分析システム
【課題】反応試薬を予め貯蔵し分析後に試薬と共に処分しうる分析システムを得る。
【解決手段】被検体が導入される反応セル１１３と、反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部１１１と、を有し、試薬を反応セルに流して反応を光学的に検出してＤＮＡ分析を行う分析システムにおいて、反応セル１１３と、１検査分の試薬が内蔵された試薬貯蔵部（ｄＮＴＰ槽）１１１と、を有する分析チップと、分析チップが着脱可能として装着される分析装置と、分析チップが分析装置に装着された場合、試薬を試薬貯蔵部から反応セルに注入する分析装置に設けられたポンプ１０１と、を備え、反応セル１１３に被検体を導入した後に、ポンプ１０１を駆動して試薬を反応セル１１３に注入し、分析装置に設けられた光検出器によりＤＮＡ分析を行う。
【解決手段】被検体が導入される反応セル１１３と、反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部１１１と、を有し、試薬を反応セルに流して反応を光学的に検出してＤＮＡ分析を行う分析システムにおいて、反応セル１１３と、１検査分の試薬が内蔵された試薬貯蔵部（ｄＮＴＰ槽）１１１と、を有する分析チップと、分析チップが着脱可能として装着される分析装置と、分析チップが分析装置に装着された場合、試薬を試薬貯蔵部から反応セルに注入する分析装置に設けられたポンプ１０１と、を備え、反応セル１１３に被検体を導入した後に、ポンプ１０１を駆動して試薬を反応セル１１３に注入し、分析装置に設けられた光検出器によりＤＮＡ分析を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者に対してＤＮＡ分析を行う分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＣテスティングに使用しうる分析装置として、特許文献１には本分析装置は、表面に流体が流れる微細な溝を有する有機ポリマー製の平板を有するチップと、チップ上の溝内の液体の少なくとも一部分に励起光を照射して、前記液体の部分的な温度変化に伴う物理量変化を計測する光熱変換検出装置を備えた分析装置が開示されている。これは、まず、チップ内の検体用液だめに検体を２００μＬ、また試薬用液だめに試薬を２００μＬ分注する。そして、前記検体用液だめと試薬用液だめから廃液だめへの電気浸透流を発生させ、検査用液だめと廃液液だめを連絡する溝を通じて検体を廃液だめに送り、また試薬用液だめと廃液液だめを連絡する溝を通じて試薬を廃液だめに送る。この時、前記２種類の溝が廃液だめの上流側で合流するため、合流した１本の溝内で試薬と検体が混合され、３〜５分間で反応が完結する。そして、反応が完結した検体にレーザー光を照射し、光熱変換法により検出するものである。
【０００３】
また、特許文献２には、試薬を内包した核酸の増大検出装置が開示されている。また、特許文献３には、試薬を内包した使い捨て式カートリッジが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６６７５９号公報
【特許文献２】特開平６−１９７７５１号公報
【特許文献３】特開２００１−５２７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記公知例に記載の分析装置は、検体と試薬が分析チップの溝内を流れながら反応するため反応のために供給する試薬の量の低減には限度がある。また、流れながら混合する形態のため反応時間の短縮が十分でない。
【０００６】
予め反応に要する試薬を貯蔵した基板等の容器に被検体を供給してその中で反応させ、分析後に前記容器を廃棄するような用い方をする分析装置においては迅速な分析を行うことが重要である。また、簡便で精度の高い分析を行うことが要求される。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、反応試薬を予め貯蔵し分析後に試薬と共に処分しうる分析チップ、分析装置を提供することにある。特に、取り扱いが容易で迅速な分析ができるディスポーザブルな分析チップ、或いはそれを備えた分析システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、を有し、前記試薬を前記反応セルに流して反応を光学的に検出してＤＮＡ分析を行う分析システムにおいて、前記反応セルと、１検査分の試薬が内蔵された前記試薬貯蔵部（ｄＮＴＰ槽）と、を有する分析チップと、前記分析チップが着脱可能として装着される分析装置と、前記分析チップが前記分析装置に装着された場合、前記試薬を前記試薬貯蔵部から前記反応セルに注入する前記分析装置に設けられたポンプと、を備え、前記反応セルに前記被検体を導入した後に、前記ポンプを駆動して前記試薬を前記反応セルに注入し、前記分析装置に設けられた光検出器によりＤＮＡ分析を行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、取り扱いが容易で迅速な分析ができ、反応試薬を予め貯蔵し分析後に試薬と共に処分しうる分析チップ及びそれを備えた分析システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
分析チップは、被検査体を貯蔵し、該被検査体と分注された試薬との反応を進行させる反応セルと、前記反応セルに連絡した、試薬を貯蔵する試薬貯蔵部(１個あるいは複数個)と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部を結ぶ連絡管（ノズル）を備えるディスポーザブルな分析チップであることができる。なお、この反応セルは大気解放でも密閉型でもよい。また反応セルの個数は１個あるいは複数個であってよい。
【００１１】
具体的には以下の構成を有することができる。
（１）分析チップは、被検体の供給部で試薬との反応を行うよう形成するものである。
【００１２】
具体的には、基板と、前記基板に形成され、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有することを特徴とする分析チップである。
【００１３】
前記のように被検体が供給される部分で反応を行うことで、試薬が混合される部分より下流側に流下して反応部を構成するよりも試薬量を少量化することができ、迅速な反応を行うことができる。このため、使い切りの分析チップに好適である。
（２）分析チップは、外部流体による試薬の流れの制御供給機構を備えるものである。
【００１４】
例えば、基板と、前記基板に形成され、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、前期試薬貯蔵部に連絡し、前記試薬を前記試薬貯蔵部から前記試薬ノズル部に流動させる流体を前記試薬貯蔵部に供給する流体供給経路と、を有することを特徴とする分析チップである。
例えば、前記流体供給経路は、外部から前記流体を導入する導入部を備える。
（３）分析チップは、微細流路で試薬貯蔵部と反応セルとを連絡するものである。
【００１５】
例えば、基板と、前記基板に形成され、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有し、前記流路は、少なくとも前記被検体が導入される前の状態で、前記試薬貯蔵部から前記反応セルにつながる間隙が形成されてなることを特徴とする分析チップである。
特に、微細流路は流路断面積が１５,０００μｍ2以下の領域を有するようにすることが好ましい。
（４）前記（１）から（３）の何れかにおいて、前記外部から流体を供給する機構の代わりに前記試薬貯蔵部は外力により前記試薬貯蔵部の容積を減少させるよう変形する領域を備えるようにすることができる。
（５）前記（１）から（４）の何れかにおいて、前記流体供給経路は、前記試薬ノズルの前記試薬貯蔵部への連絡部から前記試薬貯蔵部の内壁における最も離れた領域までの距離の８０％以上の距離の領域で前記試薬貯蔵部への連絡部が形成されることを特徴とする。
（６）前記（１）から（５）の何れかにおいて、前記基板は、第一の基板と前記第一の基板の一主面側に形成された第二の基板とを有し、前記試薬貯蔵部は前記第一の基板と前記第二の基板との間に前記試薬が貯蔵される領域が形成され、前記一主面を貫く方向に関して、前記試薬貯蔵部が形成される領域の外側の領域に前記試薬ノズルの少なくとも一部が形成される。
（７）前記（１）から（６）の何れかにおいて、前記試薬ノズルより、前記流体供給経路の容積の方が大きく形成される。
（８）前記（１）から（７）の何れかにおいて、前記試薬ノズルより前記流体供給経路の最小流路断面積の方が大きく形成される。
（９）前記（１）から（８）の何れかにおいて、前記試薬貯蔵部と、前記試薬貯蔵部と反応セルを連絡する試薬ノズルとを複数備える。
（１０）前記（１）から（９）の何れかにおいて、少なくとも前記反応セルは、導入される被検体と試薬との反応に基づく光を反射する反射板を前記基板に設置する。
（１１）前記（１）から（１０）の何れかにおいて、前記基板は有機材料を主構成要素とする。
（１２）前記（１）から（１１）の何れかにおいて、分析チップの反応セルと試薬貯蔵部とを結ぶ流路はできるだけ等しくすることが好ましい。例えば、前記基板に前記試薬貯蔵部が複数形成され、前記試薬貯蔵部から前記反応セルまでの流路のうち最短の流路は最長の流路の９５％以上の長さを有する。これにより、液の供給量の制御が容易となり、精度良い検出ができるチップを提供することができる。例えば、遺伝子情報を含む被検体を供給する場合等、試薬により発光或いは蛍光反応をさせる場合等に好適である。
【００１６】
本分析装置は、前記少なくとも何れかの特徴を備えた分析チップを支持する部材（この部材は、分析チップの流路と連絡する流路、および吸着用の溝を備えていることが好ましい）、分析チップを前記支持部材に脱着可能に固定する固定機構、基板の流路と分析チップの流路を通じて分析チップ内の試薬貯蔵部に流体を送液して試薬貯蔵部内の試薬を分析チップ内の反応セルに押し出す機構（ポンプ），貯蔵された被検査体と分注された試薬との反応を検出する検出部（反応検出は、発光，蛍光，比色いずれも可）を備えることが好ましい。
（１３）例えば、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡する試薬ノズル部と、を有する分析チップを設置する分析チップ設置部と、前記試薬貯蔵部の前記試薬を前記試薬ノズル部に排出させる流体を前記分析チップ試薬貯蔵部に供給する供給機構と、前記反応セルに対向して前記反応セルで生じる光を検出する検出部と、を有する分析装置である。
（１４）前記（１３）において、いわゆる真空チャックにより分析チップを保持するようにすることが好ましい。
【００１７】
例えば、前記分析チップ設置部には、前記分析チップを前記分析チップ設置部に固定する固定機構を備える。また、前記分析チップ設置部に減圧ポンプに連絡する経路を備える。
【００１８】
本分析装置により、ＰＯＣテスティングに用いる分析装置をはじめとする医療現場で使用する分析装置に好適な、小型・可搬で、分析結果が迅速に得られる装置を提供することができる。また、診療所など患者に近いところでルーチン検査に用いるのに好適な、取り扱いが容易な装置を形成することができる。
【００１９】
また、微量の試薬ですむので検体毎にチップを交換して廃棄するような使用形態にも適する。
【００２０】
また、分析方法としては、被検体を収容した反応セルを温度制御機構により昇温し、前記被検体をある温度まで短時間に昇温する手順、前記反応セルにおいて、被検体と供給された試薬との反応に由来する発光を検出する手順、反応セルを冷却して前記被検体を室温まで短時間に冷却する手順、とを含むことが好ましい。
（１５）複数のヌクレオチドを供給する場合に間に一旦温度を低下させて昇温させる工程を有する。
【００２１】
具体的には、一本鎖ＤＮＡを含む被検体に第一のヌクレオチドを供給する第一の供給工程と、前記被検体に前記第二のヌクレオチドを供給する第二の供給工程と、を有し、前記第一のヌクレオチドと前記被検体とを室温より高い第一の温度にする第一の昇温工程と、前記第一の温度から前記第一の温度より低い第二の温度にする工程と、前記第二のヌクレオチドと前記被検体とを前記第二の温度より高い第三の温度にする工程と、有することを特徴とする分析方法である。
【００２２】
なお、前記第一の供給工程の後に、前記第一のヌクレオチドと前記被検体との作用の有無を検知する第一の検知工程を備えることが好ましい。また、前記第二の供給工程の後に、前記第二のヌクレオチドと前記被検体との作用の有無を検知する第二の検知工程を備えることが好ましい。
【００２３】
前記披検体は、例えば、プライマを備えた一本鎖ＤＮＡを含むものであることができる。前記ヌクレオチドは前記ＤＮＡを構成する塩基に対して相補性を有するものを含む。
ＡＴＧＣの各ヌクレオチドを順次供給するようにすることが好ましい。また、前記第一或いは第三の温度は、４５度以下であることが好ましい。或いはまた、２５度以上であることが効果的である。
（１６）生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵された試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有する分析チップを提供する工程と、前記提供された分析チップの前記試薬貯蔵部の試薬を冷却して凝固する工程と、前記凝固した試薬を貯蔵する前記分析チップを搬送する工程と、前記搬送された前記分析チップを昇温して前記試薬を融解する工程と、前記反応セルに生体から採取された被検体が導入され、前記試薬と混合される工程と、前記混同により生じる反応を検知する工程と、を有することを特徴とする分析チップの使用方法である。
【００２４】
これにより、試薬の劣化を抑制でき、分析チップ搬送等の取り扱い時に外力が加わった場合でもチップの損傷や貯蔵試薬の流動を抑制できる。また、簡易で精度の高い分析ができる分析チップを提供できるので、高信頼性の分析を行うことができる。生化学分析用の多くの試薬のように失活が早いものであっても活性の高い状態で分析を実施できる。また試薬の失活を防ぐためにユーザが検査直前に試薬のタンクから試薬だめに分注する場合に比べ、ユーザの分注の負担及び試薬の汚染の可能性を簡易に抑制できる。
【００２５】
また、例えば、分析チップは、前記流路は、少なくとも前記被検体が導入される前の状態で、前記試薬貯蔵部から前記反応セルにつながる間隙が形成される形態を有するものであることが好ましい。
（１７）分析チップの取り扱いに関しては、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵された試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有する分析チップを提供する工程と、前記提供された分析チップの前記試薬貯蔵部の試薬を冷却して凝固する工程と、前記凝固した試薬を貯蔵する前記分析チップを搬送する工程と、を有することを特徴とする分析チップの使用方法を用いることが好ましい。
（１８）前記（１６）のように凝固する代わりに、提供された分析チップを冷却装置に導入して、前記分析チップの前記試薬貯蔵部の試薬が凝固する温度以上の温度に冷却する工程と、前記分析チップを前記冷却装置の外よりも温度が低く且つ前記試薬が凝固する温度以上の温度で搬送する工程と、前記搬送された前記分析チップを昇温する工程と、前記反応セルに生体から採取された被検体が導入され、前記試薬と混合される工程と、前記混同により生じる反応を検知する工程と、を有することを特徴とすることもできる。
【００２６】
これにより、試薬の活性の低下を抑制できるので、このような試薬を貯蔵した分析チップを用いることにより精度良い効率的な分析を行うことができる。特に、試薬に酵素を含む場合、冷却して酵素の活性低下を抑制できる。加えて、予め試薬を貯蔵した分析チップを昇温して被検体と前記試薬を分析チップで混合することにより、検査時の分注装置により分注する場合に分注装置に付着する洗浄液等との接触によるＰＨの変化等による活性低下を抑制できる。
【００２７】
また、特に、凝固する場合に比べて液体状態で冷蔵する工程を有するので凝固時に前記流路が堆積膨張し、変形するのを防止できる点で好ましい。なお、例えば、前記温度は
１０℃以下程度であって凝固以上の温度とすることができる。
【００２８】
また、例えば、分析チップは、前記流路は、少なくとも前記被検体が導入される前の状態で、前記試薬貯蔵部から前記反応セルにつながる間隙が形成される形態を有するものであることが好ましい。
（１９）また、分析チップの取り扱いについて、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵された試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有する分析チップを提供する工程と、前記提供された分析チップを冷蔵装置に導入して、前記試薬貯蔵部の試薬を前記試薬の凝固点以上の温度に冷却する工程と、前記分析チップを前記冷却装置の外よりも温度が低く且つ前記試薬が凝固する温度以上の温度で搬送する工程と、を有することを特徴とする分析チップの使用方法を用いることができる。
（２０）また、被検体の遺伝子に関する分析を行う複数のユーザに対して、ネットワークを介して接続された遺伝子情報に関するデータベースを備えた情報管理センタであって、前記情報管理センタは、前記ユーザから前記分析結果情報と前記ユーザのＩＤとを受信し、前記受信された前記分析結果情報を対応する前記データベースの情報とに基いて評価した評価情報を前記ユーザに送信し、前記分析結果情報を前記ユーザから送信された前記ユーザと前記情報管理センタとを連絡するネットワークとを前記データベースに組込むことを行うことを特徴とする情報管理センタである。前記送信には送信装置或いは受信には受信装置、組込みには制御装置を備えることができる。
（２１）前記（２０）において、前記情報管理センタは、前記分析に使用した装置の使用情報とを受信し、前記情報管理センタは、ネットワークを介して接続された前記使用情報を利用するサービスプロバイダに前記使用情報を送信し、また、前記サービスプロバイダからデータベースの情報に関する情報を受信する。
（２２）（２０）或いは（２１）の少なくとも一方においてサービスプロバイダは、前記情報管理センタから、前記分析に使用する装置の使用情報を受信し、前記データベースの情報に関する情報を前記情報センタに送信する。
【００２９】
なお、前述のような分析チップ，分析装置等を用いることにより、在宅やベッドサイドでの検査や、一般診療所での患者の近くでの迅速検査等、いわゆるＰＯＣ（Point−of−
Care）テスティングを好適に実施できる。
【００３０】
具体的には、例えば、前述の微小な反応セルを有する分析チップと簡便な光検出器を組み合わせることにより、分析時間が従来よりも短縮され、かつ小型で可搬な分析装置を提供することが出来る。またディスポーザブルな分析チップに予め１検査分のみの試薬を内蔵し、分析チップを凍結した状態でユーザに提供することで、ＰＯＣ検査に最適な環境を作ることができる。また、本発明の分析チップを核としたＰＯＣ向けの検査サービスの態勢を敷くことにより、遺伝子情報や臨床データを活かした好適な医療サービスを提供できる。
【００３１】
本発明の一実施例として、ＤＮＡの塩基配列の分析を行う例を説明する。
（分析の原理）
ＤＮＡ塩基配列の分析方法の一つとして、プライマが結合したＤＮＡサンプルのプライマ以降の塩基配列を分析する手法がＰＣＴＷＯ９８／２８４４０号に開示されている。具体的には、ＤＮＡサンプルを構成する４種の塩基、すなわちアデニン(A)，シトシン(C)，グアニン(G)，チミン(T)に対して、それぞれ相補性（AはTと、CはGと、水素結合で引き合う性質）を有する４種のデオキシヌクレオチド三リン酸（ｄＮＴＰ）、すなわちデオキシチミン三リン酸（ｄＴＴＰ），デオキシグアニジン三リン酸（ｄＧＴＰ），デオキシシトシン三リン酸（ｄＣＴＰ），デオキシアデニン三リン酸（ｄＡＴＰ）をＤＮＡサンプルに順次加える。
【００３２】
添加したｄＮＴＰがＤＮＡサンプルに結合した時、副産物としてピロリン酸が生成するので、そのピロリン酸を発光反応により検出する。４種のｄＮＴＰを順次加えてどのdNTPを加えた時に発光するかを見ることで、ＤＮＡサンプルの塩基配列を読み取ることができる。上記の反応行程は、大きく分けて以下の３段階である。
・第１段階
ＤＮＡポリメラーゼ（ＤＮＡ合成酵素）の存在下、添加したｄＮＴＰがＤＮＡサンプルに結合すると、プライマが伸長し、ｄＮＴＰからピロリン酸（ＰＰｉ）が遊離する。
【００３３】
(ＤＮＡ)n＋ｄＮＴＰ→(ＤＮＡ)n+1＋ＰＰｉ…(１)
・第２段階
ＰＰｉはアデノシン三リン酸スルフリラーゼ（ＡＴＰスルフリラーゼ）の存在下、アデノシン５′−ホスホ硫酸（ＡＰＳ）と反応することで、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）へと変換される。
【００３４】
ＰＰｉ＋ＡＰＳ→ＡＴＰ＋ＳＯ42- …(２)
・第３段階
生成したＡＴＰは、ルシフェラーゼの存在下、ルシフェリンと反応し、発光体であるオキシルシフェリンを生成する。その発光を検出することにより、プライマの伸長が分析される。すなわち、添加したｄＮＴＰとＤＮＡサンプルとの結合の有無が確認される。
ＡＴＰ＋luciferin＋O2→ＡＭＰ＋ＰＰｉ＋oxyluciferin＋ＣＯ２＋光 …(３)
なお、未反応の前記ｄＮＴＰと余剰ＡＴＰは、アピラーゼ等の核酸分解酵素により分解される。
ｄＮＴＰ→dＮＤＰ＋ＰＰｉ→dＮＭＰ＋ＰＰｉ …(４)
ＡＴＰ→ＡＤＰ＋ＰＰｉ→ＡＭＰ＋ＰＰｉ …(５)
（分析装置の構成）
分析装置の構成を図１，図２，図３を用いて説明する。図１は分析装置の斜視図、図２は分析チップの詳細図、図３はポンプの断面図である。
本分析装置は大きく分けて，基板１００・分析チップ１１０・光検出器１２０の３つの構成要素から成る。基板１００は、微量の流体(本実施例では、１回の送液量が0.1μＬ)を送液する４つのポンプ１０１-i（ｉ＝１，２，３，４）、ポンプから出た流体が流れる４本の基板流路１０２-i（ｉ＝１，２，３，４）、分析チップ１１０の反応セル１１３を配置する領域に形成する分析チップ１１０の温度を最適化するための温度制御機構１０３、分析チップ１１０を吸着させるための吸着溝１０４から構成される。なお、本実施例では４種類のｄＮＴＰ（ｄＡＴＰ，ｄＴＴＰ，ｄＧＴＰ，ｄＣＴＰ）を扱うため、ポンプ
１０１-iや基板流路１０２-iの数が４であるが、分析用途に応じてそれらの数を変更することができる。
温度制御機構１０３にペルチェを使用した場合、印加電流の向きを変えるだけで分析チップ１１０の昇温・冷却操作を簡便に行うことができる。
【００３５】
ポンプ１０１-iの形態は特に限定されるものではない。本実施例においては、図３に示されるように厚さ１.5mm程度のシリコン製容積型ポンプであり、マイクロファブリケーションにより吸入口１３１、吐出口１３２、ダイアフラム１３３、ポンプ室１３４、吸入弁１３５および吐出弁１３６等の加工が施されている。ポンプの駆動は、外部のアクチュエーター１３７でダイアフラム１３３を変形させることにより行う。すなわち、ダイアフラム１３３が上方に膨らんだ時はポンプ室１３４の内部が減圧されるため、吐出弁１３６が閉じて吸入弁１３５が開き、吸入口１３１からポンプ室１３４に液体が吸入される。次に、ダイアフラム１３３が下方に凹むとポンプ室１３４の内部が加圧されるため、吸入弁
１３５が閉じて吐出弁１３６が開き、吐出口１３２からポンプ室１３４の外部へと液体が吐出される。
【００３６】
基板１００上に置く分析チップ１１０は、４種類のｄＮＴＰ（ｄＡＴＰ，ｄＴＴＰ，
ｄＧＴＰ，ｄＣＴＰ）をそれぞれ保管する４つのｄＮＴＰ槽１１１-i（ｉ＝１，２，３，４）、すなわちｄＡＴＰ槽１１１-1、ｄＣＴＰ槽１１１-2、ｄＴＴＰ槽１１１-3、dGTP槽１１１-4と、基板１００流路から送られた流体を各ｄＮＴＰ槽１１１-iに連絡する４本の分析チップ流路１１２-i（ｉ＝１，２，３，４）を有する。基板の基板流路１０２-iに接続される領域を備え、ＤＮＡサンプルとｄＮＴＰが反応する反応セル１１３と、反応セル１１３と４つのｄＮＴＰ槽１１１-iを連結する４本のｄＮＴＰノズル１１４-i（ｉ＝１，２，３，４）、すなわちｄＡＴＰノズル１１４-1、ｄＣＴＰノズル１１４-2、ｄＴＴＰノズル１１４-3、ｄＧＴＰノズル１１４-4から構成される。なお上述のように、分析チップ流路１１２-iやｄＮＴＰ槽１１１-i、ｄＮＴＰノズル１１４-i、および反応セル１１３の数は分析用途に応じて変更することが出来る。前記ｄＮＴＰノズルは同様の長さであることが好ましい。例えば、最長のｄＮＴＰノズルの９５％の長さ以上の長さを最も短いノズルが有していることが好ましい。それにより、液量の供給制御が容易となり精度より分析ができる。
【００３７】
この分析チップ１１０を基板１００の上に置き、基板１００を固定する。そして、分析チップ流路１１２-iと基板流路１０２-iを連絡させる。具体的には、基板１００の吸着溝１０４を真空排気用ポンプ１０５により真空引きすることにより、分析チップ１１０は基板１００に吸着することができる。このように真空チャックを行うことで、基板流路
１０２-iと分析チップ流路１１２-iが確実に接続され、流体の漏れを防止する一方で、分析チップ１１０は基板１００に対して容易に着脱可能となる。分析チップ１１０をＰＯＣ用途で使い捨てとするには、真空チャックによる分析チップ１１０の固定方式が極めて実用的である。
【００３８】
光検出器１２０は、光検出器１２０受光面が反応セル１１３に対向して配置する（例えば、反応セル１１３の上にくるよう配置する）。光検出器１２０としてはＣＣＤカメラ、光電子倍増管、フォトダイオード等を使用できるが、装置を小型化するにはフォトダイオードが好ましい。
【００３９】
本発明の実施例の形態では、大型の励起用レーザーを用いなくとも、分析チップ１１０を基板１００上に置いて簡便な光検出器１２０を組み合わせて、小型で可搬な分析装置を提供することが出来る。
（分析チップの作成）
分析チップ１１０の材料として、加工費用が高くまた割れ易いガラスよりも、廃棄処理性に優れる樹脂のほうが好ましい。樹脂の種類は特に限定されるものではないが、本実施例では以下の優れた特性を有するポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：ダウコーニングアジア社製，シルポット１８４）を使用した。
・生体適合性良好（通常のシリコンゴムは生理的に不活性）
・サブミクロンの精度で型の転写が可能（硬化前は低粘度で流動性に富むため、複雑な形状の細部まで良好に浸透）
・低コスト（マイクロデバイス材料のパイレックス（登録商標）ガラスより安価）
・焼却により容易に廃棄可能
以下に樹脂基板（以下には、一例としてＰＤＭＳを使用した場合を記載）を使用した分析チップ１１０作成の流れを図４に示す。分析チップは、分析チップの構成要素を型どるパターンをフォトリソグラフィー技術により作成し、このパターンを樹脂に転写成形して成型することができる。
【００４０】
プロセスは大きく分けて、〔１〕ＰＤＭＳに転写するパターンの成形，〔２〕ＰＤＭＳへのパターン転写，〔３〕ＰＤＭＳ同士の接合、からなる。
〔１〕ＰＤＭＳに転写するパターンの成形
パターンの材料として感光性厚膜レジスト２０７(Micro.Chem社製，ＮＡＮＯＳＵ−８)をシリコンウェハ２０８に塗布（ステップ２０１）、フォトマスク２０９を感光性厚膜レジスト２０７の上に置いて露光（ステップ２０２），現像の行程（ステップ２０３）を経てマイクロパターンが成形される。尚、製法はこれに限られるわけではない。本方法によればウェットエッチングによるフォトファブリケーションより、短形断面を保持しながら曲線形状を成形できる長所を有する。
〔２〕ＰＤＭＳへのパターン転写
ＰＤＭＳ２１０をパターン上に塗布，加熱することによりＰＤＭＳ２１０は硬化する
（ステップ２０４）。凸形状のマイクロパターンより、凹形状のＰＤＭＳ２１０が得られる（ステップ２０５）。
〔３〕ＰＤＭＳ同士の接合
パターンが転写されたＰＤＭＳ２１０の表面を酸素プラズマ処理し、２枚のＰＤＭＳ
２１０を重ねあわせることで、ＰＤＭＳ２１０同士は接合する。接合強度は、接合部位を剥がそうとするとＰＤＭＳ２１０が破断するほど充分なものである。なお、一方をPDMSとして、シリコン，ガラスと接合させてもよい。
【００４１】
上記の方法により得られた分析チップ１１０の断面を図５に示す。図５に示されるように、ｄＮＴＰノズル１１４-iおよび反応セル１１３をパターン成形したＰＤＭＳ第１層
１１５（縦２５mm，横２５mm，厚さ１mm）と、ｄＮＴＰ槽１１１-i，分析チップ流路
１１２-iおよび反応セル１１３をパターン成形したＰＤＭＳ第２層１１６（縦２５mm，横２５mm，厚さ１mm）とを接合したものである。なお、分析チップ流路１１２-i，ｄＮＴＰ槽１１１-iとｄＮＴＰノズル１１４-iおよび反応セル１１３をパターン成形したＰＤＭＳと、何もパターン成形していない平板のＰＤＭＳとを接合して作成することも勿論可能である。
【００４２】
上記の方法で作成された反応セル１１３が貫通穴である場合は、底となる板が必要である。前述のように、分析チップ１１０の底板は温度制御機構１０３から反応セル１１３に熱を伝える媒体の役割も果たすことから、熱伝導性が良い材料であることが好ましい。さらに、底板の表面が鏡面であれば、反応セル１１３内での試薬の発光が底板に反射し、反応セル１１３上部の光検出器１２０により検出される発光強度が増加する。分析チップ
１１０の底板として、反射率の異なる材質Ａ，材質Ｂ，材質Ｃの３種類を分析チップ110の底部に取り付け、ＤＮＡ分析の最終かつ代表反応であるＡＴＰとルシフェリン・ルシフェラーゼの発光反応（式（３））を行った結果を図６に示す。材質Ｃとしてシリコンウェハの切片を使用すると、その鏡面による反射効果で発光量が材質Ａ（ガラス）使用時よりもかなり大きくなった。そこで、熱伝導性が良好であり、かつＰＤＭＳとの接合が酸素プラズマ処理のみで容易に行えるシリコンウェハの切片を分析チップ１１０の底板として取付けた。例えば、前記底板１１０又は反応セル１１３の底部は前記分析チップの表面の反射率より大きくなるよう形成する。
なお、ＰＤＭＳの成形方法は上記の手法に限定されるものではなく、例えば押し出し成形によって加工することもできる。
【００４３】
分析チップ１１０の構成要素の寸法は以下の通りである。ｄＮＴＰ槽１１１-iは縦１０mm，横１０mm，深さ０.１mm で容量が１０μＬである。なお、ｄＮＴＰ槽１１１-iの形状は、特に限定されるものではない。
【００４４】
分析チップ流路１１２-iは断面形状が縦１mm，横０.１mmで長さ２mmで、ｄＮＴＰ槽
１１１-iにつながっている。分析チップ流路１１２-i端は、ｄＮＴＰノズル１１４-iの端面から最も離れた領域付近に形成されることがこのましい。ｄＮＴＰ槽１１１-iにおける最も離れた部位までの距離の８割以上の距離を持つ領域に形成される。これにより円滑な流動及び液を効果的に使用できるので好ましい。またｄＮＴＰノズル１１４-iの断面形状は縦４０μｍ，横２０μｍで長さ４mmである。ｄＮＴＰノズル１１４-iの断面積を1000
μｍ2以下と十分小さくすることで、ｄＮＴＰ槽１１１-iから反応セル１１３への試薬の漏れ込みを効果的に防止することができる。ｄＮＴＰノズル１１４-iの断面積を８００
μｍ2以下とするとより好ましく、５００μｍ2以下とするとさらに好ましい。
【００４５】
このようにｄＮＴＰノズル１１４-iの断面積を充分小さくすることで、流体をハンドリングする為の弁を用いず、簡便な構造とすることができる。なお、下限は例えば、液供給時の脈動防止の観点から８０μｍ2以上の断面積を有することが好ましい。または、液中の気泡が発達して送液の妨げとならないよう、３００μｍ2以上の断面積を有することが好ましい。また、冷凍して分析チップを搬送することを考慮して３００μｍ2以上の断面積を有することがチップの損傷などを防止する観点で好ましい。一方、上限は、バルブレスであっても液を適切に保持できるようにすることを考慮して１５，０００μｍ2以下の断面積を有する。Ｐｗ−Ｐａ＋ｍｇ／Ｒ＝γ（２／Ｒ）（Ｐｗ：液圧、Ｐａ：空気圧、
ｍｇ／Ｒ水滴の圧力、γ：液と空気との表面張力、Ｒ：流路の半径）から好適な値として前記値を算出した。また、搬送時に冷凍する場合にその体積変化の影響を考慮して8,000μｍ2 以下の断面積にすることが好ましい。また、搬送時の外力が加わることを考慮すれば、３,０００μｍ2以下の断面積にすることが好ましい。流路形状は上記観点から目的に応じて上限或いは下限を選択することが好ましい。
【００４６】
例えば、複数のｄＮＴＰ槽１１１-iからｄＮＴＰノズル１１４-iを会して連絡する反応セル１１３は直径２mm、容量が約５μＬである。反応セル１１３の容量を１〜５μＬと微小化することで、熱応答性が向上し、反応セル１１３の温度制御が迅速化する。これにより、反応セル１１３の温度を秒単位で変化させながら最適な条件下で反応を進行させることが出来る。また反応セル１１３の容量を微小化することで、ｄＮＴＰ槽１１１-iから反応セル１１３に分注されたｄＮＴＰが反応セル１１３全域に短時間（例えば約１秒程度）で拡散するため、混合操作が簡易となる。簡素化のためには、混合操作を用いないことも考えられる。
【００４７】
従来技術（特開２０００−２６６７５９号公報）では流路内で検体と試薬を混合しながら３〜５分間で反応を検出していたが、容量を１〜５μＬと微小化した反応セル１１３内で検体と試薬をバッチ式に混合することで、反応を約１秒間で検出することができる。なお、反応セル１１３の容量を１〜７μＬとしても効果的であり、また１〜１０μＬに設定しても微小化の効果を得ることができる。
（分析の手順）
分析チップ１１０を用いた分析の手順を、図７，図８を参照しながら説明する。図７は分析方法の手順を示すフローチャート図、図８は分析装置の断面図である。
初めに、ＤＮＡサンプルを作成する。塩基配列を分析したい一本鎖ＤＮＡサンプルに、塩基数１５〜２０のプライマを加え、９５℃で５分間アニールした後に室温で３０分間静置する。これにより、一本鎖ＤＮＡサンプルとプライマは結合する。この時結合しなかったプライマは洗浄して流す。次に、プライマ伸長酵素とｄＮＴＰ分解試薬を混合した試薬を調整する。プライマ伸長酵素として、TaqＤＮＡポリメラーゼ，TthＤＮＡポリメラーゼ、VentＤＮＡポリメラーゼ、サーモシーケナーゼのいずれかを用いることができる。またｄＮＴＰ分解試薬として、ＡＴＰジホスファーゼ、ＡＴＰピロホスファーゼのいずれかを用いることができる。さらに、プライマの伸長が円滑に進むように、混合試薬に緩衝液を付加することが好ましい。該緩衝液としては、ｐＨ緩衝液としてのトリス−塩酸等、プライマの伸長反応の基質となる錯体（ｄＮＴＰとMg2+）を作成するためのMgCl2、酵素タンパク質を酸化変性から保護するためのディチオスレイトールを混合して用いることが好ましい（ステップ２１１）。
【００４８】
ＤＮＡサンプルの作成が済んだら、４種類のｄＮＴＰが予め４つのｄＮＴＰ槽１１１-iに内蔵され、凍結保存しておいた分析チップ１１０を室温で解凍する。分析チップ１１０に予め１検査分のみのｄＮＴＰを内蔵してユーザに提供することで、分析チップ１１０を１検査の使い切りとしても試薬の無駄がなく、経済性が向上する。またユーザはｄＮＴＰをｄＮＴＰ槽１１１-iに分注する手間を省くことができ、時間が短縮されるだけでなく、汚染を防ぐことも出来る。さらに、この分析チップ１１０を凍結した状態でユーザに提供し、ユーザが０℃で分析チップ１１０を凍結保存することで、ｄＮＴＰの活性は１ヶ月保たれる。また、−２０℃で凍結保存しておけば、半年以上ｄＮＴＰの活性を保つことが可能である。このように、ディスポーザブルな分析チップ１１０に予め１検査分のみの試薬を内蔵し、分析チップ１１０を凍結した状態でユーザに提供することで、ＰＯＣ検査に最適な環境を作ることができる（ステップ２１２）。
【００４９】
次に、分析チップ１１０を基板１００の上に置き、分析チップ流路１１２-iと基板流路１０２-iが連通したのを確認したのち、吸着溝１０４を真空引きし、真空チャックにより分析チップ１１０を基板１００に固定する（ステップ２１３）。
【００５０】
そして、４つのポンプ１０１-iを駆動し、４本の基板流路１０２-iとそれに連通した４本の分析チップ流路１１２-iを流体で満たす。ここで使用する流体は、水、アルコール、或いは空気など、ｄＮＴＰと接した時にｄＮＴＰの活性が損なわれないものであればよい（ステップ２１４）。
【００５１】
次いで、先に調整したＤＮＡサンプルを反応セル１１３の上部から反応セル１１３に５μＬ分注する（ステップ２１５）。
【００５２】
その後、温度制御機構１０３を作動し、分析チップ底板１０６を介して反応セル１１３内のＤＮＡサンプルの温度を短時間で昇温する。ＤＮＡサンプルにはいくつかの酵素が含まれるが、酵素の活性は温度の上昇と共に増加する。しかし、ある温度以上で酵素を長時間放置すると、酵素の変性が起こり、酵素の活性が急激に失われる。そこで、ＤＮＡ分析の最終かつ代表反応であるＡＴＰとルシフェリン・ルシフェラーゼの発光反応（式(３)）において、酵素を短時間で設定温度まで昇温し、発光検出を行った後、室温まで急速に冷却するという温度制御を、設定温度を変えて行った結果を図９に示す。酵素を短時間で
４３℃まで昇温することで、発光量が２０℃の時の２倍となった。すなわち、ＤＮＡサンプルの温度を短時間で４３℃付近まで昇温することで、分析の際検出する発光量を２０℃時の２倍に増大させることができる。なお、４０℃までの昇温でも発光量は十分増大し、また２５℃以上にすることで、２０℃時以上の発光量を得ることが出来る。
【００５３】
このように、ＤＮＡサンプルの温度を短時間で昇温することで発光量が増大することから、バックグランドノイズに対して発光信号値が高くなり、高感度な発光検出を行うことが出来る（ステップ２１６）。なお、酵素の活性等を考慮して、少なくとも昇温温度は５℃以上とする。また、同様の観点から４５℃以下に昇温するようにする。
【００５４】
次に、４つのポンプ１０１-iのうち一つのポンプ、例えば１０１-1を駆動し、基板流路１０２-1と分析チップ流路１１２-1に充填された流体を０.１μＬ送液する。これにより、分析チップ流路１１２-1と連絡したｄＡＴＰ槽１１１-1から０.１μＬのｄＡＴＰが
ｄＡＴＰノズル１１４-1を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２１７）。
【００５５】
注入したｄＡＴＰがＤＮＡサンプルに結合した場合、１秒以内で発光することから、この発光を光検出器１２０で測定することにより、ＤＮＡサンプルとｄＡＴＰの結合が検出できる（ステップ２１８）。
【００５６】
このあと、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する。結合しなかったｄＡＴＰが混合試薬により分解されるのに約５０秒間を要するので、その間反応セル１１３内を４３℃に保持したままでは、酵素の活性が失われるからである（ステップ２１９）。
【００５７】
以下、ｄＣＴＰ２１２，ｄＴＴＰ２１３，ｄＧＴＰ２１４についても同様の操作を繰り返すことで、ＤＮＡサンプル２０１の塩基配列が分析される。すなわち、温度制御機構
１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で４３℃まで昇温する(ステップ220)。
【００５８】
次にポンプ１０１-2を駆動することで、ｄＣＴＰ槽１１１-2から０.１μＬのｄＣＴＰがｄＣＴＰノズル１１４-2を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２２１）。
【００５９】
そして光検出器１２０により発光を測定し、ＤＮＡサンプルとｄＣＴＰの結合を検出する（ステップ２２２）。
【００６０】
このあと、未反応のｄＣＴＰが混合試薬により分解される間、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する（ステップ２２３）。
【００６１】
ここで再び温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で４３℃まで昇温する（ステップ２２４）。
【００６２】
次にポンプ１０１-3を駆動することで、ｄＴＴＰ槽１１１-3から０.１μＬのｄＴＴＰがｄＴＴＰノズル１１４-3を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２２５）。
【００６３】
そして光検出器１２０により発光を測定し、ＤＮＡサンプルとｄＴＴＰの結合を検出する（ステップ２２６）。
【００６４】
このあと、未反応のｄＴＴＰが混合試薬により分解される間、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する（ステップ２２７）。
【００６５】
最後に、再び温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で４３℃まで昇温する（ステップ２２８）。
【００６６】
次にポンプ１０１-4を駆動することで、ｄＧＴＰ槽１１１-4から０.１μＬのｄＧＴＰがｄＧＴＰノズル１１４-4を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２２９）。
【００６７】
そして光検出器１２０により発光を測定し、ＤＮＡサンプルとｄＧＴＰの結合を検出する（ステップ２３０）。
【００６８】
このあと、未反応のｄＧＴＰが混合試薬により分解される間、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する（ステップ２３１）。
【００６９】
以上の行程を、４種類のｄＮＴＰについて繰り返して、ＤＮＡサンプルの配列を一塩基ずつ決定する（ステップ２３２）。
【００７０】
なお、ｄＡＴＰとｄＴＴＰ、或いはｄＣＴＰとｄＧＴＰとはそれぞれ結合する可能性があり、上述のようにｄＡＴＰとｄＴＴＰ、或いはｄＣＴＰとｄＧＴＰが連続しない順序でｄＮＴＰを反応させるのが望ましい。これにより各ｄＮＴＰ間の汚染を防止して、dNTPとＤＮＡサンプルとの確実な結合を図ることができる。
【００７１】
上記の手順に基づき、ＤＮＡサンプルの塩基配列を分析した時のＤＮＡサンプルとdNTPとの具体的な結合について、図１０を用いて説明する。図１０は、ＤＮＡサンプルとdNTPとの結合を示す模式図である。
【００７２】
ＤＮＡサンプル３０１は、一本鎖ＤＮＡサンプル３０２と、この一本鎖ＤＮＡサンプル３０２に結合しているプライマ３０３とから成っている。該ＤＮＡサンプル３０１の初期状態は、図１０(a)に示すように、一本鎖ＤＮＡサンプル３０２にプライマ３０３が結合し、一本鎖ＤＮＡサンプル３０２のプライマ３０３以降の塩基配列がわからない場合の例である。なお、塩基配列の記号は、A:アデニン，G:グアニン，C:シトシン，T:チミンである。
【００７３】
この初期状態で、混合試薬の存在下、ｄＡＴＰ３１１を添加すると、図１０(b)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１とｄＡＴＰ３１１が結合する。その時の発光を検出することにより、１塩基分の発光量変化が計測される。その後、未反応のｄＡＴＰ３１１を混合試薬により分解する。
【００７４】
次に、混合試薬の存在下、ｄＣＴＰ３１２を添加すると、図１０(C)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１とｄＣＴＰ３１２が結合しない。よって、発光検出を行っても、発光量変化は計測されない。その後、未反応のｄＣＴＰ３１２を混合試薬により分解する。
【００７５】
さらに、混合試薬の存在下、ｄＴＴＰ３１３を添加すると、図１０(d)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１と２つのｄＴＴＰ３１３が続けて結合する。その時の発光を検出することにより、２塩基分の発光量変化が計測される。その後、未反応のｄＴＴＰ313を混合試薬により分解する。
【００７６】
最後に、混合試薬の存在下、ｄＧＴＰ３１４を添加すると、図１０(e)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１とｄＧＴＰ３１４が結合する。その時の発光を検出することにより、１塩基分の発光量変化が計測される。その後、未反応のｄＧＴＰ３１４を混合試薬により分解する。
【００７７】
上記の行程により、計測された発光強度のプロファイルはｄＡＴＰ３１１で１塩基分、ｄＴＴＰ３１３で２塩基分、ｄＧＴＰ３１４で１塩基分の順序であるから、ＤＮＡサンプル３０１のプライマ３０３以降の塩基配列がＴＡＡＣであることが分析される。
【００７８】
なお、本実施例においてはＤＮＡの塩基配列を分析したが、分析対象はＲＮＡ、タンパク質、アレルギ、種々の抗原など広範囲に渡る。
【００７９】
例えば、分析チップの反応セルに被検査体（含抗原）を充填し、試薬槽から試薬（例えば、Ｂ型肝炎ウィルス診断であればＨＢｓ抗体，Ｂ型肝炎ウィルス診断であればＨＣＶ抗体）を反応セルに注入して、反応セル内での抗原と抗体の凝集反応を光検出器により検出することで、被検査体の感染症の罹患具合を分析することが出来る。
【００８０】
また、反応セルに血清を充填し、例えば、特表平９−５０４７３２号公報に記載の血液分析用の試薬を試薬槽から反応セルに注入した時の比色を吸光光度計により測定することで、血液中の蛋白質、酵素などを分析することができる。
【００８１】
以上のように、流路内で検体と試薬を混合しながら流下させて３〜５分間で反応を検出するのに比べて、容量を５μＬと微小化した反応セル１１３内で検体と試薬をバッチ式に混合することで、反応を短時間（例えば約１秒間）で検出することができる。また、大型の励起用レーザーが不要であり、分析チップ１１０を基板１００上に置いて簡便な光検出器１２０を組み合わせるだけの、小型で可搬な分析装置を提供することが出来る。さらにディスポーザブルな分析チップ１１０に予め１検査分のみの試薬を内蔵し、分析チップ
１１０を凍結した状態でユーザに提供することで、ＰＯＣ検査に最適な環境を作ることができる。
【００８２】
反応セル１１３に試薬を何度も分注するために、ポンプ１０１-iを用いて試薬を送液したが、試薬の分注が１〜２回であれば、図１１に示すような試薬槽の容積変化を利用した形態で簡便に分析を行うことが出来る。すなわち、分析チップ４００には反応セル４０１、試薬槽４０２-i、試薬ノズル４０３-iを設け、試薬槽４０２-iの上部にアクチュエーター４０４-iを設置する。なお、分析チップ４００の作成時、反応セル４０１と試薬ノズル４０３-iをパターン形成したＰＤＭＳ第１層４０５と、反応セル４０１および試薬槽
４０２-iをパターン形成したＰＤＭＳ第２層４０６とを接合する前に、試薬を予め試薬槽に注入し、２枚のＰＤＭＳを接合した直後に分析チップ４００を急速冷凍することで、試薬の活性を損なうことなく試薬槽４０２-iに封入することが出来る。
【００８３】
試薬の反応セル４０１への分注は、試薬槽４０２-i上部のアクチュエーター４０４-iを駆動し、試薬槽４０２-iを下方に凹ませることで行う。ＰＤＭＳは柔らかい材質であるので、ＰＤＭＳ第１層４０５の厚さが０.１〜１mmで試薬槽４０２-Iの変形が可能である。 分注精度は実施例１にやや劣るが、分析チップを基板に真空チャックするのに必要な真空用ポンプや、試薬を送液するためのポンプが不要となるので、装置の小型化を図ることができる。
【００８４】
本発明の分析チップおよび分析装置を用いたＰＯＣ（Point−of−Care）向けのサービスを図１２に示す。サービスプロバイダ５００は、ＰＯＣに対応した分析装置５０３および分析装置５０３に装着するディスポーザブルな分析チップ５０４をユーザ５０１に提供する。その際、分析チップ５０４は凍結した状態にしておく。ユーザ５０１はインターネット５０５を介して情報管理センタ５０２とのデータ交換が可能である。すなわち、ユーザ５０１は、情報管理センタ５０２にアクセスしてユーザＩＤを登録する。そして、ユーザ５０１は検査が終わった後、検査データ５０６をユーザＩＤと共に情報管理センタ502に送信することで、検査データ５０５を元にした診断情報５０７を情報管理センタ５０２から得ることが出来る。いっぽう、情報管理センタ５０２とサービスプロバイダ５００もまたインターネット５０５を介してデータが相互交換されている。すなわち、情報管理センタ５０２はサービスプロバイダ５００から遺伝子解析情報や臨床データを包括したデータベース５０８を受け取る代わりに、ユーザ５０１が消耗した分析チップ５０４の消費データ５０９とユーザＩＤをサービスプロバイダ５００に送信する。この情報を受けて、サービスプロバイダ５００は各ユーザ５０１の使用状況に応じた試薬を調製し、この試薬を凍結保存した分析チップ５０４をユーザ５０１の元に迅速に提供することが出来る。ユーザ５０１は、調製試薬が即凍結保存された分析チップ５０４を受け取ることが出来るので、試薬の活性維持に労力を割くことなく検査を行うことが出来る。
【００８５】
情報管理センタ５０２はデータベースを有する場合等、の具体例について以下記載する。
【００８６】
ユーザ５０１は、情報管理センタ５０２に対して、検査データ５０６等の分析結果情報と予め登録したユーザ５０１のＩＤとを送信する。ＩＤは、例えば、ユーザと情報管理センタとの間で認証されたものである。情報管理センタ５０２では、受信された検査データ５０６を対応する前記データベースの情報とに基いて評価した評価情報である診断情報
５０７をユーザ５０１に送信する。検査データ５０６は、データベースに組込みより高精度の診断を行うのに利用される。前記送信には送信装置或いは受信には受信装置、組込みには制御装置を備えることができる。
【００８７】
このように、情報管理センタ５０２は、データベースに基いて、送信された検査データ５０６に対する評価を提供する代わりに、多くのサンプルからなるデータベースを構築できるので、より精度の高い評価を行うことができる。特に遺伝子の配列等のように被検体の情報の蓄積により疾病の傾向がつかめるようなものである場合には、精度を効果的に高めることができる。
【００８８】
前記遺伝子に関する分析は、たとえば、特定の部位の遺伝子配列についての分析であることができる。また、遺伝子情報に関するデータベースとは、特定部位の遺伝子の配列に基く疾病に関するデータベースであることができる。ここで評価とは例えば遺伝子多型情報に基くガンなどの疾病発症率などのようなことであることができる。
【００８９】
また、前記分析は遺伝子に関する分析だけでなく、被検体の分析であれば適応することもできる。その場合は、前記遺伝子情報に関するデータベースは分析に関する個人のアレルギの度合いや薬の副作用の強さ等のデータベースである。
【００９０】
また、更に、情報管理センタ５０２は、ユーザ５０１から前記分析に使用した装置の使用情報を受信するようにする。なお、この使用情報には装置の消耗品の消費情報等を含むことが好ましい。これにより、分析装置の消耗品の消耗状況などを把握することができ、ユーザ５０１への効果的なサービスを提供できる。
【００９１】
前記情報管理センタが消費データ５００などの装置の使用情報を受信して、前記使用情報を利用するサービスプロバイダ５００に送信する。サービスプロバイダ５００からは、遺伝子・臨床データベース５０８に提供する。
【００９２】
このように、情報管理センタ５０２にとっては、予め特定の前記サービスプロバイダ
５００との前記の情報の授受を行うことにより、効果的にデータベース内の情報の蓄積を高めて精度の高い評価を行うことができる。
【００９３】
サービスプロバイダ５００にとって、予め特定の前記情報管理センタ５０２と前記情報の授受を行うことにより、効果的にユーザの装置使用情報を収集でき効果的なサービスを提供することができる。
【００９４】
このように、ディスポーザブルな分析チップ５０４を核としたＰＯＣ向けの検査サービスの態勢を敷くことにより、ユーザ５０１は時間と労力を節約しながら診断情報５０７を得ることができ、また分析チップ５０４も迅速に補充される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施例１の分析システムの一例を示す斜視図である。
【図２】図１の分析チップの構成を示す拡大図である。
【図３】図１のポンプの構成を示す断面図である。
【図４】図１の分析チップの作成手順を示すフローチャート図である。
【図５】図１の分析チップの構成を示す断面図である。
【図６】分析チップの底板材料と発光検出量との関係を示すグラフである。
【図７】実施例１の分析手順を示すフローチャート図である。
【図８】実施例１の装置構成を示す断面図である。
【図９】発光量に対する温度制御の効果を示すグラフである。
【図１０】ＤＮＡサンプルとｄＮＴＰとの結合状態を説明する模式図である。
【図１１】実施例２の分析チップの構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の分析チップを核としたＰＯＣ検査サービスを示す説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００…基板、１０１-1，１０１-2，１０１-3，１０１-4…ポンプ、１０２-1，102-2，１０２-3，１０２-4…基板流路、１０３…温度制御機構、１０４…吸着溝、１０５…真空排気用ポンプ、１０６…分析チップ底板、１１０…分析チップ、１１１-1…ｄＡＴＰ槽、１１１-2…ｄＣＴＰ槽、１１１-3…ｄＴＴＰ槽、１１１-4…ｄＧＴＰ槽、１１２-1，
１１２-2,１１２-3,１１２-4…分析チップ流路、１１３…反応セル、１１４-1…ｄＡＴＰノズル、１１４-2…ｄＣＴＰノズル、１１４-3…ｄＴＴＰノズル、１１４-4…ｄＧＴＰノズル、１１５…ＰＤＭＳ第１層、１１６…ＰＤＭＳ第２層、１２０…光検出器、１２１…電源、１２２…記録計、１３１…吸入口、１３２…吐出口、１３３…ダイアフラム、134…ポンプ室、１３５…吸入弁、１３６…吐出弁、１３７…アクチュエーター、２０７…感光性厚膜レジスト、２０８…シリコンウェハ、２０９…フォトマスク、２１０…ＰＤＭＳ、３０１…ＤＮＡサンプル、３０２…一本鎖ＤＮＡサンプル、３０３…プライマ、３１０…混合試薬、３１１…ｄＡＴＰ、３１２…ｄＣＴＰ、３１３…ｄＴＴＰ、３１４…dGTP、４００…分析チップ、４０１…反応セル、４０２-1，４０２-2，４０２-3，４０２-4…試薬槽、４０３-1，４０３-2，４０３-3，４０３-4…試薬ノズル、４０４-1，４０４-2，
４０４-3，４０４-4…アクチュエーター、４０５…ＰＤＭＳ第１層、４０６…ＰＤＭＳ第２層、５００…サービスプロバイダ、５０１…ユーザ、５０２…情報管理センタ、５０３…分析装置、５０４…分析チップ、５０５…インターネット、５０６…検査データ、507…診断情報、５０８…データベース、５０９…消費データ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者に対してＤＮＡ分析を行う分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＣテスティングに使用しうる分析装置として、特許文献１には本分析装置は、表面に流体が流れる微細な溝を有する有機ポリマー製の平板を有するチップと、チップ上の溝内の液体の少なくとも一部分に励起光を照射して、前記液体の部分的な温度変化に伴う物理量変化を計測する光熱変換検出装置を備えた分析装置が開示されている。これは、まず、チップ内の検体用液だめに検体を２００μＬ、また試薬用液だめに試薬を２００μＬ分注する。そして、前記検体用液だめと試薬用液だめから廃液だめへの電気浸透流を発生させ、検査用液だめと廃液液だめを連絡する溝を通じて検体を廃液だめに送り、また試薬用液だめと廃液液だめを連絡する溝を通じて試薬を廃液だめに送る。この時、前記２種類の溝が廃液だめの上流側で合流するため、合流した１本の溝内で試薬と検体が混合され、３〜５分間で反応が完結する。そして、反応が完結した検体にレーザー光を照射し、光熱変換法により検出するものである。
【０００３】
また、特許文献２には、試薬を内包した核酸の増大検出装置が開示されている。また、特許文献３には、試薬を内包した使い捨て式カートリッジが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６６７５９号公報
【特許文献２】特開平６−１９７７５１号公報
【特許文献３】特開２００１−５２７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記公知例に記載の分析装置は、検体と試薬が分析チップの溝内を流れながら反応するため反応のために供給する試薬の量の低減には限度がある。また、流れながら混合する形態のため反応時間の短縮が十分でない。
【０００６】
予め反応に要する試薬を貯蔵した基板等の容器に被検体を供給してその中で反応させ、分析後に前記容器を廃棄するような用い方をする分析装置においては迅速な分析を行うことが重要である。また、簡便で精度の高い分析を行うことが要求される。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、反応試薬を予め貯蔵し分析後に試薬と共に処分しうる分析チップ、分析装置を提供することにある。特に、取り扱いが容易で迅速な分析ができるディスポーザブルな分析チップ、或いはそれを備えた分析システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、を有し、前記試薬を前記反応セルに流して反応を光学的に検出してＤＮＡ分析を行う分析システムにおいて、前記反応セルと、１検査分の試薬が内蔵された前記試薬貯蔵部（ｄＮＴＰ槽）と、を有する分析チップと、前記分析チップが着脱可能として装着される分析装置と、前記分析チップが前記分析装置に装着された場合、前記試薬を前記試薬貯蔵部から前記反応セルに注入する前記分析装置に設けられたポンプと、を備え、前記反応セルに前記被検体を導入した後に、前記ポンプを駆動して前記試薬を前記反応セルに注入し、前記分析装置に設けられた光検出器によりＤＮＡ分析を行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、取り扱いが容易で迅速な分析ができ、反応試薬を予め貯蔵し分析後に試薬と共に処分しうる分析チップ及びそれを備えた分析システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
分析チップは、被検査体を貯蔵し、該被検査体と分注された試薬との反応を進行させる反応セルと、前記反応セルに連絡した、試薬を貯蔵する試薬貯蔵部(１個あるいは複数個)と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部を結ぶ連絡管（ノズル）を備えるディスポーザブルな分析チップであることができる。なお、この反応セルは大気解放でも密閉型でもよい。また反応セルの個数は１個あるいは複数個であってよい。
【００１１】
具体的には以下の構成を有することができる。
（１）分析チップは、被検体の供給部で試薬との反応を行うよう形成するものである。
【００１２】
具体的には、基板と、前記基板に形成され、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有することを特徴とする分析チップである。
【００１３】
前記のように被検体が供給される部分で反応を行うことで、試薬が混合される部分より下流側に流下して反応部を構成するよりも試薬量を少量化することができ、迅速な反応を行うことができる。このため、使い切りの分析チップに好適である。
（２）分析チップは、外部流体による試薬の流れの制御供給機構を備えるものである。
【００１４】
例えば、基板と、前記基板に形成され、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、前期試薬貯蔵部に連絡し、前記試薬を前記試薬貯蔵部から前記試薬ノズル部に流動させる流体を前記試薬貯蔵部に供給する流体供給経路と、を有することを特徴とする分析チップである。
例えば、前記流体供給経路は、外部から前記流体を導入する導入部を備える。
（３）分析チップは、微細流路で試薬貯蔵部と反応セルとを連絡するものである。
【００１５】
例えば、基板と、前記基板に形成され、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有し、前記流路は、少なくとも前記被検体が導入される前の状態で、前記試薬貯蔵部から前記反応セルにつながる間隙が形成されてなることを特徴とする分析チップである。
特に、微細流路は流路断面積が１５,０００μｍ2以下の領域を有するようにすることが好ましい。
（４）前記（１）から（３）の何れかにおいて、前記外部から流体を供給する機構の代わりに前記試薬貯蔵部は外力により前記試薬貯蔵部の容積を減少させるよう変形する領域を備えるようにすることができる。
（５）前記（１）から（４）の何れかにおいて、前記流体供給経路は、前記試薬ノズルの前記試薬貯蔵部への連絡部から前記試薬貯蔵部の内壁における最も離れた領域までの距離の８０％以上の距離の領域で前記試薬貯蔵部への連絡部が形成されることを特徴とする。
（６）前記（１）から（５）の何れかにおいて、前記基板は、第一の基板と前記第一の基板の一主面側に形成された第二の基板とを有し、前記試薬貯蔵部は前記第一の基板と前記第二の基板との間に前記試薬が貯蔵される領域が形成され、前記一主面を貫く方向に関して、前記試薬貯蔵部が形成される領域の外側の領域に前記試薬ノズルの少なくとも一部が形成される。
（７）前記（１）から（６）の何れかにおいて、前記試薬ノズルより、前記流体供給経路の容積の方が大きく形成される。
（８）前記（１）から（７）の何れかにおいて、前記試薬ノズルより前記流体供給経路の最小流路断面積の方が大きく形成される。
（９）前記（１）から（８）の何れかにおいて、前記試薬貯蔵部と、前記試薬貯蔵部と反応セルを連絡する試薬ノズルとを複数備える。
（１０）前記（１）から（９）の何れかにおいて、少なくとも前記反応セルは、導入される被検体と試薬との反応に基づく光を反射する反射板を前記基板に設置する。
（１１）前記（１）から（１０）の何れかにおいて、前記基板は有機材料を主構成要素とする。
（１２）前記（１）から（１１）の何れかにおいて、分析チップの反応セルと試薬貯蔵部とを結ぶ流路はできるだけ等しくすることが好ましい。例えば、前記基板に前記試薬貯蔵部が複数形成され、前記試薬貯蔵部から前記反応セルまでの流路のうち最短の流路は最長の流路の９５％以上の長さを有する。これにより、液の供給量の制御が容易となり、精度良い検出ができるチップを提供することができる。例えば、遺伝子情報を含む被検体を供給する場合等、試薬により発光或いは蛍光反応をさせる場合等に好適である。
【００１６】
本分析装置は、前記少なくとも何れかの特徴を備えた分析チップを支持する部材（この部材は、分析チップの流路と連絡する流路、および吸着用の溝を備えていることが好ましい）、分析チップを前記支持部材に脱着可能に固定する固定機構、基板の流路と分析チップの流路を通じて分析チップ内の試薬貯蔵部に流体を送液して試薬貯蔵部内の試薬を分析チップ内の反応セルに押し出す機構（ポンプ），貯蔵された被検査体と分注された試薬との反応を検出する検出部（反応検出は、発光，蛍光，比色いずれも可）を備えることが好ましい。
（１３）例えば、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡する試薬ノズル部と、を有する分析チップを設置する分析チップ設置部と、前記試薬貯蔵部の前記試薬を前記試薬ノズル部に排出させる流体を前記分析チップ試薬貯蔵部に供給する供給機構と、前記反応セルに対向して前記反応セルで生じる光を検出する検出部と、を有する分析装置である。
（１４）前記（１３）において、いわゆる真空チャックにより分析チップを保持するようにすることが好ましい。
【００１７】
例えば、前記分析チップ設置部には、前記分析チップを前記分析チップ設置部に固定する固定機構を備える。また、前記分析チップ設置部に減圧ポンプに連絡する経路を備える。
【００１８】
本分析装置により、ＰＯＣテスティングに用いる分析装置をはじめとする医療現場で使用する分析装置に好適な、小型・可搬で、分析結果が迅速に得られる装置を提供することができる。また、診療所など患者に近いところでルーチン検査に用いるのに好適な、取り扱いが容易な装置を形成することができる。
【００１９】
また、微量の試薬ですむので検体毎にチップを交換して廃棄するような使用形態にも適する。
【００２０】
また、分析方法としては、被検体を収容した反応セルを温度制御機構により昇温し、前記被検体をある温度まで短時間に昇温する手順、前記反応セルにおいて、被検体と供給された試薬との反応に由来する発光を検出する手順、反応セルを冷却して前記被検体を室温まで短時間に冷却する手順、とを含むことが好ましい。
（１５）複数のヌクレオチドを供給する場合に間に一旦温度を低下させて昇温させる工程を有する。
【００２１】
具体的には、一本鎖ＤＮＡを含む被検体に第一のヌクレオチドを供給する第一の供給工程と、前記被検体に前記第二のヌクレオチドを供給する第二の供給工程と、を有し、前記第一のヌクレオチドと前記被検体とを室温より高い第一の温度にする第一の昇温工程と、前記第一の温度から前記第一の温度より低い第二の温度にする工程と、前記第二のヌクレオチドと前記被検体とを前記第二の温度より高い第三の温度にする工程と、有することを特徴とする分析方法である。
【００２２】
なお、前記第一の供給工程の後に、前記第一のヌクレオチドと前記被検体との作用の有無を検知する第一の検知工程を備えることが好ましい。また、前記第二の供給工程の後に、前記第二のヌクレオチドと前記被検体との作用の有無を検知する第二の検知工程を備えることが好ましい。
【００２３】
前記披検体は、例えば、プライマを備えた一本鎖ＤＮＡを含むものであることができる。前記ヌクレオチドは前記ＤＮＡを構成する塩基に対して相補性を有するものを含む。
ＡＴＧＣの各ヌクレオチドを順次供給するようにすることが好ましい。また、前記第一或いは第三の温度は、４５度以下であることが好ましい。或いはまた、２５度以上であることが効果的である。
（１６）生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵された試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有する分析チップを提供する工程と、前記提供された分析チップの前記試薬貯蔵部の試薬を冷却して凝固する工程と、前記凝固した試薬を貯蔵する前記分析チップを搬送する工程と、前記搬送された前記分析チップを昇温して前記試薬を融解する工程と、前記反応セルに生体から採取された被検体が導入され、前記試薬と混合される工程と、前記混同により生じる反応を検知する工程と、を有することを特徴とする分析チップの使用方法である。
【００２４】
これにより、試薬の劣化を抑制でき、分析チップ搬送等の取り扱い時に外力が加わった場合でもチップの損傷や貯蔵試薬の流動を抑制できる。また、簡易で精度の高い分析ができる分析チップを提供できるので、高信頼性の分析を行うことができる。生化学分析用の多くの試薬のように失活が早いものであっても活性の高い状態で分析を実施できる。また試薬の失活を防ぐためにユーザが検査直前に試薬のタンクから試薬だめに分注する場合に比べ、ユーザの分注の負担及び試薬の汚染の可能性を簡易に抑制できる。
【００２５】
また、例えば、分析チップは、前記流路は、少なくとも前記被検体が導入される前の状態で、前記試薬貯蔵部から前記反応セルにつながる間隙が形成される形態を有するものであることが好ましい。
（１７）分析チップの取り扱いに関しては、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵された試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有する分析チップを提供する工程と、前記提供された分析チップの前記試薬貯蔵部の試薬を冷却して凝固する工程と、前記凝固した試薬を貯蔵する前記分析チップを搬送する工程と、を有することを特徴とする分析チップの使用方法を用いることが好ましい。
（１８）前記（１６）のように凝固する代わりに、提供された分析チップを冷却装置に導入して、前記分析チップの前記試薬貯蔵部の試薬が凝固する温度以上の温度に冷却する工程と、前記分析チップを前記冷却装置の外よりも温度が低く且つ前記試薬が凝固する温度以上の温度で搬送する工程と、前記搬送された前記分析チップを昇温する工程と、前記反応セルに生体から採取された被検体が導入され、前記試薬と混合される工程と、前記混同により生じる反応を検知する工程と、を有することを特徴とすることもできる。
【００２６】
これにより、試薬の活性の低下を抑制できるので、このような試薬を貯蔵した分析チップを用いることにより精度良い効率的な分析を行うことができる。特に、試薬に酵素を含む場合、冷却して酵素の活性低下を抑制できる。加えて、予め試薬を貯蔵した分析チップを昇温して被検体と前記試薬を分析チップで混合することにより、検査時の分注装置により分注する場合に分注装置に付着する洗浄液等との接触によるＰＨの変化等による活性低下を抑制できる。
【００２７】
また、特に、凝固する場合に比べて液体状態で冷蔵する工程を有するので凝固時に前記流路が堆積膨張し、変形するのを防止できる点で好ましい。なお、例えば、前記温度は
１０℃以下程度であって凝固以上の温度とすることができる。
【００２８】
また、例えば、分析チップは、前記流路は、少なくとも前記被検体が導入される前の状態で、前記試薬貯蔵部から前記反応セルにつながる間隙が形成される形態を有するものであることが好ましい。
（１９）また、分析チップの取り扱いについて、生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵された試薬貯蔵部と、前記反応セルと前記試薬貯蔵部とを連絡し、前記試薬貯蔵部に貯蔵される前記試薬が前記反応セルに流れる流路を構成する試薬ノズル部と、を有する分析チップを提供する工程と、前記提供された分析チップを冷蔵装置に導入して、前記試薬貯蔵部の試薬を前記試薬の凝固点以上の温度に冷却する工程と、前記分析チップを前記冷却装置の外よりも温度が低く且つ前記試薬が凝固する温度以上の温度で搬送する工程と、を有することを特徴とする分析チップの使用方法を用いることができる。
（２０）また、被検体の遺伝子に関する分析を行う複数のユーザに対して、ネットワークを介して接続された遺伝子情報に関するデータベースを備えた情報管理センタであって、前記情報管理センタは、前記ユーザから前記分析結果情報と前記ユーザのＩＤとを受信し、前記受信された前記分析結果情報を対応する前記データベースの情報とに基いて評価した評価情報を前記ユーザに送信し、前記分析結果情報を前記ユーザから送信された前記ユーザと前記情報管理センタとを連絡するネットワークとを前記データベースに組込むことを行うことを特徴とする情報管理センタである。前記送信には送信装置或いは受信には受信装置、組込みには制御装置を備えることができる。
（２１）前記（２０）において、前記情報管理センタは、前記分析に使用した装置の使用情報とを受信し、前記情報管理センタは、ネットワークを介して接続された前記使用情報を利用するサービスプロバイダに前記使用情報を送信し、また、前記サービスプロバイダからデータベースの情報に関する情報を受信する。
（２２）（２０）或いは（２１）の少なくとも一方においてサービスプロバイダは、前記情報管理センタから、前記分析に使用する装置の使用情報を受信し、前記データベースの情報に関する情報を前記情報センタに送信する。
【００２９】
なお、前述のような分析チップ，分析装置等を用いることにより、在宅やベッドサイドでの検査や、一般診療所での患者の近くでの迅速検査等、いわゆるＰＯＣ（Point−of−
Care）テスティングを好適に実施できる。
【００３０】
具体的には、例えば、前述の微小な反応セルを有する分析チップと簡便な光検出器を組み合わせることにより、分析時間が従来よりも短縮され、かつ小型で可搬な分析装置を提供することが出来る。またディスポーザブルな分析チップに予め１検査分のみの試薬を内蔵し、分析チップを凍結した状態でユーザに提供することで、ＰＯＣ検査に最適な環境を作ることができる。また、本発明の分析チップを核としたＰＯＣ向けの検査サービスの態勢を敷くことにより、遺伝子情報や臨床データを活かした好適な医療サービスを提供できる。
【００３１】
本発明の一実施例として、ＤＮＡの塩基配列の分析を行う例を説明する。
（分析の原理）
ＤＮＡ塩基配列の分析方法の一つとして、プライマが結合したＤＮＡサンプルのプライマ以降の塩基配列を分析する手法がＰＣＴＷＯ９８／２８４４０号に開示されている。具体的には、ＤＮＡサンプルを構成する４種の塩基、すなわちアデニン(A)，シトシン(C)，グアニン(G)，チミン(T)に対して、それぞれ相補性（AはTと、CはGと、水素結合で引き合う性質）を有する４種のデオキシヌクレオチド三リン酸（ｄＮＴＰ）、すなわちデオキシチミン三リン酸（ｄＴＴＰ），デオキシグアニジン三リン酸（ｄＧＴＰ），デオキシシトシン三リン酸（ｄＣＴＰ），デオキシアデニン三リン酸（ｄＡＴＰ）をＤＮＡサンプルに順次加える。
【００３２】
添加したｄＮＴＰがＤＮＡサンプルに結合した時、副産物としてピロリン酸が生成するので、そのピロリン酸を発光反応により検出する。４種のｄＮＴＰを順次加えてどのdNTPを加えた時に発光するかを見ることで、ＤＮＡサンプルの塩基配列を読み取ることができる。上記の反応行程は、大きく分けて以下の３段階である。
・第１段階
ＤＮＡポリメラーゼ（ＤＮＡ合成酵素）の存在下、添加したｄＮＴＰがＤＮＡサンプルに結合すると、プライマが伸長し、ｄＮＴＰからピロリン酸（ＰＰｉ）が遊離する。
【００３３】
(ＤＮＡ)n＋ｄＮＴＰ→(ＤＮＡ)n+1＋ＰＰｉ…(１)
・第２段階
ＰＰｉはアデノシン三リン酸スルフリラーゼ（ＡＴＰスルフリラーゼ）の存在下、アデノシン５′−ホスホ硫酸（ＡＰＳ）と反応することで、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）へと変換される。
【００３４】
ＰＰｉ＋ＡＰＳ→ＡＴＰ＋ＳＯ42- …(２)
・第３段階
生成したＡＴＰは、ルシフェラーゼの存在下、ルシフェリンと反応し、発光体であるオキシルシフェリンを生成する。その発光を検出することにより、プライマの伸長が分析される。すなわち、添加したｄＮＴＰとＤＮＡサンプルとの結合の有無が確認される。
ＡＴＰ＋luciferin＋O2→ＡＭＰ＋ＰＰｉ＋oxyluciferin＋ＣＯ２＋光 …(３)
なお、未反応の前記ｄＮＴＰと余剰ＡＴＰは、アピラーゼ等の核酸分解酵素により分解される。
ｄＮＴＰ→dＮＤＰ＋ＰＰｉ→dＮＭＰ＋ＰＰｉ …(４)
ＡＴＰ→ＡＤＰ＋ＰＰｉ→ＡＭＰ＋ＰＰｉ …(５)
（分析装置の構成）
分析装置の構成を図１，図２，図３を用いて説明する。図１は分析装置の斜視図、図２は分析チップの詳細図、図３はポンプの断面図である。
本分析装置は大きく分けて，基板１００・分析チップ１１０・光検出器１２０の３つの構成要素から成る。基板１００は、微量の流体(本実施例では、１回の送液量が0.1μＬ)を送液する４つのポンプ１０１-i（ｉ＝１，２，３，４）、ポンプから出た流体が流れる４本の基板流路１０２-i（ｉ＝１，２，３，４）、分析チップ１１０の反応セル１１３を配置する領域に形成する分析チップ１１０の温度を最適化するための温度制御機構１０３、分析チップ１１０を吸着させるための吸着溝１０４から構成される。なお、本実施例では４種類のｄＮＴＰ（ｄＡＴＰ，ｄＴＴＰ，ｄＧＴＰ，ｄＣＴＰ）を扱うため、ポンプ
１０１-iや基板流路１０２-iの数が４であるが、分析用途に応じてそれらの数を変更することができる。
温度制御機構１０３にペルチェを使用した場合、印加電流の向きを変えるだけで分析チップ１１０の昇温・冷却操作を簡便に行うことができる。
【００３５】
ポンプ１０１-iの形態は特に限定されるものではない。本実施例においては、図３に示されるように厚さ１.5mm程度のシリコン製容積型ポンプであり、マイクロファブリケーションにより吸入口１３１、吐出口１３２、ダイアフラム１３３、ポンプ室１３４、吸入弁１３５および吐出弁１３６等の加工が施されている。ポンプの駆動は、外部のアクチュエーター１３７でダイアフラム１３３を変形させることにより行う。すなわち、ダイアフラム１３３が上方に膨らんだ時はポンプ室１３４の内部が減圧されるため、吐出弁１３６が閉じて吸入弁１３５が開き、吸入口１３１からポンプ室１３４に液体が吸入される。次に、ダイアフラム１３３が下方に凹むとポンプ室１３４の内部が加圧されるため、吸入弁
１３５が閉じて吐出弁１３６が開き、吐出口１３２からポンプ室１３４の外部へと液体が吐出される。
【００３６】
基板１００上に置く分析チップ１１０は、４種類のｄＮＴＰ（ｄＡＴＰ，ｄＴＴＰ，
ｄＧＴＰ，ｄＣＴＰ）をそれぞれ保管する４つのｄＮＴＰ槽１１１-i（ｉ＝１，２，３，４）、すなわちｄＡＴＰ槽１１１-1、ｄＣＴＰ槽１１１-2、ｄＴＴＰ槽１１１-3、dGTP槽１１１-4と、基板１００流路から送られた流体を各ｄＮＴＰ槽１１１-iに連絡する４本の分析チップ流路１１２-i（ｉ＝１，２，３，４）を有する。基板の基板流路１０２-iに接続される領域を備え、ＤＮＡサンプルとｄＮＴＰが反応する反応セル１１３と、反応セル１１３と４つのｄＮＴＰ槽１１１-iを連結する４本のｄＮＴＰノズル１１４-i（ｉ＝１，２，３，４）、すなわちｄＡＴＰノズル１１４-1、ｄＣＴＰノズル１１４-2、ｄＴＴＰノズル１１４-3、ｄＧＴＰノズル１１４-4から構成される。なお上述のように、分析チップ流路１１２-iやｄＮＴＰ槽１１１-i、ｄＮＴＰノズル１１４-i、および反応セル１１３の数は分析用途に応じて変更することが出来る。前記ｄＮＴＰノズルは同様の長さであることが好ましい。例えば、最長のｄＮＴＰノズルの９５％の長さ以上の長さを最も短いノズルが有していることが好ましい。それにより、液量の供給制御が容易となり精度より分析ができる。
【００３７】
この分析チップ１１０を基板１００の上に置き、基板１００を固定する。そして、分析チップ流路１１２-iと基板流路１０２-iを連絡させる。具体的には、基板１００の吸着溝１０４を真空排気用ポンプ１０５により真空引きすることにより、分析チップ１１０は基板１００に吸着することができる。このように真空チャックを行うことで、基板流路
１０２-iと分析チップ流路１１２-iが確実に接続され、流体の漏れを防止する一方で、分析チップ１１０は基板１００に対して容易に着脱可能となる。分析チップ１１０をＰＯＣ用途で使い捨てとするには、真空チャックによる分析チップ１１０の固定方式が極めて実用的である。
【００３８】
光検出器１２０は、光検出器１２０受光面が反応セル１１３に対向して配置する（例えば、反応セル１１３の上にくるよう配置する）。光検出器１２０としてはＣＣＤカメラ、光電子倍増管、フォトダイオード等を使用できるが、装置を小型化するにはフォトダイオードが好ましい。
【００３９】
本発明の実施例の形態では、大型の励起用レーザーを用いなくとも、分析チップ１１０を基板１００上に置いて簡便な光検出器１２０を組み合わせて、小型で可搬な分析装置を提供することが出来る。
（分析チップの作成）
分析チップ１１０の材料として、加工費用が高くまた割れ易いガラスよりも、廃棄処理性に優れる樹脂のほうが好ましい。樹脂の種類は特に限定されるものではないが、本実施例では以下の優れた特性を有するポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：ダウコーニングアジア社製，シルポット１８４）を使用した。
・生体適合性良好（通常のシリコンゴムは生理的に不活性）
・サブミクロンの精度で型の転写が可能（硬化前は低粘度で流動性に富むため、複雑な形状の細部まで良好に浸透）
・低コスト（マイクロデバイス材料のパイレックス（登録商標）ガラスより安価）
・焼却により容易に廃棄可能
以下に樹脂基板（以下には、一例としてＰＤＭＳを使用した場合を記載）を使用した分析チップ１１０作成の流れを図４に示す。分析チップは、分析チップの構成要素を型どるパターンをフォトリソグラフィー技術により作成し、このパターンを樹脂に転写成形して成型することができる。
【００４０】
プロセスは大きく分けて、〔１〕ＰＤＭＳに転写するパターンの成形，〔２〕ＰＤＭＳへのパターン転写，〔３〕ＰＤＭＳ同士の接合、からなる。
〔１〕ＰＤＭＳに転写するパターンの成形
パターンの材料として感光性厚膜レジスト２０７(Micro.Chem社製，ＮＡＮＯＳＵ−８)をシリコンウェハ２０８に塗布（ステップ２０１）、フォトマスク２０９を感光性厚膜レジスト２０７の上に置いて露光（ステップ２０２），現像の行程（ステップ２０３）を経てマイクロパターンが成形される。尚、製法はこれに限られるわけではない。本方法によればウェットエッチングによるフォトファブリケーションより、短形断面を保持しながら曲線形状を成形できる長所を有する。
〔２〕ＰＤＭＳへのパターン転写
ＰＤＭＳ２１０をパターン上に塗布，加熱することによりＰＤＭＳ２１０は硬化する
（ステップ２０４）。凸形状のマイクロパターンより、凹形状のＰＤＭＳ２１０が得られる（ステップ２０５）。
〔３〕ＰＤＭＳ同士の接合
パターンが転写されたＰＤＭＳ２１０の表面を酸素プラズマ処理し、２枚のＰＤＭＳ
２１０を重ねあわせることで、ＰＤＭＳ２１０同士は接合する。接合強度は、接合部位を剥がそうとするとＰＤＭＳ２１０が破断するほど充分なものである。なお、一方をPDMSとして、シリコン，ガラスと接合させてもよい。
【００４１】
上記の方法により得られた分析チップ１１０の断面を図５に示す。図５に示されるように、ｄＮＴＰノズル１１４-iおよび反応セル１１３をパターン成形したＰＤＭＳ第１層
１１５（縦２５mm，横２５mm，厚さ１mm）と、ｄＮＴＰ槽１１１-i，分析チップ流路
１１２-iおよび反応セル１１３をパターン成形したＰＤＭＳ第２層１１６（縦２５mm，横２５mm，厚さ１mm）とを接合したものである。なお、分析チップ流路１１２-i，ｄＮＴＰ槽１１１-iとｄＮＴＰノズル１１４-iおよび反応セル１１３をパターン成形したＰＤＭＳと、何もパターン成形していない平板のＰＤＭＳとを接合して作成することも勿論可能である。
【００４２】
上記の方法で作成された反応セル１１３が貫通穴である場合は、底となる板が必要である。前述のように、分析チップ１１０の底板は温度制御機構１０３から反応セル１１３に熱を伝える媒体の役割も果たすことから、熱伝導性が良い材料であることが好ましい。さらに、底板の表面が鏡面であれば、反応セル１１３内での試薬の発光が底板に反射し、反応セル１１３上部の光検出器１２０により検出される発光強度が増加する。分析チップ
１１０の底板として、反射率の異なる材質Ａ，材質Ｂ，材質Ｃの３種類を分析チップ110の底部に取り付け、ＤＮＡ分析の最終かつ代表反応であるＡＴＰとルシフェリン・ルシフェラーゼの発光反応（式（３））を行った結果を図６に示す。材質Ｃとしてシリコンウェハの切片を使用すると、その鏡面による反射効果で発光量が材質Ａ（ガラス）使用時よりもかなり大きくなった。そこで、熱伝導性が良好であり、かつＰＤＭＳとの接合が酸素プラズマ処理のみで容易に行えるシリコンウェハの切片を分析チップ１１０の底板として取付けた。例えば、前記底板１１０又は反応セル１１３の底部は前記分析チップの表面の反射率より大きくなるよう形成する。
なお、ＰＤＭＳの成形方法は上記の手法に限定されるものではなく、例えば押し出し成形によって加工することもできる。
【００４３】
分析チップ１１０の構成要素の寸法は以下の通りである。ｄＮＴＰ槽１１１-iは縦１０mm，横１０mm，深さ０.１mm で容量が１０μＬである。なお、ｄＮＴＰ槽１１１-iの形状は、特に限定されるものではない。
【００４４】
分析チップ流路１１２-iは断面形状が縦１mm，横０.１mmで長さ２mmで、ｄＮＴＰ槽
１１１-iにつながっている。分析チップ流路１１２-i端は、ｄＮＴＰノズル１１４-iの端面から最も離れた領域付近に形成されることがこのましい。ｄＮＴＰ槽１１１-iにおける最も離れた部位までの距離の８割以上の距離を持つ領域に形成される。これにより円滑な流動及び液を効果的に使用できるので好ましい。またｄＮＴＰノズル１１４-iの断面形状は縦４０μｍ，横２０μｍで長さ４mmである。ｄＮＴＰノズル１１４-iの断面積を1000
μｍ2以下と十分小さくすることで、ｄＮＴＰ槽１１１-iから反応セル１１３への試薬の漏れ込みを効果的に防止することができる。ｄＮＴＰノズル１１４-iの断面積を８００
μｍ2以下とするとより好ましく、５００μｍ2以下とするとさらに好ましい。
【００４５】
このようにｄＮＴＰノズル１１４-iの断面積を充分小さくすることで、流体をハンドリングする為の弁を用いず、簡便な構造とすることができる。なお、下限は例えば、液供給時の脈動防止の観点から８０μｍ2以上の断面積を有することが好ましい。または、液中の気泡が発達して送液の妨げとならないよう、３００μｍ2以上の断面積を有することが好ましい。また、冷凍して分析チップを搬送することを考慮して３００μｍ2以上の断面積を有することがチップの損傷などを防止する観点で好ましい。一方、上限は、バルブレスであっても液を適切に保持できるようにすることを考慮して１５，０００μｍ2以下の断面積を有する。Ｐｗ−Ｐａ＋ｍｇ／Ｒ＝γ（２／Ｒ）（Ｐｗ：液圧、Ｐａ：空気圧、
ｍｇ／Ｒ水滴の圧力、γ：液と空気との表面張力、Ｒ：流路の半径）から好適な値として前記値を算出した。また、搬送時に冷凍する場合にその体積変化の影響を考慮して8,000μｍ2 以下の断面積にすることが好ましい。また、搬送時の外力が加わることを考慮すれば、３,０００μｍ2以下の断面積にすることが好ましい。流路形状は上記観点から目的に応じて上限或いは下限を選択することが好ましい。
【００４６】
例えば、複数のｄＮＴＰ槽１１１-iからｄＮＴＰノズル１１４-iを会して連絡する反応セル１１３は直径２mm、容量が約５μＬである。反応セル１１３の容量を１〜５μＬと微小化することで、熱応答性が向上し、反応セル１１３の温度制御が迅速化する。これにより、反応セル１１３の温度を秒単位で変化させながら最適な条件下で反応を進行させることが出来る。また反応セル１１３の容量を微小化することで、ｄＮＴＰ槽１１１-iから反応セル１１３に分注されたｄＮＴＰが反応セル１１３全域に短時間（例えば約１秒程度）で拡散するため、混合操作が簡易となる。簡素化のためには、混合操作を用いないことも考えられる。
【００４７】
従来技術（特開２０００−２６６７５９号公報）では流路内で検体と試薬を混合しながら３〜５分間で反応を検出していたが、容量を１〜５μＬと微小化した反応セル１１３内で検体と試薬をバッチ式に混合することで、反応を約１秒間で検出することができる。なお、反応セル１１３の容量を１〜７μＬとしても効果的であり、また１〜１０μＬに設定しても微小化の効果を得ることができる。
（分析の手順）
分析チップ１１０を用いた分析の手順を、図７，図８を参照しながら説明する。図７は分析方法の手順を示すフローチャート図、図８は分析装置の断面図である。
初めに、ＤＮＡサンプルを作成する。塩基配列を分析したい一本鎖ＤＮＡサンプルに、塩基数１５〜２０のプライマを加え、９５℃で５分間アニールした後に室温で３０分間静置する。これにより、一本鎖ＤＮＡサンプルとプライマは結合する。この時結合しなかったプライマは洗浄して流す。次に、プライマ伸長酵素とｄＮＴＰ分解試薬を混合した試薬を調整する。プライマ伸長酵素として、TaqＤＮＡポリメラーゼ，TthＤＮＡポリメラーゼ、VentＤＮＡポリメラーゼ、サーモシーケナーゼのいずれかを用いることができる。またｄＮＴＰ分解試薬として、ＡＴＰジホスファーゼ、ＡＴＰピロホスファーゼのいずれかを用いることができる。さらに、プライマの伸長が円滑に進むように、混合試薬に緩衝液を付加することが好ましい。該緩衝液としては、ｐＨ緩衝液としてのトリス−塩酸等、プライマの伸長反応の基質となる錯体（ｄＮＴＰとMg2+）を作成するためのMgCl2、酵素タンパク質を酸化変性から保護するためのディチオスレイトールを混合して用いることが好ましい（ステップ２１１）。
【００４８】
ＤＮＡサンプルの作成が済んだら、４種類のｄＮＴＰが予め４つのｄＮＴＰ槽１１１-iに内蔵され、凍結保存しておいた分析チップ１１０を室温で解凍する。分析チップ１１０に予め１検査分のみのｄＮＴＰを内蔵してユーザに提供することで、分析チップ１１０を１検査の使い切りとしても試薬の無駄がなく、経済性が向上する。またユーザはｄＮＴＰをｄＮＴＰ槽１１１-iに分注する手間を省くことができ、時間が短縮されるだけでなく、汚染を防ぐことも出来る。さらに、この分析チップ１１０を凍結した状態でユーザに提供し、ユーザが０℃で分析チップ１１０を凍結保存することで、ｄＮＴＰの活性は１ヶ月保たれる。また、−２０℃で凍結保存しておけば、半年以上ｄＮＴＰの活性を保つことが可能である。このように、ディスポーザブルな分析チップ１１０に予め１検査分のみの試薬を内蔵し、分析チップ１１０を凍結した状態でユーザに提供することで、ＰＯＣ検査に最適な環境を作ることができる（ステップ２１２）。
【００４９】
次に、分析チップ１１０を基板１００の上に置き、分析チップ流路１１２-iと基板流路１０２-iが連通したのを確認したのち、吸着溝１０４を真空引きし、真空チャックにより分析チップ１１０を基板１００に固定する（ステップ２１３）。
【００５０】
そして、４つのポンプ１０１-iを駆動し、４本の基板流路１０２-iとそれに連通した４本の分析チップ流路１１２-iを流体で満たす。ここで使用する流体は、水、アルコール、或いは空気など、ｄＮＴＰと接した時にｄＮＴＰの活性が損なわれないものであればよい（ステップ２１４）。
【００５１】
次いで、先に調整したＤＮＡサンプルを反応セル１１３の上部から反応セル１１３に５μＬ分注する（ステップ２１５）。
【００５２】
その後、温度制御機構１０３を作動し、分析チップ底板１０６を介して反応セル１１３内のＤＮＡサンプルの温度を短時間で昇温する。ＤＮＡサンプルにはいくつかの酵素が含まれるが、酵素の活性は温度の上昇と共に増加する。しかし、ある温度以上で酵素を長時間放置すると、酵素の変性が起こり、酵素の活性が急激に失われる。そこで、ＤＮＡ分析の最終かつ代表反応であるＡＴＰとルシフェリン・ルシフェラーゼの発光反応（式(３)）において、酵素を短時間で設定温度まで昇温し、発光検出を行った後、室温まで急速に冷却するという温度制御を、設定温度を変えて行った結果を図９に示す。酵素を短時間で
４３℃まで昇温することで、発光量が２０℃の時の２倍となった。すなわち、ＤＮＡサンプルの温度を短時間で４３℃付近まで昇温することで、分析の際検出する発光量を２０℃時の２倍に増大させることができる。なお、４０℃までの昇温でも発光量は十分増大し、また２５℃以上にすることで、２０℃時以上の発光量を得ることが出来る。
【００５３】
このように、ＤＮＡサンプルの温度を短時間で昇温することで発光量が増大することから、バックグランドノイズに対して発光信号値が高くなり、高感度な発光検出を行うことが出来る（ステップ２１６）。なお、酵素の活性等を考慮して、少なくとも昇温温度は５℃以上とする。また、同様の観点から４５℃以下に昇温するようにする。
【００５４】
次に、４つのポンプ１０１-iのうち一つのポンプ、例えば１０１-1を駆動し、基板流路１０２-1と分析チップ流路１１２-1に充填された流体を０.１μＬ送液する。これにより、分析チップ流路１１２-1と連絡したｄＡＴＰ槽１１１-1から０.１μＬのｄＡＴＰが
ｄＡＴＰノズル１１４-1を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２１７）。
【００５５】
注入したｄＡＴＰがＤＮＡサンプルに結合した場合、１秒以内で発光することから、この発光を光検出器１２０で測定することにより、ＤＮＡサンプルとｄＡＴＰの結合が検出できる（ステップ２１８）。
【００５６】
このあと、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する。結合しなかったｄＡＴＰが混合試薬により分解されるのに約５０秒間を要するので、その間反応セル１１３内を４３℃に保持したままでは、酵素の活性が失われるからである（ステップ２１９）。
【００５７】
以下、ｄＣＴＰ２１２，ｄＴＴＰ２１３，ｄＧＴＰ２１４についても同様の操作を繰り返すことで、ＤＮＡサンプル２０１の塩基配列が分析される。すなわち、温度制御機構
１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で４３℃まで昇温する(ステップ220)。
【００５８】
次にポンプ１０１-2を駆動することで、ｄＣＴＰ槽１１１-2から０.１μＬのｄＣＴＰがｄＣＴＰノズル１１４-2を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２２１）。
【００５９】
そして光検出器１２０により発光を測定し、ＤＮＡサンプルとｄＣＴＰの結合を検出する（ステップ２２２）。
【００６０】
このあと、未反応のｄＣＴＰが混合試薬により分解される間、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する（ステップ２２３）。
【００６１】
ここで再び温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で４３℃まで昇温する（ステップ２２４）。
【００６２】
次にポンプ１０１-3を駆動することで、ｄＴＴＰ槽１１１-3から０.１μＬのｄＴＴＰがｄＴＴＰノズル１１４-3を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２２５）。
【００６３】
そして光検出器１２０により発光を測定し、ＤＮＡサンプルとｄＴＴＰの結合を検出する（ステップ２２６）。
【００６４】
このあと、未反応のｄＴＴＰが混合試薬により分解される間、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する（ステップ２２７）。
【００６５】
最後に、再び温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で４３℃まで昇温する（ステップ２２８）。
【００６６】
次にポンプ１０１-4を駆動することで、ｄＧＴＰ槽１１１-4から０.１μＬのｄＧＴＰがｄＧＴＰノズル１１４-4を経て反応セル１１３に注入される（ステップ２２９）。
【００６７】
そして光検出器１２０により発光を測定し、ＤＮＡサンプルとｄＧＴＰの結合を検出する（ステップ２３０）。
【００６８】
このあと、未反応のｄＧＴＰが混合試薬により分解される間、温度制御機構１０３を作動して反応セル１１３内の温度を短時間で室温まで冷却する（ステップ２３１）。
【００６９】
以上の行程を、４種類のｄＮＴＰについて繰り返して、ＤＮＡサンプルの配列を一塩基ずつ決定する（ステップ２３２）。
【００７０】
なお、ｄＡＴＰとｄＴＴＰ、或いはｄＣＴＰとｄＧＴＰとはそれぞれ結合する可能性があり、上述のようにｄＡＴＰとｄＴＴＰ、或いはｄＣＴＰとｄＧＴＰが連続しない順序でｄＮＴＰを反応させるのが望ましい。これにより各ｄＮＴＰ間の汚染を防止して、dNTPとＤＮＡサンプルとの確実な結合を図ることができる。
【００７１】
上記の手順に基づき、ＤＮＡサンプルの塩基配列を分析した時のＤＮＡサンプルとdNTPとの具体的な結合について、図１０を用いて説明する。図１０は、ＤＮＡサンプルとdNTPとの結合を示す模式図である。
【００７２】
ＤＮＡサンプル３０１は、一本鎖ＤＮＡサンプル３０２と、この一本鎖ＤＮＡサンプル３０２に結合しているプライマ３０３とから成っている。該ＤＮＡサンプル３０１の初期状態は、図１０(a)に示すように、一本鎖ＤＮＡサンプル３０２にプライマ３０３が結合し、一本鎖ＤＮＡサンプル３０２のプライマ３０３以降の塩基配列がわからない場合の例である。なお、塩基配列の記号は、A:アデニン，G:グアニン，C:シトシン，T:チミンである。
【００７３】
この初期状態で、混合試薬の存在下、ｄＡＴＰ３１１を添加すると、図１０(b)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１とｄＡＴＰ３１１が結合する。その時の発光を検出することにより、１塩基分の発光量変化が計測される。その後、未反応のｄＡＴＰ３１１を混合試薬により分解する。
【００７４】
次に、混合試薬の存在下、ｄＣＴＰ３１２を添加すると、図１０(C)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１とｄＣＴＰ３１２が結合しない。よって、発光検出を行っても、発光量変化は計測されない。その後、未反応のｄＣＴＰ３１２を混合試薬により分解する。
【００７５】
さらに、混合試薬の存在下、ｄＴＴＰ３１３を添加すると、図１０(d)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１と２つのｄＴＴＰ３１３が続けて結合する。その時の発光を検出することにより、２塩基分の発光量変化が計測される。その後、未反応のｄＴＴＰ313を混合試薬により分解する。
【００７６】
最後に、混合試薬の存在下、ｄＧＴＰ３１４を添加すると、図１０(e)に示されるように、ＤＮＡサンプル３０１とｄＧＴＰ３１４が結合する。その時の発光を検出することにより、１塩基分の発光量変化が計測される。その後、未反応のｄＧＴＰ３１４を混合試薬により分解する。
【００７７】
上記の行程により、計測された発光強度のプロファイルはｄＡＴＰ３１１で１塩基分、ｄＴＴＰ３１３で２塩基分、ｄＧＴＰ３１４で１塩基分の順序であるから、ＤＮＡサンプル３０１のプライマ３０３以降の塩基配列がＴＡＡＣであることが分析される。
【００７８】
なお、本実施例においてはＤＮＡの塩基配列を分析したが、分析対象はＲＮＡ、タンパク質、アレルギ、種々の抗原など広範囲に渡る。
【００７９】
例えば、分析チップの反応セルに被検査体（含抗原）を充填し、試薬槽から試薬（例えば、Ｂ型肝炎ウィルス診断であればＨＢｓ抗体，Ｂ型肝炎ウィルス診断であればＨＣＶ抗体）を反応セルに注入して、反応セル内での抗原と抗体の凝集反応を光検出器により検出することで、被検査体の感染症の罹患具合を分析することが出来る。
【００８０】
また、反応セルに血清を充填し、例えば、特表平９−５０４７３２号公報に記載の血液分析用の試薬を試薬槽から反応セルに注入した時の比色を吸光光度計により測定することで、血液中の蛋白質、酵素などを分析することができる。
【００８１】
以上のように、流路内で検体と試薬を混合しながら流下させて３〜５分間で反応を検出するのに比べて、容量を５μＬと微小化した反応セル１１３内で検体と試薬をバッチ式に混合することで、反応を短時間（例えば約１秒間）で検出することができる。また、大型の励起用レーザーが不要であり、分析チップ１１０を基板１００上に置いて簡便な光検出器１２０を組み合わせるだけの、小型で可搬な分析装置を提供することが出来る。さらにディスポーザブルな分析チップ１１０に予め１検査分のみの試薬を内蔵し、分析チップ
１１０を凍結した状態でユーザに提供することで、ＰＯＣ検査に最適な環境を作ることができる。
【００８２】
反応セル１１３に試薬を何度も分注するために、ポンプ１０１-iを用いて試薬を送液したが、試薬の分注が１〜２回であれば、図１１に示すような試薬槽の容積変化を利用した形態で簡便に分析を行うことが出来る。すなわち、分析チップ４００には反応セル４０１、試薬槽４０２-i、試薬ノズル４０３-iを設け、試薬槽４０２-iの上部にアクチュエーター４０４-iを設置する。なお、分析チップ４００の作成時、反応セル４０１と試薬ノズル４０３-iをパターン形成したＰＤＭＳ第１層４０５と、反応セル４０１および試薬槽
４０２-iをパターン形成したＰＤＭＳ第２層４０６とを接合する前に、試薬を予め試薬槽に注入し、２枚のＰＤＭＳを接合した直後に分析チップ４００を急速冷凍することで、試薬の活性を損なうことなく試薬槽４０２-iに封入することが出来る。
【００８３】
試薬の反応セル４０１への分注は、試薬槽４０２-i上部のアクチュエーター４０４-iを駆動し、試薬槽４０２-iを下方に凹ませることで行う。ＰＤＭＳは柔らかい材質であるので、ＰＤＭＳ第１層４０５の厚さが０.１〜１mmで試薬槽４０２-Iの変形が可能である。 分注精度は実施例１にやや劣るが、分析チップを基板に真空チャックするのに必要な真空用ポンプや、試薬を送液するためのポンプが不要となるので、装置の小型化を図ることができる。
【００８４】
本発明の分析チップおよび分析装置を用いたＰＯＣ（Point−of−Care）向けのサービスを図１２に示す。サービスプロバイダ５００は、ＰＯＣに対応した分析装置５０３および分析装置５０３に装着するディスポーザブルな分析チップ５０４をユーザ５０１に提供する。その際、分析チップ５０４は凍結した状態にしておく。ユーザ５０１はインターネット５０５を介して情報管理センタ５０２とのデータ交換が可能である。すなわち、ユーザ５０１は、情報管理センタ５０２にアクセスしてユーザＩＤを登録する。そして、ユーザ５０１は検査が終わった後、検査データ５０６をユーザＩＤと共に情報管理センタ502に送信することで、検査データ５０５を元にした診断情報５０７を情報管理センタ５０２から得ることが出来る。いっぽう、情報管理センタ５０２とサービスプロバイダ５００もまたインターネット５０５を介してデータが相互交換されている。すなわち、情報管理センタ５０２はサービスプロバイダ５００から遺伝子解析情報や臨床データを包括したデータベース５０８を受け取る代わりに、ユーザ５０１が消耗した分析チップ５０４の消費データ５０９とユーザＩＤをサービスプロバイダ５００に送信する。この情報を受けて、サービスプロバイダ５００は各ユーザ５０１の使用状況に応じた試薬を調製し、この試薬を凍結保存した分析チップ５０４をユーザ５０１の元に迅速に提供することが出来る。ユーザ５０１は、調製試薬が即凍結保存された分析チップ５０４を受け取ることが出来るので、試薬の活性維持に労力を割くことなく検査を行うことが出来る。
【００８５】
情報管理センタ５０２はデータベースを有する場合等、の具体例について以下記載する。
【００８６】
ユーザ５０１は、情報管理センタ５０２に対して、検査データ５０６等の分析結果情報と予め登録したユーザ５０１のＩＤとを送信する。ＩＤは、例えば、ユーザと情報管理センタとの間で認証されたものである。情報管理センタ５０２では、受信された検査データ５０６を対応する前記データベースの情報とに基いて評価した評価情報である診断情報
５０７をユーザ５０１に送信する。検査データ５０６は、データベースに組込みより高精度の診断を行うのに利用される。前記送信には送信装置或いは受信には受信装置、組込みには制御装置を備えることができる。
【００８７】
このように、情報管理センタ５０２は、データベースに基いて、送信された検査データ５０６に対する評価を提供する代わりに、多くのサンプルからなるデータベースを構築できるので、より精度の高い評価を行うことができる。特に遺伝子の配列等のように被検体の情報の蓄積により疾病の傾向がつかめるようなものである場合には、精度を効果的に高めることができる。
【００８８】
前記遺伝子に関する分析は、たとえば、特定の部位の遺伝子配列についての分析であることができる。また、遺伝子情報に関するデータベースとは、特定部位の遺伝子の配列に基く疾病に関するデータベースであることができる。ここで評価とは例えば遺伝子多型情報に基くガンなどの疾病発症率などのようなことであることができる。
【００８９】
また、前記分析は遺伝子に関する分析だけでなく、被検体の分析であれば適応することもできる。その場合は、前記遺伝子情報に関するデータベースは分析に関する個人のアレルギの度合いや薬の副作用の強さ等のデータベースである。
【００９０】
また、更に、情報管理センタ５０２は、ユーザ５０１から前記分析に使用した装置の使用情報を受信するようにする。なお、この使用情報には装置の消耗品の消費情報等を含むことが好ましい。これにより、分析装置の消耗品の消耗状況などを把握することができ、ユーザ５０１への効果的なサービスを提供できる。
【００９１】
前記情報管理センタが消費データ５００などの装置の使用情報を受信して、前記使用情報を利用するサービスプロバイダ５００に送信する。サービスプロバイダ５００からは、遺伝子・臨床データベース５０８に提供する。
【００９２】
このように、情報管理センタ５０２にとっては、予め特定の前記サービスプロバイダ
５００との前記の情報の授受を行うことにより、効果的にデータベース内の情報の蓄積を高めて精度の高い評価を行うことができる。
【００９３】
サービスプロバイダ５００にとって、予め特定の前記情報管理センタ５０２と前記情報の授受を行うことにより、効果的にユーザの装置使用情報を収集でき効果的なサービスを提供することができる。
【００９４】
このように、ディスポーザブルな分析チップ５０４を核としたＰＯＣ向けの検査サービスの態勢を敷くことにより、ユーザ５０１は時間と労力を節約しながら診断情報５０７を得ることができ、また分析チップ５０４も迅速に補充される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施例１の分析システムの一例を示す斜視図である。
【図２】図１の分析チップの構成を示す拡大図である。
【図３】図１のポンプの構成を示す断面図である。
【図４】図１の分析チップの作成手順を示すフローチャート図である。
【図５】図１の分析チップの構成を示す断面図である。
【図６】分析チップの底板材料と発光検出量との関係を示すグラフである。
【図７】実施例１の分析手順を示すフローチャート図である。
【図８】実施例１の装置構成を示す断面図である。
【図９】発光量に対する温度制御の効果を示すグラフである。
【図１０】ＤＮＡサンプルとｄＮＴＰとの結合状態を説明する模式図である。
【図１１】実施例２の分析チップの構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の分析チップを核としたＰＯＣ検査サービスを示す説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００…基板、１０１-1，１０１-2，１０１-3，１０１-4…ポンプ、１０２-1，102-2，１０２-3，１０２-4…基板流路、１０３…温度制御機構、１０４…吸着溝、１０５…真空排気用ポンプ、１０６…分析チップ底板、１１０…分析チップ、１１１-1…ｄＡＴＰ槽、１１１-2…ｄＣＴＰ槽、１１１-3…ｄＴＴＰ槽、１１１-4…ｄＧＴＰ槽、１１２-1，
１１２-2,１１２-3,１１２-4…分析チップ流路、１１３…反応セル、１１４-1…ｄＡＴＰノズル、１１４-2…ｄＣＴＰノズル、１１４-3…ｄＴＴＰノズル、１１４-4…ｄＧＴＰノズル、１１５…ＰＤＭＳ第１層、１１６…ＰＤＭＳ第２層、１２０…光検出器、１２１…電源、１２２…記録計、１３１…吸入口、１３２…吐出口、１３３…ダイアフラム、134…ポンプ室、１３５…吸入弁、１３６…吐出弁、１３７…アクチュエーター、２０７…感光性厚膜レジスト、２０８…シリコンウェハ、２０９…フォトマスク、２１０…ＰＤＭＳ、３０１…ＤＮＡサンプル、３０２…一本鎖ＤＮＡサンプル、３０３…プライマ、３１０…混合試薬、３１１…ｄＡＴＰ、３１２…ｄＣＴＰ、３１３…ｄＴＴＰ、３１４…dGTP、４００…分析チップ、４０１…反応セル、４０２-1，４０２-2，４０２-3，４０２-4…試薬槽、４０３-1，４０３-2，４０３-3，４０３-4…試薬ノズル、４０４-1，４０４-2，
４０４-3，４０４-4…アクチュエーター、４０５…ＰＤＭＳ第１層、４０６…ＰＤＭＳ第２層、５００…サービスプロバイダ、５０１…ユーザ、５０２…情報管理センタ、５０３…分析装置、５０４…分析チップ、５０５…インターネット、５０６…検査データ、507…診断情報、５０８…データベース、５０９…消費データ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、を有し、前記試薬を前記反応セルに流して反応を光学的に検出してＤＮＡ分析を行う分析システムにおいて、
前記反応セルと、１検査分の試薬が内蔵された前記試薬貯蔵部（ｄＮＴＰ槽）と、を有する分析チップと、
前記分析チップが着脱可能として装着される分析装置と、
前記分析チップが前記分析装置に装着された場合、前記試薬を前記試薬貯蔵部から前記反応セルに注入する前記分析装置に設けられたポンプと、
を備え、前記反応セルに前記被検体を導入した後に、前記ポンプを駆動して前記試薬を前記反応セルに注入し、前記分析装置に設けられた光検出器によりＤＮＡ分析を行うことを特徴とする分析システム。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記分析チップは凍結保存され、前記試薬は解凍されてＤＮＡ分析が行われることを特徴とする分析システム。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記分析チップが前記分析装置に装着された場合、前記反応セルの昇温、冷却を可能とする温度制御機構を前記分析装置に備えたことを特徴とする分析システム。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記反応セルの昇温を可能とする温度制御機構を前記分析装置に備え、前記試薬を前記反応セルに注入した後、前記反応セルを昇温し、前記光検出器によりＤＮＡ分析を行うことを特徴とする分析システム。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、それぞれ複数設けられた前記試薬貯蔵部と、前記反応セルの昇温、冷却を可能とする前記分析装置に設けられた温度制御機構と、を備え、前記試薬を前記反応セルに注入した後、前記反応セルの昇温、冷却を繰り返すことで、ＤＮＡの塩基配列を一つずつ決定することを特徴とする分析システム。
【請求項１】
生体から採取される被検体が導入される反応セルと、前記反応セルに供給される試薬が貯蔵される試薬貯蔵部と、を有し、前記試薬を前記反応セルに流して反応を光学的に検出してＤＮＡ分析を行う分析システムにおいて、
前記反応セルと、１検査分の試薬が内蔵された前記試薬貯蔵部（ｄＮＴＰ槽）と、を有する分析チップと、
前記分析チップが着脱可能として装着される分析装置と、
前記分析チップが前記分析装置に装着された場合、前記試薬を前記試薬貯蔵部から前記反応セルに注入する前記分析装置に設けられたポンプと、
を備え、前記反応セルに前記被検体を導入した後に、前記ポンプを駆動して前記試薬を前記反応セルに注入し、前記分析装置に設けられた光検出器によりＤＮＡ分析を行うことを特徴とする分析システム。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記分析チップは凍結保存され、前記試薬は解凍されてＤＮＡ分析が行われることを特徴とする分析システム。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記分析チップが前記分析装置に装着された場合、前記反応セルの昇温、冷却を可能とする温度制御機構を前記分析装置に備えたことを特徴とする分析システム。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記反応セルの昇温を可能とする温度制御機構を前記分析装置に備え、前記試薬を前記反応セルに注入した後、前記反応セルを昇温し、前記光検出器によりＤＮＡ分析を行うことを特徴とする分析システム。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、それぞれ複数設けられた前記試薬貯蔵部と、前記反応セルの昇温、冷却を可能とする前記分析装置に設けられた温度制御機構と、を備え、前記試薬を前記反応セルに注入した後、前記反応セルの昇温、冷却を繰り返すことで、ＤＮＡの塩基配列を一つずつ決定することを特徴とする分析システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３３４５６（Ｐ２００７−３３４５６Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４４９７１（Ｐ２００６−２４４９７１）
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【分割の表示】特願２００２−１８０７４６（Ｐ２００２−１８０７４６）の分割
【原出願日】平成１４年６月２１日（２００２．６．２１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【分割の表示】特願２００２−１８０７４６（Ｐ２００２−１８０７４６）の分割
【原出願日】平成１４年６月２１日（２００２．６．２１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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