核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセット、および、通電検査方法
【課題】電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査を安価で短時間かつ的確に行う。
【解決手段】分析装置６０は、プローブピン８２、検出手段９０および分析手段１００を有する。分析装置６０は、ＤＮＡチップが内蔵された分析用カセットを装着して、ＤＮＡチップに固定化された検体ＤＮＡの濃度を求める。検出手段９０の通電検査は、分析装置６０に通電検査用カセットを装着して行う。通電検査用カセットは、複数の電流検出パッド、電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、抵抗部に接続された電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板を有する。検出手段９０の通電検査は、プローブピン８２を電圧印加パッドに当接させて、抵抗部に電圧を印加して電流検出パッドからの電流値を検出して、検出した電流値に基づいて算出した抵抗値と抵抗部の実際の抵抗値とを比較して行う。
【解決手段】分析装置６０は、プローブピン８２、検出手段９０および分析手段１００を有する。分析装置６０は、ＤＮＡチップが内蔵された分析用カセットを装着して、ＤＮＡチップに固定化された検体ＤＮＡの濃度を求める。検出手段９０の通電検査は、分析装置６０に通電検査用カセットを装着して行う。通電検査用カセットは、複数の電流検出パッド、電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、抵抗部に接続された電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板を有する。検出手段９０の通電検査は、プローブピン８２を電圧印加パッドに当接させて、抵抗部に電圧を印加して電流検出パッドからの電流値を検出して、検出した電流値に基づいて算出した抵抗値と抵抗部の実際の抵抗値とを比較して行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出型の核酸濃度定量分析システムが備えた核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセット、および、これを用いた通電検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流検出型の核酸濃度定量分析システムは、ＤＮＡチップが内蔵された核酸濃度定量分析用カセット、および、分析用カセット３０が装着される核酸濃度定量分析装置を備えている。
【０００３】
ＤＮＡチップには、複数の作用極、各作用極との間に電圧が印加される複数の対極、および、各作用極ならびに各対極に接続された複数の測定極が形成されている。複数の作用極には、互いに異なる数の１本鎖のＤＮＡプローブが固定化されている。
【０００４】
一方、核酸濃度定量分析装置は、複数の測定極に当接する複数のプローブピン、検出手段、および、分析手段などを備えている。検出手段は、プローブピンに接続されていて、対極に電圧を印加する電圧印加回路、および、作用極からの電流を検出する電流検出回路を有している。
【０００５】
このシステムは、次のように検体の濃度を求める。まず、１本鎖の検体ＤＮＡと１本鎖のＤＮＡプローブとをハイブリダイゼーション反応（２本鎖化反応）させて、核酸挿入剤を結合させる。その後、複数のプローブピンを複数の測定極に当接させて、検出手段によって、複数の対極に電圧を印加するとともに、複数の作用極からの複数の微小反応電流を検出する。その後、分析手段によって、検出した複数の電流値を基に、検体の濃度を求める（例えば、特許文献１ないし３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０９４６２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６７９５号公報
【特許文献３】特開２００９−２４４１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のシステムを用いて検体の濃度を求める前には、核酸濃度定量分析装置の通電検査、特には、微小電流の検出を担う電流検出回路の通電検査を行うことが望まれる。
【０００８】
電流検出回路の通電検査の方法としては、既知の濃度の検体ＤＮＡを用いて反応電流を検出して、その電流値と得られるべき電流値とを比較したり、求めた濃度と実際の検体の濃度とを比較する方法がある。しかし、この方法を用いると、作用極に検体ＤＮＡを供給して、ハイブリダイゼーション反応させる必要があるため、通電検査に相当な時間が掛かってしまう。また、ＤＮＡチップは、再利用できないため、コストが掛かってしまう。さらに、複数の作用極に同一濃度の検体ＤＮＡを供給するため、異なる作用極から同一の電流値が検出されることもあり、電流検出回路の個々の信号配置まで検査することができない。
【０００９】
また、テスタなどの電気計測機器を使用して検査する方法も考えられるが、核酸濃度定量分析装置を分解する必要があり、時間および作業工数が掛かってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査を安価で短時間かつ的確に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る通電検査用カセットは、１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセットであって、複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成されて前記ホルダに装着可能な基板容器と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る通電検査方法は、１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査方法であって、複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成された基板容器と、を有する通電検査用カセットを前記核酸濃度定量分析装置に装着する第１工程と、前記第１工程後に、前記プローブピンを前記第２開口から挿入して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記第２電圧印加パッドに当接させる第２工程と、前記第２工程後に、前記複数の抵抗部に電圧を印加して前記複数の第２電流検出パッドからの複数の電流値を検出する第３工程と、前記第３工程後に、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて算出した前記複数の抵抗部の抵抗値と前記複数の抵抗部の実際の抵抗値とを比較する第４工程と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査を安価で短時間かつ的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＤＮＡチップの上面図である。
【図２】分析用カセットの斜視図である。
【図３】図２の分解斜視図である。
【図４】図２中の流路パッキンの斜視図である。
【図５】分析装置の筐体の内部の概略図である。
【図６】分析装置の概略ブロック図である。
【図７】通電検査用カセットの斜視図である。
【図８】通電検査用カセットの分解斜視図である。
【図９】抵抗回路基板の上面図である。
【図１０】抵抗回路基板の抵抗回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る通電検査用カセット、および、通電検査方法について説明する。
【００１６】
まず、電流検出型の核酸濃度定量分析システムについて、図１ないし図１０を用いて説明する。
【００１７】
電流検出型の核酸濃度定量分析システム（以下、単に「分析システム」という。）は、ＤＮＡチップ１０が内蔵された核酸濃度定量分析用カセット（以下、単に「分析用カセット」という。）３０、および、分析用カセット３０が装着される核酸濃度定量分析装置（以下、単に「分析装置」という。）６０を備えている。分析システムは、ＤＮＡチップ１０からの複数の反応電流を検出・分析して、検体ＤＮＡの濃度を得る。
【００１８】
ＤＮＡチップ１０について、図１を用いて説明する。図１は、ＤＮＡチップ１０の上面図である。
【００１９】
ＤＮＡチップ１０は、矩形板状の絶縁基板、ならびに、絶縁基板上に積層された金属層および絶縁層から構成されている。絶縁基板および絶縁層は、例えば、ガラス、Ｓｉ、樹脂などからなる。金属層は、例えば金からなる。金属層および絶縁層は、パターニングされていて、絶縁基板の主面上には、複数の３電極系１２（複数の作用極１３、複数の対極１４、複数の参照極１５）、複数の測定極１８、および、３電極系１２の３種の電極１３〜１５と測定極１８とを電気的に接続する複数の配線が形成されている。
【００２０】
３電極系１２の３電極１３〜１５および測定極１８は、ＤＮＡチップ１０の主面上に露出している。なお、ＤＮＡチップ１０の主面上の３電極系１２の３種の電極１３〜１５および測定極１８以外の部分は、絶縁層により被覆されている。
【００２１】
複数の３電極系１２は、図１に示したように、ＤＮＡチップ１０の主面上の長軸方向の一方の領域（図１の上側の領域）に配列されている。本実施形態では、例えば、３０個の３電極系１２が５行６列で配列されている。各３電極系１２は、２個の作用極１３、１個の対極１４、および、１個の参照極１５を有している。２個の作用極１３は、対極１４と参照極１５との間に配列されている。
【００２２】
また、複数の測定極１８は、ＤＮＡチップ１０の主面上の長軸方向の他方の領域（図１の下側の領域）に配列されている。本実施形態では、７２個の測定極１８が４行１８列で配列されている。６０個の測定極１８は、配線を介して、それぞれ６０個の作用極１３に電気的に接続されている（作用極１３に接続された測定極１８を「電流検出パッド１８ａ」と呼ぶ。）。また、２個の測定極１８は、共通電極として、配線を介して、３０個の対極１４に電気的に接続されている（対極１４に接続された測定極１８を「電圧印加パッド１８ｂ」と呼ぶ。）。さらに、２個の測定極１８は、共通電極として、配線を介して、３０個の参照極１５に電気的に接続されている。
【００２３】
作用極１３は、１本鎖のＤＮＡプローブが固定化される電極であり、反応電流を検出する電極である。本実施形態では、例えば、６０個の作用極１３の表面積は、互いに異なっていて、６０個の作用極１３には、それぞれの表面積に比例した互いに異なる数の１本鎖のＤＮＡプローブが固定されている。
【００２４】
対極１４は、作用極１３との間に所定の電圧を印加して電流を供給する電極である。参照極１５は、作用極１３との間の電圧を所定の電圧特性に制御するために、電極電圧を対極１４にフィードバックさせる電極である。このフィードバックによって、対極１４が印加する電圧が制御されて、各種の検出条件に左右されない精度の高い電流検出を行うことができる。
【００２５】
分析用カセット３０について、図２ないし図４を用いて説明する。図２は、分析用カセット３０の斜視図である。図３は、図２の分解斜視図である。図４は、図２中の流路パッキン５０の斜視図である。
【００２６】
分析用カセット３０は、ＤＮＡチップ１０、チップ容器４０、および、流路パッキン５０を備えている。ＤＮＡチップ１０および流路パッキン５０は、チップ容器４０の内部に収納されている。
【００２７】
チップ容器４０は、矩形箱状に形成されている。チップ容器４０は、トップカバー４２およびボトムカバー４４から構成されている。ボトムカバー４４は、トップカバー４２にねじ止めされている。
【００２８】
トップカバー４２には、検体、電解液および薬液などの注入孔４２ａおよび排出孔４２ｂが形成されている。また、トップカバー４２には、複数のプローブピン８２が挿入される測定開口４２ｃが形成されている。測定開口４２ｃは、ＤＮＡチップ１０の複数の測定極１８に対応した位置に形成されている。なお、図１のＤＮＡチップ１０の主面上に、破線１４２ｃにより測定開口４２ｃの配置を示した。
【００２９】
ＤＮＡチップ１０は、複数の電極が形成された主面が上方を向くように、ボトムカバー４４上に載置されている。ＤＮＡチップ１０は、トップカバー４２とボトムカバー４４との間に配置されている。
【００３０】
流路パッキン５０は、樹脂からなり、略板状に形成されている。複数の３電極系１２が形成されたＤＮＡチップ１０の主面上の領域に載置されている。ボトムカバー４４がトップカバー４２にねじ止めされると、流路パッキン５０は、ＤＮＡチップ１０とトップカバー４２とに挟まれて、ＤＮＡチップ１０の主面に密着する。
【００３１】
流路パッキン５０の下面（ＤＮＡチップ１０との接触面）には、蛇行した溝５２が形成されている。この溝５２は、複数の３電極系１２に対応した位置に形成されている。また、流路パッキン５０の上面（ＤＮＡチップ１０との接触面の裏面）には、２つの突出部５４ａ，５４ｂが形成されている。突出部５４ａ，５４ｂは、トップカバー４２の注入孔４２ａおよび排出孔４２ｂに対応した位置に形成されている。流路パッキン５０には、溝５２の終端から突出部５４ａ，５４ｂの内部を通って注入孔４２ａおよび排出孔４２ｂまで延びた貫通孔５６ａ，５６ｂが形成されている。溝５２および貫通孔５６ａ，５６ｂは、検体、電解液および薬液などの流路５８となる。なお、図１のＤＮＡチップ１０の主面上に、破線１５０，１５８により流路パッキン５０および流路５８の配置を示した。
【００３２】
分析装置６０について、図５および図６を用いて説明する。図５は、分析装置６０の筐体６２の内部の概略図である。図６は、分析装置６０の概略ブロック図である。
【００３３】
分析装置６０は、分析用カセット３０が装着されて、ＤＮＡチップ１０からの複数の反応電流を検出・分析して、検体ＤＮＡの濃度を得る。分析装置６０は、筐体６２の内部に、カセット支持手段７０、プローブピンユニット８０、プローブピン駆動手段８６、検出手段９０、および、分析手段１００などを備えている。
【００３４】
カセット支持手段７０は、カセットホルダ７２、ガイドレール７４、および、カセットホルダ駆動手段７６などを有している。
【００３５】
カセットホルダ７２は、ほぼ直方体形状に形成されていて、その上面の略中央には、分析用カセット３０の外形に対応した、略矩形状の支持凹部７２ａが形成されている。分析用カセット３０は、カセットホルダ７２の支持凹部７２ａに装着される。
【００３６】
ガイドレール７４は、カセットホルダ７２を水平移動可能に支持している。ホルダ駆動手段７６は、カセットホルダ７２を、分析用カセット３０が取外し可能な装着位置（図５の破線）と、ＤＮＡチップ１０の測定が可能な測定位置（図５の実線）との間で移動させる。ホルダ駆動手段７６は、複数の駆動ローラ、および、駆動ローラを駆動するモータなどから構成されている。なお、筐体６２には、カセットホルダ７２が通過するカセット挿通口６２ａが形成されている。
【００３７】
プローブピンユニット８０は、複数本のプローブピン８２およびプローブピンホルダ８４を有している。複数本のプローブピン８２は、プローブピンホルダ８４によって、ピン先端が下方を向いた状態で保持されている。複数本のプローブピン８２は、ＤＮＡチップ１０の測定極１８の配置に対応して、互いに間隔を空けて配列されている。なお、本実施形態では、プローブピン８２の本数は、測定極１８の数と同数の７２本である。７２本のプローブピン８２は、測定極１８の配列と同様に、４行１８列で配列されている。
【００３８】
プローブピン駆動手段８６は、支柱８６ａ、支持アーム８６ｂ、および、アーム駆動手段８６ｃを有している。支柱８６ａは、筐体６２の底板に立設されている。支持アーム８６ｂは、水平に延びていて、支柱８６ａに支持されている。支持アーム８６ｂは、アーム駆動手段８６ｃによって、水平方向および鉛直方向に移動する。プローブホルダ８４は、支持アーム８６ｂに取り付けられていて、支持アーム８６ｂとともに昇降および水平移動する。
【００３９】
プローブピン駆動手段８６は、反応電流の検出時には、プローブピンユニット８０を水平方向および鉛直方向に移動させて、複数本のプローブピン８２を測定位置にある分析用カセット３０の測定開口４２ｃを通して、ＤＮＡチップ１０の測定極１８に当接させる。
【００４０】
検出手段９０は、反応電流を検出する電流検出回路９２ａ、および、電圧を印加する電圧印加回路９２ｂを有する検出印加回路基板９２を有している。検出印加回路基板９２は、複数本のプローブピン８２に電気的に接続されている。検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂは、プローブピン８２を介して、配線により対極１４に接続された測定極１８（電圧印加パッド１８ｂ）に電圧を印加する。同時に、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａは、プローブピン８２を介して、配線により作用極１３に接続された測定極１８（電流検出パッド１８ａ）からの反応電流を検出する。
【００４１】
なお、例えば、検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂは、１．２Ｖ以下の電圧を印加して、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａは、３００ｎＡ以下の微小電流を検出できる。電流検出回路９２ａの電流検出の精度は、１％未満である。
【００４２】
インタフェース部１２０は、検出印加回路基板９２に接続されている。また、インタフェース部１２０は、後述する演算処理部１０２に接続されている。インタフェース部１２０は、検出印加回路基板９２からの反応電流に基づいた信号を入力して、演算処理部１０２に出力する。
【００４３】
分析手段１００は、演算処理部１０２および記憶部１０４を有している。演算処理部１０２は、インタフェース部１２０からの信号を入力して、記憶部１０４に保存された解析プログラムなどを読み出して、検体ＤＮＡの濃度を求める。求められた濃度データや検出された電流値データなどは、記憶部１０４に保存される。
【００４４】
その他、図５には図示しないが、分析装置６０は、筐体６２の内部に、ＤＮＡチップ１０に検体、電解液および薬液などを供給する送液手段１２６、ＤＮＡチップ１０の温度を調節する温度調節手段１２８、および、これらを制御する制御部１２４などを備えている。制御部１２４は、インタフェース部１２０に接続されている。制御部１２４は、記憶部１０４に保存された制御プログラムやユーザの入力に基づいて、プローブピン駆動手段８６、送液手段１２６、および、温度調節手段１２８を制御する。
【００４５】
また、分析装置６０は、筐体６２の外部に、キーボード、マウスおよびモニタなどのユーザインタフェース１２２を備えている。ユーザインタフェース１２２は、演算処理部１０２に接続されている。
【００４６】
次に、電流検出型の核酸濃度定量分析方法（以下、単に「分析方法」という。）について説明する。
【００４７】
表面積の異なる複数の作用極１３にＤＮＡプローブを固定化したＤＮＡチップ１０を内蔵した分析用カセット３０を用意する。なお、濃度を調べたいＤＮＡの１本鎖とハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化されている。この分析用カセット３０を分析装置６０のカセットホルダ７２に装着して、測定位置に移動させる。
【００４８】
続いて、送液手段１２６によって、１本鎖の検体ＤＮＡを、注入孔４２ａから流路パッキン５０の流路５８内に注入して、複数の作用極１３に供給する。また、温度調節手段１２８によって、チップ容器４０の開口を通して、ＤＮＡチップ１０を加熱して、ＤＮＡプローブと検体ＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させる。続いて、送液手段１２６によって、流路５８内に洗浄液を注入して、反応せずに残った１本鎖の検体ＤＮＡを洗い流す。その後、送液手段１２６によって、核酸挿入剤を流路５８内に注入し、作用極１３、対極１４、参照極１５に供給する。核酸挿入剤は、電気化学的に活性な性質を持っていて、２本鎖になったＤＮＡに選択的に結合する。
【００４９】
この状態で、プローブピンユニット８０を移動させて、複数本のプローブピン８２の先端をＤＮＡチップ１０の測定極１８に接触させる。複数本のプローブピン８２を複数の測定極１８に接触させた状態で、検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂによって、複数組の作用極１３と対極１４との間（電圧印加パッド１８ｂと電流検出パッド１８ａとの間）に所定の電圧を印加するとともに、三端子法を用いて、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａによって、複数の作用極１３に流れる反応電流を検出する。検出手段９０が検出した複数の反応電流に基づいて、分析手段１００によって、検体ＤＮＡの濃度を得る。
【００５０】
なお、本実施形態では、複数の作用極１３の表面積は、互いに異なっていて、複数の作用極１３には、それぞれの表面積に比例した互いに異なる数のＤＮＡプローブが固定されている。そのため、作用極１３の表面積が大きい程、多くの２本鎖が存在して、反応電流が大きくなる。分析手段１００は、複数の電流値から校正データを取得して、これを基に濃度を求める。
【００５１】
次に、本実施形態に係る通電検査用カセットおよび通電検査方法について説明する。
【００５２】
本実施形態に係る通電検査用カセット２３０について、図７ないし図１０を用いて説明する。図７は、通電検査用カセット２３０の斜視図である。図８は、通電検査用カセット２３０の分解斜視図である。図９は、抵抗回路基板２１０の上面図である。図１０は、抵抗回路基板２１０の抵抗回路２２０の回路図である。
【００５３】
通電検査用カセット２３０は、上述の分析装置６０に装着されて、主に、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａの通電検査に用いるものである。通電検査用カセット２３０は、抵抗回路基板２１０、および、基板容器２４０を備えている。抵抗回路基板２１０は、基板容器２４０の内部に収納されている。
【００５４】
抵抗回路基板２１０は、ＤＮＡチップ１０と同等の外形・寸法に形成されている。抵抗回路基板２１０は、絶縁基板、ならびに、絶縁基板上に積層された金属層、抵抗層および絶縁層から構成されている。金属層、抵抗層および絶縁層がパターニングされて、絶縁基板の主面上には、複数の測定極２１８、複数の抵抗部２２２、および、抵抗部２２２を介して測定極２１８（電圧印加パッド２１８ａ）と測定極２１８（電流検出パッド２１８ｂ）とを電気的に接続する複数の配線２２４が形成されている。
【００５５】
複数の測定極２１８は、抵抗回路基板２１０の主面上に露出している。なお、抵抗回路基板２１０の主面上の測定極２１８以外の部分は、絶縁層により被覆されている。
【００５６】
本実施形態では、図１０に示したように、抵抗回路基板２１０の測定極２１８は、ＤＮＡチップ１０の測定極１８に相当する位置に、ＤＮＡチップ１０の測定極１８と同数の７２個形成されている。７２個の測定極２１８のうち、抵抗回路基板２１０の電流検出パッド２１８ａは、ＤＮＡチップ１０の電流検出パッド１８ａに相当する位置に、ＤＮＡチップ１０の電流検出パッド１８ａと同数の６０個形成されている。また、抵抗回路基板２１０の電圧印加パッド２１８ｂは、ＤＮＡチップ１０の電圧印加パッド１８ｂに相当する位置に、ＤＮＡチップ１０の電圧印加パッド１８ｂと同数の２個形成されている。抵抗回路基板２１０の各電流検出パッド２１８ａには、１つの抵抗部２２２が接続されている。６０個の抵抗部２２２には、共通電極である電圧印加パッド２１８ｂから電圧が印加される。
【００５７】
複数の抵抗部２２２は、それぞれ異なる抵抗値を持っている。抵抗部２２２の抵抗値は、ＤＮＡチップ１０の抵抗値、すなわち、対極１４と作用極１３との間の抵抗値と同等に設定されている。設定すべき抵抗部２２２の抵抗値は、上述した、検出印加回路基板９２がＤＮＡチップ１０に印加する電圧（例えば１．２Ｖ以下）、および、検出印加回路基板９２が検出する電流（例えば３００ｎＡ以下）に基づいて、オームの法則により試算できる。複数の抵抗部２２２の抵抗値は、例えば数Ｍオーム以上に設定されている。なお、検出印加回路基板９２の検出精度が１％未満であるため、複数の抵抗部２２２には、それぞれ１％以上異なる抵抗値を設定することが望ましい。
【００５８】
基板容器２４０は、トップカバー２４２およびボトムカバー２４４から構成されている。基板容器２４０の外形は、チップ容器４０の外形と同一寸法に形成されている。基板容器２４０のトップカバー２４２には、チップ容器４０のトップカバー４２と同一の位置に測定開口２４２ｃが形成されている。なお、図９の抵抗回路基板２１０の主面上に、破線４４２ｃにより測定開口２４２ｃの配置を示した。本実施形態では、基板容器２４０のトップカバー２４２には、チップ容器４０のトップカバー４２とは異なり、注入孔および排出孔は形成されていない。
【００５９】
抵抗回路基板２１０は、複数の測定極２１８が形成された主面が上方を向くように、ボトムカバー２４４上に載置されている。抵抗回路基板２１０は、トップカバー２４２とボトムカバー２４４との間に配置されていて、基板容器２４０内に固定されている。本実施形態では、通電検査用カセット２３０は、流路パッキンを有していない。
【００６０】
以下、本実施形態に係る通電検査方法について説明する。
【００６１】
まず、通電検査用カセット２３０を、分析装置６０のカセットホルダ７２に装着して、測定位置に移動させる。基板容器２４０は、チップ容器４０の外形と同等に形成されているため、カセットホルダ７２の支持凹部７２ａに装着される。
【００６２】
この状態で、プローブピンユニット８０を移動させて、複数本のプローブピン８２の先端を抵抗回路基板２１０の測定極２１８に接触させる。複数本のプローブピン８２を複数の測定極２１８に接触させた状態で、検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂによって、複数組の測定極２１８間（電圧印加パッド２１８ａと電流検出パッド２１８ｂとの間）に所定の電圧を印加するとともに、三端子法を用いて、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａによって、複数の抵抗部２２２に流れる反応電流を検出する。印加した電圧および検出された電流に基づいて算出した複数の抵抗値と抵抗部２２２の実際の複数の抵抗値とを比較することによって、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａの通電確認を行う。
【００６３】
以下、本実施形態に係る通電検査用カセット２３０および通電検査方法の効果について説明する。
【００６４】
上述したとおり、分析システムを用いて検体の濃度を求める前には、核酸濃度定量分析装置６０の通電検査、特には、微小電流の検出を担う電流検出回路９２ａの通電検査を行うことが望まれる。
【００６５】
本実施形態によれば、通電検査用カセット２３０を用いるため、作用極１３に検体ＤＮＡを供給して、ハイブリダイゼーション反応させる必要がなく、短時間で検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａの通電検査を行うことができる。また、通電検査用カセット２３０は、再利用が可能であり、通電検査に掛かるコストを抑制することができる。さらに、通電検査用カセット２３０には、互いに抵抗値の異なる複数の抵抗回路２２０が形成されていて、これらの抵抗回路２２０を流れる電流を検出することによって、通電検査を行うため、電流検出回路９２ａの個々の信号配置まで検査することができる。
【００６６】
さらに、本実施形態に係る通電検査方法を用いて、プローブピン８２と測定極１８との通電確認、または、プローブピン８２と検出印加回路基板９２との通電確認などを行っても良い。
【００６７】
［他の実施形態］
上記の実施形態は、単なる例示であって、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、抵抗回路２２０は、絶縁基板上に積層された金属層、抵抗層および絶縁層がパターニングされて形成されているが、絶縁基板上に積層された金属層がパターニングされて形成された配線２２４に抵抗チップを半田付けして形成されていても良い。
【００６８】
また、上記の実施形態では、基板容器２４０のトップカバー２４２には、通電検査において使用されない注入孔４２ａや排出孔４２ｂが形成されていないが、これらが形成されていても良い。基板容器２４０として、チップ容器４０を用いるため、製造コストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０…ＤＮＡチップ、１２…３電極系、１３…作用極、１４…対極、１５…参照極、１８…測定極、１８ａ…電流検出パッド、１８ｂ…電圧印加パッド、３０…分析用カセット、４０…チップ容器、４２…トップカバー、４２ａ…注入孔、４２ｂ…排出孔、４２ｃ…測定開口、４４…ボトムカバー、５０…流路パッキン、５２…溝、５４ａ，５４ｂ…突出部、５６ａ，５６ｂ…貫通孔、６０…分析装置、６２…筐体、６２ａ…カセット挿通口、７０…カセット支持手段、７２…カセットホルダ、７２ａ…支持凹部、７４…ガイドレール、７６…ホルダ駆動手段、８０…プローブピンユニット、８２…プローブピン、８４…プローブピンホルダ、８６…プローブピン駆動手段、９０…検出手段、９２…検出印加回路基板、９２ａ…電流検出回路、９２ｂ…電圧印加回路、１００…分析手段、１０２…演算処理部、１０４…記憶部、１２０…インタフェース部、１２２…ユーザインタフェース、１２４…制御部、１２６…送液手段、１２８…温度調節手段、２１０…抵抗回路基板、２１８…測定極、２１８ａ…電流検出パッド、２１８ｂ…電圧印加パッド、２２０…抵抗回路、２２２…抵抗部、２２４…配線、２３０…通電検査用カセット、２４０…基板容器、２４２…トップカバー、２４２ｃ…測定開口、２４４…ボトムカバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出型の核酸濃度定量分析システムが備えた核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセット、および、これを用いた通電検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流検出型の核酸濃度定量分析システムは、ＤＮＡチップが内蔵された核酸濃度定量分析用カセット、および、分析用カセット３０が装着される核酸濃度定量分析装置を備えている。
【０００３】
ＤＮＡチップには、複数の作用極、各作用極との間に電圧が印加される複数の対極、および、各作用極ならびに各対極に接続された複数の測定極が形成されている。複数の作用極には、互いに異なる数の１本鎖のＤＮＡプローブが固定化されている。
【０００４】
一方、核酸濃度定量分析装置は、複数の測定極に当接する複数のプローブピン、検出手段、および、分析手段などを備えている。検出手段は、プローブピンに接続されていて、対極に電圧を印加する電圧印加回路、および、作用極からの電流を検出する電流検出回路を有している。
【０００５】
このシステムは、次のように検体の濃度を求める。まず、１本鎖の検体ＤＮＡと１本鎖のＤＮＡプローブとをハイブリダイゼーション反応（２本鎖化反応）させて、核酸挿入剤を結合させる。その後、複数のプローブピンを複数の測定極に当接させて、検出手段によって、複数の対極に電圧を印加するとともに、複数の作用極からの複数の微小反応電流を検出する。その後、分析手段によって、検出した複数の電流値を基に、検体の濃度を求める（例えば、特許文献１ないし３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０９４６２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６７９５号公報
【特許文献３】特開２００９−２４４１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のシステムを用いて検体の濃度を求める前には、核酸濃度定量分析装置の通電検査、特には、微小電流の検出を担う電流検出回路の通電検査を行うことが望まれる。
【０００８】
電流検出回路の通電検査の方法としては、既知の濃度の検体ＤＮＡを用いて反応電流を検出して、その電流値と得られるべき電流値とを比較したり、求めた濃度と実際の検体の濃度とを比較する方法がある。しかし、この方法を用いると、作用極に検体ＤＮＡを供給して、ハイブリダイゼーション反応させる必要があるため、通電検査に相当な時間が掛かってしまう。また、ＤＮＡチップは、再利用できないため、コストが掛かってしまう。さらに、複数の作用極に同一濃度の検体ＤＮＡを供給するため、異なる作用極から同一の電流値が検出されることもあり、電流検出回路の個々の信号配置まで検査することができない。
【０００９】
また、テスタなどの電気計測機器を使用して検査する方法も考えられるが、核酸濃度定量分析装置を分解する必要があり、時間および作業工数が掛かってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査を安価で短時間かつ的確に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る通電検査用カセットは、１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセットであって、複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成されて前記ホルダに装着可能な基板容器と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る通電検査方法は、１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査方法であって、複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成された基板容器と、を有する通電検査用カセットを前記核酸濃度定量分析装置に装着する第１工程と、前記第１工程後に、前記プローブピンを前記第２開口から挿入して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記第２電圧印加パッドに当接させる第２工程と、前記第２工程後に、前記複数の抵抗部に電圧を印加して前記複数の第２電流検出パッドからの複数の電流値を検出する第３工程と、前記第３工程後に、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて算出した前記複数の抵抗部の抵抗値と前記複数の抵抗部の実際の抵抗値とを比較する第４工程と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査を安価で短時間かつ的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＤＮＡチップの上面図である。
【図２】分析用カセットの斜視図である。
【図３】図２の分解斜視図である。
【図４】図２中の流路パッキンの斜視図である。
【図５】分析装置の筐体の内部の概略図である。
【図６】分析装置の概略ブロック図である。
【図７】通電検査用カセットの斜視図である。
【図８】通電検査用カセットの分解斜視図である。
【図９】抵抗回路基板の上面図である。
【図１０】抵抗回路基板の抵抗回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る通電検査用カセット、および、通電検査方法について説明する。
【００１６】
まず、電流検出型の核酸濃度定量分析システムについて、図１ないし図１０を用いて説明する。
【００１７】
電流検出型の核酸濃度定量分析システム（以下、単に「分析システム」という。）は、ＤＮＡチップ１０が内蔵された核酸濃度定量分析用カセット（以下、単に「分析用カセット」という。）３０、および、分析用カセット３０が装着される核酸濃度定量分析装置（以下、単に「分析装置」という。）６０を備えている。分析システムは、ＤＮＡチップ１０からの複数の反応電流を検出・分析して、検体ＤＮＡの濃度を得る。
【００１８】
ＤＮＡチップ１０について、図１を用いて説明する。図１は、ＤＮＡチップ１０の上面図である。
【００１９】
ＤＮＡチップ１０は、矩形板状の絶縁基板、ならびに、絶縁基板上に積層された金属層および絶縁層から構成されている。絶縁基板および絶縁層は、例えば、ガラス、Ｓｉ、樹脂などからなる。金属層は、例えば金からなる。金属層および絶縁層は、パターニングされていて、絶縁基板の主面上には、複数の３電極系１２（複数の作用極１３、複数の対極１４、複数の参照極１５）、複数の測定極１８、および、３電極系１２の３種の電極１３〜１５と測定極１８とを電気的に接続する複数の配線が形成されている。
【００２０】
３電極系１２の３電極１３〜１５および測定極１８は、ＤＮＡチップ１０の主面上に露出している。なお、ＤＮＡチップ１０の主面上の３電極系１２の３種の電極１３〜１５および測定極１８以外の部分は、絶縁層により被覆されている。
【００２１】
複数の３電極系１２は、図１に示したように、ＤＮＡチップ１０の主面上の長軸方向の一方の領域（図１の上側の領域）に配列されている。本実施形態では、例えば、３０個の３電極系１２が５行６列で配列されている。各３電極系１２は、２個の作用極１３、１個の対極１４、および、１個の参照極１５を有している。２個の作用極１３は、対極１４と参照極１５との間に配列されている。
【００２２】
また、複数の測定極１８は、ＤＮＡチップ１０の主面上の長軸方向の他方の領域（図１の下側の領域）に配列されている。本実施形態では、７２個の測定極１８が４行１８列で配列されている。６０個の測定極１８は、配線を介して、それぞれ６０個の作用極１３に電気的に接続されている（作用極１３に接続された測定極１８を「電流検出パッド１８ａ」と呼ぶ。）。また、２個の測定極１８は、共通電極として、配線を介して、３０個の対極１４に電気的に接続されている（対極１４に接続された測定極１８を「電圧印加パッド１８ｂ」と呼ぶ。）。さらに、２個の測定極１８は、共通電極として、配線を介して、３０個の参照極１５に電気的に接続されている。
【００２３】
作用極１３は、１本鎖のＤＮＡプローブが固定化される電極であり、反応電流を検出する電極である。本実施形態では、例えば、６０個の作用極１３の表面積は、互いに異なっていて、６０個の作用極１３には、それぞれの表面積に比例した互いに異なる数の１本鎖のＤＮＡプローブが固定されている。
【００２４】
対極１４は、作用極１３との間に所定の電圧を印加して電流を供給する電極である。参照極１５は、作用極１３との間の電圧を所定の電圧特性に制御するために、電極電圧を対極１４にフィードバックさせる電極である。このフィードバックによって、対極１４が印加する電圧が制御されて、各種の検出条件に左右されない精度の高い電流検出を行うことができる。
【００２５】
分析用カセット３０について、図２ないし図４を用いて説明する。図２は、分析用カセット３０の斜視図である。図３は、図２の分解斜視図である。図４は、図２中の流路パッキン５０の斜視図である。
【００２６】
分析用カセット３０は、ＤＮＡチップ１０、チップ容器４０、および、流路パッキン５０を備えている。ＤＮＡチップ１０および流路パッキン５０は、チップ容器４０の内部に収納されている。
【００２７】
チップ容器４０は、矩形箱状に形成されている。チップ容器４０は、トップカバー４２およびボトムカバー４４から構成されている。ボトムカバー４４は、トップカバー４２にねじ止めされている。
【００２８】
トップカバー４２には、検体、電解液および薬液などの注入孔４２ａおよび排出孔４２ｂが形成されている。また、トップカバー４２には、複数のプローブピン８２が挿入される測定開口４２ｃが形成されている。測定開口４２ｃは、ＤＮＡチップ１０の複数の測定極１８に対応した位置に形成されている。なお、図１のＤＮＡチップ１０の主面上に、破線１４２ｃにより測定開口４２ｃの配置を示した。
【００２９】
ＤＮＡチップ１０は、複数の電極が形成された主面が上方を向くように、ボトムカバー４４上に載置されている。ＤＮＡチップ１０は、トップカバー４２とボトムカバー４４との間に配置されている。
【００３０】
流路パッキン５０は、樹脂からなり、略板状に形成されている。複数の３電極系１２が形成されたＤＮＡチップ１０の主面上の領域に載置されている。ボトムカバー４４がトップカバー４２にねじ止めされると、流路パッキン５０は、ＤＮＡチップ１０とトップカバー４２とに挟まれて、ＤＮＡチップ１０の主面に密着する。
【００３１】
流路パッキン５０の下面（ＤＮＡチップ１０との接触面）には、蛇行した溝５２が形成されている。この溝５２は、複数の３電極系１２に対応した位置に形成されている。また、流路パッキン５０の上面（ＤＮＡチップ１０との接触面の裏面）には、２つの突出部５４ａ，５４ｂが形成されている。突出部５４ａ，５４ｂは、トップカバー４２の注入孔４２ａおよび排出孔４２ｂに対応した位置に形成されている。流路パッキン５０には、溝５２の終端から突出部５４ａ，５４ｂの内部を通って注入孔４２ａおよび排出孔４２ｂまで延びた貫通孔５６ａ，５６ｂが形成されている。溝５２および貫通孔５６ａ，５６ｂは、検体、電解液および薬液などの流路５８となる。なお、図１のＤＮＡチップ１０の主面上に、破線１５０，１５８により流路パッキン５０および流路５８の配置を示した。
【００３２】
分析装置６０について、図５および図６を用いて説明する。図５は、分析装置６０の筐体６２の内部の概略図である。図６は、分析装置６０の概略ブロック図である。
【００３３】
分析装置６０は、分析用カセット３０が装着されて、ＤＮＡチップ１０からの複数の反応電流を検出・分析して、検体ＤＮＡの濃度を得る。分析装置６０は、筐体６２の内部に、カセット支持手段７０、プローブピンユニット８０、プローブピン駆動手段８６、検出手段９０、および、分析手段１００などを備えている。
【００３４】
カセット支持手段７０は、カセットホルダ７２、ガイドレール７４、および、カセットホルダ駆動手段７６などを有している。
【００３５】
カセットホルダ７２は、ほぼ直方体形状に形成されていて、その上面の略中央には、分析用カセット３０の外形に対応した、略矩形状の支持凹部７２ａが形成されている。分析用カセット３０は、カセットホルダ７２の支持凹部７２ａに装着される。
【００３６】
ガイドレール７４は、カセットホルダ７２を水平移動可能に支持している。ホルダ駆動手段７６は、カセットホルダ７２を、分析用カセット３０が取外し可能な装着位置（図５の破線）と、ＤＮＡチップ１０の測定が可能な測定位置（図５の実線）との間で移動させる。ホルダ駆動手段７６は、複数の駆動ローラ、および、駆動ローラを駆動するモータなどから構成されている。なお、筐体６２には、カセットホルダ７２が通過するカセット挿通口６２ａが形成されている。
【００３７】
プローブピンユニット８０は、複数本のプローブピン８２およびプローブピンホルダ８４を有している。複数本のプローブピン８２は、プローブピンホルダ８４によって、ピン先端が下方を向いた状態で保持されている。複数本のプローブピン８２は、ＤＮＡチップ１０の測定極１８の配置に対応して、互いに間隔を空けて配列されている。なお、本実施形態では、プローブピン８２の本数は、測定極１８の数と同数の７２本である。７２本のプローブピン８２は、測定極１８の配列と同様に、４行１８列で配列されている。
【００３８】
プローブピン駆動手段８６は、支柱８６ａ、支持アーム８６ｂ、および、アーム駆動手段８６ｃを有している。支柱８６ａは、筐体６２の底板に立設されている。支持アーム８６ｂは、水平に延びていて、支柱８６ａに支持されている。支持アーム８６ｂは、アーム駆動手段８６ｃによって、水平方向および鉛直方向に移動する。プローブホルダ８４は、支持アーム８６ｂに取り付けられていて、支持アーム８６ｂとともに昇降および水平移動する。
【００３９】
プローブピン駆動手段８６は、反応電流の検出時には、プローブピンユニット８０を水平方向および鉛直方向に移動させて、複数本のプローブピン８２を測定位置にある分析用カセット３０の測定開口４２ｃを通して、ＤＮＡチップ１０の測定極１８に当接させる。
【００４０】
検出手段９０は、反応電流を検出する電流検出回路９２ａ、および、電圧を印加する電圧印加回路９２ｂを有する検出印加回路基板９２を有している。検出印加回路基板９２は、複数本のプローブピン８２に電気的に接続されている。検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂは、プローブピン８２を介して、配線により対極１４に接続された測定極１８（電圧印加パッド１８ｂ）に電圧を印加する。同時に、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａは、プローブピン８２を介して、配線により作用極１３に接続された測定極１８（電流検出パッド１８ａ）からの反応電流を検出する。
【００４１】
なお、例えば、検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂは、１．２Ｖ以下の電圧を印加して、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａは、３００ｎＡ以下の微小電流を検出できる。電流検出回路９２ａの電流検出の精度は、１％未満である。
【００４２】
インタフェース部１２０は、検出印加回路基板９２に接続されている。また、インタフェース部１２０は、後述する演算処理部１０２に接続されている。インタフェース部１２０は、検出印加回路基板９２からの反応電流に基づいた信号を入力して、演算処理部１０２に出力する。
【００４３】
分析手段１００は、演算処理部１０２および記憶部１０４を有している。演算処理部１０２は、インタフェース部１２０からの信号を入力して、記憶部１０４に保存された解析プログラムなどを読み出して、検体ＤＮＡの濃度を求める。求められた濃度データや検出された電流値データなどは、記憶部１０４に保存される。
【００４４】
その他、図５には図示しないが、分析装置６０は、筐体６２の内部に、ＤＮＡチップ１０に検体、電解液および薬液などを供給する送液手段１２６、ＤＮＡチップ１０の温度を調節する温度調節手段１２８、および、これらを制御する制御部１２４などを備えている。制御部１２４は、インタフェース部１２０に接続されている。制御部１２４は、記憶部１０４に保存された制御プログラムやユーザの入力に基づいて、プローブピン駆動手段８６、送液手段１２６、および、温度調節手段１２８を制御する。
【００４５】
また、分析装置６０は、筐体６２の外部に、キーボード、マウスおよびモニタなどのユーザインタフェース１２２を備えている。ユーザインタフェース１２２は、演算処理部１０２に接続されている。
【００４６】
次に、電流検出型の核酸濃度定量分析方法（以下、単に「分析方法」という。）について説明する。
【００４７】
表面積の異なる複数の作用極１３にＤＮＡプローブを固定化したＤＮＡチップ１０を内蔵した分析用カセット３０を用意する。なお、濃度を調べたいＤＮＡの１本鎖とハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化されている。この分析用カセット３０を分析装置６０のカセットホルダ７２に装着して、測定位置に移動させる。
【００４８】
続いて、送液手段１２６によって、１本鎖の検体ＤＮＡを、注入孔４２ａから流路パッキン５０の流路５８内に注入して、複数の作用極１３に供給する。また、温度調節手段１２８によって、チップ容器４０の開口を通して、ＤＮＡチップ１０を加熱して、ＤＮＡプローブと検体ＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させる。続いて、送液手段１２６によって、流路５８内に洗浄液を注入して、反応せずに残った１本鎖の検体ＤＮＡを洗い流す。その後、送液手段１２６によって、核酸挿入剤を流路５８内に注入し、作用極１３、対極１４、参照極１５に供給する。核酸挿入剤は、電気化学的に活性な性質を持っていて、２本鎖になったＤＮＡに選択的に結合する。
【００４９】
この状態で、プローブピンユニット８０を移動させて、複数本のプローブピン８２の先端をＤＮＡチップ１０の測定極１８に接触させる。複数本のプローブピン８２を複数の測定極１８に接触させた状態で、検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂによって、複数組の作用極１３と対極１４との間（電圧印加パッド１８ｂと電流検出パッド１８ａとの間）に所定の電圧を印加するとともに、三端子法を用いて、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａによって、複数の作用極１３に流れる反応電流を検出する。検出手段９０が検出した複数の反応電流に基づいて、分析手段１００によって、検体ＤＮＡの濃度を得る。
【００５０】
なお、本実施形態では、複数の作用極１３の表面積は、互いに異なっていて、複数の作用極１３には、それぞれの表面積に比例した互いに異なる数のＤＮＡプローブが固定されている。そのため、作用極１３の表面積が大きい程、多くの２本鎖が存在して、反応電流が大きくなる。分析手段１００は、複数の電流値から校正データを取得して、これを基に濃度を求める。
【００５１】
次に、本実施形態に係る通電検査用カセットおよび通電検査方法について説明する。
【００５２】
本実施形態に係る通電検査用カセット２３０について、図７ないし図１０を用いて説明する。図７は、通電検査用カセット２３０の斜視図である。図８は、通電検査用カセット２３０の分解斜視図である。図９は、抵抗回路基板２１０の上面図である。図１０は、抵抗回路基板２１０の抵抗回路２２０の回路図である。
【００５３】
通電検査用カセット２３０は、上述の分析装置６０に装着されて、主に、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａの通電検査に用いるものである。通電検査用カセット２３０は、抵抗回路基板２１０、および、基板容器２４０を備えている。抵抗回路基板２１０は、基板容器２４０の内部に収納されている。
【００５４】
抵抗回路基板２１０は、ＤＮＡチップ１０と同等の外形・寸法に形成されている。抵抗回路基板２１０は、絶縁基板、ならびに、絶縁基板上に積層された金属層、抵抗層および絶縁層から構成されている。金属層、抵抗層および絶縁層がパターニングされて、絶縁基板の主面上には、複数の測定極２１８、複数の抵抗部２２２、および、抵抗部２２２を介して測定極２１８（電圧印加パッド２１８ａ）と測定極２１８（電流検出パッド２１８ｂ）とを電気的に接続する複数の配線２２４が形成されている。
【００５５】
複数の測定極２１８は、抵抗回路基板２１０の主面上に露出している。なお、抵抗回路基板２１０の主面上の測定極２１８以外の部分は、絶縁層により被覆されている。
【００５６】
本実施形態では、図１０に示したように、抵抗回路基板２１０の測定極２１８は、ＤＮＡチップ１０の測定極１８に相当する位置に、ＤＮＡチップ１０の測定極１８と同数の７２個形成されている。７２個の測定極２１８のうち、抵抗回路基板２１０の電流検出パッド２１８ａは、ＤＮＡチップ１０の電流検出パッド１８ａに相当する位置に、ＤＮＡチップ１０の電流検出パッド１８ａと同数の６０個形成されている。また、抵抗回路基板２１０の電圧印加パッド２１８ｂは、ＤＮＡチップ１０の電圧印加パッド１８ｂに相当する位置に、ＤＮＡチップ１０の電圧印加パッド１８ｂと同数の２個形成されている。抵抗回路基板２１０の各電流検出パッド２１８ａには、１つの抵抗部２２２が接続されている。６０個の抵抗部２２２には、共通電極である電圧印加パッド２１８ｂから電圧が印加される。
【００５７】
複数の抵抗部２２２は、それぞれ異なる抵抗値を持っている。抵抗部２２２の抵抗値は、ＤＮＡチップ１０の抵抗値、すなわち、対極１４と作用極１３との間の抵抗値と同等に設定されている。設定すべき抵抗部２２２の抵抗値は、上述した、検出印加回路基板９２がＤＮＡチップ１０に印加する電圧（例えば１．２Ｖ以下）、および、検出印加回路基板９２が検出する電流（例えば３００ｎＡ以下）に基づいて、オームの法則により試算できる。複数の抵抗部２２２の抵抗値は、例えば数Ｍオーム以上に設定されている。なお、検出印加回路基板９２の検出精度が１％未満であるため、複数の抵抗部２２２には、それぞれ１％以上異なる抵抗値を設定することが望ましい。
【００５８】
基板容器２４０は、トップカバー２４２およびボトムカバー２４４から構成されている。基板容器２４０の外形は、チップ容器４０の外形と同一寸法に形成されている。基板容器２４０のトップカバー２４２には、チップ容器４０のトップカバー４２と同一の位置に測定開口２４２ｃが形成されている。なお、図９の抵抗回路基板２１０の主面上に、破線４４２ｃにより測定開口２４２ｃの配置を示した。本実施形態では、基板容器２４０のトップカバー２４２には、チップ容器４０のトップカバー４２とは異なり、注入孔および排出孔は形成されていない。
【００５９】
抵抗回路基板２１０は、複数の測定極２１８が形成された主面が上方を向くように、ボトムカバー２４４上に載置されている。抵抗回路基板２１０は、トップカバー２４２とボトムカバー２４４との間に配置されていて、基板容器２４０内に固定されている。本実施形態では、通電検査用カセット２３０は、流路パッキンを有していない。
【００６０】
以下、本実施形態に係る通電検査方法について説明する。
【００６１】
まず、通電検査用カセット２３０を、分析装置６０のカセットホルダ７２に装着して、測定位置に移動させる。基板容器２４０は、チップ容器４０の外形と同等に形成されているため、カセットホルダ７２の支持凹部７２ａに装着される。
【００６２】
この状態で、プローブピンユニット８０を移動させて、複数本のプローブピン８２の先端を抵抗回路基板２１０の測定極２１８に接触させる。複数本のプローブピン８２を複数の測定極２１８に接触させた状態で、検出印加回路基板９２の電圧印加回路９２ｂによって、複数組の測定極２１８間（電圧印加パッド２１８ａと電流検出パッド２１８ｂとの間）に所定の電圧を印加するとともに、三端子法を用いて、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａによって、複数の抵抗部２２２に流れる反応電流を検出する。印加した電圧および検出された電流に基づいて算出した複数の抵抗値と抵抗部２２２の実際の複数の抵抗値とを比較することによって、検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａの通電確認を行う。
【００６３】
以下、本実施形態に係る通電検査用カセット２３０および通電検査方法の効果について説明する。
【００６４】
上述したとおり、分析システムを用いて検体の濃度を求める前には、核酸濃度定量分析装置６０の通電検査、特には、微小電流の検出を担う電流検出回路９２ａの通電検査を行うことが望まれる。
【００６５】
本実施形態によれば、通電検査用カセット２３０を用いるため、作用極１３に検体ＤＮＡを供給して、ハイブリダイゼーション反応させる必要がなく、短時間で検出印加回路基板９２の電流検出回路９２ａの通電検査を行うことができる。また、通電検査用カセット２３０は、再利用が可能であり、通電検査に掛かるコストを抑制することができる。さらに、通電検査用カセット２３０には、互いに抵抗値の異なる複数の抵抗回路２２０が形成されていて、これらの抵抗回路２２０を流れる電流を検出することによって、通電検査を行うため、電流検出回路９２ａの個々の信号配置まで検査することができる。
【００６６】
さらに、本実施形態に係る通電検査方法を用いて、プローブピン８２と測定極１８との通電確認、または、プローブピン８２と検出印加回路基板９２との通電確認などを行っても良い。
【００６７】
［他の実施形態］
上記の実施形態は、単なる例示であって、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、抵抗回路２２０は、絶縁基板上に積層された金属層、抵抗層および絶縁層がパターニングされて形成されているが、絶縁基板上に積層された金属層がパターニングされて形成された配線２２４に抵抗チップを半田付けして形成されていても良い。
【００６８】
また、上記の実施形態では、基板容器２４０のトップカバー２４２には、通電検査において使用されない注入孔４２ａや排出孔４２ｂが形成されていないが、これらが形成されていても良い。基板容器２４０として、チップ容器４０を用いるため、製造コストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０…ＤＮＡチップ、１２…３電極系、１３…作用極、１４…対極、１５…参照極、１８…測定極、１８ａ…電流検出パッド、１８ｂ…電圧印加パッド、３０…分析用カセット、４０…チップ容器、４２…トップカバー、４２ａ…注入孔、４２ｂ…排出孔、４２ｃ…測定開口、４４…ボトムカバー、５０…流路パッキン、５２…溝、５４ａ，５４ｂ…突出部、５６ａ，５６ｂ…貫通孔、６０…分析装置、６２…筐体、６２ａ…カセット挿通口、７０…カセット支持手段、７２…カセットホルダ、７２ａ…支持凹部、７４…ガイドレール、７６…ホルダ駆動手段、８０…プローブピンユニット、８２…プローブピン、８４…プローブピンホルダ、８６…プローブピン駆動手段、９０…検出手段、９２…検出印加回路基板、９２ａ…電流検出回路、９２ｂ…電圧印加回路、１００…分析手段、１０２…演算処理部、１０４…記憶部、１２０…インタフェース部、１２２…ユーザインタフェース、１２４…制御部、１２６…送液手段、１２８…温度調節手段、２１０…抵抗回路基板、２１８…測定極、２１８ａ…電流検出パッド、２１８ｂ…電圧印加パッド、２２０…抵抗回路、２２２…抵抗部、２２４…配線、２３０…通電検査用カセット、２４０…基板容器、２４２…トップカバー、２４２ｃ…測定開口、２４４…ボトムカバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、
前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、
前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、
を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセットであって、
複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、
前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成されて前記ホルダに装着可能な基板容器と、
を具備したことを特徴とする通電検査用カセット。
【請求項２】
前記第２電流検出パッドの数が前記第１電流検出パッドの数と同数であることを特徴とする請求項１に記載の通電検査用カセット。
【請求項３】
前記第２電圧印加パッドの数が前記第１電圧印加パッドの数と同数であることを特徴とする請求項１または２に記載の通電検査用カセット。
【請求項４】
前記基板容器の外形が前記チップ容器の外形と同一寸法であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の通電検査用カセット。
【請求項５】
前記基板容器の第２開口が形成された位置が前記チップ容器の第１開口が形成された位置と同一位置であることを特徴とする請求項４に記載の通電検査用カセット。
【請求項６】
前記複数の抵抗部は前記検出手段の電流検出精度以上に互いに異なる抵抗値を持つことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の通電検査用カセット。
【請求項７】
１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、
前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、
前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、
を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査方法であって、
複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、
前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成された基板容器と、
を有する通電検査用カセットを前記核酸濃度定量分析装置に装着する第１工程と、
前記第１工程後に、前記プローブピンを前記第２開口から挿入して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記第２電圧印加パッドに当接させる第２工程と、
前記第２工程後に、前記複数の抵抗部に電圧を印加して前記複数の第２電流検出パッドからの複数の電流値を検出する第３工程と、
前記第３工程後に、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて算出した前記複数の抵抗部の抵抗値と前記複数の抵抗部の実際の抵抗値とを比較する第４工程と、
を具備したことを特徴とする通電検査方法。
【請求項８】
前記検出手段は電流値を検出する電流検出回路を有し、前記電流検出回路の通電を検査することを特徴とする請求項７に記載の通電検査方法。
【請求項１】
１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、
前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、
前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、
を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査に用いる通電検査用カセットであって、
複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、
前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成されて前記ホルダに装着可能な基板容器と、
を具備したことを特徴とする通電検査用カセット。
【請求項２】
前記第２電流検出パッドの数が前記第１電流検出パッドの数と同数であることを特徴とする請求項１に記載の通電検査用カセット。
【請求項３】
前記第２電圧印加パッドの数が前記第１電圧印加パッドの数と同数であることを特徴とする請求項１または２に記載の通電検査用カセット。
【請求項４】
前記基板容器の外形が前記チップ容器の外形と同一寸法であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の通電検査用カセット。
【請求項５】
前記基板容器の第２開口が形成された位置が前記チップ容器の第１開口が形成された位置と同一位置であることを特徴とする請求項４に記載の通電検査用カセット。
【請求項６】
前記複数の抵抗部は前記検出手段の電流検出精度以上に互いに異なる抵抗値を持つことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の通電検査用カセット。
【請求項７】
１本鎖の検体ＤＮＡがハイブリダイゼーション反応する１本鎖のＤＮＡプローブが固定化された複数の作用極、対極、前記複数の作用極に接続された複数の第１電流検出パッド、および、前記対極に接続された第１電圧印加パッドが形成されたＤＮＡチップと、前記ＤＮＡチップを収納して前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに対応した位置に第１開口が形成されたチップ容器とを有する分析用カセットを装着可能なホルダと、
前記第１開口から挿入されて前記複数の第１電流検出パッドおよび前記第１電圧印加パッドに当接するプローブピンと、
前記プローブピンに接続されて前記対極に電圧を印加して前記複数の作用極からの複数の反応電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて検体の濃度を得る分析手段と、
を備えた電流検出型の核酸濃度定量分析装置の通電検査方法であって、
複数の第２電流検出パッド、前記複数の第２電流検出パッドに接続されて互いに異なる抵抗値を持つ複数の抵抗部、および、前記複数の抵抗部に接続された第２電圧印加パッドが形成された抵抗回路基板と、
前記抵抗回路基板を収納して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記電圧印加パッドに対応した位置に第２開口が形成された基板容器と、
を有する通電検査用カセットを前記核酸濃度定量分析装置に装着する第１工程と、
前記第１工程後に、前記プローブピンを前記第２開口から挿入して前記複数の第２電流検出パッドおよび前記第２電圧印加パッドに当接させる第２工程と、
前記第２工程後に、前記複数の抵抗部に電圧を印加して前記複数の第２電流検出パッドからの複数の電流値を検出する第３工程と、
前記第３工程後に、前記検出手段が検出した複数の電流値に基づいて算出した前記複数の抵抗部の抵抗値と前記複数の抵抗部の実際の抵抗値とを比較する第４工程と、
を具備したことを特徴とする通電検査方法。
【請求項８】
前記検出手段は電流値を検出する電流検出回路を有し、前記電流検出回路の通電を検査することを特徴とする請求項７に記載の通電検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２１４９０７（Ｐ２０１１−２１４９０７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８１４２２（Ｐ２０１０−８１４２２）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００１１３３２２）東芝ホクト電子株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００１１３３２２）東芝ホクト電子株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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