化学分析装置
【課題】
試料と試薬を混合および反応させる検査カートリッジの構造を簡易化する。
【解決手段】
化学分析装置に用いる検査カートリッジ２は、試薬を収納可能な複数の試薬容器が形成された試薬カートリッジ５１と、この試薬カートリッジに接続され反応容器が形成された反応カートリッジ５２とを有する。試薬容器および反応容器は、基板とこの基板表面に形成した凹部を覆うカバーとから構成される。複数の試薬容器と反応容器とを接続する流路を試薬カートリッジおよび反応カートリッジに形成する。この流路は試薬カートリッジと反応カートリッジとの接続部において基板の内部に形成されている。
試料と試薬を混合および反応させる検査カートリッジの構造を簡易化する。
【解決手段】
化学分析装置に用いる検査カートリッジ２は、試薬を収納可能な複数の試薬容器が形成された試薬カートリッジ５１と、この試薬カートリッジに接続され反応容器が形成された反応カートリッジ５２とを有する。試薬容器および反応容器は、基板とこの基板表面に形成した凹部を覆うカバーとから構成される。複数の試薬容器と反応容器とを接続する流路を試薬カートリッジおよび反応カートリッジに形成する。この流路は試薬カートリッジと反応カートリッジとの接続部において基板の内部に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学分析装置及びそれに用いる検査カートリッジに係り、特に自動的に分析するのに好適な生化学分析装置及びそれに用いる検査カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の生化学分析装置の例が、特許文献１に記載されている。このパンフレットに記載のＤＮＡを含む液体試料からＤＮＡを抽出する方法では、ＤＮＡ混合液を無機基体としてのガラスフィルタに通過させた後に、洗浄液と溶離液を通過させてＤＮＡだけを回収している。そして、ガラスフィルタを回転可能な構造体に設け、洗浄液や溶離液等の試薬を同じ構造体内の各試薬リザーバに保持している。各試薬は、構造体の回転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が開かれて、ガラスフィルタ内を通過する。
【０００３】
従来の生化学分析装置の他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の化学分析装置では、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、分析している。そして、一体型カートリッジ内部に溶解液や洗浄液、溶離液等の試薬と核酸を捕獲する捕獲構成部品を備えている。核酸を含む試料をカートリッジ内部に注入した後に、試料と溶離液を混合させて捕獲構成部品に通過させ、捕獲構成部品に洗浄液を通過させる。その後、捕獲構成部品に溶離液を通過させ、捕獲構成部品を通過した後の溶離液をＰＣＲ試薬に接触させて反応チャンバへ送っている。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第００／７８４５５号パンフレット
【特許文献２】特表２００１−５２７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の装置では、１度だけ作動する多数のバルブを設けて、試薬やＤＮＡ混合液等の流体の流れを制御している。このバルブでは、封止部に加熱すると溶けるワックス等を使用する。ワックスを用いて流路を物理的に閉じているので、確実に液の流れを制御できる利点を有する。しかしながら、封止部をバルブ毎に設ける必要があること、および封止部を加熱する手段が必要となることのため、回転ディスクが複雑化する。その結果、分析シーケンスを実現する装置が複雑化する。また、回転ディスク内にフィルタを装着するが、装着を容易にするにはフィルタを柔軟にする必要がある。その場合、フィルタ部から流体が漏れる恐れがある。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載の装置では、一体型流体操作カートリッジを用いている。このカートリッジでは、複数の試薬を試薬チャンバからバルブを介在させた微細流路に送液しているので、カートリッジがバルブを多数備えなければならず、カートリッジの構造が複雑化する。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、生化学分析装置を小型化および簡素化することにある。本発明の他の目的は、生化学分析装置に用いるカートリッジにおいて、複雑なバルブを不要にすることにある。本発明のさらに他の目的は、生化学分析装置において、多数の試料と試薬の混合や反応、検出を自動的に実行することにある。そして本発明は、これらの目的の少なくともいずれかを達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の特徴は、回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器が形成された試薬カートリッジと、この試薬カートリッジに接続され反応容器が形成された反応カートリッジとを有し、前記試薬容器および反応容器は、基板とこの基板表面に形成した凹部を覆うカバーとから構成されており、複数の前記試薬容器と前記反応容器とを接続する流路を試薬カートリッジおよび反応カートリッジに形成し、この流路は試薬カートリッジと反応カートリッジとの接続部において基板の内部に形成されているものである。また、この化学分析装置に使用する検査カートリッジが上記特徴を備えている。
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器と前記試薬容器の外周側に液を移送するための流路と前記流路が接続され、前記試薬容器の外周側に配置された反応容器を備えたものである。また、この化学分析装置に使用する検査カートリッジが上記特徴を備えている。
【０００９】
そして、反応カートリッジに被検査試料中の物質を捕捉または結合する結合部を形成し、この結合部に、結合フィルタを保持するフィルタホルダが着脱自在に設けられており、このフィルタホルダは、結合フィルタの挿入方向がこの検査カートリッジを化学分析装置で使用するときの半径方向位置から傾いた方向に配置されるのが良く、試薬容器に接続する前記流路は、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、前記内周側に延びる部分に流路断面積を拡大した流路拡大部を形成し、さらには、この折り返し流路は、外周側に延びる部分に絞り部を有するのがよい。また、試薬容器に接続する前記流路は、試薬容器の外周部で試薬容器と接続され、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、この流路あるいは試薬容器から分岐した流路の端部に、空気流路とこの空気流路に接続する退避容器とを設け、この退避容器を試薬容器の外周端よりも内周側に配置するのが良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カートリッジにおいて、試薬や試料の各チャンバから分析部等に試薬や試料を導く流路内の流れを、カートリッジに作用する遠心力を利用して制御したので、複雑なバルブが不要となり、カートリッジおよびそれを用いる生化学分析装置を小型化および簡素化できる。また、カートリッジを回転させるだけで済み、多数の試料と試薬の混合や反応、検出を自動的に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る生化学分析装置およびそれに用いるカートリッジの一実施例を、図面を用いて説明する。本実施例は、遺伝子分析装置１の場合である。図１に、遺伝子分析装置１を斜視図で示す。遺伝子分析装置１は、縦軸状に配置されたモータ１１と、モータ１１の出力軸に取り付けられ、モータ１１で回転駆動される保持ディスク１２とを有する。保持ディスク１２の周方向には、同一形状の検査カートリッジ２が多数配置されている。検査カートリッジ２の上方であって、検査カートリッジ２に形成した流路またはチャンバに対応した位置に、液体の流動を制御する穿孔機１３が配置されている。さらに、検査カートリッジ２の上方には、加温装置１４や検出装置１５が配置されている。
【００１２】
このように構成した生化学分析装置である遺伝子分析装置１を用いた分析においては、操作者が検査または分析項目に応じて検査カートリッジ２を用意し、保持ディスク１２に装着する。装着された検査カートリッジ２は、モータ１１の起動停止および穿孔機１３の動作により、検査カートリッジ２内に形成された流路を試薬や試料が流動する。そして、流体の遺伝子検査が実行される。
【００１３】
遺伝子分析装置１に用いる検査カートリッジ２の詳細を、図２に斜視図で、その分解斜視図を図３に示す。検査カートリッジ２は、ほぼ平行な平行部を有する反応カートリッジ５２と先すぼまりの扇形部を有する試薬カートリッジ５１とから形成されている。そして、試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を検査の前に予め接続する。その後、検査カートリッジ２を、遺伝子分析装置１の保持ディスク１２中心に向けて、保持ディスク１２に取り付ける。保持ディスク１２の中心側が、上流側となる。
【００１４】
検査カートリッジ２の上面には、凹凸が形成されている。この凹凸で試薬等の密閉流路および容器を形成するために、フィルムあるいは薄板等でできた図示しないカートリッジカバーが、検査カートリッジ２の上面全体を覆っている。カートリッジカバーは、検査カートリッジ２に接着あるいは接合されている。
検査に必要な試薬を収容する複数の試薬容器２２０〜２９０が検査カートリッジ２の試薬カートリッジ５１に、それぞれ形成されている。これらの試薬容器２２０〜２９０には、予め所定量の試薬が分注されている。
【００１５】
ここで、各試薬容器２２０〜２９０に接続する出口流路２２１〜２９１は、試薬容器２２０〜２９０を出た後に一端内周側に折り返してから反応カートリッジ５２側に流出するよう折返し流路になっている。これらの出口流路２２１〜２９１は、試薬カートリッジ５１の端面に形成された接続部７２まで延びている。各試薬容器２２０〜２９０の内周側には、空気流路２２２〜２９２が形成されており、その先端部には、空気流路２２２〜２９２よりも断面積の大きな穿孔用の空間２２６〜２９６が形成されている。
【００１６】
試薬カートリッジ５１には、検査カートリッジ２にサンプルである全血試料を投入するための試料容器３１０が形成されている。この試料容器３１０の下流側には、試薬と試料を所定の動作にしたがって操作するための血清定量容器３１２と血球貯蔵容器３１１が隣り合って形成されている。
【００１７】
反応カートリッジ５２には、試薬と試料を反応させる血清反応容器４２０、結合前容器４３０、バッファー容器８００、溶離液回収容器３９０が形成されている。最外周側には、検査カートリッジ２のほぼ幅全体にわたって、廃液容器９００が形成されている。上記各容器には、流路が接続されており、試薬や試料を所定の手順で流通させることが可能になっている。
【００１８】
このように構成した検査カートリッジ２の組み立て手順を以下に説明する。各試薬容器２２０〜２９０に、予め試薬を所定量分注する。試薬カートリッジ５１および反応カートリッジ５２に凹部として形成された各容器と流路全体を、図示しないカートリッジカバー１９９でそれぞれ封止する。試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を接続する試薬カートリッジ接続部７２が試薬カートリッジ５１側端面に設けられている。試薬カートリッジ接続部７２は使用時まで、図示しない接続口封止手段７１で封止されている。これにより、試薬カートリッジ５１内に分注された各試薬は、試薬カートリッジ５１内に密閉されており、使用時まで保管される。
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を結合するために、試薬カートリッジ５１の反応カートリッジ側５２端面であって両側部から試薬カートリッジ接続突き出し部７５が突出して設けられている。また、試薬カートリッジ５１の側端面中央部には、試薬カートリッジ接続凹部７６が形成されている。
【００１９】
反応カートリッジ５２には、試薬カートリッジ接続突き出し部７５に組み合うように、反応カートリッジ接続凹部８５が、試薬カートリッジ５１側端部の中央部には、試薬カートリッジ接続凹部７６と組み合うように、反応カートリッジ接続突き出し部８６が設けられている。
【００２０】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を接続する直前に、試薬カートリッジ接続部７２から接続口封止手段７１を剥ぎ取る。試薬カートリッジ接続部７２には、試薬カートリッジ接続口７３が設けられている。各試薬容器２２０〜２９０に接続する流路を試薬カートリッジ接続口７３に連通させる接続準備流路７４が、試薬カートリッジ５１の反応カートリッジ側端部に形成されている。なお、１個の試薬カートリッジ接続部７２に、複数の試薬カートリッジ接続口７３が形成されている。接続準備流路７４は、試薬カートリッジ５１の上面に刻まれた流路２２１〜２９１の端部に形成されており、試薬カートリッジ接続口７３に連通するように、試薬カートリッジ５１上面から概略垂直な穴部とそれに引き続く水平部とを有している。
【００２１】
反応カートリッジ５２には、試薬カートリッジ５１の接続部７２に対応する凹形状の反応カートリッジ接続口８１が形成されており、試薬カートリッジ接続部７２が嵌合する。反応カートリッジ接続部８１の底面には、反応カートリッジ接続口８２が形成されている。反応カートリッジ接続口８２は、血清反応容器４２０および結合前容器４３０、バッファー容器８００に連通いる。
【００２２】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を、それぞれの接続部を対向させて組み合わせ、接続および固定する。固定方法は、例えば、試薬カートリッジ接続部７１を反応カートリッジ接続部８１に圧入する方法を用いる。また、反応カートリッジ接続部８１は凹んで形成されているので、その凹みにパッキン９２を予め配設する。このように、試薬カートリッジ突き出し部７５と反応カートリッジ凹部８５および試薬カートリッジ凹部７６と反応カートリッジ８６とを、各々組み合わせるだけで、試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を容易に接続できる。
【００２３】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２との接続状態を、図４に部分縦断面図で示す。結合前容器４３０に連通する流路部であり、試薬カートリッジ接続部７２が反応カートリッジ接続部８１に嵌合している。試薬カートリッジ５１の上面に形成した流路は、試薬カートリッジ接続口７３にに連通する前に、Ｌ字状に形成された接続準備流路７４により垂直方向から水平方向に流れの向きを変えられている。これにより、試薬カートリッジ接続口７３をカートリッジカバー１９９から離すことが可能になる。接続準備流路７４が設けられていないと、試薬カートリッジ接続口７３と反応カートリッジ接続口８２を形成するためにカートリッジカバー１９９でそれらの上面を覆わなければならず、パッキン９２の挿入、あるいは圧入による嵌合が困難になる。このため、漏れのない接続部とすることが困難となる。
【００２４】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２とを接続および固定したので、検査カートリッジ２を必要数だけ保持ディスク１２に装着する。サンプルとして全血を用い、ウイルス核酸を抽出及び分析する様子を、図５、６に示した手順書および図７〜図１２、図１７に示した検査カートリッジ２の上面図を用いて説明する。
【００２５】
（１）検査を始めるに当たり、操作者は図７で示すように、真空採血管等で採血した全血５０１を、検査カートリッジ２の試料注入口３０１から試料容器３１０に注入する。その際、試料注入口３０１上に配置したカートリッジカバー１９９を、穿孔手段を用いて穿孔して、試料注入口３０１の部分を外部に開口する。検査カートリッジ２の外部に、全血が飛散するのを防止するために、全血５０１を注入したら試料注入口３０１上の部位を、シールあるいはキャップ等で塞ぐ。溶解液容器２２０および追加溶解液容器２３０、第１洗浄液容器２４７、第２洗浄液容器２５７、第３洗浄液容器２６０、溶離液容器２７０、第１増幅液容器２９０、第２増幅液容器２８０からなる試薬容器のそれぞれに、予め溶解液２２７および追加液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を所定量分注されている。
【００２６】
（２）次に、試料容器穿孔部３１９と血清反応容器穿孔部４２６を覆うカートリッジカバーを、穿孔機１３を用いて穿孔する。試料容器穿孔部３１９と血清反応容器穿孔部４２６は、外部空気と連通する。なお、本実施例では穿孔機１３を用いて機械的に穴を開けているが、熱を付与してカバーを溶かしたり、カートリッジカバーに開口部を形成し、外部と連通させてもよい。また、本実施例では穿孔により外部空気とカートリッジ内部の空気を連通させているが、重要なのは、空気が自由に穿孔部を通過できることであり、例えば、外部空気ではなく、カートリッジ上に別途設けた空間に連通させる、あるいは穿孔した場所同士が相互に連通されるような構成としても良い。
【００２７】
このとき、溶離液退避容器穿孔部１７６と、第１増幅液退避容器穿孔部１９６と、第２増幅液退避容器穿孔部１８６と、第３洗浄液退避容器１６６を覆うカートリッジカバーも穿孔する。これら４箇所の穿孔の理由については別途後述する。
【００２８】
（３）血清分離（図６のステップ１０１０）：遺伝子検査装置１のモータ１１を駆動して、保持ディスク１２を回転させる。（図５のステップ９１２、図６のステップ１０１２：以下の記載において同様）試料容器３１０に注入した全血５０１は、保持ディスク１２が回転して発生した遠心力により、回転中心９９から半径方向外向きの力を受け、外周側に流動する（図８参照）。そして、試料容器３１０に連通する血清定量容器３１２へ、さらに血清定量容器３１２に連通する血球貯蔵容器３１１に流れ込む。
【００２９】
全血試料５０１の投入量を、血球貯蔵容器３１１と血清定量容器３１２がちょうど満たされる程度に設定する。検査カートリッジ２内における試料５０１の液位６０１は、遠心力により保持ディスク１２の回転中心９９を中心とする同心円となる。そこで、血清定量容器３１２に設けた血清定量容器折り返し流路３１８の折り返し位置を、液位６０１より内周側に設定する。これにより、試料５０１に遠心力が付加されているときは、折返し位置流路３１８の折り返し位置を越えて試料５０１が外周側に流れることがなく、血球貯蔵容器３１１と血清定量容器３１２内に保持される。
【００３０】
（４）保持ディスク１２の回転を継続する。全血５０１は、血球と血清に遠心分離される（ステップ９１４、１０１４）。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内に血清５０３だけが残る。この一連の血清分離動作時に、検査カートリッジ２内の各試薬容器２２０〜２９０には、各試薬２２７〜２９７とともに封入された微量の空気が残っているが、空気流路２２２〜２９２を試薬充填時にカートリッジカバーで覆っているので、新たに空気は流入しない。各試薬２２７〜２９７に遠心力が付加され、試薬容器２２０〜２９０の内部で試薬２２７〜２９７が外周側に偏る。このときの液位が、試薬容器２２０〜２９０に接続した折り返し流路２２１〜２９１より内周側に位置するように折り返し流路２２１〜２９１位置を設定する。
【００３１】
遠心力により、各試薬２２７〜２９７の一部が、折り返し流路２２１〜２９１に流出すると、折り返し流路２２１〜２９１に流入した試薬２２７〜２９７の体積分だけ、試薬２２７〜２９７を充填したときに封入された空気が膨張する。その結果、試薬容器２２０〜２９０内の空気圧力が低下し、負圧となる。この負圧と遠心力とが釣り合い、試薬２２７〜２９７は折り返し流路２２１〜２９１を越えて流出することがない。したがって、血清分離動作時には、各試薬２２７〜２９７は、試薬容器２２０〜２９０に保持される。
【００３２】
試薬カートリッジ５１の側部に位置する試薬容器２４０〜２６０および中央部に位置する試薬容器２２０、２３０に接続する折り返し流路２２１〜２６１では、試薬容器２２０〜２６０と折り返し流路２２１〜２６１との接続部から内周側に向かう部分の中間部に、流路断面積を拡大させた流路拡大部２２８〜２６８を形成している（図８参照）。流路拡大部２２８〜２６８を形成して折返し流路２２１〜２６１の体積を増加させたので、空気膨張量が増加する。その結果、負圧量が増大し、より確実に試薬２２７〜２６７を試薬容器２２０〜２６０内に保持できる。
試薬容器２６０〜２９０内に試薬２６１〜２９１をさらに確実に保持するため、第３洗浄液退避容器１６０および溶離液退避容器１７０、第２増幅液退避容器１８０、第１増幅液退避容器１９０を接続している。これら退避容器１６０〜１９０の作用を、図９を用いて、溶離液退避容器１７０を例にとり説明する。
【００３３】
溶離液容器２７０は丸い部分とそれに続く棒状部分とから構成されており、棒状部分の最外周６６７側位置よりも内周側位置６６８から、溶離液退避容器１７０に接続する流路が分岐して形成されている。この分岐流路の内周側先端部であって溶離液容器２７０よりもやや外周側に、溶離液退避容器１７０を形成している。溶離液退避容器１７０に、流路を介して溶離液退避容器穿孔部１７６が接続されている。溶離液退避容器穿孔部１７６は、溶離液退避容器１７０よりも内周側に位置しており、この血清分離時にはすでに穿孔手段により穿孔されている。このとき、溶離液容器２７０よりも内周側であって溶離液容器２７０に流路を介して接続された溶離液容器穿孔部２７６はまだ穿孔されていない。
【００３４】
この状態で遠心力を受けると、図９に示すように、溶離液容器２７０内に充填された溶離液２７７は、外周側に偏り、折り返し流路２７１に溶離液２７７が入り込む。同様に、溶離液退避容器１７０にも溶離液２７７が流入する。溶離液退避容器１７０は、溶離液退避容器穿孔部１７６が穿孔されているので外部と連通しており、溶離液退避容器１７０内の空気が排出され、溶離液２７７と置換される。その結果、折り返し流路２７１内に流入した溶離液２７７と溶離液退避容器１７０流入した溶離液２７７の液位２６６は、ほぼ同じになる。溶離液退避容器１７０を設けて溶離液２７７を溶離液退避容器１７０に流入させ、空気の膨張体積を増大させているので、より大きな負圧を発生させることができ、より確実に溶離液２７７が折り返し流路２７１に流出するのを回避できる。
【００３５】
試薬容器２２０〜２６０では流路拡大部２２８〜２６８を形成していたが、試薬容器２７０〜２９０では退避容器１７０〜１９０を設けている。この差は、試薬量の多寡に関係する。試薬量の少ないときに流路拡大部を過度に大きくすると、試薬を流出させる処理時に折り返し流路に試薬が残りやすくなる。この不具合を回避するために、試薬量の少ない容器については退避容器を設け、試薬量の多い場合には流路拡大部で対処する。溶離液退避容器１７０を、溶離液容器２７０の最外周位置６６７より内周側位置６６８で溶離液容器２７０と接続したので、溶離液容器穿孔部２７６を穿孔し溶離液２７７を流出させる処理では、溶離液退避容器１７０に進入した液が全て溶離液容器２７０に戻り、液残りの発生を防止できる。
【００３６】
各試薬容器穿孔部２２６〜２８６を覆うカートリッジカバー１９９を穿孔すると、穿孔された容器穿孔部２２６〜２８６に接続された試薬容器２２０〜２８０には、外部から空気が流入し負圧が発生しない。このため、モータ１１を回転させると、試薬２２７〜２８７は折り返し流路２２１〜２８１の最内周部を越えて下流側へ流出する。折り返し流路２２１〜２８１を越えて試薬２２７〜２８７が流れ始めるとサイホンが形成され、全て流出する。なお、各折り返し流路２２１〜２８１には、最内周から下流側の部分の途中に、流路断面積を狭めた折り返し流路絞り部１２０を形成している。
【００３７】
折り返し流路絞り部１２０の作用を、図１０を用いて、溶離液容器２７０を例にとり説明する。溶離液容器穿孔部２７６を覆うカートリッジカバー１９９を穿孔し、モータ１１を回転させると、溶離液容器２７０には負圧が発生しないので、溶離液２７７が折り返し流路２７１から下流側へ流出する。特に、折り返し流路２７１の最内周部を過ぎると、遠心力が作用して折り返し流路２７１内から速やかに流れ出る。このとき、溶離液容器２７０の最外周側から折り返し流路２７１の内周側に向かう溶離液２７７の流量が十分大きくないと、折り返し流路２７１の最内周部を過ぎた溶離液２７７は流路の一部だけを満たして流れる恐れがある。流路断面を満たして流れないと、折り返し流路２７１でサイホンが形成されない。このとき、試薬容器２７０内の折り返し流路２７１より外周側の溶離液２７７は、下流側に流れることができず、液位６６９の位置まで流れると流動が停止する。その結果、多量の液残りが生じる。
【００３８】
この不具合を回避するために、本実施例では折り返し流路絞り部１２０を設けている。折り返し流路２７１の最内周部を過ぎた溶離液の流動抵抗が増大し、流量が抑制される。その結果、折り返し流路２７１に確実にサイホンが形成され、全ての溶離液２７７を流出させることが可能になる。折り返し流路絞り部１２０は、折り返し流路２７１の最内周部よりも下流側であれば、流路幅や流路深さを不連続に変化させたものでも、徐々に流路断面積を絞るものでも、いずれでもよい。
【００３９】
（５）所定時間だけ保持ディスク１２を回転させると（ステップ９１６）、血清の遠心分離動作が終了し、検査カートリッジ２が停止する。
【００４０】
（６）溶解液２２７を使用する処理（ステップ１０１６）においては、穿孔機１３が溶解液容器穿孔部２２６を穿孔する（ステップ９１８）。保持ディスク１２を回転させる（ステップ９２０）と、遠心力の作用により溶解液２２７は流動して（ステップ１０１８）、溶解液容器２２０から折返し流路２２１を経て、血清定量容器折返し流路３１８と合流部４１９で合流する（ステップ９２２、ステップ１０２２）。
【００４１】
この際、溶解液２２７は、合流部４１９で血清定量容器折返し流路３１８内の空気を巻き込み、空気を血清反応容器４２０側へ移送する。血清定量容器折返し流路３１８内の空気量が減少し、血清は合流部４１９の側へ引き込まれる。そして、血清はついには血清定量容器折返し流路３１８の最内周位置である折返し部分を越え、サイホンが形成される。サイホンが形成されると血清は流れ続け、溶解液２２７と合流部４１９で合流して、血清反応容器４２０へ流れ続ける。保持ディスク１２の回転を継続して、遠心力を十分付与し続けると、溶解液２２７は微量の残液を除き全て流れ、血清は血清定量容器折返し流路３１８が血清定量容器３１２に接続する位置６０２まで液位が低下するまで、流れ続ける。この状態を、図１１に示す。血清と溶解液２２７を同時に流れさせて両者を混合する。
【００４２】
血清反応容器４２０では、混合した血清と溶解液２７７が反応する（ステップ１０２４）。血清と溶解液２７７の混合液が血清反応容器４２０に流入すると、血清反応容器４２０内の液面は、図１１に示すように、反応液流路４２１の最内周部である半径位置６０４よりも外周側になる。このとき、血清と溶解液２７７の混合液は、反応液流路４２１の最内周部である折り返し部を越えず、保持ディスク１２の回転中は、混合液が血清反応容器４２０内に保持される。
【００４３】
溶解液２７７は、血清中のウイルスや細菌等からその細胞膜を溶解して核酸を溶出させ、さらに結合部３０１への核酸の吸着を促進させる。ＤＮＡを溶出および吸着する際の試薬としては塩酸グアニジンを、ＲＮＡを溶出および吸着する試薬としてはグアニジンチオシアネートを用いる。血清と溶解液２７７の混合液を血清反応容器４２０に移送し終えたら、保持ディスク１２の回転を停止する(ステップ９２４)。
【００４４】
（７）次に、結合モード（ステップ１０２６）に移行する。穿孔機１３で穿孔部２３６を覆っているカートリッジカバーを穿孔する（ステップ９２６）。この際、下流側の容器に接続された、結合前容器穿孔部４３６、廃液容器穿孔部９０６、バッファー容器穿孔部８０６、溶離液回収容器穿孔部３９６の４個の穿孔部も穿孔し、試薬を結合部３０１および溶離液回収容器３９０を介して廃液回収容器９００に導くために、各容器や流路を占めていた空気を排出する排出口を形成する。
【００４５】
穿孔後、保持ディスク１２を回転させる（ステップ９２８）。遠心力により追加液２３７は追加液容器２３０から追加液折返し流路２３１を経て、血清反応容器４２０に流入する（ステップ１０２８）。血清反応容器４２０内に流入した追加液２３７は、血清反応容器４２０内の血清と溶解液の混合液の液面を、内周側に移動させる。混合液の液面が血清反応容器折返し流路４２１の最内周位置６０４に達すると、混合液は血清反応容器折返し流路４２１の最内周位置を越えて下流側に流出する。そして、結合前容器４３０を経て、結合部３０１へ流入する（ステップ１０３０）。一旦、血清と溶解液の混合液が折り返し流路の最内周位置を越えるとサイホンが形成され、血清と溶解液の混合液は結合前容器４３０に流れ続ける。追加液には、たとえば上述の溶解液を使用する。
【００４６】
図１２に、結合部３０１を有する検査チップ２を斜視図で示す。結合部３０１は、試薬カートリッジ５２のほぼ中央部に斜めに形成されており、試薬カートリッジ５２に形成したフィルタフォルダ挿入用の凹部４５０と、この凹部４５０に嵌合するフィルタフォルダ４５１とで構成される。フィルタフォルダ４５１の詳細を、図１３に斜視図で示す。フィルタフォルダ４５１は矩形平板状の側板部と、この側板部の上方に位置し検査カートリッジ２の内周側から外周側に延びる矩形状の天板部と、天板部の下方に位置する半円柱部とを有する。半円柱部には検査カートリッジ２の内周側から外周側に延びる段４６０付の円筒状のフィルタ挿入空間４５２が形成されている。
【００４７】
フィルタ挿入空間４５２には、核酸を結合するための円板状の複数のフィルタが挿入されている。すなわち、２枚の結合フィルタ４５４を、フィルタ支持体４５３で挟んで、フィルタ挿入空間４５２の端部の段付部４６０までしっかり挿入する。結合フィルタ４５４には、石英やガラスの繊維フィルタ等を用いる。フィルタフォルダ４５１を検査カートリッジ２の凹部４５０に嵌合したときに、フィルタフォルダ挿入用凹部４５０とフィルタフォルダ４５１間に形成される隙間から液が漏れないように、側板部の前面側のフィルタ挿入面４５６に溝４５９を形成し、この溝に、接着剤を充填する。
【００４８】
フィルタフォルダ４５１の天板部の上面は平坦であり、検査カートリッジ凹部４５０にフィルタフォルダ４５１を嵌合したときに、検査カートリッジ２の上面とフィルタフォルダ４５１の上面がほぼ平らになる。これにより、カートリッジカバー１９９を、フィルタフォルダに接着あるいは接合により密着させることができる。
【００４９】
フィルタ挿入用凹部４５０が検査カートリッジ２に占める位置の詳細を図１４に、このフィルタ挿入用凹部４５０に嵌合するフィルタフォルダ４５１内の液の状態を、図１５に示す。図１４は、検査カートリッジ２の上面図である。フィルタフォルダ４５１に形成したフィルタ挿入空間４５２の中心軸４７１は、検査カートリッジ２の回転中心とこのフィルタ挿入空間４５２の内周側の中心位置とを結ぶ線４７２から、角度θ１だけ傾いている。結合フィルタ４５４の向きを角度θ１だけ傾けたのは、以下の理由による。
【００５０】
結合部３０１を、溶解液と血清の混合液（溶解反応液）および第１洗浄液、第２洗浄液、溶離液が流通する。これらの液が流通するとき、液には遠心力が半径方向４７２に作用する。上記各液が結合部３０１を流通するときは、フィルタ挿入用凹部４５２に保持された結合フィルタ４５４あるいはフィルタ支持体４５３の一方側の隅部に、遠心力により偏って各液が集められる。したがって、集められた液を容易に排出でき、残液を低減することができる。角度θ１は、液をスムーズに排出するために、左右いずれかの方向に５度以上傾いた角度とする。
【００５１】
このように結合フィルタ４５４の挿入方向を角度θ１だけ傾けるだけの簡単な構成で、流通後の残液量を低減できるので、第１洗浄液および第２洗浄液による結合部３０１の洗浄効果を高めることができる。また、溶離液の残液を低減できるので、核酸の回収量を増大させることができる。結合フィルタ４５４の挿入方向を角度θ１だけ傾けたので、遠心力が多少弱くても、残液の増加を抑制できる。その結果、低出力のモータを使用しても、遺伝子検査装置１を製作できる。
【００５２】
溶解液と血清との混合液および廃液の流動を、図１６に示した検査カートリッジ２の上面図を用いて説明する。結合部３０１を溶解液と血清の混合液である溶解反応液が通過する（ステップ９３０、１０３２）と、核酸が結合部３０１に設けられた結合フィルタに吸着する。結合部３０１を通過して生成された廃液５９１は、遠心力により結合部３０１に接続され溶離液回収容器３９０に流入する。溶離液回収容器３９０の最外周側には、溶離液回収容器折返し流路４９４が接続されており、この溶離液回収容器折返し流路４９４は、一旦、半径位置６１５まで内周側に戻り、外周端側にある廃液貯蔵容器９００に接続される。
【００５３】
このとき、廃液５９１は、混合容器４２０の場合と同様に、溶離液回収容器折返し流路４９４の戻り部のために、一時的に溶離液回収容器３９０に保持される。廃液５９１の量の方が、溶離液回収容器３９０の容積より十分多いので、図１６に示すように、廃液５９１は溶離液回収容器折返し流路４９４の最内周位置６１５を越えて下流側の廃液貯蔵容器９００へと流出する（ステップ１０３４）。廃液貯蔵容器９００に廃液５９１を移送したら、保持ディスク１２の回転を停止する（ステップ９３２）。この際、後述する圧縮空気容器８４０の作用により、溶離液回収容器内に一時的に保持された廃液５９１も微量の残液を除き全て廃液貯蔵容器９００に移送される。
【００５４】
（８）洗浄モード（ステップ１０３６）に移行する。第１洗浄液容器２４０に空気を供給するために、第１洗浄液容器に付設した穿孔部２４６を穿孔する（ステップ９３４）。再度保持ディスク１２を回転させ（ステップ９３６）、第１洗浄液を遠心力により第１洗浄液容器２４０から、結合前容器４３０を経由して、結合部３０１に導く（ステップ１０３８、ステップ９３８）。結合前容器４３０を洗浄するとともに、結合フィルタ２５４に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する（ステップ１０４０）。第１洗浄液には、たとえば上述した溶解液あるいは溶解液の塩濃度を低減した液を使用する。結合前容器４３０や結合フィルタ２５１を洗浄した後の廃液は、混合液同様に、溶離液回収容器３９０を経て廃液貯蔵容器９００に導く（ステップ１０４２）。廃液貯蔵容器９００に廃液を移送したら、保持ディスク１２の回転を停止する（ステップ９４０）。
【００５５】
次に、第２洗浄液を流動させる。第２洗浄液には、結合前容器４３０および結合部３０１に付着した塩等の不要成分を洗浄するために、たとえばエタノールあるいはエタノール水溶液を用いる。保持ディスク１２の回転を停止させた状態で、第２洗浄液容器２５０に空気を供給するために、第２洗浄液穿孔部２５６を穿孔する。その後、保持ディスク１２を回転させ遠心力を作用させる。遠心力により第２洗浄液は第２洗浄液容器２５０から、結合前容器４３０を経由して、結合部３０１に流入し、結合前容器４３０と結合フィルタ２５４とを洗浄する。洗浄後の廃液を、第１洗浄液と同様に溶離液回収容器３９０を経て廃液貯蔵容器９００へと移送する。廃液を廃液貯蔵容器９００に移送し終えたら、保持ディクス１２の回転を停止する（ステップ１０３８〜１０４２）。
【００５６】
同様に、第３洗浄液容器２６０に空気を供給するために、第３洗浄液容器穿孔部２６６を穿孔する。第３洗浄液は、バッファー容器８００を経由して、溶離液回収容器３９０に流入する。そして、溶離液回収容器３９０に付着した塩あるいは第２洗浄液の微量な残液を洗浄する。第３洗浄液には、たとえば滅菌水やｐＨを７〜９に調整した水溶液を用いる。結合部３０１と溶離液回収容器３９０を洗浄したら、核酸の溶離工程に移行するために、保持ディスク１２を停止する（ステップ９４０）。
【００５７】
（９）溶離モードに移行する(ステップ１０４４)。溶離液容器２７０に空気を供給するために、溶離液容器穿孔部２７６を穿孔する(ステップ９４２)。この際、圧縮空気容器穿孔部８４６を覆うカバーも穿孔し、圧縮空気容器８４０を、圧縮空気容器空気流路８４２を介して外部と連通する。後述するように、圧縮空気容器空気流路８４６を穿孔することにより、溶離液、第１増幅液、第２増幅液を溶離液回収容器３９０に保持することが可能となる。保持ディスク１２を回転させ(ステップ９４４)、結合部３０１に溶離液２７７を流す(ステップ１０４６)。溶離液２７７には、水或いはｐＨを７から９に調整した水溶液を用いる。溶離液２７７は、核酸を結合部３０１の結合フィルタ４５４から溶離する(ステップ９４６、ステップ１０４８)。拡散を含んだ溶離液は結合部３０１を通過した後、溶離液回収容器３９０に回収される(ステップ１０５０)。保持ディスク１２の回転を停止する(ステップ９４８)。
【００５８】
（１０）増幅および検出モード(ステップ１０５２)に移行する。第１増幅液容器２９０に空気を供給するために、第１増幅液容器穿孔部２９６のを穿孔する。モータ１１を回転させると、第１増幅液２９７は、バッファー容器８００を通過して、溶離液回収容器３９０に流入する。第１増幅液２９７は、核酸を増幅して検出する試薬で、例えばデオキシヌクレオシド３リン酸及び蛍光試薬等を含む。モータ１１を停止する。
【００５９】
第１増幅液を流通させた後、加温装置を検査カートリッジの溶離液回収容器に移動させる。あるいは保持ディスク１２を回転させて、検査カートリッジ２を加温装置の位置まで移動させる。加温装置１４を用いて、溶離液回収容器３９０を温度制御する。第２増幅液容器２８０に空気を供給するために、第２増幅液容器穿孔部２８６を穿孔し、モータ１１を回転させる。遠心力により、第２増幅液２８７はバッファー容器８００を通過して、溶離液回収容器３９０に流入する。第２増幅液は増幅に必要な酵素を含む。溶離液や第１増幅液、第２増幅液の液量は、これら３種の液のすべてが溶離液回収容器３９０側に移動したときに、その液面が溶離液回収容器３９０の折り返し流路４９４の最内周位置６１５より外周側に位置するように設定する。
【００６０】
第２増幅液２８７を溶離液回収容器３９０に移送したら、加温装置１４を検査カートリッジの溶離液回収容器３９０に移動するか、保持ディスク１２を回転させて検査カートリッジ２を加温装置１４の位置まで移動させる。溶離液回収容器３９０を温度制御する。所定時間だけ温度制御している間に核酸が増幅し、検出装置１５が核酸を検出する(ステップ１０５４)。増幅および検出に必要な時間、例えば３０分ないし２時間程度、加温する。第２増幅液２８７が移送された溶離液回収容器３９０には、溶離液と第１、第２増幅液の混合液である増幅反応液が保持される。
【００６１】
この時の溶離液回収容器３９０まわりの液の状態を、図１７〜図１８を用いて説明する。図１７はその上面図であり、図１８は図１７のＡ−Ａ‘断面図である。溶離液回収容器３９０を、外周側に位置する第１の空間８３３と内周側に位置する第２の空間８３２に区画するために、仕切り壁８２０を溶離液回収容器３９０内に設けている。仕切り壁８２０は、液の流動を止めないように、カートリッジカバー１９９との間にわずかの隙間が形成されるように設けられている。
【００６２】
溶離液と第１、第２の増幅液のすべてが溶離液回収容器３９０側に移送されたときに、溶離液回収容器３９０の液位が、後述する仕切り壁８２０上かそれよりも内周側であって、溶離液回収容器３９０の折り返し流路４９４の最内周部と流路拡大部４９５より外周側になるように、溶離液回収容器３９０の大きさを設定する。このとき、圧縮空気容器８４０を液位６３１よりも内周側に、液位６３１を圧縮空気容器接続流路８４１内に位置させる。
【００６３】
増幅反応液と空気の界面は、溶離液回収容器折り返し流路４９４および圧縮空気容器接続流路８４１、仕切り壁８２０に位置する。したがって、液と空気の界面の面積である蒸発面積は僅かな面積になり、増幅および検出中の液の蒸発を低減できる。また、第１の空間８３３は液で満たされており、空気と液の界面がない。このため、第１の空間８３３の上面または下面を検出面として用いれば、気液界面の影響を受けずに安定的に検出を行うことができる。第２の空間８３２の深さＤは、第１の空間の深さ程度にする。その理由は、あまり浅すぎると、増幅反応液の僅かな液量の違いにより液位が変動し、その結果、わずかに液量が増加すると折り返し流路４９４を越えて流出する恐れがあるからである。
【００６４】
溶解液と血清の混合液である溶解反応液あるいは第１ないし第３洗浄液が、溶離液回収容器３９０を通過する場合の溶離液回収容器３９０回りの詳細を図１９に示す。溶解混合液あるいは第１ないし第３洗浄液が溶離液回収容器３９０に残った状態で増幅反応液が流入すると、増幅および検出モードでの処理が阻害されるため、これらの液は増幅反応液が流入する前に排出されていなければならない。
【００６５】
図１９では保持ディスク１２を回転させて、検査カートリッジ２に遠心力を作用させ、溶解反応液を結合部３０１を経て溶離液回収容器３９０に流している。結合部３０１には結合フィルタが収容されているので、溶離液回収容器３９０に流入する溶解反応液の流量は非常に少ない。そのため、溶離液回収容器３９０の折り返し流路４９４にはサイホンが形成されにくく、折り返し流路４９４の下流へ間欠的に流れるか、または折り返し流路４９４を偏流４９９となって流れる。サイホンが形成されないまま、溶解反応液が結合部３０１から完全に流れ出すと、液位６１５で示す液が溶離液回収容器３９０に残った状態となる。
【００６６】
溶解反応液が流れるときには、圧縮空気容器８４０に接続した穿孔部８４６を未だ穿孔しない。穿孔部８４６および空気流路８４２、圧縮空気容器８４０内の空気はそれらが形成する空間に閉じ込められて圧縮されている。検査カートリッジ２が回転して遠心力により圧縮空気容器８４０に液が進入すると、液位６４１は内周側の液位６１５位置まで上昇しようとする。しかし、圧縮空気容器８４０の内圧により液位の上昇は抑制され、液位６１５より外周側の液位６４１でバランスする。液位６４１は、検査カートリッジ２の回転速度が速ければ速いほど液位６１５に近づく。
【００６７】
溶解反応液が結合部３０１から完全に流れ出て、液位６１５で示す液が溶離液回収容器３９０に残った状態となったら、検査カートリッジ２の回転速度を低下させ、遠心力を弱める。液位６４１は外周側に移動し、圧縮空気容器８４０内の液が溶離液回収容器３９０内に流入する。溶離液回収容器３９０内に流入した液は、溶離液回収容器３９０内の液位６１５を上昇させる。それとともに、溶離液回収容器３９０の外周端から折り返し流路４９４内を進み、折り返し流路４９４を液で満たす。この結果、折り返し流路４９４にサイホンが形成され、溶離液回収容器３９０内の溶解反応液を全て下流側に排出できる。
【００６８】
この理由から、圧縮空気容器８４０の一部を、折り返し流路４９４の最内周部よりも外周側に設ける。外周側に一部が位置することによって、溶解反応液が通水中に圧縮空気容器８４０に流入することができる。また、検査カートリッジ２の回転速度を低下させる場合は、速やかに低下させる。速やかに低下させると、圧縮空気容器８４０内の液が溶離液回収容器３９０に容易に移動し、折り返し流路４９４が液で満たされやすく、サイホンがより確実に形成される。なお、上記説明では溶解反応液の場合を説明したが、第１ないし第３洗浄液でも同様である。
【００６９】
本実施例で示した圧縮空気を利用したサイホンの形成は、一旦容器に液を保持した後に液を流動化させる場合に広く適用できる。例えば、血清反応容器４２０に圧縮空気容器を接続すれば、追加液による溶解反応液の流動が不要になる。溶離液や第１増幅液、第２増幅液を流す前には圧縮空気容器穿孔部８４６を穿孔して外部に連通させる。これにより、増幅反応液の流動に、内部空気が影響を与えなくなり、増幅反応液を溶離液回収容器３９０に保持することが可能となる。
【００７０】
増幅反応液の液位６３１より内周側に圧縮空気容器８４０を配置し、圧縮空気容器接続流路８４１を介して接続したので、増幅反応液の液位６３１は圧縮空気容器接続流路８４１、仕切り壁８２０に位置するので、液と空気の界面を低減でき液の蒸発が低減される。その結果、穿孔後に蒸発を防ぐために孔をふさぐ等の操作が不要になる。
【００７１】
仕切り壁８２０より外周側の第１の空間８３３を増幅反応液で満たすことができ、第１の空間８３３の内外周側端部に検出手段１５を設けて増幅反応液を検出すれば、空気と液の界面が検出を阻害するのを防止できる。ここで、仕切り壁を第１、第２の空間より浅い壁としたが、蒸発面積を低減する形状であればよく、第１、第２を接続する流路としてもよい。
【００７２】
溶離液回収容器３９０に、折り返し部を有する折り返し流路４９４と、折り返し流路４９４よりも内周まで延びた圧縮空気容器８４０とを付設したので、サイホン作用により液の排出が容易になる。その際、圧縮空気容器８４０等を占める空気と検査カートリッジの２の回転速度を制御すれば、確実にサイホンを形成できる。本実施例によれば、特別なバルブを設けることなく、簡易な構成で液の流動を制御できる。
【００７３】
上記実施例では、溶離液退避容器を予め穿孔して外部と連通したが、外部と連通させなくとも溶離液退避容器にある程度の溶離液を流入させることができるので、少量で済む場合はこの方法を用いることもできる。その他の退避容器についても同様である。ただし、退避容器を予め外部と連通させれば、試薬をさらに確実に保持できる。上記実施例では、加温装置１４と検出装置１５とを別々に設けているが、両者を一体化し同じ位置で加温したり検出してもよい。また、加温装置と検出装置とを保持ディスク１２の上面に配置したが、下面に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る遺伝子診断装置の一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示した遺伝子診断装置に用いる検査カートリッジの斜視図である。
【図３】図２に示した検査カートリッジの分解斜視図である。
【図４】図２に示した検査カートリッジの部分縦断面図である。
【図５】本発明に係る遺伝子診断装置の動作手順を示すフロー図である。
【図６】本発明に係る遺伝子診断装置の動作手順を示すフロー図である。
【図７】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図８】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図９】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【図１０】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【図１１】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図１２】図２に示した検査カートリッジの斜視図である。
【図１３】図２に示した検査カートリッジに用いるフィルタフォルダの分解斜視図である。
【図１４】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図１５】図１３に示したフィルタフォルダの平面図である。
【図１６】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図１７】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【図１８】図２に示した検査カートリッジの部分縦断面図である。
【図１９】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…遺伝子検査装置、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リッジ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学分析装置及びそれに用いる検査カートリッジに係り、特に自動的に分析するのに好適な生化学分析装置及びそれに用いる検査カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の生化学分析装置の例が、特許文献１に記載されている。このパンフレットに記載のＤＮＡを含む液体試料からＤＮＡを抽出する方法では、ＤＮＡ混合液を無機基体としてのガラスフィルタに通過させた後に、洗浄液と溶離液を通過させてＤＮＡだけを回収している。そして、ガラスフィルタを回転可能な構造体に設け、洗浄液や溶離液等の試薬を同じ構造体内の各試薬リザーバに保持している。各試薬は、構造体の回転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が開かれて、ガラスフィルタ内を通過する。
【０００３】
従来の生化学分析装置の他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の化学分析装置では、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、分析している。そして、一体型カートリッジ内部に溶解液や洗浄液、溶離液等の試薬と核酸を捕獲する捕獲構成部品を備えている。核酸を含む試料をカートリッジ内部に注入した後に、試料と溶離液を混合させて捕獲構成部品に通過させ、捕獲構成部品に洗浄液を通過させる。その後、捕獲構成部品に溶離液を通過させ、捕獲構成部品を通過した後の溶離液をＰＣＲ試薬に接触させて反応チャンバへ送っている。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第００／７８４５５号パンフレット
【特許文献２】特表２００１−５２７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の装置では、１度だけ作動する多数のバルブを設けて、試薬やＤＮＡ混合液等の流体の流れを制御している。このバルブでは、封止部に加熱すると溶けるワックス等を使用する。ワックスを用いて流路を物理的に閉じているので、確実に液の流れを制御できる利点を有する。しかしながら、封止部をバルブ毎に設ける必要があること、および封止部を加熱する手段が必要となることのため、回転ディスクが複雑化する。その結果、分析シーケンスを実現する装置が複雑化する。また、回転ディスク内にフィルタを装着するが、装着を容易にするにはフィルタを柔軟にする必要がある。その場合、フィルタ部から流体が漏れる恐れがある。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載の装置では、一体型流体操作カートリッジを用いている。このカートリッジでは、複数の試薬を試薬チャンバからバルブを介在させた微細流路に送液しているので、カートリッジがバルブを多数備えなければならず、カートリッジの構造が複雑化する。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、生化学分析装置を小型化および簡素化することにある。本発明の他の目的は、生化学分析装置に用いるカートリッジにおいて、複雑なバルブを不要にすることにある。本発明のさらに他の目的は、生化学分析装置において、多数の試料と試薬の混合や反応、検出を自動的に実行することにある。そして本発明は、これらの目的の少なくともいずれかを達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の特徴は、回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器が形成された試薬カートリッジと、この試薬カートリッジに接続され反応容器が形成された反応カートリッジとを有し、前記試薬容器および反応容器は、基板とこの基板表面に形成した凹部を覆うカバーとから構成されており、複数の前記試薬容器と前記反応容器とを接続する流路を試薬カートリッジおよび反応カートリッジに形成し、この流路は試薬カートリッジと反応カートリッジとの接続部において基板の内部に形成されているものである。また、この化学分析装置に使用する検査カートリッジが上記特徴を備えている。
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器と前記試薬容器の外周側に液を移送するための流路と前記流路が接続され、前記試薬容器の外周側に配置された反応容器を備えたものである。また、この化学分析装置に使用する検査カートリッジが上記特徴を備えている。
【０００９】
そして、反応カートリッジに被検査試料中の物質を捕捉または結合する結合部を形成し、この結合部に、結合フィルタを保持するフィルタホルダが着脱自在に設けられており、このフィルタホルダは、結合フィルタの挿入方向がこの検査カートリッジを化学分析装置で使用するときの半径方向位置から傾いた方向に配置されるのが良く、試薬容器に接続する前記流路は、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、前記内周側に延びる部分に流路断面積を拡大した流路拡大部を形成し、さらには、この折り返し流路は、外周側に延びる部分に絞り部を有するのがよい。また、試薬容器に接続する前記流路は、試薬容器の外周部で試薬容器と接続され、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、この流路あるいは試薬容器から分岐した流路の端部に、空気流路とこの空気流路に接続する退避容器とを設け、この退避容器を試薬容器の外周端よりも内周側に配置するのが良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カートリッジにおいて、試薬や試料の各チャンバから分析部等に試薬や試料を導く流路内の流れを、カートリッジに作用する遠心力を利用して制御したので、複雑なバルブが不要となり、カートリッジおよびそれを用いる生化学分析装置を小型化および簡素化できる。また、カートリッジを回転させるだけで済み、多数の試料と試薬の混合や反応、検出を自動的に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る生化学分析装置およびそれに用いるカートリッジの一実施例を、図面を用いて説明する。本実施例は、遺伝子分析装置１の場合である。図１に、遺伝子分析装置１を斜視図で示す。遺伝子分析装置１は、縦軸状に配置されたモータ１１と、モータ１１の出力軸に取り付けられ、モータ１１で回転駆動される保持ディスク１２とを有する。保持ディスク１２の周方向には、同一形状の検査カートリッジ２が多数配置されている。検査カートリッジ２の上方であって、検査カートリッジ２に形成した流路またはチャンバに対応した位置に、液体の流動を制御する穿孔機１３が配置されている。さらに、検査カートリッジ２の上方には、加温装置１４や検出装置１５が配置されている。
【００１２】
このように構成した生化学分析装置である遺伝子分析装置１を用いた分析においては、操作者が検査または分析項目に応じて検査カートリッジ２を用意し、保持ディスク１２に装着する。装着された検査カートリッジ２は、モータ１１の起動停止および穿孔機１３の動作により、検査カートリッジ２内に形成された流路を試薬や試料が流動する。そして、流体の遺伝子検査が実行される。
【００１３】
遺伝子分析装置１に用いる検査カートリッジ２の詳細を、図２に斜視図で、その分解斜視図を図３に示す。検査カートリッジ２は、ほぼ平行な平行部を有する反応カートリッジ５２と先すぼまりの扇形部を有する試薬カートリッジ５１とから形成されている。そして、試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を検査の前に予め接続する。その後、検査カートリッジ２を、遺伝子分析装置１の保持ディスク１２中心に向けて、保持ディスク１２に取り付ける。保持ディスク１２の中心側が、上流側となる。
【００１４】
検査カートリッジ２の上面には、凹凸が形成されている。この凹凸で試薬等の密閉流路および容器を形成するために、フィルムあるいは薄板等でできた図示しないカートリッジカバーが、検査カートリッジ２の上面全体を覆っている。カートリッジカバーは、検査カートリッジ２に接着あるいは接合されている。
検査に必要な試薬を収容する複数の試薬容器２２０〜２９０が検査カートリッジ２の試薬カートリッジ５１に、それぞれ形成されている。これらの試薬容器２２０〜２９０には、予め所定量の試薬が分注されている。
【００１５】
ここで、各試薬容器２２０〜２９０に接続する出口流路２２１〜２９１は、試薬容器２２０〜２９０を出た後に一端内周側に折り返してから反応カートリッジ５２側に流出するよう折返し流路になっている。これらの出口流路２２１〜２９１は、試薬カートリッジ５１の端面に形成された接続部７２まで延びている。各試薬容器２２０〜２９０の内周側には、空気流路２２２〜２９２が形成されており、その先端部には、空気流路２２２〜２９２よりも断面積の大きな穿孔用の空間２２６〜２９６が形成されている。
【００１６】
試薬カートリッジ５１には、検査カートリッジ２にサンプルである全血試料を投入するための試料容器３１０が形成されている。この試料容器３１０の下流側には、試薬と試料を所定の動作にしたがって操作するための血清定量容器３１２と血球貯蔵容器３１１が隣り合って形成されている。
【００１７】
反応カートリッジ５２には、試薬と試料を反応させる血清反応容器４２０、結合前容器４３０、バッファー容器８００、溶離液回収容器３９０が形成されている。最外周側には、検査カートリッジ２のほぼ幅全体にわたって、廃液容器９００が形成されている。上記各容器には、流路が接続されており、試薬や試料を所定の手順で流通させることが可能になっている。
【００１８】
このように構成した検査カートリッジ２の組み立て手順を以下に説明する。各試薬容器２２０〜２９０に、予め試薬を所定量分注する。試薬カートリッジ５１および反応カートリッジ５２に凹部として形成された各容器と流路全体を、図示しないカートリッジカバー１９９でそれぞれ封止する。試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を接続する試薬カートリッジ接続部７２が試薬カートリッジ５１側端面に設けられている。試薬カートリッジ接続部７２は使用時まで、図示しない接続口封止手段７１で封止されている。これにより、試薬カートリッジ５１内に分注された各試薬は、試薬カートリッジ５１内に密閉されており、使用時まで保管される。
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を結合するために、試薬カートリッジ５１の反応カートリッジ側５２端面であって両側部から試薬カートリッジ接続突き出し部７５が突出して設けられている。また、試薬カートリッジ５１の側端面中央部には、試薬カートリッジ接続凹部７６が形成されている。
【００１９】
反応カートリッジ５２には、試薬カートリッジ接続突き出し部７５に組み合うように、反応カートリッジ接続凹部８５が、試薬カートリッジ５１側端部の中央部には、試薬カートリッジ接続凹部７６と組み合うように、反応カートリッジ接続突き出し部８６が設けられている。
【００２０】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を接続する直前に、試薬カートリッジ接続部７２から接続口封止手段７１を剥ぎ取る。試薬カートリッジ接続部７２には、試薬カートリッジ接続口７３が設けられている。各試薬容器２２０〜２９０に接続する流路を試薬カートリッジ接続口７３に連通させる接続準備流路７４が、試薬カートリッジ５１の反応カートリッジ側端部に形成されている。なお、１個の試薬カートリッジ接続部７２に、複数の試薬カートリッジ接続口７３が形成されている。接続準備流路７４は、試薬カートリッジ５１の上面に刻まれた流路２２１〜２９１の端部に形成されており、試薬カートリッジ接続口７３に連通するように、試薬カートリッジ５１上面から概略垂直な穴部とそれに引き続く水平部とを有している。
【００２１】
反応カートリッジ５２には、試薬カートリッジ５１の接続部７２に対応する凹形状の反応カートリッジ接続口８１が形成されており、試薬カートリッジ接続部７２が嵌合する。反応カートリッジ接続部８１の底面には、反応カートリッジ接続口８２が形成されている。反応カートリッジ接続口８２は、血清反応容器４２０および結合前容器４３０、バッファー容器８００に連通いる。
【００２２】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を、それぞれの接続部を対向させて組み合わせ、接続および固定する。固定方法は、例えば、試薬カートリッジ接続部７１を反応カートリッジ接続部８１に圧入する方法を用いる。また、反応カートリッジ接続部８１は凹んで形成されているので、その凹みにパッキン９２を予め配設する。このように、試薬カートリッジ突き出し部７５と反応カートリッジ凹部８５および試薬カートリッジ凹部７６と反応カートリッジ８６とを、各々組み合わせるだけで、試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２を容易に接続できる。
【００２３】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２との接続状態を、図４に部分縦断面図で示す。結合前容器４３０に連通する流路部であり、試薬カートリッジ接続部７２が反応カートリッジ接続部８１に嵌合している。試薬カートリッジ５１の上面に形成した流路は、試薬カートリッジ接続口７３にに連通する前に、Ｌ字状に形成された接続準備流路７４により垂直方向から水平方向に流れの向きを変えられている。これにより、試薬カートリッジ接続口７３をカートリッジカバー１９９から離すことが可能になる。接続準備流路７４が設けられていないと、試薬カートリッジ接続口７３と反応カートリッジ接続口８２を形成するためにカートリッジカバー１９９でそれらの上面を覆わなければならず、パッキン９２の挿入、あるいは圧入による嵌合が困難になる。このため、漏れのない接続部とすることが困難となる。
【００２４】
試薬カートリッジ５１と反応カートリッジ５２とを接続および固定したので、検査カートリッジ２を必要数だけ保持ディスク１２に装着する。サンプルとして全血を用い、ウイルス核酸を抽出及び分析する様子を、図５、６に示した手順書および図７〜図１２、図１７に示した検査カートリッジ２の上面図を用いて説明する。
【００２５】
（１）検査を始めるに当たり、操作者は図７で示すように、真空採血管等で採血した全血５０１を、検査カートリッジ２の試料注入口３０１から試料容器３１０に注入する。その際、試料注入口３０１上に配置したカートリッジカバー１９９を、穿孔手段を用いて穿孔して、試料注入口３０１の部分を外部に開口する。検査カートリッジ２の外部に、全血が飛散するのを防止するために、全血５０１を注入したら試料注入口３０１上の部位を、シールあるいはキャップ等で塞ぐ。溶解液容器２２０および追加溶解液容器２３０、第１洗浄液容器２４７、第２洗浄液容器２５７、第３洗浄液容器２６０、溶離液容器２７０、第１増幅液容器２９０、第２増幅液容器２８０からなる試薬容器のそれぞれに、予め溶解液２２７および追加液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を所定量分注されている。
【００２６】
（２）次に、試料容器穿孔部３１９と血清反応容器穿孔部４２６を覆うカートリッジカバーを、穿孔機１３を用いて穿孔する。試料容器穿孔部３１９と血清反応容器穿孔部４２６は、外部空気と連通する。なお、本実施例では穿孔機１３を用いて機械的に穴を開けているが、熱を付与してカバーを溶かしたり、カートリッジカバーに開口部を形成し、外部と連通させてもよい。また、本実施例では穿孔により外部空気とカートリッジ内部の空気を連通させているが、重要なのは、空気が自由に穿孔部を通過できることであり、例えば、外部空気ではなく、カートリッジ上に別途設けた空間に連通させる、あるいは穿孔した場所同士が相互に連通されるような構成としても良い。
【００２７】
このとき、溶離液退避容器穿孔部１７６と、第１増幅液退避容器穿孔部１９６と、第２増幅液退避容器穿孔部１８６と、第３洗浄液退避容器１６６を覆うカートリッジカバーも穿孔する。これら４箇所の穿孔の理由については別途後述する。
【００２８】
（３）血清分離（図６のステップ１０１０）：遺伝子検査装置１のモータ１１を駆動して、保持ディスク１２を回転させる。（図５のステップ９１２、図６のステップ１０１２：以下の記載において同様）試料容器３１０に注入した全血５０１は、保持ディスク１２が回転して発生した遠心力により、回転中心９９から半径方向外向きの力を受け、外周側に流動する（図８参照）。そして、試料容器３１０に連通する血清定量容器３１２へ、さらに血清定量容器３１２に連通する血球貯蔵容器３１１に流れ込む。
【００２９】
全血試料５０１の投入量を、血球貯蔵容器３１１と血清定量容器３１２がちょうど満たされる程度に設定する。検査カートリッジ２内における試料５０１の液位６０１は、遠心力により保持ディスク１２の回転中心９９を中心とする同心円となる。そこで、血清定量容器３１２に設けた血清定量容器折り返し流路３１８の折り返し位置を、液位６０１より内周側に設定する。これにより、試料５０１に遠心力が付加されているときは、折返し位置流路３１８の折り返し位置を越えて試料５０１が外周側に流れることがなく、血球貯蔵容器３１１と血清定量容器３１２内に保持される。
【００３０】
（４）保持ディスク１２の回転を継続する。全血５０１は、血球と血清に遠心分離される（ステップ９１４、１０１４）。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内に血清５０３だけが残る。この一連の血清分離動作時に、検査カートリッジ２内の各試薬容器２２０〜２９０には、各試薬２２７〜２９７とともに封入された微量の空気が残っているが、空気流路２２２〜２９２を試薬充填時にカートリッジカバーで覆っているので、新たに空気は流入しない。各試薬２２７〜２９７に遠心力が付加され、試薬容器２２０〜２９０の内部で試薬２２７〜２９７が外周側に偏る。このときの液位が、試薬容器２２０〜２９０に接続した折り返し流路２２１〜２９１より内周側に位置するように折り返し流路２２１〜２９１位置を設定する。
【００３１】
遠心力により、各試薬２２７〜２９７の一部が、折り返し流路２２１〜２９１に流出すると、折り返し流路２２１〜２９１に流入した試薬２２７〜２９７の体積分だけ、試薬２２７〜２９７を充填したときに封入された空気が膨張する。その結果、試薬容器２２０〜２９０内の空気圧力が低下し、負圧となる。この負圧と遠心力とが釣り合い、試薬２２７〜２９７は折り返し流路２２１〜２９１を越えて流出することがない。したがって、血清分離動作時には、各試薬２２７〜２９７は、試薬容器２２０〜２９０に保持される。
【００３２】
試薬カートリッジ５１の側部に位置する試薬容器２４０〜２６０および中央部に位置する試薬容器２２０、２３０に接続する折り返し流路２２１〜２６１では、試薬容器２２０〜２６０と折り返し流路２２１〜２６１との接続部から内周側に向かう部分の中間部に、流路断面積を拡大させた流路拡大部２２８〜２６８を形成している（図８参照）。流路拡大部２２８〜２６８を形成して折返し流路２２１〜２６１の体積を増加させたので、空気膨張量が増加する。その結果、負圧量が増大し、より確実に試薬２２７〜２６７を試薬容器２２０〜２６０内に保持できる。
試薬容器２６０〜２９０内に試薬２６１〜２９１をさらに確実に保持するため、第３洗浄液退避容器１６０および溶離液退避容器１７０、第２増幅液退避容器１８０、第１増幅液退避容器１９０を接続している。これら退避容器１６０〜１９０の作用を、図９を用いて、溶離液退避容器１７０を例にとり説明する。
【００３３】
溶離液容器２７０は丸い部分とそれに続く棒状部分とから構成されており、棒状部分の最外周６６７側位置よりも内周側位置６６８から、溶離液退避容器１７０に接続する流路が分岐して形成されている。この分岐流路の内周側先端部であって溶離液容器２７０よりもやや外周側に、溶離液退避容器１７０を形成している。溶離液退避容器１７０に、流路を介して溶離液退避容器穿孔部１７６が接続されている。溶離液退避容器穿孔部１７６は、溶離液退避容器１７０よりも内周側に位置しており、この血清分離時にはすでに穿孔手段により穿孔されている。このとき、溶離液容器２７０よりも内周側であって溶離液容器２７０に流路を介して接続された溶離液容器穿孔部２７６はまだ穿孔されていない。
【００３４】
この状態で遠心力を受けると、図９に示すように、溶離液容器２７０内に充填された溶離液２７７は、外周側に偏り、折り返し流路２７１に溶離液２７７が入り込む。同様に、溶離液退避容器１７０にも溶離液２７７が流入する。溶離液退避容器１７０は、溶離液退避容器穿孔部１７６が穿孔されているので外部と連通しており、溶離液退避容器１７０内の空気が排出され、溶離液２７７と置換される。その結果、折り返し流路２７１内に流入した溶離液２７７と溶離液退避容器１７０流入した溶離液２７７の液位２６６は、ほぼ同じになる。溶離液退避容器１７０を設けて溶離液２７７を溶離液退避容器１７０に流入させ、空気の膨張体積を増大させているので、より大きな負圧を発生させることができ、より確実に溶離液２７７が折り返し流路２７１に流出するのを回避できる。
【００３５】
試薬容器２２０〜２６０では流路拡大部２２８〜２６８を形成していたが、試薬容器２７０〜２９０では退避容器１７０〜１９０を設けている。この差は、試薬量の多寡に関係する。試薬量の少ないときに流路拡大部を過度に大きくすると、試薬を流出させる処理時に折り返し流路に試薬が残りやすくなる。この不具合を回避するために、試薬量の少ない容器については退避容器を設け、試薬量の多い場合には流路拡大部で対処する。溶離液退避容器１７０を、溶離液容器２７０の最外周位置６６７より内周側位置６６８で溶離液容器２７０と接続したので、溶離液容器穿孔部２７６を穿孔し溶離液２７７を流出させる処理では、溶離液退避容器１７０に進入した液が全て溶離液容器２７０に戻り、液残りの発生を防止できる。
【００３６】
各試薬容器穿孔部２２６〜２８６を覆うカートリッジカバー１９９を穿孔すると、穿孔された容器穿孔部２２６〜２８６に接続された試薬容器２２０〜２８０には、外部から空気が流入し負圧が発生しない。このため、モータ１１を回転させると、試薬２２７〜２８７は折り返し流路２２１〜２８１の最内周部を越えて下流側へ流出する。折り返し流路２２１〜２８１を越えて試薬２２７〜２８７が流れ始めるとサイホンが形成され、全て流出する。なお、各折り返し流路２２１〜２８１には、最内周から下流側の部分の途中に、流路断面積を狭めた折り返し流路絞り部１２０を形成している。
【００３７】
折り返し流路絞り部１２０の作用を、図１０を用いて、溶離液容器２７０を例にとり説明する。溶離液容器穿孔部２７６を覆うカートリッジカバー１９９を穿孔し、モータ１１を回転させると、溶離液容器２７０には負圧が発生しないので、溶離液２７７が折り返し流路２７１から下流側へ流出する。特に、折り返し流路２７１の最内周部を過ぎると、遠心力が作用して折り返し流路２７１内から速やかに流れ出る。このとき、溶離液容器２７０の最外周側から折り返し流路２７１の内周側に向かう溶離液２７７の流量が十分大きくないと、折り返し流路２７１の最内周部を過ぎた溶離液２７７は流路の一部だけを満たして流れる恐れがある。流路断面を満たして流れないと、折り返し流路２７１でサイホンが形成されない。このとき、試薬容器２７０内の折り返し流路２７１より外周側の溶離液２７７は、下流側に流れることができず、液位６６９の位置まで流れると流動が停止する。その結果、多量の液残りが生じる。
【００３８】
この不具合を回避するために、本実施例では折り返し流路絞り部１２０を設けている。折り返し流路２７１の最内周部を過ぎた溶離液の流動抵抗が増大し、流量が抑制される。その結果、折り返し流路２７１に確実にサイホンが形成され、全ての溶離液２７７を流出させることが可能になる。折り返し流路絞り部１２０は、折り返し流路２７１の最内周部よりも下流側であれば、流路幅や流路深さを不連続に変化させたものでも、徐々に流路断面積を絞るものでも、いずれでもよい。
【００３９】
（５）所定時間だけ保持ディスク１２を回転させると（ステップ９１６）、血清の遠心分離動作が終了し、検査カートリッジ２が停止する。
【００４０】
（６）溶解液２２７を使用する処理（ステップ１０１６）においては、穿孔機１３が溶解液容器穿孔部２２６を穿孔する（ステップ９１８）。保持ディスク１２を回転させる（ステップ９２０）と、遠心力の作用により溶解液２２７は流動して（ステップ１０１８）、溶解液容器２２０から折返し流路２２１を経て、血清定量容器折返し流路３１８と合流部４１９で合流する（ステップ９２２、ステップ１０２２）。
【００４１】
この際、溶解液２２７は、合流部４１９で血清定量容器折返し流路３１８内の空気を巻き込み、空気を血清反応容器４２０側へ移送する。血清定量容器折返し流路３１８内の空気量が減少し、血清は合流部４１９の側へ引き込まれる。そして、血清はついには血清定量容器折返し流路３１８の最内周位置である折返し部分を越え、サイホンが形成される。サイホンが形成されると血清は流れ続け、溶解液２２７と合流部４１９で合流して、血清反応容器４２０へ流れ続ける。保持ディスク１２の回転を継続して、遠心力を十分付与し続けると、溶解液２２７は微量の残液を除き全て流れ、血清は血清定量容器折返し流路３１８が血清定量容器３１２に接続する位置６０２まで液位が低下するまで、流れ続ける。この状態を、図１１に示す。血清と溶解液２２７を同時に流れさせて両者を混合する。
【００４２】
血清反応容器４２０では、混合した血清と溶解液２７７が反応する（ステップ１０２４）。血清と溶解液２７７の混合液が血清反応容器４２０に流入すると、血清反応容器４２０内の液面は、図１１に示すように、反応液流路４２１の最内周部である半径位置６０４よりも外周側になる。このとき、血清と溶解液２７７の混合液は、反応液流路４２１の最内周部である折り返し部を越えず、保持ディスク１２の回転中は、混合液が血清反応容器４２０内に保持される。
【００４３】
溶解液２７７は、血清中のウイルスや細菌等からその細胞膜を溶解して核酸を溶出させ、さらに結合部３０１への核酸の吸着を促進させる。ＤＮＡを溶出および吸着する際の試薬としては塩酸グアニジンを、ＲＮＡを溶出および吸着する試薬としてはグアニジンチオシアネートを用いる。血清と溶解液２７７の混合液を血清反応容器４２０に移送し終えたら、保持ディスク１２の回転を停止する(ステップ９２４)。
【００４４】
（７）次に、結合モード（ステップ１０２６）に移行する。穿孔機１３で穿孔部２３６を覆っているカートリッジカバーを穿孔する（ステップ９２６）。この際、下流側の容器に接続された、結合前容器穿孔部４３６、廃液容器穿孔部９０６、バッファー容器穿孔部８０６、溶離液回収容器穿孔部３９６の４個の穿孔部も穿孔し、試薬を結合部３０１および溶離液回収容器３９０を介して廃液回収容器９００に導くために、各容器や流路を占めていた空気を排出する排出口を形成する。
【００４５】
穿孔後、保持ディスク１２を回転させる（ステップ９２８）。遠心力により追加液２３７は追加液容器２３０から追加液折返し流路２３１を経て、血清反応容器４２０に流入する（ステップ１０２８）。血清反応容器４２０内に流入した追加液２３７は、血清反応容器４２０内の血清と溶解液の混合液の液面を、内周側に移動させる。混合液の液面が血清反応容器折返し流路４２１の最内周位置６０４に達すると、混合液は血清反応容器折返し流路４２１の最内周位置を越えて下流側に流出する。そして、結合前容器４３０を経て、結合部３０１へ流入する（ステップ１０３０）。一旦、血清と溶解液の混合液が折り返し流路の最内周位置を越えるとサイホンが形成され、血清と溶解液の混合液は結合前容器４３０に流れ続ける。追加液には、たとえば上述の溶解液を使用する。
【００４６】
図１２に、結合部３０１を有する検査チップ２を斜視図で示す。結合部３０１は、試薬カートリッジ５２のほぼ中央部に斜めに形成されており、試薬カートリッジ５２に形成したフィルタフォルダ挿入用の凹部４５０と、この凹部４５０に嵌合するフィルタフォルダ４５１とで構成される。フィルタフォルダ４５１の詳細を、図１３に斜視図で示す。フィルタフォルダ４５１は矩形平板状の側板部と、この側板部の上方に位置し検査カートリッジ２の内周側から外周側に延びる矩形状の天板部と、天板部の下方に位置する半円柱部とを有する。半円柱部には検査カートリッジ２の内周側から外周側に延びる段４６０付の円筒状のフィルタ挿入空間４５２が形成されている。
【００４７】
フィルタ挿入空間４５２には、核酸を結合するための円板状の複数のフィルタが挿入されている。すなわち、２枚の結合フィルタ４５４を、フィルタ支持体４５３で挟んで、フィルタ挿入空間４５２の端部の段付部４６０までしっかり挿入する。結合フィルタ４５４には、石英やガラスの繊維フィルタ等を用いる。フィルタフォルダ４５１を検査カートリッジ２の凹部４５０に嵌合したときに、フィルタフォルダ挿入用凹部４５０とフィルタフォルダ４５１間に形成される隙間から液が漏れないように、側板部の前面側のフィルタ挿入面４５６に溝４５９を形成し、この溝に、接着剤を充填する。
【００４８】
フィルタフォルダ４５１の天板部の上面は平坦であり、検査カートリッジ凹部４５０にフィルタフォルダ４５１を嵌合したときに、検査カートリッジ２の上面とフィルタフォルダ４５１の上面がほぼ平らになる。これにより、カートリッジカバー１９９を、フィルタフォルダに接着あるいは接合により密着させることができる。
【００４９】
フィルタ挿入用凹部４５０が検査カートリッジ２に占める位置の詳細を図１４に、このフィルタ挿入用凹部４５０に嵌合するフィルタフォルダ４５１内の液の状態を、図１５に示す。図１４は、検査カートリッジ２の上面図である。フィルタフォルダ４５１に形成したフィルタ挿入空間４５２の中心軸４７１は、検査カートリッジ２の回転中心とこのフィルタ挿入空間４５２の内周側の中心位置とを結ぶ線４７２から、角度θ１だけ傾いている。結合フィルタ４５４の向きを角度θ１だけ傾けたのは、以下の理由による。
【００５０】
結合部３０１を、溶解液と血清の混合液（溶解反応液）および第１洗浄液、第２洗浄液、溶離液が流通する。これらの液が流通するとき、液には遠心力が半径方向４７２に作用する。上記各液が結合部３０１を流通するときは、フィルタ挿入用凹部４５２に保持された結合フィルタ４５４あるいはフィルタ支持体４５３の一方側の隅部に、遠心力により偏って各液が集められる。したがって、集められた液を容易に排出でき、残液を低減することができる。角度θ１は、液をスムーズに排出するために、左右いずれかの方向に５度以上傾いた角度とする。
【００５１】
このように結合フィルタ４５４の挿入方向を角度θ１だけ傾けるだけの簡単な構成で、流通後の残液量を低減できるので、第１洗浄液および第２洗浄液による結合部３０１の洗浄効果を高めることができる。また、溶離液の残液を低減できるので、核酸の回収量を増大させることができる。結合フィルタ４５４の挿入方向を角度θ１だけ傾けたので、遠心力が多少弱くても、残液の増加を抑制できる。その結果、低出力のモータを使用しても、遺伝子検査装置１を製作できる。
【００５２】
溶解液と血清との混合液および廃液の流動を、図１６に示した検査カートリッジ２の上面図を用いて説明する。結合部３０１を溶解液と血清の混合液である溶解反応液が通過する（ステップ９３０、１０３２）と、核酸が結合部３０１に設けられた結合フィルタに吸着する。結合部３０１を通過して生成された廃液５９１は、遠心力により結合部３０１に接続され溶離液回収容器３９０に流入する。溶離液回収容器３９０の最外周側には、溶離液回収容器折返し流路４９４が接続されており、この溶離液回収容器折返し流路４９４は、一旦、半径位置６１５まで内周側に戻り、外周端側にある廃液貯蔵容器９００に接続される。
【００５３】
このとき、廃液５９１は、混合容器４２０の場合と同様に、溶離液回収容器折返し流路４９４の戻り部のために、一時的に溶離液回収容器３９０に保持される。廃液５９１の量の方が、溶離液回収容器３９０の容積より十分多いので、図１６に示すように、廃液５９１は溶離液回収容器折返し流路４９４の最内周位置６１５を越えて下流側の廃液貯蔵容器９００へと流出する（ステップ１０３４）。廃液貯蔵容器９００に廃液５９１を移送したら、保持ディスク１２の回転を停止する（ステップ９３２）。この際、後述する圧縮空気容器８４０の作用により、溶離液回収容器内に一時的に保持された廃液５９１も微量の残液を除き全て廃液貯蔵容器９００に移送される。
【００５４】
（８）洗浄モード（ステップ１０３６）に移行する。第１洗浄液容器２４０に空気を供給するために、第１洗浄液容器に付設した穿孔部２４６を穿孔する（ステップ９３４）。再度保持ディスク１２を回転させ（ステップ９３６）、第１洗浄液を遠心力により第１洗浄液容器２４０から、結合前容器４３０を経由して、結合部３０１に導く（ステップ１０３８、ステップ９３８）。結合前容器４３０を洗浄するとともに、結合フィルタ２５４に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する（ステップ１０４０）。第１洗浄液には、たとえば上述した溶解液あるいは溶解液の塩濃度を低減した液を使用する。結合前容器４３０や結合フィルタ２５１を洗浄した後の廃液は、混合液同様に、溶離液回収容器３９０を経て廃液貯蔵容器９００に導く（ステップ１０４２）。廃液貯蔵容器９００に廃液を移送したら、保持ディスク１２の回転を停止する（ステップ９４０）。
【００５５】
次に、第２洗浄液を流動させる。第２洗浄液には、結合前容器４３０および結合部３０１に付着した塩等の不要成分を洗浄するために、たとえばエタノールあるいはエタノール水溶液を用いる。保持ディスク１２の回転を停止させた状態で、第２洗浄液容器２５０に空気を供給するために、第２洗浄液穿孔部２５６を穿孔する。その後、保持ディスク１２を回転させ遠心力を作用させる。遠心力により第２洗浄液は第２洗浄液容器２５０から、結合前容器４３０を経由して、結合部３０１に流入し、結合前容器４３０と結合フィルタ２５４とを洗浄する。洗浄後の廃液を、第１洗浄液と同様に溶離液回収容器３９０を経て廃液貯蔵容器９００へと移送する。廃液を廃液貯蔵容器９００に移送し終えたら、保持ディクス１２の回転を停止する（ステップ１０３８〜１０４２）。
【００５６】
同様に、第３洗浄液容器２６０に空気を供給するために、第３洗浄液容器穿孔部２６６を穿孔する。第３洗浄液は、バッファー容器８００を経由して、溶離液回収容器３９０に流入する。そして、溶離液回収容器３９０に付着した塩あるいは第２洗浄液の微量な残液を洗浄する。第３洗浄液には、たとえば滅菌水やｐＨを７〜９に調整した水溶液を用いる。結合部３０１と溶離液回収容器３９０を洗浄したら、核酸の溶離工程に移行するために、保持ディスク１２を停止する（ステップ９４０）。
【００５７】
（９）溶離モードに移行する(ステップ１０４４)。溶離液容器２７０に空気を供給するために、溶離液容器穿孔部２７６を穿孔する(ステップ９４２)。この際、圧縮空気容器穿孔部８４６を覆うカバーも穿孔し、圧縮空気容器８４０を、圧縮空気容器空気流路８４２を介して外部と連通する。後述するように、圧縮空気容器空気流路８４６を穿孔することにより、溶離液、第１増幅液、第２増幅液を溶離液回収容器３９０に保持することが可能となる。保持ディスク１２を回転させ(ステップ９４４)、結合部３０１に溶離液２７７を流す(ステップ１０４６)。溶離液２７７には、水或いはｐＨを７から９に調整した水溶液を用いる。溶離液２７７は、核酸を結合部３０１の結合フィルタ４５４から溶離する(ステップ９４６、ステップ１０４８)。拡散を含んだ溶離液は結合部３０１を通過した後、溶離液回収容器３９０に回収される(ステップ１０５０)。保持ディスク１２の回転を停止する(ステップ９４８)。
【００５８】
（１０）増幅および検出モード(ステップ１０５２)に移行する。第１増幅液容器２９０に空気を供給するために、第１増幅液容器穿孔部２９６のを穿孔する。モータ１１を回転させると、第１増幅液２９７は、バッファー容器８００を通過して、溶離液回収容器３９０に流入する。第１増幅液２９７は、核酸を増幅して検出する試薬で、例えばデオキシヌクレオシド３リン酸及び蛍光試薬等を含む。モータ１１を停止する。
【００５９】
第１増幅液を流通させた後、加温装置を検査カートリッジの溶離液回収容器に移動させる。あるいは保持ディスク１２を回転させて、検査カートリッジ２を加温装置の位置まで移動させる。加温装置１４を用いて、溶離液回収容器３９０を温度制御する。第２増幅液容器２８０に空気を供給するために、第２増幅液容器穿孔部２８６を穿孔し、モータ１１を回転させる。遠心力により、第２増幅液２８７はバッファー容器８００を通過して、溶離液回収容器３９０に流入する。第２増幅液は増幅に必要な酵素を含む。溶離液や第１増幅液、第２増幅液の液量は、これら３種の液のすべてが溶離液回収容器３９０側に移動したときに、その液面が溶離液回収容器３９０の折り返し流路４９４の最内周位置６１５より外周側に位置するように設定する。
【００６０】
第２増幅液２８７を溶離液回収容器３９０に移送したら、加温装置１４を検査カートリッジの溶離液回収容器３９０に移動するか、保持ディスク１２を回転させて検査カートリッジ２を加温装置１４の位置まで移動させる。溶離液回収容器３９０を温度制御する。所定時間だけ温度制御している間に核酸が増幅し、検出装置１５が核酸を検出する(ステップ１０５４)。増幅および検出に必要な時間、例えば３０分ないし２時間程度、加温する。第２増幅液２８７が移送された溶離液回収容器３９０には、溶離液と第１、第２増幅液の混合液である増幅反応液が保持される。
【００６１】
この時の溶離液回収容器３９０まわりの液の状態を、図１７〜図１８を用いて説明する。図１７はその上面図であり、図１８は図１７のＡ−Ａ‘断面図である。溶離液回収容器３９０を、外周側に位置する第１の空間８３３と内周側に位置する第２の空間８３２に区画するために、仕切り壁８２０を溶離液回収容器３９０内に設けている。仕切り壁８２０は、液の流動を止めないように、カートリッジカバー１９９との間にわずかの隙間が形成されるように設けられている。
【００６２】
溶離液と第１、第２の増幅液のすべてが溶離液回収容器３９０側に移送されたときに、溶離液回収容器３９０の液位が、後述する仕切り壁８２０上かそれよりも内周側であって、溶離液回収容器３９０の折り返し流路４９４の最内周部と流路拡大部４９５より外周側になるように、溶離液回収容器３９０の大きさを設定する。このとき、圧縮空気容器８４０を液位６３１よりも内周側に、液位６３１を圧縮空気容器接続流路８４１内に位置させる。
【００６３】
増幅反応液と空気の界面は、溶離液回収容器折り返し流路４９４および圧縮空気容器接続流路８４１、仕切り壁８２０に位置する。したがって、液と空気の界面の面積である蒸発面積は僅かな面積になり、増幅および検出中の液の蒸発を低減できる。また、第１の空間８３３は液で満たされており、空気と液の界面がない。このため、第１の空間８３３の上面または下面を検出面として用いれば、気液界面の影響を受けずに安定的に検出を行うことができる。第２の空間８３２の深さＤは、第１の空間の深さ程度にする。その理由は、あまり浅すぎると、増幅反応液の僅かな液量の違いにより液位が変動し、その結果、わずかに液量が増加すると折り返し流路４９４を越えて流出する恐れがあるからである。
【００６４】
溶解液と血清の混合液である溶解反応液あるいは第１ないし第３洗浄液が、溶離液回収容器３９０を通過する場合の溶離液回収容器３９０回りの詳細を図１９に示す。溶解混合液あるいは第１ないし第３洗浄液が溶離液回収容器３９０に残った状態で増幅反応液が流入すると、増幅および検出モードでの処理が阻害されるため、これらの液は増幅反応液が流入する前に排出されていなければならない。
【００６５】
図１９では保持ディスク１２を回転させて、検査カートリッジ２に遠心力を作用させ、溶解反応液を結合部３０１を経て溶離液回収容器３９０に流している。結合部３０１には結合フィルタが収容されているので、溶離液回収容器３９０に流入する溶解反応液の流量は非常に少ない。そのため、溶離液回収容器３９０の折り返し流路４９４にはサイホンが形成されにくく、折り返し流路４９４の下流へ間欠的に流れるか、または折り返し流路４９４を偏流４９９となって流れる。サイホンが形成されないまま、溶解反応液が結合部３０１から完全に流れ出すと、液位６１５で示す液が溶離液回収容器３９０に残った状態となる。
【００６６】
溶解反応液が流れるときには、圧縮空気容器８４０に接続した穿孔部８４６を未だ穿孔しない。穿孔部８４６および空気流路８４２、圧縮空気容器８４０内の空気はそれらが形成する空間に閉じ込められて圧縮されている。検査カートリッジ２が回転して遠心力により圧縮空気容器８４０に液が進入すると、液位６４１は内周側の液位６１５位置まで上昇しようとする。しかし、圧縮空気容器８４０の内圧により液位の上昇は抑制され、液位６１５より外周側の液位６４１でバランスする。液位６４１は、検査カートリッジ２の回転速度が速ければ速いほど液位６１５に近づく。
【００６７】
溶解反応液が結合部３０１から完全に流れ出て、液位６１５で示す液が溶離液回収容器３９０に残った状態となったら、検査カートリッジ２の回転速度を低下させ、遠心力を弱める。液位６４１は外周側に移動し、圧縮空気容器８４０内の液が溶離液回収容器３９０内に流入する。溶離液回収容器３９０内に流入した液は、溶離液回収容器３９０内の液位６１５を上昇させる。それとともに、溶離液回収容器３９０の外周端から折り返し流路４９４内を進み、折り返し流路４９４を液で満たす。この結果、折り返し流路４９４にサイホンが形成され、溶離液回収容器３９０内の溶解反応液を全て下流側に排出できる。
【００６８】
この理由から、圧縮空気容器８４０の一部を、折り返し流路４９４の最内周部よりも外周側に設ける。外周側に一部が位置することによって、溶解反応液が通水中に圧縮空気容器８４０に流入することができる。また、検査カートリッジ２の回転速度を低下させる場合は、速やかに低下させる。速やかに低下させると、圧縮空気容器８４０内の液が溶離液回収容器３９０に容易に移動し、折り返し流路４９４が液で満たされやすく、サイホンがより確実に形成される。なお、上記説明では溶解反応液の場合を説明したが、第１ないし第３洗浄液でも同様である。
【００６９】
本実施例で示した圧縮空気を利用したサイホンの形成は、一旦容器に液を保持した後に液を流動化させる場合に広く適用できる。例えば、血清反応容器４２０に圧縮空気容器を接続すれば、追加液による溶解反応液の流動が不要になる。溶離液や第１増幅液、第２増幅液を流す前には圧縮空気容器穿孔部８４６を穿孔して外部に連通させる。これにより、増幅反応液の流動に、内部空気が影響を与えなくなり、増幅反応液を溶離液回収容器３９０に保持することが可能となる。
【００７０】
増幅反応液の液位６３１より内周側に圧縮空気容器８４０を配置し、圧縮空気容器接続流路８４１を介して接続したので、増幅反応液の液位６３１は圧縮空気容器接続流路８４１、仕切り壁８２０に位置するので、液と空気の界面を低減でき液の蒸発が低減される。その結果、穿孔後に蒸発を防ぐために孔をふさぐ等の操作が不要になる。
【００７１】
仕切り壁８２０より外周側の第１の空間８３３を増幅反応液で満たすことができ、第１の空間８３３の内外周側端部に検出手段１５を設けて増幅反応液を検出すれば、空気と液の界面が検出を阻害するのを防止できる。ここで、仕切り壁を第１、第２の空間より浅い壁としたが、蒸発面積を低減する形状であればよく、第１、第２を接続する流路としてもよい。
【００７２】
溶離液回収容器３９０に、折り返し部を有する折り返し流路４９４と、折り返し流路４９４よりも内周まで延びた圧縮空気容器８４０とを付設したので、サイホン作用により液の排出が容易になる。その際、圧縮空気容器８４０等を占める空気と検査カートリッジの２の回転速度を制御すれば、確実にサイホンを形成できる。本実施例によれば、特別なバルブを設けることなく、簡易な構成で液の流動を制御できる。
【００７３】
上記実施例では、溶離液退避容器を予め穿孔して外部と連通したが、外部と連通させなくとも溶離液退避容器にある程度の溶離液を流入させることができるので、少量で済む場合はこの方法を用いることもできる。その他の退避容器についても同様である。ただし、退避容器を予め外部と連通させれば、試薬をさらに確実に保持できる。上記実施例では、加温装置１４と検出装置１５とを別々に設けているが、両者を一体化し同じ位置で加温したり検出してもよい。また、加温装置と検出装置とを保持ディスク１２の上面に配置したが、下面に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る遺伝子診断装置の一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示した遺伝子診断装置に用いる検査カートリッジの斜視図である。
【図３】図２に示した検査カートリッジの分解斜視図である。
【図４】図２に示した検査カートリッジの部分縦断面図である。
【図５】本発明に係る遺伝子診断装置の動作手順を示すフロー図である。
【図６】本発明に係る遺伝子診断装置の動作手順を示すフロー図である。
【図７】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図８】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図９】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【図１０】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【図１１】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図１２】図２に示した検査カートリッジの斜視図である。
【図１３】図２に示した検査カートリッジに用いるフィルタフォルダの分解斜視図である。
【図１４】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図１５】図１３に示したフィルタフォルダの平面図である。
【図１６】図２に示した検査カートリッジの平面図である。
【図１７】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【図１８】図２に示した検査カートリッジの部分縦断面図である。
【図１９】図２に示した検査カートリッジの部分平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…遺伝子検査装置、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リッジ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器が形成された試薬カートリッジと、この試薬カートリッジに接続され反応容器が形成された反応カートリッジとを有し、前記試薬容器および反応容器は、基板とこの基板表面に形成した凹部を覆うカバーとから構成されており、複数の前記試薬容器と前記反応容器とを接続する流路を試薬カートリッジおよび反応カートリッジに形成し、この流路は試薬カートリッジと反応カートリッジとの接続部において基板の内部に形成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器と、この試薬容器の外周側に液を移送するための流路と、この流路に接続され前記試薬容器の外周側に配置された反応容器とを備えたことを特徴とする化学分析装置
【請求項３】
前記試薬容器に接続する前記流路は、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、前記内周側に延びる部分に流路断面積を拡大した流路拡大部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項４】
前記試薬容器に接続する前記流路は、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、この折り返し流路は、外周側に延びる部分に絞り部を有することを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項５】
試薬容器に接続する前記流路は、試薬容器の外周部で試薬容器と接続され、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、この流路あるいは試薬容器から分岐した流路の端部に、空気流路とこの空気流路に接続する退避容器とを設け、この退避容器を試薬容器の外周端よりも内周側に配置したことを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項６】
前記検査カートリッジに被検査試料中の物質を捕捉または結合する結合部を形成し、この結合部に、結合フィルタを保持するフィルタホルダが着脱自在に設けられており、このフィルタホルダは、結合フィルタの挿入方向が前記保持ディスクの半径方向から傾いた方向になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項７】
前記フィルタホルダの上面が、前記試薬カートリッジの基板上面と実質的に同じ面となるようにフィルタホルダを前記反応カートリッジに保持したことを特徴とする請求項６に記載の化学分析装置。
【請求項８】
試料を保持する試料保持容器と、前記反応容器で反応した反応液からこの試料に含まれる少なくとも一成分を検出する検出容器と、この検出容器から排出された溶液を回収する回収容器とを、前記検査カートリッジに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学分析装置。
【請求項９】
前記検出容器を外周側の第１の部分と内周側の第２の部分に区画する仕切り壁を設け、反応液の液位がこの仕切り壁に位置するように検出容器内に仕切り壁を配置したことを特徴とする請求項８に記載の化学分析装置。
【請求項１０】
前記検出容器にこの検出容器の外周側端から一旦内周側に延びた後で外周側に延びる折り返し流路を接続し、この折り返し流路の最内周部よりも少なくとも一部が外周側に位置する圧縮空気容器を前記検出容器に接続したことを特徴とする請求項８に記載の化学分析装置。
【請求項１１】
前記反応容器に圧縮空気容器を接続し、前記回転可能な保持ディスクを回転させてこの圧縮空気容器内に圧縮空気を発生させ、前記回転可能な保持ディスクの回転数を減速させて圧縮空気を膨張させ、前記反応容器内の液を移動させることを特徴とする請求項８に記載の化学分析装置。
【請求項１】
回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器が形成された試薬カートリッジと、この試薬カートリッジに接続され反応容器が形成された反応カートリッジとを有し、前記試薬容器および反応容器は、基板とこの基板表面に形成した凹部を覆うカバーとから構成されており、複数の前記試薬容器と前記反応容器とを接続する流路を試薬カートリッジおよび反応カートリッジに形成し、この流路は試薬カートリッジと反応カートリッジとの接続部において基板の内部に形成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
回転可能な保持ディスクと、この保持ディスクの円周上に並んで配置された複数の検査カートリッジとを備える化学分析装置において、前記複数の検査カートリッジの各々は、試薬を収納可能な複数の試薬容器と、この試薬容器の外周側に液を移送するための流路と、この流路に接続され前記試薬容器の外周側に配置された反応容器とを備えたことを特徴とする化学分析装置
【請求項３】
前記試薬容器に接続する前記流路は、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、前記内周側に延びる部分に流路断面積を拡大した流路拡大部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項４】
前記試薬容器に接続する前記流路は、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、この折り返し流路は、外周側に延びる部分に絞り部を有することを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項５】
試薬容器に接続する前記流路は、試薬容器の外周部で試薬容器と接続され、一旦内周側に延びた後、外周側に延びる折り返し流路であり、この流路あるいは試薬容器から分岐した流路の端部に、空気流路とこの空気流路に接続する退避容器とを設け、この退避容器を試薬容器の外周端よりも内周側に配置したことを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項６】
前記検査カートリッジに被検査試料中の物質を捕捉または結合する結合部を形成し、この結合部に、結合フィルタを保持するフィルタホルダが着脱自在に設けられており、このフィルタホルダは、結合フィルタの挿入方向が前記保持ディスクの半径方向から傾いた方向になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の化学分析装置。
【請求項７】
前記フィルタホルダの上面が、前記試薬カートリッジの基板上面と実質的に同じ面となるようにフィルタホルダを前記反応カートリッジに保持したことを特徴とする請求項６に記載の化学分析装置。
【請求項８】
試料を保持する試料保持容器と、前記反応容器で反応した反応液からこの試料に含まれる少なくとも一成分を検出する検出容器と、この検出容器から排出された溶液を回収する回収容器とを、前記検査カートリッジに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学分析装置。
【請求項９】
前記検出容器を外周側の第１の部分と内周側の第２の部分に区画する仕切り壁を設け、反応液の液位がこの仕切り壁に位置するように検出容器内に仕切り壁を配置したことを特徴とする請求項８に記載の化学分析装置。
【請求項１０】
前記検出容器にこの検出容器の外周側端から一旦内周側に延びた後で外周側に延びる折り返し流路を接続し、この折り返し流路の最内周部よりも少なくとも一部が外周側に位置する圧縮空気容器を前記検出容器に接続したことを特徴とする請求項８に記載の化学分析装置。
【請求項１１】
前記反応容器に圧縮空気容器を接続し、前記回転可能な保持ディスクを回転させてこの圧縮空気容器内に圧縮空気を発生させ、前記回転可能な保持ディスクの回転数を減速させて圧縮空気を膨張させ、前記反応容器内の液を移動させることを特徴とする請求項８に記載の化学分析装置。
【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２】
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【図４】
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【図１１】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−３３３５０（Ｐ２００７−３３３５０Ａ）
【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２００５−２１９８６１（Ｐ２００５−２１９８６１）
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【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１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【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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