微量物質検出装置
【課題】 ＤＮＡ等の微量物質の検出等を自動的に行うことのできる簡易且つ安価な構成による微量物質検出装置を提供すること。
【解決手段】 チューブと、チューブに設けられ被検出対象物質と磁気ビーズと標識物質を反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、チューブに設けられ標識物質が結合された被検出対象物質を測定する測定部と、測定部に設置された一対の電極と、磁力により磁気ビーズと結合した被検出対象物質を混合・反応部や測定部で吸着・保持する磁気制御部と、チューブ内を吸引／加圧して試料溶液を移動させる吸引／加圧手段と、チューブの適所に設けられた複数個のバルブと、磁気制御部と吸引／加圧手段と複数個のバルブを制御する制御装置とを具備し、一対の電極の一方の表面にコーティングが施されるようにしたもの。
【解決手段】 チューブと、チューブに設けられ被検出対象物質と磁気ビーズと標識物質を反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、チューブに設けられ標識物質が結合された被検出対象物質を測定する測定部と、測定部に設置された一対の電極と、磁力により磁気ビーズと結合した被検出対象物質を混合・反応部や測定部で吸着・保持する磁気制御部と、チューブ内を吸引／加圧して試料溶液を移動させる吸引／加圧手段と、チューブの適所に設けられた複数個のバルブと、磁気制御部と吸引／加圧手段と複数個のバルブを制御する制御装置とを具備し、一対の電極の一方の表面にコーティングが施されるようにしたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）等の微量物質を被検出対象物質として検出するための微量物質検出装置に係り、特に、被検出対象物質に結合させた標識物質を測定することによって微量物質の有無や量を測定するように構成したものにおいて、被検出対象物質への磁気ビーズと標識物質の結合から被検出対象物質の検出に至るまでの作業を自動化できるようにし、又、構造を簡素化し、安価且つ容易に製造できるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＤＮＡ等の微量物質を被検出対象物質として検出や定量を行う場合、被検出対象物質の単離や精製、標識物質の被検出対象物質への結合等の煩雑な作業が必要である。
例えば、ＤＮＡの場合は、例えば、特許文献１に開示されているように、標識物質である免疫反応材を被検出対象物質となるＤＮＡに結合させ、そのＤＮＡと相補的なＤＮＡを結合させた支持体によって免疫反応剤を結合させたＤＮＡを捕らえ、免疫反応によって上記免疫反応材に特異的に結合する蛍光物質等を標的となるＤＮＡに結合させて、その蛍光を測定することで被検出対象物質の検出・定量を行う。
【０００３】
又、蛋白質の場合ではあるが、例えば、特許文献２に示すように、被検出対象物質である蛋白質に免疫反応を利用して標識物質を結合し、標識物質の測定により被検出対象物質の検出・定量を行っている。
このような、被検出対象物質の検出・定量のための作業は、手作業で行われる。
【０００４】
又、特許文献３、特許文献４には、ＤＮＡの検出・測定を行う装置が開示されている。
又、標識物質として、例えば、酸化還元酵素を用いる場合もある。この場合は、酸化還元反応により生じる電流等を測定することにより、被検出対象物質の検出や定量を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５０４９６２号公報
【特許文献２】特開平１０−２７６７８６号公報
【特許文献３】特開平５−１９９８９８号公報
【特許文献４】特開平２−２３８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、前述したように、被検出対象物質と標識物質との結合から検出・定量までの全ての作業を自動化した装置はなく、ＤＮＡ等の被検出対象物質の検出・定量のための作業は全て手作業で行われていた。その為、検出に長い時間や多くの労力を要してしまい、且つ、正確な検出を行うためには作業者の熟練を要してしまうという問題があった。
また、例えば、特許文献３や特許文献４に記載されているような装置は、複数のセルや流路が設けられていること等により、複雑な構成となっている。
また、酸化還元反応によって発生する電流等を測定する方法の場合、２つの電極のうちの一方をイオン交換膜等で隔離されバッファ液が封入された内部に設置し、他方をその外部の酸化還元反応が行なわれる箇所に設置しておく必要がある。このように構成することにより 一方の電極側に酸化還元反応で発生したイオンのみが移動することになり、それによって、２つの電極間に酸化還元反応による電流を生じさせることができる。
【０００７】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ＤＮＡ等の微量物質と標識物質との反応から検出・定量に至る作業を自動的に行うことができ、構成が簡素で、安価、且つ、容易に製造することができる微量物質検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による微量物質検出装置は、チューブと、上記チューブに設けられ被検出対象物質が含まれる検体と磁気ビーズと標識物質とバッファ液を混合させ上記被検出対象物質と上記磁気ビーズと上記標識物質とを反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、上記チューブに設けられ上記試料溶液が導入され、上記被検出対象物質に結合された上記標識物質による化学反応を発生させ、それにより生じた電気的な変位を測定する測定部と、上記測定部に設置された一対の電極と、上記混合・反応部と上記測定部に設けられ磁力により上記磁気ビーズと結合した被検出対象物質を吸着・保持する磁気制御部と、上記チューブに接続され上記チューブ内を吸引／加圧することにより上記チューブ内において上記試料溶液を移動させる吸引／加圧手段と、上記チューブの適所に設けられた複数個のバルブと、上記磁気制御部と上記吸引／加圧手段と上記複数個のバルブを制御する制御装置と、を具備し、上記一対の電極の一方には、樹脂のコーティングが施されていて、該コーティングにより設けられたコーティング部は上記標識物質による化学反応により荷電された物質のみを透過するものであることを特徴とするものである。
又、請求項２による微量物質検出装置は、請求項１記載の微量物質検出装置において、上記コーティングは、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂のうちの何れかによるものであることを特徴とするものである。
又、請求項３による微量物質検出装置は、請求項１又は請求項２記載の微量物質検出装置において、上記一対の電極は金属箔からなる薄板状の電極であることを特徴とするものである。
又、請求項４による微量物質検出装置は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記測定部には、絶縁シートが設置されており、上記一対の電極は、上記絶縁シートに貼り付けられているものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように本願発明の請求項１による微量物質検出装置によると、被検出対象物質への磁気ビーズと標識物質の結合、被検出対象物質の精製、被検出対象物質の検出までの一連の作業を容易に自動化することができ、この一連の作業に要する労力を軽減することができると共に作業に要する時間を短縮することができる。又、上記測定部に設置された電極の一方は、標識物質による化学反応により荷電された物質のみを透過するコーティングが施されているため、上記測定部内をイオン交換膜等による隔壁で２つの部屋に区画し、それぞれの部屋内に電極を設置し、且つ、どちらか一方の部屋内にバッファを封入するという複雑な構成を採用する必要がなくなり、微量物質検出装置を安価且つ容易に製造することができる。
又、請求項２による微量物質検出装置は、上記測定部に設置された電極の一方に施されたコーティングが、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂のうちの何れかによるものであるため、前述のように、測定部を複雑な構成とする必要がなく、更に微量物質検出装置を安価且つ容易に製造することができる。
又、請求項３による微量物質検出装置は、上記電極は金属箔からなる薄板状の電極であるため、微量物質検出装置の構成を簡素化し、安価且つ容易に製造することができる。
又、請求項４による微量物質検出装置は、測定部に絶縁シートが設置されており、上記陽極及び上記陰極は上記絶縁シートに貼り付けられているものであるため、微量物質検出装置の構成をより簡素化し、安価且つ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置を示す系統図である。
【図２】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置の測定部に設置された電極のうち、コーティングがされている電極の横断面図である。
【図３】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置の測定部及び測定回路の構成を示す回路図である。
【図４】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置によって検出するために、被検出対象物質であるＤＮＡに磁気ビーズと酸化還元酵素を結合した様子を表わす模式図である。
【図５】本願発明の一実施の形態を示す図で、測定チャンバ内の反応の様子を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による微量物質検出装置の構成を示す系統図である。まず、チューブ１がある。このチューブ１の一端側（図１中左端）には検体注入部３が設けられていて、この検体注入部３には検体注入器５が着脱可能に挿入されている。この検体注入器５の中には、被検出対象物質としてのＤＮＡを含む検体７が充填されている。又、上記検体注入部３近傍のチューブ１には、バッファ液注入部９が設置されていて、このバッファ液注入部９内にはバッファ液１１が充填されている。上記バッファ液１１は、緩衝液に被酸化還元物質と電子メディエータを溶かした溶液である。緩衝液としては、例えば、リン酸水素二カリウムとリン酸二水素カリウムの混合物の水溶液等が用いられる。電子メディエータは、電子を移動させるための物質である。
【００１２】
上記バッファ液注入部９は分岐チューブ１３を介してチューブ１に接続されていて、この分岐チューブ１３には第１押当バルブ１５が取り付けられている。この第１押当バルブ１５は、上記分岐チューブ１３を押さえ付けて液体が行き来できないようにするもので、これにより上記バッファ液注入部９から上記チューブ１内への上記バッファ液１１の流入を制御している。
【００１３】
上記チューブ１には第１試薬注入部１７、第２試薬注入部１９が夫々分岐チューブ２１、２３を介して接続されている。上記第１試薬注入部１７内には第１試薬２５（磁気ビーズを含んだ試薬）が充填されている。又、第２試薬注入部１９内には第２試薬２７（標識物質としての酸化還元酵素を含んだ試薬）が充填されている。又、上記分岐チューブ２１には第２押当バルブ２９が取り付けられていると共に上記分岐チューブ２３にも第３押当バルブ３１が取り付けられている。上記第１押当バルブ１５同様、第２押当バルブ２９と第３押当バルブ３１も、夫々、上記第１試薬注入部１７から上記チューブ１内への上記第１試薬２５の流入と、上記第２試薬注入部１９から上記チューブ１内への上記第２試薬２７の流入を制御している。
【００１４】
上記チューブ１の一端側の、上記バッファ液注入部９、上記第１試薬注入部１７及び上記第２試薬注入部１９が接続された部分が、混合部３３となる。上記チューブ１には、上記混合部３３に隣接して、反応部３５が設けられている。この反応部３５と上記混合部３３の境界には第４押当バルブ３７が設けられている。上記混合部３３と上記反応部３５が、請求項１における混合・反応部に相当する部分となる。
【００１５】
上記反応部３５には、温度制御手段としての温度制御用ヒータ３９と攪拌手段としての超音波振動装置４１が設置されている。上記温度制御用ヒータ３９は、上記反応部３５内を、上記検体７に含まれるＤＮＡと上記第１試薬２５内の磁気ビーズ及び上記第２試薬内の酸化還元酵素を結合させる反応に適した温度に制御するためのものである。又、上記超音波振動装置４１は、上記反応部３５内を攪拌して上記ＤＮＡと磁気ビーズ及び酸化還元酵素の結合を効率よく行わせるためのものである。又、上記反応部３５の、上記温度制御用ヒータ３９と上記超音波振動装置４１よりも他端側（図１中右側）には、第１磁気制御部４３が設けられている。この第１磁気制御部４３によって、磁気ビーズと結合したＤＮＡを上記反応部３５に吸着・保持するものである。
【００１６】
上記チューブ１の他端側には、測定部としての測定チャンバ４５が設けられている。上記測定チャンバ４５の室４７には絶縁シート４９が設置されている。上記絶縁シート４９は、例えば、ポリプロピレン等によるフィルムから成るものである。上記絶縁シート４９の一方の面（図１中表面側）には、電極５１と電極５３が貼り付けられている。上記電極５１及び上記電極５３は金属箔による薄板状の導電体である。また、上記電極５１の露出される表面にはコーティングが施されている。
なお、コーティングが施された部分をコーティング部５５とする。
【００１７】
上記コーティング部５５は、本実施の形態においては、イオン交換樹脂によるコーティングを想定しているが、それ以外にも、ゼオライト、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂等を用いることもできる。上記電極５１の横断面図は図２に示す通りである。上記電極５１は、その全体を上記絶縁シート４９と上記コーティング部５５によって覆われている。
なお、本実施の形態においては、上記絶縁シート４９に上記電極５１を貼り付けてからコーティングを施しているが、上記電極５１の全体に予めコーティングを施したものを上記絶縁シート４９に貼り付けることも考えられる。この場合、上記電極５１と上記絶縁シート４９の間にもコーティング部５５が存在することになる。
【００１８】
上記反応部３５であって、上記第１磁気制御部４３と上記測定チャンバ４５の間には、分岐チューブ５７が接続されている。又、上記測定チャンバ４５の反チューブ１側（図１中右側）には分岐チューブ５９が接続されている。上記分岐チューブ５７には第５押当バルブ６１が設けられている。上記測定チャンバ４５と上記反応部３５の境界には第６押当バルブ６３が設けられている。上記分岐チューブ５９には第７押当バルブ６５が設けられている。上記分岐チューブ５７及び上記分岐チューブ５９は集合されて、そこに吸引／加圧手段としてのポンプ６７が接続されている。また、上記測定チャンバ４５には、第２磁気制御部６９が設置されている。この第２磁気制御部６９によって、磁気ビーズと結合したＤＮＡを上記測定チャンバ４５に吸着・保持するものである。
【００１９】
又、制御装置７１が設置されていて、この制御装置７１には測定回路７３が設けられている。既に説明した各種機器、第１押当バルブ１５、第２押当バルブ２９、第３押当バルブ３１、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１、第６押当バルブ６３、第７押当バルブ６５、温度制御用ヒータ３９、超音波振動装置４１、第１磁気制御部４３、ポンプ６７、第２磁気制御部６９は、全てこの制御装置７１によって制御される構成になっている。又、電極５１、電極５３を介しての電流測定等は上記制御装置７１の測定回路７３によって制御されるように構成されている。
【００２０】
上記測定回路７３は図３に示すような構成になっている。まず、電流増幅部７５があり、この電流増幅部７５にはＡ／Ｄ変換器７７が接続されている。上記電流増幅部７５により増幅された信号は上記Ａ／Ｄ変換器７７によってアナログ／デジタル変換され、マイクロコンピュータ７９に入力される。又、上記マイクロコンピュータ７９にはＩ／Ｏ８１、メモリ８３が接続されている。又、上記Ｉ／Ｏ８１には入力手段と投入センサ８７が接続されている。
【００２１】
以上の構成に基づいてその作用を説明する。まず、第１押当バルブ１５、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を開放し、ポンプ６７を駆動する。それによって、チューブ１内に負圧が発生し、バッファ液注入部９内のバッファ液１１が吸引されてチューブ１内に充満されることになる。その状態で、検体注入部３を介して検体注入器５より検体７が注入される。
【００２２】
次に、第２押当バルブ２９、第３押当バルブ３１、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を開放して、ポンプ６７による負圧によって、第１試薬注入部１７、第２試薬注入部１９より、第１試薬２５と第２試薬２７を若干量引き出す。それと同時に、第１押当バルブ１５を開放してバッファ液注入部９よりバッファ液１１を引き出す。これによって、混合部３３において、検体７、バッファ液１１、第１試薬２５、第２試薬２７を混合させ、反応部３５に導いたことになる。
【００２３】
次に、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を閉じて、検体７と第１試薬２５、第２試薬２７とを反応させる。その際、温度制御用ヒータ３９によって温度調整を行うと共に、超音波振動装置４１によって超音波振動を付与する。それによって、反応に適した温度環境が提供されると共に、攪拌・混合作用が働くことになる。上記検体７と第１試薬２５、第２試薬２７との反応により、被検出対象物質としてのＤＮＡの一端に磁気ビーズが結合されると共に他端に酸化還元酵素が結合されることになる。その様子を図４に示す。図４はＤＮＡ８９の一端に磁気ビーズ９１が結合されると共に他端に酸化還元酵素９３が結合されている様子を示す図である。
尚、この磁気ビーズ９１と酸化還元酵素９３は、ＤＮＡ８９と特異的に結合するように処理されているものである。
【００２４】
次に、第１磁気制御部４３を「オン」して、第１押当バルブ１５、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を開放し、且つ、温度制御用ヒータ３９によって温度調整を行うと共に、超音波振動装置４１によって超音波振動を付与しながら、バッファ液１１を流し続ける。それによって、磁気ビーズ９１に結合したＤＮＡ８９のみが第１磁気制御部４３によって吸着・保持され、その他のものは洗い流されることになる。そのため、被検出対象物質であるＤＮＡ８９が精製されることになる。
【００２５】
次に、上記第１磁気制御部４３を「オフ」にして、第２磁気制御部６９を「オン」にする。その後、第１押当バルブ１５、第６押当バルブ６３、第７押当バルブ６５を開放し、ポンプ６７の負圧によって吸引することにより、上記第１磁気制御部４３によって吸着・保持されていた磁気ビーズ９１に結合したＤＮＡ８９を測定チャンバ４５の室４７内に導き、上記第２磁気制御部６９によって、吸着・保持する。そして、第６押当バルブ６３、第７押当バルブ６５を閉じて、計測を行なう。
【００２６】
本実施の形態の場合、被検出対象物質の検出・定量は、電極５１と電極５３間の電流を測定することによって行う。図４に示すように、上記ＤＮＡ８９には標識物質として上記酸化還元酵素９３が結合されている。この酸化還元酵素９３が上記バッファ液１１に含まれる被酸化還元物質を酸化又は還元し、上記バッファ液１１に含まれる電子メディエータは、その酸化還元反応による電子の受け取り又は被酸化還元物質への電子の供給により、「正」又は「負」に荷電される。そして、「正」又は「負」に荷電された電子メディエータは上記電極５１又は上記電極５３へと移動する。これが、電流として上記測定回路７３によって測定され、その電流値に基づいて被検出対象物質である上記ＤＮＡ８９を検出・定量することができる。
【００２７】
ここで、図５を参照して、上記酸化還元酵素９３として酸化酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ）を用いた場合の、上記測定チャンバ４５内での化学反応を具体的に説明する。上記測定チャンバ４５の室４７内には、上記ＤＮＡ８９に結合した酸化酵素９５が存在している。又、上記測定チャンバ４５内にはバッファ液１１に添加された被酸化物質９７と電子メディエータ９９も存在している。上記被酸化物質９７は、上記酸化酵素９５によって酸化され、電子１０１と陽イオン１０３を放出する。上記電子１０１は上記電子メディエータ９９に捕らえられ、その結果、上記電子メディエータ９９は「負」に荷電される。「負」に荷電された上記電子メディエータ９９は、相対的に「正」電位となる上記電極５３側に移動する。一方、上記陽イオン１０３及び上記バッファ液１１はコーティング部５５を通過して、相対的に「負」電位となる上記電極５１側へと移動し、電子１０１を受け取る。その結果、上記室４７と上記電極５１との間には上記コーティング部５５を隔てて電位差が発生し、上記電極５１と上記電極５３の間に電流が流れる。この電流を測定することにより上記ＤＮＡ８９の検出・定量を行うものである。
なお、上記陽イオン１０３以外の物質は上記コーティング部５５を通過することはない。
【００２８】
又、上記した例に限らず、上記酸化還元酵素９３として上記酸化酵素９５の代わりに還元酵素を使用することも考えられる。この場合は、上記被酸化物質９７の代わりに被還元物質が使用され、上記電極５３から電子メディエータを介して電子が還元酵素へ移動して還元反応が起こる。このため電子を外部から受け取る上記電極５３が「正」極、電子を外部に放出する電極５１が「負」極となる。
尚、この被検出対象物質の測定は、上記電極５１・５３間の電圧を測定することでも行うことができる。
【００２９】
そして、計測後は、第１押当バルブ１５と第７押当バルブ６５を開放して、ポンプ６７による負圧によって計測後の検体７等を吸引して洗い流す。それによって、ポンプ６７自身も洗浄されることになる。
【００３０】
以上、本実施の形態によると、次のような効果を奏することができる。
まず、本実施の形態による微量物質検出装置によると、被検出対象物質であるＤＮＡ８９への磁気ビーズ９１と標識物質としての酸化還元酵素９３の結合、ＤＮＡ８９の精製、ＤＮＡ８９の検出・定量までの一連の作業を、比較的簡単な構成の装置で自動的に行うことができ、微量物質の検出のための労力を大幅に軽減することができると共に作業に要する時間を大幅に短縮することができる。これは、第１〜第７押当式バルブ１５、２９、３１、３７、６１、６３、６５によって試料溶液を混合する混合部３３、試料溶液を反応させる反応部３５、試料溶液から精製された被検出対象物質の測定を行う測定チャンバ４５等をチューブ１に連続的に設け、又、試料溶液を移動させるための負圧を発生させるポンプ６７と、磁気ビーズ９１に結合した被検出対象物質を吸着・保持する第１、第２磁気制御部４３、６９と、反応部の温度制御を行う温度制御用ヒータ３９及び反応部内の攪拌を行う超音波振動装置４１を設け、上記第１〜第７押当式バルブ１５、２９、３１、３７、６１、６３、６５、ポンプ６７、第１、第２磁気制御部４３、６９、温度制御ヒータ３９、超音波振動装置４１は制御装置７１によって制御するように構成したからである。
又、上記一連の作業を自動的に行うことができるため、熟練者でなくとも正確且つ迅速な微量物質の検出・定量を行うことができる。
又、上記磁気ビーズ９１と被検出対象物質であるＤＮＡ８９を結合させているので、上記第１、第２磁気制御部４３、６９とポンプ６７を利用した上記ＤＮＡ８９のチューブ１内での移動の制御や精製が容易に可能となる。
又、上記反応部３５には、上記温度制御ヒータ３９と上記超音波振動装置４１が設置されているため、被検出対象物質であるＤＮＡ８９への磁気ビーズ９１と酸化還元酵素９３の結合を、効率よく行うことができる。
又、第１〜第７押当式バルブ１５、２９、３１、３７、６１、６３、６５を用いているため、複雑な機械的構成を要することなく、自動的な制御が可能な微量物質検出装置を実現することができる。
又、電流や電圧を測定することで、被検出対象物質の検出・定量を行うため、安価で簡単な構成の装置で測定を行うことができる。特に、ラジオアイソトープ等を用いない構成であるため、被曝の心配がなく安全に測定を行うことができる。
又、測定チャンバ４５内には、イオン交換樹脂等によるコーティングを施された電極５１とコーティングを施されていない電極５３が設置され、これら電極５１及び電極５３は絶縁シートに貼り付けられている。そのため、上記測定チャンバ４５内をイオン交換膜等による隔壁で２つの室に仕切り、夫々の室に電極を設置し、一方の部屋にバッファ液を封入するような複雑な構成としなくても、酸化還元反応によって上記電極５１と上記電極５３との間に電位差を生じさせることができ、被検出対象物質の検出・定量が可能となる。また、このような簡易な構成であるため、微量物質検出装置の製造を安価に且つ容易に行うことができる。
【００３１】
なお、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
例えば、標識物質としては、酸化還元酵素以外のものを使用する場合も考えられる。
又、被検出対象物質もＤＮＡに限られず、その他核酸やたんぱく質など、様々な種類のものが考えられる。
又、押当式以外にゲートバルブ等のバルブを使用することが考えられる。
又、混合部と反応部と測定部を一本のチューブとせず、それぞれの部材がバルブによって接続されている構成も考えられる。
又、バッファ液に使用する緩衝液も、被検出対象物質や標識物質の種類などに応じて、様々な種類のものを使用する場合が考えられる。
又、陽極及び陰極の形状や位置、コーティングの材料は、様々なものが考えられる。例えば、コーティングの材料は、ゼオライト、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂等でもよい。
又、本実施の形態では、絶縁シートの同じ面に陽極と陰極を配置したが、絶縁シートの一方の面に陽極を配置し、他方の面に陰極を配置する場合も考えられる。このような場合は、測定チャンバを小型化することができる。又、絶縁シートを筒状にして、その内側に電極を貼り付けるような構成も考えられる。
又、絶縁シートの材質も、絶縁性のものであればよく、ポリプロピレン以外にも様々なものが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、微量物質を検出するための微量物質検出装置に係り、特に、被検出対象物質の分離・精製から検出までの一連の作業を自動的に行うことができるように構成したものにおいて、吸引／加圧手段により試料溶液を移動できるようにし、被検出対象物質に磁気ビーズ及び標識物質を結合させ、磁気制御部により被検出対象物の移動を制御できるようにして、被検出対象物質への磁気ビーズと標識物質の結合から被検出対象物質の検出に至るまでの作業を自動的に行うことができるように構成し、測定部に設けられた一対の電極のうちの一方に上記標識物質による化学反応で荷電された物質のみを透過するコーティングを施し、それによって、安価で簡易な構成による微量物質検出装置を実現できるように工夫したものに関し、例えば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の検出装置に好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１ チューブ
７ 検体
１１ バッファ液
１５ 第１押当バルブ
２５ 第１試薬
２７ 第２試薬
２９ 第２押当バルブ
３１ 第３押当バルブ
３３ 混合部
３５ 反応部
３７ 第４押当バルブ
３９ 温度制御用ヒータ
４１ 超音波振動装置
４３ 第１磁気制御部
４５ 測定チャンバ
４９ 絶縁シート
５１ 陽極
５３ 陰極
５５ コーティング部
６１ 第５押当バルブ
６３ 第６押当バルブ
６５ 第７押当バルブ
６７ ポンプ
６９ 第２磁気制御部
７１ 制御装置
８９ ＤＮＡ
９３ 酸化還元酵素
９５ 酸化酵素
９７ 被酸化物質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）等の微量物質を被検出対象物質として検出するための微量物質検出装置に係り、特に、被検出対象物質に結合させた標識物質を測定することによって微量物質の有無や量を測定するように構成したものにおいて、被検出対象物質への磁気ビーズと標識物質の結合から被検出対象物質の検出に至るまでの作業を自動化できるようにし、又、構造を簡素化し、安価且つ容易に製造できるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＤＮＡ等の微量物質を被検出対象物質として検出や定量を行う場合、被検出対象物質の単離や精製、標識物質の被検出対象物質への結合等の煩雑な作業が必要である。
例えば、ＤＮＡの場合は、例えば、特許文献１に開示されているように、標識物質である免疫反応材を被検出対象物質となるＤＮＡに結合させ、そのＤＮＡと相補的なＤＮＡを結合させた支持体によって免疫反応剤を結合させたＤＮＡを捕らえ、免疫反応によって上記免疫反応材に特異的に結合する蛍光物質等を標的となるＤＮＡに結合させて、その蛍光を測定することで被検出対象物質の検出・定量を行う。
【０００３】
又、蛋白質の場合ではあるが、例えば、特許文献２に示すように、被検出対象物質である蛋白質に免疫反応を利用して標識物質を結合し、標識物質の測定により被検出対象物質の検出・定量を行っている。
このような、被検出対象物質の検出・定量のための作業は、手作業で行われる。
【０００４】
又、特許文献３、特許文献４には、ＤＮＡの検出・測定を行う装置が開示されている。
又、標識物質として、例えば、酸化還元酵素を用いる場合もある。この場合は、酸化還元反応により生じる電流等を測定することにより、被検出対象物質の検出や定量を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５０４９６２号公報
【特許文献２】特開平１０−２７６７８６号公報
【特許文献３】特開平５−１９９８９８号公報
【特許文献４】特開平２−２３８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、前述したように、被検出対象物質と標識物質との結合から検出・定量までの全ての作業を自動化した装置はなく、ＤＮＡ等の被検出対象物質の検出・定量のための作業は全て手作業で行われていた。その為、検出に長い時間や多くの労力を要してしまい、且つ、正確な検出を行うためには作業者の熟練を要してしまうという問題があった。
また、例えば、特許文献３や特許文献４に記載されているような装置は、複数のセルや流路が設けられていること等により、複雑な構成となっている。
また、酸化還元反応によって発生する電流等を測定する方法の場合、２つの電極のうちの一方をイオン交換膜等で隔離されバッファ液が封入された内部に設置し、他方をその外部の酸化還元反応が行なわれる箇所に設置しておく必要がある。このように構成することにより 一方の電極側に酸化還元反応で発生したイオンのみが移動することになり、それによって、２つの電極間に酸化還元反応による電流を生じさせることができる。
【０００７】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ＤＮＡ等の微量物質と標識物質との反応から検出・定量に至る作業を自動的に行うことができ、構成が簡素で、安価、且つ、容易に製造することができる微量物質検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による微量物質検出装置は、チューブと、上記チューブに設けられ被検出対象物質が含まれる検体と磁気ビーズと標識物質とバッファ液を混合させ上記被検出対象物質と上記磁気ビーズと上記標識物質とを反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、上記チューブに設けられ上記試料溶液が導入され、上記被検出対象物質に結合された上記標識物質による化学反応を発生させ、それにより生じた電気的な変位を測定する測定部と、上記測定部に設置された一対の電極と、上記混合・反応部と上記測定部に設けられ磁力により上記磁気ビーズと結合した被検出対象物質を吸着・保持する磁気制御部と、上記チューブに接続され上記チューブ内を吸引／加圧することにより上記チューブ内において上記試料溶液を移動させる吸引／加圧手段と、上記チューブの適所に設けられた複数個のバルブと、上記磁気制御部と上記吸引／加圧手段と上記複数個のバルブを制御する制御装置と、を具備し、上記一対の電極の一方には、樹脂のコーティングが施されていて、該コーティングにより設けられたコーティング部は上記標識物質による化学反応により荷電された物質のみを透過するものであることを特徴とするものである。
又、請求項２による微量物質検出装置は、請求項１記載の微量物質検出装置において、上記コーティングは、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂のうちの何れかによるものであることを特徴とするものである。
又、請求項３による微量物質検出装置は、請求項１又は請求項２記載の微量物質検出装置において、上記一対の電極は金属箔からなる薄板状の電極であることを特徴とするものである。
又、請求項４による微量物質検出装置は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記測定部には、絶縁シートが設置されており、上記一対の電極は、上記絶縁シートに貼り付けられているものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように本願発明の請求項１による微量物質検出装置によると、被検出対象物質への磁気ビーズと標識物質の結合、被検出対象物質の精製、被検出対象物質の検出までの一連の作業を容易に自動化することができ、この一連の作業に要する労力を軽減することができると共に作業に要する時間を短縮することができる。又、上記測定部に設置された電極の一方は、標識物質による化学反応により荷電された物質のみを透過するコーティングが施されているため、上記測定部内をイオン交換膜等による隔壁で２つの部屋に区画し、それぞれの部屋内に電極を設置し、且つ、どちらか一方の部屋内にバッファを封入するという複雑な構成を採用する必要がなくなり、微量物質検出装置を安価且つ容易に製造することができる。
又、請求項２による微量物質検出装置は、上記測定部に設置された電極の一方に施されたコーティングが、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂のうちの何れかによるものであるため、前述のように、測定部を複雑な構成とする必要がなく、更に微量物質検出装置を安価且つ容易に製造することができる。
又、請求項３による微量物質検出装置は、上記電極は金属箔からなる薄板状の電極であるため、微量物質検出装置の構成を簡素化し、安価且つ容易に製造することができる。
又、請求項４による微量物質検出装置は、測定部に絶縁シートが設置されており、上記陽極及び上記陰極は上記絶縁シートに貼り付けられているものであるため、微量物質検出装置の構成をより簡素化し、安価且つ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置を示す系統図である。
【図２】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置の測定部に設置された電極のうち、コーティングがされている電極の横断面図である。
【図３】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置の測定部及び測定回路の構成を示す回路図である。
【図４】本願発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態による微量物質検出装置によって検出するために、被検出対象物質であるＤＮＡに磁気ビーズと酸化還元酵素を結合した様子を表わす模式図である。
【図５】本願発明の一実施の形態を示す図で、測定チャンバ内の反応の様子を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による微量物質検出装置の構成を示す系統図である。まず、チューブ１がある。このチューブ１の一端側（図１中左端）には検体注入部３が設けられていて、この検体注入部３には検体注入器５が着脱可能に挿入されている。この検体注入器５の中には、被検出対象物質としてのＤＮＡを含む検体７が充填されている。又、上記検体注入部３近傍のチューブ１には、バッファ液注入部９が設置されていて、このバッファ液注入部９内にはバッファ液１１が充填されている。上記バッファ液１１は、緩衝液に被酸化還元物質と電子メディエータを溶かした溶液である。緩衝液としては、例えば、リン酸水素二カリウムとリン酸二水素カリウムの混合物の水溶液等が用いられる。電子メディエータは、電子を移動させるための物質である。
【００１２】
上記バッファ液注入部９は分岐チューブ１３を介してチューブ１に接続されていて、この分岐チューブ１３には第１押当バルブ１５が取り付けられている。この第１押当バルブ１５は、上記分岐チューブ１３を押さえ付けて液体が行き来できないようにするもので、これにより上記バッファ液注入部９から上記チューブ１内への上記バッファ液１１の流入を制御している。
【００１３】
上記チューブ１には第１試薬注入部１７、第２試薬注入部１９が夫々分岐チューブ２１、２３を介して接続されている。上記第１試薬注入部１７内には第１試薬２５（磁気ビーズを含んだ試薬）が充填されている。又、第２試薬注入部１９内には第２試薬２７（標識物質としての酸化還元酵素を含んだ試薬）が充填されている。又、上記分岐チューブ２１には第２押当バルブ２９が取り付けられていると共に上記分岐チューブ２３にも第３押当バルブ３１が取り付けられている。上記第１押当バルブ１５同様、第２押当バルブ２９と第３押当バルブ３１も、夫々、上記第１試薬注入部１７から上記チューブ１内への上記第１試薬２５の流入と、上記第２試薬注入部１９から上記チューブ１内への上記第２試薬２７の流入を制御している。
【００１４】
上記チューブ１の一端側の、上記バッファ液注入部９、上記第１試薬注入部１７及び上記第２試薬注入部１９が接続された部分が、混合部３３となる。上記チューブ１には、上記混合部３３に隣接して、反応部３５が設けられている。この反応部３５と上記混合部３３の境界には第４押当バルブ３７が設けられている。上記混合部３３と上記反応部３５が、請求項１における混合・反応部に相当する部分となる。
【００１５】
上記反応部３５には、温度制御手段としての温度制御用ヒータ３９と攪拌手段としての超音波振動装置４１が設置されている。上記温度制御用ヒータ３９は、上記反応部３５内を、上記検体７に含まれるＤＮＡと上記第１試薬２５内の磁気ビーズ及び上記第２試薬内の酸化還元酵素を結合させる反応に適した温度に制御するためのものである。又、上記超音波振動装置４１は、上記反応部３５内を攪拌して上記ＤＮＡと磁気ビーズ及び酸化還元酵素の結合を効率よく行わせるためのものである。又、上記反応部３５の、上記温度制御用ヒータ３９と上記超音波振動装置４１よりも他端側（図１中右側）には、第１磁気制御部４３が設けられている。この第１磁気制御部４３によって、磁気ビーズと結合したＤＮＡを上記反応部３５に吸着・保持するものである。
【００１６】
上記チューブ１の他端側には、測定部としての測定チャンバ４５が設けられている。上記測定チャンバ４５の室４７には絶縁シート４９が設置されている。上記絶縁シート４９は、例えば、ポリプロピレン等によるフィルムから成るものである。上記絶縁シート４９の一方の面（図１中表面側）には、電極５１と電極５３が貼り付けられている。上記電極５１及び上記電極５３は金属箔による薄板状の導電体である。また、上記電極５１の露出される表面にはコーティングが施されている。
なお、コーティングが施された部分をコーティング部５５とする。
【００１７】
上記コーティング部５５は、本実施の形態においては、イオン交換樹脂によるコーティングを想定しているが、それ以外にも、ゼオライト、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂等を用いることもできる。上記電極５１の横断面図は図２に示す通りである。上記電極５１は、その全体を上記絶縁シート４９と上記コーティング部５５によって覆われている。
なお、本実施の形態においては、上記絶縁シート４９に上記電極５１を貼り付けてからコーティングを施しているが、上記電極５１の全体に予めコーティングを施したものを上記絶縁シート４９に貼り付けることも考えられる。この場合、上記電極５１と上記絶縁シート４９の間にもコーティング部５５が存在することになる。
【００１８】
上記反応部３５であって、上記第１磁気制御部４３と上記測定チャンバ４５の間には、分岐チューブ５７が接続されている。又、上記測定チャンバ４５の反チューブ１側（図１中右側）には分岐チューブ５９が接続されている。上記分岐チューブ５７には第５押当バルブ６１が設けられている。上記測定チャンバ４５と上記反応部３５の境界には第６押当バルブ６３が設けられている。上記分岐チューブ５９には第７押当バルブ６５が設けられている。上記分岐チューブ５７及び上記分岐チューブ５９は集合されて、そこに吸引／加圧手段としてのポンプ６７が接続されている。また、上記測定チャンバ４５には、第２磁気制御部６９が設置されている。この第２磁気制御部６９によって、磁気ビーズと結合したＤＮＡを上記測定チャンバ４５に吸着・保持するものである。
【００１９】
又、制御装置７１が設置されていて、この制御装置７１には測定回路７３が設けられている。既に説明した各種機器、第１押当バルブ１５、第２押当バルブ２９、第３押当バルブ３１、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１、第６押当バルブ６３、第７押当バルブ６５、温度制御用ヒータ３９、超音波振動装置４１、第１磁気制御部４３、ポンプ６７、第２磁気制御部６９は、全てこの制御装置７１によって制御される構成になっている。又、電極５１、電極５３を介しての電流測定等は上記制御装置７１の測定回路７３によって制御されるように構成されている。
【００２０】
上記測定回路７３は図３に示すような構成になっている。まず、電流増幅部７５があり、この電流増幅部７５にはＡ／Ｄ変換器７７が接続されている。上記電流増幅部７５により増幅された信号は上記Ａ／Ｄ変換器７７によってアナログ／デジタル変換され、マイクロコンピュータ７９に入力される。又、上記マイクロコンピュータ７９にはＩ／Ｏ８１、メモリ８３が接続されている。又、上記Ｉ／Ｏ８１には入力手段と投入センサ８７が接続されている。
【００２１】
以上の構成に基づいてその作用を説明する。まず、第１押当バルブ１５、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を開放し、ポンプ６７を駆動する。それによって、チューブ１内に負圧が発生し、バッファ液注入部９内のバッファ液１１が吸引されてチューブ１内に充満されることになる。その状態で、検体注入部３を介して検体注入器５より検体７が注入される。
【００２２】
次に、第２押当バルブ２９、第３押当バルブ３１、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を開放して、ポンプ６７による負圧によって、第１試薬注入部１７、第２試薬注入部１９より、第１試薬２５と第２試薬２７を若干量引き出す。それと同時に、第１押当バルブ１５を開放してバッファ液注入部９よりバッファ液１１を引き出す。これによって、混合部３３において、検体７、バッファ液１１、第１試薬２５、第２試薬２７を混合させ、反応部３５に導いたことになる。
【００２３】
次に、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を閉じて、検体７と第１試薬２５、第２試薬２７とを反応させる。その際、温度制御用ヒータ３９によって温度調整を行うと共に、超音波振動装置４１によって超音波振動を付与する。それによって、反応に適した温度環境が提供されると共に、攪拌・混合作用が働くことになる。上記検体７と第１試薬２５、第２試薬２７との反応により、被検出対象物質としてのＤＮＡの一端に磁気ビーズが結合されると共に他端に酸化還元酵素が結合されることになる。その様子を図４に示す。図４はＤＮＡ８９の一端に磁気ビーズ９１が結合されると共に他端に酸化還元酵素９３が結合されている様子を示す図である。
尚、この磁気ビーズ９１と酸化還元酵素９３は、ＤＮＡ８９と特異的に結合するように処理されているものである。
【００２４】
次に、第１磁気制御部４３を「オン」して、第１押当バルブ１５、第４押当バルブ３７、第５押当バルブ６１を開放し、且つ、温度制御用ヒータ３９によって温度調整を行うと共に、超音波振動装置４１によって超音波振動を付与しながら、バッファ液１１を流し続ける。それによって、磁気ビーズ９１に結合したＤＮＡ８９のみが第１磁気制御部４３によって吸着・保持され、その他のものは洗い流されることになる。そのため、被検出対象物質であるＤＮＡ８９が精製されることになる。
【００２５】
次に、上記第１磁気制御部４３を「オフ」にして、第２磁気制御部６９を「オン」にする。その後、第１押当バルブ１５、第６押当バルブ６３、第７押当バルブ６５を開放し、ポンプ６７の負圧によって吸引することにより、上記第１磁気制御部４３によって吸着・保持されていた磁気ビーズ９１に結合したＤＮＡ８９を測定チャンバ４５の室４７内に導き、上記第２磁気制御部６９によって、吸着・保持する。そして、第６押当バルブ６３、第７押当バルブ６５を閉じて、計測を行なう。
【００２６】
本実施の形態の場合、被検出対象物質の検出・定量は、電極５１と電極５３間の電流を測定することによって行う。図４に示すように、上記ＤＮＡ８９には標識物質として上記酸化還元酵素９３が結合されている。この酸化還元酵素９３が上記バッファ液１１に含まれる被酸化還元物質を酸化又は還元し、上記バッファ液１１に含まれる電子メディエータは、その酸化還元反応による電子の受け取り又は被酸化還元物質への電子の供給により、「正」又は「負」に荷電される。そして、「正」又は「負」に荷電された電子メディエータは上記電極５１又は上記電極５３へと移動する。これが、電流として上記測定回路７３によって測定され、その電流値に基づいて被検出対象物質である上記ＤＮＡ８９を検出・定量することができる。
【００２７】
ここで、図５を参照して、上記酸化還元酵素９３として酸化酵素（例えば、グルコースオキシダーゼ）を用いた場合の、上記測定チャンバ４５内での化学反応を具体的に説明する。上記測定チャンバ４５の室４７内には、上記ＤＮＡ８９に結合した酸化酵素９５が存在している。又、上記測定チャンバ４５内にはバッファ液１１に添加された被酸化物質９７と電子メディエータ９９も存在している。上記被酸化物質９７は、上記酸化酵素９５によって酸化され、電子１０１と陽イオン１０３を放出する。上記電子１０１は上記電子メディエータ９９に捕らえられ、その結果、上記電子メディエータ９９は「負」に荷電される。「負」に荷電された上記電子メディエータ９９は、相対的に「正」電位となる上記電極５３側に移動する。一方、上記陽イオン１０３及び上記バッファ液１１はコーティング部５５を通過して、相対的に「負」電位となる上記電極５１側へと移動し、電子１０１を受け取る。その結果、上記室４７と上記電極５１との間には上記コーティング部５５を隔てて電位差が発生し、上記電極５１と上記電極５３の間に電流が流れる。この電流を測定することにより上記ＤＮＡ８９の検出・定量を行うものである。
なお、上記陽イオン１０３以外の物質は上記コーティング部５５を通過することはない。
【００２８】
又、上記した例に限らず、上記酸化還元酵素９３として上記酸化酵素９５の代わりに還元酵素を使用することも考えられる。この場合は、上記被酸化物質９７の代わりに被還元物質が使用され、上記電極５３から電子メディエータを介して電子が還元酵素へ移動して還元反応が起こる。このため電子を外部から受け取る上記電極５３が「正」極、電子を外部に放出する電極５１が「負」極となる。
尚、この被検出対象物質の測定は、上記電極５１・５３間の電圧を測定することでも行うことができる。
【００２９】
そして、計測後は、第１押当バルブ１５と第７押当バルブ６５を開放して、ポンプ６７による負圧によって計測後の検体７等を吸引して洗い流す。それによって、ポンプ６７自身も洗浄されることになる。
【００３０】
以上、本実施の形態によると、次のような効果を奏することができる。
まず、本実施の形態による微量物質検出装置によると、被検出対象物質であるＤＮＡ８９への磁気ビーズ９１と標識物質としての酸化還元酵素９３の結合、ＤＮＡ８９の精製、ＤＮＡ８９の検出・定量までの一連の作業を、比較的簡単な構成の装置で自動的に行うことができ、微量物質の検出のための労力を大幅に軽減することができると共に作業に要する時間を大幅に短縮することができる。これは、第１〜第７押当式バルブ１５、２９、３１、３７、６１、６３、６５によって試料溶液を混合する混合部３３、試料溶液を反応させる反応部３５、試料溶液から精製された被検出対象物質の測定を行う測定チャンバ４５等をチューブ１に連続的に設け、又、試料溶液を移動させるための負圧を発生させるポンプ６７と、磁気ビーズ９１に結合した被検出対象物質を吸着・保持する第１、第２磁気制御部４３、６９と、反応部の温度制御を行う温度制御用ヒータ３９及び反応部内の攪拌を行う超音波振動装置４１を設け、上記第１〜第７押当式バルブ１５、２９、３１、３７、６１、６３、６５、ポンプ６７、第１、第２磁気制御部４３、６９、温度制御ヒータ３９、超音波振動装置４１は制御装置７１によって制御するように構成したからである。
又、上記一連の作業を自動的に行うことができるため、熟練者でなくとも正確且つ迅速な微量物質の検出・定量を行うことができる。
又、上記磁気ビーズ９１と被検出対象物質であるＤＮＡ８９を結合させているので、上記第１、第２磁気制御部４３、６９とポンプ６７を利用した上記ＤＮＡ８９のチューブ１内での移動の制御や精製が容易に可能となる。
又、上記反応部３５には、上記温度制御ヒータ３９と上記超音波振動装置４１が設置されているため、被検出対象物質であるＤＮＡ８９への磁気ビーズ９１と酸化還元酵素９３の結合を、効率よく行うことができる。
又、第１〜第７押当式バルブ１５、２９、３１、３７、６１、６３、６５を用いているため、複雑な機械的構成を要することなく、自動的な制御が可能な微量物質検出装置を実現することができる。
又、電流や電圧を測定することで、被検出対象物質の検出・定量を行うため、安価で簡単な構成の装置で測定を行うことができる。特に、ラジオアイソトープ等を用いない構成であるため、被曝の心配がなく安全に測定を行うことができる。
又、測定チャンバ４５内には、イオン交換樹脂等によるコーティングを施された電極５１とコーティングを施されていない電極５３が設置され、これら電極５１及び電極５３は絶縁シートに貼り付けられている。そのため、上記測定チャンバ４５内をイオン交換膜等による隔壁で２つの室に仕切り、夫々の室に電極を設置し、一方の部屋にバッファ液を封入するような複雑な構成としなくても、酸化還元反応によって上記電極５１と上記電極５３との間に電位差を生じさせることができ、被検出対象物質の検出・定量が可能となる。また、このような簡易な構成であるため、微量物質検出装置の製造を安価に且つ容易に行うことができる。
【００３１】
なお、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
例えば、標識物質としては、酸化還元酵素以外のものを使用する場合も考えられる。
又、被検出対象物質もＤＮＡに限られず、その他核酸やたんぱく質など、様々な種類のものが考えられる。
又、押当式以外にゲートバルブ等のバルブを使用することが考えられる。
又、混合部と反応部と測定部を一本のチューブとせず、それぞれの部材がバルブによって接続されている構成も考えられる。
又、バッファ液に使用する緩衝液も、被検出対象物質や標識物質の種類などに応じて、様々な種類のものを使用する場合が考えられる。
又、陽極及び陰極の形状や位置、コーティングの材料は、様々なものが考えられる。例えば、コーティングの材料は、ゼオライト、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂等でもよい。
又、本実施の形態では、絶縁シートの同じ面に陽極と陰極を配置したが、絶縁シートの一方の面に陽極を配置し、他方の面に陰極を配置する場合も考えられる。このような場合は、測定チャンバを小型化することができる。又、絶縁シートを筒状にして、その内側に電極を貼り付けるような構成も考えられる。
又、絶縁シートの材質も、絶縁性のものであればよく、ポリプロピレン以外にも様々なものが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、微量物質を検出するための微量物質検出装置に係り、特に、被検出対象物質の分離・精製から検出までの一連の作業を自動的に行うことができるように構成したものにおいて、吸引／加圧手段により試料溶液を移動できるようにし、被検出対象物質に磁気ビーズ及び標識物質を結合させ、磁気制御部により被検出対象物の移動を制御できるようにして、被検出対象物質への磁気ビーズと標識物質の結合から被検出対象物質の検出に至るまでの作業を自動的に行うことができるように構成し、測定部に設けられた一対の電極のうちの一方に上記標識物質による化学反応で荷電された物質のみを透過するコーティングを施し、それによって、安価で簡易な構成による微量物質検出装置を実現できるように工夫したものに関し、例えば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の検出装置に好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１ チューブ
７ 検体
１１ バッファ液
１５ 第１押当バルブ
２５ 第１試薬
２７ 第２試薬
２９ 第２押当バルブ
３１ 第３押当バルブ
３３ 混合部
３５ 反応部
３７ 第４押当バルブ
３９ 温度制御用ヒータ
４１ 超音波振動装置
４３ 第１磁気制御部
４５ 測定チャンバ
４９ 絶縁シート
５１ 陽極
５３ 陰極
５５ コーティング部
６１ 第５押当バルブ
６３ 第６押当バルブ
６５ 第７押当バルブ
６７ ポンプ
６９ 第２磁気制御部
７１ 制御装置
８９ ＤＮＡ
９３ 酸化還元酵素
９５ 酸化酵素
９７ 被酸化物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブと、
上記チューブに設けられ被検出対象物質が含まれる検体と磁気ビーズと標識物質とバッファ液を混合させ上記被検出対象物質と上記磁気ビーズと上記標識物質とを反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、
上記チューブに設けられ上記試料溶液が導入され、上記被検出対象物質に結合された上記標識物質による化学反応を発生させ、それにより生じた電気的な変位を測定する測定部と、
上記測定部に設置された一対の電極と、
上記混合・反応部と上記測定部に設けられ磁力により上記磁気ビーズと結合した被検出対象物質を吸着・保持する磁気制御部と、
上記チューブに接続され上記チューブ内を吸引／加圧することにより上記チューブ内において上記試料溶液を移動させる吸引／加圧手段と、
上記チューブの適所に設けられた複数個のバルブと、
上記磁気制御部と上記吸引／加圧手段と上記複数個のバルブを制御する制御装置と、を具備し、
上記一対の電極の一方には、樹脂のコーティングが施されていて、該コーティングにより設けられたコーティング部は上記標識物質による化学反応により荷電された物質のみを透過するものであることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の微量物質検出装置において、
上記コーティングは、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂のうちの何れかによるものであることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の微量物質検出装置において、
上記一対の電極は金属箔からなる薄板状の電極であることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記測定部には、絶縁シートが設置されており、
上記一対の電極は、上記絶縁シートに貼り付けられているものであることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項１】
チューブと、
上記チューブに設けられ被検出対象物質が含まれる検体と磁気ビーズと標識物質とバッファ液を混合させ上記被検出対象物質と上記磁気ビーズと上記標識物質とを反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、
上記チューブに設けられ上記試料溶液が導入され、上記被検出対象物質に結合された上記標識物質による化学反応を発生させ、それにより生じた電気的な変位を測定する測定部と、
上記測定部に設置された一対の電極と、
上記混合・反応部と上記測定部に設けられ磁力により上記磁気ビーズと結合した被検出対象物質を吸着・保持する磁気制御部と、
上記チューブに接続され上記チューブ内を吸引／加圧することにより上記チューブ内において上記試料溶液を移動させる吸引／加圧手段と、
上記チューブの適所に設けられた複数個のバルブと、
上記磁気制御部と上記吸引／加圧手段と上記複数個のバルブを制御する制御装置と、を具備し、
上記一対の電極の一方には、樹脂のコーティングが施されていて、該コーティングにより設けられたコーティング部は上記標識物質による化学反応により荷電された物質のみを透過するものであることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の微量物質検出装置において、
上記コーティングは、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン透過樹脂、含水樹脂、バッファ液を含んだ樹脂のうちの何れかによるものであることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の微量物質検出装置において、
上記一対の電極は金属箔からなる薄板状の電極であることを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記測定部には、絶縁シートが設置されており、
上記一対の電極は、上記絶縁シートに貼り付けられているものであることを特徴とする微量物質検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３７４４４（Ｐ２０１２−１３７４４４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１４４３（Ｐ２０１０−２９１４４３）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（５９７０１０６２８）協立電機株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（５９７０１０６２８）協立電機株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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