(57)【要約】  本発明は、試料から目的核酸を抽出し、かつ抽出した核酸を付着させるための核酸抽出要素(20)と、核酸抽出要素(20)とは別体として形成され、かつ核酸抽出要素(20)を収容しておくための収容槽(27)を有する容器本体と、を備えた核酸抽出用容器(２)に関する。核酸抽出要素(20)は、たとえば目的核酸を担持させるための固体マトリックス(23)と、この固体マトリックス(23)を保持するための保持部材(20)と、を有するものとして構成される。好ましくは、固体マトリックス(23)は、保持部材(20)の垂直軸に対して傾斜した状態で保持させられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料から目的核酸を抽出し、かつ抽出した核酸を担持させるための核酸抽出要素と、
上記核酸抽出要素とは別体として形成され、かつ上記核酸抽出要素を収容しておくための収容槽を有する容器本体と、
を備えている、核酸抽出用容器。
【請求項２】
上記核酸抽出要素は、目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有している、請求項１に記載の核酸抽出用容器。
【請求項３】
上記固体マトリックスは、上記保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で保持されている、請求項２に記載の核酸抽出用容器。
【請求項４】
上記固体マトリックスは、上記垂直軸に対して水平または略水平に支持されている、請求項３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項５】
上記固体マトリックスは、上記保持部材に突き刺された状態で上記保持部材に支持されている、請求項３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項６】
上記保持部材は、端部に向かうほど縮径するテーパ部と、上記テーパ部から延出するとともに、上記固体マトリックスに貫通させるためのピン状部と、上記固体マトリックスが上記ピン状部から離脱するのを抑制するための係止片と、を有している、請求項５に記載の核酸抽出用容器。
【請求項７】
上記固体マトリックスは、円盤状に形成されている、請求項３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項８】
上記固体マトリックスは、シート状に形成されており、かつ上記保持部材に対して吊持された状態で保持されている、請求項２に記載の核酸抽出用容器。
【請求項９】
上記保持部材は、上記固体マトリックスの端部を挟持して上記固体マトリックスを吊持するための挟持部を有している、請求項８に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１０】
上記容器本体は、上記固体マトリックスに付着した余剰な成分を除去するのに必要な洗浄液を保持するための１以上の洗浄槽を有している、請求項２に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１１】
上記容器本体には、上記固体マトリックスまたはその周囲に付着した余剰な洗浄液を除去するための余剰洗浄液除去手段が設けられている、請求項１０に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１２】
上記余剰洗浄液除去手段は、吸水性部材を含んでいる、請求項１１に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１３】
核酸分析装置にセットして使用するカートリッジとして構成されている、請求項１に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１４】
上記核酸分析装置が、上記収容槽から目的核酸を担持させた核酸抽出要素を取り出して、当該核酸抽出要素を他の部位に移送するための移送部材を備えている場合において、
上記核酸抽出要素は、上記移送部材に係合させるための係合部を有している、請求項１３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１５】
上記係合部は、上記移送部材の先端部を嵌合させるために筒状に形成されている、請求項１４に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１６】
上記係合部は、上記移送部材の先端部を嵌合させたときに、上記移送部材に弾性力を作用させることを可能とするための１以上の欠落部を有している、請求項１５に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１７】
上記１以上の欠落部は、スリット、切欠および貫通孔のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１６に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１８】
上記保持部材は、上記移送部材と上記係合部との嵌合状態を解除するために利用される突出部を有している、請求項１４に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１９】
上記突出部は、外方側に向けて突出したフランジである、請求項１８に記載の核酸抽出用容器。
【請求項２０】
上記収容槽は、当該収容槽に上記核酸抽出要素を収容したときに、上記突出部を係止するための段部を有している、請求項１８に記載の核酸抽出用容器。
【請求項２１】
目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去する方法であって、
洗浄液に対して上記固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させることによって、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返す、固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２２】
上記固体マトリックスが洗浄液に浸漬される状態と浸漬されない状態との繰り返しは、上下方向に対して上記固体マトリックスを傾斜させた状態で行われる、請求項２１に記載の固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２３】
上記固体マトリックスが洗浄液に浸漬される状態と浸漬されない状態との繰り返しは、上記方向に対して上記固体マトリックスを水平または略水平な状態として行われる、請求項２２に記載の固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２４】
上記洗浄液に対する浸漬が終了した後に、上記固体マトリックスに付着した余剰な洗浄液を吸水性部材により除去する、請求項２１に記載の固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２５】
目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有する核酸抽出要素を用いて目的核酸を精製する方法であって、
上記固体マトリックスに対して試料を含浸させて試料中の目的核酸を上記固体マトリックスに担持させる核酸担持ステップと、
上記固体マトリックスに付着した目的核酸以外の余剰な成分を、洗浄液を用いて除去する洗浄ステップと、を含み、かつ、
上記洗浄ステップは、洗浄液に対して上記核酸抽出要素を相対的に上下方向に移動させることによって、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬される状態と、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返すことにより行われる、核酸精製方法。
【請求項２６】
上記核酸抽出要素として、上記保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で上記保持部材に上記固体マトリックスを保持させたものを用い、かつ、
上記洗浄ステップは、上下方向に対して上記固体マトリックスを傾斜させた状態で、上記抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる、請求項２５に記載の核酸精製方法。
【請求項２７】
上記洗浄ステップは、上下方向に対して上記固体マトリックスを直交または略直交させた姿勢で、上記核酸抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる、請求項２６に記載の核酸精製方法。
【請求項２８】
上記洗浄ステップは、上記洗浄液に対する上記固体マトリックスの繰り返しの浸漬が終了した後に、上記固体マトリックスに付着した余剰な洗浄液を吸水性部材により除去する作業を含んでいる、請求項２５に記載の核酸精製方法。
【請求項２９】
目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去するための機構であって、
上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、が繰り返されるように、洗浄液に対して固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させるように構成されている、固体マトリックスの洗浄機構。
【請求項３０】
上記固体マトリックスを上下方向に対して傾斜させた状態で、上記固体マトリックスを上下方向に移動させるように構成されている、請求項２９に記載の固体マトリックスの洗浄機構。
【請求項３１】
上記固体マトリックスを上下方向に対して直交または略直交させた姿勢で、上記固体マトリックスを上下方向に移動させるように構成されている、請求項３０に記載の固体マトリックスの洗浄機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料から目的核酸を精製するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
核酸の分析は、医療分野において、感染症や遺伝子疾患を遺伝子レベルで診断するために重要な役割を果たしているが、現在においては、医療分野に限らず、農業あるいは食品分野などの様々な分野において応用されている。一般に、核酸の分析は、試料からの核酸の精製、精製された核酸の増幅、および増幅された核酸の検出といったプロセスを経て行われている。各プロセスは、人的コスト、再現性、分析効率を考慮した場合、機械により自動で行えるようにするのが好ましく、理想的には、全てのプロセスを機械により自動で行えるようにするのが好ましい（たとえば特許文献１，２参照）。【０００３】
核酸の精製の自動機械化を目指したものとして、核酸結合性担体を使用する方法がある。その一例として、核酸結合性シリカ粒子とカオトロピックイオンを用いた方法がある（たとえば特許文献３参照）。この方法は、核酸結合性シリカ粒子および試料中の核酸を遊離する能力をもつカオトロピックイオンを試料と混合して試料中の核酸を核酸結合性シリカ粒子に結合させてから固相と液相を分離した後に、核酸結合性シリカ粒子に結合した核酸を溶離するというものである。しかしながら、固相と液相を分離するためには、遠心分離またはフィルタなどを使用した濾過などの操作を行う必要があり、機械化を実現した際の操作および装置構成が複雑となる。【０００４】
核酸結合性担体を使用する別の方法としては、磁性を持たせた担体を使用する方法がある（たとえば特許文献４，５参照）。この方法は、磁性を持たせたシリカ粒子に核酸を吸着させ後に磁石によってシリカ粒子を分離し、分離されたシリカ粒子から核酸を溶離させた後に溶離液を回収するものがある。この方法は、遠心分離操作などを行うことなく固相と液相を分離できるために機械による自動化において利点はある。【０００５】
しかしながら、核酸の回収率が比較的に低い上、その回収率が検体の種類に影響されやすいといった問題がある。しかも、磁性シリカ粒子は、核酸の増幅方法としてＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を採用したときに、増幅反応の阻害剤となるといった問題が指摘されている。また、核酸を検出する代表的な方法としては、核酸に標識を施し、その標識を光学的手法により測定するものがあるが、この方法を採用した場合には、磁性シリカによって測定誤差が生じ、精製時における磁性シリカ粒子の含有量のバラツキによって再現性が悪化する。【０００６】
また、核酸の精製方法としては、たとえば核酸を抽出するのに必要な試薬類を固体マトリックスに含浸させたものを利用する方法がある（たとえば特許文献６−８参照）。この方法では、固体マトリックスに対して試料を点着することで目的核酸が抽出される。その後、核酸を増幅させるときに阻害剤になりうる余剰成分が洗浄除去される。より具体的には。余剰成分の洗浄は、ポンチを用いて固体マトリックスの一部を円盤状に打ち抜いた後、打ち抜かれた円盤状の固体マトリックスをマイクロチューブに収容させ、マイクロチューブ内において、円盤状の固体マトリックスから余剰成分が溶離させることにより行われる。【０００７】
この方法を適用する場合、固体マトリックスの一部を打ち抜く工程が必要となるばかりか、固体マトリックスを打ち抜くためには、固体マトリックスを乾燥させる必要が生じる。そのため、円盤状の固体マトリックスを洗浄する前において相当の時間を必要とする。また、円盤状の固体マトリックスの洗浄は、固体マトリックスから余剰成分を洗浄液中に拡散させる方法であるために、洗浄に相当の時間が必要となる。とくに、十分な洗浄効果を得るためには、マイクロチューブに保持させた洗浄液を繰り返し取り替える必要があるため、この点においても洗浄に要する時間が長くなる。そればかりか、洗浄に要する時間をできるだけ短くするためには、円盤状の固体マトリックスを小さくせざるを得ない。この場合、試料から回収できる目的核酸の量が少なくなる。その結果、核酸の検出感度が低くなり、また目的量の核酸を得るためには増幅時間を長く設定する必要が生じる。【０００８】
また、円盤状の固体マトリックスを利用する方法では、核酸の増幅が核酸の洗浄を行うためのマイクロチューブにおいて行われるとともに、核酸の分析がマイクロチューブにおいて光学的手法を用いて行われる。そのため、円盤状の固体マトリックスが不当に大きな場合には、円盤状の固体マトリックスが測光路を塞いで核酸の分析を阻害しかねない。このような不具合を生じさせないようにするためには、円盤状の固体マトリックスは、一定以下の大きさ、たとえば２ｍｍ以下の大きさに打ち抜かざるを得ず、試料から回収できる目的核酸の量が少なるといったように、上述した不具合が生じる。また、ユーザとしては、２ｍｍ以下の大きさに固体マトリックスを打ち抜く作業の負担は大きく、作業効率のよい手法とはいえない。【０００９】
ところで、ＰＣＲ法を利用した核酸の増幅は、機械による自動化が進んでおり、既にＰＣＲ装置も市販されている。ＰＣＲ装置としては、核酸の増幅とともに、増幅された核酸の検出を行えるようにしたものが一般的である。【００１０】
しかしながら、市販のＰＣＲ装置を使用する場合には、それ専用の増幅キットを用いる必要がある。一般的な増幅キットは、蓋付きの容器に予めプライマーおよびポリメラーゼなどの試薬を仕込んだものである。そのため、ユーザは、容器の蓋を開けてから容器内に核酸溶液を分注した上で、容器内の反応液を攪拌して蓋を閉めた後、それをＰＣＲ装置にセットするといった操作を強いられる。すなわち、一般的な増幅キットは、ユーザによる手操作に依存する部分が大きいためにユーザの負担が大きい上に、ユーザによる手操作が大きく介在するために、分析効率が悪く、ユーザの技量の差に基づく再現性の悪化も懸念される。また、増幅キットにおいて採用されている容器は、通常、樹脂成型によって蓋が一体成型された汎用品であり、ＰＣＲ装置において蓋を自動的に開閉させることは困難である。そのため、一般的な専用キットを用いる方法では、ユーザの手操作に委ねていた操作を、ＰＣＲ装置において自動的に行うのは困難である。【００１１】
核酸の増幅方法としては、ＰＣＲ法の他に、たとえばＩＣＡＮ(Isothermal and Chimeric Primer-initiated Amplification of Nucleic acid)法あるいはＬＡＭＰ(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法がある。これらの方法は、ＰＣＲ法に比べ、核酸の精製度を十分に高めなければ、目的核酸を十分に増幅させることができない方法である。したがって、核酸の精製および増幅を機械により自動化する場合においては、ＰＣＲ法以外に他の増幅方法を採用できるようにするためには、核酸の精製度を高める手法を確立する必要がある。【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１４９０９７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０４８９９号公報
【特許文献３】特許第２６８０４６２号公報
【特許文献４】特開昭６０−１５６４号公報
【特許文献５】特開平９−１９２９２ 号公報
【特許文献６】米国特許第５４９６５６２号明細書
【特許文献７】米国特許第５９３９２５９号明細書
【特許文献８】米国特許第６１６８９２２号明細書
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、核酸の精製、核酸の増幅および核酸の測定といった核酸分析における一連の工程を、機械により自動で行えるようにし、ユーザの負担を軽減するとともに分析効率および再現性を改善することを目的としている。
【００１４】
本発明はさらに、核酸の精製および増幅を機械により自動化できるようにする場合に、種々の増幅方法を採用できる核酸の精製技術を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明の第１の側面においては、試料から目的核酸を抽出し、かつ抽出した核酸を担持させるための核酸抽出要素と、上記核酸抽出要素とは別体として形成され、かつ上記核酸抽出要素を収容しておくための収容槽を有する容器本体と、を備えている、核酸抽出用容器が提供される。
【００１６】
好ましくは、核酸抽出要素は、目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有するものとして構成される。
【００１７】
固体マトリックスは、たとえば保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で保持部材に保持され、好ましくは、垂直軸に対して水平または略水平な状態で保持される。この場合、固体マトリックスは、円盤状に形成するのが好ましい。
【００１８】
上記垂直軸に対して固体マトリックスが傾斜した状態は、たとえば固体マトリックスに対して保持部材に突き刺すことにより達成することができる。この場合、保持部材は、たとえば端部に向かうほど縮径するテーパ部と、テーパ部から延出するとともに、固体マトリックスに貫通させるためのピン状部と、固体マトリックスがピン状部から離脱するのを抑制するための係止片と、を有するものとして構成される。
【００１９】
また、固体マトリックスは、保持部材の垂直軸に対して平行または略平行な状態で保持部材に保持させてもよい。この場合、固体マトリックスは、シート状に形成するのが好ましい。
【００２０】
上記垂直軸に対して固体マトリックスが平行または略平行な状態は、たとえば保持部材に対して固体マトリックスを吊持させることにより達成することができる。この場合、保持部材は、たとえば固体マトリックスの端部を挟持して固体マトリックスを吊持するための挟持部を有するものとして構成される。
【００２１】
容器本体は、固体マトリックスに付着した余剰な成分を除去するのに必要な洗浄液を保持するための１以上の洗浄槽を有するものとして構成するのが好ましい。この場合、容器本体には、固体マトリックスまたはその周囲に付着した余剰な洗浄液を除去するための余剰洗浄液除去手段を設けるのが好ましい。
【００２２】
余剰洗浄液除去手段は、たとえば吸水性部材を含んでいる。吸水性部材としては、たとえば発泡樹脂、あるいは布などの多孔質体を使用することができる。
【００２３】
本発明の核酸抽出用容器は、たとえば核酸分析装置にセットして使用するカートリッジとして構成される。
【００２４】
核酸分析装置が、収容槽から目的核酸を担持させた核酸抽出要素を取り出して、当該核酸抽出要素を他の部位に移送するための移送部材を備えている場合においては、核酸抽出要素は、たとえば移送部材に係合させるための係合部を有するものとして構成される。この場合、係合部は、たとえば移送部材の先端部を嵌合させるために筒状に形成され、好ましくは、移送部材の先端部を嵌合させたときに、移送部材に弾性力を作用させることを可能とするための１以上の欠落部を有するものとして構成される。１以上の欠落部は、たとえばスリット、切欠および貫通孔のうちの少なくとも１つを含むものとされる。
【００２５】
これに対して保持部材は、たとえば移送部材と係合部との嵌合状態を解除するために利用される突出部を有するものとされ、好ましくは、突出部は、外方側に向けて突出したフランジとして構成される。この場合、収容槽は、たとえば当該収容槽に核酸抽出要素を収容したときに、突出部を係止するための段部を有するものとして構成される。
【００２６】
本発明の第２の側面においては、目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去する方法であって、洗浄液に対して固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させることによって、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返す、固体マトリックスの洗浄方法が提供される。
【００２７】
洗浄液に固体マトリックスが浸漬される状態と浸漬されない状態との繰り返しは、上下方向に対して固体マトリックスを傾斜させた状態で行われ、好ましくは、上下方向に対して固体マトリックスを直交または略直交させた姿勢で行われる。
【００２８】
本発明の第３の側面においては、目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有する核酸抽出要素を用いて目的核酸を精製する方法であって、上記固体マトリックスに対して試料を含浸させて試料中の目的核酸を上記固体マトリックスに担持させる核酸担持ステップと、上記固体マトリックスに付着した目的核酸以外の余剰な成分を、洗浄液を用いて除去する洗浄ステップと、を含み、かつ、上記洗浄ステップは、洗浄液に対して上記核酸抽出要素を相対的に上下方向に移動させることによって、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬される状態と、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返すことにより行われる、目的核酸の精製方法が提供される。
【００２９】
本発明の核酸精製方法においては、核酸抽出要素として、たとえば保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で保持部材に固体マトリックスを保持させたものが用いられる。この場合、洗浄ステップは、たとえば上下方向に対して固体マトリックスを傾斜させた状態で、抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる。好ましくは、洗浄ステップは、上下方向に対して、固体マトリックスを直交または略直交させた姿勢で核酸抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる。
【００３０】
洗浄ステップは、洗浄液に対する固体マトリックスの繰り返しの浸漬が終了した後に、固体マトリックスに付着した余剰な洗浄液を吸水性部材により除去する作業を含んでいる。
【００３１】
本発明の第４の側面においては、目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去するための機構であって、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、が繰り返されるように、洗浄液に対して固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させるように構成されている、固体マトリックスの洗浄機構が提供される。
【００３２】
本発明の洗浄機構は、たとえば固体マトリックスを、上下方向に対して傾斜させた状態で上下方向に移動させるように構成され、好ましくは、固体マトリックスを、上下方向に対して直交または略直交させた姿勢で上下方向に移動させるように構成される。
【００３３】
ここで、本発明において「試料」とは、動物由来の生物試料（たとえば全血、血清、血漿、尿、唾液、あるいは体液）および動物以外の生物試料を含む概念であり、「核酸」とは、ＤＮＡあるいはＲＮＡを意味し、２本鎖ＤＮＡ、１本鎖ＤＮＡ、プラスミドＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、外来性寄生生物（ウイルス、細菌、真菌など）由来ＲＮＡ、内在性ＲＮＡを含む概念である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】核酸分析装置の一例を説明するための全体斜視図である。
【図２】図１に示した核酸分析装置の内部構成を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】核酸精製用カートリッジの一例を示す全体斜視図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図７Ａは核酸精製用カートリッジにおける核酸抽出要素の全体斜視図であり、図７Ｂは核酸抽出要素の断面図である。
【図８】核酸増幅用カートリッジの全体斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１０】固体マトリックスの洗浄動作を説明するための要部断面図である。
【図１１】核酸増幅用カートリッジからの蓋の取り外し動作を示す要部断面図である。
【図１２】蓋を利用した拡散核酸抽出要素の取り出し動作を説明するための要部断面図である。
【図１３】図１３Ａは核酸増幅用カートリッジの反応槽に核酸抽出要素を収容する動作を説明するための要部断面図であり、図１３Ｂは反応槽から蓋を取り外す動作を説明するための要部断面図である。
【図１４】図１３ＢのＸIV−ＸIV線に沿う断面図である。
【図１５】温調機構および測定機構を説明するための、図２のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面に相当する断面図である。
【図１６】核酸分析装置の一例を説明するための内部構成を示す平面図である。
【図１７】図１６のＸVII−ＸVII線に沿う断面図である。
【図１８】図１６のＸVIII−ＸVIII線に沿う断面図である。
【図１９】核酸精製用カートリッジの一例を示す全体斜視図である。
【図２０】図２０Ａは核酸精製用カートリッジにおける核酸抽出要素を示す斜視図、図２０Ｂはその平面図、図２０Ｃは図２０ＡのＸＸｃ−ＸＸｃ線に沿う断面図である。
【図２１】核酸精製用カートリッジの容器における図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った断面に相当する断面図である。
【図２２】容器における収容槽から核酸抽出要素を取り出す操作を示す要部断面図である。
【図２３】核酸増幅用カートリッジの全体斜視図である。
【図２４】図２４Ａは図２３のＸＸIVａ−ＸＸIVａ線に沿う断面図であり、図２４Ｂは図２４Ａにおいて蓋を分離した状態を示す断面図である。
【図２５】ノズルに対するチップの取り付け動作を説明するための要部正面図である。
【図２６】ノズルに対する核酸抽出要素の取り付け動作を説明するための要部正面図である。
【図２７】ノズルからのチップの取り外し動作を説明するための要部正面図である。
【図２８】ノズルからの核酸抽出要素の取り外し動作を説明するための要部正面図である。
【図２９】核酸増幅用カートリッジの蓋に対する回転部材の挿入動作を示す要部断面図である。
【図３０】核酸増幅用カートリッジの蓋を取り外す動作を説明するための要部断面図である。
【図３１】核酸増幅用カートリッジの反応槽に核酸抽出要素を収容する操作を示す要部断面図である。
【図３２】核酸増幅用カートリッジの蓋を再装着する動作を説明するための要部断面図である。
【図３３】測定機構を説明するための、図１６のＸＸＸIII−ＸＸＸIII線に沿う断面に相当する断面図である。
【図３４】実施例１（ＰＣＲ法）における蛍光強度の測定結果を示すグラフであり、横軸を温度、縦軸を蛍光強度の微分値として示したものである。
【図３５】実施例２（ＩＣＡＮ法）における蛍光強度の測定結果を示すグラフであり、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として示したものである。
【図３６】実施例３（ＬＡＭＰ法）における蛍光強度の測定結果を示すグラフであり、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として示したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下においては、本発明について第１および第２の実施の形態として、図面を参照しつつ説明する。【００３６】
まず、本発明の第１の実施の形態について、図１ないし図１５を参照して説明する。【００３７】
図１ないし図４に示した核酸分析装置１は、試料中の核酸の精製、抽出された核酸の増幅、および増幅された核酸の分析を自動で行えるように構成されたものであり、図１および図２に示したように、筐体１０の内部に、複数の核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３を同一数だけ装着して使用されるものである。【００３８】
図５および図６に示したように、核酸精製用カートリッジ２は、核酸分析装置１における核酸の自動精製を可能ならしめるためのものであり、核酸抽出要素２０およびカートリッジ本体２１を有している。【００３９】
核酸抽出要素２０は、試料中から核酸を抽出するのに利用されるものであり、後述するカートリッジ本体２１の収容槽２７に収容されている。この核酸抽出要素２０は、図７Ａおよび図７Ｂに良く表れているように、保持部材２２および固体マトリックス２３を有している。【００４０】
保持部材２２は、筒状部２４、フランジ部２５、および保持部２６を有するものであり、たとえば全体が樹脂成型によって形成されている。【００４１】
筒状部２４は、核酸抽出要素２０を移動させるときに利用される部分であり（図４および図１２参照）、凹部２４Ａおよび係止ヘッド２４Ｂを有している。凹部２４Ａは、後述する核酸精製用機構５の挿入ピン５０または核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１におけるピン３６Ｂを嵌合させるためのものである（図４および図１２参照）。係止ヘッド２４Ｂは、後述する核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１における係止爪３６Ａを嵌合させるためのものであり、半径方向に突出している。【００４２】
フランジ部２５は、後述する核酸精製用カートリッジ２の収容槽２７に核酸抽出要素２０を収容するときに、収容槽２７の段部２７Ａ係合させるためのものであり、半径方向の外方側に向けて突出した環状に形成されている（図１２参照）。【００４３】
保持部２６は、固体マトリックス２３を保持するための部分であり、テーパ部２６Ａ、ピン状部２６Ｂおよび係止片２６Ｃを有している。テーパ部２６Ａは、保持部２６に付着した洗浄液を下方に移動させやすくする役割を果たすものである。ピン状部２６Ｂは、固体マトリックス２３に貫通させるための部分である。係止片２６Ｃはピン状部２６Ｂを固体マトリックス２３に貫通させたときにピン状部２６Ｂ（保持部２６）から固体マトリックス２３が離脱するのを防止するためのものである。【００４４】
保持部材２２には、保持部２６の若干上方にＯリング２２Ａが固定されている。このＯリング２２Ａは、図１３Ｂに良く表れているように、核酸抽出要素２０を核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４に収容したときに、反応槽３４の内面に密着させるためのものである。すなわち、反応槽３４に核酸抽出要素２０を収容させた場合には、Ｏリング２２Ａが反応槽３４の内面と密着する位置よりも下方に密閉空間が形成される。そして、Ｏリング２２Ａが保持部２６よりも上方に配置されていることから、固体マトリックス２３は密閉空間において収容される。【００４５】
固体マトリックス２３は、試料中の核酸を担持させるためのものであり、たとえば濾紙に対して核酸抽出用の試薬類を担持させたものとして構成されている。この固体マトリックス２３は、円盤状に形成されている。すなわち、固体マトリックス２３は、ピン状部２６Ｂに突き刺された状態で、保持部材２２の垂直軸に対して直交するように水平または略水平に支持されている。【００４６】
ここで、核酸抽出用の試薬類としては、たとえば弱塩基、キレート試薬、陰イオン界面活性剤あるいは陰イオン洗剤および尿酸あるいは尿酸塩の組み合わせ、もしくは核酸吸着用担体および吸着促進剤の組み合わせを挙げることができる。核酸吸着用担体としては、公知の種々のものを使用することができ、典型的にはシリカビーズが使用される。吸着促進剤としては、細胞膜を破壊し、あるいは試料中のタンパク質を変性させ、核酸吸着用担体への核酸の結合に寄与する物質であればよく、たとえばカオトロピック物質（たとえばグアニジンチオシアン酸塩、グアニジン酸塩）を使用することができる。なお、固体マトリックス２３は、試料中の核酸を効率良く吸着させることができる構成であればよく、その構成は上述した例には限定されない。【００４７】
上述の核酸抽出要素２０では、後述する核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４に核酸抽出要素２０を収容させたときに、固体マトリックス２３を反応槽３４の底から離間させた状態とすることができる。これにより、後述した測光機構８の測光経路上に固体マトリックス２３が位置しないようにすることができるため、測光精度を向上させることができる。固体マトリックス２３が測光経路上に位置しないため、固体マトリックス２３として寸法の大きなものを使用することが可能となる。これにより、固体マトリックス２３に対してより多くの核酸を担持させることが可能となり、より効率良く核酸の増幅を行い、また分析精度を向上させることが可能となる。【００４８】
図５および図６に示したように、カートリッジ本体２１は、収容槽２７、３つの洗浄槽２８1〜２８3、試料保持槽２９および余剰液除去槽２１Ａを有するものであり、たとえば樹脂成型により一体成型されている。【００４９】
収容槽２７は、核酸抽出要素２０を収容するためのものであり、核酸抽出要素２０のフランジ部２５を係止するための段部２７Ａを有している。この収容槽２７は、核酸精製用カートリッジ２の使用前において、上部開口２７Ｂから核酸抽出要素２０が離脱しないように、上部開口２７Ｂをアルミニウム薄膜などのシール材により塞いでおくのが好ましい。シール材は、核酸精製用カートリッジ２を使用するときにユーザが剥がすようにしてもよいし、核酸分析装置１において自動的に剥がすようにしてもよい。【００５０】
各洗浄槽２８1〜２８3は、固体マトリックス２３に核酸を担持させた後、固体マトリックス２３から夾雑物を除去するための洗浄液を保持するためのものである。洗浄液は、核酸精製用カートリッジ２として洗浄槽２８1〜２８3に予め仕込んでおくのが好ましいが、核酸分析装置１に仕込んでおいた洗浄液を分析時に洗浄槽２８1〜２８3に分注するようにしてもよい。洗浄液としては、たとえば固体マトリックス２３からの核酸の溶離作用が少なく、夾雑物の結合を妨げるもの（たとえばグアニジン塩酸塩あるいはエタノール）を使用することができる。３つの洗浄槽２８1〜２８3には、同一の洗浄液を保持させてもよいが、異なる洗浄液を保持させてもよい。【００５１】
なお、各洗浄槽２８1〜２８3に予め洗浄液を仕込んでおく場合には、各洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3をアルミニウム薄膜などのシール材により塞いでおく必要がある。この場合、各洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3を個別に塞いでもよいし、３つの洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3を一括して、あるいは３つの洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3および収容槽２７の上部開口２７Ｂを一括して塞いでもよい。【００５２】
試料保持槽２９は、分析対象（核酸を抽出する対象）となる試料を保持しておくためのものである。試料保持槽２９に対する試料の保持は、核酸精製用カートリッジ２を核酸分析装置１にセットする前に行ってもよいし、核酸精製用カートリッジ２を核酸分析装置１にセットした後に行ってもよい。後者の場合、核酸分析装置１において自動的に試料保持槽２９に試料が分注されるように構成するのが好ましい。試料としては、たとえば全血、血清、血漿、尿、唾液、あるいは体液を使用することができる。【００５３】
余剰液除去槽２１Ａは、核酸抽出要素２０における固体マトリックス２３を洗浄した後において、核酸抽出要素２０、固体マトリックス２３および保持部材２２の保持部２６に付着した余剰な洗浄液を除去するためのものである。この余剰液除去槽２１Ａには、底壁２１Ａａおよび前後壁２１Ａｂ、２１Ａｃに密着して吸水性部材２１Ａｄ，２１Ａｅが固定されている。吸水性部材２１Ａｄ，２１Ａｅは、たとえば発泡樹脂あるいは布などの多孔質材料により構成されており、核酸抽出要素２０を接触させることによって核酸抽出要素２０から余剰な洗浄液を吸収除去できるように構成されている。【００５４】
図８および図９に示したように、核酸増幅用カートリッジ３は、核酸分析装置１における核酸の自動増幅および測定を可能ならしめるためのものであり、カートリッジ本体３０および蓋３１を有している。【００５５】
カートリッジ本体３０は、４つの試薬類保持槽３２1〜３２4、混合槽３３、および反応槽３４を有するものであり、たとえば樹脂成型により一体成型されている。【００５６】
各試薬類保持槽３２1〜３２4は、核酸の増幅および測定に必要な試薬類を水溶液あるいは懸濁液の状態で保持するためのものである。ここで、各試薬類保持槽３２1〜３２4に保持される試薬類の種類は、採用する増幅方法および測定方法に応じて選択される。増幅方法としては、たとえばＰＣＲ(Polymerase Chain Reaction)法、ＩＣＡＮ(Isothermal and Chimeric Primer-initiated Amplification of Nucleic acid)法、ＬＡＭＰ(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法あるいはＮＡＳＢＡ(Nucleic acid Sequence Basea Amplification)法を採用することができる。ＰＣＲ法を採用する場合には、試薬類として、少なくとも２種類のプライマー、ｄＮＴＰ、およびＤＮＡポリメラーゼが使用される。ＩＣＡＮ法を採用する場合には、試薬類として、キメラプライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、およびＲＮａｓｅＨが使用される。ＬＡＭＰ法を採用する場合には、試薬類として、１種類以上のＬＡＭＰ用プライマー、ｄＮＴＰ、鎖置換型ＤＮＡ合成酵素、および逆転写酵素が使用される。ＮＡＳＢＡ法を採用する場合には、試薬類として、少なくとも２種類のプライマー、ｄＮＴＰ、ｒＮＴＰ、逆転写酵素、ＤＮＡポリメラーゼ、ＲＮａｓｅＨ、およびＲＮＡポリメラーゼが使用される。一方、測定方法としては、蛍光測定、発色測定、放射性活性測定、あるいは電気泳動を採用することができる。ただし、核酸分析装置１においては蛍光測定が採用されているものとする。この場合、プライマーとしては、蛍光プライマーを使用するのが好ましい。【００５７】
混合槽３３は、試薬類保持槽３２1〜３２4に保持された２以上の試薬類を反応槽３４に供給する前に混合する際に利用されるものである。【００５８】
なお、試薬類保持槽３２1〜３２4には、試薬類を予め仕込んでおくのが好ましいが、核酸分析装置１に仕込んでおいたものを分析時に試薬類保持槽３２1〜３２4に分注するようにしてもよい。この場合、試薬類保持槽３２1〜３２4の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4は、アルミニウム薄膜などのシール材により塞いでおく必要があるが、各試薬類保持槽３２1〜３２4の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4を個別に塞いでもよいし、４つの試薬類保持槽３２1〜３２4の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4を一括して、あるいは４つの試薬類保持槽３２1〜３２4および混合槽３３の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4，３３Ａを一括して塞いでもよい。【００５９】
反応槽３４は、混合試薬および核酸抽出要素２０を収容するためのものであるとともに、核酸抽出要素２０に担持させた核酸と混合槽３３において調整された混合試薬とを反応させる場を提供するものである（図１３および図１４参照）。この反応槽３４は、筒状部３５および反応検出部３７を有している。【００６０】
筒状部３５は、蓋３１が装着される部分であり、その内周面にネジ溝３５Ａが設けられている。【００６１】
反応検出部３７は、核酸の増幅反応を起こさせる場を提供するとともに、蛍光測定を行うための検出容器としての役割を果たすものである。すなわち、反応検出部３７は、後述する測光機構８の発光部８０から出射された光が照射される部分である（図１５参照）。【００６２】
蓋３１は、反応検出部３７の内部を密閉状態とするか否かを選択するためのものであり、反応槽３４（筒状部３５）に対して着脱自在とされている。より具体的には、蓋３１は、回転力を作用させることにより、筒状部３５に装着される状態と筒状部３５（反応槽３４）から完全に分離した状態とを選択できるように構成されている。蓋３１は、円筒状の本体部３８、フランジ部３９および保持部３６を有している。【００６３】
本体部３８は、反応槽３４における筒状部３５のネジ溝３５Ａに螺合させるためのネジ山３８Ａと、後述する蓋着脱機構６における回転部材６０（図１１Ｂ参照）を挿入するための凹部３８Ｂと、を有している。凹部３８Ｂの内周面には、複数のリブ３８Ｃが設けられている。複数のリブ３８Ｃは、周方向に一定間隔隔てて上下方向に延びるように設けられている。各リブ３８Ｃの上端部は、上方に向かうほど幅寸法が小さくなるテーパ状に形成されている。【００６４】
フランジ部３９は、反応槽３４から取り外した蓋３１を移動させるときに、後述する蓋着脱機構６における外套部材６１の爪６４を係止させるためのものである（図１１Ｂ参照）。このフランジ部３９は、本体部３８の上端から半径方向の外方側に向けて突出する円環状に設けられている。【００６５】
図７Ｂに示したように、保持部３６は、核酸精製用カートリッジ２における核酸抽出要素２０を保持するためのものであり、一対の係止爪３６Ａおよびピン３６Ｂを有している。【００６６】
一対の係止爪３６Ａは、核酸抽出要素２０における係止ヘッド２４Ｂに係止させるためのものであり、本体部３８の底面３８Ｄから下方に突出して設けられている。各係止爪３６Ａは、先端部にフック部３６Ａａが設けられており、このフック部３６Ａａが揺動可能とされている。すなわち、一対の係止爪３６Ａのフック部３６Ａａ相互は、互いに近接離間可能とされている。【００６７】
ピン３６Ｂは、核酸抽出要素２０における筒状部２４の凹部２４Ａに挿入するためのものであり、本体部３８の底面３８Ｄから下方に突出して設けられている。このピン３６Ｂは、核酸抽出要素２０を蓋３１に保持させるときにガイドとして機能するとともに、蓋３１に核酸抽出要素２０を保持させた後において蓋３１に対する核酸抽出要素２０のガタツキを抑制するためのものである。【００６８】
図１に示したように、核酸分析装置１の筐体１０には、蓋１１、表示部１２および操作部１３が設けられている。蓋１１は、筐体１０の内部が露出する状態と露出しない状態とを選択するためのものであり、筐体１０の内部にカートリッジ２，３を出し入れする際には蓋１１が開放される一方で、核酸の分析時および装置の非使用時には蓋１１は閉じた状態とされる。表示部１２は、分析結果などを表示するためのものであり、たとえばＬＣＤにより構成されている。操作部１３は、各種の設定を行うために、あるいは分析開始のためなどに操作される部分である。【００６９】
図２および図３に示したように、筐体１０の内部には、後述するピペット装置４、核酸精製用動作機構５、蓋着脱機構６、温調機構７、および測光機構８が設けられている。【００７０】
ピペット装置４は、主として核酸増幅用カートリッジ３における混合液の調整行うためのものであり、ノズル４０を有している。このピペット装置４は、必要に応じて、核酸精製用カートリッジ２に対して試料もしくは洗浄液を供給するために利用される。【００７１】
ノズル４０は、液体を吸引・吐出可能なように、図外のポンプに接続されており、ノズル４０の内部に吸引力を作用させる状態と吐出力を作用させる状態とが選択されるように構成されている。このノズル４０は、ロボットアームなどの駆動機構（図示略）により上下方向および水平に移動可能とされており、その動作がＣＰＵなどによって構成された制御部１０によって制御される。ノズル４０は、核酸増幅用カートリッジ３における試薬類保持槽３２1〜３２4、混合槽３３、反応槽３４、および核酸精製用カートリッジ２の収容槽２７に移動することができる。ノズル４０は、混合試料の調整および反応槽３４（反応検出部３７）への混合試料の分注を行う場合には、図３に示したように先端部４２にチップ４３が装着される。チップ４３は、図２に示したようにノズル４０（ピペット装置４）の待機位置の隣接した部位において、ラック４４において保持されている。このラック４４に隣接した部位には、使用済みのチップ４３を廃棄するための廃棄ボックス４５が配置されている。【００７２】
図２〜図４および図１０に示したように、核酸精製用動作機構５は、核酸精製用カートリッジ２の核酸抽出要素２０を利用して試料中の核酸を抽出する際に、核酸抽出要素２０の動作を制御するためのものである。この核酸精製用動作機構５は、複数の挿入ピン５０、筒状体５１および支持フレーム５２を有している。【００７３】
複数の挿入ピン５０は、核酸抽出要素２０の筒状部２４に嵌合させるためのものであり、支持フレーム５２に対して一体動可能に支持されている。【００７４】
筒状体５１は、挿入ピン５０に装着された核酸抽出要素２０を取り外すためのものであり、挿入ピン５０とは独立して上下方向に移動可能なように挿入ピン５０を外套している。すなわち、筒状体５１は、挿入ピン５０から核酸抽出要素２０を取り外す動作を行うとき以外は、核酸抽出要素２０よりも上方（待機位置）に位置する一方で、挿入ピン５０から核酸抽出要素２０を取り外す動作を行うときには、挿入ピン５０に対して相対的に下方に移動させられる。【００７５】
支持フレーム５２は、複数の挿入ピン５０を、複数の核酸精製用カートリッジ２の並び方向に一定間隔隔てて支持するとともに、それらの挿入ピン５０を移動せるための媒体として機能するものである。この支持フレーム５２は、図外の駆動機構によって上下方向および前後方向に移動可能とされており、その動作は、たとえば図２に示した制御部１０によって制御される。そのため、複数の挿入ピン５０ひいてはそれらに装着された核酸抽出要素２０は、支持フレーム５２とともに上下および前後方向に移動することができる。これにより、複数の核酸抽出要素２０は、固体マトリックス２３に対する試料の含浸および固体マトリックス２３の洗浄および余剰液の除去を一括して同時に行うことができる（図１０参照）。【００７６】
図１１および図１３に示したように、蓋着脱機構６は、核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４から蓋３１を取り外し、あるいは反応槽３４に蓋３１を装着するためのものであり、回転部材６０および外套部材６１を有している。回転部材６０および外套部材６１は、図外の駆動機構によって上下および水平方向に移動可能とされており、制御部１０（図２参照）によってその動作が制御されるように構成されている【００７７】
回転部材６０は、核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１に回転力を作用させるとともに、蓋３１を保持して蓋３１を移動させるためのものであり、略円柱状の先端部６２を有している。回転部材６０の先端部６２には、複数のリブ６３が形成されている。複数のリブ６３は、先端部６２の周方向において、一定間隔隔てて上下方向に延びるように設けられており、各リブ６３の下端部は、下方に向かうほど幅寸法が小さくなるテーパ状に形成されている。これらのリブ６３は、図１４に示すように蓋３１の複数のリブ３８Ｃに係合させるためのものであり、蓋３１の凹部３８Ｂに先端部６２を挿入したときに、凹部３８Ｂにおける互いに隣接するリブ３８Ｃの間に位置するようになされている。【００７８】
この構成では、回転部材６０の先端部６２を回転させたときに、先端部６１のリブ６３と凹部３８Ｂのリブ３８Ｃとが相互に干渉しあうので、先端部６２が蓋３１の凹部３８Ｂにおいて空回転することを抑制でき、回転部材６０の回転力を、蓋３１に対して適切に付与することができる。また、凹部３８Ｂにおける複数のリブ３８Ｃの上端部が上方向に向うほど幅が細くなるテーパ状とされている一方で、回転部材６０の先端部６１における複数のリブ６３は下端部が下方向に向うほど幅が細くなるテーパ状とされている。そのため、蓋３１の凹部３８Ｂに対しては、容易かつ確実に回転部材６０の先端部６１を挿入することができる。【００７９】
外套部材６１は、回転部材６０を外套するものであり、円筒状に形成されている。この外套部材６１は、フランジ部３９に係止させるための爪６４を有している。この爪６４は、先端部６４にフック部６５が設けられたものであり、フック部６５が揺動可能とされている。爪６４は、回転部材６０の先端部６２を蓋３１の凹部３８Ｂに挿入したときに、蓋３１のフランジ部３９に係止させられる。これにより、回転部材６０に蓋３１が一体化され、回転部材６０および外套部材６１を移動させることによって蓋３１を移動させることができる。また、爪６２は、回転部材６０によって蓋３１を反応槽３４に再装着するときに、自動的に蓋３１のフランジ部３９との係止状態が解除されるように構成されている。【００８０】
図１５に示したように、温調機構７は、ヒートブロック７０の温度制御をすることによって核酸増幅用カートリッジ３の反応検出部３７に保持された液体の温度を制御するためのものである。ヒートブロック７０の温度は、図外の温度センサによってモニタリングされており、温度センサでのモニタリング結果に応じて、ヒートブロック７０の温度がフィードバック制御されるように構成されている。ヒートブロック７０には、核酸増幅用カートリッジ３の反応検出部３７の外観形状に対応した凹部７１が形成されている。これにより、ヒートブロック７において反応槽３４を選択的かつ効率的に温調することができる。ヒートブロック７０にはさらに、凹部７１に繋がる直線状の貫通孔７２，７３が設けられている。貫通孔７２は後述する測光機構８の発光部８０において出射された光を反応槽３４の反応検出部３７に導くためのものであり、貫通孔７３は反応検出部３７を透過した光を受光部８１に導くためのものである。【００８１】
測光機構８は、発光部８０および受光部８１を有している。発光部８０は、貫通孔７２を介して、反応検出部３７に励起光を照射するためのものである。受光部８１は、貫通孔７３を介して、反応検出部３７に励起光を照射したときの蛍光を受光するためのものである。測光機構８では、発光部８０から連続的に励起光を照射する一方で、受光部８１において連続的に蛍光の量をモニタリングすることにより、リアルタイムで核酸の増幅の程度を把握することができる。【００８２】
次に、核酸分析装置１における動作を説明する。【００８３】
核酸分析装置１において核酸の分析を行う場合には、まず図１ないし図４に示したように、核酸分析装置１に核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３をセットする。セットするカートリッジ２，３の個数は、核酸精製用カートリッジ２の個数と核酸増幅用カートリッジ３の個数が同一であれば何個でもよい。なお、以下の説明においては、核酸精製用カートリッジ２として洗浄槽２８1〜２８3には予め洗浄液が保持されたものを使用し、試料保持槽２９には核酸精製用カートリッジ２を核酸分析装置１にセットする前に試料を保持させておいたものとする。【００８４】
次いで、核酸分析装置１にセットしたカートリッジ２，３の個数、およびカートリッジ２，３の種類（精製方法、増幅方法、測定方法）に応じた設定を、核酸分析装置１に設けられた表示部１２を確認しつつ操作部１３を操作することにより行う。上記設定が終了した場合には、核酸分析装置１において自動的に核酸の精製、増幅および測定が行われる。【００８５】
図４に示したように、核酸の精製は、核酸精製用カートリッジ２において、核酸精製用動作機構５によって核酸抽出要素２０を移動させることにより行われる。【００８６】
より具体的には、まず、核酸精製用動作機構５の挿入ピン５０を核酸精製用カートリッジ２における容器２１の収容槽２７の直上に位置させた状態とした上で、支持フレーム５２を駆動して挿入ピン５０を下動させた後に上動させる。挿入ピン５０を下動させることにより、核酸抽出要素２０の筒状部２４に挿入ピン５０が嵌合されて核酸精製用動作機構５に複数の核酸抽出要素２０が一体化され、挿入ピン５０を上動させることにより核酸抽出要素２０が核酸精製用動作機構５によって持ち上げられる。【００８７】
次いで、図１０に示したように、支持フレーム５２とともに挿入ピン５０を移動させ、核酸精製用カートリッジ２における試料保持槽２９に保持させた試料２９Ｌに、核酸抽出要素２０の固体マトリックス２３を浸漬する。これにより、固体マトリックス２３に試料２９Ｌの核酸が担持する。【００８８】
次いで、３つの洗浄槽２８1〜２８3に保持させた洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に、固体マトリックス２３を順次浸漬する。より具体的には、固体マトリックス２３の洗浄は、核酸精製用動作機構５によって、各洗浄槽２８において固体マトリックス２３を繰り返し上下動させることにより行われる。このとき、核酸精製用動作機構５においては、固体マトリックス２３が洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に完全に浸漬する状態と、固体マトリックス２３が洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3の液面よりも上方に位置する状態とが繰り返えされるように制御される。【００８９】
このような洗浄方法では、固体マトリックス２３が液面よりも上方に位置する状態から洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に浸漬されるように下方に移動させられるときに、固体マトリックス２３が液面に叩き付けられる。このとき、固体マトリックス２３が水平または略水平に支持されているために、固体マトリックス２３には大きな負荷が作用する。その一方で、固体マトリックス２３が洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3の内部を移動させられるときには、固体マトリックス２３が水平または略水平に支持されているために固体マトリックス２３の大きな移動抵抗が作用し、これが洗浄液に対流を生じさせる負荷として作用する。これらの作用により、固体マトリックス２３からは、夾雑物を効率良く除去することができる。これにより、後において行われる核酸の増幅工程において夾雑物が核酸の増幅を阻害することを効果的に抑制し、核酸の分析を精度良く行えるようになる。このような効果は、固体マトリックス２３を水平状態で移動させる場合に限らず、垂直軸に対して固体マトリックス２３を傾斜させた状態で移動させた場合に得ることができる。【００９０】
最後に、核酸抽出要素２０の先端部分を余剰液除去槽２１Ａに保持させた吸水性部材２１Ａｄ，２１Ａｅに接触させる。吸水部材２１Ａｄは、余剰液除去槽２１Ａの底壁２１Ａａおよび前後壁２１Ａｂ，２１Ａｃに接触して配置されているため、それらの全ての吸水部材２１Ａｄに核酸抽出要素２０の先端部を接触させた場合には、核酸抽出要素２０の先端部、主として固体マトリックス２３および保持部材２２の保持部２６から余剰な洗浄液が効率良く除去される。その結果、後において核酸抽出要素２０を用いて核酸の増幅を行う際に、洗浄液に含まれる不純物が核酸増幅を阻害することを抑制することができる。【００９１】
なお、洗浄の終了した固体マトリクス２３は、核酸精製用動作機構５に保持された状態で送風乾燥させてもよい。固体マトリックス２３の洗浄が終了（場合によって送風乾燥が終了）した場合には、挿入ピン５０から核酸抽出要素２０を取り外し、核酸抽出要素２０を核酸精製用カートリッジ２の収容槽２７に再収容させる。挿入ピン５０からの核酸抽出要素２０の取り外しは、上述したように、核酸精製用動作機構５の筒状体５１を下動させ、係止ヘッド２４Ｂに筒状部５１を干渉させることにより行われる。【００９２】
このように、核酸精製用カートリッジ２においては、核酸を固体（核酸抽出要素２０）に担持させることによって、固体マトリックス２３を核酸分析装置１において容易に移動させることができる。この点において、核酸精製用カートリッジ２は、核酸分析を自動で行うことに寄与しているといえる。【００９３】
核酸の増幅は、核酸増幅用カートリッジ３において混合試薬を調整し、それを核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４に分注した後、核酸を担持させた固体マトリックス２３を、保持部材２２とともに反応槽３４に収容させることにより行われる。なお、反応槽３４において混合試薬と固体マトリックス２３が共存させられた場合には、採用する増幅方法の種類に応じて、ヒートブロック７０（図１５参照）の温度を制御して反応槽３４の温調が行われる。【００９４】
混合試薬の調整は、ピペット装置４におけるノズル４０の先端部４２にチップ４３を装着した上で、核酸増幅用カートリッジ３における試薬類保持槽３２1〜３２4に保持された試薬類を順次、混合槽３３に所定量ずつ分注した後、ピペット装置４によるピペッティング操作によって分注液を混合することにより行われる（図３参照）。【００９５】
反応槽３４に対する混合液の分注は、蓋着脱機構６によって反応槽３４から蓋３１を取り外しておいた上で、ピペット装置４によって行われる。図１１Ａおよび図１１Ｂに示したように、蓋着脱機構６における蓋３１の取り外しは、蓋着脱機構６の回転部材６０の先端部６２を蓋３１の凹部３８Ｂに挿入した後に、回転部材６０を回転させつつ上動させることにより行われる。回転部材６０を凹部３８Ｂに挿入した場合には、外套部材６１における爪６４のフック部６５が蓋３１のフランジ部３９に係止される。そのため、反応槽３４から取り外された蓋３１は、回転部材６０および外套部材６１とともに移動させることができる。このように、核酸分析装置１および核酸増幅用カートリッジ３においては、核酸の増幅ひいては核酸分析の全自動化を達成するために、核酸増幅用カートリッジ３から蓋３１を容易かつ確実に取り外せるように工夫がなされている。【００９６】
一方、反応槽３４への固体マトリックス２３の収容は、蓋着脱機構６および核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１を利用して行われる。より具体的には、固体マトリックス２３の収容は、図１２および図１３に示したように、蓋３１への核酸抽出要素２０の保持、および反応槽３４への蓋３１の再装着といった一連の操作によって行われる。【００９７】
図７Ｂおよび図１２に示したように、蓋３１への核酸抽出要素２０の保持は、蓋着脱機構６によって蓋３１を核酸精製用カートリッジ２における収容槽２７の上方に位置させた後に蓋３１を下動させることにより行われる。蓋３１を下動させる過程においては、蓋３１のピン３６Ｂは、核酸抽出要素２０における筒状部２４の凹部２４Ａに挿入される。これにより、蓋３１と核酸抽出要素２０の筒状部２４との位置関係が規制され、蓋３１における一対の係止爪３６Ａは、筒状部２４の係止ヘッド２４Ｂに対応する位置に適切に導かれる。これにより、一対の係止爪３６Ａは、上方から係止ヘッド２４Ｂに押し付けられる。その結果、一対の係止爪３６Ａは、それらのフック部３６Ａａが互いに離間するように変位させられる。さらに一対の係止爪３６Ａを下方に移動させた場合には、蓋３１のピン３６Ｂが筒状部２４の凹部２４Ａにさらに深く挿入されるとともに、フック部３６Ａａが係止ヘッド２４Ｂの下方に位置するときにフック部３６Ａａが互いに近づく。その結果、一対の係止爪３６Ａは、係止ヘッド２４Ｂに係止させられ、蓋３１に対して核酸抽出要素２０が保持される。この状態は、蓋３１のピン３６Ｂが筒状部２４の凹部２４Ａに挿入されていることにより強固に維持され、蓋３１に対する核酸抽出要素２０のガタツキを抑制することができる。【００９８】
図１３に示したように、蓋３１の再装着は、蓋３１を保持した回転部材６０を、反応槽３４に蓋３１を位置合わせした状態において回転させることにより行われる。すなわち、位置合わせ状態において蓋３１に対して回転力を付与することにより、蓋３１は、反応槽３４の筒状部３５に螺合される。蓋３１が筒状部３５に螺合された場合には、外套部材６１の爪６４が蓋３１のフランジ部３９に係止した状態が解除される。これにより、回転部材６０および外套部材６１は、蓋３１とは独立して移動することができる。一方、蓋３１には核酸抽出要素２０が保持されているために、反応槽３４には核酸抽出要素２０が収容される。上述のように、核酸抽出要素２０には、保持部２６の若干上方位置にＯリング２２Ａが配置されているため、核酸抽出要素２０の固体マトリックス２３は、密閉空間において、反応槽３４の底から一定距離離間した位置に固定される。反応検出部３７には、先に混合試薬が収容されているので、反応検出部３７においては、固体マトリックス２３の全体が浸漬される。これにより、固体マトリックス２３から核酸が溶出する一方で、溶出した核酸が試薬類と反応して増幅する。【００９９】
このように、核酸分析装置１では、蓋３１の着脱に必要な蓋着脱機構６を利用して、収容槽２７の核酸抽出要素２０を反応槽３４に移送して収容させることができる。すなわち、核酸分析装置１では、核酸抽出要素２０を移送させるために個別の機構を設ける必要はない。そのため、核酸の精製および核酸の増幅を１つの装置において行うに当たって、装置が複雑化することを回避して装置の大型化を抑制し、また制御すべき動作機構の数の増加を抑制することができるようになるため、この点においても有利である。【０１００】
図１５に示したように、核酸の測定は、反応槽３４の上方を遮光部材９によって覆った状態とした後において、測光機構８によって行われる。【０１０１】
測光機構８においては、反応槽３４における反応検出部３７に対して発光部８０によって励起光を照射する一方で、そのときの反応検出部３７において生じる蛍光を、受光部８１において受光する。上述したように、固体マトリックス２３が測光機構８における測光を阻害しない位置にセットされるため、核酸分析装置１においては核酸の測定を精度良く行うことが可能となる。【０１０２】
以上に説明したように、核酸分析装置１においては、上述した構成の核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３のセットを装着するだけで自動的に核酸の分析を行うことができる。核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３においても、自動的に核酸の分析を行えるように様々な工夫がなされている。このため、核酸分析装置１、核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３を用いた場合には、核酸の抽出操作および核酸の増幅操作において、カートリッジ２，３を核酸分析装置１にセットする以外に、ユーザの手操作に依存する部分がなくなる。そのため、核酸分析におけるユーザの負担が著しく軽減されるとともに、ユーザの技量差によって核酸の回収率がばらつくなどして測定再現性が悪化することもない。【０１０３】
本発明は、上述した実施の形態において説明した例には限定されない。たとえば核酸抽出要素の固体マトリックスは、必ずしも保持部材の垂直軸に対して水平または略水平な状態となるように保持させる必要はなく、固体マトリックスは必ずしも円盤状の形態に形成する必要もなく、また保持部材に固体マトリックスを保持させる構成も固体マトリックスを突き刺す構成には限定されない。さらには、核酸増幅用カートリッジにおける蓋は、必ずしもカートリッジ本体に対して完全に分離可能なように構成する必要はなく、カートリッジ本体に付属したまま反応槽の上部開口を開閉するものであってもよい。【０１０４】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１６ないし図３３を参照して説明する。ただし、以下において参照する図面には、先に説明した本発明の第１の実施の形態と同様な要素について同一の符号を付してあり、それらについての重複説明は省略するものとする。【０１０５】
図１６ないし図１８に示した核酸分析装置１′は、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様に、複数の核酸精製用カートリッジ２′および核酸増幅用カートリッジ３′を同一数だけ装着して使用するものであり、図１７に示したようにピペット装置４′および核酸精製用動作機構５′を備えている。【０１０６】
図１９に示したように、核酸精製用カートリッジ２′は、核酸分析装置１′における核酸の自動精製を可能ならしめるためのものであり、核酸抽出要素２０′およびカートリッジ本体２１′を有している。【０１０７】
核酸抽出要素２０′は、試料中の核酸を担持させるためのものであり、図２０Ａ〜図２０Ｃに良く表れているように、保持部材２２′および固体マトリックス２３′を有している。保持部材２２′は、筒状部２４′、フランジ部２５′、および挟持部２６′を有するものであり、たとえば全体が樹脂成型によって形成されている。【０１０８】
筒状部２４′は、核酸抽出要素２０′を移動させるときに利用されるものであり（図１８および図２２参照）、凹部２４Ａ′、欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′、および複数のリブ２４Ｄ′を有している。凹部２４Ａ′は、後述するピペット装置４′におけるノズル４０′の先端部４２′（図２６Ａおよび図２６Ｂ参照）あるいは核酸精製用機構５′の挿入ピン５０′（図１８参照）を嵌合させるためのものであり、円柱状に形成されている。欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′は、筒状部２４′に弾性を付与するためのものであり、一対のＶ字状切欠２４Ｂ′および矩形貫通孔２４Ｃ′を含んでいる。すなわち、欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′は、凹部２４Ａ′にノズル４０′の先端部４２′あるいは挿入ピン５０′を嵌合させたときに（図１８および図２２参照）、それらに弾性力を作用させて嵌合の確実化を図る役割を有している。複数のリブ２４Ｄ′は、凹部２４Ａ′にノズル４０′の先端部４２′あるいは挿入ピン５０′を嵌合させたときに、それらに摩擦力を作用させて嵌合の確実化を図るためのものであり、筒状部２４′の内面において上下方向に延びるように形成されている。【０１０９】
フランジ部２５′は、半径方向の外方側に向けて突出した環状に形成されている。このフランジ部２５′は、核酸抽出要素２０′を目的部位（核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７および核酸増幅用カートリッジ３′の反応槽３４′）に保持させておくときに、目的部位に設けられた段部２７Ａ，３６′に係止するためのものである（図２１および図３３参照）。【０１１０】
挟持部２６′は、固体マトリックス２３′の端部を挟持して、保持部材２２′に固体マトリックス２３′を一体化させるためのものであり、一対の爪２６ａ′により構成されている。一対の爪２６ａ′は、核酸の回収効率を高めるために、固体マトリックス２３′との接触面積が極力小さくなるように形成するのが好ましい。これは、固体マトリックス２３′には、後述するように核酸が付着させられた後にその核酸が溶離・回収されるのであるが、一対の爪２６ａ′が固体マトリックス２３′と接触する部分に存在する核酸の溶離は容易ではないからである。【０１１１】
固体マトリックス２３′は、試料中の核酸を担持させるためのものであり、たとえば濾紙に対して核酸抽出用の試薬類を担持させたものとして構成されている。この固体マトリックス２３′は、短冊状に形成されており、挟持部２６′に端部が挟持されることによって保持部材２２′に吊持されている。【０１１２】
図１９および図２１に示したように、カートリッジ本体２１′は、先に説明した核酸精製用カートリッジ２のカートリッジ本体２１（図５および図６参照）と同様に、収容槽２７、３つの洗浄槽２８1〜２８3、および試料保持槽２９を有するものであるが、余剰液除去槽２１Ａ（図５および図６参照）は省略されている。もちろん、カートリッジ本体２１′においても、余剰液除去槽を設けてもよい。【０１１３】
図２３、図２４Ａおよび図２４Ｂに示したように、核酸増幅用カートリッジ３′は、核酸分析装置１′における核酸の自動増幅および測定を可能ならしめるためのものであり、カートリッジ本体３０′および蓋３１′を有している。【０１１４】
カートリッジ本体３０′は、５つの試薬類保持槽３２′、混合槽３３′、および反応槽３４′を有するものであり、これらの槽３２′，３３′，３４′は、たとえば樹脂成型により一体成型されている。【０１１５】
各試薬類保持槽３２′は、核酸の増幅および測定に必要な試薬類を水溶液あるいは懸濁液の状態で保持するためのものである。各試薬類保持槽３２′は、横断面が略矩形となっているが、正確には、４つの側面３２Ａ′の中央部が内方に向けて突出した形態となっている。すなわち、試薬類保持槽３２′の四隅部は、９０度以下の鋭角となっている。これにより、試薬類保持槽３２′の側面３２Ａ′に試薬類が付着したままの状態となることを抑制でき、試薬類保持槽３２′の底部に試薬類を保持させておくことができる。その結果、試薬類保持槽３２′に保持された試薬類を有効に利用できるようになり、たとえ高価な試薬を使用する場合であっても、試薬類保持槽３２′に保持させておくべき試薬の量を少なくして製造コストを低減することが可能となる。このような効果は、試薬類保持槽３２′の側面３２Ａ′に溝やリブを設けることによっても得ることができる。【０１１６】
ここで、各試薬類保持槽３２′に保持される試薬類の種類は、採用する増幅方法および測定方法に応じて選択される。増幅方法としては、たとえばＰＣＲ法、ＩＣＡＮ法、ＬＡＭＰ法あるいはＮＡＳＢＡ法を採用することができる。【０１１７】
混合槽３３′は、反応槽３４′に供給する前に、試薬類保持槽３２′に保持された２以上の試薬類を混合して混合試薬を調整する際に利用されるものである。この混合槽３３′もまた、先に説明した試薬類保持槽３２′と同様に、四隅部の角度が９０度以下の鋭角とされている。もちろん、混合槽３３′の側面３３Ａ′に溝やリブを設けてもよい。【０１１８】
反応槽３４′は、混合試薬および核酸抽出要素２０′を収容するためのものであるとともに、核酸抽出要素２０′に担持させた核酸と混合槽３３′において調整された混合試薬とを反応させる場を提供するものである（図３３参照）。この反応槽３４′は、筒状部３５と反応検出部３７を有しており、これらの間に段部３６′が設けられている。この段部３６′は、核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′を係止させるための部分であり（図３３参照）、反応検出部３７の径を筒状部３５の径よりも小さく設定することにより設けられている。【０１１９】
蓋３１′は、反応検出部３７の内部を密閉とするか否かを選択するためのものであり、反応槽３４′（筒状部３５）に対して着脱自在とされている。より具体的には、蓋３１′は、回転力を作用させることにより、筒状部３５に装着される状態と筒状部３５（反応槽３４）から完全に分離した状態とを選択できるように構成されている。蓋３１′は、先に説明した核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１（図９参照）と同様に、円筒状の本体部３８およびフランジ部３９を有している。ただし、核酸分析装置１′では、ピペット装置４′のノズル４０′を利用して核酸抽出要素２０′を移動させるように構成されているため、蓋３１′においては、先に説明した核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１に設けられていた保持部３６（図７Ｂおよび図９参照）は省略されている。【０１２０】
図１６および図１７に示したピペット装置４′は、核酸増幅用カートリッジ３′での混合液調整、混合液の反応槽３４′への移動を行うためのものである。このピペット装置４′は、図２５ないし図２８に示したように、ノズル４０′および取り外し部材４１′を有している。【０１２１】
ノズル４０′は、液体を吸引・吐出可能であるとともに、上下方向および水平に移動可能とされており、核酸増幅用カートリッジ３′における試薬類保持槽３２′、混合槽３３′、反応槽３４′、および核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７に移動することができるようになされている（図１６および図１７参照）。ノズル４０′は、混合試料の調整および反応槽３４′（反応検出部３７）への混合試料の分注を行う場合には、図２５Ａおよび図２５Ｂに示したように先端部４２′にチップ４３が装着される。ノズル４０′の先端部４２′におけるチップ４３を装着する部分には、Ｏリング４２ａ′が嵌め込まれており、先端部４２′にチップ４３を装着したときに、先端部４２′とチップ４３との接触部分の密着性が高められるようになされている。【０１２２】
ピペット装置４′はさらに、図２２に示したように、核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７から核酸抽出要素２０′を取り出し、この核酸抽出要素２０′を、図３１に示したように、核酸増幅用カートリッジ３′の反応槽３４′に移動させる役割を有している。このような動作を行う場合には、図２６Ａおよび図２６Ｂに示したように、ノズル４０′の先端部４２′に核酸抽出要素２０′が装着される。【０１２３】
図２７および図２８に示したように、取り外し部材４１′は、ノズル４０′の先端部４２′に装着されたチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′を取り外すためのものである。この取り外し部材４１′は、ノズル４０′とは独立して上下方向に移動可能なように、ノズル４０′を外套している。すなわち、取り外し部材４１′は、ノズル４０′の先端部４２′からチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′を取り外す動作を行うとき以外は、チップ４３の端面４３ａあるいは核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′よりも上方（待機位置）に位置する一方で、それらを取り外す動作を行うときには、ノズル４０′に対して相対的に下方に移動させられる。取り外し部材４１′を待機位置から下方に一定距離以上移動させた場合には、取り外し部材４１′の端面４１Ａ′がチップ４３の端面４３ａあるいは核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′に干渉してチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′に下方に向けた力が作用させられる。これにより、ノズル４０′の先端部４２′からチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′が取り外される。【０１２４】
図１６ないし図１８に示したように、核酸精製用動作機構５′は、核酸抽出要素２０′を利用して試料中の核酸を抽出する際に、核酸抽出要素２０′の動作を制御するためのものである。この核酸精製用動作機構５′は、先に説明した核酸分析装置１の核酸精製用動作機構５（図２〜図４参照）と同様に、複数の挿入ピン５０′、筒状体５１および支持フレーム５２を有している。ただし、各挿入ピン５０′は、核酸抽出要素２０′の筒状部２４′に適切に嵌合できるように、ノズル４０′の先端部４２′と類似した形状とされている。【０１２５】
次に、核酸分析装置１′における動作を説明する。【０１２６】
核酸分析装置１′では、図１６ないし図１８に示したように、核酸分析装置１′に核酸精製用カートリッジ２′および核酸増幅用カートリッジ３′をセットした上で、カートリッジ２′，３′の個数および種類（精製方法、増幅方法、測定方法）に応じた設定を行うことにより自動的に核酸の精製、増幅および測定が行われる。【０１２７】
核酸の精製は、図１８に示したように、核酸精製用カートリッジ２′において、核酸精製用動作機構５′によって核酸抽出要素２０′を移動させることにより行われる。より具体的には、まず、核酸精製用動作機構５′の複数の挿入ピン５０′を、対応する核酸抽出要素２０′の筒状部２４′に嵌合させ、複数の核酸抽出要素２０′を一体化的に移動可能な状態とする。この状態において、核酸精製用動作機構５′によって複数の核酸抽出要素２０′の固体マトリックス２３′を試料に浸漬させて各固体マトリックス２３′に試料中の核酸を付着させる。【０１２８】
最後に、３つの洗浄槽２８1〜２８3（図１９参照）の洗浄液に、固体マトリックス２３′を順次浸漬する。より具体的には、固体マトリックス２３′の洗浄は、核酸精製用動作機構５′によって、各洗浄槽２８1〜２８3（図１９参照）において固体マトリックス２３′を繰り返し上下動させることにより行われる。このとき、核酸精製用動作機構５′は、固体マトリックス２３′が洗浄液に完全に浸漬する状態と、固体マトリックス２３′が洗浄液の液面よりも上方に位置する状態とが繰り返えされるように制御される。このような洗浄方法では、固体マトリックス２３′からは、夾雑物を効率良く除去することができるため、後において行われる核酸の増幅工程において夾雑物が核酸の増幅を阻害することを効果的に抑制し、核酸の分析を精度良く行えるようになる。【０１２９】
なお、洗浄の終了した固体マトリクス２３′は、核酸精製用動作機構５′に保持された状態で送風乾燥させてもよい。固体マトリックス２３′の洗浄が終了（場合によって送風乾燥が終了）した場合には、挿入ピン５０′から核酸抽出要素２０′を取り外し、核酸抽出要素２０′を核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７に再収容させる（図１９および図２１参照）。【０１３０】
核酸精製用カートリッジ２′においては、目的核酸を固体（核酸抽出要素２０′）に担持させることによって、目的核酸を核酸分析装置１′において容易に移動させることができる。この点において、核酸精製用カートリッジ２′は、核酸分析を自動で行うことに寄与しているといえる。【０１３１】
核酸の増幅は、核酸増幅用カートリッジ３′において混合試薬を調製し、それを核酸増幅用カートリッジ３′の反応槽３４′に分注した後、核酸を担持させた固体マトリックス２３′を、保持部材２２′とともに反応槽３４′に移送させることにより行われる。なお、図３３に示したように、反応槽３４′において混合試薬と固体マトリックス２３′が共存させられた場合には、採用する増幅方法の種類に応じて、ヒートブロック７０の温度を制御して反応槽３４′の温調が行われる。【０１３２】
混合試薬の調製および反応槽３４′に対する混合試薬の分注は、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様にピペット装置４′の動作を制御することにより行われる。なお、反応槽３４′に混合試薬を分注する場合には、図３１に示したように、蓋着脱機構６によって反応槽３４′から蓋３１′を取り外しておく必要があるが、そのような蓋３１′の取り外しは、図２９および図３０に示したように、蓋着脱機構６の回転部材６０を蓋３１′の凹部３８Ｂ′に挿入した後に、回転部材６０を回転させつつ上動させることにより行われる。回転部材６０を凹部３８Ｂ′に挿入した場合には、回転部材６０の爪６２が蓋３１′のフランジ部３９′に係止されるので反応槽３４′から取り外された蓋３１′は、回転部材６０とともに移動させることができる。このように、核酸分析装置１′および核酸増幅用カートリッジ３′においては、核酸の増幅ひいては核酸分析の全自動化を達成するために、核酸増幅用カートリッジ３′から蓋３１′を容易かつ確実に取り外せるように工夫がなされている。【０１３３】
一方、固体マトリックス２３′の反応槽３４′への移送は、核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７からの核酸抽出要素２０′の取り出し（図２２参照）、核酸増幅用カートリッジ３′の反応層３４′への核酸抽出要素２０′の移動、およびノズル４０′からの核酸抽出要素２０′の取り外し（図２８および図３１参照）といった一連の操作によって行われる。【０１３４】
核酸抽出要素２０′の取り出しは、図２２に示したように、核酸精製用カートリッジ２′における収容槽２７の直上にノズル４０′を位置させた後にノズル４０′を下動させてノズル４０′の先端部４２′を核酸抽出要素２０′の筒状部２４′に嵌合させた後に、ノズル４０′を上動させることにより行われる。ここで、筒状部２４′には、Ｖ字状切欠２４Ｂ′および矩形貫通孔２４Ｃ′といった欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′が形成されている（図２０Ａ〜図２０Ｃ参照）。そのため、筒状部２４′にノズル４０′の先端部４２′を嵌合させた場合には、先端部４２′に対して適切な弾性力を付与することができる。これにより、核酸抽出要素２０′は、筒状部２４′において、ノズル４０′の先端部４２′に対して適切に保持される。【０１３５】
核酸抽出要素２０′の移動は、ノズル４０′の先端部４２′に核酸抽出要素２０′を保持させた状態において、ノズル４０′を移動させることにより行われる。【０１３６】
核酸抽出要素２０′の取り外しは、図２８および図３１に示したように、核酸抽出要素２０′とともにノズル４０′の先端部４２′を反応槽３４′の内部に位置させ、取り外し部材４１′をノズル４０′に対して相対的に下方に移動させることにより行われる。すなわち、取り外し部材４１′を下方に移動させた場合には、核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′に取り外し部材４１′が干渉し、フランジ部２５′ひいては核酸抽出要素２０′に対して下方に向けた力が作用してノズル４０′の先端部４２′から核酸抽出要素２０′が取り外される。【０１３７】
このように、核酸分析装置１′では、試料の調整に必要なノズル４０′および取り外し部材４１′を利用して核酸抽出要素２０′の移動を行えるようになされている。そのため、核酸の精製および核酸の増幅を１つの装置において行うに当たって、本来必要な構成（ピペット装置４）を利用しているために、装置が複雑化することが抑制される。また、制御すべき動作機構の数の増加を抑制することができるようになるため、この点においても装置構成の複雑化および大型化を抑制する上で有利である。【０１３８】
図３１に示したように、ノズル４０′の先端部４２′から取り外された核酸抽出要素２０′は、保持部材２２′のフランジ部２５′において、反応槽３４′の段部３６′に係止される。このとき、固体マトリックス２３′は、その下端が反応検出部３７の底部から一定距離離間した状態において反応検出部３７に収容される。反応検出部３７には、先に混合試薬が収容されているので、反応検出部３７においては、固体マトリックス２３′の全体が浸漬される。これにより、固体マトリックス２３′から核酸が溶出する一方で、溶出した核酸が試薬類と反応して増幅する。【０１３９】
上述したように、固体マトリックス２３′の下端は、反応検出部３７の底部から離間した状態となっている。より具体的には、固体マトリックス２３′の下端位置は、測光機構８により反応検出部３７への励起光の照射および蛍光の測定を阻害しない位置とされる（図３３参照）。これにより、核酸を付着させるのに固体担体を使用する場合であっても、その固体担体が核酸の測定において、それを阻害することはない。【０１４０】
核酸の測定は、図３２および図３３に示したように、反応槽３４′の蓋３１′を再装着した状態とする一方で、反応槽３４′の上方を遮光部材９によって覆った状態とした後において、測光機構８によって行われる。測光機構８により核酸の測定は、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様にして行われる。【０１４１】
以上に説明したように、核酸分析装置１′においても、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様に、上述した構成の核酸精製用カートリッジ２′および核酸増幅用カートリッジ３′をセットするだけで自動的に核酸の分析を行うことができ、核酸の抽出操作および核酸の増幅操作において、カートリッジ２′，３′を核酸分析装置１にセットする以外に、ユーザの手操作に依存する部分がなくなる。そのため、核酸分析におけるユーザの負担が著しく軽減されるとともに、ユーザの技量差によって核酸の回収率がばらつくなどして測定再現性が悪化することもない。【０１４２】
［実施例］
以下においては、上述した本発明の第１の実施の形態に係る核酸精製用カートリッジ、核酸増幅用カートリッジおよび核酸分析装置を利用して、目的核酸としてのヒトゲノムＤＮＡを、適切に精製・増幅させることができるか否かＳＮＰ（Single Nucleotide Polymorphism）タイピングによりを検討した。
【実施例１】
【０１４３】
（核酸精製用カートリッジの形成）
核酸精製用カートリッジは、カートリッジ本体（図中の符号２１参照）および核酸抽出要素（図中の符号２０参照）を次に説明する方法により形成した後に、カートリッジ本体の収容槽（図中の符号２７参照）に核酸抽出要素を収容させ、かつ余剰液除去槽（図中の符号２１Ａ参照）に吸水性部材（図中の符号２１Ａｄ，２１Ａｅ参照）としての発泡樹脂（（株）イノアックコーポレイション製、発泡ウレタンＳＡＱ）を固定することにより形成した。吸水性部材２１Ａｄの寸法は５ｍｍ×８ｍｍ×１７ｍｍとし、吸水性部材２１Ａｅの寸法は５ｍｍ×１１ｍｍ×１４ｍｍとした。【０１４４】
カートリッジ本体は、ＰＥＴを用いた樹脂成型により図５および図６に示す形態に形成した。【０１４５】
一方、核酸抽出要素は、保持部材（図中の符号２２参照）に固体マトリックス（図中の符号２３参照）を保持させることにより形成した。固体マトリックスは、FTA Classic Card （Whatman社、Cat. No. WB120205）を、パンチを用いてφ２．５ｍｍの円盤状に打ち抜くことにより形成した。ここで、FTA Classic Cardは、セルロースを主成分とする核酸収集用濾紙である。一方。保持部材は、ＰＥＴを用いた樹脂成型により図７Ａおよび図７Ｂに示す形態に形成した。ただし、樹脂成型直後の保持部材においては、係止片（図中の符号２６Ｃ参照）は形成されておらず、係止片は、固体マトリックスの中心に穴を開けて保持部材のピン状部（図中の符号２６Ｂ参照）に差し込んだ後に、ピン状部の先端部を熱処理することにより形成した。係止片は、上述のようにピン状部からの固体マトリックスの抜け落ちを防止するためのものである。【０１４６】
（核酸増幅用カートリッジの形成）
核酸精製用カートリッジは、カートリッジ本体（図中の符号３０参照）および蓋（図中の符号３１参照）を、ＰＥＴを用いた樹脂形成により図８および図９に示した形態に形成した後に、カートリッジ本体の反応槽（図中の符号３４参照）に蓋を螺号することにより形成した。【０１４７】
（核酸の精製）
核酸の精製は、核酸精製用カートリッジ本体の試料保持槽（図中の符号２９参照）に試料（図中の符号２９Ｌ参照）を、３つの洗浄槽（図中の符号２８1〜２８3参照）に洗浄液（図中の符号２８Ｌ1〜２８Ｌ3参照）をそれぞれ分注した上で、核酸分析装置（図中の符号１参照）に核酸精製用カートリッジをセットし、核酸分析装置において自動的に行った。【０１４８】
試料としては、全血（抗凝固剤：へパリンＮａ含有）を用い、その分注量は１２０μＬとした。洗浄液２８Ｌ1としては下記表１に示す洗浄液Ｉ（８００μＬ）を用い、洗浄液２８Ｌ2としては下記表１に示す洗浄液Ｉ（６００μＬ）を用い、洗浄液２８Ｌ3としては下記表１に示す洗浄液II（６００μＬ）を用いた。【０１４９】
【表１】
2005118803.tif 000002
【０１５０】
一方、核酸分析装置においては、核酸抽出要素（固体マトリックス）が次に説明する動作を行うように核酸精製用動作機構（図中の符号５参照）を駆動させた。【０１５１】
まず、核酸動作機構における挿入ピン（図中の符号５０参照）を保持部材の筒状部（図中の符号２４参照）に嵌合させた状態とし、固体マトリックスを試料保持槽中の全血に浸漬させた。次いで、３つの洗浄槽２８1〜２８3を利用して固体マトリックスを洗浄した。固体マトリックスの洗浄は、使用する洗浄槽２８1〜２８3を洗浄槽２８1→洗浄槽２８2→洗浄槽２８3の順で順次変えつつ行った。洗浄槽２８1を利用した固体マトリックスの洗浄は、固体マトリックス２３の全体が洗浄液２８Ｌ1の液面よりも上方に位置する状態と２８Ｌ1に完全に浸漬する位置との間の２０Ｈｚで１分間上下動させることにより行った。一方、洗浄槽２８2，２８3を利用した固体マトリックスの洗浄においては、上下動させる時間を２分間とした以外は、洗浄槽２８1を利用する場合と同様にして行った。【０１５２】
次いで、後に行う核酸増幅反応を阻害する可能性のある余剰な成分の除去を行った。余剰な成分の除去は、固体マトリックスおよび保持部材の先端部分（係止片、ピン状部、テーパ部（図中の符号２６参照）を吸水性部材（図中の符号２１Ａｄ，２１Ａｅ参照）に押し付けることにより行った。【０１５３】
（核酸の増幅確認）
核酸の増幅は、下記表２の試薬混合液Ａ，Ｂを用いたＰＣＲ法により行い、核酸の増幅の程度は、薬剤代謝酵素をコードする塩基配列であるＣＹＰ２Ｃ１９＊２＊３のＳＮＰ（Single Nucleotide Polymorphism）タイピングにより確認した。【０１５４】
【表２】
2005118803.tif 000003
【０１５５】
より具体的には、核酸の増幅確認は、試薬混合液Ａまたは試薬混合液Ｂを核酸増幅用カートリッジ本体の試薬類保持槽（図中の符号３２1，３２2参照）に個別に分注した上で、核酸分析装置（図中の符号１参照）に核酸増幅用カートリッジをセットし、核酸分析装置において自動的に行った。【０１５６】
核酸分析装置においては、核酸抽出要素（固体マトリックス）を次に説明する動作を行うようにピペット装置（図中の符号４）、蓋着脱機構（図中の符号６参照）および温調機構（図中の符号７）を駆動させた。【０１５７】
まず、ピペット装置のノズル（図中の符号４０）にチップ（図中の符号４３）を装着させた上で、試薬類保持槽３３Ａから試薬混合液Ａを３０μＬ、試薬類保持槽３３Ｂから試薬混合液Ｂを３０μＬ採取して混合槽（図中の符号３３参照）分注した。次いで、ノズルの吸排活動により試薬混合液Ａ，Ｂの攪拌・混合を行って反応液を調製した後、ノズルによって反応液を５０μＬ採取して、それを反応槽（図中の符号３４参照）に分注した。【０１５８】
その一方で、蓋着脱機構の回転部材（図中の符号６０参照）により核酸増幅用カートリッジから蓋（図中の３１参照）を取り外した上で、蓋を移動させて蓋の係止爪（図中の符号３６Ａ参照）を核酸抽出要素の係止ヘッド（図中の符号２４Ｂ参照）に係合させ、それらを一体化させた。【０１５９】
次いで、蓋着脱機構により蓋とともに核酸抽出要素２０を核酸増幅カートリッジの反応槽（図中の符号３４参照）に収容させつつ、回転部材が回転させることで反応槽を蓋により閉鎖した。これにより、固体マトリックスは、反応液に完全に浸漬された状態で反応槽（図中３４）に密閉保持された。【０１６０】
次いで、温調機構のヒートブロック（図中の符号７０参照）を駆動させて、反応槽における反応液の温度を変化させて目的核酸の増幅を行った。温度変化は、９５℃で１２０秒→（９５℃で４秒＋５４℃で６０秒）を５０サイクル→９５℃で６０秒→４５℃で９０秒とした。【０１６１】
ＳＮＰタイピングにおいては、Ｔｍ解析を採用した。Ｔｍ解析に当たっては、核酸の増幅させた反応液の温度を４５℃から９５まで１℃／３秒の割合で上昇させていき、そのときの蛍光強度をリアルタイムで測定した。測定波長は５１５〜５５５ｎｍ（＊２）、５８５〜７５０ｎｍ（＊３）の２種類とし、それぞれの測定波長（（＊２），（＊３））についてＳＮＰタイピングを行った。それぞれの波長において蛍光強度を測定した結果については、横軸を温度、縦軸を蛍光強度の微分値（変化率）として図３４に示した。【０１６２】
図３４から分かるように、測定波長＊２および＊３のいずれの場合であっても、測定される蛍光強度の微分値（変化率）の変化曲線には、２つのピークが現れている。これらのピークは、ＳＮＰタイプ野生型と変異型に対応するものであり、それらを区別できる程度に目的核酸が十分に増幅されていることが確認できる。
【実施例２】
【０１６３】
本実施例においては、実施例１と同様にして核酸の精製を行った後、増幅法としてＩＣＮＡ法を採用してＳＮＰタイピングを行った。増幅試薬としてTaKaRa社製  Cycleave ICAN human ALDH2 Typing Kit (Cat. No. CY101)を使用し、カートリッジ本体の試薬類保持槽（図中の符号３２1，３２2参照）に保持させるべき試薬混合液Ａ，Ｂの組成は表３に示した通りとした。それらの試薬混合液Ａ，Ｂの分注量、混合条件および反応液の分注量は実施例１の場合と同様とした。【０１６４】
【表３】
2005118803.tif 000004
【０１６５】
(反応条件)
反応は、反応液に固体マトリックスを浸漬させた状態において、７０℃で３００秒インキュベートした後に６０℃で一時間行った。この一時間の反応は、蛍光強度の測定を行わない第１ステップ３０秒および蛍光強度の測定を行う第２ステップ３０秒を１サイクルとする６０サイクルからなり、蛍光強度は各サイクルの第２ステップにおいてリアルタイムで測定した。測定波長は５１５〜５５５ｎｍ（ｍｔ）、５８５〜７５０ｎｍ（ｗｔ）の２種類とし、ＳＮＰタイプ変異型および野生型のそれぞれについてＳＮＰタイピングを行った。それぞれの波長において蛍光強度を測定した結果については、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として図３５に示した。【０１６６】
図３５から分かるように、一定のサイクル数が経過した後においてはＳＮＰタイプ変異型に対応する蛍光強度が増加している一方で、ＳＮＰタイプ野生型に対応する蛍光強度についてはサイクル数を増加させても殆ど蛍光強度が増加していない。したがって、図３５に示した結果からは、ＳＮＰタイプ野生型と変異型を区別できる程度に目的核酸（ＳＮＰタイプ野生型）が選択的かつ十分に増幅されていることが確認できる。
【実施例３】
【０１６７】
本実施例においては、実施例１と同様にして核酸の精製を行った後、増幅法としてＬＡＭＰ法を採用してＳＮＰタイピングを行った。増幅試薬としては栄研化学社製  Loopamp P450 タイピング試薬キット（CYP2C9*3）を使用し、カートリッジ本体の試薬類保持槽（図中の符号３３Ａ，３３Ｂ参照）に保持させるべき試薬混合液Ａ，Ｂの組成は表３に示した通りとした。それらの試薬混合液Ａ，Ｂの分注量、混合条件および反応液の分注量は実施例１の場合と同様とした。【０１６８】
【表４】
2005118803.tif 000005
【０１６９】
(反応条件)
反応は、反応液に固体マトリックスを浸漬させた状態において、９５℃で５分処理した後に６０℃で一時間反応させた。この一時間の反応は、蛍光強度の測定を行わない第１ステップ３０秒および蛍光強度の測定を行う第２ステップ３０秒を１サイクルとする６０サイクルからなり、蛍光強度は各サイクルの第２ステップにおいて、測定波長を５１５〜５５５ｎｍとしてリアルタイムで測定した。各サイクルの第２ステップにおいて蛍光強度を測定した結果については、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として図３６に示した。【０１７０】
図３６から分かるように、一定のサイクル数が経過した後においてはＳＮＰタイプ変異型に対応する蛍光強度（図中のＡアレル）が増加している一方で、ＳＮＰタイプ野生型に対応する蛍光強度（図中のＧアレル）についてはサイクル数を増加させても殆ど蛍光強度が増加していない。したがって、図３６に示した結果からは、ＳＮＰタイプ野生型と変異型を区別できる程度に目的核酸（ＳＮＰタイプ野生型）が選択的かつ十分に増幅されていることが確認できる。【０１７１】
実施例１〜３の結果から分かるように、本発明の第１の実施の形態において説明した核酸抽出要素を用いて核酸の精製を行った場合に、ＰＣＲ法に限定されず、増幅方法としてＩＣＡＮ法あるいはＬＡＭＰ法を採用した場合であっても、適切に目的核酸を増幅させることができる。上述のように、ＩＣＡＮ法およびＬＡＭＰ法は、目的核酸の精製度が高くない場合には、十分な増幅反応を起こさせることができないのである。そのため、本発明の第１の実施の形態において説明した精製方法は、目的核酸を適切に精製できるものであるといえる。したがって、上述の精製方法は、ＰＣＲ法ばかりでなく、それ以外の増幅方法の前処理として適切に適用することができ、また増幅時間の短縮化に寄与できるといえる。【０１７２】
また、実施例１〜３では、本発明の第１の実施の形態において説明した核酸精製用カートリッジ、核酸抽出用カートリッジおよび核酸分析装置を用いることにより、核酸の分析を自動で行えることが確認された。この場合において、核酸増幅方法としては、ＰＣＲ法に限らず、ＰＣＲ法を初めとする公知の種々の増幅方法を採用できることも確認された。【０１７３】
なお、実施例１〜３においては、本発明の第１の実施の形態において説明した例に基づいて核酸が適切に増幅されているかについて検討したが、本発明の第２の実施の形態において説明した構成を採用した場合であっても核酸を適切に増幅でき、上述した効果を享受できるものと考えられる。
【図１】
2005118803.tif 000006
【図２】
2005118803.tif 000007
【図３】
2005118803.tif 000008
【図４】
2005118803.tif 000009
【図５】
2005118803.tif 000010
【図６】
2005118803.tif 000011
【図７】
2005118803.tif 000012
【図８】
2005118803.tif 000013
【図９】
2005118803.tif 000014
【図１０】
2005118803.tif 000015
【図１１】
2005118803.tif 000016
【図１２】
2005118803.tif 000017
【図１３】
2005118803.tif 000018
【図１４】
2005118803.tif 000019
【図１５】
2005118803.tif 000020
【図１６】
2005118803.tif 000021
【図１７】
2005118803.tif 000022
【図１８】
2005118803.tif 000023
【図１９】
2005118803.tif 000024
【図２０】
2005118803.tif 000025
【図２１】
2005118803.tif 000026
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2005118803.tif 000029
【図２５】
2005118803.tif 000030
【図２６】
2005118803.tif 000031
【図２７】
2005118803.tif 000032
【図２８】
2005118803.tif 000033
【図２９】
2005118803.tif 000034
【図３０】
2005118803.tif 000035
【図３１】
2005118803.tif 000036
【図３２】
2005118803.tif 000037
【図３３】
2005118803.tif 000038
【図３４】
2005118803.tif 000039
【図３５】
2005118803.tif 000040
【図３６】
2005118803.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料から目的核酸を抽出し、かつ抽出した核酸を担持させるための核酸抽出要素と、
上記核酸抽出要素とは別体として形成され、かつ上記核酸抽出要素を収容しておくための収容槽を有する容器本体と、
を備えている、核酸抽出用容器。
【請求項２】
上記核酸抽出要素は、目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有している、請求項１に記載の核酸抽出用容器。
【請求項３】
上記固体マトリックスは、上記保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で保持されている、請求項２に記載の核酸抽出用容器。
【請求項４】
上記固体マトリックスは、上記垂直軸に対して水平または略水平に支持されている、請求項３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項５】
上記固体マトリックスは、上記保持部材に突き刺された状態で上記保持部材に支持されている、請求項３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項６】
上記保持部材は、端部に向かうほど縮径するテーパ部と、上記テーパ部から延出するとともに、上記固体マトリックスに貫通させるためのピン状部と、上記固体マトリックスが上記ピン状部から離脱するのを抑制するための係止片と、を有している、請求項５に記載の核酸抽出用容器。
【請求項７】
上記固体マトリックスは、円盤状に形成されている、請求項３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項８】
上記固体マトリックスは、シート状に形成されており、かつ上記保持部材に対して吊持された状態で保持されている、請求項２に記載の核酸抽出用容器。
【請求項９】
上記保持部材は、上記固体マトリックスの端部を挟持して上記固体マトリックスを吊持するための挟持部を有している、請求項８に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１０】
上記容器本体は、上記固体マトリックスに付着した余剰な成分を除去するのに必要な洗浄液を保持するための１以上の洗浄槽を有している、請求項２に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１１】
上記容器本体には、上記固体マトリックスまたはその周囲に付着した余剰な洗浄液を除去するための余剰洗浄液除去手段が設けられている、請求項１０に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１２】
上記余剰洗浄液除去手段は、吸水性部材を含んでいる、請求項１１に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１３】
核酸分析装置にセットして使用するカートリッジとして構成されている、請求項１に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１４】
上記核酸分析装置が、上記収容槽から目的核酸を担持させた核酸抽出要素を取り出して、当該核酸抽出要素を他の部位に移送するための移送部材を備えている場合において、
上記核酸抽出要素は、上記移送部材に係合させるための係合部を有している、請求項１３に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１５】
上記係合部は、上記移送部材の先端部を嵌合させるために筒状に形成されている、請求項１４に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１６】
上記係合部は、上記移送部材の先端部を嵌合させたときに、上記移送部材に弾性力を作用させることを可能とするための１以上の欠落部を有している、請求項１５に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１７】
上記１以上の欠落部は、スリット、切欠および貫通孔のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１６に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１８】
上記保持部材は、上記移送部材と上記係合部との嵌合状態を解除するために利用される突出部を有している、請求項１４に記載の核酸抽出用容器。
【請求項１９】
上記突出部は、外方側に向けて突出したフランジである、請求項１８に記載の核酸抽出用容器。
【請求項２０】
上記収容槽は、当該収容槽に上記核酸抽出要素を収容したときに、上記突出部を係止するための段部を有している、請求項１８に記載の核酸抽出用容器。
【請求項２１】
目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去する方法であって、
洗浄液に対して上記固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させることによって、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返す、固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２２】
上記固体マトリックスが洗浄液に浸漬される状態と浸漬されない状態との繰り返しは、上下方向に対して上記固体マトリックスを傾斜させた状態で行われる、請求項２１に記載の固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２３】
上記固体マトリックスが洗浄液に浸漬される状態と浸漬されない状態との繰り返しは、上下方向に対して上記固体マトリックスを水平または略水平な状態として行われる、請求項２２に記載の固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２４】
上記洗浄液に対する浸漬が終了した後に、上記固体マトリックスに付着した余剰な洗浄液を吸水性部材により除去する、請求項２１に記載の固体マトリックスの洗浄方法。
【請求項２５】
目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有する核酸抽出要素を用いて目的核酸を精製する方法であって、
上記固体マトリックスに対して試料を含浸させて試料中の目的核酸を上記固体マトリックスに担持させる核酸担持ステップと、
上記固体マトリックスに付着した目的核酸以外の余剰な成分を、洗浄液を用いて除去する洗浄ステップと、を含み、かつ、
上記洗浄ステップは、洗浄液に対して上記核酸抽出要素を相対的に上下方向に移動させることによって、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬される状態と、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返すことにより行われる、核酸精製方法。
【請求項２６】
上記核酸抽出要素として、上記保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で上記保持部材に上記固体マトリックスを保持させたものを用い、かつ、
上記洗浄ステップは、上下方向に対して上記固体マトリックスを傾斜させた状態で、上記抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる、請求項２５に記載の核酸精製方法。
【請求項２７】
上記洗浄ステップは、上下方向に対して上記固体マトリックスを直交または略直交させた姿勢で、上記核酸抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる、請求項２６に記載の核酸精製方法。
【請求項２８】
上記洗浄ステップは、上記洗浄液に対する上記固体マトリックスの繰り返しの浸漬が終了した後に、上記固体マトリックスに付着した余剰な洗浄液を吸水性部材により除去する作業を含んでいる、請求項２５に記載の核酸精製方法。
【請求項２９】
目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去するための機構であって、
上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、が繰り返されるように、洗浄液に対して固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させるように構成されている、固体マトリックスの洗浄機構。
【請求項３０】
上記固体マトリックスを上下方向に対して傾斜させた状態で、上記固体マトリックスを上下方向に移動させるように構成されている、請求項２９に記載の固体マトリックスの洗浄機構。
【請求項３１】
上記固体マトリックスを上下方向に対して直交または略直交させた姿勢で、上記固体マトリックスを上下方向に移動させるように構成されている、請求項３０に記載の固体マトリックスの洗浄機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料から目的核酸を精製するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
核酸の分析は、医療分野において、感染症や遺伝子疾患を遺伝子レベルで診断するために重要な役割を果たしているが、現在においては、医療分野に限らず、農業あるいは食品分野などの様々な分野において応用されている。一般に、核酸の分析は、試料からの核酸の精製、精製された核酸の増幅、および増幅された核酸の検出といったプロセスを経て行われている。各プロセスは、人的コスト、再現性、分析効率を考慮した場合、機械により自動で行えるようにするのが好ましく、理想的には、全てのプロセスを機械により自動で行えるようにするのが好ましい（たとえば特許文献１，２参照）。
【０００３】
核酸の精製の自動機械化を目指したものとして、核酸結合性担体を使用する方法がある。その一例として、核酸結合性シリカ粒子とカオトロピックイオンを用いた方法がある（たとえば特許文献３参照）。この方法は、核酸結合性シリカ粒子および試料中の核酸を遊離する能力をもつカオトロピックイオンを試料と混合して試料中の核酸を核酸結合性シリカ粒子に結合させてから固相と液相を分離した後に、核酸結合性シリカ粒子に結合した核酸を溶離するというものである。しかしながら、固相と液相を分離するためには、遠心分離またはフィルタなどを使用した濾過などの操作を行う必要があり、機械化を実現した際の操作および装置構成が複雑となる。
【０００４】
核酸結合性担体を使用する別の方法としては、磁性を持たせた担体を使用する方法がある（たとえば特許文献４，５参照）。この方法は、磁性を持たせたシリカ粒子に核酸を吸着させた後に磁石によってシリカ粒子を分離し、分離されたシリカ粒子から核酸を溶離させた後に溶離液を回収するものがある。この方法は、遠心分離操作などを行うことなく固相と液相を分離できるために機械による自動化において利点はある。
【０００５】
しかしながら、核酸の回収率が比較的に低い上、その回収率が検体の種類に影響されやすいといった問題がある。しかも、磁性シリカ粒子は、核酸の増幅方法としてＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を採用したときに、増幅反応の阻害剤となるといった問題が指摘されている。また、核酸を検出する代表的な方法としては、核酸に標識を施し、その標識を光学的手法により測定するものがあるが、この方法を採用した場合には、磁性シリカ粒子によって測定誤差が生じ、精製時における磁性シリカ粒子の含有量のバラツキによって再現性が悪化する。
【０００６】
また、核酸の精製方法としては、たとえば核酸を抽出するのに必要な試薬類を固体マトリックスに含浸させたものを利用する方法がある（たとえば特許文献６−８参照）。この方法では、固体マトリックスに対して試料を点着することで目的核酸が抽出される。その後、核酸を増幅させるときに阻害剤になりうる余剰成分が洗浄除去される。より具体的には、余剰成分の洗浄は、ポンチを用いて固体マトリックスの一部を円盤状に打ち抜いた後、打ち抜かれた円盤状の固体マトリックスをマイクロチューブに収容させ、マイクロチューブ内において、円盤状の固体マトリックスから余剰成分が溶離させることにより行われる。
【０００７】
この方法を適用する場合、固体マトリックスの一部を打ち抜く工程が必要となるばかりか、固体マトリックスを打ち抜くためには、固体マトリックスを乾燥させる必要が生じる。そのため、円盤状の固体マトリックスを洗浄する前において相当の時間を必要とする。また、円盤状の固体マトリックスの洗浄は、固体マトリックスから余剰成分を洗浄液中に拡散させる方法であるために、洗浄に相当の時間が必要となる。とくに、十分な洗浄効果を得るためには、マイクロチューブに保持させた洗浄液を繰り返し取り替える必要があるため、この点においても洗浄に要する時間が長くなる。そればかりか、洗浄に要する時間をできるだけ短くするためには、円盤状の固体マトリックスを小さくせざるを得ない。この場合、試料から回収できる目的核酸の量が少なくなる。その結果、核酸の検出感度が低くなり、また目的量の核酸を得るためには増幅時間を長く設定する必要が生じる。
【０００８】
また、円盤状の固体マトリックスを利用する方法では、核酸の増幅が核酸の洗浄を行うためのマイクロチューブにおいて行われるとともに、核酸の分析がマイクロチューブにおいて光学的手法を用いて行われる。そのため、円盤状の固体マトリックスが不当に大きな場合には、円盤状の固体マトリックスが測光路を塞いで核酸の分析を阻害しかねない。このような不具合を生じさせないようにするためには、円盤状の固体マトリックスは、一定以下の大きさ、たとえば２ｍｍ以下の大きさに打ち抜かざるを得ず、試料から回収できる目的核酸の量が少なくなるといったように、上述した不具合が生じる。また、ユーザとしては、２ｍｍ以下の大きさに固体マトリックスを打ち抜く作業の負担は大きく、作業効率のよい手法とはいえない。
【０００９】
ところで、ＰＣＲ法を利用した核酸の増幅は、機械による自動化が進んでおり、既にＰＣＲ装置も市販されている。ＰＣＲ装置としては、核酸の増幅とともに、増幅された核酸の検出を行えるようにしたものが一般的である。
【００１０】
しかしながら、市販のＰＣＲ装置を使用する場合には、それ専用の増幅キットを用いる必要がある。一般的な増幅キットは、蓋付きの容器に予めプライマーおよびポリメラーゼなどの試薬を仕込んだものである。そのため、ユーザは、容器の蓋を開けてから容器内に核酸溶液を分注した上で、容器内の反応液を攪拌して蓋を閉めた後、それをＰＣＲ装置にセットするといった操作を強いられる。すなわち、一般的な増幅キットは、ユーザによる手操作に依存する部分が大きいためにユーザの負担が大きい上に、ユーザによる手操作が大きく介在するために、分析効率が悪く、ユーザの技量の差に基づく再現性の悪化も懸念される。また、増幅キットにおいて採用されている容器は、通常、樹脂成型によって蓋が一体成型された汎用品であり、ＰＣＲ装置において蓋を自動的に開閉させることは困難である。そのため、一般的な専用キットを用いる方法では、ユーザの手操作に委ねていた操作を、ＰＣＲ装置において自動的に行うのは困難である。
【００１１】
核酸の増幅方法としては、ＰＣＲ法の他に、たとえばＩＣＡＮ(Isothermal and Chimeric Primer-initiated Amplification of Nucleic acid)法あるいはＬＡＭＰ(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法がある。これらの方法は、ＰＣＲ法に比べ、核酸の精製度を十分に高めなければ、目的核酸を十分に増幅させることができない方法である。したがって、核酸の精製および増幅を機械により自動化する場合においては、ＰＣＲ法以外に他の増幅方法を採用できるようにするためには、核酸の精製度を高める手法を確立する必要がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１４９０９７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０４８９９号公報
【特許文献３】特許第２６８０４６２号公報
【特許文献４】特開昭６０−１５６４号公報
【特許文献５】特開平９−１９２９２ 号公報
【特許文献６】米国特許第５４９６５６２号明細書
【特許文献７】米国特許第５９３９２５９号明細書
【特許文献８】米国特許第６１６８９２２号明細書
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、核酸の精製、核酸の増幅および核酸の測定といった核酸分析における一連の工程を、機械により自動で行えるようにし、ユーザの負担を軽減するとともに分析効率および再現性を改善することを目的としている。
【００１４】
本発明はさらに、核酸の精製および増幅を機械により自動化できるようにする場合に、種々の増幅方法を採用できる核酸の精製技術を提供することを目的としている。
【００１５】
本発明の第１の側面においては、試料から目的核酸を抽出し、かつ抽出した核酸を担持させるための核酸抽出要素と、上記核酸抽出要素とは別体として形成され、かつ上記核酸抽出要素を収容しておくための収容槽を有する容器本体と、を備えている、核酸抽出用容器が提供される。
【００１６】
好ましくは、核酸抽出要素は、目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有するものとして構成される。
【００１７】
固体マトリックスは、たとえば保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で保持部材に保持され、好ましくは、垂直軸に対して水平または略水平な状態で保持される。この場合、固体マトリックスは、円盤状に形成するのが好ましい。
【００１８】
上記垂直軸に対して固体マトリックスが傾斜した状態は、たとえば固体マトリックスに対して保持部材に突き刺すことにより達成することができる。この場合、保持部材は、たとえば端部に向かうほど縮径するテーパ部と、テーパ部から延出するとともに、固体マトリックスに貫通させるためのピン状部と、固体マトリックスがピン状部から離脱するのを抑制するための係止片と、を有するものとして構成される。
【００１９】
また、固体マトリックスは、保持部材の垂直軸に対して平行または略平行な状態で保持部材に保持させてもよい。この場合、固体マトリックスは、シート状に形成するのが好ましい。
【００２０】
上記垂直軸に対して固体マトリックスが平行または略平行な状態は、たとえば保持部材に対して固体マトリックスを吊持させることにより達成することができる。この場合、保持部材は、たとえば固体マトリックスの端部を挟持して固体マトリックスを吊持するための挟持部を有するものとして構成される。
【００２１】
容器本体は、固体マトリックスに付着した余剰な成分を除去するのに必要な洗浄液を保持するための１以上の洗浄槽を有するものとして構成するのが好ましい。この場合、容器本体には、固体マトリックスまたはその周囲に付着した余剰な洗浄液を除去するための余剰洗浄液除去手段を設けるのが好ましい。
【００２２】
余剰洗浄液除去手段は、たとえば吸水性部材を含んでいる。吸水性部材としては、たとえば発泡樹脂、あるいは布などの多孔質体を使用することができる。
【００２３】
本発明の核酸抽出用容器は、たとえば核酸分析装置にセットして使用するカートリッジとして構成される。
【００２４】
核酸分析装置が、収容槽から目的核酸を担持させた核酸抽出要素を取り出して、当該核酸抽出要素を他の部位に移送するための移送部材を備えている場合においては、核酸抽出要素は、たとえば移送部材に係合させるための係合部を有するものとして構成される。この場合、係合部は、たとえば移送部材の先端部を嵌合させるために筒状に形成され、好ましくは、移送部材の先端部を嵌合させたときに、移送部材に弾性力を作用させることを可能とするための１以上の欠落部を有するものとして構成される。１以上の欠落部は、たとえばスリット、切欠および貫通孔のうちの少なくとも１つを含むものとされる。
【００２５】
これに対して保持部材は、たとえば移送部材と係合部との嵌合状態を解除するために利用される突出部を有するものとされ、好ましくは、突出部は、外方側に向けて突出したフランジとして構成される。この場合、収容槽は、たとえば当該収容槽に核酸抽出要素を収容したときに、突出部を係止するための段部を有するものとして構成される。
【００２６】
本発明の第２の側面においては、目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去する方法であって、洗浄液に対して固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させることによって、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返す、固体マトリックスの洗浄方法が提供される。
【００２７】
洗浄液に固体マトリックスが浸漬される状態と浸漬されない状態との繰り返しは、上下方向に対して固体マトリックスを傾斜させた状態で行われ、好ましくは、上下方向に対して固体マトリックスを直交または略直交させた姿勢で行われる。
【００２８】
本発明の第３の側面においては、目的核酸を担持させるための固体マトリックスと、この固体マトリックスを保持するための保持部材と、を有する核酸抽出要素を用いて目的核酸を精製する方法であって、上記固体マトリックスに対して試料を含浸させて試料中の目的核酸を上記固体マトリックスに担持させる核酸担持ステップと、上記固体マトリックスに付着した目的核酸以外の余剰な成分を、洗浄液を用いて除去する洗浄ステップと、を含み、かつ、上記洗浄ステップは、洗浄液に対して上記核酸抽出要素を相対的に上下方向に移動させることによって、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬される状態と、上記核酸抽出要素が上記洗浄液に浸漬されない状態と、を繰り返すことにより行われる、目的核酸の精製方法が提供される。
【００２９】
本発明の核酸精製方法においては、核酸抽出要素として、たとえば保持部材の垂直軸に対して傾斜した状態で保持部材に固体マトリックスを保持させたものが用いられる。この場合、洗浄ステップは、たとえば上下方向に対して固体マトリックスを傾斜させた状態で、核酸抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる。好ましくは、洗浄ステップは、上下方向に対して、固体マトリックスを直交または略直交させた姿勢で核酸抽出要素を上下方向に移動させることにより行われる。
【００３０】
洗浄ステップは、洗浄液に対する固体マトリックスの繰り返しの浸漬が終了した後に、固体マトリックスに付着した余剰な洗浄液を吸水性部材により除去する作業を含んでいる。
【００３１】
本発明の第４の側面においては、目的核酸を担持させた固体マトリックスから、洗浄液を用いて目的核酸以外の余剰な成分を除去するための機構であって、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬される状態と、上記固体マトリックスが上記洗浄液に浸漬されない状態と、が繰り返されるように、洗浄液に対して固体マトリックスを相対的に上下方向に移動させるように構成されている、固体マトリックスの洗浄機構が提供される。
【００３２】
本発明の洗浄機構は、たとえば固体マトリックスを、上下方向に対して傾斜させた状態で上下方向に移動させるように構成され、好ましくは、固体マトリックスを、上下方向に対して直交または略直交させた姿勢で上下方向に移動させるように構成される。
【００３３】
ここで、本発明において「試料」とは、動物由来の生物試料（たとえば全血、血清、血漿、尿、唾液、あるいは体液）および動物以外の生物試料を含む概念であり、「核酸」とは、ＤＮＡあるいはＲＮＡを意味し、２本鎖ＤＮＡ、１本鎖ＤＮＡ、プラスミドＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、外来性寄生生物（ウイルス、細菌、真菌など）由来ＲＮＡ、内在性ＲＮＡを含む概念である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下においては、本発明について第１および第２の実施の形態として、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
まず、本発明の第１の実施の形態について、図１ないし図１５を参照して説明する。
【００３６】
図１ないし図４に示した核酸分析装置１は、試料中の核酸の精製、抽出された核酸の増幅、および増幅された核酸の分析を自動で行えるように構成されたものであり、図１および図２に示したように、筐体１０の内部に、複数の核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３を同一数だけ装着して使用されるものである。
【００３７】
図５および図６に示したように、核酸精製用カートリッジ２は、核酸分析装置１における核酸の自動精製を可能ならしめるためのものであり、核酸抽出要素２０およびカートリッジ本体２１を有している。
【００３８】
核酸抽出要素２０は、試料中から核酸を抽出するのに利用されるものであり、後述するカートリッジ本体２１の収容槽２７に収容されている。この核酸抽出要素２０は、図７Ａおよび図７Ｂに良く表れているように、保持部材２２および固体マトリックス２３を有している。
【００３９】
保持部材２２は、筒状部２４、フランジ部２５、および保持部２６を有するものであり、たとえば全体が樹脂成型によって形成されている。
【００４０】
筒状部２４は、核酸抽出要素２０を移動させるときに利用される部分であり（図４および図１２参照）、凹部２４Ａおよび係止ヘッド２４Ｂを有している。凹部２４Ａは、後述する核酸精製用機構５の挿入ピン５０または核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１におけるピン３６Ｂを嵌合させるためのものである（図４および図１２参照）。係止ヘッド２４Ｂは、後述する核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１における係止爪３６Ａを嵌合させるためのものであり、半径方向に突出している。
【００４１】
フランジ部２５は、後述する核酸精製用カートリッジ２の収容槽２７に核酸抽出要素２０を収容するときに、収容槽２７の段部２７Ａに係合させるためのものであり、半径方向の外方側に向けて突出した環状に形成されている（図１２参照）。
【００４２】
保持部２６は、固体マトリックス２３を保持するための部分であり、テーパ部２６Ａ、ピン状部２６Ｂおよび係止片２６Ｃを有している。テーパ部２６Ａは、保持部２６に付着した洗浄液を下方に移動させやすくする役割を果たすものである。ピン状部２６Ｂは、固体マトリックス２３に貫通させるための部分である。係止片２６Ｃはピン状部２６Ｂを固体マトリックス２３に貫通させたときにピン状部２６Ｂ（保持部２６）から固体マトリックス２３が離脱するのを防止するためのものである。
【００４３】
保持部材２２には、保持部２６の若干上方にＯリング２２Ａが固定されている。このＯリング２２Ａは、図１３Ｂに良く表れているように、核酸抽出要素２０を核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４に収容したときに、反応槽３４の内面に密着させるためのものである。すなわち、反応槽３４に核酸抽出要素２０を収容させた場合には、Ｏリング２２Ａが反応槽３４の内面と密着する位置よりも下方に密閉空間が形成される。そして、Ｏリング２２Ａが保持部２６よりも上方に配置されていることから、固体マトリックス２３は密閉空間において収容される。
【００４４】
固体マトリックス２３は、試料中の核酸を担持させるためのものであり、たとえば濾紙に対して核酸抽出用の試薬類を担持させたものとして構成されている。この固体マトリックス２３は、円盤状に形成されている。すなわち、固体マトリックス２３は、ピン状部２６Ｂに突き刺された状態で、保持部材２２の垂直軸に対して直交するように水平または略水平に支持されている。
【００４５】
ここで、核酸抽出用の試薬類としては、たとえば弱塩基、キレート試薬、陰イオン界面活性剤あるいは陰イオン洗剤および尿酸あるいは尿酸塩の組み合わせ、もしくは核酸吸着用担体および吸着促進剤の組み合わせを挙げることができる。核酸吸着用担体としては、公知の種々のものを使用することができ、典型的にはシリカビーズが使用される。吸着促進剤としては、細胞膜を破壊し、あるいは試料中のタンパク質を変性させ、核酸吸着用担体への核酸の結合に寄与する物質であればよく、たとえばカオトロピック物質（たとえばグアニジンチオシアン酸塩、グアニジン酸塩）を使用することができる。なお、固体マトリックス２３は、試料中の核酸を効率良く吸着させることができる構成であればよく、その構成は上述した例には限定されない。
【００４６】
上述の核酸抽出要素２０では、後述する核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４に核酸抽出要素２０を収容させたときに、固体マトリックス２３を反応槽３４の底から離間させた状態とすることができる。これにより、後述する測光機構８の測光経路上に固体マトリックス２３が位置しないようにすることができるため、測光精度を向上させることができる。固体マトリックス２３が測光経路上に位置しないため、固体マトリックス２３として寸法の大きなものを使用することが可能となる。これにより、固体マトリックス２３に対してより多くの核酸を担持させることが可能となり、より効率良く核酸の増幅を行い、また分析精度を向上させることが可能となる。
【００４７】
図５および図６に示したように、カートリッジ本体２１は、収容槽２７、３つの洗浄槽２８1〜２８3、試料保持槽２９および余剰液除去槽２１Ａを有するものであり、たとえば樹脂成型により一体成型されている。
【００４８】
収容槽２７は、核酸抽出要素２０を収容するためのものであり、核酸抽出要素２０のフランジ部２５を係止するための段部２７Ａを有している。この収容槽２７は、核酸精製用カートリッジ２の使用前において、上部開口２７Ｂから核酸抽出要素２０が離脱しないように、上部開口２７Ｂをアルミニウム薄膜などのシール材により塞いでおくのが好ましい。シール材は、核酸精製用カートリッジ２を使用するときにユーザが剥がすようにしてもよいし、核酸分析装置１において自動的に剥がすようにしてもよい。
【００４９】
各洗浄槽２８1〜２８3は、固体マトリックス２３に核酸を担持させた後、固体マトリックス２３から夾雑物を除去するための洗浄液を保持するためのものである。洗浄液は、核酸精製用カートリッジ２として洗浄槽２８1〜２８3に予め仕込んでおくのが好ましいが、核酸分析装置１に仕込んでおいた洗浄液を分析時に洗浄槽２８1〜２８3に分注するようにしてもよい。洗浄液としては、たとえば固体マトリックス２３からの核酸の溶離作用が少なく、夾雑物の結合を妨げるもの（たとえばグアニジン塩酸塩あるいはエタノール）を使用することができる。３つの洗浄槽２８1〜２８3には、同一の洗浄液を保持させてもよいが、異なる洗浄液を保持させてもよい。
【００５０】
なお、各洗浄槽２８1〜２８3に予め洗浄液を仕込んでおく場合には、各洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3をアルミニウム薄膜などのシール材により塞いでおく必要がある。この場合、各洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3を個別に塞いでもよいし、３つの洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3を一括して、あるいは３つの洗浄槽２８1〜２８3の上部開口２８Ａ1〜２８Ａ3および収容槽２７の上部開口２７Ｂを一括して塞いでもよい。
【００５１】
試料保持槽２９は、分析対象（核酸を抽出する対象）となる試料を保持しておくためのものである。試料保持槽２９に対する試料の保持は、核酸精製用カートリッジ２を核酸分析装置１にセットする前に行ってもよいし、核酸精製用カートリッジ２を核酸分析装置１にセットした後に行ってもよい。後者の場合、核酸分析装置１において自動的に試料保持槽２９に試料が分注されるように構成するのが好ましい。試料としては、たとえば全血、血清、血漿、尿、唾液、あるいは体液を使用することができる。
【００５２】
余剰液除去槽２１Ａは、核酸抽出要素２０における固体マトリックス２３を洗浄した後において、核酸抽出要素２０、固体マトリックス２３および保持部材２２の保持部２６に付着した余剰な洗浄液を除去するためのものである。この余剰液除去槽２１Ａには、底壁２１Ａａおよび前後壁２１Ａｂ、２１Ａｃに密着して吸水性部材２１Ａｄ，２１Ａｅが固定されている。吸水性部材２１Ａｄ，２１Ａｅは、たとえば発泡樹脂あるいは布などの多孔質材料により構成されており、核酸抽出要素２０を接触させることによって核酸抽出要素２０から余剰な洗浄液を吸収除去できるように構成されている。
【００５３】
図８および図９に示したように、核酸増幅用カートリッジ３は、核酸分析装置１における核酸の自動増幅および測定を可能ならしめるためのものであり、カートリッジ本体３０および蓋３１を有している。
【００５４】
カートリッジ本体３０は、４つの試薬類保持槽３２1〜３２4、混合槽３３、および反応槽３４を有するものであり、たとえば樹脂成型により一体成型されている。
【００５５】
各試薬類保持槽３２1〜３２4は、核酸の増幅および測定に必要な試薬類を水溶液あるいは懸濁液の状態で保持するためのものである。ここで、各試薬類保持槽３２1〜３２4に保持される試薬類の種類は、採用する増幅方法および測定方法に応じて選択される。増幅方法としては、たとえばＰＣＲ(Polymerase Chain Reaction)法、ＩＣＡＮ(Isothermal and Chimeric Primer-initiated Amplification of Nucleic acid)法、ＬＡＭＰ(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法あるいはＮＡＳＢＡ(Nucleic acid Sequence Based Amplification)法を採用することができる。ＰＣＲ法を採用する場合には、試薬類として、少なくとも２種類のプライマー、ｄＮＴＰ、およびＤＮＡポリメラーゼが使用される。ＩＣＡＮ法を採用する場合には、試薬類として、キメラプライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、およびＲＮａｓｅＨが使用される。ＬＡＭＰ法を採用する場合には、試薬類として、１種類以上のＬＡＭＰ用プライマー、ｄＮＴＰ、鎖置換型ＤＮＡ合成酵素、および逆転写酵素が使用される。ＮＡＳＢＡ法を採用する場合には、試薬類として、少なくとも２種類のプライマー、ｄＮＴＰ、ｒＮＴＰ、逆転写酵素、ＤＮＡポリメラーゼ、ＲＮａｓｅＨ、およびＲＮＡポリメラーゼが使用される。一方、測定方法としては、蛍光測定、発色測定、放射性活性測定、あるいは電気泳動を採用することができる。ただし、核酸分析装置１においては蛍光測定が採用されているものとする。この場合、プライマーとしては、蛍光プライマーを使用するのが好ましい。
【００５６】
混合槽３３は、試薬類保持槽３２1〜３２4に保持された２以上の試薬類を反応槽３４に供給する前に混合する際に利用されるものである。
【００５７】
なお、試薬類保持槽３２1〜３２4には、試薬類を予め仕込んでおくのが好ましいが、核酸分析装置１に仕込んでおいたものを分析時に試薬類保持槽３２1〜３２4に分注するようにしてもよい。この場合、試薬類保持槽３２1〜３２4の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4は、アルミニウム薄膜などのシール材により塞いでおく必要があるが、各試薬類保持槽３２1〜３２4の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4を個別に塞いでもよいし、４つの試薬類保持槽３２1〜３２4の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4を一括して、あるいは４つの試薬類保持槽３２1〜３２4および混合槽３３の上部開口３２Ａ1〜３２Ａ4，３３Ａを一括して塞いでもよい。
【００５８】
反応槽３４は、混合試薬および核酸抽出要素２０を収容するためのものであるとともに、核酸抽出要素２０に担持させた核酸と混合槽３３において調製された混合試薬とを反応させる場を提供するものである（図１３ＡおよびＢ参照）。この反応槽３４は、筒状部３５および反応検出部３７を有している。
【００５９】
筒状部３５は、蓋３１が装着される部分であり、その内周面にネジ溝３５Ａが設けられている。
【００６０】
反応検出部３７は、核酸の増幅反応を起こさせる場を提供するとともに、蛍光測定を行うための検出容器としての役割を果たすものである。すなわち、反応検出部３７は、後述する測光機構８の発光部８０から出射された光が照射される部分である（図１５参照）。
【００６１】
蓋３１は、反応検出部３７の内部を密閉状態とするか否かを選択するためのものであり、反応槽３４（筒状部３５）に対して着脱自在とされている。より具体的には、蓋３１は、回転力を作用させることにより、筒状部３５に装着される状態と筒状部３５（反応槽３４）から完全に分離した状態とを選択できるように構成されている。蓋３１は、円筒状の本体部３８、フランジ部３９および保持部３６を有している。
【００６２】
本体部３８は、反応槽３４における筒状部３５のネジ溝３５Ａに螺合させるためのネジ山３８Ａと、後述する蓋着脱機構６における回転部材６０（図１１Ｂ参照）を挿入するための凹部３８Ｂと、を有している。凹部３８Ｂの内周面には、複数のリブ３８Ｃが設けられている。複数のリブ３８Ｃは、周方向に一定間隔隔てて上下方向に延びるように設けられている。各リブ３８Ｃの上端部は、上方に向かうほど幅寸法が小さくなるテーパ状に形成されている。
【００６３】
フランジ部３９は、反応槽３４から取り外した蓋３１を移動させるときに、後述する蓋着脱機構６における外套部材６１の爪６４を係止させるためのものである（図１１Ｂ参照）。このフランジ部３９は、本体部３８の上端から半径方向の外方側に向けて突出する円環状に設けられている。
【００６４】
図７Ｂに示したように、保持部３６は、核酸精製用カートリッジ２における核酸抽出要素２０を保持するためのものであり、一対の係止爪３６Ａおよびピン３６Ｂを有している。
【００６５】
一対の係止爪３６Ａは、核酸抽出要素２０における係止ヘッド２４Ｂに係止させるためのものであり、本体部３８の底面３８Ｄから下方に突出して設けられている。各係止爪３６Ａは、先端部にフック部３６Ａａが設けられており、このフック部３６Ａａが揺動可能とされている。すなわち、一対の係止爪３６Ａのフック部３６Ａａ相互は、互いに近接離間可能とされている。
【００６６】
ピン３６Ｂは、核酸抽出要素２０における筒状部２４の凹部２４Ａに挿入するためのものであり、本体部３８の底面３８Ｄから下方に突出して設けられている。このピン３６Ｂは、核酸抽出要素２０を蓋３１に保持させるときにガイドとして機能するとともに、蓋３１に核酸抽出要素２０を保持させた後において蓋３１に対する核酸抽出要素２０のガタツキを抑制するためのものである。
【００６７】
図１に示したように、核酸分析装置１の筐体１０には、蓋１１、表示部１２および操作部１３が設けられている。蓋１１は、筐体１０の内部が露出する状態と露出しない状態とを選択するためのものであり、筐体１０の内部にカートリッジ２，３を出し入れする際には蓋１１が開放される一方で、核酸の分析時および装置の非使用時には蓋１１は閉じた状態とされる。表示部１２は、分析結果などを表示するためのものであり、たとえばＬＣＤにより構成されている。操作部１３は、各種の設定を行うために、あるいは分析開始のためなどに操作される部分である。
【００６８】
図２および図３に示したように、筐体１０の内部には、後述するピペット装置４、核酸精製用動作機構５、蓋着脱機構６、温調機構７、および測光機構８が設けられている。
【００６９】
ピペット装置４は、主として核酸増幅用カートリッジ３における混合液の調製を行うためのものであり、ノズル４０を有している。このピペット装置４は、必要に応じて、核酸精製用カートリッジ２に対して試料もしくは洗浄液を供給するために利用される。
【００７０】
ノズル４０は、液体を吸引・吐出可能なように、図外のポンプに接続されており、ノズル４０の内部に吸引力を作用させる状態と吐出力を作用させる状態とが選択されるように構成されている。このノズル４０は、ロボットアームなどの駆動機構（図示略）により上下方向および水平に移動可能とされており、その動作がＣＰＵなどによって構成された制御部１０ａによって制御される。ノズル４０は、核酸増幅用カートリッジ３における試薬類保持槽３２1〜３２4、混合槽３３、反応槽３４、および核酸精製用カートリッジ２の収容槽２７に移動することができる。ノズル４０は、混合試料の調製および反応槽３４（反応検出部３７）への混合試料の分注を行う場合には、図３に示したように先端部４２にチップ４３が装着される。チップ４３は、図２に示したようにノズル４０（ピペット装置４）の待機位置の隣接した部位において、ラック４４において保持されている。このラック４４に隣接した部位には、使用済みのチップ４３を廃棄するための廃棄ボックス４５が配置されている。
【００７１】
図２〜図４および図１０に示したように、核酸精製用動作機構５は、核酸精製用カートリッジ２の核酸抽出要素２０を利用して試料中の核酸を抽出する際に、核酸抽出要素２０の動作を制御するためのものである。この核酸精製用動作機構５は、複数の挿入ピン５０、筒状体５１および支持フレーム５２を有している。
【００７２】
複数の挿入ピン５０は、核酸抽出要素２０の筒状部２４に嵌合させるためのものであり、支持フレーム５２に対して一体動可能に支持されている。
【００７３】
筒状体５１は、挿入ピン５０に装着された核酸抽出要素２０を取り外すためのものであり、挿入ピン５０とは独立して上下方向に移動可能なように挿入ピン５０を外套している。すなわち、筒状体５１は、挿入ピン５０から核酸抽出要素２０を取り外す動作を行うとき以外は、核酸抽出要素２０よりも上方（待機位置）に位置する一方で、挿入ピン５０から核酸抽出要素２０を取り外す動作を行うときには、挿入ピン５０に対して相対的に下方に移動させられる。
【００７４】
支持フレーム５２は、複数の挿入ピン５０を、複数の核酸精製用カートリッジ２の並び方向に一定間隔隔てて支持するとともに、それらの挿入ピン５０を移動せるための媒体として機能するものである。この支持フレーム５２は、図外の駆動機構によって上下方向および前後方向に移動可能とされており、その動作は、たとえば図２に示した制御部１０ａによって制御される。そのため、複数の挿入ピン５０ひいてはそれらに装着された核酸抽出要素２０は、支持フレーム５２とともに上下および前後方向に移動することができる。これにより、複数の核酸抽出要素２０は、固体マトリックス２３に対する試料の含浸および固体マトリックス２３の洗浄および余剰液の除去を一括して同時に行うことができる（図１０参照）。
【００７５】
図１１および図１３に示したように、蓋着脱機構６は、核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４から蓋３１を取り外し、あるいは反応槽３４に蓋３１を装着するためのものであり、回転部材６０および外套部材６１を有している。回転部材６０および外套部材６１は、図外の駆動機構によって上下および水平方向に移動可能とされており、制御部１０ａ（図２参照）によってその動作が制御されるように構成されている。
【００７６】
回転部材６０は、核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１に回転力を作用させるとともに、蓋３１を保持して蓋３１を移動させるためのものであり、略円柱状の先端部６２を有している。回転部材６０の先端部６２には、複数のリブ６３が形成されている。複数のリブ６３は、先端部６２の周方向において、一定間隔隔てて上下方向に延びるように設けられており、各リブ６３の下端部は、下方に向かうほど幅寸法が小さくなるテーパ状に形成されている。これらのリブ６３は、図１４に示すように蓋３１の複数のリブ３８Ｃに係合させるためのものであり、蓋３１の凹部３８Ｂに先端部６２を挿入したときに、凹部３８Ｂにおける互いに隣接するリブ３８Ｃの間に位置するようになされている。
【００７７】
この構成では、回転部材６０の先端部６２を回転させたときに、先端部６２のリブ６３と凹部３８Ｂのリブ３８Ｃとが相互に干渉しあうので、先端部６２が蓋３１の凹部３８Ｂにおいて空回転することを抑制でき、回転部材６０の回転力を、蓋３１に対して適切に付与することができる。また、凹部３８Ｂにおける複数のリブ３８Ｃの上端部が上方向に向うほど幅が細くなるテーパ状とされている一方で、回転部材６０の先端部６２における複数のリブ６３は下端部が下方向に向うほど幅が細くなるテーパ状とされている。そのため、蓋３１の凹部３８Ｂに対しては、容易かつ確実に回転部材６０の先端部６２を挿入することができる。
【００７８】
外套部材６１は、回転部材６０を外套するものであり、円筒状に形成されている。この外套部材６１は、フランジ部３９に係止させるための爪６４を有している。この爪６４は、先端部にフック部６５が設けられたものであり、フック部６５が揺動可能とされている。爪６４は、回転部材６０の先端部６２を蓋３１の凹部３８Ｂに挿入したときに、蓋３１のフランジ部３９に係止させられる。これにより、回転部材６０に蓋３１が一体化され、回転部材６０および外套部材６１を移動させることによって蓋３１を移動させることができる。また、爪６４は、回転部材６０によって蓋３１を反応槽３４に再装着するときに、自動的に蓋３１のフランジ部３９との係止状態が解除されるように構成されている。
【００７９】
図１５に示したように、温調機構７は、ヒートブロック７０の温度制御をすることによって核酸増幅用カートリッジ３の反応検出部３７に保持された液体の温度を制御するためのものである。ヒートブロック７０の温度は、図外の温度センサによってモニタリングされており、温度センサでのモニタリング結果に応じて、ヒートブロック７０の温度がフィードバック制御されるように構成されている。ヒートブロック７０には、核酸増幅用カートリッジ３の反応検出部３７の外観形状に対応した凹部７１が形成されている。これにより、ヒートブロック７において反応槽３４を選択的かつ効率的に温調することができる。ヒートブロック７０にはさらに、凹部７１に繋がる直線状の貫通孔７２，７３が設けられている。貫通孔７２は後述する測光機構８の発光部８０において出射された光を反応槽３４の反応検出部３７に導くためのものであり、貫通孔７３は反応検出部３７を透過した光を受光部８１に導くためのものである。
【００８０】
測光機構８は、発光部８０および受光部８１を有している。発光部８０は、貫通孔７２を介して、反応検出部３７に励起光を照射するためのものである。受光部８１は、貫通孔７３を介して、反応検出部３７に励起光を照射したときの蛍光を受光するためのものである。測光機構８では、発光部８０から連続的に励起光を照射する一方で、受光部８１において連続的に蛍光の量をモニタリングすることにより、リアルタイムで核酸の増幅の程度を把握することができる。
【００８１】
次に、核酸分析装置１における動作を説明する。
【００８２】
核酸分析装置１において核酸の分析を行う場合には、まず図１ないし図４に示したように、核酸分析装置１に核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３をセットする。セットするカートリッジ２，３の個数は、核酸精製用カートリッジ２の個数と核酸増幅用カートリッジ３の個数が同一であれば何個でもよい。なお、以下の説明においては、核酸精製用カートリッジ２として洗浄槽２８1〜２８3には予め洗浄液が保持されたものを使用し、試料保持槽２９には核酸精製用カートリッジ２を核酸分析装置１にセットする前に試料を保持させておいたものとする。
【００８３】
次いで、核酸分析装置１にセットしたカートリッジ２，３の個数、およびカートリッジ２，３の種類（精製方法、増幅方法、測定方法）に応じた設定を、核酸分析装置１に設けられた表示部１２を確認しつつ操作部１３を操作することにより行う。上記設定が終了した場合には、核酸分析装置１において自動的に核酸の精製、増幅および測定が行われる。
【００８４】
図４に示したように、核酸の精製は、核酸精製用カートリッジ２において、核酸精製用動作機構５によって核酸抽出要素２０を移動させることにより行われる。
【００８５】
より具体的には、まず、核酸精製用動作機構５の挿入ピン５０を核酸精製用カートリッジ２におけるカートリッジ本体２１の収容槽２７の直上に位置させた状態とした上で、支持フレーム５２を駆動して挿入ピン５０を下動させた後に上動させる。挿入ピン５０を下動させることにより、核酸抽出要素２０の筒状部２４に挿入ピン５０が嵌合されて核酸精製用動作機構５に複数の核酸抽出要素２０が一体化され、挿入ピン５０を上動させることにより核酸抽出要素２０が核酸精製用動作機構５によって持ち上げられる。
【００８６】
次いで、図１０に示したように、支持フレーム５２とともに挿入ピン５０を移動させ、核酸精製用カートリッジ２における試料保持槽２９に保持させた試料２９Ｌに、核酸抽出要素２０の固体マトリックス２３を浸漬する。これにより、固体マトリックス２３に試料２９Ｌの核酸が担持する。
【００８７】
次いで、３つの洗浄槽２８1〜２８3に保持させた洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に、固体マトリックス２３を順次浸漬する。より具体的には、固体マトリックス２３の洗浄は、核酸精製用動作機構５によって、各洗浄槽２８1〜２８3において固体マトリックス２３を繰り返し上下動させることにより行われる。このとき、核酸精製用動作機構５においては、固体マトリックス２３が洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に完全に浸漬する状態と、固体マトリックス２３が洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3の液面よりも上方に位置する状態とが繰り返えされるように制御される。
【００８８】
このような洗浄方法では、固体マトリックス２３が液面よりも上方に位置する状態から洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に浸漬されるように下方に移動させられるときに、固体マトリックス２３が液面に叩き付けられる。このとき、固体マトリックス２３が水平または略水平に支持されているために、固体マトリックス２３には大きな負荷が作用する。その一方で、固体マトリックス２３が洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3の内部を移動させられるときには、固体マトリックス２３が水平または略水平に支持されているために固体マトリックス２３の大きな移動抵抗が作用し、これが洗浄液２８Ｌ1〜２８Ｌ3に対流を生じさせる負荷として作用する。これらの作用により、固体マトリックス２３からは、夾雑物を効率良く除去することができる。これにより、後において行われる核酸の増幅工程において夾雑物が核酸の増幅を阻害することを効果的に抑制し、核酸の分析を精度良く行えるようになる。このような効果は、固体マトリックス２３を水平状態で移動させる場合に限らず、垂直軸に対して固体マトリックス２３を傾斜させた状態で移動させた場合に得ることができる。
【００８９】
最後に、核酸抽出要素２０の先端部分を余剰液除去槽２１Ａに保持させた吸水性部材２１Ａｄ，２１Ａｅに接触させる。吸水部材２１Ａｄ，２１Ａｅは、余剰液除去槽２１Ａの底壁２１Ａａおよび前後壁２１Ａｂ，２１Ａｃに接触して配置されているため、それらの全ての吸水部材２１Ａｄ，２１Ａｅに核酸抽出要素２０の先端部を接触させた場合には、核酸抽出要素２０の先端部、主として固体マトリックス２３および保持部材２２の保持部２６から余剰な洗浄液が効率良く除去される。その結果、後において核酸抽出要素２０を用いて核酸の増幅を行う際に、洗浄液に含まれる不純物が核酸増幅を阻害することを抑制することができる。
【００９０】
なお、洗浄の終了した固体マトリクス２３は、核酸精製用動作機構５に保持された状態で送風乾燥させてもよい。固体マトリックス２３の洗浄が終了（場合によって送風乾燥が終了）した場合には、挿入ピン５０から核酸抽出要素２０を取り外し、核酸抽出要素２０を核酸精製用カートリッジ２の収容槽２７に再収容させる。挿入ピン５０からの核酸抽出要素２０の取り外しは、上述したように、核酸精製用動作機構５の筒状体５１を下動させ、係止ヘッド２４Ｂに筒状部５１を干渉させることにより行われる。
【００９１】
このように、核酸精製用カートリッジ２においては、核酸を固体（核酸抽出要素２０）に担持させることによって、固体マトリックス２３を核酸分析装置１において容易に移動させることができる。この点において、核酸精製用カートリッジ２は、核酸分析を自動で行うことに寄与しているといえる。
【００９２】
核酸の増幅は、核酸増幅用カートリッジ３において混合試薬を調製し、それを核酸増幅用カートリッジ３の反応槽３４に分注した後、核酸を担持させた固体マトリックス２３を、保持部材２２とともに反応槽３４に収容させることにより行われる。なお、反応槽３４において混合試薬と固体マトリックス２３が共存させられた場合には、採用する増幅方法の種類に応じて、ヒートブロック７０（図１５参照）の温度を制御して反応槽３４の温調が行われる。
【００９３】
混合試薬の調整は、ピペット装置４におけるノズル４０の先端部４２にチップ４３を装着した上で、核酸増幅用カートリッジ３における試薬類保持槽３２1〜３２4に保持された試薬類を順次、混合槽３３に所定量ずつ分注した後、ピペット装置４によるピペッティング操作によって分注液を混合することにより行われる（図３参照）。
【００９４】
反応槽３４に対する混合液の分注は、蓋着脱機構６によって反応槽３４から蓋３１を取り外しておいた上で、ピペット装置４によって行われる。図１１Ａおよび図１１Ｂに示したように、蓋着脱機構６における蓋３１の取り外しは、蓋着脱機構６の回転部材６０の先端部６２を蓋３１の凹部３８Ｂに挿入した後に、回転部材６０を回転させつつ上動させることにより行われる。回転部材６０を凹部３８Ｂに挿入した場合には、外套部材６１における爪６４のフック部６５が蓋３１のフランジ部３９に係止される。そのため、反応槽３４から取り外された蓋３１は、回転部材６０および外套部材６１とともに移動させることができる。このように、核酸分析装置１および核酸増幅用カートリッジ３においては、核酸の増幅ひいては核酸分析の全自動化を達成するために、核酸増幅用カートリッジ３から蓋３１を容易かつ確実に取り外せるように工夫がなされている。
【００９５】
一方、反応槽３４への固体マトリックス２３の収容は、蓋着脱機構６および核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１を利用して行われる。より具体的には、固体マトリックス２３の収容は、図１２および図１３に示したように、蓋３１への核酸抽出要素２０の保持、および反応槽３４への蓋３１の再装着といった一連の操作によって行われる。
【００９６】
図７Ｂおよび図１２に示したように、蓋３１への核酸抽出要素２０の保持は、蓋着脱機構６によって蓋３１を核酸精製用カートリッジ２における収容槽２７の上方に位置させた後に蓋３１を下動させることにより行われる。蓋３１を下動させる過程においては、蓋３１のピン３６Ｂは、核酸抽出要素２０における筒状部２４の凹部２４Ａに挿入される。これにより、蓋３１と核酸抽出要素２０の筒状部２４との位置関係が規制され、蓋３１における一対の係止爪３６Ａは、筒状部２４の係止ヘッド２４Ｂに対応する位置に適切に導かれる。これにより、一対の係止爪３６Ａは、上方から係止ヘッド２４Ｂに押し付けられる。その結果、一対の係止爪３６Ａは、それらのフック部３６Ａａが互いに離間するように変位させられる。さらに一対の係止爪３６Ａを下方に移動させた場合には、蓋３１のピン３６Ｂが筒状部２４の凹部２４Ａにさらに深く挿入されるとともに、フック部３６Ａａが係止ヘッド２４Ｂの下方に位置するときにフック部３６Ａａが互いに近づく。その結果、一対の係止爪３６Ａは、係止ヘッド２４Ｂに係止させられ、蓋３１に対して核酸抽出要素２０が保持される。この状態は、蓋３１のピン３６Ｂが筒状部２４の凹部２４Ａに挿入されていることにより強固に維持され、蓋３１に対する核酸抽出要素２０のガタツキを抑制することができる。
【００９７】
図１３に示したように、蓋３１の再装着は、蓋３１を保持した回転部材６０を、反応槽３４に蓋３１を位置合わせした状態において回転させることにより行われる。すなわち、位置合わせ状態において蓋３１に対して回転力を付与することにより、蓋３１は、反応槽３４の筒状部３５に螺合される。蓋３１が筒状部３５に螺合された場合には、外套部材６１の爪６４が蓋３１のフランジ部３９に係止した状態が解除される。これにより、回転部材６０および外套部材６１は、蓋３１とは独立して移動することができる。一方、蓋３１には核酸抽出要素２０が保持されているために、反応槽３４には核酸抽出要素２０が収容される。上述のように、核酸抽出要素２０には、保持部２６の若干上方位置にＯリング２２Ａが配置されているため、核酸抽出要素２０の固体マトリックス２３は、密閉空間において、反応槽３４の底から一定距離離間した位置に固定される。反応検出部３７には、先に混合試薬が収容されているので、反応検出部３７においては、固体マトリックス２３の全体が浸漬される。これにより、固体マトリックス２３から核酸が溶出する一方で、溶出した核酸が試薬類と反応して増幅する。
【００９８】
このように、核酸分析装置１では、蓋３１の着脱に必要な蓋着脱機構６を利用して、収容槽２７の核酸抽出要素２０を反応槽３４に移送して収容させることができる。すなわち、核酸分析装置１では、核酸抽出要素２０を移送させるために個別の機構を設ける必要はない。そのため、核酸の精製および核酸の増幅を１つの装置において行うに当たって、装置が複雑化することを回避して装置の大型化を抑制し、また制御すべき動作機構の数の増加を抑制することができるようになるため、この点においても有利である。
【００９９】
図１５に示したように、核酸の測定は、反応槽３４の上方を遮光部材９によって覆った状態とした後において、測光機構８によって行われる。
【０１００】
測光機構８においては、反応槽３４における反応検出部３７に対して発光部８０によって励起光を照射する一方で、そのときの反応検出部３７において生じる蛍光を、受光部８１において受光する。上述したように、固体マトリックス２３が測光機構８における測光を阻害しない位置にセットされるため、核酸分析装置１においては核酸の測定を精度良く行うことが可能となる。
【０１０１】
以上に説明したように、核酸分析装置１においては、上述した構成の核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３のセットを装着するだけで自動的に核酸の分析を行うことができる。核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３においても、自動的に核酸の分析を行えるように様々な工夫がなされている。このため、核酸分析装置１、核酸精製用カートリッジ２および核酸増幅用カートリッジ３を用いた場合には、核酸の抽出操作および核酸の増幅操作において、カートリッジ２，３を核酸分析装置１にセットする以外に、ユーザの手操作に依存する部分がなくなる。そのため、核酸分析におけるユーザの負担が著しく軽減されるとともに、ユーザの技量差によって核酸の回収率がばらつくなどして測定再現性が悪化することもない。
【０１０２】
本発明は、上述した実施の形態において説明した例には限定されない。たとえば核酸抽出要素の固体マトリックスは、必ずしも保持部材の垂直軸に対して水平または略水平な状態となるように保持させる必要はなく、固体マトリックスは必ずしも円盤状の形態に形成する必要もなく、また保持部材に固体マトリックスを保持させる構成も固体マトリックスを突き刺す構成には限定されない。さらには、核酸増幅用カートリッジにおける蓋は、必ずしもカートリッジ本体に対して完全に分離可能なように構成する必要はなく、カートリッジ本体に付属したまま反応槽の上部開口を開閉するものであってもよい。
【０１０３】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１６ないし図３３を参照して説明する。ただし、以下において参照する図面には、先に説明した本発明の第１の実施の形態と同様な要素について同一の符号を付してあり、それらについての重複説明は省略するものとする。
【０１０４】
図１６ないし図１８に示した核酸分析装置１′は、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様に、複数の核酸精製用カートリッジ２′および核酸増幅用カートリッジ３′を同一数だけ装着して使用するものであり、図１７に示したようにピペット装置４′および核酸精製用動作機構５′を備えている。
【０１０５】
図１９に示したように、核酸精製用カートリッジ２′は、核酸分析装置１′における核酸の自動精製を可能ならしめるためのものであり、核酸抽出要素２０′およびカートリッジ本体２１′を有している。
【０１０６】
核酸抽出要素２０′は、試料中の核酸を担持させるためのものであり、図２０Ａ〜図２０Ｃに良く表れているように、保持部材２２′および固体マトリックス２３′を有している。保持部材２２′は、筒状部２４′、フランジ部２５′、および挟持部２６′を有するものであり、たとえば全体が樹脂成型によって形成されている。
【０１０７】
筒状部２４′は、核酸抽出要素２０′を移動させるときに利用されるものであり（図１８および図２２参照）、凹部２４Ａ′、欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′、および複数のリブ２４Ｄ′を有している。凹部２４Ａ′は、後述するピペット装置４′におけるノズル４０′の先端部４２′（図２６Ａおよび図２６Ｂ参照）あるいは核酸精製用動作機構５′の挿入ピン５０′（図１８参照）を嵌合させるためのものであり、円柱状に形成されている。欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′は、筒状部２４′に弾性を付与するためのものであり、一対のＶ字状切欠２４Ｂ′および矩形貫通孔２４Ｃ′を含んでいる。すなわち、欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′は、凹部２４Ａ′にノズル４０′の先端部４２′あるいは挿入ピン５０′を嵌合させたときに（図１８および図２２参照）、それらに弾性力を作用させて嵌合の確実化を図る役割を有している。複数のリブ２４Ｄ′は、凹部２４Ａ′にノズル４０′の先端部４２′あるいは挿入ピン５０′を嵌合させたときに、それらに摩擦力を作用させて嵌合の確実化を図るためのものであり、筒状部２４′の内面において上下方向に延びるように形成されている。
【０１０８】
フランジ部２５′は、半径方向の外方側に向けて突出した環状に形成されている。このフランジ部２５′は、核酸抽出要素２０′を目的部位（核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７および核酸増幅用カートリッジ３′の反応槽３４′）に保持させておくときに、目的部位に設けられた段部２７Ａ，３６′に係止するためのものである（図２１および図３３参照）。
【０１０９】
挟持部２６′は、固体マトリックス２３′の端部を挟持して、保持部材２２′に固体マトリックス２３′を一体化させるためのものであり、一対の爪２６ａ′により構成されている。一対の爪２６ａ′は、核酸の回収効率を高めるために、固体マトリックス２３′との接触面積が極力小さくなるように形成するのが好ましい。これは、固体マトリックス２３′には、後述するように核酸が付着させられた後にその核酸が溶離・回収されるのであるが、一対の爪２６ａ′が固体マトリックス２３′と接触する部分に存在する核酸の溶離は容易ではないからである。
【０１１０】
固体マトリックス２３′は、試料中の核酸を担持させるためのものであり、たとえば濾紙に対して核酸抽出用の試薬類を担持させたものとして構成されている。この固体マトリックス２３′は、短冊状に形成されており、挟持部２６′に端部が挟持されることによって保持部材２２′に吊持されている。
【０１１１】
図１９および図２１に示したように、カートリッジ本体２１′は、先に説明した核酸精製用カートリッジ２のカートリッジ本体２１（図５および図６参照）と同様に、収容槽２７、３つの洗浄槽２８1〜２８3、および試料保持槽２９を有するものであるが、余剰液除去槽２１Ａ（図５および図６参照）は省略されている。もちろん、カートリッジ本体２１′においても、余剰液除去槽を設けてもよい。
【０１１２】
図２３、図２４Ａおよび図２４Ｂに示したように、核酸増幅用カートリッジ３′は、核酸分析装置１′における核酸の自動増幅および測定を可能ならしめるためのものであり、カートリッジ本体３０′および蓋３１′を有している。
【０１１３】
カートリッジ本体３０′は、５つの試薬類保持槽３２′、混合槽３３′、および反応槽３４′を有するものであり、これらの槽３２′，３３′，３４′は、たとえば樹脂成型により一体成型されている。
【０１１４】
各試薬類保持槽３２′は、核酸の増幅および測定に必要な試薬類を水溶液あるいは懸濁液の状態で保持するためのものである。各試薬類保持槽３２′は、横断面が略矩形となっているが、正確には、４つの側面３２Ａ′の中央部が内方に向けて突出した形態となっている。すなわち、試薬類保持槽３２′の四隅部は、９０度以下の鋭角となっている。これにより、試薬類保持槽３２′の側面３２Ａ′に試薬類が付着したままの状態となることを抑制でき、試薬類保持槽３２′の底部に試薬類を保持させておくことができる。その結果、試薬類保持槽３２′に保持された試薬類を有効に利用できるようになり、たとえ高価な試薬を使用する場合であっても、試薬類保持槽３２′に保持させておくべき試薬の量を少なくして製造コストを低減することが可能となる。このような効果は、試薬類保持槽３２′の側面３２Ａ′に溝やリブを設けることによっても得ることができる。
【０１１５】
ここで、各試薬類保持槽３２′に保持される試薬類の種類は、採用する増幅方法および測定方法に応じて選択される。増幅方法としては、たとえばＰＣＲ法、ＩＣＡＮ法、ＬＡＭＰ法あるいはＮＡＳＢＡ法を採用することができる。
【０１１６】
混合槽３３′は、反応槽３４′に供給する前に、試薬類保持槽３２′に保持された２以上の試薬類を混合して混合試薬を調製する際に利用されるものである。この混合槽３３′もまた、先に説明した試薬類保持槽３２′と同様に、四隅部の角度が９０度以下の鋭角とされている。もちろん、混合槽３３′の側面３３Ａ′に溝やリブを設けてもよい。
【０１１７】
反応槽３４′は、混合試薬および核酸抽出要素２０′を収容するためのものであるとともに、核酸抽出要素２０′に担持させた核酸と混合槽３３′において調製された混合試薬とを反応させる場を提供するものである（図３３参照）。この反応槽３４′は、筒状部３５と反応検出部３７を有しており、これらの間に段部３６′が設けられている。この段部３６′は、核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′を係止させるための部分であり（図３３参照）、反応検出部３７の径を筒状部３５の径よりも小さく設定することにより設けられている。
【０１１８】
蓋３１′は、反応検出部３７の内部を密閉とするか否かを選択するためのものであり、反応槽３４′（筒状部３５）に対して着脱自在とされている。より具体的には、蓋３１′は、回転力を作用させることにより、筒状部３５に装着される状態と筒状部３５（反応槽３４′）から完全に分離した状態とを選択できるように構成されている。蓋３１′は、先に説明した核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１（図９参照）と同様に、円筒状の本体部３８およびフランジ部３９を有している。ただし、核酸分析装置１′では、ピペット装置４′のノズル４０′を利用して核酸抽出要素２０′を移動させるように構成されているため、蓋３１′においては、先に説明した核酸増幅用カートリッジ３の蓋３１に設けられていた保持部３６（図７Ｂおよび図９参照）は省略されている。
【０１１９】
図１６および図１７に示したピペット装置４′は、核酸増幅用カートリッジ３′での混合液調製、混合液の反応槽３４′への移動を行うためのものである。このピペット装置４′は、図２５ないし図２８に示したように、ノズル４０′および取り外し部材４１′を有している。
【０１２０】
ノズル４０′は、液体を吸引・吐出可能であるとともに、上下方向および水平に移動可能とされており、核酸増幅用カートリッジ３′における試薬類保持槽３２′、混合槽３３′、反応槽３４′、および核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７に移動することができるようになされている（図１６および図１７参照）。ノズル４０′は、混合試料の調整および反応槽３４′（反応検出部３７）への混合試料の分注を行う場合には、図２５Ａおよび図２５Ｂに示したように先端部４２′にチップ４３が装着される。ノズル４０′の先端部４２′におけるチップ４３を装着する部分には、Ｏリング４２ａ′が嵌め込まれており、先端部４２′にチップ４３を装着したときに、先端部４２′とチップ４３との接触部分の密着性が高められるようになされている。
【０１２１】
ピペット装置４′はさらに、図２２に示したように、核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７から核酸抽出要素２０′を取り出し、この核酸抽出要素２０′を、図３１に示したように、核酸増幅用カートリッジ３′の反応槽３４′に移動させる役割を有している。このような動作を行う場合には、図２６Ａおよび図２６Ｂに示したように、ノズル４０′の先端部４２′に核酸抽出要素２０′が装着される。
【０１２２】
図２７および図２８に示したように、取り外し部材４１′は、ノズル４０′の先端部４２′に装着されたチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′を取り外すためのものである。この取り外し部材４１′は、ノズル４０′とは独立して上下方向に移動可能なように、ノズル４０′を外套している。すなわち、取り外し部材４１′は、ノズル４０′の先端部４２′からチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′を取り外す動作を行うとき以外は、チップ４３の端面４３ａあるいは核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′よりも上方（待機位置）に位置する一方で、それらを取り外す動作を行うときには、ノズル４０′に対して相対的に下方に移動させられる。取り外し部材４１′を待機位置から下方に一定距離以上移動させた場合には、取り外し部材４１′の端面４１Ａ′がチップ４３の端面４３ａあるいは核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′に干渉してチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′に下方に向けた力が作用させられる。これにより、ノズル４０′の先端部４２′からチップ４３あるいは核酸抽出要素２０′が取り外される。
【０１２３】
図１６ないし図１８に示したように、核酸精製用動作機構５′は、核酸抽出要素２０′を利用して試料中の核酸を抽出する際に、核酸抽出要素２０′の動作を制御するためのものである。この核酸精製用動作機構５′は、先に説明した核酸分析装置１の核酸精製用動作機構５（図２〜図４参照）と同様に、複数の挿入ピン５０′、筒状体５１および支持フレーム５２を有している。ただし、各挿入ピン５０′は、核酸抽出要素２０′の筒状部２４′に適切に嵌合できるように、ノズル４０′の先端部４２′と類似した形状とされている。
【０１２４】
次に、核酸分析装置１′における動作を説明する。
【０１２５】
核酸分析装置１′では、図１６ないし図１８に示したように、核酸分析装置１′に核酸精製用カートリッジ２′および核酸増幅用カートリッジ３′をセットした上で、カートリッジ２′，３′の個数および種類（精製方法、増幅方法、測定方法）に応じた設定を行うことにより自動的に核酸の精製、増幅および測定が行われる。
【０１２６】
核酸の精製は、図１８に示したように、核酸精製用カートリッジ２′において、核酸精製用動作機構５′によって核酸抽出要素２０′を移動させることにより行われる。より具体的には、まず、核酸精製用動作機構５′の複数の挿入ピン５０′を、対応する核酸抽出要素２０′の筒状部２４′に嵌合させ、複数の核酸抽出要素２０′を一体化的に移動可能な状態とする。この状態において、核酸精製用動作機構５′によって複数の核酸抽出要素２０′の固体マトリックス２３′を試料に浸漬させて各固体マトリックス２３′に試料中の核酸を付着させる。
【０１２７】
最後に、３つの洗浄槽２８1〜２８3（図１９参照）の洗浄液に、固体マトリックス２３′を順次浸漬する。より具体的には、固体マトリックス２３′の洗浄は、核酸精製用動作機構５′によって、各洗浄槽２８1〜２８3（図１９参照）において固体マトリックス２３′を繰り返し上下動させることにより行われる。このとき、核酸精製用動作機構５′は、固体マトリックス２３′が洗浄液に完全に浸漬する状態と、固体マトリックス２３′が洗浄液の液面よりも上方に位置する状態とが繰り返えされるように制御される。このような洗浄方法では、固体マトリックス２３′からは、夾雑物を効率良く除去することができるため、後において行われる核酸の増幅工程において夾雑物が核酸の増幅を阻害することを効果的に抑制し、核酸の分析を精度良く行えるようになる。
【０１２８】
なお、洗浄の終了した固体マトリクス２３′は、核酸精製用動作機構５′に保持された状態で送風乾燥させてもよい。固体マトリックス２３′の洗浄が終了（場合によって送風乾燥が終了）した場合には、挿入ピン５０′から核酸抽出要素２０′を取り外し、核酸抽出要素２０′を核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７に再収容させる（図１９および図２１参照）。
【０１２９】
核酸精製用カートリッジ２′においては、目的核酸を固体（核酸抽出要素２０′）に担持させることによって、目的核酸を核酸分析装置１′において容易に移動させることができる。この点において、核酸精製用カートリッジ２′は、核酸分析を自動で行うことに寄与しているといえる。
【０１３０】
核酸の増幅は、核酸増幅用カートリッジ３′において混合試薬を調製し、それを核酸増幅用カートリッジ３′の反応槽３４′に分注した後、核酸を担持させた固体マトリックス２３′を、保持部材２２′とともに反応槽３４′に移送させることにより行われる。なお、図３３に示したように、反応槽３４′において混合試薬と固体マトリックス２３′が共存させられた場合には、採用する増幅方法の種類に応じて、ヒートブロック７０の温度を制御して反応槽３４′の温調が行われる。
【０１３１】
混合試薬の調製および反応槽３４′に対する混合試薬の分注は、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様にピペット装置４′の動作を制御することにより行われる。なお、反応槽３４′に混合試薬を分注する場合には、図３１に示したように、蓋着脱機構６によって反応槽３４′から蓋３１′を取り外しておく必要があるが、そのような蓋３１′の取り外しは、図２９および図３０に示したように、蓋着脱機構６の回転部材６０を蓋３１′の凹部３８Ｂ′に挿入した後に、回転部材６０を回転させつつ上動させることにより行われる。回転部材６０を凹部３８Ｂ′に挿入した場合には、回転部材６０の爪６４′が蓋３１′のフランジ部３９′に係止されるので反応槽３４′から取り外された蓋３１′は、回転部材６０とともに移動させることができる。このように、核酸分析装置１′および核酸増幅用カートリッジ３′においては、核酸の増幅ひいては核酸分析の全自動化を達成するために、核酸増幅用カートリッジ３′から蓋３１′を容易かつ確実に取り外せるように工夫がなされている。
【０１３２】
一方、固体マトリックス２３′の反応槽３４′への移送は、核酸精製用カートリッジ２′の収容槽２７からの核酸抽出要素２０′の取り出し（図２２参照）、核酸増幅用カートリッジ３′の反応層３４′への核酸抽出要素２０′の移動、およびノズル４０′からの核酸抽出要素２０′の取り外し（図２８および図３１参照）といった一連の操作によって行われる。
【０１３３】
核酸抽出要素２０′の取り出しは、図２２に示したように、核酸精製用カートリッジ２′における収容槽２７の直上にノズル４０′を位置させた後にノズル４０′を下動させてノズル４０′の先端部４２′を核酸抽出要素２０′の筒状部２４′に嵌合させた後に、ノズル４０′を上動させることにより行われる。ここで、筒状部２４′には、Ｖ字状切欠２４Ｂ′および矩形貫通孔２４Ｃ′といった欠落部２４Ｂ′，２４Ｃ′が形成されている（図２０Ａ〜図２０Ｃ参照）。そのため、筒状部２４′にノズル４０′の先端部４２′を嵌合させた場合には、先端部４２′に対して適切な弾性力を付与することができる。これにより、核酸抽出要素２０′は、筒状部２４′において、ノズル４０′の先端部４２′に対して適切に保持される。
【０１３４】
核酸抽出要素２０′の移動は、ノズル４０′の先端部４２′に核酸抽出要素２０′を保持させた状態において、ノズル４０′を移動させることにより行われる。
【０１３５】
核酸抽出要素２０′の取り外しは、図２８および図３１に示したように、核酸抽出要素２０′とともにノズル４０′の先端部４２′を反応槽３４′の内部に位置させ、取り外し部材４１′をノズル４０′に対して相対的に下方に移動させることにより行われる。すなわち、取り外し部材４１′を下方に移動させた場合には、核酸抽出要素２０′のフランジ部２５′に取り外し部材４１′が干渉し、フランジ部２５′ひいては核酸抽出要素２０′に対して下方に向けた力が作用してノズル４０′の先端部４２′から核酸抽出要素２０′が取り外される。
【０１３６】
このように、核酸分析装置１′では、試料の調整に必要なノズル４０′および取り外し部材４１′を利用して核酸抽出要素２０′の移動を行えるようになされている。そのため、核酸の精製および核酸の増幅を１つの装置において行うに当たって、本来必要な構成（ピペット装置４′）を利用しているために、装置が複雑化することが抑制される。また、制御すべき動作機構の数の増加を抑制することができるようになるため、この点においても装置構成の複雑化および大型化を抑制する上で有利である。
【０１３７】
図３１に示したように、ノズル４０′の先端部４２′から取り外された核酸抽出要素２０′は、保持部材２２′のフランジ部２５′において、反応槽３４′の段部３６′に係止される。このとき、固体マトリックス２３′は、その下端が反応検出部３７の底部から一定距離離間した状態において反応検出部３７に収容される。反応検出部３７には、先に混合試薬が収容されているので、反応検出部３７においては、固体マトリックス２３′の全体が浸漬される。これにより、固体マトリックス２３′から核酸が溶出する一方で、溶出した核酸が試薬類と反応して増幅する。
【０１３８】
上述したように、固体マトリックス２３′の下端は、反応検出部３７の底部から離間した状態となっている。より具体的には、固体マトリックス２３′の下端位置は、測光機構８により反応検出部３７への励起光の照射および蛍光の測定を阻害しない位置とされる（図３３参照）。これにより、核酸を付着させるのに固体担体を使用する場合であっても、その固体担体が核酸の測定において、それを阻害することはない。
【０１３９】
核酸の測定は、図３２および図３３に示したように、反応槽３４′の蓋３１′を再装着した状態とする一方で、反応槽３４′の上方を遮光部材９によって覆った状態とした後において、測光機構８によって行われる。測光機構８により核酸の測定は、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様にして行われる。
【０１４０】
以上に説明したように、核酸分析装置１′においても、先に説明した核酸分析装置１（図１など参照）と同様に、上述した構成の核酸精製用カートリッジ２′および核酸増幅用カートリッジ３′をセットするだけで自動的に核酸の分析を行うことができ、核酸の抽出操作および核酸の増幅操作において、カートリッジ２′，３′を核酸分析装置１にセットする以外に、ユーザの手操作に依存する部分がなくなる。そのため、核酸分析におけるユーザの負担が著しく軽減されるとともに、ユーザの技量差によって核酸の回収率がばらつくなどして測定再現性が悪化することもない。
【０１４１】
［実施例］
以下においては、上述した本発明の第１の実施の形態に係る核酸精製用カートリッジ、核酸増幅用カートリッジおよび核酸分析装置を利用して、目的核酸としてのヒトゲノムＤＮＡを、適切に精製・増幅させることができるか否かＳＮＰ（Single Nucleotide Polymorphism）タイピングによりを検討した。
【実施例１】
【０１４２】
（核酸精製用カートリッジの形成）
核酸精製用カートリッジは、カートリッジ本体（図中の符号２１参照）および核酸抽出要素（図中の符号２０参照）を次に説明する方法により形成した後に、カートリッジ本体の収容槽（図中の符号２７参照）に核酸抽出要素を収容させ、かつ余剰液除去槽（図中の符号２１Ａ参照）に吸水性部材（図中の符号２１Ａｄ，２１Ａｅ参照）としての発泡樹脂（（株）イノアックコーポレイション製、発泡ウレタンＳＡＱ）を固定することにより形成した。吸水性部材２１Ａｄの寸法は５ｍｍ×８ｍｍ×１７ｍｍとし、吸水性部材２１Ａｅの寸法は５ｍｍ×１１ｍｍ×１４ｍｍとした。
【０１４３】
カートリッジ本体は、ＰＥＴを用いた樹脂成型により図５および図６に示す形態に形成した。
【０１４４】
一方、核酸抽出要素は、保持部材（図中の符号２２参照）に固体マトリックス（図中の符号２３参照）を保持させることにより形成した。固体マトリックスは、FTA Classic Card （Whatman社、Cat. No. WB120205）を、パンチを用いてφ２．５ｍｍの円盤状に打ち抜くことにより形成した。ここで、FTA Classic Cardは、セルロースを主成分とする核酸収集用濾紙である。一方。保持部材は、ＰＥＴを用いた樹脂成型により図７Ａおよび図７Ｂに示す形態に形成した。ただし、樹脂成型直後の保持部材においては、係止片（図中の符号２６Ｃ参照）は形成されておらず、係止片は、固体マトリックスの中心に穴を開けて保持部材のピン状部（図中の符号２６Ｂ参照）に差し込んだ後に、ピン状部の先端部を熱処理することにより形成した。係止片は、上述のようにピン状部からの固体マトリックスの抜け落ちを防止するためのものである。
【０１４５】
（核酸増幅用カートリッジの形成）
核酸精製用カートリッジは、カートリッジ本体（図中の符号３０参照）および蓋（図中の符号３１参照）を、ＰＥＴを用いた樹脂形成により図８および図９に示した形態に形成した後に、カートリッジ本体の反応槽（図中の符号３４参照）に蓋を螺号することにより形成した。
【０１４６】
（核酸の精製）
核酸の精製は、核酸精製用カートリッジ本体の試料保持槽（図中の符号２９参照）に試料（図中の符号２９Ｌ参照）を、３つの洗浄槽（図中の符号２８1〜２８3参照）に洗浄液（図中の符号２８Ｌ1〜２８Ｌ3参照）をそれぞれ分注した上で、核酸分析装置（図中の符号１参照）に核酸精製用カートリッジをセットし、核酸分析装置において自動的に行った。
【０１４７】
試料としては、全血（抗凝固剤：へパリンＮａ含有）を用い、その分注量は１２０μＬとした。洗浄液２８Ｌ1としては下記表１に示す洗浄液Ｉ（８００μＬ）を用い、洗浄液２８Ｌ2としては下記表１に示す洗浄液Ｉ（６００μＬ）を用い、洗浄液２８Ｌ3としては下記表１に示す洗浄液II（６００μＬ）を用いた。
【０１４８】
【表１】
2005118803.tif 000042
【０１４９】
一方、核酸分析装置においては、核酸抽出要素（固体マトリックス）が次に説明する動作を行うように核酸精製用動作機構（図中の符号５参照）を駆動させた。
【０１５０】
まず、核酸動作機構における挿入ピン（図中の符号５０参照）を保持部材の筒状部（図中の符号２４参照）に嵌合させた状態とし、固体マトリックスを試料保持槽中の全血に浸漬させた。次いで、３つの洗浄槽２８1〜２８3を利用して固体マトリックスを洗浄した。固体マトリックスの洗浄は、使用する洗浄槽２８1〜２８3を洗浄槽２８1→洗浄槽２８2→洗浄槽２８3の順で順次変えつつ行った。洗浄槽２８1を利用した固体マトリックスの洗浄は、固体マトリックス２３の全体が洗浄液２８Ｌ1の液面よりも上方に位置する状態と２８Ｌ1に完全に浸漬する位置との間を２０Ｈｚで１分間上下動させることにより行った。一方、洗浄槽２８2，２８3を利用した固体マトリックスの洗浄においては、上下動させる時間を２分間とした以外は、洗浄槽２８1を利用する場合と同様にして行った。
【０１５１】
次いで、後に行う核酸増幅反応を阻害する可能性のある余剰な成分の除去を行った。余剰な成分の除去は、固体マトリックスおよび保持部材の先端部分（係止片、ピン状部、テーパ部（図中の符号２６参照）を吸水性部材（図中の符号２１Ａｄ，２１Ａｅ参照）に押し付けることにより行った。
【０１５２】
（核酸の増幅確認）
核酸の増幅は、下記表２の試薬混合液Ａ，Ｂを用いたＰＣＲ法により行い、核酸の増幅の程度は、薬剤代謝酵素をコードする塩基配列であるＣＹＰ２Ｃ１９＊２＊３のＳＮＰ（Single Nucleotide Polymorphism）タイピングにより確認した。
【０１５３】
【表２】
2005118803.tif 000043
【０１５４】
より具体的には、核酸の増幅確認は、試薬混合液Ａまたは試薬混合液Ｂを核酸増幅用カートリッジ本体の試薬類保持槽（図中の符号３２1，３２2参照）に個別に分注した上で、核酸分析装置（図中の符号１参照）に核酸増幅用カートリッジをセットし、核酸分析装置において自動的に行った。
【０１５５】
核酸分析装置においては、核酸抽出要素（固体マトリックス）を次に説明する動作を行うようにピペット装置（図中の符号４）、蓋着脱機構（図中の符号６参照）および温調機構（図中の符号７）を駆動させた。
【０１５６】
まず、ピペット装置のノズル（図中の符号４０）にチップ（図中の符号４３）を装着させた上で、試薬類保持槽３２1から試薬混合液Ａを３０μＬ、試薬類保持槽３２2から試薬混合液Ｂを３０μＬ採取して混合槽（図中の符号３３参照）分注した。次いで、ノズルの吸排活動により試薬混合液Ａ，Ｂの攪拌・混合を行って反応液を調製した後、ノズルによって反応液を５０μＬ採取して、それを反応槽（図中の符号３４参照）に分注した。
【０１５７】
その一方で、蓋着脱機構の回転部材（図中の符号６０参照）により核酸増幅用カートリッジから蓋（図中の３１参照）を取り外した上で、蓋を移動させて蓋の係止爪（図中の符号３６Ａ参照）を核酸抽出要素の係止ヘッド（図中の符号２４Ｂ参照）に係合させ、それらを一体化させた。
【０１５８】
次いで、蓋着脱機構により蓋とともに核酸抽出要素２０を核酸増幅カートリッジの反応槽（図中の符号３４参照）に収容させつつ、回転部材を回転させることで反応槽を蓋により閉鎖した。これにより、固体マトリックスは、反応液に完全に浸漬された状態で反応槽（図中３４）に密閉保持された。
【０１５９】
次いで、温調機構のヒートブロック（図中の符号７０参照）を駆動させて、反応槽における反応液の温度を変化させて目的核酸の増幅を行った。温度変化は、９５℃で１２０秒→（９５℃で４秒＋５４℃で６０秒）を５０サイクル→９５℃で６０秒→４５℃で９０秒とした。
【０１６０】
ＳＮＰタイピングにおいては、Ｔｍ解析を採用した。Ｔｍ解析に当たっては、核酸を増幅させた反応液の温度を４５℃から９５℃まで１℃／３秒の割合で上昇させていき、そのときの蛍光強度をリアルタイムで測定した。測定波長は５１５〜５５５ｎｍ（＊２）、５８５〜７５０ｎｍ（＊３）の２種類とし、それぞれの測定波長（（＊２），（＊３））についてＳＮＰタイピングを行った。それぞれの波長において蛍光強度を測定した結果については、横軸を温度、縦軸を蛍光強度の微分値（変化率）として図３４に示した。
【０１６１】
図３４から分かるように、測定波長＊２および＊３のいずれの場合であっても、測定される蛍光強度の微分値（変化率）の変化曲線には、２つのピークが現れている。これらのピークは、ＳＮＰタイプ野生型と変異型に対応するものであり、それらを区別できる程度に目的核酸が十分に増幅されていることが確認できる。
【実施例２】
【０１６２】
本実施例においては、実施例１と同様にして核酸の精製を行った後、増幅法としてＩＣＡＮ法を採用してＳＮＰタイピングを行った。増幅試薬としてTaKaRa社製  Cycleave ICAN human ALDH2 Typing Kit (Cat. No. CY101)を使用し、カートリッジ本体の試薬類保持槽（図中の符号３２1，３２2参照）に保持させるべき試薬混合液Ａ，Ｂの組成は表３に示した通りとした。それらの試薬混合液Ａ，Ｂの分注量、混合条件および反応液の分注量は実施例１の場合と同様とした。
【０１６３】
【表３】
2005118803.tif 000044
【０１６４】
(反応条件)
反応は、反応液に固体マトリックスを浸漬させた状態において、７０℃で３００秒インキュベートした後に６０℃で一時間行った。この一時間の反応は、蛍光強度の測定を行わない第１ステップ３０秒および蛍光強度の測定を行う第２ステップ３０秒を１サイクルとする６０サイクルからなり、蛍光強度は各サイクルの第２ステップにおいてリアルタイムで測定した。測定波長は５１５〜５５５ｎｍ（ｍｔ）、５８５〜７５０ｎｍ（ｗｔ）の２種類とし、ＳＮＰタイプ変異型および野生型のそれぞれについてＳＮＰタイピングを行った。それぞれの波長において蛍光強度を測定した結果については、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として図３５に示した。
【０１６５】
図３５から分かるように、一定のサイクル数が経過した後においてはＳＮＰタイプ変異型に対応する蛍光強度が増加している一方で、ＳＮＰタイプ野生型に対応する蛍光強度についてはサイクル数を増加させても殆ど蛍光強度が増加していない。したがって、図３５に示した結果からは、ＳＮＰタイプ野生型と変異型を区別できる程度に目的核酸（ＳＮＰタイプ野生型）が選択的かつ十分に増幅されていることが確認できる。
【実施例３】
【０１６６】
本実施例においては、実施例１と同様にして核酸の精製を行った後、増幅法としてＬＡＭＰ法を採用してＳＮＰタイピングを行った。増幅試薬としては栄研化学社製  Loopamp P450 タイピング試薬キット（CYP2C9*3）を使用し、カートリッジ本体の試薬類保持槽（図中の符号３２1，３２2参照）に保持させるべき試薬混合液Ａ，Ｂの組成は表４に示した通りとした。それらの試薬混合液Ａ，Ｂの分注量、混合条件および反応液の分注量は実施例１の場合と同様とした。
【０１６７】
【表４】
2005118803.tif 000045
【０１６８】
(反応条件)
反応は、反応液に固体マトリックスを浸漬させた状態において、９５℃で５分処理した後に６０℃で一時間反応させた。この一時間の反応は、蛍光強度の測定を行わない第１ステップ３０秒および蛍光強度の測定を行う第２ステップ３０秒を１サイクルとする６０サイクルからなり、蛍光強度は各サイクルの第２ステップにおいて、測定波長を５１５〜５５５ｎｍとしてリアルタイムで測定した。各サイクルの第２ステップにおいて蛍光強度を測定した結果については、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として図３６に示した。
【０１６９】
図３６から分かるように、一定のサイクル数が経過した後においてはＳＮＰタイプ変異型に対応する蛍光強度（図中のＡアレル）が増加している一方で、ＳＮＰタイプ野生型に対応する蛍光強度（図中のＧアレル）についてはサイクル数を増加させても殆ど蛍光強度が増加していない。したがって、図３６に示した結果からは、ＳＮＰタイプ野生型と変異型を区別できる程度に目的核酸（ＳＮＰタイプ野生型）が選択的かつ十分に増幅されていることが確認できる。
【０１７０】
実施例１〜３の結果から分かるように、本発明の第１の実施の形態において説明した核酸抽出要素を用いて核酸の精製を行った場合に、ＰＣＲ法に限定されず、増幅方法としてＩＣＡＮ法あるいはＬＡＭＰ法を採用した場合であっても、適切に目的核酸を増幅させることができる。上述のように、ＩＣＡＮ法およびＬＡＭＰ法は、目的核酸の精製度が高くない場合には、十分な増幅反応を起こさせることができないのである。そのため、本発明の第１の実施の形態において説明した精製方法は、目的核酸を適切に精製できるものであるといえる。したがって、上述の精製方法は、ＰＣＲ法ばかりでなく、それ以外の増幅方法の前処理として適切に適用することができ、また増幅時間の短縮化に寄与できるといえる。
【０１７１】
また、実施例１〜３では、本発明の第１の実施の形態において説明した核酸精製用カートリッジ、核酸抽出用カートリッジおよび核酸分析装置を用いることにより、核酸の分析を自動で行えることが確認された。この場合において、核酸増幅方法としては、ＰＣＲ法に限らず、ＰＣＲ法を初めとする公知の種々の増幅方法を採用できることも確認された。
【０１７２】
なお、実施例１〜３においては、本発明の第１の実施の形態において説明した例に基づいて核酸が適切に増幅されているかについて検討したが、本発明の第２の実施の形態において説明した構成を採用した場合であっても核酸を適切に増幅でき、上述した効果を享受できるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】核酸分析装置の一例を説明するための全体斜視図である。
【図２】図１に示した核酸分析装置の内部構成を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】核酸精製用カートリッジの一例を示す全体斜視図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図７Ａは核酸精製用カートリッジにおける核酸抽出要素の全体斜視図であり、図７Ｂは核酸抽出要素の断面図である。
【図８】核酸増幅用カートリッジの全体斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１０】固体マトリックスの洗浄動作を説明するための要部断面図である。
【図１１】核酸増幅用カートリッジからの蓋の取り外し動作を示す要部断面図である。
【図１２】蓋を利用した核酸抽出要素の取り出し動作を説明するための要部断面図である。
【図１３】図１３Ａは核酸増幅用カートリッジの反応槽に核酸抽出要素を収容する動作を説明するための要部断面図であり、図１３Ｂは反応槽から蓋を取り外す動作を説明するための要部断面図である。
【図１４】図１３ＢのＸIV−ＸIV線に沿う断面図である。
【図１５】温調機構および測定機構を説明するための、図２のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面に相当する断面図である。
【図１６】核酸分析装置の一例を説明するための内部構成を示す平面図である。
【図１７】図１６のＸVII−ＸVII線に沿う断面図である。
【図１８】図１６のＸVIII−ＸVIII線に沿う断面図である。
【図１９】核酸精製用カートリッジの一例を示す全体斜視図である。
【図２０】図２０Ａは核酸精製用カートリッジにおける核酸抽出要素を示す斜視図、図２０Ｂはその平面図、図２０Ｃは図２０ＡのＸＸｃ−ＸＸｃ線に沿う断面図である。
【図２１】核酸精製用カートリッジの容器における図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った断面に相当する断面図である。
【図２２】容器における収容槽から核酸抽出要素を取り出す操作を示す要部断面図である。
【図２３】核酸増幅用カートリッジの全体斜視図である。
【図２４】図２４Ａは図２３のＸＸIVａ−ＸＸIVａ線に沿う断面図であり、図２４Ｂは図２４Ａにおいて蓋を分離した状態を示す断面図である。
【図２５】ノズルに対するチップの取り付け動作を説明するための要部正面図である。
【図２６】ノズルに対する核酸抽出要素の取り付け動作を説明するための要部正面図である。
【図２７】ノズルからのチップの取り外し動作を説明するための要部正面図である。
【図２８】ノズルからの核酸抽出要素の取り外し動作を説明するための要部正面図である。
【図２９】核酸増幅用カートリッジの蓋に対する回転部材の挿入動作を示す要部断面図である。
【図３０】核酸増幅用カートリッジの蓋を取り外す動作を説明するための要部断面図である。
【図３１】核酸増幅用カートリッジの反応槽に核酸抽出要素を収容する操作を示す要部断面図である。
【図３２】核酸増幅用カートリッジの蓋を再装着する動作を説明するための要部断面図である。
【図３３】測定機構を説明するための、図１６のＸＸＸIII−ＸＸＸIII線に沿う断面に相当する断面図である。
【図３４】実施例１（ＰＣＲ法）における蛍光強度の測定結果を示すグラフであり、横軸を温度、縦軸を蛍光強度の微分値として示したものである。
【図３５】実施例２（ＩＣＡＮ法）における蛍光強度の測定結果を示すグラフであり、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として示したものである。
【図３６】実施例３（ＬＡＭＰ法）における蛍光強度の測定結果を示すグラフであり、横軸をサイクル数、縦軸を蛍光強度として示したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005118803.tif 000046
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005118803.tif 000047
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2005118803.tif 000048
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2005118803.tif 000049
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2005118803.tif 000050
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2005118803.tif 000051
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2005118803.tif 000052
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２９】
2005118803.tif 000053
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３０】
2005118803.tif 000054
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３２】
2005118803.tif 000055
【国際調査報告】
2005118803.tif 000056
2005118803.tif 000057
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2005118803.tif 000062