微量物質検出装置
【課題】 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化し、例えば、樹脂等により一体成形することができ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、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被検出対象物質と磁気ビーズと標識物質とを反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、２つ以上の電極を備え試料溶液が導入さ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、混合・反応部と測定部に設けられ磁力により磁気ビーズと結合した被検出対象物質を吸着・保持する磁力制御部と、チューブ内を吸引／加圧してチューブ内におい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、磁力制御部と吸引／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、チューブ及び測定部を樹脂により一体成型するようにしたもの。
【解決手段】 チューブと、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被検出対象物質と磁気ビーズと標識物質とを反応・結合させて試料溶液とする混合・反応部と、２つ以上の電極を備え試料溶液が導入さ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、混合・反応部と測定部に設けられ磁力により磁気ビーズと結合した被検出対象物質を吸着・保持する磁力制御部と、チューブ内を吸引／加圧してチューブ内におい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、磁力制御部と吸引／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、チューブ及び測定部を樹脂により一体成型するようにしたもの。
【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工夫するとともに、例えば、流路や測定部を樹脂により一体成形することが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。
すなわち、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剤を被検出対象物質となるＤＮＡに結合させる。次に、そのＤＮＡと相補的なＤＮＡを結合させた支持体によって上記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剤に特異的に結合する蛍光物質等を標的となるＤＮＡに結合させる。そして、その蛍光を測定することにより被検出対象物質としてのＤＮＡ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、その結合された標識物質を測定することにより被検出対象物質の検出・定量を行っている。
因みに、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。
【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被検出対象物質の検出・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。
【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、且つ、例えば、流路や測定部等を樹脂により一体成形することができるようにした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少なくとも２つ以上の電極を備えていて上記試料溶液が導入され上記標識物質が結合された上記被検出対象物質を測定する測定部と、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・保持する磁力制御部と、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、上記磁力制御部と上記吸引／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、上記チューブ及び測定部を樹脂により構成するようにした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２記載の微量物質検出装置において、上記樹脂が柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体とした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２記載の微量物質検出装置において、流路形成をブロー成型法により行うもの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２記載の微量物質検出装置において、流路形成をシート状の樹脂等を貼り合わせて形成するものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による微量物質検出装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記被検出対象物質はＤＮＡ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、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少なくとも２つ以上の電極を備えていて上記試料溶液が導入され上記標識物質が結合された上記被検出対象物質を測定する測定部と、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・保持する磁力制御部と、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、上記磁力制御部と上記吸引／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、上記チューブ及び測定部を樹脂により構成するようにしたので、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、チューブ及び測定部を樹脂により構成するようにしたので、簡易、且つ、低コストの装置を提供することができる。
又、請求項２による微量物質検出装置は、請求項２記載の微量物質検出装置において、上記樹脂が柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体としたものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項３による微量物質検出装置は、請求項２記載の微量物質検出装置において、流路形成をブロー成型法により行うものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項４による微量物質検出装置は、請求項２記載の微量物質検出装置において、流路形成をシート状の樹脂等を貼り合わせて形成するものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項５による微量物質検出装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記被検出対象物質はＤＮＡであるので、ＤＮＡを検出する微量物質検出装置についても、簡易、且つ、低コストの装置を提供することができる。
【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、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。
【図５】本願発明の一実施の形態を示す図で、チューブと測定部を樹脂により一体成形した状態を示す微量物質検出装置の平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、図６のＶＩＩ部を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態を示す図で、流体コネクタの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１乃至図８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模式的に示す系統図である。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磁力制御部４３が設けられている。この第１磁力制御部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にはイオン交換膜４７が設置されていて、このイオン交換膜４７によって一対の室４９、５１が区画・形成されている。これら室４９、５１には、測定用電極として電極５３、５５が設置されている。本実施の形態の場合には、これら２つの電極５３、５５間の電圧を略「０」に制御しながら測定するように構成されている。又、測定チャンバ４５は反応部３５に設置された超音波振動装置４１又はそれとは別に設けられた超音波振動装置により加振できる構成となっている。
尚、本実施の形態においては、イオン交換膜４７を使用しているが、その代わりにイオン透過膜を使用してもよい。
【００１７】
上記反応部３５であって、上記第１磁力制御部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の上記反応部３５側の室４９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磁力制御部６９が設置されている。この第２磁力制御部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。
【００１８】
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５３、５５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。
【００１９】
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、演算増幅器７５があり、この演算増幅器７５にはＡ／Ｄ変換器７７が接続されている。電極５３、電極５５の出力信号はこの演算増幅器７５に入力される。上記演算増幅器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８５と投入センサ８７が接続されている。又、上記電極５３からは別の線も出ていてそこには抵抗７６が介挿されていて、上記演算増幅器７５とＡ／Ｄ変換器７７との間に分岐・接続されている。又、上記電極５５からは接地線７８が出ている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２に示す。図２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。
【００２３】
次に、第１磁力制御部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磁力制御部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。
【００２４】
次に、上記第１磁力制御部４３を「オフ」にして、第２磁力制御部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磁力制御部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内に導き、上記第２磁力制御部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、計測を行う。
【００２５】
本実施の形態の場合、被検出対象物質の検出・定量は、電極５３と電極５５間の電流を測定することによって行う。図２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」に荷電する。そして、「正」又は「負」に荷電した電子メディエータは電極５３又は電極５５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。
【００２６】
ここで、図４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の上側（図４中上方）の室４９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は、イオン交換膜４７を通過して、室５１側に設置され、相対的に「負」電位となる上記電極５５側に移動し、電子１０１を受け取る。その結果、上記室４９と上記室５１との間には上記イオン交換膜を隔てて電位差が発生し、上記電極５３と上記電極５５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。
【００２７】
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きる。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５５が「負」極となる。
尚、この被検出対象物質の測定は、上記電極５３、５５間の電圧を測定することでも行うことができる。
【００２８】
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。
【００２９】
又、本実施の形態の場合には、既に説明した微量物質検出装置の一部、具体的には、チューブ１の部分、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５の部分を、樹脂製フィルムを貼り合わせることにより一体的に成型するようにしている。その構成を図５に示す。上記樹脂としては、柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体としたものを使用している。又、外部の構成部品との接続は公知の液体コネクタが使用される。
尚、図５においては、図１に示した部分と同一部分には同一符号を付して示してある。
【００３０】
図５のＶＩ−ＶＩ断面が図６であり、図６のＶＩＩ部を拡大して示すのが図７である。これら図５乃至図７に示すように、樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３を貼り合わせることによって、チューブ１、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５が形成されている。すなわち、図６及び図７に示すように、樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３を対向・配置させ、両者間の所定領域内に空気を供給した状態で図示しない金型で圧縮する（必要に応じて、例えば、加熱する。）。それによって、チューブ１、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５が一体的に成型されることになる。
【００３１】
すなわち、チューブ１が流路１ａを備えた状態で成型されることになり、又、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分についても同様に流路を備えた状態で成型される。又、測定チャンバ４５も、上記樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３によって挟まれた状態で成型されることになり、その成型された空間４５ａ内に電極５３、５５が内装されている。又、上記電極５５の表面にはコーティング部１０５が設けられている。
【００３２】
又、上記液体コネクタは図８に示すような構成になっている。図８は、分岐チューブ１３と図示しないバッファ液供給部側との接続部の構成を示す図である。まず、上記分岐チューブ１３は、上記樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３によって挟まれた状態で形成されていて、内部に流路１３ａが形成されている。上記分岐チューブ１３の先端部は拡開されていて、そこには、液体コネクタ１０９が着脱自在に差し込まれている。この液体コネクタ１０９にはブッファ液流路１１１が形成されている。上記液体コネクタ１０９としては、例えば、株式会社昭和丸筒社製の「クリーン・クリック・コネクタ」等の使用が想定される。その他、例えば、特許文献５等に、その種の液体コネクタが説明されている。
【００３３】
【特許文献５】特表２００２−５１７２９２号公報
【００３４】
尚、図８は分岐チューブ１３の部分のみを示しているが、その他の接続部も同様の構成になっている。
【００３５】
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磁力制御部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磁力制御部４３、６９、温度制御用ヒータ３９、超音波振動装置４１を制御装置７１によって制御するように構成しかたらである。
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磁力制御部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、本実施の形態の場合には、チューブ１の部分、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５の部分を、樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３を、両者間に空気を供給した状態で金型で圧縮して貼り合わせることにより、一体的に成型するようにしているので、簡易であって、且つ、低コストの微量物質検出装置を得ることができる。
【００３６】
尚、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、酸化還元酵素以外に蛍光蛋白質やラジオアイソトープ等を用いることが考えられる。
又、測定方法も電流や電圧の測定に限られず、蛍光や放射線を測定する場合が考えられる。
又、被検出対象物質もＤＮＡに限られず、その他核酸や蛋白質等、様々な種類のものが考えられる。
又、バルブとしては押当式以外にも、例えば、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、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等に応じて、様々な種類のものを使用する場合が考えられる。
又、前記一実施の形態の場合には、測定チャンバとして、反応が行われる室と反応が行われない室の両方を兼備したタイプのものを例に挙げて説明したが、それに限定されるものではない。例えば、反応が行われると共に電極を備えた室と、その室内にイオン交換膜又はイオン透過膜の特性を持ち樹脂や膜等によって直接又は間接に覆われていて、且つ、電極を備えたものを配置した構成の測定チャンバであってもよい。
尚、上記直接とは電極にイオン交換膜又はイオン透過膜の樹脂を直接塗布したようなものであり、間接とは上記電極とイオン交換膜又はイオン透過膜の樹脂との間に含水樹脂等が介在しているような構成を意味しているものである。
又、前記一実施の形態の場合には、バッファ液の中に電子メディエータを入れた場合を例に挙げて説明したが、例えば、第２試試薬注入部の横に第３試薬注入部を設けそこに電子メディエータを入れておき、押当バルブを開放して適宜注入するように構成してもよい。
又、前記一実施の形態では、樹脂性フィルムを内部に空気を供給した状態で金型で圧縮して貼り合わせることにより一体成型する例を説明しているが、ブロー成型機を使用したブロー成型法により一体成型するようにしてもよい。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
例えば、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工夫するとともに、全体として、例えば、樹脂等により一体成形することが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】
【００３８】
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磁力制御部
４５ 測定部
４７ イオン交換膜
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磁力制御部
７１ 制御装置
９３ 酸化還元酵素
９５ 酸化酵素
９７ 被酸化物質
９９ 電子メディエータ
１０１ 樹脂製上フィルム
１０３ 樹脂製下フィルム
【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工夫するとともに、例えば、流路や測定部を樹脂により一体成形することが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。
すなわち、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剤を被検出対象物質となるＤＮＡに結合させる。次に、そのＤＮＡと相補的なＤＮＡを結合させた支持体によって上記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剤に特異的に結合する蛍光物質等を標的となるＤＮＡに結合させる。そして、その蛍光を測定することにより被検出対象物質としてのＤＮＡ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、その結合された標識物質を測定することにより被検出対象物質の検出・定量を行っている。
因みに、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。
【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被検出対象物質の検出・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。
【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、且つ、例えば、流路や測定部等を樹脂により一体成形することができるようにした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少なくとも２つ以上の電極を備えていて上記試料溶液が導入され上記標識物質が結合された上記被検出対象物質を測定する測定部と、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・保持する磁力制御部と、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、上記磁力制御部と上記吸引／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、上記チューブ及び測定部を樹脂により構成するようにした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２記載の微量物質検出装置において、上記樹脂が柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体とした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２記載の微量物質検出装置において、流路形成をブロー成型法により行うもの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２記載の微量物質検出装置において、流路形成をシート状の樹脂等を貼り合わせて形成するものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による微量物質検出装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記被検出対象物質はＤＮＡ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、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少なくとも２つ以上の電極を備えていて上記試料溶液が導入され上記標識物質が結合された上記被検出対象物質を測定する測定部と、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・保持する磁力制御部と、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、上記磁力制御部と上記吸引／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、上記チューブ及び測定部を樹脂により構成するようにしたので、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、チューブ及び測定部を樹脂により構成するようにしたので、簡易、且つ、低コストの装置を提供することができる。
又、請求項２による微量物質検出装置は、請求項２記載の微量物質検出装置において、上記樹脂が柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体としたものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項３による微量物質検出装置は、請求項２記載の微量物質検出装置において、流路形成をブロー成型法により行うものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項４による微量物質検出装置は、請求項２記載の微量物質検出装置において、流路形成をシート状の樹脂等を貼り合わせて形成するものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項５による微量物質検出装置は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記被検出対象物質はＤＮＡであるので、ＤＮＡを検出する微量物質検出装置についても、簡易、且つ、低コストの装置を提供することができる。
【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、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。
【図５】本願発明の一実施の形態を示す図で、チューブと測定部を樹脂により一体成形した状態を示す微量物質検出装置の平面図である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、図６のＶＩＩ部を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態を示す図で、流体コネクタの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１乃至図８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模式的に示す系統図である。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磁力制御部４３が設けられている。この第１磁力制御部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にはイオン交換膜４７が設置されていて、このイオン交換膜４７によって一対の室４９、５１が区画・形成されている。これら室４９、５１には、測定用電極として電極５３、５５が設置されている。本実施の形態の場合には、これら２つの電極５３、５５間の電圧を略「０」に制御しながら測定するように構成されている。又、測定チャンバ４５は反応部３５に設置された超音波振動装置４１又はそれとは別に設けられた超音波振動装置により加振できる構成となっている。
尚、本実施の形態においては、イオン交換膜４７を使用しているが、その代わりにイオン透過膜を使用してもよい。
【００１７】
上記反応部３５であって、上記第１磁力制御部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の上記反応部３５側の室４９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磁力制御部６９が設置されている。この第２磁力制御部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。
【００１８】
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５３、５５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。
【００１９】
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、演算増幅器７５があり、この演算増幅器７５にはＡ／Ｄ変換器７７が接続されている。電極５３、電極５５の出力信号はこの演算増幅器７５に入力される。上記演算増幅器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８５と投入センサ８７が接続されている。又、上記電極５３からは別の線も出ていてそこには抵抗７６が介挿されていて、上記演算増幅器７５とＡ／Ｄ変換器７７との間に分岐・接続されている。又、上記電極５５からは接地線７８が出ている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２に示す。図２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。
【００２３】
次に、第１磁力制御部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磁力制御部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。
【００２４】
次に、上記第１磁力制御部４３を「オフ」にして、第２磁力制御部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磁力制御部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内に導き、上記第２磁力制御部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、計測を行う。
【００２５】
本実施の形態の場合、被検出対象物質の検出・定量は、電極５３と電極５５間の電流を測定することによって行う。図２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」に荷電する。そして、「正」又は「負」に荷電した電子メディエータは電極５３又は電極５５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。
【００２６】
ここで、図４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の上側（図４中上方）の室４９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は、イオン交換膜４７を通過して、室５１側に設置され、相対的に「負」電位となる上記電極５５側に移動し、電子１０１を受け取る。その結果、上記室４９と上記室５１との間には上記イオン交換膜を隔てて電位差が発生し、上記電極５３と上記電極５５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。
【００２７】
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きる。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５５が「負」極となる。
尚、この被検出対象物質の測定は、上記電極５３、５５間の電圧を測定することでも行うことができる。
【００２８】
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。
【００２９】
又、本実施の形態の場合には、既に説明した微量物質検出装置の一部、具体的には、チューブ１の部分、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５の部分を、樹脂製フィルムを貼り合わせることにより一体的に成型するようにしている。その構成を図５に示す。上記樹脂としては、柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体としたものを使用している。又、外部の構成部品との接続は公知の液体コネクタが使用される。
尚、図５においては、図１に示した部分と同一部分には同一符号を付して示してある。
【００３０】
図５のＶＩ−ＶＩ断面が図６であり、図６のＶＩＩ部を拡大して示すのが図７である。これら図５乃至図７に示すように、樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３を貼り合わせることによって、チューブ１、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５が形成されている。すなわち、図６及び図７に示すように、樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３を対向・配置させ、両者間の所定領域内に空気を供給した状態で図示しない金型で圧縮する（必要に応じて、例えば、加熱する。）。それによって、チューブ１、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５が一体的に成型されることになる。
【００３１】
すなわち、チューブ１が流路１ａを備えた状態で成型されることになり、又、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分についても同様に流路を備えた状態で成型される。又、測定チャンバ４５も、上記樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３によって挟まれた状態で成型されることになり、その成型された空間４５ａ内に電極５３、５５が内装されている。又、上記電極５５の表面にはコーティング部１０５が設けられている。
【００３２】
又、上記液体コネクタは図８に示すような構成になっている。図８は、分岐チューブ１３と図示しないバッファ液供給部側との接続部の構成を示す図である。まず、上記分岐チューブ１３は、上記樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３によって挟まれた状態で形成されていて、内部に流路１３ａが形成されている。上記分岐チューブ１３の先端部は拡開されていて、そこには、液体コネクタ１０９が着脱自在に差し込まれている。この液体コネクタ１０９にはブッファ液流路１１１が形成されている。上記液体コネクタ１０９としては、例えば、株式会社昭和丸筒社製の「クリーン・クリック・コネクタ」等の使用が想定される。その他、例えば、特許文献５等に、その種の液体コネクタが説明されている。
【００３３】
【特許文献５】特表２００２−５１７２９２号公報
【００３４】
尚、図８は分岐チューブ１３の部分のみを示しているが、その他の接続部も同様の構成になっている。
【００３５】
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磁力制御部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磁力制御部４３、６９、温度制御用ヒータ３９、超音波振動装置４１を制御装置７１によって制御するように構成しかたらである。
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磁力制御部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、本実施の形態の場合には、チューブ１の部分、分岐チューブ１３、２１、２３の部分、分岐チューブ５７、５９の部分、測定部としての測定チャンバ４５の部分を、樹脂製上フィルム１０１と樹脂製下フィルム１０３を、両者間に空気を供給した状態で金型で圧縮して貼り合わせることにより、一体的に成型するようにしているので、簡易であって、且つ、低コストの微量物質検出装置を得ることができる。
【００３６】
尚、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、酸化還元酵素以外に蛍光蛋白質やラジオアイソトープ等を用いることが考えられる。
又、測定方法も電流や電圧の測定に限られず、蛍光や放射線を測定する場合が考えられる。
又、被検出対象物質もＤＮＡに限られず、その他核酸や蛋白質等、様々な種類のものが考えられる。
又、バルブとしては押当式以外にも、例えば、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、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等に応じて、様々な種類のものを使用する場合が考えられる。
又、前記一実施の形態の場合には、測定チャンバとして、反応が行われる室と反応が行われない室の両方を兼備したタイプのものを例に挙げて説明したが、それに限定されるものではない。例えば、反応が行われると共に電極を備えた室と、その室内にイオン交換膜又はイオン透過膜の特性を持ち樹脂や膜等によって直接又は間接に覆われていて、且つ、電極を備えたものを配置した構成の測定チャンバであってもよい。
尚、上記直接とは電極にイオン交換膜又はイオン透過膜の樹脂を直接塗布したようなものであり、間接とは上記電極とイオン交換膜又はイオン透過膜の樹脂との間に含水樹脂等が介在しているような構成を意味しているものである。
又、前記一実施の形態の場合には、バッファ液の中に電子メディエータを入れた場合を例に挙げて説明したが、例えば、第２試試薬注入部の横に第３試薬注入部を設けそこに電子メディエータを入れておき、押当バルブを開放して適宜注入するように構成してもよい。
又、前記一実施の形態では、樹脂性フィルムを内部に空気を供給した状態で金型で圧縮して貼り合わせることにより一体成型する例を説明しているが、ブロー成型機を使用したブロー成型法により一体成型するようにしてもよい。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
例えば、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工夫するとともに、全体として、例えば、樹脂等により一体成形することが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】
【００３８】
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磁力制御部
４５ 測定部
４７ イオン交換膜
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磁力制御部
７１ 制御装置
９３ 酸化還元酵素
９５ 酸化酵素
９７ 被酸化物質
９９ 電子メディエータ
１０１ 樹脂製上フィルム
１０３ 樹脂製下フィルム
【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少なくとも２つ以上の電極を備えていて上記試料溶液が導入され上記標識物質が結合された上記被検出対象物質を測定する測定部と、
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・保持する磁力制御部と、
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、
上記磁力制御部と上記吸引／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、
上記チューブ及び測定部を樹脂により一体成型するようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項２】
請求項２記載の微量物質検出装置において、
上記樹脂が柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体とした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２記載の微量物質検出装置において、
流路形成をブロー成型法により行うもの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２記載の微量物質検出装置において、
流路形成をシート状の樹脂等を貼り合わせて成型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５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記被検出対象物質はＤＮＡ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少なくとも２つ以上の電極を備えていて上記試料溶液が導入され上記標識物質が結合された上記被検出対象物質を測定する測定部と、
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・保持する磁力制御部と、
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、
上記磁力制御部と上記吸引／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、
上記チューブ及び測定部を樹脂により一体成型するようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。
【請求項２】
請求項２記載の微量物質検出装置において、
上記樹脂が柔軟性のある塩化ビニール又はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）又はシリコンを主体とした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２記載の微量物質検出装置において、
流路形成をブロー成型法により行うもの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２記載の微量物質検出装置において、
流路形成をシート状の樹脂等を貼り合わせて成型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５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記被検出対象物質はＤＮＡ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６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７３１８１（Ｐ２０１２−１７３１８１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６５６３（Ｐ２０１１−３６５６３）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【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９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（５９７０１０６２８）協立電機株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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