から送出されたエアーが、ＰＣＲ槽５１、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５又は洗浄液槽５６，５７のいずれかに選択的に送出される。
【００３２】
光学検出部２４は、光源４２及び検出用カメラ４３を有する。光源４２及び検出用カメラ４３は、ＨＤ槽５２に対応して配置されている。光源４２は、後述される第２試薬に対応して種類が選択されるが、本実施形態ではインターカレータの励起波長である２００〜４００ｎｍの波長の光が照射可能な光源が選択される。検出用カメラ４３は、ＣＣＤカメラであり、核酸マイクロアレイの画像解析が可能な所定の画素数以上のものが採用される。
【００３３】
制御部２５は、主としてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの演算装置として構成されており、加温部２１、駆動部２２、エアー供給部２３及び光学検出部２４の動作の制御や画像解析を行う。なお、図１には示されていないが、制御部２５は、必要に応じて駆動回路などのハードウェアを有する。また、装置本体１１に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部情報機器によって、制御部２５の一部が構成されてもよい。
【００３４】
［カセット１２］
図２及び図３に示されるように、カセット１２は、装置本体１１に着脱可能なカセット型に構成されている。このカセット１２には、ＰＣＲ及びハイブリダイズによってサンプルから所望の核酸を検出するために必要な試薬及び反応槽が備えられている。つまり、装置本体１１にカセット１２を装着することによって、１回の核酸検出が実施可能である。
【００３５】
カセット１２は、カセット本体５０にそれぞれ形成されたＰＣＲ槽５１、ＨＤ槽５２、廃液槽５３、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、及び２つの洗浄液槽５５，５６を有する。ＨＤ槽５２が、本発明における反応槽に相当する。第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、及び洗浄液槽５５が、本発明における貯留槽に相当する。カセット本体５０は、概ねトレイ形状であり、所定の位置に前述された各槽が凹陥されて一体に形成されている。カセット本体５０の形状や大きさは特に限定されないが、装置本体１１に着脱するに際して取り扱いが容易な大きさ及び形状が採用される。また、カセット本体５０は、カセット１２の着脱方向が容易に認識である形状であることが好ましい。
【００３６】
詳細には、カセット本体５０の手前側（図３における下側）に、右側から左側へ向かってＰＣＲ槽５１、ＨＤ槽５２及び廃液槽５３が並んで形成されている。また、カセット本体５０の奥側（図３における上側）に、左側から右側へ向かって第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び２つの洗浄液槽５５，５６が並んで形成されている。図３に示されるように、カセット本体５０の右奥側には、第１ジョイント部５８が形成されている。第１ジョイント部５８は、カセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。
【００３７】
図３において点線で示されるように、第１ジョイント部５８からＰＣＲ槽５１に渡って、エアーポンプ４０から送出されるエアーが流通可能な第１流路５９が形成されている。第１流路５９は、第１ジョイント部５８とＰＣＲ槽５１の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。チューブの材質は特に限定されないが、所定の圧力により弾性変形して圧潰可能であって、ＰＣＲの温度サイクルに対して耐熱性を有し、血液や試薬などと反応性を有しないものが好適である。
【００３８】
図３において点線で示されるように、ＰＣＲ槽５１からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに血液や試薬などの液体が流通可能な第２流路６０が形成されている。第２流路６０は、ＰＣＲ槽５１の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様であり、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。
【００３９】
図３において点線で示されるように、ＨＤ槽５２から廃液槽５３に渡って、エアー並びに血液や試薬などの液体が流通可能な第３流路６１が形成されている。第３流路６１は、ＨＤ槽５２の開口と廃液槽５３の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様であり、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。
【００４０】
図３に示されるように、カセット本体５０の左奥側には、第２ジョイント部６２が形成されている。第２ジョイント部６２は、カセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第２ジョイント部６２は、第１試薬槽５４へ通じるエアーの流路を構成する。第２ジョイント部６２は、第１試薬槽５４の上端付近に連結されている。
【００４１】
図３に示されるように、カセット本体５０の左中央部には、第３ジョイント部６３が形成されている。第３ジョイント部６３は、カセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第３ジョイント部６３は、第２試薬槽５５へ通じるエアーの流路を構成する。第３ジョイント部６３は、第２試薬槽５５の上端付近に連結されている。
【００４２】
図３に示されるように、カセット本体５０の右奥側には、第４ジョイント部６４が形成されている。第４ジョイント部６４は、カセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第４ジョイント部６４は、洗浄液槽５７へ通じるエアーの流路を構成する。第４ジョイント部６４は、洗浄液槽５７の上端付近に連結されている。洗浄液槽５６と洗浄液槽５７との間には、エアーポンプ４０からのエアー及び洗浄液が流通可能な第４流路６５が形成されている。
【００４３】
図３において点線で示されるように、第１試薬槽５４からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに第１試薬が流通可能な第５流路６６が形成されている。第５流路６６は、第１試薬槽５４の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。このチューブにより、本発明における流路及び変形部が構成されている。
【００４４】
図３において点線で示されるように、第２試薬槽５５からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに第２試薬が流通可能な第６流路６７が形成されている。第６流路６７は、第２試薬槽５５の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。このチューブにより、本発明における流路及び変形部が構成されている。
【００４５】
図３において点線で示されるように、洗浄液槽５６からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに洗浄液が流通可能な第７流路６８が形成されている。第７流路６８は、洗浄液槽５６の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。このチューブにより、本発明における流路及び変形部が構成されている。また、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８が、本発明における複数の流路である。
【００４６】
以下に、カセット１２の各部の詳細な構成が説明される。図４に示されるように、ＰＣＲ槽５１は、上部が開口された三重椀形状のタンクであり、所定容量の液体を貯留可能である。三重椀形状は、円孔形状の孔７１と、椀形状の大椀７２及び小椀７３とが、上側から下側へ向かって重なりながら連続した空間を形成してなる。孔７１は、大椀７２の上部開口を閉止する蓋７４が圧入される。この蓋７４が大椀７２の上部開口に密着して閉止する。蓋７４は、その中央部が孔７１に沿って凹陥した形状である。装置本体１１にカセット１２が装着されると、蓋７４の凹陥部分にカウンターヒータ３２が嵌め込まれる。これにより、ＰＣＲ槽５１の内部の蒸気圧が増加しても、蓋７４が孔７１に圧入された姿勢を維持する。なお、図４においては、装置本体１１のペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２が示されているが、これらはカセット１２を構成するものではない。
【００４７】
大椀７２及び小椀７３は、蓋７４が孔７１に圧入された状態で液体を貯留する空間である。大椀７２と小椀７３との境界には、水平方向に形成された第１流路５９及び第２流路６０がそれぞれ連結されている。図３には示されていないが、この第１流路５９及び第２流路６０は、後述されるクリップ７６，７７により閉塞されている。つまり、蓋７４が孔７１に圧入された状態において、大椀７２及び小椀７３により形成される空間は閉空間となる。蓋７４が孔７１から取り外されると、大椀７２の上部開口が開放される。この上部開口からサンプル及びサンプルの前処理試薬が大椀７２及び小椀７３へ注入可能となる。小椀７３は、第１流路５９及び第２流路６０が連結される位置（開口）より下側にあるので、小椀７３に貯留された液体は、第２流路６０へ流れにくい。したがって、ＰＣＲにおいて生じた血液凝固物など固体が小椀７３に溜まる。これにより、第２流路６０が固体により詰まることが防止される。
【００４８】
図３に示されるように、ＨＤ槽５２はカセット本体５０に円孔として形成されて所定容量の液体を貯留する。ＨＤ槽５２は、本発明における反応槽として核酸検出反応が行われる槽である。ＨＤ槽５２の底には、核酸マイクロアレイ７５が固定されている。ＨＤ槽５２の上部は蓋により閉止されている。ＨＤ槽５２の蓋は、光源４２から照射された光が上下方向に透過可能な透光部材から構成されている。ＨＤ槽５２には、第２流路６０及び第３流路６１がそれぞれ連結されているが、この第２流路６０及び第３流路６１は、後述されるクリップ７７，７８により閉塞されている。また、ＨＤ槽５２には、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８がそれぞれ連結されているが、この第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８は、後述されるカムフォロワ８５，８６，８７により閉塞されている。
【００４９】
核酸マイクロアレイ７５は、検出対象となるサンプル中の核酸、又はその核酸とハイブリダイズしうる一本鎖の核酸を基材上に固定したものであり、ＤＮＡチップとも称される。基材として、プラスチックやガラスなどが使用され、その形状は特に限定されないが、数十から数千平方ミリメートルの平板が一般的である。基材に固定される核酸として、検出対象である核酸や核酸プローブがあげられる。基材への核酸又は核酸プローブの固定は、物理的処理又は化学的処理が採用されうる。物理的処理として、ディスペンサなどを用いた押出法やインクジェット法により、核酸プローブなどの溶液を基材にスポッティングするスポッティング方法があげられる。化学的処理として、核酸プローブの末端に基材と共有結合形成可能な官能基を修飾する方法や、核酸プローブの末端及び基材それぞれに共有結合可能な官能基を修飾する方法があげられる。また、必要に応じて、基材にプラズマ処理が施されてもよい。
【００５０】
図３に示されるように、廃液槽５３はカセット本体５０に角孔として形成されて所定容量の液体を貯留する。廃液槽５３は、ＨＤ槽５２からの廃液を貯留するに十分な容量である。廃液槽５３は封止されているが、その上端付近に開口が形成されて大気開放されており、その開口には、廃液が流出しないようにフィルタが設けられている。
【００５１】
図３に点線で示されるように、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１には、それぞれクリップ７６，７７，７８が設けられている。各クリップ７６〜７８は、開閉する流路が異なる他は同様の構成なので、第１流路５９に設けられたクリップ７６を例として詳細な構成が説明される。
【００５２】
図５に示されるように、クリップ７６は、カセット本体５０の底面側に設けられて、第１流路５９を開閉する。クリップ７６は、カセット本体５０の底面側に垂下された軸受け部７９に軸８０が支持されて、その両端がシーソー運動をする棒材である。クリップ７６の第１端部８１は上方へ曲折されており、第１流路５９を構成するチューブと接離可能である。第１端部８１の反対側となる第２端部８２も上方へ曲折されている。装置本体１１にカセット１２が配置されると、この第２端部８２の下側に第１マイクロアクチュエータ３４が位置する。なお、図５においては、第１マイクロアクチュエータ３４が示されているが、第１マイクロアクチュエータ３４はカセット１２を構成するものではない。
【００５３】
第１端部８１の下側には所定の空間が隔てられて支持板８３が配置されている。この支持板８３は、カセット本体５０に一体に形成されている。支持板８３の上面をバネ座として、第１端部８１と支持板８３との間にコイルバネ８４が介設されている。このコイルバネ８４により、第１端部８１が上側へ付勢されている。つまり、図５において、クリップ７６は、軸８０を中心として反時計回りに付勢されている（以下、クリップ７６について単に時計回り又は反時計回りと称する場合は、図５における状態を指す。）。コイルバネ８４の付勢力は、第１流路５９を構成するチューブを圧潰するに十分な強さである。したがって、クリップ７６が反時計回りに付勢されて、第１端部８１がチューブ（第１流路５９）をカセット本体５０と挟み込みようにして圧潰する。これにより、第１流路５９は閉塞される。
【００５４】
第１マイクロアクチュエータ３４は、図５(A)に示される閉姿勢と、図５(B)に示される開姿勢に姿勢変化する。第１マイクロアクチュエータ３４の駆動力は、コイルバネ８４の付勢力に抗してクリップ７６を時計回りさせるに十分な強さである。したがって、第１マイクロアクチュエータ３４がピストン３９を押し上げて開姿勢となると、そのピストン３９によって第２端部８２が上方へ押しやられ、コイルバネ８４の付勢力に抗してクリップ７６が時計回りに回転する。これにより、第１端部８１が下がってチューブ（第１流路５９）から離れ、チューブが弾性復帰して第１流路５９が開放される。
【００５５】
クリップ７７については、図面を用いた詳細な説明が省略されるが、クリップ７６と同様に、第２アクチュエータ３５が閉姿勢となると第２流路６０を閉塞し、第２アクチュエータ３５が開姿勢となると第２流路６０を開放する。同様に、クリップ７７は、第３アクチュエータ３６が閉姿勢となると第３流路６１を閉塞し、第３アクチュエータ３６が開姿勢となると第３流路６１を開放する。
【００５６】
図３に点線で示されるように、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８には、それぞれカムフォロワ８５，８６，８７が設けられている。そして、各カムフォロワ８５，８６，８７に対応して、回転軸８８に３つのカム８９，９０，９１が設けられている。各カムフォロワ８５，８６，８７及び各カム８９，９０，９１は、開閉する流路が異なる他は同様の構成なので、第６流路６７に設けられたカムフォロワ８６及びカム９０を例として詳細な構成が説明される。
【００５７】
図６に示されるように、カムフォロワ８６は、カセット本体５０の底面側に設けられて、第６流路６７を開閉する。カムフォロワ８６は、カセット本体５０の底面側に設けられた軸９２に回転自在に支持されている。カムフォロワ８６は、２つの凸部９３，９４を有する概ね円盤形状である。凸部９３は上方へ突出しており、第６流路６７を構成するチューブと接離可能である。凸部９４は側方へ突出しており、カム９０と接触する。
【００５８】
凸部９４の上側には所定の空間が隔てられて支持板９５が配置されている。この支持板９５は、カセット本体５０に一体に形成されている。支持板９５の下面をバネ座として、凸部９４と支持板９５との間にコイルバネ９６が介設されている。このコイルバネ９６により、凸部９４が下側へ付勢されている。コイルバネ９６が、本発明における弾性部材に相当する。つまり、図６において、カムフォロワ８６は、軸９２を中心として時計回りに付勢されている（以下、カムフォロワ８６について単に時計回り又は反時計回りと称する場合は、図６における状態を指す。）。コイルバネ９６の付勢力は、第６流路６７を構成するチューブを圧潰するに十分な強さである。したがって、カムフォロワ８６が時計回りに付勢されて、凸部９３がチューブ（第６流路６７）をカセット本体５０と挟み込みようにして圧潰する。これにより、第６流路６７は閉塞される。第６流路６７を閉塞するカムフォロワ８６の姿勢が、本発明において第１姿勢と称される。
【００５９】
カム９０は、回転軸８８の径方向に対して短い小径部９７と長い大径部９８とが連続して形成されることにより、その円周面の半径が連続して変化する形状である。大径部９８が円周面全体に対して占める割合は１／４以下である。つまり、大径部９８から回転軸８８のいずれかの回転方向へ９０°回転した位置には常に小径部９７が存在する。回転軸の径方向における大径部９８の長さと小径部９７の長さとの割合は、カムフォロワ８６を姿勢変化させるに必要な寸法として設定される。
【００６０】
図３に示されるように、回転軸８８には、３つのカム８９〜９１が軸方向に隔てられて固定されている。カム８９，９１については、ここでは図面を用いて詳細には説明されないが、カム９０と同じ小径部及び大径部をそれぞれ有する。３つのカム８９〜９１は、回転軸８８に同軸上に固定され、回転軸８８の回転に伴って一体に回転される。各カム８９〜９１の大径部が回転軸８８に対して突出する方向は、それぞれ異なるが、これについては後述される。回転軸８８は、その軸方向を第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８と交差させて、カセット本体５０の底面側に設けられた軸受け（不図示）に回転自在に支持されている。
【００６１】
回転軸８８の一端にはギヤ９９が設けられている。このギヤ９９は、装置本体１１にカセット１２が配置されると、ステッピングモータ３７の出力軸と連結される。そして、ステッピングモータ３７が回転されると、その回転が回転軸８８に駆動伝達されて、カム８９〜９１が回転して姿勢変化する。
【００６２】
図６(A)に示されるように、カムフォロワ８６の凸部９３がチューブ（第６流路６７）を圧潰して、第６流路６７を閉塞可能とするカム９０の姿勢が閉姿勢である。図６(B)に示されるように、回転軸８８が回転すると、カム９０が開姿勢に姿勢変化する。このとき、カム９０の大径部９８がカムフォロワ８６の凸部９４と接触する。これにより、凸部９４がコイルバネ９６の付勢力に抗して上側へ押しやられ、カムフォロワ８６は反時計回りに回転する。これにより、凸部９３が下がってチューブ（第６流路６７）から離れ、チューブが弾性復帰して第６流路６７が開放される。第６流路６７を開放るカムフォロワ８６の姿勢が、本発明において第２姿勢と称される。
【００６３】
他のカムフォロワ８５，８７及びカム８９，９１については、図面を用いた詳細な説明が省略されるが、カムフォロワ８６及びカム９０と同様に、カム８９が閉姿勢となるとカムフォロワ８５が第５流路６６を閉塞し、カム８９が開姿勢となるとカムフォロワ８６が第５流路６６を開放する。同様に、カム９１が閉姿勢となるとカムフォロワ８７が第７流路６８を閉塞し、カム９１が開姿勢となるとカムフォロワ８７が第７流路６８を開放する。
【００６４】
各カム８９〜９１は、対応するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢とするタイミングが回転軸８８の回転タイミングに対して異なる。換言すれば、回転軸８８における相異なる回転位置において、各カム８９が、対応するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢へ姿勢変化させる。したがって、回転軸８８の回転位置に応じて、第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８のいずれかが開放され、その他は閉塞される。また、回転軸８８が所定の回転位置となると、各カム８９〜９１のすべてが、対応するカムフォロワ８５〜８７を閉姿勢に維持する。換言すれば、その回転軸８８の回転位置においては、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８のすべてが閉塞される。この回転位置は、回転軸８８の初期位置として設定されている。
【００６５】
回転軸８８の各回転位置は、一定の回転方向に対して、各カム８９〜９１が従動するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢へ姿勢変化させて第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８が開放される順序が、後述される核酸検出反応に含まれる各ステップの順序を考慮して配置されている。
【００６６】
【表１】
2009002899.tif 000003
【００６７】
回転軸８８が一定の回転方向、つまり時計周り方向又は反時計回りのいずれかに回転すると、順次到来する各回転位置（Ｎｏ．１〜４）において、対応するカム８９〜９１がいずれか１つのカムフォロワ８５〜８７を開放姿勢へ姿勢変化させて第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８のいずれかを開放する。つまり、各カム８９〜９１における各大径部が突出する方向は、各回転位置（Ｎｏ．１〜４）のいずれかである。なお、本実施形態では、各回転位置が昇順（１→４へ）に到来する回転軸８８の回転方向を正転と称し、降順（４→１へ）に到来する回転軸８８の回転方向を逆転と称する。
【００６８】
表１に示されるように、Ｎｏ．１で示される回転位置は、前述された回転軸８８の初期位置であり、この回転位置ではいずれのカム８９〜９１も対応する流路を開放しない。Ｎｏ．２で示される回転位置では、カム８９がカムフォロワ８５を姿勢変化させて、第５流路６６を開放する。つまり、カム８９の大径部は、初期位置から正転方向へ９０°回転した位置にある。Ｎｏ．３で示される回転位置では、カム９０がカムフォロワ８６を姿勢変化させて、第６流路６７を開放する。つまり、カム９０の大径部９８は、初期位置から正転方向へ１８０°回転した位置にある。Ｎｏ．４で示される回転位置では、カム９１がカムフォロワ８７を姿勢変化させて、第７流路６８を開放する。つまり、カム９７の大径部は、初期位置から正転方向へ２７０°回転した位置にある。
【００６９】
第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８のいずれかが開放されると、後述されるように、その流路に対応する第１試薬槽５４、第２試薬槽５５又は洗浄液槽５６，５７にそれぞれ貯留された第１試薬、第２試薬又は洗浄液がＨＤ槽５２へ流出する。表１に示されるように、回転軸８８の回転位置がＮｏ．１〜４へ順次変化するように正転されると、第５流路６６、第６流路６７、第７流路６８の順序で各流路が開放され、第１試薬、第２試薬、洗浄液の順序で、ＨＤ槽５２へ各液体が流出する。このＨＤ槽５２へ流出する第１試薬、第２試薬、洗浄液の順序は、後述される核酸検出反応に含まれる各ステップの順序に基づいて設定されている。
【００７０】
つまり、初期位置となる回転位置Ｎｏ．１に隣接した回転位置Ｎｏ．２，４において、第５流路６６又は第７流路６８が開放されるように設定されている。したがって、初期位置から正転又は逆転のいずれかの回転方向へ回転軸８８を回転させると、他の流路を開放することなく第５流路６６又は第７流路６８が開放される。これにより、第１試薬又は洗浄液がＨＤ槽５２へ流出される。第１試薬は、カセット１２に充填された試薬のうち、核酸検出反応において第１番目に使用される試薬であり、洗浄液は、第２番目に使用される試薬である。そして、第３番目に使用される第２試薬は、初期位置に隣接しない回転位置Ｎｏ．３において第６流路６７が開放されるように設定されている。
【００７１】
第１試薬、第２試薬及び洗浄液はカセット１２に予め充填されている。第１試薬槽５４には、第１試薬が充填されている。第１試薬は、サンプル中の検出対象の核酸と、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブとが二本鎖を形成するための反応場となる液体であり、ハイブリダイズ液とも称される。第１試薬は、主として界面活性剤を含む溶液であり、その種類は特に限定されず公知のものが使用できる。第１試薬槽５４は、第１試薬が充填された状態で封止されている。
【００７２】
第２試薬槽５５には、第２試薬が充填されている。第２試薬は、ハイブリダイズされて核酸マイクロアレイ７５に固定された検出対象の核酸を、光学的に検出可能とする液体である。第２試薬は、主としてモノ修飾シクロデキストリンを含む。モノ修飾シクロデキストリンは、シクロデキストリンにリンカーを介してインターカレータが修飾された化合物である。第２試薬槽５５は、第２試薬が充填された状態で封止されている。なお、本実施形態では、モノ修飾シクロデキストリンによってハイブリダイズされた核酸が検出されるが、この核酸検出は、酵素発色法、化学発光法、蛍光標識法、放射性物質標識法などの公知の手法により行うことができ、これら手法に応じた公知の試薬が第２試薬として使用できる。
【００７３】
各洗浄液槽５６，５７には、洗浄液がそれぞれ充填されている。洗浄液は、ハイブリダイズ及びモノ修飾シクロデキストリンの吸着の各反応の間に、核酸マイクロアレイ７５を洗浄して未反応の試薬を除去するための液体である。洗浄液は、特に限定されず公知のものが使用でき、例えば、水又は緩衝液等が洗浄液として使用できる。各洗浄液槽５６，５７は、洗浄液が充填された状態で封止されている。
【００７４】
［核酸検出方法］
以下に、検出装置１０を用いた核酸検出方法が詳細に説明される。
図７に示されるように、最初に装置本体１１にカセット１２を装着する。カセット１２において、回転軸８８は初期位置（回転位置Ｎｏ．１）に位置せしめられている。したがって、各カム８９〜９１は、対応する各カムフォロワ８５〜８７を閉姿勢としている。これにより、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８が閉塞されるので、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び洗浄液槽５６，５７からＨＤ槽５２へ試薬又は洗浄液が流出することがない。また、装置本体１１において、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、いずれも閉姿勢にされている。したがって、カセット１２が装置本体１１に装着されても、各クリップ７６〜７８は閉姿勢であり、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は閉塞されている。
【００７５】
つづいて、ＰＣＲ槽５１の蓋７４を取り外して大椀７２及び小椀７３（図４参照）を開放し、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を順次注入する（Ｓ２）。サンプルは、例えばヒト血液であるが、検出対象の核酸が含まれる液体であれば、血液に限定されず、前処理した核酸或いは細胞、細胞を含む液などであってもよく、その他の例として、口拭い液、尿、唾液、その他の分泌液などがあげられる。また、サンプルは、必要に応じてｐＨ調整液などに溶解される。
【００７６】
サンプルの前処理試薬は、血液などに含まれるＰＣＲ阻害物質を失活させる試薬であり、市販品（例えば、島津製作所製、商品名：Ampdirect Plus）を使用すればよい。また、ＰＣＲ試薬は、検出対象の核酸と二本鎖を形成する増幅プライマー及び核酸ポリメラーゼを含むものであれば公知の試薬が使用できる。また、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を１つの溶液として調製してもよい。
【００７７】
サンプルの前処理試薬は、泡立てることやサンプルと混合撹拌することが好ましくない。したがって、サンプル又は前処理試薬は、既にＰＣＲ槽５１に注入した溶液に重層するように静かに注入する。例えば、サンプルを小椀７３に注入した後、前処理試薬をサンプルに重層するようにして大椀７４に静かに注入する。ＰＣＲ槽５１に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を順次注入した後、ＰＣＲ槽５１を蓋７４により封止する。
【００７８】
なお、装置本体１１へのカセット１２の装着（Ｓ１）と、ＰＣＲ槽５１へのサンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬の注入（Ｓ２）とは、順序を逆にしてもよいが、カセット１２を移動させると、ＰＣＲ槽５１内において液面が波立ったりサンプルが混合されたりするおそれがあるので、装置本体１１へのカセット１２の装着を先に行うことが好ましい。
【００７９】
つづいて、検出装置１０を動作させて前処理及びＰＣＲを行う（Ｓ３）。装置本体１１の制御部２５には、予め前処理及びＰＣＲのための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２を動作させることにより、ＰＣＲ槽５１において前処理及びＰＣＲが行われる。カウンターヒータ３２は、この処理ステップにおいて、ＰＣＲ槽５１の蓋７４を押圧するように移動される。この処理ステップは、主として温度サイクルと保持時間とによって制御される。まず、前処理として、ＰＣＲ槽５１が、約８０℃に加温されて１５分間保持される。これにより、サンプル中のＰＣＲ阻害物質が失活される。
【００８０】
その後、ＰＣＲとして、（１）約９２〜９５℃、約０．１秒〜１分間の変性ステップ、（２）約５０〜６５℃、約０．１秒〜１分間のアニールステップ、（３）約７０〜７５℃、約０．１秒〜５分間の鎖伸長ステップの３つのステップが１〜４０回程度繰り返される。変性ステップにおいて、サンプル中の核酸が１本鎖に変性される。アニールステップにおいて、１本鎖の核酸に増幅プライマーが結合され、ＰＣＲの反応開始点となる二本鎖部分が作成される。鎖伸長ステップにおいて、核酸ポリメラーゼが反応して二本鎖部分が伸張されて二本鎖の核酸が作成される。なお、この前処理及びＰＣＲは必ずしも明確に区別されなくてもよい。
【００８１】
前処理及びＰＣＲを終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ４）。第１マイクロアクチュエータ３４及び第２アクチュエータ３５は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６，７７が姿勢変化されて、第１流路５９及び第２流路６０が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入する。つまり、第１流路５９及びＰＣＲ槽５１内の空気は、エアーにより圧縮される。そして、流入したエアーに押圧されて、ＰＣＲ槽５１内のサンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬（以下、これらを「ＰＣＲ液」と総称する。）が第２流路６０へ流出する。そして、ＰＣＲ液は、第２流路６０を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、ＰＣＲ液がＰＣＲ槽５１から流出するに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９及び第２流路６０は、再び閉塞される。
【００８２】
好ましくは、ＨＤ槽５２においてＰＣＲ液が加温され、増幅された核酸が一本鎖に変性される（Ｓ５）。装置本体１１の制御部２５には、この核酸変性のための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させる。この処理ステップは、主として加温と保持時間とによって制御され、本実施形態では、ＨＤ槽５２が、約９０℃に加温されて５分間保持される。これにより、ＰＣＲ液中の核酸が１本鎖に変性される。
【００８３】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ６）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第５流路６６が開放される回転位置Ｎｏ．２まで初期位置から９０°正転される。回転軸８８の回転に伴って、カム８９がカムフォロワ８５を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第５流路６６が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第２ジョイント部６２へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第２ジョイント部６２から第１試薬槽５４内へ流入する。つまり、第１試薬槽５４内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、第１試薬槽５４内の第１試薬が第５流路６６へ流出する。そして、第１試薬は、第５流路６６を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、第１試薬が第１試薬槽５４から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を逆方向へ動作させて回転軸８８を初期位置（回転位置Ｎｏ．１）へ逆転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第５流路６６が再び閉塞される。この第５流路６６の開閉に伴う回転軸８８の正逆転に際して、第６流路６７及び第７流路６８は開放されない。
【００８４】
つづいて、ＨＤ槽５２においてハイブリダイズが行われる（Ｓ７）。装置本体１１の制御部２５には、予めハイブリダイズのための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させることにより、ハイブリダイズが行われる。ハイブリダイズにおける温度条件は、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブの熱変性温度に応じて設定される。例えば、その核酸プローブの熱変性温度が約５５〜７５℃であれば、ＨＤ槽５２内が約６２℃程度に加温されるように、セラミックヒータ３３が制御される。また、ハイブリダイズの時間として１〜３０分間程度が設定される。ハイブリダイズにより、ＰＣＲ液中の検出対象の核酸と、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブとがハイブリダイズされる。なお、ハイブリダイズを効率よく行うために、ＨＤ槽５２内のＰＣＲ液を撹拌してもよい。
【００８５】
ハイブリダイズを終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ８）。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内のＰＣＲ液及び第１試薬が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。なお、核酸マイクロアレイ７５の核酸プローブとハイブリダイズされた核酸は、核酸マイクロアレイ７５上に残る。制御部２５は、ＰＣＲ液及び第１試薬が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８６】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ９）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第７流路６８が開放される回転位置Ｎｏ．４まで初期位置から９０°逆転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９１がカムフォロワ８７を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第７流路６８が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第４ジョイント部６４へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第４ジョイント部６４から洗浄液槽５７内へ流入する。つまり、洗浄液槽５７内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、洗浄液槽５７内の洗浄液が第４流路６４を通じて洗浄液槽５６へ流入する。これに伴い、洗浄液槽５６内の洗浄液が、第７流路６８を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、洗浄液が洗浄液槽５６から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を逆方向へ動作させて回転軸８８を初期位置（回転位置Ｎｏ．１）へ正転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。ここでは、洗浄液槽５６，５７に充填された洗浄液のうち、洗浄液槽５６に充填された容量に相当する洗浄液がＨＤ槽５２へ流出される。この第７流路６８の開閉に伴う回転軸８８の正逆転に際して、第５流路６６及び第６流路６７は開放されない。
【００８７】
ＨＤ槽５２が洗浄液で満たされると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１０）。なお、洗浄を効率よく行うために、ＨＤ槽５２に洗浄液が満たされた後、撹拌が行われてもよい。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の洗浄液が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。洗浄液と共に、ＨＤ槽５２に残留した未反応のＰＣＲ液も廃液槽５３へ排出される。制御部２５は、洗浄液が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８８】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１１）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第６流路６７が開放される回転位置Ｎｏ．３まで初期位置から１８０°正転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９０がカムフォロワ８６を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第６流路６７が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第３ジョイント部６３へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第３ジョイント部６３から第２試薬槽５５内へ流入する。つまり、第２試薬槽５５内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、第２試薬槽５５内の第２試薬が第６流路６７へ流出する。そして、第２試薬は、第６流路６７を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、第２試薬が第２試薬槽５５から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を逆方向へ動作させて回転軸８８を初期位置へ逆転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第６流路６７が再び閉塞される。
【００８９】
なお、この回転軸８８の正逆転に際して、回転軸８８が初期位置から９０°回転した位置（回転位置Ｎｏ．２）において第５流路６７が一旦開放されるが、第１試薬槽５４からは既に第１試薬が流出されており、また、第１試薬槽５４へはエアーが供給されないため、ＨＤ槽５２へ第１試薬が流出することがない。
【００９０】
つづいて、ＨＤ槽５２においてモノ修飾シクロデキストリンの吸着が行われる（Ｓ１２）。装置本体１１の制御部２５には、予めこの吸着のための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させる。モノ修飾シクロデキストリンの吸着における温度条件は、例えば、ＨＤ槽５２内が約４５℃程度に加温されるように、セラミックヒータ３３が制御される。また、吸着時間として１〜３０分間程度が設定される。モノ修飾シクロデキストリンのインターカレータは、核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に安定して配置されて所定の蛍光特性を発揮する。また、インターカレータは、モノ修飾シクロデキストリンが第２試薬に溶解されている状態では、シクロデキストリンの疎水性キャビティ内又はその近傍に配置されて水溶性となる。インターカレータの２つの配置状態のうち、二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置された状態の方が安定である。なお、モノ修飾シクロデキストリンの吸着を効率よく行うために、ＨＤ槽５２内の第２試薬を撹拌してもよい。
【００９１】
モノ修飾シクロデキストリンの吸着を終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１３）。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の第２試薬が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。なお、核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置されたモノ修飾シクロデキストリンは、核酸マイクロアレイ７５上に残る。制御部２５は、第２試薬が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００９２】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１４）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第７流路６８が開放される回転位置Ｎｏ．４まで初期位置から９０°逆転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９１がカムフォロワ８７を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第７流路６８が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第４ジョイント部６４へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第４ジョイント部６４から洗浄液槽５７を通じて洗浄液槽５６へ流入する。つまり、洗浄液槽５６，５７内の空気は、エアーにより圧縮される。これに伴い、洗浄液槽５６内の洗浄液が、第７流路６８を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、洗浄液が洗浄液槽５６から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。ここでは、洗浄液槽５６，５７に充填された洗浄液のうち、残りの洗浄液（洗浄液槽５７に充填された容量に相当する。）がＨＤ槽５２へ流出される。この第７流路６８の開閉に伴う回転軸８８の正逆転に際して、第５流路６６及び第６流路６７は開放されない。
【００９３】
ＨＤ槽５２が洗浄液で満たされると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１５）。なお、洗浄を効率よく行うために、ＨＤ槽５２に洗浄液が満たされた後、撹拌が行われてもよい。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の洗浄液が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。洗浄液と共に、ＨＤ槽５２に残留した未反応の第２試薬も廃液槽５３へ排出される。なお、洗浄液が廃液槽５３へ排出された後、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、開放された状態で放置されても、閉塞された状態にされてもいずれでもよい。
【００９４】
つづいて、制御部２５は、光源４２からＨＤ槽５２へ光を照射して、核酸マイクロアレイ７５を検出用カメラ４３により撮影する（Ｓ１６）。光源４２から照射される光は、モノ修飾シクロデキストリンのインターカレータの励起波長であり、インターカレータがピレンやフルオレセインの場合には、約２００〜４００ｎｍの光が照射される。核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置されたインターカレータは、この光の照射を受けて黄緑色や水色などの固有の色彩に発光する。検出用カメラ４３が撮影した核酸マイクロアレイ７５の像を制御部２５が画像処理し、画像中のインターカレータの発光を検出することにより、核酸マイクロアレイ７５に吸着したモノ修飾シクロデキストリンを光学的に検出することができる。
【００９５】
［変形例］
上記実施形態では、回転軸８８に固定された３つのカム８９〜９１の各大径部が、回転軸８８に対して突出する方向が９０°毎に異なることとしたが、各カム８９〜９１の各大径部が回転軸８８に対して突出する方向を１２０°毎に異なる配置としてもよい。このようなカム８９〜９１の配置による回転軸８８の回転位置と各流路の開閉状態との関係を表２に示す。
【００９６】
【表２】
2009002899.tif 000004
【００９７】
この変形例では、回転軸８８が一定の回転方向、つまり時計周り方向又は反時計回りのいずれかに回転すると、順次到来する各回転位置（Ｎｏ．I〜VI）において、対応するカム８９〜９１がいずれか１つのカムフォロワ８５〜８７を開放姿勢へ姿勢変化させて第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８のいずれかを開放するが、各流路が開放される間の回転位置、つまり、回転位置Ｎｏ．I，III，Vにおいて、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８のすべてが閉塞される。換言すれば、各カム８９〜９１における各大径部が突出する方向は、回転位置Ｎｏ．II，IV，VIのいずれかである。なお、本変形例では、各回転位置が昇順（I→VIへ）に到来する回転軸８８の回転方向を正転と称し、降順（VI→Iへ）に到来する回転軸８８の回転方向を逆転と称する。
【００９８】
この変形例によれば、前述された第５流路６６の開閉（図７のＳ６）は次のように行われる。制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．I（初期位置）から回転位置Ｎｏ．IIまで６０°正転させる。これにより、第５流路６６が開放される。そして、前述されたようにして第１試薬槽５４内の第１試薬が第５流路６６へ流出した後、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．Iへ６０°逆転する。これにより、第５流路６６が再び閉塞される。
【００９９】
ハイブリダイズ（図７のＳ７）及び第１試薬の排出（図７のＳ８）を終えると、前述された第７流路６８の開閉（図７のＳ９）は次のように行われる。制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．Iから回転位置Ｎｏ．VIまで６０°逆転させる。これにより、第７流路６８が開放される。そして、前述されたようにして洗浄液槽５６，５７内の洗浄液がＨＤ槽５２へ流出した後、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．VIから回転位置Ｎｏ．Vへ６０°逆転させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。
【０１００】
洗浄ステップ（図７のＳ１０）を終えると、前述された第６流路６７の開閉（図７のＳ１１）は次のように行われる。制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．Vから回転位置Ｎｏ．IVまで６０°逆転させる。これにより、第６流路６７が開放される。そして、前述されたようにして第２試薬槽５５内の第２試薬がＨＤ槽５２へ流出した後、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．IVから回転位置Ｎｏ．Vへ６０°正転させる。これにより、第６流路６７が再び閉塞される。
【０１０１】
モノ修飾デキストリンの吸着（図７のＳ１２）及び第２試薬の排出（図７のＳ１３）を終えると、前述された第７流路６８の開閉（図７のＳ１４）は次のように行われる。制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．Vから回転位置Ｎｏ．VIまでから６０°正転させる。これにより、第７流路６８が開放される。そして、前述されたようにして洗浄液槽５６，５７内の洗浄液がＨＤ槽５２へ流出した後、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させて、回転軸８８を回転位置Ｎｏ．VIから回転位置Ｎｏ．I又は回転位置Ｎｏ．Vのいずれかへ６０°正転又は逆転させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。
【０１０２】
［本実施形態の作用効果］
このように、検出装置１０によれば、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、洗浄液槽５６，５７とＨＤ槽５２とを連結する第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８の開閉が、回転軸８８に設けられた３つのカム８９〜９１の回転位置に基づいて制御されるので、簡易な構造で３つの流路の開閉を実現することができ、カセット１２が小型化される。
【０１０３】
また、各カムフォロワ８５〜８７が、コイルバネ９６等に弾性付勢されて閉姿勢とされているので、各カム８９〜９１が各カムフォロワ８５〜８７を弾性付勢に抗して姿勢変化させる回転位置に回転軸８８が回転されてなければ、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８はすべて閉塞された状態にある。これにより、カセット１２が保管や搬送される際に、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、洗浄液槽５６，５７に充填された試薬や洗浄液がＨＤ槽５２へ流出することが防止される。
【０１０４】
また、各カム８９〜９１は、回転軸８８の回転位置に応じて、各カムフォロワ８５〜８７のいずれかを開姿勢へ姿勢変化させるので、回転軸８８の回転位置によって、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８のうちの所望の１つの流路を開放させることができる。特に、回転軸８８の初期位置に隣接する回転位置において、核酸検出反応に含まれる各ステップのうち、最初の２つのステップであるハイブリダイズ及び洗浄に使用される第１試薬及び洗浄液が流通する第５流路６６及び第７流路６８を開放させることにより、第１試薬、第２試薬、洗浄液を混合させることなくＨＤ槽５２へ供給させることができる。
【０１０５】
また、各カム８９〜９１は、回転軸８８の初期位置において、各カムフォロワ８５〜８７をすべて閉姿勢とするので、初期位置では、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８のすべてが閉塞され、カセット１２が保管や搬送される際に、各試薬や洗浄液がＨＤ槽５２へ流出することが防止される。
【０１０６】
また、ＨＤ槽５２に、核酸マイクロアレイ７２が固定されることにより、核酸検出に好適なカセット１２が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は、検出装置１０の装置本体１１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、カセット１２の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、カセット１２の外観構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるIV−IV断面を示す部分断面である。
【図５】図５は、図３におけるV−V断面を示す部分断面図である。
【図６】図６は、図３におけるVI−VI断面を示す部分断面図である。
【図７】図７は、本実施形態における検出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０・・・検出装置
１２・・・カセット
３７・・・ステッピングモータ（駆動源）
５２・・・ＨＤ槽
５４・・・第１試薬槽
５５・・・第２試薬槽
５６・・・洗浄液槽
６６・・・第５流路
６７・・・第６流路
６８・・・第７流路
７５・・・核酸マイクロアレイ
８５〜８７・・・カムフォロワ
８８・・・回転軸
８９〜９１・・・カム
９６・・・コイルバネ（弾性部材）
【図１】
2009002899.tif 000005
【図２】
2009002899.tif 000006
【図３】
2009002899.tif 000007
【図４】
2009002899.tif 000008
【図５】
2009002899.tif 000009
【図６】
2009002899.tif 000010
【図７】
2009002899.tif 000011