化学分析装置及び化学分析カートリッジ
【課題】
構造が簡単なカートリッジとそれを用いた化学分析装置を提供する。
【解決手段】
化学分析装置は、モータ、モータにより回転可能な保持ディスク、保持ディスク上に配置された複数の検査カートリッジ、検査カートリッジに穿孔するための穿孔機、加温装置及び検出装置を有する。検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板を含む、基板には、容器及び流路を覆うカバーが装着される。保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、回転軸線に対して内周側の容器から流路を経由して回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させる。
構造が簡単なカートリッジとそれを用いた化学分析装置を提供する。
【解決手段】
化学分析装置は、モータ、モータにより回転可能な保持ディスク、保持ディスク上に配置された複数の検査カートリッジ、検査カートリッジに穿孔するための穿孔機、加温装置及び検出装置を有する。検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板を含む、基板には、容器及び流路を覆うカバーが装着される。保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、回転軸線に対して内周側の容器から流路を経由して回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して溶液の移動、混合等を行う化学分析装置に関し、特に、取り外し可能なカートリッジを使用する化学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特表２００３−５０２６５６号公報には、ＤＮＡを含む試料からＤＮＡを抽出するための装置が記載されている。この装置では、ＤＮＡを含む試料をガラスフィルタに通過させ、ＤＮＡを捕獲させる。ＤＮＡが捕獲されたガラスフィルタに、洗浄液及び溶離液を通過させてＤＮＡのみを回収する。ガラスフィルタは回転可能な構造体に設けてあり、洗浄液や溶離液等の試薬は同じ構造体内の各試薬リザーバに保持してある。各試薬は構造体が回転することにより発生する遠心力で流動し、各試薬リザーバとガラスフィルタを結ぶ微細流路に設けたバルブを開くことにより試薬がガラスフィルタを通過する。
【０００３】
特表２００１−５２７２２０号公報には、複数の化学物質を含む試料から核酸等の特定の化学物質を抽出し分析する化学分析装置が記載されている。一体型カートリッジの内部には、溶解液や洗浄液や溶離液等の試薬、及び、核酸を捕獲する捕獲構成部品が設けられている。核酸を含む試料をカートリッジ内部に注入し、試料と溶離液を混合させて捕獲構成部品に通過させる。更に、捕獲構成部品に、洗浄液を通過させ、溶離液を通過させる。捕獲構成部品を通過した溶離液をＰＣＲ試薬に接触させ反応チャンバへと流す。
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０２６５６号公報（ＷＯ ００／７８４５５号公報）
【特許文献２】特表２００１−５２７２２０号公報（ＷＯ ９９／３３５５９号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特表２００３−５０２６５６号公報（ＷＯ ００／７８４５５号公報）に記載された構造体では、多数のバルブによって試薬、DNA混合液等の流体を駆動している。バルブとして、加熱することによって溶けるワックス等を使用している。ワックスを用いる方法は流路を物理的に閉じるため、確実に液の流れを制御できる一方、抵抗体をそれぞれのバルブに対応して設け、それに対し加温する手段を設ける必要があるため、回転する構造体（ディスク）が複雑化するだけでなく、そのシーケンスを実現するための装置全体が複雑化する。
【０００６】
また、DNA混合液からDNAを回収するためのフィルタを微小構造体に対し配置するが、柔軟であるフィルタを、それを支持するためのフリット材とともに回転構造体の流路内に設けられた溝（スロット）に挿入し、上面側をディスクの高さと等しくなるように切断したのち、ディスク上面にシール材を貼り付けている。
【０００７】
DNA混合液がフィルタ内部を確実に流れるためにはフィルタを流路上に漏れがない様に配置する必要がある。すなわちフィルタと流路の間に隙間が存在するとDNA混合液はその隙間を流れ、フィルタ上に回収されないためDNAの回収率が低下する。上記したフィルタの充填方法では、フィルタとシール材の間に微小な隙間が生じやすく、特にフィルタが柔軟である場合は、フリット材を支持体として用いても漏れがないようにフィルタを実装してディスクを製作することは極めて困難である。また、スロットの底面とフィルタの隙間に関しても同様なことがいえる。
【０００８】
また、特表２００１−５２７２２０号公報（ＷＯ ９９／３３５５９号公報）記載の一体型流体操作カートリッジでは、各試薬をポンプで送液する際、各試薬チャンバと捕獲構成部品を結ぶ微細流路に設けたバルブ等を開くことによって試薬が捕獲構成部品を通過する。本構成においても、カートリッジ上にバルブを多数設けなければならず、カートリッジが複雑化する問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、構造が簡単なカートリッジとそれを用いた化学分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
化学分析装置は、モータ、モータにより回転可能な保持ディスク、保持ディスク上に配置された複数の検査カートリッジ、検査カートリッジに穿孔するための穿孔機、加温装置及び検出装置を有する。検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板を含む、基板には、容器及び流路を覆うカバーが装着される。保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、回転軸線に対して内周側の容器から流路を経由して回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させる。
【００１１】
内周側の容器から外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、外周側の容器の内周側端にて終わる。検査カートリッジには、空気流路及びフィルタ部が設けられ、該フィルタ部を覆うカバーを穿孔することによって容器は空気流路及びフィルタ部を介して大気圧に接続される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、構造が簡単なカートリッジとそれを用いた化学分析装置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】
【００１３】
図１は本発明による化学分析装置の例を示す図である。化学分析装置１は、モータ１１、モータ１１により回転可能な保持ディスク１２、保持ディスク１２上に配置された複数の検査カートリッジ２、検査カートリッジ２に穿孔するための穿孔機１３、加温装置１４及び検出装置１５を有する。操作者は検査項目ごとに検査カートリッジ２を用意し、保持ディスク１２に装着し、化学分析装置１を起動させる。
【００１４】
本例の化学分析装置では、加温装置１４と検出装置１５はそれぞれ別の場所に設けられているが例えば両者を一体化し、加温と検出を同一の位置で行ってもよい。また、加温装置、及び、検出装置は、保持ディスク１２の上面に位置されているが、どちらか一方又は両方を保持ディスク１２の下面に配置してもよい。
【００１５】
図２は検査カートリッジ２の斜視図である。検査カートリッジ２は略６角形の薄い基板からなる。６角形の短辺が保持ディスクの回転中心の内周側に配置され、６角形の長辺が外周側に配置される。従って、以下に、６角形の短辺側を内周側、６角形の長辺側を外周と称する。
【００１６】
検査カートリッジ２には、溶解液容器２２０、追加液容器２３０、洗浄液容器２４０、２５０、２６０、溶離液容器２７０、及び、増幅液容器２８０、２９０が形成されている。これらの試薬容器には予め所定量の試薬が分注されている。
【００１７】
これらの試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０の外周側には、出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１が設けられている。出口流路には、試薬容器の外周端から始まり内周側に折り返した後に外周側に延びる折り返し部が形成されている。
【００１８】
試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０の内周側には、空気流路２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２、２９２が設けられ、さらにその先に流路拡大部２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３、２８３、２９３が設けられている。流路拡大部の先には、空気フィルタ２２６、２３６、２４６、２５６、２６６、２７６、２８６、２９６が設けられている。
【００１９】
検査カートリッジ２には、更に、試料容器３１０、血球貯蔵容器３１１、血清定量容器３１２、溶離液回収容器３９０、血清反応容器４２０、核酸捕捉部前容器４３０、核酸捕捉部７００、バッファー容器８００、及び、廃液容器９００が設けられている。
【００２０】
これらの容器３１０、３１１、３１２、３９０、４２０、４３０、８００、９００の内周側にも、同様に、空気流路、流路拡大部、及び、空気フィルタが設けられているが、詳細は後に説明する。
【００２１】
これらの容器、出口流路、空気流路、及び、流路拡大部は、検査カートリッジ２の上面に形成された凹部である。出口流路及び空気流路の深さは、容器の深さより小さい。
【００２２】
検査カートリッジ２の上面には、フィルム又は薄板等で構成されるカートリッジカバー１９９がカートリッジ上面の全体を覆うように、接着又は接合されている。従って、容器、出口流路、空気流路、及び、流路拡大部は、密閉空間を形成している。
【００２３】
本例では、遠心力を利用して、流路によって互いに接続されている２つの容器間にて試薬又は溶液を移動させる。先ず、２つの容器にそれぞれ接続された空気フィルタを覆うカートリッジカバー１９９を穿孔し、２つの容器を大気圧に開放する。次に、保持ディスク１２を回転させることにより、容器内の試薬又は溶液は、遠心力の作用によって、内周側の容器から外周側の容器に移動する。このような操作を順次繰り返すことにより、所定の処理を実行することができる。
【００２４】
試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１及び空気流路２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２、２９２は、上述のように、カートリッジカバー１９９によって密閉されているから、穿孔しない限り、そこに空気が流入することはない。しかしながら、これらの試薬容器、出口流路、及び、空気流路には、カートリッジカバーを装着したときに封入された微量の空気が存在する。遠心力が作用すると、各試薬は試薬容器の外周側に移動し、出口流路内に押し込まれるが、試薬容器内に初期に封入された微量の空気が膨張し、試薬容器内に負圧が生成される。この負圧が遠心力と釣り合って試薬は試薬容器より流出することができない。
【００２５】
回転数が増加し遠心力が大きくなると、試薬容器内の圧力は更に低下し、試薬の飽和蒸気圧以下になると気泡が発生する。それによって、負圧が減少し、遠心力との釣り合いが破れる。しかしながら、本例では、各試薬容器の出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１に、内周側に戻る折り返し部が設けられているから、遠心力が大きくなっても、試薬容器内の負圧の減少を抑制し、試薬が出口流路から流出することが防止される。
【００２６】
尚、図１に示す化学分析装置１のように、検出装置１５が保持ディスク１２の上側に設けられている場合には、カートリッジカバー１９９の材質は、検出を妨げない材質である必要がある。検出装置１５が保持ディスク１２の下側に設けられている場合には、検査カートリッジの底面の形状、厚さ及び、材質は、検出を妨げないものとする必要がある。
【００２７】
以下検査カートリッジ２を用いて、全血を試料として用いた場合のウイルス核酸の抽出処理を行う場合を説明する。
【００２８】
図３は化学分析装置の動作の概略を示す。図４は各動作の内容を示す。ステップＳ１にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、試料容器３１０及び血球貯蔵容器３１１を大気圧に接続する。ステップＳ２にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ１００にて、全血の血清を血球より分離する。ステップＳ１００の血清分離は、図４に示すように、２つの工程を含む。ステップＳ１０１の全血流動では、試料容器３１０の全血は血清定量容器３１２及び血球貯蔵容器３１１に移動する。ステップＳ１０２の血清分離では、血球は血清定量容器３１２から血球貯蔵容器３１１に移動する。ステップＳ３にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２９】
ステップＳ４にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、溶解液容器２２０及び血清反応容器４２０を大気圧に接続する。ステップＳ５にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ２００にて、血清と溶解液は血清反応容器４２０にて混合する。ステップＳ２００の混合は、図４に示すように４つの工程を含む。ステップＳ２０１の溶解液流動では、溶解液容器２２０の溶解液は血清反応容器４２０に移動する。ステップＳ２０２の血清流動では、血清定量容器３１２の血清は血清反応容器４２０に移動する。ステップＳ２０３の血清及び溶解液混合では、血清と溶解液は混合する。ステップＳ２０４にて、血清と溶解液は反応する。ステップＳ６にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３０】
ステップＳ７にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、追加液容器２３０、溶離液回収容器３９０及び廃液容器９００を大気圧に接続する。ステップＳ８にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ３００にて、核酸捕捉がなされる。ステップＳ３００の核酸捕捉は、図４に示すように４つの工程を含む。ステップＳ３０１の追加液流動では、追加液容器２３０の追加液は血清反応容器４２０に移動する。ステップＳ３０２の混合液流動では、血清反応容器４２０の混合液は、追加液によって押し出され核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ３０３の核酸捕捉部通過では、混合液は核酸捕捉部を通過する。ステップＳ３０４にて、核酸捕捉部を通過した混合液は溶離液回収容器３９０を経由して廃液容器９００に移動する。ステップＳ９にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３１】
次に、洗浄工程を説明する。洗浄工程は、第１、第２、及び第３洗浄工程を含む。これらの洗浄工程毎に、ステップＳ１０〜ステップＳ１２及びステップＳ４００の動作を繰り返す。先ず、第１洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第１洗浄液容器２４０及び核酸捕捉部前容器４３０を大気圧に接続する。ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。ステップＳ４００の洗浄は、図４に示すように３つの工程を含む。ステップＳ４０１の洗浄液流動では、第１洗浄液容器２４０の洗浄液は核酸捕捉部前容器４３０を経由して核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ４０２にて、第１洗浄液容器２４０の洗浄液は核酸捕捉部前容器４３０及び核酸捕捉部７００を洗浄する。ステップＳ４０３にて、核酸捕捉部７００を通過した洗浄液は溶離液回収容器３９０を経由して廃液容器９００に移動する。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３２】
第２洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第２洗浄液容器２５０を大気圧に接続する。ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。以下は、第１洗浄工程と同様である。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３３】
次に、第３洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第３洗浄液容器２６０及びバッファー容器８００を大気圧に接続する。ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。ステップＳ４０１の洗浄液流動では、第３洗浄液容器２６０の洗浄液はバッファー容器８００を経由して核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ４０２にて、第３洗浄液容器２６０の洗浄液は核酸捕捉部７００を洗浄する。ステップＳ４０３にて、核酸捕捉部７００を通過した洗浄液は溶離液回収容器３９０を経由して廃液容器９００に移動する。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３４】
ステップＳ１３にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、溶離液容器２７０を大気圧に接続する。ステップＳ１４にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ５００にて、溶離がなされる。ステップＳ５００の溶離は、図４に示すように３つの工程を含む。ステップＳ５０１の溶離液流動では、溶離液容器２７０の溶離液は核酸捕捉部前容器４３０を経由して核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ５０２にて、溶離液は核酸捕捉部７００を通過し、核酸を溶離する。ステップＳ５０３にて、核酸を溶離した溶離液は、溶離液回収容器３９０に保持される。ステップＳ１５にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３５】
ステップＳ１６にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第１増幅液容器２９０及び第２増幅液容器２８０を順次、大気圧に接続する。ステップＳ１７にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ６００にて、増幅がなされる。ステップＳ６００の増幅は、図４に示すように２つの工程を含む。ステップＳ６０１の増幅液流動では、第１増幅液容器２９０の増幅液はバッファー容器８００を経由して溶離液回収容器３９０に移動する。第２増幅液容器２８０の増幅液はバッファー容器８００を経由して溶離液回収容器３９０に移動する。ステップＳ６０２にて、溶離液回収容器３９０内の核酸は増幅液によって増幅される。溶離液回収容器３９０はこのとき加温される。ステップＳ１８にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３６】
ステップＳ１９にて、検出を行う。溶離液回収容器３９０内の核酸を検出装置によって検出する。以下に、化学分析装置の動作の詳細を説明する。
【００３７】
先ず、ステップＳ１００の血清分離処理について説明する。図５に示すように、検査カートリッジ２の溶解液容器２２０、追加液容器２３０、洗浄液容器２４０、２５０、２６０、溶離液容器２７０、及び、増幅液容器２８０、２９０には、夫々、溶解液２２７、追加液２３７、第１洗浄液２４７、第２洗浄液２５７、第３洗浄液２６７、溶離液２７７、第１増幅液２９７、第２増幅液２８７が、予め、所定量分注されている。
【００３８】
図６に示すように、操作者は、検査カートリッジ２の試料注入口３０１を覆うカートリッジカバー１９９を穿孔し、真空採血管等で採血した全血５０１を試料注入口３０１より試料容器３１０に注入する。次に、試料注入口３０１にキャップ９２を装填する。キャップ９２により、試料注入口は塞がれるため、以後試料が検査カートリッジ２より漏れ出ることはない。
【００３９】
こうして全血を注入した検査カートリッジ２を図１の保持ディスク１２に必要な数だけ装着し、化学分析装置１を稼動させれば、全血からウイルスの遺伝子が抽出され、最終的に遺伝子が検出される。
【００４０】
図７は、全血を注入しキャップをはめた後のカートリッジを示す。試料容器３１０の内周側には、試料容器空気流路３９２、拡大部３１３、及び、空気フィルタ３１６が設けられている。血球貯蔵容器３１１と血清定量容器３１２は互いに接続されている。血球貯蔵容器３１１の内周側には、血球貯蔵容器空気流路３３２、流路拡大部３３３、及び、空気フィルタ３３６が接続されている。これらの空気フィルタ３１６、３３６の上側のカートリッジカバーを穿孔機１３によって穿孔する。これにより試料容器３１０は、試料容器空気流路３９２、拡大部３１３、及び、空気フィルタ３１６を介して、大気圧に接続される。血球貯蔵容器３１１及び血清定量容器３１２は、血球貯蔵容器空気流路３３２、流路拡大部３３３、及び、空気フィルタ３３６を介して、大気圧に接続される。
【００４１】
試料容器３１０の場合、空気フィルタ３１６のさらに先に穿孔用空間３１９が設けられている。従って、空気フィルタ３１６の上側ではなく穿孔用空間３１９の上側にて、穿孔してもよい。この場合も、試料容器３１０は、試料容器空気流路３９２、拡大部３１３、及び、空気フィルタ３１６を介して大気圧に接続される。
【００４２】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。試料容器３１０に注入された全血５０１は、遠心力の作用で外周側に流動し、血球貯蔵容器３１１及び、血清定量容器３１２に移動する。
【００４３】
図８に示すように、試料容器３１０に投入した全血試料の量は、血球貯蔵容器３１１、及び、血清定量容器３１２をちょうど満たす量でなければならない。遠心力が作用しているときの全血試料の液面レベルは、保持ディスク１２の回転中心９９を中心とする同心円６０１の円周上に位置する。この時、血清定量容器３１２に設けられた血清定量容器出口流路３１８の折り返し位置は液面レベル６０１より内周側に設定されている。すなわち、出口流路３１８の折返し位置の外周側に接する円弧６１１は、液面レベル６０１より内周側に位置している。従って、遠心力が作用しているとき、全血試料は、血清定量容器３１２から出口流路３１８の折り返し位置を越えて外周側に流れることがなく、血球貯蔵容器３１１、及び血清定量容器３１２内に保持される。
【００４４】
図９に示すように、さらに保持ディスク１２を回転させると、全血５０１は血球と血清に分離し、血球５０２は外周側の血球貯蔵容器３１１へ移動し、血清定量容器３１２内は血清５０３だけになる。
【００４５】
試料容器３１０の全血５０１が血球貯蔵容器３１１及び、血清定量容器３１２に移動すると、血球貯蔵容器３１１、及び、血清定量容器３１２から追い出された空気は、血球貯蔵容器空気流路３３２、流路拡大部３３３、及び、空気フィルタ３３６を通って穿孔穴から排出される。
【００４６】
先ず、空気フィルタ３３６の機能を説明する。遠心力の作用によって試料溶液が流動するときに、ミスト状の微小液滴が発生したと仮定する。試料のミストは、空気とともに空気流路３３２を通って排出されるが、空気フィルタ３３６によって捕捉される。従って、試料がミストとして外部に飛散することを防止することができる。
【００４７】
流路拡大部３３３の機能を説明する。試料の濡れ性が大きい場合は、図１０に示すように、回転を停止させると、血清の液面は空気流路３３２を毛細管現象によって移動し、流路拡大部３３３との境界部に達する。ところが、流路拡大部３３３では、毛細管力は変化し、液面の移動は液の表面張力によって妨げられる。従って、血清の液面は、流路拡大部との境界部に達するが、そこで停止する。
【００４８】
流路拡大部３３３を設けることによって、空気フィルタ３３６が試料の液と直接的に接することが阻止され、空気フィルタが試料の液によって汚染又は目詰まりすることが阻止される。従って、空気フィルタ３３６は、常に、穿孔部から液が飛散することを防止することができる。
【００４９】
また、全血の移動に伴って、空気フィルタ３１６、拡大部３１３、及び試料容器空気流路３９２を介して、外部からの空気が試料容器３１０に流入する。外部からの空気に含まれる塵等は空気フィルタ３１６によって捕捉される。本例の検査カートリッジでは、同様な空気流路、流路拡大部、及び空気フィルタを、各試薬容器、血清反応容器４２０、廃液容器９００、バッファー容器８００、核酸捕捉部前容器４３０等の空気の流入出がある場所に対して全て設けており、それぞれ同様の効果が得られる。
【００５０】
空気フィルタは、例えば、微細な繊維が絡み合った、ろ過に用いるようなフィルタだけでなく、ミストを捕捉する機能を果たすものであれば特に限定されない。例えば、セラミック等を焼結させ微細な細孔を形成させたもの、又は、粒状活性炭を充填しミストを吸着させる等でもよい。
【００５１】
また、空気フィルタとして、ミストが捕捉されるような多数の微細な凹凸、又は複数の微細な流路を検査カートリッジ２上に直接形成してもよい。この場合はフィルタを充填する必要がなくなるためさらに好適である。また、これらのフィルタ構造を組み合わせてもよい。
【００５２】
また、流路拡大部３３３の代わりに、流路拡大部の位置に疎水性処理を施しても同様の効果が得られる。すなわち図３０に示すように、流路拡大部３３３の代わりに、空気流路３３２と空気フィルタ３３６を接続する流路のうち空気フィルタ３３６に近接した領域３３９に、疎水性処理を施す。液面が疎水性領域３３９に達すると、液の接触角の変化によって毛細管力が変化し、液面の移動が妨げられる。従って、試料の液面は、疎水性領域３３９に達するが、そこで停止する。空気フィルタ３３６が試料の液と直接的に接することが阻止され、空気フィルタが試料の液によって汚染又は目詰まりすることが阻止される。従って、空気フィルタ３３６は、常に、穿孔部から液が飛散することを防止することができる。
【００５３】
所定の時間回転させ血清遠心分離動作が終了すると保持ディスク１２の回転を停止させる。図９は、全血５０１が血球と血清に分離し、血球５０２は外周側の血球貯蔵容器３１１へ移動し、血清５０３は内周側の血清定量容器３１２に残った状態を示す。図１０に示すように、血清定量容器３１２と血球貯蔵容器３１１の間に堰３１４が設けられており、血球貯蔵容器３１１内の血球５０２が血清定量容器３１２内に戻ることはできない。
【００５４】
次に、ステップＳ２００の混合処理を説明する。溶解液容器２２０には血清中のウイルスや細菌の膜を溶解するための溶解液２２７が分注されている。溶解液２２７は、血清中のウイルスや細菌の膜であるタンパク質を溶解して核酸を溶出させる働きをするが、さらに核酸捕捉部７００への核酸の吸着を促進させる。このような試薬としては、ＤＮＡの溶出及び吸着には塩酸グアニジンを、ＲＮＡの溶出及び吸着にはグアニジンチオシアネートがある。
【００５５】
溶解液容器２２０には、空気流路２２２、流路拡大部２２３、及び、空気フィルタ２２６が設けられている。血清反応容器４２０には、血清反応容器空気流路４２２、流路拡大部４２３、空気フィルタ４２６が設けられている。これらの空気フィルタ２２６、４２６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔機１３によって穿孔する。それによって、溶解液容器２２０及び血清反応容器４２０は大気圧に接続される。
【００５６】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。図１１に示すように、溶解液容器２２０内の溶解液２２７は、遠心力の作用で外周側に流動し、折り返し部を有する溶解液容器出口流路２２１より、血清反応容器４２０に移動する。溶解液容器出口流路２２１は、合流部４１９にて、血清定量容器３１２からの出口流路３１８と合流する。従って、溶解液２２７が溶解液容器２２０から溶解液容器出口流路２２１を介して血清反応容器４２０へ流れると、血清定量容器出口流路３１８内に存在する空気を巻き込みながら空気とともに流れるため、血清定量容器出口流路３１８の内圧は低下する。
【００５７】
図１２に示すように、血清定量容器出口流路３１８内の血清の液面は、折返し部分を越える。血清の液面が、血清定量容器出口流路３１８の折返し部分を越え、血清定量容器３１２内の血清の液面より外周側に達すると、図１３に示すように、血清はサイホン効果で自律的に流れる。血清定量容器３１２からの血清は、合流部４１９にて、溶解液容器２２０からの溶解液２２７と合流し血清反応容器４２０へ流れ続ける。血清反応容器４２０では、血清と溶解液２２７が混合される。
【００５８】
図１４に示すように、保持ディスク１２を回転し続けると、溶解液容器２２０内の溶解液２２７は、微量の残液を除き全て血清反応容器４２０へ移動する。血清定量容器３１２内の血清の液面レベルは、血清定量容器出口流路３１８が血清定量容器３１２に接続する位置、即ち、血清定量容器３１２の出口６０２と同一レベルになる。
【００５９】
本例によると、合流部４１９にて、溶解液容器２２０からの溶解液容器出口流路２２１と血清定量容器３１２からの血清定量容器出口流路３１８は接続されている。溶解液容器出口流路２２１に溶解液２２７を流すことによって、血清定量容器出口流路３１８内の空気を取り込み、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすことができる。従って、複雑な弁機構を設けることなく、血清と溶解液２２７を血清反応容器４２０にて混合させることができる。
【００６０】
溶解液容器出口流路２２１から流出する溶解液２２７の量を増加させることにより、血清定量容器出口流路３１８から流出する血清の量を増加させることができる。溶解液容器出口流路２２１から流出する溶解液２２７の量は、少なくとも、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすことができるために十分である必要がある。溶解液容器出口流路２２１から流出する溶解液２２７の量が少ないと、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすことができないまま、溶解液２２７の流出が完了する可能性がある。
【００６１】
溶解液容器出口流路２２１の断面積に比較して、血清定量容器出口流路３１８の断面積は小さいことが望ましい。それによって、溶解液２２７の流出によって血清定量容器出口流路３１８から吸引する空気の体積が小さくなり、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６２】
また、合流部４１９から血清反応容器４２０までの距離は長い方が、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路の圧力を考えると、血清反応容器４２０の入口ではほぼ大気圧となり流路を遡るに従って圧力は低下する。合流部４１９から血清反応容器４２０までの距離が長くなるとそれに応じて、合流部４１９における圧力は低くなる。従って、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６３】
好ましくは、溶解液容器２２０の最外周位置６０３から合流部４１９までの半径方向の距離より合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの距離を長くする。それにより、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６４】
また、合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路断面積は、合流する前の溶解液容器出口流路２２１と血清定量容器出口流路３１８のうち断面積の大きい方と等しいか、又は、それより小さいことが望ましい。合流前後の流路の断面積をこのように設定することにより、血清反応容器４２０の入口から空気が逆流することを防止することができ、安定的な流れを生成することができる。
【００６５】
また、図１４に示すように、合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路と血清定量容器出口流路３１８のなす角度をθ１、合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路と溶解液容器出口流路２２１なす角度をθ２とすると、θ１＝１８０度、又は、θ１≧θ２であることが望ましい。血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすための溶解液の流れが、血清の流れに対して傾斜して合流するほうが、血清定量容器出口流路３１８内の空気を取り込み、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６６】
溶解液２２７と血清の混合を促進するためには、両者が同時に流れている時間を長くすればよい。即ち、全ての溶解液２２７が流出するのに要する時間と全ての血清が流出するのに要する時間が同一であればよい。溶解液２２７と血清の量が同一の場合には、両者の流量が同一になるように制御すればよい。溶解液２２７と血清の量が異なる場合には、多いほうの流量を大きくし、又は、少ないほうの流量を小さくすることにより、２つの液が全て流出する時間が同一となる。
【００６７】
溶解液２２７の量が血清の容量より多い場合、以下に説明するように、溶解液容器２２０の最外周の位置６０３を血清定量容器３１２の出口の位置６０２に等しく、又は、それより内周側に設けることによって、両者が同時に流れる時間が長くなる。
【００６８】
両者の液が同時に流れている場合において、遠心力が小さいと、液面レベルがより高い（より内周側にある）溶解液２２７は、多量に流れるため、両者の液面レベルの低下速度は略同一となる。従って、この場合、溶解液容器２２０の最外周の位置６０３を血清定量容器３１２の出口の位置６０２に等しくすることにより、２つの容器２２０、３１２からの液の流動を同時に終わらせることができる。その結果、２つの容器２２０、３１２から液が同時に流れる時間が最大化され、液の混合を促進することができる。
【００６９】
遠心力が大きいと、流路抵抗の影響が大きくなり、液面レベルがより高い（より内周側にある）溶解液２２７の液面レベルの低下速度は遅くなる。従って、この場合、溶解液容器２２０の最外周の位置６０３を血清定量容器３１２の出口の位置６０２より内周側に設けることによって、２つの容器２２０、３１２から液が同時に流れる時間が最大化され、液の混合を促進することができる。
【００７０】
逆に、溶解液２２７の量が血清の容量より少ない場合、血清定量容器出口流路３１８の流路幅を狭くする、流路深さを浅くする、又は、経路を長くする等の手段によって流路抵抗を相対的に大きくする。それにより、容量がより少ない溶解液２２７の流量が少なくなくなり、溶解液２２７が全て流れるまでに要する時間が長くなる。従って、その結果両者が同時に流れる時間を長くなり、液の混合を促進することができる。
【００７１】
また、血清の濡れ性が非常に高い場合は、回転を停止すると、血清反応容器４２０内の血清は、毛細管現象によって血清定量容器出口流路３１８内を逆方向に移動することがある。この場合においても同様の手順で溶解液を流動化させることによって、両者は同時に血清反応容器に流れる。すなわち本例によると、液の濡れ性によらず、二つの液を同時に流動化させることができる。
【００７２】
血清定量容器３１２の容積、血清定量容器出口流路３１８の断面積及び長さ、及び、血清定量容器出口流路３１８の位置を適正に設計すれば、全血に対する血清の比率が試料ごとに異なっても、分析に必要な血清を定量することができる。例えば、血球貯蔵容器３１１の容積が３００マイクロリットルであり、必要な血清量が２００マイクロリットルの場合を想定する。全血試料を５００マイクロリットル分注すれば、分離した血清のうち２００マイクロリットルが血清反応容器４２０へ流出する。即ち、本例の検査カートリッジによると、５００マイクロリットルの全血試料より、２００マイクロリットルの血清を得ることができる。血清の比率が小さい試料の場合には、血球貯蔵容器３１１の容積を大きくすればよい。
【００７３】
血清反応容器４２０では、混合した血清と溶解液が反応する。血清反応容器４２０の出口には、折り返し部を有する反応液流路４２１が接続されている。血清反応容器４２０の液面レベルは、図１４に示すように、反応液流路４２１の折り返し部の最内周部６０４よりも外周側にある。従って、遠心力が作用しているとき、血清反応容器４２０内の混合液は、反応液流路４２１の折り返し部を越えることができず、血清反応容器４２０に保持される。
【００７４】
所定の時間回転させ、血清と溶解液の混合処理が終了するとモータ１１を停止し、保持ディスク１２の回転を停止させる。
【００７５】
次に、スタップＳ３００の核酸捕捉処理を説明する。図１５に示すように、追加液容器２３０には、空気流路２３２、流路拡大部２３３、及び、空気フィルタ２３６が設けられている。穿孔機１３によって空気フィルタ２３６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、追加液容器２３０は大気圧に接続される。
【００７６】
核酸捕捉部前容器４３０には、核酸捕捉部前容器空気流路４３２、流路拡大部４３３、及び、空気フィルタ４３６が設けられている。穿孔機１３によって、空気フィルタ４３６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。溶離液回収容器３９０には、バッファー流路４９２、流路拡大部４９３、空気フィルタ４９６、及び、穿孔用空間４９９が設けられている。穿孔機１３によって、穿孔用空間４９９の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。廃液容器９００には、廃液容器空気流路９０２、流路拡大部９０３、及び、空気フィルタ９０６が設けられている。穿孔機１３によって、空気フィルタ９０６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、核酸捕捉部前容器４３０、溶離液回収容器３９０及び廃液容器９００は大気圧に接続される。
【００７７】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。遠心力の作用により、追加液容器２３０内の追加液２３７は追加液出口流路２３１を経て、血清反応容器４２０に移動する。それによって、血清反応容器４２０内の混合液の液面レベルは内周方向に移動する。混合液の液面が反応液流路４２１の最内周部の位置６０４に達すると、混合液は反応液流路４２１の折り返し部を越えて流れ出し、核酸捕捉部前容器４３０の内周部を経て核酸捕捉部７００へ流れ込む。追加液２３７は、例えば、上述の溶解液２２７と同一であってよい。
【００７８】
尚、試料と溶解液の混合液の壁面に対する濡れ性がよい場合、遠心力が作用しないとき、毛細管現象によって反応液流路４２１内を混合液が逆流する場合がある。このような場合には、追加液２３７を必要としない。
【００７９】
反応液流路４２１には２つの流路拡大部４２８、４２９が設けられている。これらの流路拡大部４２８、４２９は、遠心力が作用しないときに、毛細管現象によって、反応液流路４２１内を液が移動することを防止する。流路拡大部４２８、４２９は、後述する洗浄工程を行っている間、又は洗浄工程を行った後、血清反応容器４２０、及び、核酸捕捉部前容器４３０に微量に残留した液が流出してコンタミネーションを引き起こすことを防止する。
【００８０】
空気フィルタに設けられた流路拡大部と同様に、流路拡大部に代えて、疎水性処理を施した領域を設けても同様の効果が得られる。
【００８１】
図１６〜図１９を参照して、核酸捕捉部７００の第１の例を説明する。核酸捕捉部７００は検査カートリッジ２の上面に設けられた凹部４５０とそこに挿入されたフィルタフォルダ４５１からなる。
【００８２】
図１７に示すように、フィルタフォルダ４５１は、垂直壁４５６、上側壁４５７、及び、半円柱状のフィルタ保持部４５８を有する。フィルタ保持部４５８には、円形断面の孔４５２が形成されている。孔４５２の出口側には、凸部４６０が形成されている。孔４５２には、フィルタ支持体４５３、核酸捕捉フィルタ４５４、フィルタ支持体４５３が、順番に、挿入される。フィルタ支持体４５３、及び、核酸捕捉フィルタ４５４は、孔４５２内にて凸部４６０によって位置決めされる。核酸捕捉フィルタ４５４は、石英やガラスの繊維フィルタ等の核酸を核酸捕捉する部材からなる。核酸捕捉フィルタ４５４が、繊維又はメッシュのような軟らかい部材で構成されている場合には、図示のように、核酸捕捉フィルタ４５４は、フィルタ支持体４５３によって両側から挟み込む構造が望ましい。このような構造により、核酸捕捉フィルタ４５４の変形が防止される。ここでは、２枚の核酸捕捉フィルタ４５４が挿入されているが、検査対象の核酸が核酸捕捉するのに十分な枚数であれが何枚であってもよい。
【００８３】
本例の核酸捕捉部７００では、核酸捕捉部前容器４３０からの液が核酸捕捉フィルタ４５４のみを通過する。即ち、検査カートリッジ２の凹部４５０とフィルタフォルダ４５１の間を流れないようにシール構造を有する。このシール構造について説明する。
【００８４】
図１８に示すように、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の厚さは、フィルタフォルダの全長Ｌより短い。検査カートリッジの凹部４５０の内面には、垂直壁４５６に対応する溝が設けられている。
【００８５】
本例の核酸捕捉部７００を組み立てる場合、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６又は検査カートリッジの凹部４５０の内面に接着剤を塗布する。図１９に示すように、フィルタフォルダ４５１を検査カートリッジの凹部４５０に挿入すると、垂直壁４５６は、検査カートリッジ２の凹部に形成された溝に係合する。両者は、接着剤によって接着されると同時に、両者間の隙間は、接着剤によって充填される。このとき、検査カートリッジ２の上面とフィルタフォルダ４５１の上側壁４５７の上面は同一平面を形成する。
【００８６】
フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６には、更に、孔４５２を囲むように溝４５９が形成されている。この溝４５９は、検査カートリッジの凹部４５０の垂直壁によって塞がれている。接着剤は、この溝４５９に保持される。こうして溝４５９によって保持された接着剤によって、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６と検査カートリッジの凹部４５０は、確実に接着される。
【００８７】
本例によると、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６と検査カートリッジの凹部４５０によってシール構造を形成するから、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の寸法と検査カートリッジの凹部４５０の溝の寸法のみを高い精度にて形成すればよい。即ち、フィルタフォルダ４５１の全長の寸法Ｌの精度は高くなくてもよい。従って、製造管理が簡単である。
【００８８】
本例の核酸捕捉部７００によると、核酸捕捉フィルタ４５４をフィルタフォルダ４５１に装着し、それを検査カートリッジの凹部に装着する。従って、核酸捕捉部７００の製造工程、及び、核酸捕捉フィルタ４５４の組み立て作業が容易となる。
【００８９】
核酸捕捉フィルタ４５４を直接検査カートリッジに装着する場合には、検査カートリッジに、核酸捕捉フィルタ４５４の外形に対応した凹部を形成する必要があり、製造精度を確保するのは困難である。また、２枚の核酸捕捉フィルタ４５４を両側からフィルタ支持体４５３に挟み、それを検査カートリッジの凹部に装着する作業は煩雑となる。
【００９０】
本例では、フィルタフォルダ４５１を使用するから、検査カートリッジに形成する凹部は、核酸捕捉フィルタ４５４の外形に対応した形状ではなく、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の外形に対応した形状である。従って、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の外形として任意の形状を選択することができるから、検査カートリッジに形成する凹部の形状を任意の形状にすることができる。
【００９１】
核酸捕捉フィルタ４５４が繊維又はメッシュ等の軟らかい材料からなる場合には、核酸捕捉フィルタ４５４の外径は、フィルタフォルダ４５１の孔４５２の内径より僅かに大きくするとよい。核酸捕捉フィルタ４５４を、フィルタフォルダ４５１の孔４５２に挿入すると、核酸捕捉フィルタ４５４は半径方向に圧縮される。それによって、核酸捕捉フィルタ４５４とフィルタフォルダ４５１の孔４５２の間のシールが確保される。
【００９２】
本例では、核酸捕捉フィルタ４５４が異なる複数のフィルタフォルダを用意しておき、検査カートリッジの用途に応じて、所望をフィルタフォルダを選択して装着することができる。従って、様々な用途に対応した検査カートリッジを容易に製造することができる。
【００９３】
図３１、及び、図３２を参照して核酸捕捉部７００の第２の例を説明する。本例の核酸捕捉部７００は、検査カートリッジ２の下面に設けられた凹部４５０とそこに挿入されたフィルタフォルダ４５１からなる。フィルタフォルダ４５１は、下側壁２９５とフィルタ保持部２９８からなる。フィルタ保持部２９８には、円形断面の孔が形成されている。孔の出口側には、凸部が形成されている。孔には、フィルタ支持体４５３、核酸捕捉フィルタ４５４、フィルタ支持体４５３が、順番に、挿入される。
【００９４】
図３２に示すように、フィルタ支持体４５３、及び、核酸捕捉フィルタ４５４を有するフィルタフォルダを、検査カートリッジ２の下面に設けられた凹部４５０に挿入する。フィルタ保持部２９８の上面２９８Ａは、検査カートリッジの上側部材の下面１９９Ａに接着材２９９で接着される。下側壁２９５の上面２９５Ａは、検査カートリッジの下側部の下面に接着材２９９で接着される。
【００９５】
本例の核酸捕捉部７００は以下の効果がある。フィルタフォルダを検査カートリッジの下面から挿入するから、カートリッジカバー１９９を検査カートリッジに装着した後に、フィルタフォルダを取り付けることができる。また、第１の例では、カートリッジカバーを検査カートリッジとフィルタフォルダの両者に接着する必要があるが、本例では、検査カートリッジのみに接着すればよいため、カートリッジカバーの接着作業が簡単となる。例えば、熱溶着によってカートリッジカバーを接着する場合、第１の例では、フィルタフォルダと検査カートリッジが同一の材料でなければ両者を同時に熱溶着することは困難であるが、本例では、フィルタフォルダの材質は自由に選べることができる。
【００９６】
図３３は核酸捕捉部７００の第３の例を示す。核酸捕捉部７００は、図３１に示す第１の例と同様に、検査カートリッジ２の上面に設けられた凹部４５０とそこに挿入されたフィルタフォルダ４５１からなる。
【００９７】
フィルタフォルダ４５１は、液溜め空間４７０、及び、フィルタ保持部４５８を有する。フィルタ保持部４５８には、円形断面の孔４５２が形成されている。孔４５２の出口側には、凸部４６０が形成されている。孔４５２には、フィルタ支持体４５３、核酸捕捉フィルタ４５４、フィルタ支持体４５３が、順番に、挿入される。
【００９８】
液溜め空間４７０は、フィルタフォルダに流入した液を核酸捕捉フィルタ４５４を通過する前に保持する機能を有する。液溜め空間４７０は核酸捕捉部前容器４３０の機能を有する。従って、本例の核酸捕捉部７００を使用する場合には、核酸捕捉部前容器４３０は不要である。液溜め空間の容積は核酸捕捉フィルタに流入する最大液量より大きい。本例の核酸捕捉部７００は以下の効果がある。液溜め空間を設けることにより、フィルタフォルダと検査カートリッジとの間の隙間を流れる液漏れを防止することができる。即ち、遠心力が作用すると、液溜め空間に保持されている液は、フィルタフォルダの外部に流出することができないから、かならず核酸捕捉フィルタを通過する。
【００９９】
図２０を参照して核酸捕捉部前容器４３０の機能を説明する。血清反応容器４２０内の混合液は、核酸捕捉部前容器４３０の内周部を経由して核酸捕捉部７００へ流れ込む。混合液が核酸捕捉部７００を通過すると、核酸は核酸捕捉部７００に設けられた核酸捕捉フィルタに吸着し、液は溶離液回収容器３９０へと流れ込む。核酸捕捉フィルタによって核酸を確実に核酸捕捉させるには、目開きの細かいフィルタを使用すればよい。目開きの細かいフィルタは、通水抵抗が大きいため、核酸捕捉部７００に流れ込む溶解反応液の量より核酸捕捉フィルタを通過する溶解反応液の量が少なくなり、核酸捕捉フィルタの前に蓄積される。核酸捕捉部前容器４３０を設けないと、核酸捕捉フィルタの前に蓄積された溶解反応液は、洗浄液の出口流路に逆流し、それを汚染する。従って、核酸捕捉部７００の前に核酸捕捉部前容器４３０を設けるのが望ましい。
【０１００】
核酸捕捉部前容器４３０の容積は血清反応容器４２０の容積と同一であってよい。しかしながら、図２１に示すように、核酸捕捉部前容器４３０の最内周位置６１２が血清反応容器４２０の最外周位置６１１より内周側になるように配置することによって、核酸捕捉部前容器４３０の容量を小さくすることが可能である。血清反応容器４２０内の混合液が、核酸捕捉部前容器４３０に蓄積されると、核酸捕捉部前容器４３０の液面レベルが上昇し、血清反応容器４２０の液面レベルと同一になる。核酸捕捉部前容器４３０の液面レベルと血清反応容器４２０の液面レベルが同一になると、血清反応容器４２０から核酸捕捉部前容器４３０に混合液がそれ以上流れなくなる。即ち、核酸捕捉フィルタの前に蓄積される混合液は、核酸捕捉部前容器４３０と血清反応容器４２０の両者によって保持されるから、核酸捕捉部前容器４３０の容積を血清反応容器４２０の容積より小さくすることができる。
【０１０１】
核酸捕捉部前容器４３０の容積を小さくすることによって、核酸捕捉部前容器４３０の洗浄に要する洗浄液を少なくすることができ、洗浄液の容量を低減することができる。
【０１０２】
図２２に示すように、核酸捕捉部７００を通過した廃液５９１は、流路拡大部８２２を経由して、溶離液回収容器３９０に流れる。溶離液回収容器３９０の外周端には、折り返し部を有する溶離液回収容器出口流路４９４が接続されている。溶離液回収容器３９０の容積は、廃液量に比べて十分小さいため、廃液は溶離液回収容器出口流路４９４の折り返し部の最内周位置６１５を越えて、廃液容器９００へと流出する。全ての廃液が廃液容器９００へ移動すると、次の洗浄工程を実行する。
【０１０３】
ステップＳ４００の洗浄工程を説明する。洗浄工程は第１及び第２の洗浄工程を含む。先ず、第１洗浄工程を実行する。第１洗浄液容器２４０には、核酸捕捉部前容器４３０を洗浄し、核酸捕捉部７００の核酸捕捉フィルタ２５４に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する第１洗浄液が分注されている。第１洗浄液は、上述の溶解液或いは溶解液の塩濃度を低減した液であってよい。第１洗浄液の容量は、核酸捕捉部前容器４３０の容積より小さい。第１洗浄液容器２４０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２４１が設けられている。図２に示したように、第１洗浄液容器２４０の内周側には、空気流路２４２、流路拡大部２４３、及び、空気フィルタ２４６が設けられている。
【０１０４】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２４６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第１洗浄液容器２４０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第１洗浄液は第１洗浄液容器２４０から第１洗浄液容器出口流路２４１及び核酸捕捉部前容器４３０を経て、核酸捕捉部７００に流れ込み、核酸捕捉フィルタ２５４に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、流路拡大部８２２、溶離液回収容器３９０を経て、廃液容器９００へと流出する。
【０１０５】
次に、第２洗浄工程を実行する。第２洗浄液容器２５０には、核酸捕捉部前容器４３０及び核酸捕捉部７００に付着した塩等の不要成分を洗浄する第２洗浄液が分注されている。第２洗浄液は、エタノール或いはエタノール水溶液であってよい。第２洗浄液の容量は、核酸捕捉部前容器４３０の容積より小さい。第２洗浄液容器２５０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２５１が設けられている。出口流路２５１には流路拡大部２５８が設けられている。図２に示したように、第２洗浄液容器２５０の内周側には、空気流路２５２、流路拡大部２５３及び空気フィルタ２５６が設けられている。
【０１０６】
図２４〜図２６を参照して説明する。モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２５６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第２洗浄液容器２５０は大気圧に接続される。第２洗浄液として用いるエタノール又はエタノール水溶液は、液の濡れ性が非常に高い。従って、遠心力が作用しないとき、第２洗浄液の液面は出口流路２５１を毛細管現象によって移動し、流路拡大部２５８との境界部に達する。ところが、流路拡大部２５８では、毛細管力は変化し、液面の移動は液の表面張力によって妨げられる。従って、図２４に示すように、第２洗浄液の液面は、流路拡大部との境界部に達するが、そこで停止する。
【０１０７】
モータ１１を回転させると、遠心力が作用し、図２５に示すように、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液の液面レベルと出口流路２５１内の第２洗浄液の液面レベルの間の水頭差により、第２洗浄液は流路拡大部２５８を越えて上昇する。
【０１０８】
ここでモータ１１を停止すると、遠心力が作用しなくなり、図２６に示すように、出口流路２５１内の第２洗浄液は、再度毛細管現象によって移動し、出口流路２５１の折り返し部に達する。再度、モータ１１を回転させると、遠心力が作用し、出口流路２５１内の第２洗浄液は、サイホン効果によって流動し核酸捕捉部前容器４３０に流れ込む。モータ１１を回転し続けると、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液は、全て核酸捕捉部前容器４３０に流れ込む。
【０１０９】
第２洗浄液は、核酸捕捉部前容器４３０から核酸捕捉部７００に流れ込み、核酸捕捉フィルタ２５４に付着した塩等の不要成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、流路拡大部８２２及び溶離液回収容器３９０を経て、廃液容器９００へと流出する。
【０１１０】
本例によると、出口流路２５１に流路拡大部２５８を設けることによって、第２洗浄液が不必要に出口流路２５１を満たすことを防止することができる。例えば、第２洗浄液容器２５０内に第２洗浄液を分注する場合に、第２洗浄液容器２５０の上側のカートリッジカバーに穴を開け、第２洗浄液を分注してから、その穴を塞ぐ、又は、第２洗浄液容器２５０に第２洗浄液を分注してから、カートリッジカバーを装着する。このような分注工程において、第２洗浄液容器２５０に第２洗浄液が装填されると、毛細管現象によって、第２洗浄液が出口流路２５１を満たし、更に、出口流路２５１から流出する可能性がある。しかしながら、流路拡大部２５８を設けることによって、第２洗浄液がそれ以上先に移動することはない。
【０１１１】
また出口流路２５１に流路拡大部２５８を設けることによって別の効果がある。上述のように、穿孔前に、遠心力が作用すると、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液は、出口流路２５１内に押し出され、第２洗浄液の一部は、出口流路２５１内に入りこむ。出口流路２５１内に移動した第２洗浄液の体積分だけ、第２洗浄液容器２５０内に封入された微量の空気が膨張する。空気膨張による負圧は、遠心力に対抗して、第２洗浄液を第２洗浄液容器２５０内に保持する力となる。両者が釣り合っている場合には、液面レベルは安定する。しかしながら、遠心力による押し出し力のほうが大きいと、第２洗浄液は、出口流路２５１の折り返し部を越えて流出する可能性がある。本例では、流路拡大部が設けられているから、遠心力によって第２洗浄液容器２５０から押し出される第２洗浄液の体積は大きい。第２洗浄液容器２５０内に封入された微量の空気の膨張量もそれに応じて大きくなり、それに起因して生ずる負圧も大きくなる。従って、穿孔前において、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液は、確実に保持される。
【０１１２】
尚、空気フィルタに設けられた流路拡大部と同様に、流路拡大部に代えて、疎水性処理を施した領域を設けても同様の効果が得られる。
【０１１３】
図２３に示すように、第２洗浄液容器２５０の第２洗浄液の液面レベル６２１は、出口流路の折り返し部の最内周側の位置６２２より外周側に配置されている。それにより、穿孔前の遠心時において第２洗浄液が流出することをより確実に防ぐことができる。本例によると、第２洗浄液容器２５０内に封入された微量の空気の膨張によって生ずる負圧が不十分であっても、遠心力によって出口流路２５１の折り返し部分を第２洗浄液が越えることはできない。従って、穿孔前に、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液が出口流路２５１より流出することはない。
【０１１４】
最後に再び図２３を参照して、第３の洗浄工程を実行する。第３洗浄液容器２６０には、溶離液回収容器３９０に付着した塩等の成分を洗浄する第３洗浄液が分注されている。第３洗浄液は、滅菌水やｐＨを７から９に調整した水溶液であってよい。第３洗浄液容器２６０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２６１が設けられている。出口流路２６１には流路拡大部２６８が設けられている。流路拡大部２６８の機能は、第２洗浄液容器２５０の出口流路２５１の流路拡大部２５８の機能と同一であり、ここでは、詳細に説明しない。図２に示したように、第３洗浄液容器２６０の内周側には、空気流路２６２、流路拡大部２６３、及び、空気フィルタ２６６が設けられている。
【０１１５】
バッファー容器８００には、バッファー容器空気流路８０２、流路拡大部８０３、及び、空気フィルタ８０６が設けられている。
【０１１６】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２６６、８０６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第３洗浄液容器２６０及びバッファー容器８００は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第３洗浄液は、第３洗浄液容器２６０から第３洗浄液容器出口流路２６１、バッファー容器８００、出口流路８２１、及び、流路拡大部８２２を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込み、溶離液回収容器３９０に付着した塩等の成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、廃液容器９００へと流出する。
【０１１７】
バッファー容器８００を設けることによって以下の効果がある。後述するように溶離液回収容器３９０には、第３洗浄液の次に、第１増幅液、及び、第２増幅液が流入するが、溶離液回収容器３９０に３つの流路を接続するのは好ましくない。その理由は、後述するように、多数の流路を設けると、検出の妨げとなり、又は増幅反応時に液の蒸発を抑制することができないためである。従って、第３洗浄液、第１増幅液、及び、第２増幅液の流路を合流させてから、溶離液回収容器３９０に接続することが考えられる。しかしながら、３つの流路を合流させると、合流部において、１つの液の流れが他の液の流れを引き起こす可能性がある。例えば、第３洗浄液を通水すると、合流部にて、第１増幅液、及び、第２増幅液の流れを引き起こす可能性がある。同様に、第１増幅液を通水すると、合流部にて、第２増幅液の流れを引き起こす可能性がある。
【０１１８】
本例では、バッファー容器８００によって、第３洗浄液、第１増幅液、及び、第２増幅液の流路を合流させるが、バッファー容器は、空気フィルタ８０６を介して大気圧に接続されている。従って、第３洗浄液を通水しても、第１増幅液、及び、第２増幅液の流れを引き起こすことはない。第１増幅液を通水しても、第２増幅液の流れを引き起こすことなない。洗浄工程の次に、核酸の溶離工程を実行する。
【０１１９】
ステップＳ５００の溶離工程を説明する。溶離液容器２７０には、核酸捕捉部７００の核酸捕捉フィルタ４５４によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液が分注されている。溶離液は、水或いはｐＨを７から９に調整した水溶液であってよい。溶離液の容量は、バッファー容器８００の容積より小さい。溶離液容器２７０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２７１が設けられている。図２に示したように、溶離液容器２７０の内周側には、空気流路２７２、流路拡大部２７３、及び、空気フィルタ２７６が設けられている。
【０１２０】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２７６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、溶離液容器２７０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、溶離液は溶離液容器２７０から出口流路２７１、及び、核酸捕捉部前容器４３０を経て核酸捕捉部７００に流れ込む。核酸捕捉部７００にて、核酸捕捉フィルタ４５４によって捕捉された核酸は、溶離液によって溶離される。溶離した核酸を含む溶離液は、核酸捕捉部７００から溶離液回収容器３９０に流れ込む。次に第１の増幅工程を実行する。
【０１２１】
ステップＳ６００の増幅工程を説明する。増幅工程は第１及び第２の増幅工程を含む。第１増幅液容器２９０には、核酸を増幅して検出するための第１増幅液２９７が分注されている。第１増幅液２９７は、例えばデオキシヌクレオシド三リン酸及び蛍光試薬等を含む試薬であってよい。第１増幅液２９７の容量は、バッファー容器８００の容積より小さい。第１増幅液容器２９０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２９１が設けられている。図２に示したように、第１増幅液容器２９０の内周側には、空気流路２９２、流路拡大部２９３及び空気フィルタ２９６が設けられている。
【０１２２】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２９６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第１増幅液容器２９０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第１増幅液２９７は第１増幅液容器２９０から出口流路２９１、及び、バッファー容器８００を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込む。溶離液回収容器３９０では、第１増幅液２９７によって核酸が増幅する。
【０１２３】
第１増幅液２９７が全て溶離液回収容器３９０に流れ込むと、モータ１１を停止し、溶離液回収容器３９０を加温装置１４によって加温する。加温装置を検査カートリッジの溶離液回収容器３９０の位置に移動してもよいが、保持ディスクを回転させて、検査カートリッジを加温装置の位置に移動してもよい。こうして、加温装置１４によって、溶離液回収容器３９０の温度は適温に制御される。
【０１２４】
次に第２の増幅工程を実行する。第２増幅液容器２８０には、核酸を増幅して検出するための第２増幅液２８７が分注されている。第２増幅液２８７は、増幅用の酵素を含む試薬であってよい。第２増幅液２８７の容量は、バッファー容器８００の容積より小さい。第２増幅液容器２８０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２８１が設けられている。図２に示したように、第２増幅液容器２８０の内周側には、空気流路２８２、流路拡大部２８３及び空気フィルタ２８６が設けられている。
【０１２５】
穿孔機１３によって空気フィルタ２８６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第２増幅液容器２８０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第２増幅液２８７は、第２増幅液容器２８０から出口流路２８１、バッファー容器８００、出口流路、及び、流路拡大部８２２を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込む。溶離液回収容器３９０では、第２増幅液２８７によって核酸が増幅する。
【０１２６】
第２増幅液２８７が全て溶離液回収容器３９０に流れ込むと、モータ１１を停止し、溶離液回収容器３９０を加温装置１４によって加温する。こうして、加温装置１４によって、溶離液回収容器３９０の温度は適温に制御される。
【０１２７】
温度制御された所定時間の間に、核酸が増幅する。最後に、ステップＳ７００の検査を行う。即ち、検出装置１５によって、溶離液回収容器３９０にて増幅された核酸が検出される。加温状態は、増幅及び検出に必要な時間、例えば３０分ないし２時間程度維持される。
【０１２８】
図２７は、全ての第２増幅液が溶離液回収容器３９０に流出した状態を示す。尚、この状態では、モータ１１は回転中である。図２８は、全ての第２増幅液が溶離液回収容器３９０に流出したのちに、モータ１１を停止した状態を示す。溶離液回収容器３９０には溶離液、第１増幅液、及び、第２増幅液が混合した液（増幅反応液）が保持されている。
【０１２９】
溶離液回収容器３９０の構造を説明する。溶離液回収容器３９０は外周側の円形の凹部である検出部８３１と内周側の略３角形の部分を有し、両者の間には堰の機能を有する仕切り壁８３２が設けられている。三角形部分は、中央の三角形の部分８３３とそれを囲む浅い溝８３４からなる。従って、中央の三角形の部分８３３は、周囲の溝８３４より突出している。
【０１３０】
三角形部分の内周側には、溶離液回収容器空気流路８２５が設けられ、その先に、流路拡大部８２３が設けられている。流路拡大部８２３の先には、空気流路３９２が設けられ、その先に流路拡大部３９３が設けられている。流路拡大部の先には、空気フィルタ３９６が設けられている。三角形部分の内周側には、更に、溶離液回収容器溶離液流路８２６が設けられ、その先に流路拡大部８２２が設けられている。流路拡大部８２２は、核酸捕捉部７００に接続され、且つ、出口流路８２１を介してバッファー容器８００に接続されている。
【０１３１】
検出部８３１には、上述のように、バッファー流路４９２が設けられ、その先に流路拡大部４９３が設けられている。流路拡大部４９３の先には、空気フィルタ４９６及び穿孔用空間４９９が設けられている。検出部８３１の外周側には、折り返し部を有する出口流路４９４が設けられ、出口流路４９４には流路拡大部４９５が設けられている。
【０１３２】
図２７に示すように、全ての第２増幅液が溶離液回収容器３９０に流出し且つモータ１１が回転中であるとき、溶離液回収容器３９０内の液面レベル６３１は、仕切り壁８３２より僅かに内周側にあり、且つ、出口流路４９４の流路拡大部４９５より外周側にある。
【０１３３】
図２８に示すように、モータ１１を停止すると、遠心力が作用しないから、溶離液回収容器３９０内の溶離液は、毛細管現象によって、内周側に移動し、浅い溝８３４を満たし、更に、周囲部分に接続された溶離液回収容器空気流路８２５及び溶離液回収容器溶離液流路８２６を満たす。しかしながら、溶離液回収容器空気流路８２５の先には流路拡大部８２３が設けられているから、液面の移動は液の表面張力によって妨げられ、流路拡大部８２３との境界で停止する。同様に、溶離液回収容器溶離液流路８２６の先には、流路拡大部８２２が設けられているから、液面の移動は液の表面張力によって妨げられ、流路拡大部８２２との境界で停止する。
【０１３４】
溶離液回収容器３９０内の溶離液は、毛細管現象によって、出口流路４９４内を進むが、流路拡大部４９５が設けられているから、液面の移動は液の表面張力によって妨げられ、流路拡大部４９５との境界で停止する。
【０１３５】
バッファー流路４９２の断面積は、バッファー流路４９２の毛細管力が出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５及び溶離液回収容器溶離液流路８２６の毛細管力より小さくなるように、設定される。一般に、流路の毛細管力は次の式によって表される。
【０１３６】
【数１】
【０１３７】
ここで、ｈは流路の高さ、ｗは流路の幅、γは液の表面張力、θは液の流路壁面に対する接触角である。本例のバッファー流路４９２の場合、流路の幅と深さの比がほぼ１で、幅が溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、溶離液回収容器溶離液流路８２６より大きく設定されている。従って、溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６内に液面を進入させる毛細管力（圧力）は、バッファー流路４９２内に液面を進入させる毛細管力より大きい。バッファー流路４９２の液面は、他の流路の液面の移動に従属的に応答し、最終的に、溶離液回収容器３９０側に戻る。これによって、溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６にて、液面が毛細管力によってスムーズに移動し、増幅反応液で満たされる。
【０１３８】
バッファー流路４９２を設けない場合、溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６にて、液面が毛細管力によって移動しようとしても、それぞれが液を引っ張りあうために、液の移動がスムーズに達成されないおそれがある。
【０１３９】
また、増幅反応時に溶離液回収容器３９０を加温すると、その内部に滞留した空気が膨張する。この場合、バッファー流路４９２の液面が移動することによって体積の変化が吸収され、他の流路の液面は移動しない。
【０１４０】
また、バッファー流路を設ける代わりに、溶離液回収容器出口流路４９４の毛細管力が溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６の毛細管力より小さくなるように、構成してもよい。この場合、溶離液回収容器出口流路４９４がバッファー流路４９２の機能を提供する。即ち、溶離液回収容器出口流路４９４の液面が戻ることによって、他流路の液面の移動が達成される。
【０１４１】
本例では、溶離液回収容器３９０によって、溶離液、第１増幅液及び第２増幅液（増幅反応液）の総量を収容することができ、且つ、モータ１１が回転中に、溶離液回収容器３９０の液面レベル６３１は、図２７に示すように、仕切り壁８３２よりも内周側にあり、溶離液回収容器出口流路４９４の流路拡大部４９５より内周側にある。また、モータ１１が停止すると、溶離液回収容器３９０の液面レベルは、図２８に示すように、内周側の浅い溝８３４に移動する。このような構成によって、以下の効果がある。
【０１４２】
溶離液回収容器出口流路４９４に流路拡大部４９５が設けられているから、モータ１１が停止したとき、毛細管現象によって溶離液回収容器出口流路４９４内の液が折返し部を越えて進むことが阻止される。従って、再度、モータ１１を回転させたとき、液が溶離液回収容器出口流路４９４から廃液容器９００に流出することを防止することができる。従って、溶離液、第１増幅液、及び、第２増幅液を溶離液回収容器３９０内に確実に保持することができる。また、溶離液回収容器３９０内に洗浄液が流入した場合には、洗浄液の容量は、溶離液回収容器３９０の容積より大きいから、溶離液回収容器３９０内における洗浄液の液面レベルは、流路拡大部４９５より内周側になる。従って、遠心力による洗浄液の移動は流路拡大部４９５に妨げられることなく、廃液容器９００に流出する。
【０１４３】
また、モータ１１が停止したとき、毛細管現象によって、溶離液回収容器３９０内の液は、内周側に移動し、浅い溝８３４を経由して、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６に移動する。従って、液と空気の界面は、溶離液回収容器３９０内ではなく、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２内に生成される。内液と空気の界面の面積は、流路断面積と同程度に小さくするこができる。即ち、液の蒸発面積を大幅に低減できるため、増幅反応中に蒸発により増幅反応液量が減少することを防止することができる。
【０１４４】
もし、溶離液回収容器３９０内に液と空気の界面が生成されると、液の蒸発面積が大きくなり、増幅反応中に蒸発により増幅反応液量が減少し、場合によっては消失する。増幅反応液量が減少すると、正確な検出が困難となる。それを防止するには、穿孔した穴を塞ぐ等の蒸発を防ぐ特別の操作を行う必要がある。
【０１４５】
図２９は、溶離液回収容器３９０の断面を示す。溶離液回収容器３９０の仕切り壁８３２の内周側には、空気８４０が滞留する。しかしがら、空気８４０は、仕切り壁８３２によって、外周側に移動することが阻止される。検出部８３１は、増幅反応液によって満たされ、気泡は存在しない。従って、検出部８３１の上面側又は下面側にから検出手段１５によって検出を行えば、空気と液の界面の存在、又は界面の移動によって検出が妨げられることなく安定して増幅反応の検出が行える。
【０１４６】
溶離液回収容器３９０の浅い溝８３４は、毛細管現象によって、溶離液回収容器３９０内の液を溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６に移動させる機能を有する。毛細管現象によって、液を溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６に移動させることができるなら、他の構造を用いてもよい。例えば、毛細管力が強い他の形状又は他の材質を用いてもよい。浅い溝の代わりに深い溝を形成し、そこに、フィルタのような細孔を備えた別部材を設けてもよい。
【０１４７】
また、溶離液回収容器３９０の仕切り壁８３２は、図２９に示すように、カートリッジカバーとの仕切り壁の間に隙間を持つ、上面側が開口した堰のような形状をしている。しかしながら、空気８４０が検出部８３１に移動することを阻止することができれば、どのような形状であってもよく、例えば、深さ方向に細い溝が切られた仕切り壁であってもよい。
【０１４８】
また、本例の検査カートリッジでは、全ての穿孔場所に空気フィルタが設けられているが、試料が流入する容器に設けられた空気流路２２２、２３２、３３２、４２２、４３２、３９２、４９２、９０２に対してのみ設けてもよい。この場合、空気フィルタが設けられていない穿孔場所から、試薬がミスト状になって飛散する恐れがある。しかしながら、最も重要な試料の飛散を防止することができ、且つ、空気フィルタを充填する場所が減るため、製作が容易になる。
【０１４９】
また、複数の空気流路を合流させ、その先に空気フィルタを設けてもよい。それによって、空気フィルタを充填する場所が減少し、製作が容易になる。
【０１５０】
上述のように、本発明の例によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記基板には、空気流路と該空気流路を介して上記容器に接続されたフィルタ部が設けられ、上記カバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路及び上記フィルタ部を介して大気圧に接続される。
【０１５１】
上記空気流路には、毛細管力を減少させる手段が設けられている。上記毛細管力を減少させる手段は、流路の断面が大きくなる流路拡大部である。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性処理を施した領域である。上記空気流路は、上記容器の内周側端から内周方向に延びている。
【０１５２】
本発明の例によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続されている。
【０１５３】
上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を収容する試料容器と、第１の部分と該第１の部分より外周側にある第２の部分を有し上記試料容器に接続された試料保持容器と、を有し、遠心力を利用して、上記試料に含まれる比重が小さい部分を上記第１の部分に収容し、上記試料に含まれる比重が大きい部分を上記第２の部分に収容する。
【０１５４】
上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を保持する試料保持容器と試薬を収容する試薬容器と上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、を有し、上記試料保持容器と上記反応容器を接続する試料保持容器出口流路は上記試料保持容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器の内周側端にて終わり、上記試薬容器と上記反応容器を接続する試薬容器出口流路は上記試薬容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器に接続され、上記試料保持容器出口流路と上記試薬容器出口流路は上記折り返し部と上記反応容器の間の合流部にて合流するように接続され、上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させると、上記試薬の流れによって上記試料保持容器出口流路内の試料が引き込まれ上記試料保持容器から上記反応容器への流れを生じさせ、上記試料保持容器内の試料と上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させるとき、上記試料保持容器内の試料の液面の位置は、上記試料保持容器出口流路の折り返し部の最内周側の位置より外周側に配置される。
【０１５５】
上記試料保持容器出口流路から上記反応容器に流れる試料の流量は、上記試薬容器出口流路から上記反応容器に流れる試薬の流量より少ない。
【０１５６】
上記試料保持容器出口流路の流路抵抗は上記試薬容器出口流路の流路抵抗より大きい。上記試料保持容器出口流路の断面積は上記試薬容器出口流路の断面積より小さい。上記試料保持容器出口流路の折り返し部の最外周側の位置は、上記試薬容器出口流路の折り返し部の最外周側の位置より、内周側に配置されている。上記合流部から上記反応容器の入口までの半径方向の距離は上記試薬容器の最外周位置から上記合流部までの半径方向の距離より長い。上記合流部から上記反応容器の入口までの流路の断面積は、上記試料保持容器出口流路と上記試薬容器出口流路の流路の断面積のうち断面積の大きい方と等しいか又は、それより小さい。上記合流部から上記反応容器の入口までの流路と上記試料保持容器出口流路のなす角は、上記合流部から上記反応容器の入口までの流路と上記試薬容器出口流路のなす角より大きい。
【０１５７】
本発明の例によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、上記基板には、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部が設けられ、該核酸捕捉部は上記基板に装着された別部材として形成されたフィルタフォルダを有し、該フィルタフォルダには上記試料に含まれる核酸を捕捉する核酸捕捉フィルタが装着されている。
【０１５８】
上記フィルタフォルダは、上記基板の面のうち上記カバーが装着された側の面に装着され、上記フィルタフォルダの外面は上記カバーが装着された基板の面と同一平面を形成している。上記フィルタフォルダは、上記フィルタフォルダの全長よりも短い厚さの壁部を有し、該壁部は上記核酸捕捉フィルタの通水方向の上流側に配置されている。上記フィルタフォルダは、上記基板の面のうち上記カバーが装着された側の面と反対側に装着されている。上記フィルタフォルダは、上記核酸捕捉フィルタの通水方向の上流側に、上記核酸捕捉フィルタを一回の操作で通過する最大液量より大きな体積を有する液溜め部を備えている。上記検査カートリッジに形成された容器は、更に、核酸捕捉部前容器を備え、該核酸捕捉部前容器の最内周位置は上記反応容器の最外周位置より内周側にある。
【０１５９】
本発明によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶液を収容する検出領域を有する検出容器と、上記検出容器から排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられている。
【０１６０】
上記基板には、上記核酸捕捉部によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液を収容する溶離液容器と該溶離液容器と上記核酸捕捉部を接続する溶離液容器出口流路が設けられ、遠心力を利用して、上記溶離液を上記溶離液容器から上記溶離液容器出口流路を経由して上記核酸捕捉部に移動させ、更に、該溶離液によって溶離した核酸を上記検出容器に導く。
【０１６１】
上記基板には、試薬を収容する試薬容器と該試薬容器に接続された試薬容器出口流路と該試薬容器出口流路からの試薬を上記検出容器に導くバッファー容器とが設けられ、遠心力を利用して、上記試薬を上記試薬容器から上記試薬容器出口流路を経由して上記バッファー容器に移動させ、更に、該試薬を上記検出容器に導く。
【０１６２】
上記検出容器は、内周側の第１の部分と外周側の第２の部分からなり、上記第１の部分と第２の部分の間には堰の機能を有する仕切り壁が設けられ、上記保持ディスクの回転を停止したとき、上記第１の部分に生成された気泡は上記仕切り壁によって上記第２の部分に移動することが阻止されるように構成されている。
【０１６３】
上記基板には、上記検出容器の第２の部分に接続されたバッファー流路が設けられ、該バッファー流路を覆うカバーを穿孔することによって上記検出容器の第２の部分は大気圧に接続される。
【０１６４】
上記第１の部分には、毛細管力が大きい毛細管力増大領域が設けられ、該毛細管力増大領域は、上記検出容器の上記第１の部分に接続された空気の排出を行う空気流路又は上記核酸捕捉部を通過した液又は試薬を導くための合流流路に接続され、それによって、上記保持ディスクの回転が停止したとき、上記検出容器の第１の部分の液面は上記検出容器に接続された空気流路と上記第１の部分の境界部と上記合流流路と上記第１の部分の境界部に配置される。
【０１６５】
上記毛細管力増大領域は、上記検出容器の第２の部分の深さに比較して浅い領域で構成されている。
【０１６６】
上記検出容器の第１の部分に接続された空気流路又は上記合流流路は、それぞれ、毛細管力を減少させる手段が設けられている。上記毛細管力を減少させる手段は、流路の断面が大きくなる流路拡大部である。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性処理を施した領域である。
【０１６７】
上記検出容器の第１の部分に接続された空気流路と上記合流流路は、上記検出容器の第１の部分の内周側端から内周方向に延びている。
【０１６８】
上記流路は、上記検出容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記回収容器の内周側端にて終わり、内周側の上記検出容器から外周側の上記回収容器へ溶液を移動させる流路を含み、該流路の上記検出容器の外周側端と上記折り返し部の間には毛細管力を減少させる手段が設けられている。
【０１６９】
上記毛細管力を減少させる手段は、流路の断面が大きくなる流路拡大部である。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性処理を施した領域である。
【０１７０】
更に、上記検出容器内の溶液を加温するための加温装置と上記検出容器内の溶液より所定の物質を検出するための検出装置とを有する。
【０１７１】
本発明によると、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記基板に垂直な回転軸線周りの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析カートリッジにおいて、
上記基板には、空気流路が設けられ、該空気流路を覆うカバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路を介して大気圧に接続されるように構成されている。
【０１７２】
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器の内周側端にて終わる。
【０１７３】
上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、上記核酸捕捉部によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液を収容する溶離液容器と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶離液を収容する検出領域を有する検出容器と、該検出容器に洗浄液を供給するバッファー容器と、上記検出容器からの排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられている。
【０１７４】
上記核酸捕捉部は上記基板に形成された係合部と該係合部に装着された別部材として形成されたフィルタフォルダを有し、該フィルタフォルダには上記試料に含まれる核酸を捕捉する核酸捕捉フィルタが装着されている。
【０１７５】
上記空気流路を介して上記容器に接続されたフィルタ部が設けられ、上記カバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路及び上記フィルタ部を介して大気圧に接続されるように構成されている。上記折り返し部の内周方向に向かう部分に流路の断面積が大きくなる流路拡大部が設けられている。
【０１７６】
上記折り返し部の内周方向に向かう部分に毛細管力を減少させる手段が設けられている。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性領域を施した領域である。
【０１７７】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明による化学分析装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明による検査カートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の操作手順を説明するための説明図である。
【図４】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の手順の詳細を説明するための説明図である。
【図５】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図６】本発明による検査カートリッジの試料容器を含む部分の詳細を示す図である。
【図７】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図８】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図９】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１０】本発明による検査カートリッジの試料容器、血清定量容器及び血球貯蔵容器を含む部分の詳細を示す図である。
【図１１】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１２】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１３】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１４】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１５】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１６】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部の構成図である。
【図１７】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【図１８】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【図１９】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部の他の例の構成図である。
【図２０】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２１】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２２】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２３】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２４】本発明による検査カートリッジの第２洗浄液容器の動作を説明するための説明図である。
【図２５】本発明による検査カートリッジの第２洗浄液容器の動作を説明するための説明図である。
【図２６】本発明による検査カートリッジの第２洗浄液容器の動作を説明するための説明図である。
【図２７】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２８】本発明による検査カートリッジの溶離液回収容器の動作を説明するための説明図である。
【図２９】本発明による検査カートリッジの溶離液回収容器の断面構成を示す図である。
【図３０】本発明による検査カートリッジの試料容器、血清定量容器及び血球貯蔵容器を含む部分の詳細を示す図である。
【図３１】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部の構成図である。
【図３２】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【図３３】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１…化学分析装置、２…検査カートリッジ、１１…モータ、１２…保持ディスク、１３…穿孔機、１４…加温装置、１５…検出装置、１９９…カートリッジカバー、２２０…溶解液容器、２３０…追加液容器、２４０、２５０、２６０…洗浄液容器、２７０…溶離液容器、２８０、２９０…増幅液容器、３１０…試料容器、３１１…血球貯蔵容器、３１２…血清定量容器、３９０…溶離液回収容器、４２０…血清反応容器、４３０…核酸捕捉部前容器、７００…核酸捕捉部、８００…バッファー容器、９００…廃液容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して溶液の移動、混合等を行う化学分析装置に関し、特に、取り外し可能なカートリッジを使用する化学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特表２００３−５０２６５６号公報には、ＤＮＡを含む試料からＤＮＡを抽出するための装置が記載されている。この装置では、ＤＮＡを含む試料をガラスフィルタに通過させ、ＤＮＡを捕獲させる。ＤＮＡが捕獲されたガラスフィルタに、洗浄液及び溶離液を通過させてＤＮＡのみを回収する。ガラスフィルタは回転可能な構造体に設けてあり、洗浄液や溶離液等の試薬は同じ構造体内の各試薬リザーバに保持してある。各試薬は構造体が回転することにより発生する遠心力で流動し、各試薬リザーバとガラスフィルタを結ぶ微細流路に設けたバルブを開くことにより試薬がガラスフィルタを通過する。
【０００３】
特表２００１−５２７２２０号公報には、複数の化学物質を含む試料から核酸等の特定の化学物質を抽出し分析する化学分析装置が記載されている。一体型カートリッジの内部には、溶解液や洗浄液や溶離液等の試薬、及び、核酸を捕獲する捕獲構成部品が設けられている。核酸を含む試料をカートリッジ内部に注入し、試料と溶離液を混合させて捕獲構成部品に通過させる。更に、捕獲構成部品に、洗浄液を通過させ、溶離液を通過させる。捕獲構成部品を通過した溶離液をＰＣＲ試薬に接触させ反応チャンバへと流す。
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０２６５６号公報（ＷＯ ００／７８４５５号公報）
【特許文献２】特表２００１−５２７２２０号公報（ＷＯ ９９／３３５５９号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特表２００３−５０２６５６号公報（ＷＯ ００／７８４５５号公報）に記載された構造体では、多数のバルブによって試薬、DNA混合液等の流体を駆動している。バルブとして、加熱することによって溶けるワックス等を使用している。ワックスを用いる方法は流路を物理的に閉じるため、確実に液の流れを制御できる一方、抵抗体をそれぞれのバルブに対応して設け、それに対し加温する手段を設ける必要があるため、回転する構造体（ディスク）が複雑化するだけでなく、そのシーケンスを実現するための装置全体が複雑化する。
【０００６】
また、DNA混合液からDNAを回収するためのフィルタを微小構造体に対し配置するが、柔軟であるフィルタを、それを支持するためのフリット材とともに回転構造体の流路内に設けられた溝（スロット）に挿入し、上面側をディスクの高さと等しくなるように切断したのち、ディスク上面にシール材を貼り付けている。
【０００７】
DNA混合液がフィルタ内部を確実に流れるためにはフィルタを流路上に漏れがない様に配置する必要がある。すなわちフィルタと流路の間に隙間が存在するとDNA混合液はその隙間を流れ、フィルタ上に回収されないためDNAの回収率が低下する。上記したフィルタの充填方法では、フィルタとシール材の間に微小な隙間が生じやすく、特にフィルタが柔軟である場合は、フリット材を支持体として用いても漏れがないようにフィルタを実装してディスクを製作することは極めて困難である。また、スロットの底面とフィルタの隙間に関しても同様なことがいえる。
【０００８】
また、特表２００１−５２７２２０号公報（ＷＯ ９９／３３５５９号公報）記載の一体型流体操作カートリッジでは、各試薬をポンプで送液する際、各試薬チャンバと捕獲構成部品を結ぶ微細流路に設けたバルブ等を開くことによって試薬が捕獲構成部品を通過する。本構成においても、カートリッジ上にバルブを多数設けなければならず、カートリッジが複雑化する問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、構造が簡単なカートリッジとそれを用いた化学分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
化学分析装置は、モータ、モータにより回転可能な保持ディスク、保持ディスク上に配置された複数の検査カートリッジ、検査カートリッジに穿孔するための穿孔機、加温装置及び検出装置を有する。検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板を含む、基板には、容器及び流路を覆うカバーが装着される。保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、回転軸線に対して内周側の容器から流路を経由して回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させる。
【００１１】
内周側の容器から外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、外周側の容器の内周側端にて終わる。検査カートリッジには、空気流路及びフィルタ部が設けられ、該フィルタ部を覆うカバーを穿孔することによって容器は空気流路及びフィルタ部を介して大気圧に接続される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、構造が簡単なカートリッジとそれを用いた化学分析装置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】
【００１３】
図１は本発明による化学分析装置の例を示す図である。化学分析装置１は、モータ１１、モータ１１により回転可能な保持ディスク１２、保持ディスク１２上に配置された複数の検査カートリッジ２、検査カートリッジ２に穿孔するための穿孔機１３、加温装置１４及び検出装置１５を有する。操作者は検査項目ごとに検査カートリッジ２を用意し、保持ディスク１２に装着し、化学分析装置１を起動させる。
【００１４】
本例の化学分析装置では、加温装置１４と検出装置１５はそれぞれ別の場所に設けられているが例えば両者を一体化し、加温と検出を同一の位置で行ってもよい。また、加温装置、及び、検出装置は、保持ディスク１２の上面に位置されているが、どちらか一方又は両方を保持ディスク１２の下面に配置してもよい。
【００１５】
図２は検査カートリッジ２の斜視図である。検査カートリッジ２は略６角形の薄い基板からなる。６角形の短辺が保持ディスクの回転中心の内周側に配置され、６角形の長辺が外周側に配置される。従って、以下に、６角形の短辺側を内周側、６角形の長辺側を外周と称する。
【００１６】
検査カートリッジ２には、溶解液容器２２０、追加液容器２３０、洗浄液容器２４０、２５０、２６０、溶離液容器２７０、及び、増幅液容器２８０、２９０が形成されている。これらの試薬容器には予め所定量の試薬が分注されている。
【００１７】
これらの試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０の外周側には、出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１が設けられている。出口流路には、試薬容器の外周端から始まり内周側に折り返した後に外周側に延びる折り返し部が形成されている。
【００１８】
試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０の内周側には、空気流路２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２、２９２が設けられ、さらにその先に流路拡大部２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３、２８３、２９３が設けられている。流路拡大部の先には、空気フィルタ２２６、２３６、２４６、２５６、２６６、２７６、２８６、２９６が設けられている。
【００１９】
検査カートリッジ２には、更に、試料容器３１０、血球貯蔵容器３１１、血清定量容器３１２、溶離液回収容器３９０、血清反応容器４２０、核酸捕捉部前容器４３０、核酸捕捉部７００、バッファー容器８００、及び、廃液容器９００が設けられている。
【００２０】
これらの容器３１０、３１１、３１２、３９０、４２０、４３０、８００、９００の内周側にも、同様に、空気流路、流路拡大部、及び、空気フィルタが設けられているが、詳細は後に説明する。
【００２１】
これらの容器、出口流路、空気流路、及び、流路拡大部は、検査カートリッジ２の上面に形成された凹部である。出口流路及び空気流路の深さは、容器の深さより小さい。
【００２２】
検査カートリッジ２の上面には、フィルム又は薄板等で構成されるカートリッジカバー１９９がカートリッジ上面の全体を覆うように、接着又は接合されている。従って、容器、出口流路、空気流路、及び、流路拡大部は、密閉空間を形成している。
【００２３】
本例では、遠心力を利用して、流路によって互いに接続されている２つの容器間にて試薬又は溶液を移動させる。先ず、２つの容器にそれぞれ接続された空気フィルタを覆うカートリッジカバー１９９を穿孔し、２つの容器を大気圧に開放する。次に、保持ディスク１２を回転させることにより、容器内の試薬又は溶液は、遠心力の作用によって、内周側の容器から外周側の容器に移動する。このような操作を順次繰り返すことにより、所定の処理を実行することができる。
【００２４】
試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１及び空気流路２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２、２９２は、上述のように、カートリッジカバー１９９によって密閉されているから、穿孔しない限り、そこに空気が流入することはない。しかしながら、これらの試薬容器、出口流路、及び、空気流路には、カートリッジカバーを装着したときに封入された微量の空気が存在する。遠心力が作用すると、各試薬は試薬容器の外周側に移動し、出口流路内に押し込まれるが、試薬容器内に初期に封入された微量の空気が膨張し、試薬容器内に負圧が生成される。この負圧が遠心力と釣り合って試薬は試薬容器より流出することができない。
【００２５】
回転数が増加し遠心力が大きくなると、試薬容器内の圧力は更に低下し、試薬の飽和蒸気圧以下になると気泡が発生する。それによって、負圧が減少し、遠心力との釣り合いが破れる。しかしながら、本例では、各試薬容器の出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１、２９１に、内周側に戻る折り返し部が設けられているから、遠心力が大きくなっても、試薬容器内の負圧の減少を抑制し、試薬が出口流路から流出することが防止される。
【００２６】
尚、図１に示す化学分析装置１のように、検出装置１５が保持ディスク１２の上側に設けられている場合には、カートリッジカバー１９９の材質は、検出を妨げない材質である必要がある。検出装置１５が保持ディスク１２の下側に設けられている場合には、検査カートリッジの底面の形状、厚さ及び、材質は、検出を妨げないものとする必要がある。
【００２７】
以下検査カートリッジ２を用いて、全血を試料として用いた場合のウイルス核酸の抽出処理を行う場合を説明する。
【００２８】
図３は化学分析装置の動作の概略を示す。図４は各動作の内容を示す。ステップＳ１にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、試料容器３１０及び血球貯蔵容器３１１を大気圧に接続する。ステップＳ２にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ１００にて、全血の血清を血球より分離する。ステップＳ１００の血清分離は、図４に示すように、２つの工程を含む。ステップＳ１０１の全血流動では、試料容器３１０の全血は血清定量容器３１２及び血球貯蔵容器３１１に移動する。ステップＳ１０２の血清分離では、血球は血清定量容器３１２から血球貯蔵容器３１１に移動する。ステップＳ３にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２９】
ステップＳ４にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、溶解液容器２２０及び血清反応容器４２０を大気圧に接続する。ステップＳ５にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ２００にて、血清と溶解液は血清反応容器４２０にて混合する。ステップＳ２００の混合は、図４に示すように４つの工程を含む。ステップＳ２０１の溶解液流動では、溶解液容器２２０の溶解液は血清反応容器４２０に移動する。ステップＳ２０２の血清流動では、血清定量容器３１２の血清は血清反応容器４２０に移動する。ステップＳ２０３の血清及び溶解液混合では、血清と溶解液は混合する。ステップＳ２０４にて、血清と溶解液は反応する。ステップＳ６にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３０】
ステップＳ７にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、追加液容器２３０、溶離液回収容器３９０及び廃液容器９００を大気圧に接続する。ステップＳ８にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ３００にて、核酸捕捉がなされる。ステップＳ３００の核酸捕捉は、図４に示すように４つの工程を含む。ステップＳ３０１の追加液流動では、追加液容器２３０の追加液は血清反応容器４２０に移動する。ステップＳ３０２の混合液流動では、血清反応容器４２０の混合液は、追加液によって押し出され核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ３０３の核酸捕捉部通過では、混合液は核酸捕捉部を通過する。ステップＳ３０４にて、核酸捕捉部を通過した混合液は溶離液回収容器３９０を経由して廃液容器９００に移動する。ステップＳ９にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３１】
次に、洗浄工程を説明する。洗浄工程は、第１、第２、及び第３洗浄工程を含む。これらの洗浄工程毎に、ステップＳ１０〜ステップＳ１２及びステップＳ４００の動作を繰り返す。先ず、第１洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第１洗浄液容器２４０及び核酸捕捉部前容器４３０を大気圧に接続する。ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。ステップＳ４００の洗浄は、図４に示すように３つの工程を含む。ステップＳ４０１の洗浄液流動では、第１洗浄液容器２４０の洗浄液は核酸捕捉部前容器４３０を経由して核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ４０２にて、第１洗浄液容器２４０の洗浄液は核酸捕捉部前容器４３０及び核酸捕捉部７００を洗浄する。ステップＳ４０３にて、核酸捕捉部７００を通過した洗浄液は溶離液回収容器３９０を経由して廃液容器９００に移動する。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３２】
第２洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第２洗浄液容器２５０を大気圧に接続する。ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。以下は、第１洗浄工程と同様である。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３３】
次に、第３洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第３洗浄液容器２６０及びバッファー容器８００を大気圧に接続する。ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。ステップＳ４０１の洗浄液流動では、第３洗浄液容器２６０の洗浄液はバッファー容器８００を経由して核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ４０２にて、第３洗浄液容器２６０の洗浄液は核酸捕捉部７００を洗浄する。ステップＳ４０３にて、核酸捕捉部７００を通過した洗浄液は溶離液回収容器３９０を経由して廃液容器９００に移動する。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３４】
ステップＳ１３にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、溶離液容器２７０を大気圧に接続する。ステップＳ１４にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ５００にて、溶離がなされる。ステップＳ５００の溶離は、図４に示すように３つの工程を含む。ステップＳ５０１の溶離液流動では、溶離液容器２７０の溶離液は核酸捕捉部前容器４３０を経由して核酸捕捉部７００に移動する。ステップＳ５０２にて、溶離液は核酸捕捉部７００を通過し、核酸を溶離する。ステップＳ５０３にて、核酸を溶離した溶離液は、溶離液回収容器３９０に保持される。ステップＳ１５にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３５】
ステップＳ１６にて、カートリッジカバー１９９を穿孔し、第１増幅液容器２９０及び第２増幅液容器２８０を順次、大気圧に接続する。ステップＳ１７にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ６００にて、増幅がなされる。ステップＳ６００の増幅は、図４に示すように２つの工程を含む。ステップＳ６０１の増幅液流動では、第１増幅液容器２９０の増幅液はバッファー容器８００を経由して溶離液回収容器３９０に移動する。第２増幅液容器２８０の増幅液はバッファー容器８００を経由して溶離液回収容器３９０に移動する。ステップＳ６０２にて、溶離液回収容器３９０内の核酸は増幅液によって増幅される。溶離液回収容器３９０はこのとき加温される。ステップＳ１８にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００３６】
ステップＳ１９にて、検出を行う。溶離液回収容器３９０内の核酸を検出装置によって検出する。以下に、化学分析装置の動作の詳細を説明する。
【００３７】
先ず、ステップＳ１００の血清分離処理について説明する。図５に示すように、検査カートリッジ２の溶解液容器２２０、追加液容器２３０、洗浄液容器２４０、２５０、２６０、溶離液容器２７０、及び、増幅液容器２８０、２９０には、夫々、溶解液２２７、追加液２３７、第１洗浄液２４７、第２洗浄液２５７、第３洗浄液２６７、溶離液２７７、第１増幅液２９７、第２増幅液２８７が、予め、所定量分注されている。
【００３８】
図６に示すように、操作者は、検査カートリッジ２の試料注入口３０１を覆うカートリッジカバー１９９を穿孔し、真空採血管等で採血した全血５０１を試料注入口３０１より試料容器３１０に注入する。次に、試料注入口３０１にキャップ９２を装填する。キャップ９２により、試料注入口は塞がれるため、以後試料が検査カートリッジ２より漏れ出ることはない。
【００３９】
こうして全血を注入した検査カートリッジ２を図１の保持ディスク１２に必要な数だけ装着し、化学分析装置１を稼動させれば、全血からウイルスの遺伝子が抽出され、最終的に遺伝子が検出される。
【００４０】
図７は、全血を注入しキャップをはめた後のカートリッジを示す。試料容器３１０の内周側には、試料容器空気流路３９２、拡大部３１３、及び、空気フィルタ３１６が設けられている。血球貯蔵容器３１１と血清定量容器３１２は互いに接続されている。血球貯蔵容器３１１の内周側には、血球貯蔵容器空気流路３３２、流路拡大部３３３、及び、空気フィルタ３３６が接続されている。これらの空気フィルタ３１６、３３６の上側のカートリッジカバーを穿孔機１３によって穿孔する。これにより試料容器３１０は、試料容器空気流路３９２、拡大部３１３、及び、空気フィルタ３１６を介して、大気圧に接続される。血球貯蔵容器３１１及び血清定量容器３１２は、血球貯蔵容器空気流路３３２、流路拡大部３３３、及び、空気フィルタ３３６を介して、大気圧に接続される。
【００４１】
試料容器３１０の場合、空気フィルタ３１６のさらに先に穿孔用空間３１９が設けられている。従って、空気フィルタ３１６の上側ではなく穿孔用空間３１９の上側にて、穿孔してもよい。この場合も、試料容器３１０は、試料容器空気流路３９２、拡大部３１３、及び、空気フィルタ３１６を介して大気圧に接続される。
【００４２】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。試料容器３１０に注入された全血５０１は、遠心力の作用で外周側に流動し、血球貯蔵容器３１１及び、血清定量容器３１２に移動する。
【００４３】
図８に示すように、試料容器３１０に投入した全血試料の量は、血球貯蔵容器３１１、及び、血清定量容器３１２をちょうど満たす量でなければならない。遠心力が作用しているときの全血試料の液面レベルは、保持ディスク１２の回転中心９９を中心とする同心円６０１の円周上に位置する。この時、血清定量容器３１２に設けられた血清定量容器出口流路３１８の折り返し位置は液面レベル６０１より内周側に設定されている。すなわち、出口流路３１８の折返し位置の外周側に接する円弧６１１は、液面レベル６０１より内周側に位置している。従って、遠心力が作用しているとき、全血試料は、血清定量容器３１２から出口流路３１８の折り返し位置を越えて外周側に流れることがなく、血球貯蔵容器３１１、及び血清定量容器３１２内に保持される。
【００４４】
図９に示すように、さらに保持ディスク１２を回転させると、全血５０１は血球と血清に分離し、血球５０２は外周側の血球貯蔵容器３１１へ移動し、血清定量容器３１２内は血清５０３だけになる。
【００４５】
試料容器３１０の全血５０１が血球貯蔵容器３１１及び、血清定量容器３１２に移動すると、血球貯蔵容器３１１、及び、血清定量容器３１２から追い出された空気は、血球貯蔵容器空気流路３３２、流路拡大部３３３、及び、空気フィルタ３３６を通って穿孔穴から排出される。
【００４６】
先ず、空気フィルタ３３６の機能を説明する。遠心力の作用によって試料溶液が流動するときに、ミスト状の微小液滴が発生したと仮定する。試料のミストは、空気とともに空気流路３３２を通って排出されるが、空気フィルタ３３６によって捕捉される。従って、試料がミストとして外部に飛散することを防止することができる。
【００４７】
流路拡大部３３３の機能を説明する。試料の濡れ性が大きい場合は、図１０に示すように、回転を停止させると、血清の液面は空気流路３３２を毛細管現象によって移動し、流路拡大部３３３との境界部に達する。ところが、流路拡大部３３３では、毛細管力は変化し、液面の移動は液の表面張力によって妨げられる。従って、血清の液面は、流路拡大部との境界部に達するが、そこで停止する。
【００４８】
流路拡大部３３３を設けることによって、空気フィルタ３３６が試料の液と直接的に接することが阻止され、空気フィルタが試料の液によって汚染又は目詰まりすることが阻止される。従って、空気フィルタ３３６は、常に、穿孔部から液が飛散することを防止することができる。
【００４９】
また、全血の移動に伴って、空気フィルタ３１６、拡大部３１３、及び試料容器空気流路３９２を介して、外部からの空気が試料容器３１０に流入する。外部からの空気に含まれる塵等は空気フィルタ３１６によって捕捉される。本例の検査カートリッジでは、同様な空気流路、流路拡大部、及び空気フィルタを、各試薬容器、血清反応容器４２０、廃液容器９００、バッファー容器８００、核酸捕捉部前容器４３０等の空気の流入出がある場所に対して全て設けており、それぞれ同様の効果が得られる。
【００５０】
空気フィルタは、例えば、微細な繊維が絡み合った、ろ過に用いるようなフィルタだけでなく、ミストを捕捉する機能を果たすものであれば特に限定されない。例えば、セラミック等を焼結させ微細な細孔を形成させたもの、又は、粒状活性炭を充填しミストを吸着させる等でもよい。
【００５１】
また、空気フィルタとして、ミストが捕捉されるような多数の微細な凹凸、又は複数の微細な流路を検査カートリッジ２上に直接形成してもよい。この場合はフィルタを充填する必要がなくなるためさらに好適である。また、これらのフィルタ構造を組み合わせてもよい。
【００５２】
また、流路拡大部３３３の代わりに、流路拡大部の位置に疎水性処理を施しても同様の効果が得られる。すなわち図３０に示すように、流路拡大部３３３の代わりに、空気流路３３２と空気フィルタ３３６を接続する流路のうち空気フィルタ３３６に近接した領域３３９に、疎水性処理を施す。液面が疎水性領域３３９に達すると、液の接触角の変化によって毛細管力が変化し、液面の移動が妨げられる。従って、試料の液面は、疎水性領域３３９に達するが、そこで停止する。空気フィルタ３３６が試料の液と直接的に接することが阻止され、空気フィルタが試料の液によって汚染又は目詰まりすることが阻止される。従って、空気フィルタ３３６は、常に、穿孔部から液が飛散することを防止することができる。
【００５３】
所定の時間回転させ血清遠心分離動作が終了すると保持ディスク１２の回転を停止させる。図９は、全血５０１が血球と血清に分離し、血球５０２は外周側の血球貯蔵容器３１１へ移動し、血清５０３は内周側の血清定量容器３１２に残った状態を示す。図１０に示すように、血清定量容器３１２と血球貯蔵容器３１１の間に堰３１４が設けられており、血球貯蔵容器３１１内の血球５０２が血清定量容器３１２内に戻ることはできない。
【００５４】
次に、ステップＳ２００の混合処理を説明する。溶解液容器２２０には血清中のウイルスや細菌の膜を溶解するための溶解液２２７が分注されている。溶解液２２７は、血清中のウイルスや細菌の膜であるタンパク質を溶解して核酸を溶出させる働きをするが、さらに核酸捕捉部７００への核酸の吸着を促進させる。このような試薬としては、ＤＮＡの溶出及び吸着には塩酸グアニジンを、ＲＮＡの溶出及び吸着にはグアニジンチオシアネートがある。
【００５５】
溶解液容器２２０には、空気流路２２２、流路拡大部２２３、及び、空気フィルタ２２６が設けられている。血清反応容器４２０には、血清反応容器空気流路４２２、流路拡大部４２３、空気フィルタ４２６が設けられている。これらの空気フィルタ２２６、４２６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔機１３によって穿孔する。それによって、溶解液容器２２０及び血清反応容器４２０は大気圧に接続される。
【００５６】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。図１１に示すように、溶解液容器２２０内の溶解液２２７は、遠心力の作用で外周側に流動し、折り返し部を有する溶解液容器出口流路２２１より、血清反応容器４２０に移動する。溶解液容器出口流路２２１は、合流部４１９にて、血清定量容器３１２からの出口流路３１８と合流する。従って、溶解液２２７が溶解液容器２２０から溶解液容器出口流路２２１を介して血清反応容器４２０へ流れると、血清定量容器出口流路３１８内に存在する空気を巻き込みながら空気とともに流れるため、血清定量容器出口流路３１８の内圧は低下する。
【００５７】
図１２に示すように、血清定量容器出口流路３１８内の血清の液面は、折返し部分を越える。血清の液面が、血清定量容器出口流路３１８の折返し部分を越え、血清定量容器３１２内の血清の液面より外周側に達すると、図１３に示すように、血清はサイホン効果で自律的に流れる。血清定量容器３１２からの血清は、合流部４１９にて、溶解液容器２２０からの溶解液２２７と合流し血清反応容器４２０へ流れ続ける。血清反応容器４２０では、血清と溶解液２２７が混合される。
【００５８】
図１４に示すように、保持ディスク１２を回転し続けると、溶解液容器２２０内の溶解液２２７は、微量の残液を除き全て血清反応容器４２０へ移動する。血清定量容器３１２内の血清の液面レベルは、血清定量容器出口流路３１８が血清定量容器３１２に接続する位置、即ち、血清定量容器３１２の出口６０２と同一レベルになる。
【００５９】
本例によると、合流部４１９にて、溶解液容器２２０からの溶解液容器出口流路２２１と血清定量容器３１２からの血清定量容器出口流路３１８は接続されている。溶解液容器出口流路２２１に溶解液２２７を流すことによって、血清定量容器出口流路３１８内の空気を取り込み、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすことができる。従って、複雑な弁機構を設けることなく、血清と溶解液２２７を血清反応容器４２０にて混合させることができる。
【００６０】
溶解液容器出口流路２２１から流出する溶解液２２７の量を増加させることにより、血清定量容器出口流路３１８から流出する血清の量を増加させることができる。溶解液容器出口流路２２１から流出する溶解液２２７の量は、少なくとも、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすことができるために十分である必要がある。溶解液容器出口流路２２１から流出する溶解液２２７の量が少ないと、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすことができないまま、溶解液２２７の流出が完了する可能性がある。
【００６１】
溶解液容器出口流路２２１の断面積に比較して、血清定量容器出口流路３１８の断面積は小さいことが望ましい。それによって、溶解液２２７の流出によって血清定量容器出口流路３１８から吸引する空気の体積が小さくなり、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６２】
また、合流部４１９から血清反応容器４２０までの距離は長い方が、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路の圧力を考えると、血清反応容器４２０の入口ではほぼ大気圧となり流路を遡るに従って圧力は低下する。合流部４１９から血清反応容器４２０までの距離が長くなるとそれに応じて、合流部４１９における圧力は低くなる。従って、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６３】
好ましくは、溶解液容器２２０の最外周位置６０３から合流部４１９までの半径方向の距離より合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの距離を長くする。それにより、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６４】
また、合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路断面積は、合流する前の溶解液容器出口流路２２１と血清定量容器出口流路３１８のうち断面積の大きい方と等しいか、又は、それより小さいことが望ましい。合流前後の流路の断面積をこのように設定することにより、血清反応容器４２０の入口から空気が逆流することを防止することができ、安定的な流れを生成することができる。
【００６５】
また、図１４に示すように、合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路と血清定量容器出口流路３１８のなす角度をθ１、合流部４１９から血清反応容器４２０の入口までの流路と溶解液容器出口流路２２１なす角度をθ２とすると、θ１＝１８０度、又は、θ１≧θ２であることが望ましい。血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れを引き起こすための溶解液の流れが、血清の流れに対して傾斜して合流するほうが、血清定量容器出口流路３１８内の空気を取り込み、血清定量容器出口流路３１８からの血清の流れをより確実に引き起こすことができる。
【００６６】
溶解液２２７と血清の混合を促進するためには、両者が同時に流れている時間を長くすればよい。即ち、全ての溶解液２２７が流出するのに要する時間と全ての血清が流出するのに要する時間が同一であればよい。溶解液２２７と血清の量が同一の場合には、両者の流量が同一になるように制御すればよい。溶解液２２７と血清の量が異なる場合には、多いほうの流量を大きくし、又は、少ないほうの流量を小さくすることにより、２つの液が全て流出する時間が同一となる。
【００６７】
溶解液２２７の量が血清の容量より多い場合、以下に説明するように、溶解液容器２２０の最外周の位置６０３を血清定量容器３１２の出口の位置６０２に等しく、又は、それより内周側に設けることによって、両者が同時に流れる時間が長くなる。
【００６８】
両者の液が同時に流れている場合において、遠心力が小さいと、液面レベルがより高い（より内周側にある）溶解液２２７は、多量に流れるため、両者の液面レベルの低下速度は略同一となる。従って、この場合、溶解液容器２２０の最外周の位置６０３を血清定量容器３１２の出口の位置６０２に等しくすることにより、２つの容器２２０、３１２からの液の流動を同時に終わらせることができる。その結果、２つの容器２２０、３１２から液が同時に流れる時間が最大化され、液の混合を促進することができる。
【００６９】
遠心力が大きいと、流路抵抗の影響が大きくなり、液面レベルがより高い（より内周側にある）溶解液２２７の液面レベルの低下速度は遅くなる。従って、この場合、溶解液容器２２０の最外周の位置６０３を血清定量容器３１２の出口の位置６０２より内周側に設けることによって、２つの容器２２０、３１２から液が同時に流れる時間が最大化され、液の混合を促進することができる。
【００７０】
逆に、溶解液２２７の量が血清の容量より少ない場合、血清定量容器出口流路３１８の流路幅を狭くする、流路深さを浅くする、又は、経路を長くする等の手段によって流路抵抗を相対的に大きくする。それにより、容量がより少ない溶解液２２７の流量が少なくなくなり、溶解液２２７が全て流れるまでに要する時間が長くなる。従って、その結果両者が同時に流れる時間を長くなり、液の混合を促進することができる。
【００７１】
また、血清の濡れ性が非常に高い場合は、回転を停止すると、血清反応容器４２０内の血清は、毛細管現象によって血清定量容器出口流路３１８内を逆方向に移動することがある。この場合においても同様の手順で溶解液を流動化させることによって、両者は同時に血清反応容器に流れる。すなわち本例によると、液の濡れ性によらず、二つの液を同時に流動化させることができる。
【００７２】
血清定量容器３１２の容積、血清定量容器出口流路３１８の断面積及び長さ、及び、血清定量容器出口流路３１８の位置を適正に設計すれば、全血に対する血清の比率が試料ごとに異なっても、分析に必要な血清を定量することができる。例えば、血球貯蔵容器３１１の容積が３００マイクロリットルであり、必要な血清量が２００マイクロリットルの場合を想定する。全血試料を５００マイクロリットル分注すれば、分離した血清のうち２００マイクロリットルが血清反応容器４２０へ流出する。即ち、本例の検査カートリッジによると、５００マイクロリットルの全血試料より、２００マイクロリットルの血清を得ることができる。血清の比率が小さい試料の場合には、血球貯蔵容器３１１の容積を大きくすればよい。
【００７３】
血清反応容器４２０では、混合した血清と溶解液が反応する。血清反応容器４２０の出口には、折り返し部を有する反応液流路４２１が接続されている。血清反応容器４２０の液面レベルは、図１４に示すように、反応液流路４２１の折り返し部の最内周部６０４よりも外周側にある。従って、遠心力が作用しているとき、血清反応容器４２０内の混合液は、反応液流路４２１の折り返し部を越えることができず、血清反応容器４２０に保持される。
【００７４】
所定の時間回転させ、血清と溶解液の混合処理が終了するとモータ１１を停止し、保持ディスク１２の回転を停止させる。
【００７５】
次に、スタップＳ３００の核酸捕捉処理を説明する。図１５に示すように、追加液容器２３０には、空気流路２３２、流路拡大部２３３、及び、空気フィルタ２３６が設けられている。穿孔機１３によって空気フィルタ２３６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、追加液容器２３０は大気圧に接続される。
【００７６】
核酸捕捉部前容器４３０には、核酸捕捉部前容器空気流路４３２、流路拡大部４３３、及び、空気フィルタ４３６が設けられている。穿孔機１３によって、空気フィルタ４３６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。溶離液回収容器３９０には、バッファー流路４９２、流路拡大部４９３、空気フィルタ４９６、及び、穿孔用空間４９９が設けられている。穿孔機１３によって、穿孔用空間４９９の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。廃液容器９００には、廃液容器空気流路９０２、流路拡大部９０３、及び、空気フィルタ９０６が設けられている。穿孔機１３によって、空気フィルタ９０６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、核酸捕捉部前容器４３０、溶離液回収容器３９０及び廃液容器９００は大気圧に接続される。
【００７７】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。遠心力の作用により、追加液容器２３０内の追加液２３７は追加液出口流路２３１を経て、血清反応容器４２０に移動する。それによって、血清反応容器４２０内の混合液の液面レベルは内周方向に移動する。混合液の液面が反応液流路４２１の最内周部の位置６０４に達すると、混合液は反応液流路４２１の折り返し部を越えて流れ出し、核酸捕捉部前容器４３０の内周部を経て核酸捕捉部７００へ流れ込む。追加液２３７は、例えば、上述の溶解液２２７と同一であってよい。
【００７８】
尚、試料と溶解液の混合液の壁面に対する濡れ性がよい場合、遠心力が作用しないとき、毛細管現象によって反応液流路４２１内を混合液が逆流する場合がある。このような場合には、追加液２３７を必要としない。
【００７９】
反応液流路４２１には２つの流路拡大部４２８、４２９が設けられている。これらの流路拡大部４２８、４２９は、遠心力が作用しないときに、毛細管現象によって、反応液流路４２１内を液が移動することを防止する。流路拡大部４２８、４２９は、後述する洗浄工程を行っている間、又は洗浄工程を行った後、血清反応容器４２０、及び、核酸捕捉部前容器４３０に微量に残留した液が流出してコンタミネーションを引き起こすことを防止する。
【００８０】
空気フィルタに設けられた流路拡大部と同様に、流路拡大部に代えて、疎水性処理を施した領域を設けても同様の効果が得られる。
【００８１】
図１６〜図１９を参照して、核酸捕捉部７００の第１の例を説明する。核酸捕捉部７００は検査カートリッジ２の上面に設けられた凹部４５０とそこに挿入されたフィルタフォルダ４５１からなる。
【００８２】
図１７に示すように、フィルタフォルダ４５１は、垂直壁４５６、上側壁４５７、及び、半円柱状のフィルタ保持部４５８を有する。フィルタ保持部４５８には、円形断面の孔４５２が形成されている。孔４５２の出口側には、凸部４６０が形成されている。孔４５２には、フィルタ支持体４５３、核酸捕捉フィルタ４５４、フィルタ支持体４５３が、順番に、挿入される。フィルタ支持体４５３、及び、核酸捕捉フィルタ４５４は、孔４５２内にて凸部４６０によって位置決めされる。核酸捕捉フィルタ４５４は、石英やガラスの繊維フィルタ等の核酸を核酸捕捉する部材からなる。核酸捕捉フィルタ４５４が、繊維又はメッシュのような軟らかい部材で構成されている場合には、図示のように、核酸捕捉フィルタ４５４は、フィルタ支持体４５３によって両側から挟み込む構造が望ましい。このような構造により、核酸捕捉フィルタ４５４の変形が防止される。ここでは、２枚の核酸捕捉フィルタ４５４が挿入されているが、検査対象の核酸が核酸捕捉するのに十分な枚数であれが何枚であってもよい。
【００８３】
本例の核酸捕捉部７００では、核酸捕捉部前容器４３０からの液が核酸捕捉フィルタ４５４のみを通過する。即ち、検査カートリッジ２の凹部４５０とフィルタフォルダ４５１の間を流れないようにシール構造を有する。このシール構造について説明する。
【００８４】
図１８に示すように、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の厚さは、フィルタフォルダの全長Ｌより短い。検査カートリッジの凹部４５０の内面には、垂直壁４５６に対応する溝が設けられている。
【００８５】
本例の核酸捕捉部７００を組み立てる場合、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６又は検査カートリッジの凹部４５０の内面に接着剤を塗布する。図１９に示すように、フィルタフォルダ４５１を検査カートリッジの凹部４５０に挿入すると、垂直壁４５６は、検査カートリッジ２の凹部に形成された溝に係合する。両者は、接着剤によって接着されると同時に、両者間の隙間は、接着剤によって充填される。このとき、検査カートリッジ２の上面とフィルタフォルダ４５１の上側壁４５７の上面は同一平面を形成する。
【００８６】
フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６には、更に、孔４５２を囲むように溝４５９が形成されている。この溝４５９は、検査カートリッジの凹部４５０の垂直壁によって塞がれている。接着剤は、この溝４５９に保持される。こうして溝４５９によって保持された接着剤によって、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６と検査カートリッジの凹部４５０は、確実に接着される。
【００８７】
本例によると、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６と検査カートリッジの凹部４５０によってシール構造を形成するから、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の寸法と検査カートリッジの凹部４５０の溝の寸法のみを高い精度にて形成すればよい。即ち、フィルタフォルダ４５１の全長の寸法Ｌの精度は高くなくてもよい。従って、製造管理が簡単である。
【００８８】
本例の核酸捕捉部７００によると、核酸捕捉フィルタ４５４をフィルタフォルダ４５１に装着し、それを検査カートリッジの凹部に装着する。従って、核酸捕捉部７００の製造工程、及び、核酸捕捉フィルタ４５４の組み立て作業が容易となる。
【００８９】
核酸捕捉フィルタ４５４を直接検査カートリッジに装着する場合には、検査カートリッジに、核酸捕捉フィルタ４５４の外形に対応した凹部を形成する必要があり、製造精度を確保するのは困難である。また、２枚の核酸捕捉フィルタ４５４を両側からフィルタ支持体４５３に挟み、それを検査カートリッジの凹部に装着する作業は煩雑となる。
【００９０】
本例では、フィルタフォルダ４５１を使用するから、検査カートリッジに形成する凹部は、核酸捕捉フィルタ４５４の外形に対応した形状ではなく、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の外形に対応した形状である。従って、フィルタフォルダ４５１の垂直壁４５６の外形として任意の形状を選択することができるから、検査カートリッジに形成する凹部の形状を任意の形状にすることができる。
【００９１】
核酸捕捉フィルタ４５４が繊維又はメッシュ等の軟らかい材料からなる場合には、核酸捕捉フィルタ４５４の外径は、フィルタフォルダ４５１の孔４５２の内径より僅かに大きくするとよい。核酸捕捉フィルタ４５４を、フィルタフォルダ４５１の孔４５２に挿入すると、核酸捕捉フィルタ４５４は半径方向に圧縮される。それによって、核酸捕捉フィルタ４５４とフィルタフォルダ４５１の孔４５２の間のシールが確保される。
【００９２】
本例では、核酸捕捉フィルタ４５４が異なる複数のフィルタフォルダを用意しておき、検査カートリッジの用途に応じて、所望をフィルタフォルダを選択して装着することができる。従って、様々な用途に対応した検査カートリッジを容易に製造することができる。
【００９３】
図３１、及び、図３２を参照して核酸捕捉部７００の第２の例を説明する。本例の核酸捕捉部７００は、検査カートリッジ２の下面に設けられた凹部４５０とそこに挿入されたフィルタフォルダ４５１からなる。フィルタフォルダ４５１は、下側壁２９５とフィルタ保持部２９８からなる。フィルタ保持部２９８には、円形断面の孔が形成されている。孔の出口側には、凸部が形成されている。孔には、フィルタ支持体４５３、核酸捕捉フィルタ４５４、フィルタ支持体４５３が、順番に、挿入される。
【００９４】
図３２に示すように、フィルタ支持体４５３、及び、核酸捕捉フィルタ４５４を有するフィルタフォルダを、検査カートリッジ２の下面に設けられた凹部４５０に挿入する。フィルタ保持部２９８の上面２９８Ａは、検査カートリッジの上側部材の下面１９９Ａに接着材２９９で接着される。下側壁２９５の上面２９５Ａは、検査カートリッジの下側部の下面に接着材２９９で接着される。
【００９５】
本例の核酸捕捉部７００は以下の効果がある。フィルタフォルダを検査カートリッジの下面から挿入するから、カートリッジカバー１９９を検査カートリッジに装着した後に、フィルタフォルダを取り付けることができる。また、第１の例では、カートリッジカバーを検査カートリッジとフィルタフォルダの両者に接着する必要があるが、本例では、検査カートリッジのみに接着すればよいため、カートリッジカバーの接着作業が簡単となる。例えば、熱溶着によってカートリッジカバーを接着する場合、第１の例では、フィルタフォルダと検査カートリッジが同一の材料でなければ両者を同時に熱溶着することは困難であるが、本例では、フィルタフォルダの材質は自由に選べることができる。
【００９６】
図３３は核酸捕捉部７００の第３の例を示す。核酸捕捉部７００は、図３１に示す第１の例と同様に、検査カートリッジ２の上面に設けられた凹部４５０とそこに挿入されたフィルタフォルダ４５１からなる。
【００９７】
フィルタフォルダ４５１は、液溜め空間４７０、及び、フィルタ保持部４５８を有する。フィルタ保持部４５８には、円形断面の孔４５２が形成されている。孔４５２の出口側には、凸部４６０が形成されている。孔４５２には、フィルタ支持体４５３、核酸捕捉フィルタ４５４、フィルタ支持体４５３が、順番に、挿入される。
【００９８】
液溜め空間４７０は、フィルタフォルダに流入した液を核酸捕捉フィルタ４５４を通過する前に保持する機能を有する。液溜め空間４７０は核酸捕捉部前容器４３０の機能を有する。従って、本例の核酸捕捉部７００を使用する場合には、核酸捕捉部前容器４３０は不要である。液溜め空間の容積は核酸捕捉フィルタに流入する最大液量より大きい。本例の核酸捕捉部７００は以下の効果がある。液溜め空間を設けることにより、フィルタフォルダと検査カートリッジとの間の隙間を流れる液漏れを防止することができる。即ち、遠心力が作用すると、液溜め空間に保持されている液は、フィルタフォルダの外部に流出することができないから、かならず核酸捕捉フィルタを通過する。
【００９９】
図２０を参照して核酸捕捉部前容器４３０の機能を説明する。血清反応容器４２０内の混合液は、核酸捕捉部前容器４３０の内周部を経由して核酸捕捉部７００へ流れ込む。混合液が核酸捕捉部７００を通過すると、核酸は核酸捕捉部７００に設けられた核酸捕捉フィルタに吸着し、液は溶離液回収容器３９０へと流れ込む。核酸捕捉フィルタによって核酸を確実に核酸捕捉させるには、目開きの細かいフィルタを使用すればよい。目開きの細かいフィルタは、通水抵抗が大きいため、核酸捕捉部７００に流れ込む溶解反応液の量より核酸捕捉フィルタを通過する溶解反応液の量が少なくなり、核酸捕捉フィルタの前に蓄積される。核酸捕捉部前容器４３０を設けないと、核酸捕捉フィルタの前に蓄積された溶解反応液は、洗浄液の出口流路に逆流し、それを汚染する。従って、核酸捕捉部７００の前に核酸捕捉部前容器４３０を設けるのが望ましい。
【０１００】
核酸捕捉部前容器４３０の容積は血清反応容器４２０の容積と同一であってよい。しかしながら、図２１に示すように、核酸捕捉部前容器４３０の最内周位置６１２が血清反応容器４２０の最外周位置６１１より内周側になるように配置することによって、核酸捕捉部前容器４３０の容量を小さくすることが可能である。血清反応容器４２０内の混合液が、核酸捕捉部前容器４３０に蓄積されると、核酸捕捉部前容器４３０の液面レベルが上昇し、血清反応容器４２０の液面レベルと同一になる。核酸捕捉部前容器４３０の液面レベルと血清反応容器４２０の液面レベルが同一になると、血清反応容器４２０から核酸捕捉部前容器４３０に混合液がそれ以上流れなくなる。即ち、核酸捕捉フィルタの前に蓄積される混合液は、核酸捕捉部前容器４３０と血清反応容器４２０の両者によって保持されるから、核酸捕捉部前容器４３０の容積を血清反応容器４２０の容積より小さくすることができる。
【０１０１】
核酸捕捉部前容器４３０の容積を小さくすることによって、核酸捕捉部前容器４３０の洗浄に要する洗浄液を少なくすることができ、洗浄液の容量を低減することができる。
【０１０２】
図２２に示すように、核酸捕捉部７００を通過した廃液５９１は、流路拡大部８２２を経由して、溶離液回収容器３９０に流れる。溶離液回収容器３９０の外周端には、折り返し部を有する溶離液回収容器出口流路４９４が接続されている。溶離液回収容器３９０の容積は、廃液量に比べて十分小さいため、廃液は溶離液回収容器出口流路４９４の折り返し部の最内周位置６１５を越えて、廃液容器９００へと流出する。全ての廃液が廃液容器９００へ移動すると、次の洗浄工程を実行する。
【０１０３】
ステップＳ４００の洗浄工程を説明する。洗浄工程は第１及び第２の洗浄工程を含む。先ず、第１洗浄工程を実行する。第１洗浄液容器２４０には、核酸捕捉部前容器４３０を洗浄し、核酸捕捉部７００の核酸捕捉フィルタ２５４に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する第１洗浄液が分注されている。第１洗浄液は、上述の溶解液或いは溶解液の塩濃度を低減した液であってよい。第１洗浄液の容量は、核酸捕捉部前容器４３０の容積より小さい。第１洗浄液容器２４０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２４１が設けられている。図２に示したように、第１洗浄液容器２４０の内周側には、空気流路２４２、流路拡大部２４３、及び、空気フィルタ２４６が設けられている。
【０１０４】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２４６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第１洗浄液容器２４０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第１洗浄液は第１洗浄液容器２４０から第１洗浄液容器出口流路２４１及び核酸捕捉部前容器４３０を経て、核酸捕捉部７００に流れ込み、核酸捕捉フィルタ２５４に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、流路拡大部８２２、溶離液回収容器３９０を経て、廃液容器９００へと流出する。
【０１０５】
次に、第２洗浄工程を実行する。第２洗浄液容器２５０には、核酸捕捉部前容器４３０及び核酸捕捉部７００に付着した塩等の不要成分を洗浄する第２洗浄液が分注されている。第２洗浄液は、エタノール或いはエタノール水溶液であってよい。第２洗浄液の容量は、核酸捕捉部前容器４３０の容積より小さい。第２洗浄液容器２５０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２５１が設けられている。出口流路２５１には流路拡大部２５８が設けられている。図２に示したように、第２洗浄液容器２５０の内周側には、空気流路２５２、流路拡大部２５３及び空気フィルタ２５６が設けられている。
【０１０６】
図２４〜図２６を参照して説明する。モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２５６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第２洗浄液容器２５０は大気圧に接続される。第２洗浄液として用いるエタノール又はエタノール水溶液は、液の濡れ性が非常に高い。従って、遠心力が作用しないとき、第２洗浄液の液面は出口流路２５１を毛細管現象によって移動し、流路拡大部２５８との境界部に達する。ところが、流路拡大部２５８では、毛細管力は変化し、液面の移動は液の表面張力によって妨げられる。従って、図２４に示すように、第２洗浄液の液面は、流路拡大部との境界部に達するが、そこで停止する。
【０１０７】
モータ１１を回転させると、遠心力が作用し、図２５に示すように、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液の液面レベルと出口流路２５１内の第２洗浄液の液面レベルの間の水頭差により、第２洗浄液は流路拡大部２５８を越えて上昇する。
【０１０８】
ここでモータ１１を停止すると、遠心力が作用しなくなり、図２６に示すように、出口流路２５１内の第２洗浄液は、再度毛細管現象によって移動し、出口流路２５１の折り返し部に達する。再度、モータ１１を回転させると、遠心力が作用し、出口流路２５１内の第２洗浄液は、サイホン効果によって流動し核酸捕捉部前容器４３０に流れ込む。モータ１１を回転し続けると、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液は、全て核酸捕捉部前容器４３０に流れ込む。
【０１０９】
第２洗浄液は、核酸捕捉部前容器４３０から核酸捕捉部７００に流れ込み、核酸捕捉フィルタ２５４に付着した塩等の不要成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、流路拡大部８２２及び溶離液回収容器３９０を経て、廃液容器９００へと流出する。
【０１１０】
本例によると、出口流路２５１に流路拡大部２５８を設けることによって、第２洗浄液が不必要に出口流路２５１を満たすことを防止することができる。例えば、第２洗浄液容器２５０内に第２洗浄液を分注する場合に、第２洗浄液容器２５０の上側のカートリッジカバーに穴を開け、第２洗浄液を分注してから、その穴を塞ぐ、又は、第２洗浄液容器２５０に第２洗浄液を分注してから、カートリッジカバーを装着する。このような分注工程において、第２洗浄液容器２５０に第２洗浄液が装填されると、毛細管現象によって、第２洗浄液が出口流路２５１を満たし、更に、出口流路２５１から流出する可能性がある。しかしながら、流路拡大部２５８を設けることによって、第２洗浄液がそれ以上先に移動することはない。
【０１１１】
また出口流路２５１に流路拡大部２５８を設けることによって別の効果がある。上述のように、穿孔前に、遠心力が作用すると、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液は、出口流路２５１内に押し出され、第２洗浄液の一部は、出口流路２５１内に入りこむ。出口流路２５１内に移動した第２洗浄液の体積分だけ、第２洗浄液容器２５０内に封入された微量の空気が膨張する。空気膨張による負圧は、遠心力に対抗して、第２洗浄液を第２洗浄液容器２５０内に保持する力となる。両者が釣り合っている場合には、液面レベルは安定する。しかしながら、遠心力による押し出し力のほうが大きいと、第２洗浄液は、出口流路２５１の折り返し部を越えて流出する可能性がある。本例では、流路拡大部が設けられているから、遠心力によって第２洗浄液容器２５０から押し出される第２洗浄液の体積は大きい。第２洗浄液容器２５０内に封入された微量の空気の膨張量もそれに応じて大きくなり、それに起因して生ずる負圧も大きくなる。従って、穿孔前において、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液は、確実に保持される。
【０１１２】
尚、空気フィルタに設けられた流路拡大部と同様に、流路拡大部に代えて、疎水性処理を施した領域を設けても同様の効果が得られる。
【０１１３】
図２３に示すように、第２洗浄液容器２５０の第２洗浄液の液面レベル６２１は、出口流路の折り返し部の最内周側の位置６２２より外周側に配置されている。それにより、穿孔前の遠心時において第２洗浄液が流出することをより確実に防ぐことができる。本例によると、第２洗浄液容器２５０内に封入された微量の空気の膨張によって生ずる負圧が不十分であっても、遠心力によって出口流路２５１の折り返し部分を第２洗浄液が越えることはできない。従って、穿孔前に、第２洗浄液容器２５０内の第２洗浄液が出口流路２５１より流出することはない。
【０１１４】
最後に再び図２３を参照して、第３の洗浄工程を実行する。第３洗浄液容器２６０には、溶離液回収容器３９０に付着した塩等の成分を洗浄する第３洗浄液が分注されている。第３洗浄液は、滅菌水やｐＨを７から９に調整した水溶液であってよい。第３洗浄液容器２６０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２６１が設けられている。出口流路２６１には流路拡大部２６８が設けられている。流路拡大部２６８の機能は、第２洗浄液容器２５０の出口流路２５１の流路拡大部２５８の機能と同一であり、ここでは、詳細に説明しない。図２に示したように、第３洗浄液容器２６０の内周側には、空気流路２６２、流路拡大部２６３、及び、空気フィルタ２６６が設けられている。
【０１１５】
バッファー容器８００には、バッファー容器空気流路８０２、流路拡大部８０３、及び、空気フィルタ８０６が設けられている。
【０１１６】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２６６、８０６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第３洗浄液容器２６０及びバッファー容器８００は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第３洗浄液は、第３洗浄液容器２６０から第３洗浄液容器出口流路２６１、バッファー容器８００、出口流路８２１、及び、流路拡大部８２２を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込み、溶離液回収容器３９０に付着した塩等の成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、廃液容器９００へと流出する。
【０１１７】
バッファー容器８００を設けることによって以下の効果がある。後述するように溶離液回収容器３９０には、第３洗浄液の次に、第１増幅液、及び、第２増幅液が流入するが、溶離液回収容器３９０に３つの流路を接続するのは好ましくない。その理由は、後述するように、多数の流路を設けると、検出の妨げとなり、又は増幅反応時に液の蒸発を抑制することができないためである。従って、第３洗浄液、第１増幅液、及び、第２増幅液の流路を合流させてから、溶離液回収容器３９０に接続することが考えられる。しかしながら、３つの流路を合流させると、合流部において、１つの液の流れが他の液の流れを引き起こす可能性がある。例えば、第３洗浄液を通水すると、合流部にて、第１増幅液、及び、第２増幅液の流れを引き起こす可能性がある。同様に、第１増幅液を通水すると、合流部にて、第２増幅液の流れを引き起こす可能性がある。
【０１１８】
本例では、バッファー容器８００によって、第３洗浄液、第１増幅液、及び、第２増幅液の流路を合流させるが、バッファー容器は、空気フィルタ８０６を介して大気圧に接続されている。従って、第３洗浄液を通水しても、第１増幅液、及び、第２増幅液の流れを引き起こすことはない。第１増幅液を通水しても、第２増幅液の流れを引き起こすことなない。洗浄工程の次に、核酸の溶離工程を実行する。
【０１１９】
ステップＳ５００の溶離工程を説明する。溶離液容器２７０には、核酸捕捉部７００の核酸捕捉フィルタ４５４によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液が分注されている。溶離液は、水或いはｐＨを７から９に調整した水溶液であってよい。溶離液の容量は、バッファー容器８００の容積より小さい。溶離液容器２７０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２７１が設けられている。図２に示したように、溶離液容器２７０の内周側には、空気流路２７２、流路拡大部２７３、及び、空気フィルタ２７６が設けられている。
【０１２０】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２７６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、溶離液容器２７０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、溶離液は溶離液容器２７０から出口流路２７１、及び、核酸捕捉部前容器４３０を経て核酸捕捉部７００に流れ込む。核酸捕捉部７００にて、核酸捕捉フィルタ４５４によって捕捉された核酸は、溶離液によって溶離される。溶離した核酸を含む溶離液は、核酸捕捉部７００から溶離液回収容器３９０に流れ込む。次に第１の増幅工程を実行する。
【０１２１】
ステップＳ６００の増幅工程を説明する。増幅工程は第１及び第２の増幅工程を含む。第１増幅液容器２９０には、核酸を増幅して検出するための第１増幅液２９７が分注されている。第１増幅液２９７は、例えばデオキシヌクレオシド三リン酸及び蛍光試薬等を含む試薬であってよい。第１増幅液２９７の容量は、バッファー容器８００の容積より小さい。第１増幅液容器２９０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２９１が設けられている。図２に示したように、第１増幅液容器２９０の内周側には、空気流路２９２、流路拡大部２９３及び空気フィルタ２９６が設けられている。
【０１２２】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって空気フィルタ２９６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第１増幅液容器２９０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第１増幅液２９７は第１増幅液容器２９０から出口流路２９１、及び、バッファー容器８００を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込む。溶離液回収容器３９０では、第１増幅液２９７によって核酸が増幅する。
【０１２３】
第１増幅液２９７が全て溶離液回収容器３９０に流れ込むと、モータ１１を停止し、溶離液回収容器３９０を加温装置１４によって加温する。加温装置を検査カートリッジの溶離液回収容器３９０の位置に移動してもよいが、保持ディスクを回転させて、検査カートリッジを加温装置の位置に移動してもよい。こうして、加温装置１４によって、溶離液回収容器３９０の温度は適温に制御される。
【０１２４】
次に第２の増幅工程を実行する。第２増幅液容器２８０には、核酸を増幅して検出するための第２増幅液２８７が分注されている。第２増幅液２８７は、増幅用の酵素を含む試薬であってよい。第２増幅液２８７の容量は、バッファー容器８００の容積より小さい。第２増幅液容器２８０の外周側には、折り返し部を有する出口流路２８１が設けられている。図２に示したように、第２増幅液容器２８０の内周側には、空気流路２８２、流路拡大部２８３及び空気フィルタ２８６が設けられている。
【０１２５】
穿孔機１３によって空気フィルタ２８６の上側のカートリッジカバー１９９を穿孔する。それによって、第２増幅液容器２８０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第２増幅液２８７は、第２増幅液容器２８０から出口流路２８１、バッファー容器８００、出口流路、及び、流路拡大部８２２を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込む。溶離液回収容器３９０では、第２増幅液２８７によって核酸が増幅する。
【０１２６】
第２増幅液２８７が全て溶離液回収容器３９０に流れ込むと、モータ１１を停止し、溶離液回収容器３９０を加温装置１４によって加温する。こうして、加温装置１４によって、溶離液回収容器３９０の温度は適温に制御される。
【０１２７】
温度制御された所定時間の間に、核酸が増幅する。最後に、ステップＳ７００の検査を行う。即ち、検出装置１５によって、溶離液回収容器３９０にて増幅された核酸が検出される。加温状態は、増幅及び検出に必要な時間、例えば３０分ないし２時間程度維持される。
【０１２８】
図２７は、全ての第２増幅液が溶離液回収容器３９０に流出した状態を示す。尚、この状態では、モータ１１は回転中である。図２８は、全ての第２増幅液が溶離液回収容器３９０に流出したのちに、モータ１１を停止した状態を示す。溶離液回収容器３９０には溶離液、第１増幅液、及び、第２増幅液が混合した液（増幅反応液）が保持されている。
【０１２９】
溶離液回収容器３９０の構造を説明する。溶離液回収容器３９０は外周側の円形の凹部である検出部８３１と内周側の略３角形の部分を有し、両者の間には堰の機能を有する仕切り壁８３２が設けられている。三角形部分は、中央の三角形の部分８３３とそれを囲む浅い溝８３４からなる。従って、中央の三角形の部分８３３は、周囲の溝８３４より突出している。
【０１３０】
三角形部分の内周側には、溶離液回収容器空気流路８２５が設けられ、その先に、流路拡大部８２３が設けられている。流路拡大部８２３の先には、空気流路３９２が設けられ、その先に流路拡大部３９３が設けられている。流路拡大部の先には、空気フィルタ３９６が設けられている。三角形部分の内周側には、更に、溶離液回収容器溶離液流路８２６が設けられ、その先に流路拡大部８２２が設けられている。流路拡大部８２２は、核酸捕捉部７００に接続され、且つ、出口流路８２１を介してバッファー容器８００に接続されている。
【０１３１】
検出部８３１には、上述のように、バッファー流路４９２が設けられ、その先に流路拡大部４９３が設けられている。流路拡大部４９３の先には、空気フィルタ４９６及び穿孔用空間４９９が設けられている。検出部８３１の外周側には、折り返し部を有する出口流路４９４が設けられ、出口流路４９４には流路拡大部４９５が設けられている。
【０１３２】
図２７に示すように、全ての第２増幅液が溶離液回収容器３９０に流出し且つモータ１１が回転中であるとき、溶離液回収容器３９０内の液面レベル６３１は、仕切り壁８３２より僅かに内周側にあり、且つ、出口流路４９４の流路拡大部４９５より外周側にある。
【０１３３】
図２８に示すように、モータ１１を停止すると、遠心力が作用しないから、溶離液回収容器３９０内の溶離液は、毛細管現象によって、内周側に移動し、浅い溝８３４を満たし、更に、周囲部分に接続された溶離液回収容器空気流路８２５及び溶離液回収容器溶離液流路８２６を満たす。しかしながら、溶離液回収容器空気流路８２５の先には流路拡大部８２３が設けられているから、液面の移動は液の表面張力によって妨げられ、流路拡大部８２３との境界で停止する。同様に、溶離液回収容器溶離液流路８２６の先には、流路拡大部８２２が設けられているから、液面の移動は液の表面張力によって妨げられ、流路拡大部８２２との境界で停止する。
【０１３４】
溶離液回収容器３９０内の溶離液は、毛細管現象によって、出口流路４９４内を進むが、流路拡大部４９５が設けられているから、液面の移動は液の表面張力によって妨げられ、流路拡大部４９５との境界で停止する。
【０１３５】
バッファー流路４９２の断面積は、バッファー流路４９２の毛細管力が出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５及び溶離液回収容器溶離液流路８２６の毛細管力より小さくなるように、設定される。一般に、流路の毛細管力は次の式によって表される。
【０１３６】
【数１】
【０１３７】
ここで、ｈは流路の高さ、ｗは流路の幅、γは液の表面張力、θは液の流路壁面に対する接触角である。本例のバッファー流路４９２の場合、流路の幅と深さの比がほぼ１で、幅が溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、溶離液回収容器溶離液流路８２６より大きく設定されている。従って、溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６内に液面を進入させる毛細管力（圧力）は、バッファー流路４９２内に液面を進入させる毛細管力より大きい。バッファー流路４９２の液面は、他の流路の液面の移動に従属的に応答し、最終的に、溶離液回収容器３９０側に戻る。これによって、溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６にて、液面が毛細管力によってスムーズに移動し、増幅反応液で満たされる。
【０１３８】
バッファー流路４９２を設けない場合、溶離液回収容器出口流路４９４、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６にて、液面が毛細管力によって移動しようとしても、それぞれが液を引っ張りあうために、液の移動がスムーズに達成されないおそれがある。
【０１３９】
また、増幅反応時に溶離液回収容器３９０を加温すると、その内部に滞留した空気が膨張する。この場合、バッファー流路４９２の液面が移動することによって体積の変化が吸収され、他の流路の液面は移動しない。
【０１４０】
また、バッファー流路を設ける代わりに、溶離液回収容器出口流路４９４の毛細管力が溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６の毛細管力より小さくなるように、構成してもよい。この場合、溶離液回収容器出口流路４９４がバッファー流路４９２の機能を提供する。即ち、溶離液回収容器出口流路４９４の液面が戻ることによって、他流路の液面の移動が達成される。
【０１４１】
本例では、溶離液回収容器３９０によって、溶離液、第１増幅液及び第２増幅液（増幅反応液）の総量を収容することができ、且つ、モータ１１が回転中に、溶離液回収容器３９０の液面レベル６３１は、図２７に示すように、仕切り壁８３２よりも内周側にあり、溶離液回収容器出口流路４９４の流路拡大部４９５より内周側にある。また、モータ１１が停止すると、溶離液回収容器３９０の液面レベルは、図２８に示すように、内周側の浅い溝８３４に移動する。このような構成によって、以下の効果がある。
【０１４２】
溶離液回収容器出口流路４９４に流路拡大部４９５が設けられているから、モータ１１が停止したとき、毛細管現象によって溶離液回収容器出口流路４９４内の液が折返し部を越えて進むことが阻止される。従って、再度、モータ１１を回転させたとき、液が溶離液回収容器出口流路４９４から廃液容器９００に流出することを防止することができる。従って、溶離液、第１増幅液、及び、第２増幅液を溶離液回収容器３９０内に確実に保持することができる。また、溶離液回収容器３９０内に洗浄液が流入した場合には、洗浄液の容量は、溶離液回収容器３９０の容積より大きいから、溶離液回収容器３９０内における洗浄液の液面レベルは、流路拡大部４９５より内周側になる。従って、遠心力による洗浄液の移動は流路拡大部４９５に妨げられることなく、廃液容器９００に流出する。
【０１４３】
また、モータ１１が停止したとき、毛細管現象によって、溶離液回収容器３９０内の液は、内周側に移動し、浅い溝８３４を経由して、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６に移動する。従って、液と空気の界面は、溶離液回収容器３９０内ではなく、溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２内に生成される。内液と空気の界面の面積は、流路断面積と同程度に小さくするこができる。即ち、液の蒸発面積を大幅に低減できるため、増幅反応中に蒸発により増幅反応液量が減少することを防止することができる。
【０１４４】
もし、溶離液回収容器３９０内に液と空気の界面が生成されると、液の蒸発面積が大きくなり、増幅反応中に蒸発により増幅反応液量が減少し、場合によっては消失する。増幅反応液量が減少すると、正確な検出が困難となる。それを防止するには、穿孔した穴を塞ぐ等の蒸発を防ぐ特別の操作を行う必要がある。
【０１４５】
図２９は、溶離液回収容器３９０の断面を示す。溶離液回収容器３９０の仕切り壁８３２の内周側には、空気８４０が滞留する。しかしがら、空気８４０は、仕切り壁８３２によって、外周側に移動することが阻止される。検出部８３１は、増幅反応液によって満たされ、気泡は存在しない。従って、検出部８３１の上面側又は下面側にから検出手段１５によって検出を行えば、空気と液の界面の存在、又は界面の移動によって検出が妨げられることなく安定して増幅反応の検出が行える。
【０１４６】
溶離液回収容器３９０の浅い溝８３４は、毛細管現象によって、溶離液回収容器３９０内の液を溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６に移動させる機能を有する。毛細管現象によって、液を溶離液回収容器空気流路８２５、及び、溶離液回収容器溶離液流路８２６に移動させることができるなら、他の構造を用いてもよい。例えば、毛細管力が強い他の形状又は他の材質を用いてもよい。浅い溝の代わりに深い溝を形成し、そこに、フィルタのような細孔を備えた別部材を設けてもよい。
【０１４７】
また、溶離液回収容器３９０の仕切り壁８３２は、図２９に示すように、カートリッジカバーとの仕切り壁の間に隙間を持つ、上面側が開口した堰のような形状をしている。しかしながら、空気８４０が検出部８３１に移動することを阻止することができれば、どのような形状であってもよく、例えば、深さ方向に細い溝が切られた仕切り壁であってもよい。
【０１４８】
また、本例の検査カートリッジでは、全ての穿孔場所に空気フィルタが設けられているが、試料が流入する容器に設けられた空気流路２２２、２３２、３３２、４２２、４３２、３９２、４９２、９０２に対してのみ設けてもよい。この場合、空気フィルタが設けられていない穿孔場所から、試薬がミスト状になって飛散する恐れがある。しかしながら、最も重要な試料の飛散を防止することができ、且つ、空気フィルタを充填する場所が減るため、製作が容易になる。
【０１４９】
また、複数の空気流路を合流させ、その先に空気フィルタを設けてもよい。それによって、空気フィルタを充填する場所が減少し、製作が容易になる。
【０１５０】
上述のように、本発明の例によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記基板には、空気流路と該空気流路を介して上記容器に接続されたフィルタ部が設けられ、上記カバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路及び上記フィルタ部を介して大気圧に接続される。
【０１５１】
上記空気流路には、毛細管力を減少させる手段が設けられている。上記毛細管力を減少させる手段は、流路の断面が大きくなる流路拡大部である。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性処理を施した領域である。上記空気流路は、上記容器の内周側端から内周方向に延びている。
【０１５２】
本発明の例によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続されている。
【０１５３】
上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を収容する試料容器と、第１の部分と該第１の部分より外周側にある第２の部分を有し上記試料容器に接続された試料保持容器と、を有し、遠心力を利用して、上記試料に含まれる比重が小さい部分を上記第１の部分に収容し、上記試料に含まれる比重が大きい部分を上記第２の部分に収容する。
【０１５４】
上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を保持する試料保持容器と試薬を収容する試薬容器と上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、を有し、上記試料保持容器と上記反応容器を接続する試料保持容器出口流路は上記試料保持容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器の内周側端にて終わり、上記試薬容器と上記反応容器を接続する試薬容器出口流路は上記試薬容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器に接続され、上記試料保持容器出口流路と上記試薬容器出口流路は上記折り返し部と上記反応容器の間の合流部にて合流するように接続され、上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させると、上記試薬の流れによって上記試料保持容器出口流路内の試料が引き込まれ上記試料保持容器から上記反応容器への流れを生じさせ、上記試料保持容器内の試料と上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させるとき、上記試料保持容器内の試料の液面の位置は、上記試料保持容器出口流路の折り返し部の最内周側の位置より外周側に配置される。
【０１５５】
上記試料保持容器出口流路から上記反応容器に流れる試料の流量は、上記試薬容器出口流路から上記反応容器に流れる試薬の流量より少ない。
【０１５６】
上記試料保持容器出口流路の流路抵抗は上記試薬容器出口流路の流路抵抗より大きい。上記試料保持容器出口流路の断面積は上記試薬容器出口流路の断面積より小さい。上記試料保持容器出口流路の折り返し部の最外周側の位置は、上記試薬容器出口流路の折り返し部の最外周側の位置より、内周側に配置されている。上記合流部から上記反応容器の入口までの半径方向の距離は上記試薬容器の最外周位置から上記合流部までの半径方向の距離より長い。上記合流部から上記反応容器の入口までの流路の断面積は、上記試料保持容器出口流路と上記試薬容器出口流路の流路の断面積のうち断面積の大きい方と等しいか又は、それより小さい。上記合流部から上記反応容器の入口までの流路と上記試料保持容器出口流路のなす角は、上記合流部から上記反応容器の入口までの流路と上記試薬容器出口流路のなす角より大きい。
【０１５７】
本発明の例によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、上記基板には、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部が設けられ、該核酸捕捉部は上記基板に装着された別部材として形成されたフィルタフォルダを有し、該フィルタフォルダには上記試料に含まれる核酸を捕捉する核酸捕捉フィルタが装着されている。
【０１５８】
上記フィルタフォルダは、上記基板の面のうち上記カバーが装着された側の面に装着され、上記フィルタフォルダの外面は上記カバーが装着された基板の面と同一平面を形成している。上記フィルタフォルダは、上記フィルタフォルダの全長よりも短い厚さの壁部を有し、該壁部は上記核酸捕捉フィルタの通水方向の上流側に配置されている。上記フィルタフォルダは、上記基板の面のうち上記カバーが装着された側の面と反対側に装着されている。上記フィルタフォルダは、上記核酸捕捉フィルタの通水方向の上流側に、上記核酸捕捉フィルタを一回の操作で通過する最大液量より大きな体積を有する液溜め部を備えている。上記検査カートリッジに形成された容器は、更に、核酸捕捉部前容器を備え、該核酸捕捉部前容器の最内周位置は上記反応容器の最外周位置より内周側にある。
【０１５９】
本発明によると、中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶液を収容する検出領域を有する検出容器と、上記検出容器から排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられている。
【０１６０】
上記基板には、上記核酸捕捉部によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液を収容する溶離液容器と該溶離液容器と上記核酸捕捉部を接続する溶離液容器出口流路が設けられ、遠心力を利用して、上記溶離液を上記溶離液容器から上記溶離液容器出口流路を経由して上記核酸捕捉部に移動させ、更に、該溶離液によって溶離した核酸を上記検出容器に導く。
【０１６１】
上記基板には、試薬を収容する試薬容器と該試薬容器に接続された試薬容器出口流路と該試薬容器出口流路からの試薬を上記検出容器に導くバッファー容器とが設けられ、遠心力を利用して、上記試薬を上記試薬容器から上記試薬容器出口流路を経由して上記バッファー容器に移動させ、更に、該試薬を上記検出容器に導く。
【０１６２】
上記検出容器は、内周側の第１の部分と外周側の第２の部分からなり、上記第１の部分と第２の部分の間には堰の機能を有する仕切り壁が設けられ、上記保持ディスクの回転を停止したとき、上記第１の部分に生成された気泡は上記仕切り壁によって上記第２の部分に移動することが阻止されるように構成されている。
【０１６３】
上記基板には、上記検出容器の第２の部分に接続されたバッファー流路が設けられ、該バッファー流路を覆うカバーを穿孔することによって上記検出容器の第２の部分は大気圧に接続される。
【０１６４】
上記第１の部分には、毛細管力が大きい毛細管力増大領域が設けられ、該毛細管力増大領域は、上記検出容器の上記第１の部分に接続された空気の排出を行う空気流路又は上記核酸捕捉部を通過した液又は試薬を導くための合流流路に接続され、それによって、上記保持ディスクの回転が停止したとき、上記検出容器の第１の部分の液面は上記検出容器に接続された空気流路と上記第１の部分の境界部と上記合流流路と上記第１の部分の境界部に配置される。
【０１６５】
上記毛細管力増大領域は、上記検出容器の第２の部分の深さに比較して浅い領域で構成されている。
【０１６６】
上記検出容器の第１の部分に接続された空気流路又は上記合流流路は、それぞれ、毛細管力を減少させる手段が設けられている。上記毛細管力を減少させる手段は、流路の断面が大きくなる流路拡大部である。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性処理を施した領域である。
【０１６７】
上記検出容器の第１の部分に接続された空気流路と上記合流流路は、上記検出容器の第１の部分の内周側端から内周方向に延びている。
【０１６８】
上記流路は、上記検出容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記回収容器の内周側端にて終わり、内周側の上記検出容器から外周側の上記回収容器へ溶液を移動させる流路を含み、該流路の上記検出容器の外周側端と上記折り返し部の間には毛細管力を減少させる手段が設けられている。
【０１６９】
上記毛細管力を減少させる手段は、流路の断面が大きくなる流路拡大部である。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性処理を施した領域である。
【０１７０】
更に、上記検出容器内の溶液を加温するための加温装置と上記検出容器内の溶液より所定の物質を検出するための検出装置とを有する。
【０１７１】
本発明によると、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記基板に垂直な回転軸線周りの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析カートリッジにおいて、
上記基板には、空気流路が設けられ、該空気流路を覆うカバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路を介して大気圧に接続されるように構成されている。
【０１７２】
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器の内周側端にて終わる。
【０１７３】
上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、上記核酸捕捉部によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液を収容する溶離液容器と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶離液を収容する検出領域を有する検出容器と、該検出容器に洗浄液を供給するバッファー容器と、上記検出容器からの排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられている。
【０１７４】
上記核酸捕捉部は上記基板に形成された係合部と該係合部に装着された別部材として形成されたフィルタフォルダを有し、該フィルタフォルダには上記試料に含まれる核酸を捕捉する核酸捕捉フィルタが装着されている。
【０１７５】
上記空気流路を介して上記容器に接続されたフィルタ部が設けられ、上記カバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路及び上記フィルタ部を介して大気圧に接続されるように構成されている。上記折り返し部の内周方向に向かう部分に流路の断面積が大きくなる流路拡大部が設けられている。
【０１７６】
上記折り返し部の内周方向に向かう部分に毛細管力を減少させる手段が設けられている。上記毛細管力を減少させる手段は、流路に疎水性領域を施した領域である。
【０１７７】
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明による化学分析装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明による検査カートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の操作手順を説明するための説明図である。
【図４】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の手順の詳細を説明するための説明図である。
【図５】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図６】本発明による検査カートリッジの試料容器を含む部分の詳細を示す図である。
【図７】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図８】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図９】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１０】本発明による検査カートリッジの試料容器、血清定量容器及び血球貯蔵容器を含む部分の詳細を示す図である。
【図１１】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１２】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１３】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１４】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１５】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１６】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部の構成図である。
【図１７】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【図１８】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【図１９】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部の他の例の構成図である。
【図２０】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２１】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２２】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２３】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２４】本発明による検査カートリッジの第２洗浄液容器の動作を説明するための説明図である。
【図２５】本発明による検査カートリッジの第２洗浄液容器の動作を説明するための説明図である。
【図２６】本発明による検査カートリッジの第２洗浄液容器の動作を説明するための説明図である。
【図２７】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図２８】本発明による検査カートリッジの溶離液回収容器の動作を説明するための説明図である。
【図２９】本発明による検査カートリッジの溶離液回収容器の断面構成を示す図である。
【図３０】本発明による検査カートリッジの試料容器、血清定量容器及び血球貯蔵容器を含む部分の詳細を示す図である。
【図３１】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部の構成図である。
【図３２】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【図３３】本発明による検査カートリッジの核酸捕捉部のフィルタフォルダの構成図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１…化学分析装置、２…検査カートリッジ、１１…モータ、１２…保持ディスク、１３…穿孔機、１４…加温装置、１５…検出装置、１９９…カートリッジカバー、２２０…溶解液容器、２３０…追加液容器、２４０、２５０、２６０…洗浄液容器、２７０…溶離液容器、２８０、２９０…増幅液容器、３１０…試料容器、３１１…血球貯蔵容器、３１２…血清定量容器、３９０…溶離液回収容器、４２０…血清反応容器、４３０…核酸捕捉部前容器、７００…核酸捕捉部、８００…バッファー容器、９００…廃液容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記基板には、空気流路と該空気流路を介して上記容器に接続されたフィルタ部が設けられ、上記カバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路及び上記フィルタ部を介して大気圧に接続されるように構成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の化学分析装置おいて、上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を収容する試料容器と、第１の部分と該第１の部分より外周側にある第２の部分を有し上記試料容器に接続された試料保持容器と、を有し、遠心力を利用して、上記試料に含まれる比重が小さい部分を上記第１の部分に収容し、上記試料に含まれる比重が大きい部分を上記第２の部分に収容することを特徴とする化学分析装置。
【請求項４】
請求項２に記載の化学分析装置おいて、上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を保持する試料保持容器と試薬を収容する試薬容器と上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、を有し、上記試料保持容器と上記反応容器を接続する試料保持容器出口流路は上記試料保持容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器の内周側端にて終わり、上記試薬容器と上記反応容器を接続する試薬容器出口流路は上記試薬容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器に接続され、
上記試料保持容器出口流路と上記試薬容器出口流路は上記折り返し部と上記反応容器の間の合流部にて合流するように接続され、上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させると、上記試薬の流れによって上記試料保持容器出口流路内の試料が引き込まれ上記試料保持容器から上記反応容器への流れを生じさせ、
上記試料保持容器内の試料と上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させるとき、上記試料保持容器内の試料の液面の位置は、上記試料保持容器出口流路の折り返し部の最内周側の位置より外周側に配置されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項５】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、
上記基板には、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部が設けられ、該核酸捕捉部は上記基板に装着された別部材として形成されたフィルタフォルダを有し、該フィルタフォルダには上記試料に含まれる核酸を捕捉する核酸捕捉フィルタが装着されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項６】
請求項５に記載の化学分析装置おいて、上記フィルタフォルダは、上記フィルタフォルダの全長よりも短い厚さの壁部を有し、該壁部は上記核酸捕捉フィルタの通水方向の上流側に配置されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項７】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、
上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶液を収容する検出領域を有する検出容器と、上記検出容器から排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項８】
請求項７に記載の化学分析装置おいて、上記検出容器は、内周側の第１の部分と外周側の第２の部分からなり、上記第１の部分と第２の部分の間には堰の機能を有する仕切り壁が設けられ、上記保持ディスクの回転を停止したとき、上記第１の部分に生成された気泡は上記仕切り壁によって上記第２の部分に移動することが阻止されるように構成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項９】
請求項８に記載の化学分析装置おいて、上記基板には、上記検出容器の第２の部分に接続されたバッファー流路が設けられ、該バッファー流路を覆うカバーを穿孔することによって上記検出容器の第２の部分は大気圧に接続されることを特徴とするとする化学分析装置。
【請求項１０】
凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記基板に垂直な回転軸線周りの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析カートリッジにおいて、
上記基板には、空気流路が設けられ、該空気流路を覆うカバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路を介して大気圧に接続されるように構成されていることを特徴とする化学分析用カートリッジ。
【請求項１１】
請求項１０記載の化学分析カートリッジにおいて、上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、上記核酸捕捉部によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液を収容する溶離液容器と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶離液を収容する検出領域を有する検出容器と、該検出容器に洗浄液を供給するバッファー容器と、上記検出容器からの排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられていることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【請求項１】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記基板には、空気流路と該空気流路を介して上記容器に接続されたフィルタ部が設けられ、上記カバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路及び上記フィルタ部を介して大気圧に接続されるように構成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の化学分析装置おいて、上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を収容する試料容器と、第１の部分と該第１の部分より外周側にある第２の部分を有し上記試料容器に接続された試料保持容器と、を有し、遠心力を利用して、上記試料に含まれる比重が小さい部分を上記第１の部分に収容し、上記試料に含まれる比重が大きい部分を上記第２の部分に収容することを特徴とする化学分析装置。
【請求項４】
請求項２に記載の化学分析装置おいて、上記検査カートリッジに形成された容器は、試料を保持する試料保持容器と試薬を収容する試薬容器と上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、を有し、上記試料保持容器と上記反応容器を接続する試料保持容器出口流路は上記試料保持容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器の内周側端にて終わり、上記試薬容器と上記反応容器を接続する試薬容器出口流路は上記試薬容器から始まり内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して上記反応容器に接続され、
上記試料保持容器出口流路と上記試薬容器出口流路は上記折り返し部と上記反応容器の間の合流部にて合流するように接続され、上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させると、上記試薬の流れによって上記試料保持容器出口流路内の試料が引き込まれ上記試料保持容器から上記反応容器への流れを生じさせ、
上記試料保持容器内の試料と上記試薬容器内の試薬を遠心力を利用して上記反応容器に移動させるとき、上記試料保持容器内の試料の液面の位置は、上記試料保持容器出口流路の折り返し部の最内周側の位置より外周側に配置されることを特徴とする化学分析装置。
【請求項５】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、
上記基板には、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部が設けられ、該核酸捕捉部は上記基板に装着された別部材として形成されたフィルタフォルダを有し、該フィルタフォルダには上記試料に含まれる核酸を捕捉する核酸捕捉フィルタが装着されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項６】
請求項５に記載の化学分析装置おいて、上記フィルタフォルダは、上記フィルタフォルダの全長よりも短い厚さの壁部を有し、該壁部は上記核酸捕捉フィルタの通水方向の上流側に配置されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項７】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記内周側の容器から上記外周側の容器へ溶液を移動させる流路は、上記内周側の容器の外周側端から始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を経由して、上記外周側の容器に接続され、
上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶液を収容する検出領域を有する検出容器と、上記検出容器から排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項８】
請求項７に記載の化学分析装置おいて、上記検出容器は、内周側の第１の部分と外周側の第２の部分からなり、上記第１の部分と第２の部分の間には堰の機能を有する仕切り壁が設けられ、上記保持ディスクの回転を停止したとき、上記第１の部分に生成された気泡は上記仕切り壁によって上記第２の部分に移動することが阻止されるように構成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項９】
請求項８に記載の化学分析装置おいて、上記基板には、上記検出容器の第２の部分に接続されたバッファー流路が設けられ、該バッファー流路を覆うカバーを穿孔することによって上記検出容器の第２の部分は大気圧に接続されることを特徴とするとする化学分析装置。
【請求項１０】
凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記基板に垂直な回転軸線周りの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析カートリッジにおいて、
上記基板には、空気流路が設けられ、該空気流路を覆うカバーを穿孔することによって上記容器は上記空気流路を介して大気圧に接続されるように構成されていることを特徴とする化学分析用カートリッジ。
【請求項１１】
請求項１０記載の化学分析カートリッジにおいて、上記基板には、試料を保持する試料保持容器と、試薬を収容する試薬容器と、上記試料に上記試薬を反応させるための反応容器と、上記試料に含まれる核酸を捕捉するための核酸捕捉部と、上記核酸捕捉部によって捕捉された核酸を溶離させるための溶離液を収容する溶離液容器と、該核酸捕捉部からの核酸を含む溶離液を収容する検出領域を有する検出容器と、該検出容器に洗浄液を供給するバッファー容器と、上記検出容器からの排出された溶液を回収する回収容器と、が設けられていることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００６−２００９２３（Ｐ２００６−２００９２３Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０３２７（Ｐ２００５−１０３２７）
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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