JP4489088B2 - 核酸検出用デバイス - Google Patents

Description

本発明は、核酸検出用デバイスに係り、特に、核酸の検出やその前処理の工程を全自動で行い、サンプル中の標的核酸を検出する為の核酸検出用デバイスに関するものである。

近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では、遺伝子による病気の診断或いは予防が可能となりつつある。このような診断は、遺伝子診断と称せられ、遺伝子診断によって、病気の原因となるヒトの遺伝子欠陥或いは変化を検出して病気の発症前若しくは極めて初期の段階での病気の診断或いは病気の予測をすることが出来る。また、ヒトゲノムの解読とともに、遺伝子型と疫病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療（テーラーメイド医療）も現実化しつつある。従って、簡便に遺伝子を検出し、また、遺伝子型を決定することは非常に重要となっている。

従来、核酸を検出するシステムとしては、核酸抽出装置、核酸増幅装置、ハイブリダイゼーション装置、核酸検出装置、データ解析装置等の各装置が個別に利用されるシステムが知られている。このようなシステムにおいては、これら装置で実現される以外のサンプルの調製或いは装置間のサンプルの移動等は、人手を必要とされている。

近年、ハイブリダイゼーション反応からデータ解析までの工程を自動で行う装置が開発され、最近になって核酸抽出からデータ解析までを自動で行う全自動核酸検出装置も開発されている。

上述した核酸検出装置或いはシステムにおける核酸増幅には、主にＰＣＲ法或いはＬＡＭＰ法が用いられている。この手法は、非常に増幅率の高いものである。しかし、増幅率が高い故に、増幅前のサンプルに極僅かでも別な核酸が混入すると、その混入された核酸も大量に増幅され、誤検出が引き起こされる問題がある。核酸分子は、乾燥状態でも安定であり、様々な物質に吸着し、さらには空気中を浮遊することもあることが知られている。従って、誤検出を防ぐために、核酸抽出を行う場所には、増幅後のサンプルを持ち込まない等の厳重な管理体制を必要としている。

このような検出非対象核酸分子の混入、及び核酸サンプルの外部への漏れ出しという課題を解決する装置として特許文献１に開示された密閉型デバイスが提案されている。

この密閉型デバイスでは、数時間にもわたり、複数の反応工程を自動で制御するため、複数種類の試薬、特に抽出工程並びに増幅工程では、ナノリットルからマイクロリットル程度の微量の試薬を使用するが、その制御は非常に困難であるとされている。

また、実際に実用化までを考慮に入れた場合、その内部に複数種類の試薬を内包した核酸検出用デバイスの長期保管が必須とされる。しかし、これまでは、複数の微量試薬を内包する核酸検出用デバイスを長期保管する点に関する検討はなされてこなかった。様々な試薬を劣化させることなく安定に保管するためには、冷凍保管が有効であるが、試薬をデバイス内で凍結させることによる様々な弊害を解決することが、重要な課題となっている。例えば、流路途中に試薬を保存する構造にあっては、気温が低くなると、式（１）に従って試薬前後の流路中の気体の体積が縮小し、圧力が低下するにつれて試薬が引っ張られ、移動してしまう問題がある。

Ｐ×Ｖ＝ｎ×Ｒ×Ｔ ・・・式（１）
移動した状態でさらに気温が低くなると、移動したままの位置で試薬が凍結され、その後、融解しても、完全に元の位置には戻らない問題がある。微小な液量の試薬にあっては、特に試薬の制御が難しく、試薬が移動することにより、試薬中の成分が流路壁面に吸着し、液残りが発生すると致命的な欠陥となる。また、各種試薬は、凍結させた状態であっても、極僅かずつ蒸発していく問題もある。そのため、微小な液量である、前処理用試薬の保管部近傍がデバイス外部に開放されている場合、凍結保存していても蒸発の影響を大きく受けてしまい、致命的な欠陥となる問題がある。
特開２００５−２６１２９８

前述の通り、全自動核酸解析装置の開発にあたっての重要な課題は、検出非対象核酸分子の混入、且つ、核酸サンプルの外部への漏れ出しを防ぐ構造を有し、且つ、各種試薬を内包した状態で、長期保管可能なデバイスを開発することにある。

本発明は、上記問題点に鑑み開発されたものであり、その目的は、検出非対象核酸分子の混入、且つ、核酸サンプルの外部への漏れ出しを防ぐ構造を有し、且つ、各種試薬を内包した状態で、長期保管可能な核酸検出用デバイスを提供することにある。

この発明のある観点によれば、 核酸検出前に試料に含まれる核酸を処理する為の前処理部と、
前記核酸を検出する為の検出部と、
前記前処理部に連通され、前記前処理部で処理に利用される処理用試薬を保管する前処理用試薬保管部と、
前記前処理部から前記検出部に前記試料が供給された後に前記検出部を洗浄する為の洗浄用試薬を保管する為の洗浄用試薬保管部と、
前記洗浄用試薬保管部を前記検出部に連通させる第１流路部及び前記前処理部を前記検出部に連通させる第２流路部から構成され、前記第１及び第２流路部で閉流路を形成する流路と、
当該閉流路を外部に連通させる気体出入路と、
前記核酸検出前に前記気体出入路を遮断し、前記流路を閉流路に維持する為の密閉機構であって、前記前処理用試薬及び洗浄用試薬を凍結保管する際には前記気体出入路と前記流路を開放に維持し、前記前処理用試薬及び洗浄用試薬を融解した後において、前記気体出入路を外部から遮断する密閉機構と、
を備えることを特徴とする核酸検出用デバイスが提供される。

この発明の他の観点によれば、
核酸検出前に試料に含まれる核酸を処理する為の前処理部と、
前記核酸を検出する為の検出部と、
前記前処理部に連通され、前記前処理部で処理に利用される処理用試薬を保管する前処理用試薬保管部と、
前記前処理部から前記検出部に前記試料が供給された後に前記検出部を洗浄する為の洗浄用試薬を保管する為の洗浄用試薬保管部と、
前記洗浄用試薬保管部を前記検出部に連通させる第１流路部及び前記前処理部を前記検出部に連通させる第２流路部から構成され、前記第１及び第２流路部で閉流路を形成する流路と、
前記前処理部内の流路の少なくとも一部を前記流路から遮断して前記処理部の前記流路の一部を孤立させる締結具であって、核酸検出時に前記前処理部を前記流路に連通させる開放機能を有する締結具と、
を備えることを特徴とする核酸検出用デバイスが提供される。

また、この発明の他の観点によれば、
核酸検出前に試料に含まれる核酸を処理する為の前処理部と、
前記核酸を検出する為の検出部と、
前記前処理部に連通され、前記前処理部で処理に利用される処理用試薬を保管する前処理用試薬保管部と、
前記前処理部から前記検出部に前記試料が供給された後に前記検出部を洗浄する為の洗浄用試薬を保管する為の洗浄用試薬保管部と、
前記洗浄用試薬保管部を前記検出部に連通させる第１流路部及び前記前処理部を前記検出部に連通させる第２流路部から構成され、前記第１及び第２流路部で閉流路を形成する流路と、
とから構成される核酸検出用デバイスを組み込んで核酸の検出を行う核酸検出装置であって、加熱具を備え、核酸検出に際してこの加熱具を前記前処理部に押し付けて前記前処理部を前記流路から遮断するとともに前記前処理部を加熱する加熱部と、
を具備することを特徴とする核酸検出装置が提供される。

本発明によれば、検出非対象核酸分子の混入、且つ、核酸サンプルの外部への漏れ出しを防ぐ構造を持つ核酸検出用デバイスを長期保管することが可能となる。気温の低下による流路中で気体の縮小が発生した場合には、気体出入路から、デバイス外部の気体を取り入れることによって内部圧力を一定に保ち、試薬の移動を抑えることができる。気温が上昇した場合には、逆に気体出入路から気体を放出することができる。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る核酸検出用デバイスを説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る核酸検出用デバイスを概略的に示す斜視図であり、図３（ａ）〜（ｄ）は、図１及び図２に示す核酸検出用デバイスを展開して示す展開図である。

図１〜図３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、核酸検出用デバイスは、核酸検出カセットとも称せられ、上面部構造７０及びこの上面部構造７０の両側に設けられた側面部構造７２，７４から構成され、全体形状が略鞍型（サドル型）に形成されている。両側面部構造７２，７４間には、ベース部構造７６が介在されて一体化されている。上面部構造７０には、流路ＣＨ１及びＣＨ２に連通されるように核酸を検出する検出部２０が設けられている。一方の側面部構造７４には、前処理用試薬Ｓが内包され、流路ＣＨ１に連通されている前処理部２４及び前処理部２４で処理に利用され、流路ＣＨ１に連通されている処理用試薬Ｅ、Ｆを保管する前処理用試薬保管部２５Ａ、２５Ｂが設けられている。前処理用試薬保管部２５Ａ、２５Ｂは、夫々前処理部２４に連通されている。前記前処理部２４では、例えば投入された試料からの核酸の抽出処理及び核酸の増幅処理のうちの少なくとも一方が行われる。また、他方の側面部構造７２には、洗浄用試薬Ｂが保管され、流路ＣＨ２に連通する洗浄用試薬保管部２２及びハイブリダイゼーション反応後の核酸に相互作用する挿入剤溶液Ａが保管され、流路ＣＨ２に連通されている挿入剤溶液保管部２３が設けられている。洗浄用試薬保管部２２及び挿入剤溶液保管部２３は、流路ＣＨ２内の気体により分離されている。更に、ベース部構造７６には、送液部２６が設けられている。これら流路ＣＨ１、ＣＨ２、送液部２６、前処理部２４、検出部２０及び保管部２２、２３は、全体として閉じた環状流路に形成されている。更に、流路ＣＨ２には、試薬チャンバ１８が設けられ、サンプル塩濃度調整用試薬Ｄが保管されている。この試薬Ｄには、ポジティブコントロール、ネガティブコントロール用試薬、ハイブリダイゼーション補助用試薬、蛍光色素ラベル用試薬等が添加されていても構わない。

この流路ＣＨ１中では、図３（ｄ）に示すように前処理部２４に保管された液体状の前処理用試薬Ｓ及び前処理用試薬保管部２５Ａ、２５Ｂに保管された前処理用試薬Ｅ，Ｆが気体によって空間的に分離されている。同様に、環状流路ＣＨ２中では、液体状の試薬Ａ、例えば、洗浄用試薬及び液体状の試薬Ｂ、例えば、挿入剤溶液が気体によって空間的に分離されている。送液部２６に設けたポンプ、例えば、加圧ローラー及び弾性配管チューブ２７から成るペリスタ方式のポンプによって環状流路ＣＨ１，ＣＨ２内を液体である試料Ｓ、試薬Ａ及び試薬Ｂが移動される。

ペリスタ方式のポンプは、図１に示されるように加圧ローラー９４が走行可能なように湾曲している面を有するベース部構造７６及び湾曲面に沿って露出して配置されている弾性配管チューブ２７から構成されている。この加圧ローラー９４及び弾性配管チューブ２７は、送液用のポンプを構成している。加圧ローラー９４が弾性配管チューブ２７を湾曲面に沿って加圧しながら走行することによって、順方向ＦＷ或いは反対方向ＢＷに試薬Ａ、Ｂ並びに試薬Ｓが送液される。即ち、核酸検出装置本体側に装着された加圧ローラー９４がこの弾性配管チューブ２７に接触され、加圧ローラーが回転されることにより弾性配管チューブ２７が変形されてその内の気体或いは液体が絞り出されるように供給される。従って、この加圧ローラーは、その構造から理解されるようにカセット流路内の液体に直接液に接することなく移動される。加圧ローラー９４の回転方向が逆転されることにより、送液方向が反転される。また、このように加圧ローラー９４の回転を外部から操作して、チューブ内部の液体を移動させることができるため、送液部２６においては、カセットの内部と外界と接触することなく、カセットの内部の液体によって外部環境が汚染されることが防止される。

また、検出部２０には、ＤＮＡチップ１０が配置されている。従って、ポンプの弾性配管チューブ２７２７は、環状流路ＣＨ１を介してＤＮＡチップ１０上の流路に連結され、同様に、流路ＣＨ２を介してＤＮＡチップ１０上の流路に連結される。流路ＣＨ１，ＣＨ２及びその間のポンプ部（送液部２６）並びにＤＮＡチップ１０を備える検出部は、外部に対して閉じた密閉流路を構成している。これら流路ＣＨ１，ＣＨ２は、核酸検出デバイスの側面部構造７２，７４内に密閉構造で規定され、ＤＮＡチップ１０もこの核酸検出デバイスの上面部構造７０内に同様に設置されている。また、ベース部構造７６に設けたポンプ用流路、即ち、弾性配管チューブ２７が外部から操作されると、試料Ｓ及び試薬Ａ，ＢがＤＮＡチップ１０上の検出領域に供給される。

本実施形態では、検出部２０のＤＮＡチップ１０は、電流検出タイプのＤＮＡチップであり、挿入剤を用いた電気化学的な核酸検出方法を実施するものである。ＤＮＡチップ１０にはハイブリダイゼーション反応並びに核酸検出反応の為の核酸検出用基板を具備し、この核酸検出用基板上には、望ましくは、行列（マトリックス状）にＡｕ等の個別電極が配置され、個別電極上の夫々に核酸プローブＤＮＡが固定されている。ＤＮＡチップ１０には前記個別電極に対応する対極、さらには参照極が配置されている。

前処理された試料（ＤＮＡサンプル）をＤＮＡチップ１０上に供給すると、試料中に含まれるターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡのハイブリダイゼーション反応が生じる。その後洗浄用試薬ＢにてＤＮＡチップ１０上の未反応ＤＮＡを洗浄する。その後、ＤＮＡチップ１０上に挿入剤溶液を供給し、ターゲットＤＮＡとプローブＤＮＡとの二本鎖に挿入剤を作用させる。対極と個別電極との間に電圧を印加し、個別電極に電流が流れたことを検知してターゲットＤＮＡの有無を特定している。

図１に示されるように、ＤＮＡチップ１０の基板１０Ａ上には、流路ＣＨ１及びＣＨ２に連結される流路ＣＨ１２が形成され、流路ＣＨ１２を流路ＣＨ１，ＣＨ２に連通させるために、ＤＮＡチップ１０は、流路ＣＨ１，ＣＨ２に連結されるポートを備えている。即ち、流路ＣＨ１２には、個別電極１０Ｂ及び対極や参照極などの電極が配置されたＤＮＡチップ１０が配置され、個別電極１０Ｂ及び電極間を液体が送液される。ＤＮＡチップ１０の配線は、この個別電極１０Ｂ、及び個別電極１０Ｂに対応して基板１０Ａ上に設けられた対極、参照極の各々から電極パッド１０Ｃに各々接続されている。電極パッド１０Ｃは、上面部構造７０上に露出するように配列され、電流検出時には、核酸検出装置側の電極コネクタ９２に接触接続される。また、流路ＣＨ１２は、例えば、流路となる溝が形成されているシリコーンゴムとチップ基板とが接合されて形成される。

この明細書では、挿入剤を用いた電流検出タイプの核酸検出方法の詳細については、説明を省略する。この核酸検出方法の詳細については、１９９８年７月７日に特許されたUSP 5,776,672 and１９９９年１０月２６日に特許されたUSP 5,972,692（いずれもKoji Hashimoto et. al and Assignee Kabushiki Kaishya Toshiba）並びに対応する日本特許２５７３４４３を参照されたい。この米国特許の明細書の記載は、この明細書の一部をなすものとする。

尚、ＤＮＡチップ１０の検出領域には、液検知センサが配置され、試料Ｓ及び試薬Ａ、Ｂ、Ｄ等の液が到達したことを検知できることが好ましく、この液の検知出力に基づいてポンプの送液動作が制御されることが好ましい。また、液検知センサは、試薬Ａ，Ｂ及び試料Ｓを判別することができ、その送液を検出すると共に送液された液の種類を判別することができることがより好ましい。さらに、前処理として、核酸増幅工程を経た前処理済み試薬に関しては、増幅が成功したか失敗したかが判別できることがより好ましい。

側面部構造７４は、図３（ｄ）及び図４に示されるように、上述したように流路ＣＨ２が形成された流路構造を備えると共に前処理部２４としての核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ、前処理用試薬保管部２５Ａ、２５Ｂとしての試薬チャンバ１６Ａ，１６Ｂ及び試薬チャンバ１８が形成されたチャンバ構造及び２つの試料投入口４８Ａ，４８Ｂを備えている。即ち、試料Ｓ、例えば、血液サンプルが投入される前処理部２２の流路ＣＨ２には、試料投入口４８Ａ，４８Ｂに連通する核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂが設けられ、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂには、外部から流路ＣＨ２に試料投入口４８Ａ，４８Ｂを介して試料Ｓを投入可能に構成されている。試料投入口４８Ａ，４８Ｂは、試料Ｓを投入時のみ試料Ｓに対して解放され、試料Ｓの投入後閉塞される。この核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂには、試料としての血液サンプルから核酸を抽出し、増幅するための前処理用試薬があらかじめ収納されている。また、試薬チャンバ１８内には、サンプル塩濃度調整用試薬Ｄが内包されている。核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ近傍には、図１に示すように加熱部１４が設けられ、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ内の試料Ｓ（＋前処理用試薬）を加熱することができる。前処理部２４は、液の動きを制御するために部材を変形させる必要があり、硬質のチップ基板に流路ＣＨ２等が溝として形成され、その基板表面がシリコーンゴムのような弾性体が覆われるように作られている。ここで、被覆材質としては、必ずしもシリコーンゴムに限定されるわけではなく、ＦＫＭ或いはＦＰＭに代表されるフッ素ゴム、ＥＰ、ＥＰＤＭ、ＥＰＴに代表されるエチレン・プロピレンゴム等でも良い。また、ゴムに限定されるわけではなく、薄膜のＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ＰＥフィルム等でリジッドな箱型を形成するのではなく、一部が変形可能な袋状の構造を備えても良い。

試料Ｓとしては、ヒトや動物由来の試料の場合には、血液、毛根、爪、指紋、口腔粘膜、細胞等が用いられ、その他ウィルスや菌、植物細胞等が用いられる。更には、これらの試料に対して、煮沸等の核酸抽出処理を予め施したものを試料として用いることも可能である。

核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂは、流路ＣＨ２とは異なる補助流路ＣＨ３，ＣＨ４に連結され、補助流路ＣＨ３，ＣＨ４に増幅用の酵素などの試薬Ｅ，Ｆが充填され、補助流路ＣＨ３，ＣＨ４には、押出部９０Ａ、９０Ｂが夫々連結されている。図１に示される核酸検出カセットでは、押出部９０Ａ、９０Ｂが作用されると、押出部９０Ａ、９０Ｂの変形に伴う圧力により、試薬Ｅ，Ｆが夫々対応する第１及び第２の核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに供給される。試料（サンプル）Ｓを第１及び第２の核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに投入し、加熱処理をした後に試薬Ｅ，Ｆを個別に試料チャンバＡ，１２Ｂに投入することができる。即ち、試薬Ｅ，Ｆの投入前後の試料チャンバの温度管理を個別に実現することができることから、様々な反応条件を設定することができる。

ここで、添加する試薬Ｅ，Ｆの量は、５〜２０μＬ程度と微量である場合、カセット全体の送液ポンプを用いないで、図１に示したように局所的なプッシュ機構９２Ｃ，９２Ｂを設けて試薬Ｅ，Ｆの送液を実現することもできる。押出部９０Ａ、９０Ｂは、流路ＣＨ２に連通したプレス式ポンプ機構とし実現され、プレス式ポンプ機構は、ポンプ部内が窪んだ空洞構造に形成され、この空洞構造を塞ぐ円形の部分をプッシュ機構９４Ａ，９４Ｂで外部から押すことにより、ポンプ部内の内部容積が圧縮され、その結果、試薬Ｅ、Ｆが流路部ＣＨ２内に夫々押し出される。ここで、気体、例えば、空気は、流路部ＣＨ３、ＣＨ４に連通したプレスポンプ用圧力バッファ８４に夫々移動され、試薬Ｓは、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ内において加熱済み試料（＋前処理用試薬）Ｓに合流される。

この側面部構造７４の入力ポートＰ２Ａは、流路部ＣＨ２Ａに開口すると共に弾性配管チューブ２７に接続され、また、側面部構造７４の出力ポートＰ２Ｂは、流路部ＣＨ２Ｂに開口すると共にＤＮＡチップ１０の流路ＣＨ１２に接続されている。 側面部構造７２は、図５に示すように両側に洗浄用試薬保管部２２及び挿入剤溶液保管部２３が配置される構造を有している。洗浄用試薬保管部２２は、流路ＣＨ１が形成される流路構造を備え、流路構造内に、ハイブリダイゼーション反応後の核酸検出用基板を洗浄するために、洗浄用試薬Ｂが内包されている。また、流路構造内の別な領域には、ハイブリダイゼーション反応後の核酸に相互作用する挿入剤溶液Ａが内包されている。洗浄用試薬保管部２２には、流路ＣＨ１内とデバイス外部とを接続する気体出入路３０Ａ，３０Ｂを備えている。この気体出入路３０Ａ，３０Ｂの近傍の側面部構造７２上には、基部４６Ａ，４６Ｂ上に蓋部４４Ａ，４４Ｂが重ねられ、この蓋部４４Ａ，４４Ｂに積層した粘着部材４２Ａ，４２Ｂが設けられた密閉機構４０Ａ、４０Ｂが設けられている。後に説明されるように、洗浄用試薬Ｂ及び挿入剤溶液Ａは、保管時には凍結され、この凍結された状態においては、気体出入路３０Ａ，３０Ｂが解放された状態に維持されている。核酸検出用デバイスが検出システムに装着される前にこの凍結された洗浄用試薬Ｂ及び挿入剤溶液Ａが常温に戻されて液化される。この液化の後において、図５（ｂ）に示されるように蓋部４４Ａ，４４Ｂが密閉機構４０Ａ、４０Ｂの基部４６Ａ，４６Ｂから折り広げられて気体出入路３０Ａ，３０Ｂ上に粘着部材４２Ａ，４２Ｂの周囲に貼り付けられ、気体出入路３０Ａ，３０Ｂの開口が蓋部４４Ａ，４４Ｂで覆われる。この状態では、流路ＣＨ１が完全に塞がれ、流路ＣＨ１及び流路ＣＨ２で閉流路に維持される。

ここで、気体出入路３０Ａ，３０Ｂは、夫々流路容積の大きな検出部２０内の流路ＣＨ１２並びに弾性配管チューブ２７内流路にできる限り近い流路ＣＨ１に設けられることが好ましい。また、気体出入路３０Ａ，３０Ｂ内のチャネル長をできる限り短縮する為に側面部構造７２の上面に近接した流路ＣＨ１に気体出入路３０Ａ，３０Ｂが連通される。従って、図５に示されるように洗浄用試薬保管部２２及び挿入剤溶液保管部２３を定める流路ＣＨ１の屈曲部に気体出入路３０Ａ，３０Ｂが連通される。

試薬保管部２２、２３は、試薬Ａ及び試薬Ｂの膨張或いは収縮に対して部材が変形されることが好ましく、硬質のチップ基板に流路ＣＨ１等が溝として形成され、その基板表面がシリコーンゴムのような弾性体で覆われるとともに基板が裏面に設けられ、試薬Ａ及び試薬Ｂの温度変化による膨張或いは収縮を吸収するバッファ空間が設けられるように基板が貼り合わされた構造に作られている。

ここで、被覆材質としては、必ずしもシリコーンゴムに限定されるわけではなく、ＦＫＭ或いはＦＰＭに代表されるフッ素ゴム、ＥＰ、ＥＰＤＭ、ＥＰＴに代表されるエチレン・プロピレンゴム等でも良い。また、ゴムに限定されるわけではなく、薄膜のＰＥＴフィルム、ＰＰフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ＰＥフィルム等でリジッドな箱型を形成するのではなく、一部が変形可能な袋状の構造を備えても良い。

核酸検出カセットの側面部構造７２では、入力ポートＰ１Ａが流路ＣＨ１に開口すると共に送液部２６の弾性配管チューブ２７に接続され、また、側面部構造７２の出力ポートＰ１Ｂが流路ＣＨ１に開口されると共にＤＮＡチップ１０の流路ＣＨ１２に接続されている。試薬Ａ及び試薬Ｂが貯蔵される流路部は、他の流路部に比べて流路幅、即ち流路断面が大きく形成されている。

核酸検出カセットの側面部構造７２、７４においては、流路ＣＨ１、ＣＨ２において、垂直方向に延びる互いに連通されている流路部は、水平方向に延びる互いに連通されている流路部に比べて断面面積が小さく定められている。但し、水平方向に延びる流路部断面は、試薬Ｓが流路部を移動する際には、試薬Ｓの表面張力で流路部を完全に塞ぐことができる大きさに定められている。従って、ポンプ作用によって気体に与えられた圧力によって流路部を試薬Ａ、Ｂ、Ｓが移動することができる。

尚、環状流路ＣＨ１、ＣＨ２は、その断面が均一でなく、比較的大きな断面を有する流路部分及び比較的小さな断面を有する流路部分を有している。流路ＣＨ１、ＣＨ２の形状、流路ＣＨ１、ＣＨ２の表面の濡れ特性、液体Ａ，Ｂ、Ｓ、Ｅ、Ｆの表面張力、液体としての試料Ｓ，試薬Ａ，Ｂ、Ｅ、Ｆの粘性及び液体としての試料Ｓ，試薬Ａ，Ｂ、Ｅ、Ｆの体積に依存して大きな断面を有する流路ＣＨ１，ＣＨ２の部分よりも小さい断面を有する流路ＣＨ１，ＣＨ２部分内においては、液体としての試料Ｓ，試薬Ａ，Ｂ、Ｅ、Ｆは、常に流路ＣＨ１，ＣＨ２の断面を被覆することとなる。

図１〜図５に示される核酸検出デバイスでは、前処理用試薬４、ＤＮＡチップ１０の核酸検出用基板、洗浄用試薬Ａ、挿入剤溶液Ｂ及びサンプル塩濃度調整用試薬Ｄを内包させた後、気体出入路３０Ａ，３０Ｂは開放した状態のままに維持され、密閉できる袋に入れられて凍結保存される。従って、デバイスの凍結保存時においては、前処理用試薬Ｓ、Ｅ、Ｆ、洗浄用試薬Ａ、挿入剤溶液Ｂ及びサンプル塩濃度調整用試薬Ｄも凍結され、流路ＣＨ１、ＣＨ２内で移動されることが防止される。核酸検出の際には、凍結保存された核酸検出用デバイスが常温状態の検査室で取り出され、３０分程度かけてデバイス内部が常温に戻され、前処理用試薬Ｓ、洗浄用試薬Ａ、挿入剤溶液Ｂ及びサンプル塩濃度調整用試薬Ｄが解凍される。その後、密閉されている袋からデバイスが取り出され、気体出入路３０Ａ，３０Ｂが密閉機構４０Ａ、４０Ｂによって塞がれて流路ＣＨ１、ＣＨ２が密閉状態に維持される。密閉されている袋から取り出す前に、袋の外部から密閉機構４０Ａ、４０Ｂによって塞がれる構造であると、なお良い。その後、試料Ｓとしての血液サンプルが前処理部２２の核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに密閉を維持したまま投入される。そして、核酸検出用デバイスは、核酸検出装置（図示せず）にセットされ、核酸の検出に供される。

上記のような核酸検出デバイス（核酸検出カセット）を組み込んで、核酸検出を行う核酸検出装置は、図６に示されるように核酸検出カセット１００内の試薬Ａ，Ｂ及びサンプルＳの温度等を測定する測定部１０２を備え、また、流路ＣＨ１、ＣＨ２内における試薬Ａ，Ｂ並びにサンプルＳの送液を制御する送液制御部１０４を備えている。この送液部１０４は、既に説明した加圧ローラー９４、プッシュ機構９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃを含んでいる。更に、核酸検出装置には、加熱部１４の加熱ヘッド１４−１，１４−２の温度を制御してサンプル温度２の温度を制御する温度制御部１０６が設けられている。温度制御部１０６は、ＤＮＡチップ１０を加熱してその内の流路ＣＨ１２を流れる試料或いは試薬の温度を制御する検出部用ヒータ９８を含んでいる。これら測定部１０２、送液制御部１０４及び温度制御部１０６は、コンピュータユニット１１０の制御下にある制御機構１０８で制御されている。核酸検出装置は、更にＤＮＡチップ１０で生じる反応を測定する測定ユニット１１２を備えている。測定ユニット１１２は、図１に示される電気接触コネクタ９２を利用して電気接触パッド１０Ｃから検出信号を検出し、導通する電極１０Ｂを特定して核酸を特定している。

このような核酸検出装置においては、次のように図７に示す手順で核酸の検出が実施される。（図１〜図３参照）
始め試料採取棒６０が投入口４８Ａ，４８Ｂに差し込まれて試料Ｓが前処理用試薬中に混入される。（ステップＳ１０）この時点では、既に気体出入路３０は、密閉機構４０Ａ、４０Ｂで閉塞されている。次に、検出デバイスが核酸検出装置に装着され、この前処理用試薬中のサンプルＳが加熱部１４によって加熱されてターゲットＤＮＡが増幅処理される（ステップＳ１２）。加熱部１４の加熱ヘッド１４−１，１４−２によって、例えば、９５℃で５分以上に亘って試薬Ｓに混入した試料Ｓが加熱されることにより、試料Ｓ中の核酸が抽出される。耐熱性のない試薬（酵素）、例えば、ＬＡＭＰ増幅酵素にあっては、図３に示すように、この加熱領域から離れた流路ＣＨ２の２５Ａ、２５Ｂ中に試薬（酵素）が保管され、上記の加熱処理が終了した後に、上記の加熱された試料Ｓに試薬が添加される。

その後、加圧ローラー９４が動作されて増幅処理された試料Ｓを含むサンプル溶液が順方向ＦＷに供給されて流路ＣＨ２を介してサンプル貯蔵チャンバ１８に送液される（ステップＳ１４）。従って、ポンプからの押圧力によって流路ＣＨ２内の気体が押されて試料Ｓが試薬チャンバ１８に供給され、サンプル塩濃度調整用試薬Ｄに混合される。その後、プッシュ機構９２Ｃが動作され、試薬２が混合されたサンプル塩濃度調整用試薬ＤでＤＮＡチップ１０に連通する試薬チャンバ１８の出力ポートが塞がれ、この状態で、ポンプが作動されて混合された試料Ｓは、ＤＮＡチップ１０に送られる（ステップＳ１６）。従って、ＤＮＡチップ１０内においては、ＤＮＡチップ１０が温度制御された状態でプローブＤＮＡにターゲットＤＮＡが結合（ハイブリタイゼーション）される（ステップ１８）。次に、加圧ローラー９４が反対方向に動作されてＤＮＡチップ１０中のサンプル溶液がＤＮＡチップ１０からサンプル貯蔵チャンバ１８に戻され、試薬Ａ（洗浄液）がＤＮＡチップ１０内の流路ＣＨ１２に送液される（ステップＳ２０）。即ち、ポンプが逆方向ＢＷに動作されて流路ＣＨ１内の試薬Ｂ及び気体１６によって試薬Ａが押されて試薬ＡがＤＮＡチップ１０内に供給される。試料（ＤＮＡサンプル）Ｓは、その殆どが試薬Ａの流入に伴う圧力によってＤＮＡチップ１０外の流路ＣＨ２に押し出される。ＤＮＡチップ１０内においては、ＤＮＡチップ１０が所定温度に維持された状態で試薬ＡがＤＮＡチップ１０に供給されるに伴いＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡに結合されたプローブＤＮＡと相補的な配列を持つターゲットＤＮＡを除くＤＮＡがこの試薬Ａによって洗浄される（ステップＳ２２）。更に、加圧ローラー９４、即ち、ポンプが逆方向ＢＷに動作され続けると、試薬Ｂ（挿入剤溶液）が気体を更に押してターゲットＤＮＡを除く洗浄の対象とされるＤＮＡが混入した試薬ＡがＤＮＡチップ１０外の流路ＣＨ２に押し出される。

ポンプが動作し続けると、気体の圧力で試薬ＢがＤＮＡチップ１０内の流路ＣＨ１２に送液される（ステップＳ２４）。ＤＮＡチップ１０内においては、ＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡにターゲットＤＮＡが結合（ハイブリタイゼーション）した結合体に挿入剤溶液の分子が添加され、ＤＮＡチップ１０内で挿入剤溶液での反応が生じる（ステップＳ２６）。従って、この挿入剤溶液が注入された状態で対極及び個別電極間の電圧印加に伴う酸化還元電流が個別電極で検出され、電気化学的反応が測定されてサンプルの核酸が特定される。ＤＮＡチップ１０のプローブＤＮＡの塩基配列は既知であることから、この酸化還元電流値が大きく検出された個別電極が特定されることによってターゲットＤＮＡの塩基配列を特定することができる。即ち、ターゲットＤＮＡの検出対象領域の塩基配列は電流検出電極のプローブＤＮＡ配列と相補的であることが判明する。（ステップＳ２８）
なお、本実施形態では、挿入剤を用いた電気化学的核酸検出方法を適用しているが、核酸の検出法に関しては、電気的、光学的な手法等、本発明においては特に限定されない。挿入剤を使用しない検出方法にあっては、挿入剤溶液保管部２３は不要な場合がある。

図８は、図１〜図３（ｄ）に示される核酸検出用デバイスを模示化して示している。図８に示される模式図では、挿入剤溶液保管部２３等は簡略化の為に図示していないことに注意されたい。

既に説明したように、前処理試薬保管部２５Ａ、２５Ｂ、試薬チャンバ１８、検出部２０、洗浄用試薬保管部２２、送液部２６（ポンプ８０）が流路ＣＨ１，ＣＨ２によって環状に接続されている。気体出入路３０Ａ、３０Ｂは、洗浄用試薬保管部２２の両側の流路に連結されるように設けられている。このような核酸検出用デバイスにあっては、前処理試薬Ｓ、Ｅ、Ｆ及び洗浄用試薬Ｂ等が凍結されるに際して膨張されるが、この試薬等の膨張に伴う流路ＣＨ１、ＣＨ２内での圧力の変化は開放されている気体出入路３０Ａ、３０Ｂによって緩和される。また、前処理試薬Ｓ、Ｅ、Ｆ及び洗浄用試薬Ｂ等が凍結されることによって、流路ＣＨ１、ＣＨ２内での移動を阻止するように核酸検出用デバイス内に固定することができる。従って、核酸検出用デバイスの搬送が容易で、しかも、搬送中に前処理試薬Ｓ、Ｅ、Ｆ及び洗浄用試薬Ｂ等が混合されて核酸検出用デバイスが使用不能となるような事態を防止することができる。更に、前処理試薬Ｓ、Ｅ、Ｆ及び洗浄用試薬Ｂ等が凍結状態にある場合にあっても、前処理試薬Ｓ、Ｅ、Ｆ及び洗浄用試薬Ｂ等が僅かに蒸発するが、この蒸発した気体によって生ずる流路ＣＨ１、ＣＨ２内での圧力の変化は開成されている気体出入路３０Ａ、３０Ｂによって緩和される。

核酸検出用デバイスを用いた核酸の検出においては、凍結保存された核酸検出用デバイスが常温の検査室で取り出され、３０分程度かけてデバイス内部が常温に戻され、前処理用試薬Ｓ、洗浄用試薬Ａ、挿入剤溶液Ｂ及びサンプル塩濃度調整用試薬Ｄが解凍される。この解凍に際して同様に流路ＣＨ１、ＣＨ２内に生ずる圧力の変化は開放されている気体出入路３０Ａ、３０Ｂによって緩和することができる。

前処理用試薬Ｓ、洗浄用試薬Ａ、挿入剤溶液Ｂ及びサンプル塩濃度調整用試薬Ｄが液化された後においては、気体出入路３０Ａ、３０Ｂが密閉機構４０Ａ、４０Ｂによって塞がれることから、流路ＣＨ１、ＣＨ２を確実に密閉状態に維持することができ、加圧ローラー９４、プッシュ機構９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃによって流路ＣＨ１、ＣＨ２内で前処理用試薬Ｓ、洗浄用試薬Ａ、挿入剤溶液Ｂ及びサンプル塩濃度調整用試薬Ｄを確実に移動させることが可能となる。

図８では、流路ＣＨ１、ＣＨ２が環状に形成される例を示しているが、環状に限定されず、図９に示すように流路ＣＨ１、ＣＨ２の両端にポンプ部、例えば、プッシュポンプ８０Ａ，８０Ｂを備えても良い。また、図９に示すように流路ＣＨ２のみでなく、流路ＣＨ１から外部に連通する気体出入路３０Ｃ及び密閉機構４０Ｃが側面部構造７４に設けられても良い。気体出入路３０Ｃは、前処理用試薬保管部２５Ａ、２５Ｂに近接する流路ＣＨ１に連通されることが好ましい。また、図１０に示すように流路ＣＨ２が流路ＣＨ２−１、ＣＨ２−２に分岐されて前処理部２４に接続され、流路ＣＨ２−１に前処理用試薬保管部２５Ａ、２５Ｂが設けられ、流路ＣＨ１、ＣＨ２が合流されて検出部２０に接続され、同様に流路ＣＨ２−１、ＣＨ２−２及び流路ＣＨ１が合流されてポンプ８０に接続されても良い。また、前処理部２４にサンプルＳの注入口４８Ａ、４８Ｂが設けられ、検出部２０にバイパス用の流路ＣＨ３が設けられ、検出部２０及びポンプ８０間に廃液用のチャンバ５０が設けられても良い。このような流路ＣＨ１，ＣＨ２が並設されるような核酸検出用デバイスにあっても、洗浄用試薬保管部２２の両側の流路ＣＨ２に気体出入路３０Ａ、３０Ｂが連通され、この気体出入路３０Ａ、３０Ｂが密閉機構４０Ａ、４０Ｂによって塞がれることができる構造であっても良い。図１０に示される核酸検出用デバイスにあっては、流路ＣＨ１―１、ＣＨ１−２、ＣＨ２、ＣＨ３が選択されて選択的にポンプ８０から圧力が加えられて前処理用試薬に試料Ｓが混入されて試料Ｓが検出部２０に供給され、その後、洗浄用試薬Ｂが検出部２０に供給され、核酸が検出されても良い。

更に、図１１に示されるように気体出入路３０Ａ、３０Ｂは、洗浄用試薬保管部２２の両側の流路に連結されているが、両者は、１つの出入口３０に合流されて側面部構造７２上に開口されても良い。この構造では、気体出入路３０Ａ、３０Ｂは、一箇所で開口されることから、単に１つの密閉機構４０を設ければ良く、核酸検出用デバイスの外部構造をシンプルにすることができる。気体出入路３０Ａ、３０Ｂの分岐は、図１１に示すような構造に限ることなく、更に分岐されて洗浄用試薬保管部２２の両側の流路以外の箇所で接続されても良い。図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように洗浄用試薬保管部２２に気体出入路３０が直接連通しても良い。この構造を有する核酸検出用デバイスにおいては、気体出入路３０は、洗浄用試薬Ｂをデバイス内に内包させるための注入口として使用することができる。また、試薬Ｂをデバイス内に注入することによって、試薬と同体積の流路中の気体がデバイス外に排出されることが必要になるが、そのときの空気の排出口を気体出入路３０として使用することもできる。核酸検出用デバイスと気体出入路の形態は様々な態様を採用することができる。

図１３（ａ）及び（ｂ）に示されるように気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂは、種々の形態に形成されても良い。即ち、側面部構造７２或いは７４の上面に凹部５６が形成され、この凹部５６に気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂが開口されても良い。また、密閉機構４０は、蓋部４４Ａ，４４Ｂ上に粘着部材４２Ａ，４２Ｂが設けられた構造に限らず、図１３（ａ）及び（ｂ）に示されるように蓋部４４Ａ，４４Ｂ自体が弾性部材で作られ、この蓋部４４Ａ，４４Ｂが凹部５６に嵌合されて気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂが閉塞されても良い。

また、図１４（ａ）及び（ｂ）に示されるように気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂ内に拡張チャンバ５８が設けられ、この拡張チャンバ５８内に外部から与えられる熱或いは電気信号で膨張することができる栓部材６２が拡張チャンバ５８内に設けられてもよい。図１４（ａ）に示されるように核酸検出用デバイスが凍結保存されている状態では、栓部材６２が縮小されたままに保持され、気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂを介して流路ＣＨ１，ＣＨ２が外部に連通されている。これに対して、核酸検出用デバイスで核酸を検出する前に、図１４（ｂ）に示すように栓部材６２が加熱されて、或いは、栓部材６２に通電又は電圧が印加されて栓部材６２が膨張される。その結果、気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂが栓部材６２で塞がれる。従って、流路ＣＨ１，ＣＨ２が閉路に維持されることとなる。ここで、栓部材６２は、冷却或いは逆電圧印加又は逆電流の通電によって再び縮小するような材料で作られても良い。

図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂを規定する壁面が弾性部材６４或いは容易に破壊可能な部材６４で作られ、外部からこの部材６４に封止用ピン６６の導入路６８が側面部構造７２，７４に設けられている。核酸検出用デバイスで核酸を検出する前において、封止用ピン６６が導入路６８に進入されて部材６４が封止用ピン６６によって破壊されて気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂが図１５（ａ）に示すように閉塞されても良い。

図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂがサンプル投入用の開放チャンバ６７に連通され、このチャンバ６７が検体投入用ピン６９を有する栓部材６５で塞がれるようにしても良い。サンプル（検体）が投入される去る際には、ピン６９の先端にサンプルＳが付着されてピン６９が開放チャンバ６７に挿入されて開放チャンバ６７が栓部材６５で塞がれても良い。栓部材６５でチャンバ６７及び凹部５６に嵌合されてチャンバ６７及び凹部５６が閉塞されることによって気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂが栓部材６２で塞がれる。

図１７（ａ）〜（ｃ）に示されるように側面部構造７２，７４にスライド部材６３がスライド可能に設けられ、核酸検出用デバイスで核酸を検出する前において、図１７（ａ）に示されるように、スライド部材６３の開口が気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂに位置されて流路ＣＨ１、ＣＨ２が気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂを介して開放されるようにスライド部材６３が配置されている。図１７（ｂ）に示すようにサンプルＳを投入する際には、スライド部材６３がスライドされてスライド部材６３の開口がチャンバ６７に位置されてチャンバ６７が開放され、気体出入路３０、３０Ａ、３０Ｂがスライド部材６３で閉塞される。このチャンバ６７にサンプルが投入されると、図１７（ｃ）に示すようにチャンバ６７が栓部材６５に閉塞されて流路ＣＨ１，ＣＨ２が外部に対して閉塞される。

複数の試料投入口４８Ａ，４８Ｂを具備しているカセット構造では、図１８（ａ）から（ｃ）に示されるように夫々の投入口４８Ａ，４８Ｂに連通している流路部分ＣＨ２が締結具としてのクリップ９８で予めクランプ（締め付け固定）されても良い。これは、カセット輸送中に試薬が不用意にカセット内を移動することを防止し、試料Ｓの投入時に内圧の均衡が崩れて同様に試薬が不用意に移動をすることを防止する為である。

図１８（ａ）に示すように、具体的には、側部構造７４の外表面には、試料投入口４８Ａ，４８Ｂ及び核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに対向するように流路封止用のクリップ装着部５２が設けられている。この装着部５２は、試料投入口４８Ａ，４８Ｂに沿って側部構造７４の外表面上を延出された台座部５４及びこの台座部５３間に形成された窪み５６で構成されている。この装着部５２に装着されるクリップ９８は、また、図１８（ｂ）〜（ｃ）に示されるようにプレート状の基部９８Ａから突出されたブレード部９８Ｂから構成されている。ブレード部９８Ｂは、窪み５６に適合するような間隔を有している。流路封止用のクリップ９８が装着部５２に装着される際には、図１８（ｂ）〜（ｃ）に示されるようにブレード部９８Ｂが窪み５６に嵌合されて側部構造７４を作る弾性材料の反発力に抗して押し込まれることによって流路封止用のクリップ９８が装着部５２に装着固定される。流路封止用のクリップ９８が装着部５２に装着された状態では、図１８（ｃ）及び（ｄ）に示されるように核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ間の流路ＣＨ２を定める弾性部にブレード部９８Ｂが押し込まれ、流路ＣＨ２の周辺壁画が押しつぶされてチャンバ１２Ａ，１２Ｂ間の流路ＣＨ２が封鎖され、遮断される。

この流路封止用のクリップ９８は、検出デバイスが用意された後に、装着部５２に装着される。従って、チャンバ１２Ａ，１２Ｂ間の流路ＣＨ２がブレード部９８Ｂによって封鎖遮断される。その後、抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ内に個別に異なる試薬が注入されて保存される。これらの２つのチャンバ１２Ａ，１２Ｂ間は、流路ＣＨ２で連通される構造であるが、流路ＣＨ２がブレード部９８Ｂによって遮断されることから、これらの試薬が不本意に混合させないことができる。このように抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ内に個別に異なる試薬が注入された状態で、検出デバイスは、凍結されてその内に充填された液類も凍結され、この状態にて、ユーザの手元に供されることとなる。

凍結状態にある核酸検出デバイスがユーザに供されると、核酸検出デバイスが解凍され、核酸検出の準備が整えられる。準備が整った状態で、始めに試料投入口４８Ａ，４８Ｂが開放される。次に、試料が付着している試料採取棒（図示せず）が試料投入口４８Ａ，４８Ｂに挿入されると、試料投入口４８Ａ，４８Ｂが即座に封鎖される。試料の投入に際しては、流路封止用クリップ９８によって、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ間の流路が封鎖されていることから、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに内蔵されている試薬が不本意な位置に移動するような事態を防止することができる。その後、クリップ９８が取り外され、核酸検出デバイスが検出装置に装着されて既に説明したような核酸検出検出が開始される。

上述した検出工程において、試料Ｓが外部から加熱部１４によって加熱される。この加熱においては、加熱対象を限定する為に、流路部ＣＨ２が加熱装置１４で閉鎖されて連通する周辺の流路から加熱される領域が限定されても良い。

具体的には、図１９（ａ）〜（ｄ）に示されるように加熱部１４には、抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに対応するようにヒータを内蔵した加熱ヘッド１４Ａ，１４Ｂが配置され、各加熱ヘッド１４Ａ，１４Ｂの先端には、ブレード１５Ａ，１５Ｂが設けられている。このブレード１５Ａ，１５Ｂは、夫々側部構造７４の外表面上を延出された台座部５４を挟み込むような形状を有している。

抽出・増幅工程においては、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように加熱部１４が側部構造７４に対向して配置され、各加熱ヘッド１４Ａ，１４Ｂの先端が台座部５４に押し付けられ、図１９（ｃ）及び（ｄ）に示すようにそのブレード１５Ａ，１５Ｂが台座部５４の両側の領域に当接されてこの領域を変形させて弾性部材で作られている側部構造７４に圧接される。従って、ブレード１５Ａ，１５Ｂが接触する領域が変形されてその表面下の流路ＣＨ２が遮断される。従って、加熱ヘッド１４Ａ，１４Ｂに対向する領域の核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂが流路ＣＨ２から孤立される。加熱ヘッド１４Ａ，１４Ｂは、個別に進退させることが可能なことから核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂを個々に流路ＣＨ２から孤立させることができる。従って、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂに個別に加熱ヘッド１４Ａ，１４Ｂを押し当てることにより、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂを個別に加熱し、核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂ内の核酸の反応を個別に促すことができる。

核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂは、隣接する領域と流路ＣＨ２により連通されている。核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂが加熱されると、溶液が蒸発し、溶液が他の領域に拡散してしまい、反応を充分に制御することが出来なくなる虞がある。しかし、上述したように核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂがブレード１５Ａ，１５Ｂにより周囲の流路を封鎖することにより、加熱する対象である核酸抽出・増幅チャンバ１２Ａ，１２Ｂを周囲から空間的に隔離することができ、しかも、加熱によって内部の溶液が蒸発により拡散してしまうような事態を防止することができる。従って、抽出・増幅工程を制御性良く遂行することが可能となる。

上述したように、本発明によれば、検出非対象核酸分子の混入、且つ、核酸サンプルの外部への漏れ出しを防ぐ構造を持つ核酸検出用デバイスを長期保管することが可能となる。気温の低下による流路中で気体の縮小が発生した場合には、気体出入路から、デバイス外部の気体を取り入れることによって内部圧力を一定に保ち、試薬の移動を抑えることができる。気温が上昇した場合には、逆に気体出入路から気体を放出することができる。

また、このような気体出入路を前処理用試薬保管部及びその近傍の前処理部に設置した場合、微小な液量の前処理用試薬の蒸発の影響が顕著になるが、前処理用試薬保管部及びその近傍の前処理部以外の領域に設置することにより、その影響を抑えることができる。さらに、このような気体出入路からは、検出非対象核酸分子の混入が発生する可能性もあるが、前処理部及び前処理用試薬保管部に混入した場合は、検出非対象核酸分子が増幅されてしまうため、非常に致命的である。前処理部及び前処理用試薬保管部以外の場所であれば、万が一検出非対象核酸分子の混入が発生しても、検出非対象核酸分子が増幅されることはないため、信頼性が向上される。

実施例１
以下に、上記実施形態の全自動核酸検出用デバイスの使用例を具体的に説明する。

１．核酸検出用デバイスの準備
核酸検出用デバイスにセットするため、以下の試薬を準備した。

前処理用試薬１：LAMP増幅用バッファ、プライマー、
前処理用試薬２：LAMP用酵素
洗浄用試薬：SSC
挿入剤溶液溶液：ヘキスト33258
また、複数の電極を備え、それぞれの電極上に以下の配列の核酸プローブを固定化した核酸検出用基板を準備した。

核酸プローブA：ATGCTTTCCGTGGCA
核酸プローブB：ATGCTTTGCGTGGCA
前処理用試薬１と２を前処理用試薬保管部に、洗浄用試薬と挿入剤溶液を洗浄用試薬保管部に、核酸検出用基板を検出部に、それぞれセットした。

なお、気体出入路は開放状態にしておく。

２．核酸検出用デバイスの保管
各種試薬を内包し、気体出入路は開放された状態において、袋に入れ、密封する。

−20℃に保たれた冷凍庫内にデバイスを静置する。

３．全自動核酸検出を行う。

1ヵ月間凍結保管後、核酸検出を行う。

核酸検出デバイスを冷凍庫から取り出し、常温の室内で30分程度静置することにより、デバイス全体を常温に戻す。密封していた袋からデバイスを取り出し、粘着部材を備えた密封機構を用いて、気体出入路を封止する。その後、検出目的の血液サンプルを、前処理部に備えたサンプル投入口から投入し、サンプル投入口を封止する。核酸検出用デバイスを、核酸検出装置にセットする。核酸検出装置は、温度制御機構、送液機構、検出機構、信号解析機構を備える。

初めに、血液サンプルを投入された前処理用試薬を含む前処理部を、９５℃にて５分保持することにより、核酸抽出反応を行う。次に、酵素を含む前処理試薬を前処理部へ送液し、混合する。次に前処理部を６０℃にて６０分保持することにより、増幅反応を行う。

増幅済みのサンプルを前処理部のチャンバ構造領域へ送液し、サンプル塩濃度調整用試薬と混合する。その後、サンプルを検出部へ送液し、５７℃にて２０分保持することにより、ハイブリダイゼーション反応を行う。次に、洗浄用試薬を検出部に送液し、４８℃にて２０分保持することにより、非特異に吸着した核酸を除去する洗浄反応を行う。さらに、挿入剤溶液を検出部に送液し、ハイブリダイゼーションした核酸分子と挿入剤溶液分子を相互作用させる。最後に各電極に電圧を印加し、挿入剤溶液分子の酸化反応に伴う電流値を測定し、得られた電流信号を解析することにより、核酸検出を行う。

核酸プローブAが固定化された電極から得られた電流値が、核酸プローブBが固定化された電極から得られた電流値よりも大きかったため、採取した試料中のＤＮＡは、CTG CCACGGAAAG CATという配列を持つことがわかった。

この発明の一実施の形態に係る核酸検出デバイスを概略的に示す斜視図である。 図１及び図２に示した核酸検出デバイスを概略的に示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図１に示した核酸検出デバイスを展開して示す上面図、正面図及び両側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示した核酸検出デバイスの側部構造を概略的に示す上面図及び側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示した核酸検出デバイスの他の側部構造を概略的に示す側面図である。 この発明の一実施の形態に係る核酸検出デバイスを利用した核酸検出装置を示す模式的に示すブロック図である。 図６に示す核酸検出装置におけるサンプル注入から核酸検出に至る処理を示すフローチャートである。 図１及び図２に示す核酸検出デバイスの流路及び気体出入力口の配置を模示的に示す模式図である。 図１及び図２に示す核酸検出デバイスの流路及び気体出入力口の他の配置を模示的に示す模式図である。 図１及び図２に示す核酸検出デバイスの流路及び気体出入力口の他の配置を模示的に示す模式図である。 図１及び図２に示す核酸検出デバイスの流路及び気体出入力口の他の配置を模示的に示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの流路及び気体出入力口の他の配置を模示的に示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの気体出入力口の構造例を模示的に示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの気体出入力口の他の構造例を模示的に示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの気体出入力口の他の構造例を模示的に示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの気体出入力口の他の構造例を模示的に示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの気体出入力口の他の構造例を模示的に示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの核酸抽出・増幅チャンバをクリップで封鎖する構造例を模示的に示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１及び図２に示す核酸検出デバイスの核酸抽出・増幅チャンバを加熱する加熱部の構造例を模示的に示す模式図である。

符号の説明

Ｓ．．．試料（サンプル）、ＣＨ１，ＣＨ２．．．流路、Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ．．．試薬、１０．．．ＤＮＡチップ、１２Ａ，１２Ｂ．．．核酸抽出・増幅チャンバ、１４．．．加熱部、１４−１，１４−２．．．加熱ヘッド、１８．．．試薬チャンバ、２０．．．検出部、２２．．．洗浄用試薬保管部、２３．．．挿入剤溶液保管部、２４．．．前処理部、２５Ａ，２５Ｂ．．．前処理用試薬保管部、２６．．．送液部、２７．．．弾性配管チューブ、３０Ａ，３０Ｂ．．．気体出入路、４８Ａ、４８Ｂ．．．試料投入口、７０．．．上部構造、７２，７４．．．側部構造、７６．．．ベース部、９４．．．加圧ローラー、９０Ａ，９０Ｂ．．．押出部、９４Ａ，９４Ｂ．．．プッシュ機構

Claims (12)

1. 核酸検出前に試料に含まれる核酸を処理する為の前処理部と、
   前記核酸を検出する為の検出部と、
   前記前処理部に連通され、前記前処理部で処理に利用される処理用試薬を保管する前処理用試薬保管部と、
   前記前処理部から前記検出部に前記試料が供給された後に前記検出部を洗浄する為の洗浄用試薬を保管する為の洗浄用試薬保管部と、
   前記洗浄用試薬保管部を前記検出部に連通させる第１流路部及び前記前処理部を前記検出部に連通させる第２流路部から構成され、前記第１及び第２流路部で閉流路を形成する流路と、
   当該閉流路を外部に連通させる気体出入路と、
   前記核酸検出前に前記気体出入路を遮断し、前記流路を閉流路に維持する為の密閉機構であって、前記前処理用試薬及び洗浄用試薬を凍結保管する際には前記気体出入路と前記流路を開放に維持し、前記前処理用試薬及び洗浄用試薬を融解した後において、前記気体出入路を外部から遮断する密閉機構と、
   を備えることを特徴とする核酸検出用デバイス。
2. 前記前処理部における前処理は、前記核酸を抽出する核酸抽出工程、及び、前記核酸を増幅する核酸増幅工程の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１の核酸検出用デバイス。
3. 前記気体出入路は、前記洗浄用試薬保管部の両側の前記流路に連通されることを特徴とする請求項１記載の核酸検出用デバイス。
4. 前記洗浄用試薬保管部と前記第１流路部とが形成されている第１プレート部、前記前処理部と前記前処理用試薬保管部と前記第２流路部とが形成される第２プレート部、並びに、前記第１及び第２プレート部間に設けられ、前記検出部が形成される第３プレート部から構成されることを特徴とする請求項１の核酸検出用デバイス。
5. 前記気体出入路は、前記第１プレート部に形成され、前記第１流路部に連通されることを特徴とする請求項４に記載の核酸検出用デバイス。
6. 前記密閉機構は、前記気体出入路の開口を塞ぐ栓構造を備え、前記気体出入路開口部及び前記栓構造の少なくとも一方が弾性部材で作られていることを特徴とする請求項１記載の核酸検出用デバイス。
7. 前記密閉機構は、前記前処理部に検体を投入する為の検体投入用治具に一体化して設けられていることを特徴とする請求項６記載の核酸検出用デバイス。
8. 前記密閉機構は、温度により膨張収縮する部材を含み、膨張により前記気体出入路を遮断することを特徴とする請求項１記載の核酸検出用デバイス。
9. 前記密閉機構は、外部から与えられる電気信号により膨張収縮する部材を含み、膨張により前記気体出入路を遮断することを特徴とする請求項１記載の核酸検出用デバイス。
10. 前記気体出入路は、前記洗浄用試薬を前記洗浄用試薬保管部に注入するための注入口としての機能を有することを特徴とする請求項１記載の核酸検出用デバイス。
11. 核酸検出前に試料に含まれる核酸を処理する為の前処理部と、
    前記核酸を検出する為の検出部と、
    前記前処理部に連通され、前記前処理部で処理に利用される処理用試薬を保管する前処理用試薬保管部と、
    前記前処理部から前記検出部に前記試料が供給された後に前記検出部を洗浄する為の洗浄用試薬を保管する為の洗浄用試薬保管部と、
    前記洗浄用試薬保管部を前記検出部に連通させる第１流路部及び前記前処理部を前記検出部に連通させる第２流路部から構成され、前記第１及び第２流路部で閉流路を形成する流路と、
    前記前処理部内の流路の少なくとも一部を前記流路から遮断して前記処理部の前記流路の一部を孤立させる締結具であって、核酸検出時に前記前処理部を前記流路に連通させる開放機能を有する締結具と、
    前記閉流路を外部に連通させる気体出入路と、
    前記核酸検出前に前記気体出入路を遮断し、前記流路を閉流路に維持する為の密閉機構であって、前記前処理用試薬及び洗浄用試薬を凍結保管する際には前記気体出入路と前記流路を開放に維持し、前記前処理用試薬及び洗浄用試薬を融解した後において、前記気体出入路を外部から遮断する密閉機構と、
    を具備することを特徴とする核酸検出用デバイス。
12. 核酸検出前に試料に含まれる核酸を処理する為の前処理部と、
    前記核酸を検出する為の検出部と、
    前記前処理部に連通され、前記前処理部で処理に利用される処理用試薬を保管する前処理用試薬保管部と、
    前記前処理部から前記検出部に前記試料が供給された後に前記検出部を洗浄する為の洗浄用試薬を保管する為の洗浄用試薬保管部と、
    前記洗浄用試薬保管部を前記検出部に連通させる第１流路部及び前記前処理部を前記検出部に連通させる第２流路部から構成され、前記第１及び第２流路部で閉流路を形成する流路と、
    とから構成される核酸検出用デバイスを組み込んで核酸の検出を行う核酸検出装置であって、加熱具を備え、核酸検出に際してこの加熱具を前記前処理部に押し付けて前記前処理部を前記流路から遮断するとともに前記前処理部を加熱する加熱部と、
    を具備することを特徴とする核酸検出装置。

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