生体物質検出装置、反応用チップ、および生体物質検出方法
【課題】簡易な機構で流路内の往復送液を行うことが可能な、生体物質検出装置を得る。
【解決手段】反応領域を備えた流路２０３の両端に液溜２０４，２０５を有するＤＮＡチップ２０を、回転基板１０１上のＤＮＡチップ固定部１０２，１０４に固定し、回転基板１０１を左回転させる。ａ１＜ａ２のため遠心力により検体液は液溜２０５側に移動する。次に回転基板１０１に加速度を印加することにより、慣性力を利用してＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３，１０５に移動させる。移動後、回転基板１０１を回転させると、ｂ１＞ｂ２のため遠心力により検体液は液溜２０４側に移動する。
【解決手段】反応領域を備えた流路２０３の両端に液溜２０４，２０５を有するＤＮＡチップ２０を、回転基板１０１上のＤＮＡチップ固定部１０２，１０４に固定し、回転基板１０１を左回転させる。ａ１＜ａ２のため遠心力により検体液は液溜２０５側に移動する。次に回転基板１０１に加速度を印加することにより、慣性力を利用してＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３，１０５に移動させる。移動後、回転基板１０１を回転させると、ｂ１＞ｂ２のため遠心力により検体液は液溜２０４側に移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の塩基配列を有する核酸分子などの生体物質を検出するための、生体物質検出装置、反応用チップ、および生体物質検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
血液や組織細胞などの検体中に、疾患に由来する特定の遺伝子が存在するか否かを検査する手法の一つにＤＮＡマイクロアレイがある。ＤＮＡマイクロアレイは、基板上に固定化されたプローブ遺伝子と検体中の遺伝子とを反応（ハイブリダイゼーション）させることにより、目標の遺伝子の有無を検出する。
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体デバイス中でハイブリダイゼーションを行う方法は、特に試料や試薬の量が少なくてすむため、広い分野での利用が期待されている。
【０００３】
マイクロ流体デバイスを用いてハイブリダイゼーションを行う方法の例として、特許文献１には、第１の液溜と第２の液溜と、第１の液溜と第２の液溜とを結ぶ流路を有する化学反応デバイスの前記第１の液溜に溶液を導入し、前記化学反応デバイスを設置した回転基盤を回転させ、当該回転基盤の回転による遠心力によって前記第１の液溜中の溶液を前記流路を通して前記第２の液溜に送液し、前記化学反応デバイスを前記流路の向きが実質的に逆向きになるように再配置し、前記回転基盤の回転による遠心力によって前記第２の液溜中の溶液を前記流路を逆向きに通して送液する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１０５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された装置では、回転基盤を回転させる機構と、化学反応デバイスを流路の向きが逆向きになるように再配置するための機構の両方を設ける必要があり、装置の構造が複雑であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡易な機構で流路内の往復送液を行うことが可能な、生体物質検出装置、反応用チップ、および生体物質検出方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る生体物質検出装置は、回転基板と、前記回転基板の回転の方向及び速度を制御する回転制御部と、前記回転基板上の、回転中心と重ならない位置に設けられ、反応用チップを固定することが可能な第１の固定部および第２の固定部と、前記反応用チップを前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させるための移動手段を備え、前記反応用チップは、複数の反応領域を備えた流路と、前記流路の一端に接続された第１の液溜と、前記流路の他方の端部に接続された第２の液溜と、を備え、前記反応用チップが前記第１の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をａ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をａ２、前記反応用チップが前記第２の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をｂ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をｂ２、とすると、ａ１＞ａ２かつｂ１＜ｂ２、または、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、反応用チップを前記第１の固定部に固定して回転基板を回転させる工程と、反応用チップを前記第２の固定部に固定して第１の固定部に固定したときとは逆方向に回転させる工程とを繰り返すことにより、簡易な機構で反応用チップ内の検体液を往復送液することができる。
【０００９】
また、前記移動手段は、前記第１の固定部と前記第２の固定部を接続するレールであり、前記回転制御部によって前記回転基板に印加する回転加速度を制御することにより、慣性力を利用して、前記反応用チップを前記レールに沿って前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させることが望ましい。
これにより、回転基板に印加する回転加速度を制御するだけで、反応用チップを前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させることができるので、回転基板上で反応用チップを移動させるための駆動機構が不要であり、より簡易な機構で流路内の検体液の往復送液を行うことができる。
【００１０】
また、前記第１の固定部と前記第２の固定部は、前記回転中心を重心とする正ｎ角形（ｎは４以上の偶数）の頂点に対応する位置に設けられていることが望ましい。
これにより、回転中の反応用チップの位置が回転基板上で等間隔になり、回転バランスを保つことができる。また、レールを介して繋がっている第１の固定部と第２の固定部は、回転中心を通る直線に対して対称の位置にあるため、流路内での検体液の移動速度が往路と復路で等しくなり、反応の均一性を高めることができる。
【００１１】
本発明に係る反応用チップは、上記の生体物質検出装置で用いられる反応用チップであって、前記第１の液溜及び前記第２の液溜の上部の開口部が気液分離膜で覆われているものである。
これにより、回転基板の回転中に検体液が外にこぼれ出る心配がない。このため回転速度を高め、大きな遠心力で検体液の移動を行うことができるので、送液時間を短縮することができる。また、気液分離膜を通して空気が外部に排出されるため、気泡が流路内に入って流路内での反応ばらつきが出るのを防ぐことができる。
【００１２】
本発明に係る生体物質検出方法は、上記に記載の生体物質検出装置を用いた生体物質検出方法であって、前記反応用チップに検体液を供給する工程と、前記反応用チップを前記第１の固定部に固定する工程と、前記回転基板を回転させることにより、前記流路内の検体液を移動させる工程と、前記回転制御部によって、前記回転基板の回転の方向または速度の少なくとも一方を制御することにより、慣性力を利用して前記反応用チップを前記第１の固定部から前記第２の固定部へ移動させる工程と、前記回転基板を回転させることにより、前記前記反応用チップの流路内の検体液を前記第１の固定部に固定していたときとは逆の方向に移動させる工程と、を備えている。
【００１３】
本発明によれば、回転基板の回転の方向または速度の少なくとも一方を制御するだけで、反応用チップ内の検体液を往復送液することができる。このように、回転基板上の反応用チップを移動させるための駆動機構が不要なので、簡易な機構で流路内の検体液の往復送液を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による核酸検出装置（生体物質検出装置）１０の概略構成を示す上面図である。また、図２は核酸検出装置１０の概略構成を示す側面図である。核酸検出装置１０は、回転基板１０１、ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５、レール１０６、回転軸１０７、回転基板１０１の回転制御モータ１０８を備えている。
【００１５】
図１に示すように、ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５は、正４角形の頂点に対応する位置に配置されている。ＤＮＡチップ固定部１０２とＤＮＡチップ固定部１０３はレール１０６で接続されており、レール１０６を介して、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０２とＤＮＡチップ固定部１０３の間で移動させることができる。また、ＤＮＡチップ固定部１０４とＤＮＡチップ固定部１０５もレール１０６で接続されており、レール１０６を介して、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０４とＤＮＡチップ固定部１０５の間で移動させることができる。
【００１６】
ここで、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０２に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離をａ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離をａ２、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離をｂ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離をｂ２とすると、図から明らかなように、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２である。同様に、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０４に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離ａ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ａ２、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０５に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離ｂ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ｂ２についても、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２が成り立つ。
【００１７】
図３（Ａ）はＤＮＡチップ（反応用チップ）２０の上面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。ＤＮＡチップ２０は、透明基板２０１，２０２、流路２０３、液溜２０４，２０５、気液分離膜２０６，２０７を備えている。
【００１８】
流路２０３は透明基板２０２に形成されており、液溜２０４，２０５は透明基板２０１に形成されている。透明基板２０１，２０２は例えばガラス基板とすることができ、この場合には、流路２０３、液溜２０４，２０５は、サンドブラスト法等を用いて形成することができる。透明基板２０１と透明基板２０２は、液溜２０４，２０５が流路２０３の両端に接続されるように貼り合わされている。
【００１９】
液溜２０４，２０５は、流路２０３との接続部の反対側に開口部を有し、それぞれ気液分離膜２０６，２０７によって覆われている。気液分離膜２０６，２０７は、４フッ化エチレン樹脂やポリジメチルシロキサン等で形成された膜であり、気体は透過させるが、液体の透過は遮断する性質を持つ。
【００２０】
流路２０３の形状は、例えば検体が流れる方向に垂直な断面が直径１００μｍの半円とすることができる。流路２０３の内壁には、検体が流れる方向に間隔をおいてプローブが塗布された領域Ｒが形成されている。
【００２１】
プローブには、例えば血液、尿、唾液、髄液のような検体試料に含まれる標的物質（ターゲット）を捕捉し得る物質を用いることができる。例えば、ターゲットがＤＮＡやＲＮＡのような核酸である場合には、プローブとしては、これらの核酸とハイブリダイゼーション（相補的に結合）する核酸やヌクレオチド（オリゴヌクレオチド）等を用いることができる。このような核酸としては、例えばｃＤＮＡやＰＣＲ産物等が用いられる。なお、ターゲットは核酸に限られず、例えば特定のタンパク質であってもよい。この場合には、プローブとしては、このタンパク質を特異的に捕捉（例えば、吸着、結合等）するもの等が用いられる。具体的には、抗原、抗体、レセプター、酵素等のタンパク質、ペプチド（オリゴペプチド）等である。なお、各々の領域Ｒには、それぞれ異なる１種類のプローブが固定されている。これにより、１度に複数種類のターゲットの検出が可能である。
【００２２】
なお、流路２０３の内壁にプローブが塗布された領域Ｒを形成するかわりに、流路２０３内に予めプローブが表面に固定されたビーズを導入するようにしてもよい。また、流路２０３の内壁にプローブが塗布された領域Ｒを形成したうえで、流路２０３内に、表面にプローブを固定していないビーズを導入するようにしてもよい。これにより、流路２０３内に導入したビーズにより乱流が起こり、検体液が撹拌されて反応効率を上げることができる。
【００２３】
次に、本実施形態による核酸検出装置１０を用いた、ターゲット（核酸）とプローブとのハイブリダイゼーション処理について説明する。
【００２４】
まず、液溜２０４または液溜２０５からピペット等を用いて流路１０３の容積以上の検体液を供給する。検体液は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルを含む。
検体液を供給した後、液溜２０４，２０５を気液分離膜２０６，２０７で覆い、ＤＮＡチップ２０を核酸検出装置１０のＤＮＡチップ固定部１０２およびＤＮＡチップ固定部１０４に取り付ける。
【００２５】
次に、回転制御モータ１０８により、回転基板１０１を左回転で回転させて、遠心力により、ＤＮＡチップ２０の流路２０３内の検体液を移動させる。ここで、上述したように、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０２（またはＤＮＡチップ固定部１０４）に固定した時の液溜２０４と回転軸１０７との距離ａ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ａ２の関係はａ１＜ａ２であるため、遠心力により検体液は液溜２０４から液溜２０５へ向かって移動する。
【００２６】
図４は、ＤＮＡチップ２０内の検体液の移動を説明する図である。回転基板１０１を回転させるにつれて、図４（Ａ）から図４（Ｃ）に示すように、次第に検体液が右方向（液溜２０４から液溜２０５へ向かう方向）に移動していき、液溜２０５が一杯に満たされたところで検体液の移動が停止する。このとき、液溜２０５の開口部は気液分離膜２０７で覆われているため、移動した検体液が外に溢れ出ることはない。
【００２７】
検体液の移動が停止したら、回転制御モータ１０８によって急激に回転を停止させるか、或いは、左回転を停止させた後に回転基板１０１に逆回転（ここでは右回転）の急激な加速を加える。これにより、ＤＮＡチップ固定部１０２に保持されていたＤＮＡチップ２０が、慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０３へ、ＤＮＡチップ固定部１０４に保持されていたＤＮＡチップ２０が慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０５へ移動する。
【００２８】
ＤＮＡチップ２０が移動したら、今度は回転基板１０１を右回転で回転させ、遠心力により、ＤＮＡチップ２０の流路２０３内の検体液を移動させる。ここで、上述したように、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３（またはＤＮＡチップ固定部１０５）に固定した時の液溜２０４と回転軸１０７との距離ｂ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ｂ２の関係はｂ１＞ｂ２であるため、遠心力により、検体液は液溜２０５から液溜２０４へ向かって移動する。液溜２０４が一杯に満たされたところで検体液の移動が停止する。
【００２９】
検体液の移動が停止したら、回転制御モータ１０８によって急激に回転を停止させるか、或いは、右回転を停止させた後に回転基板１０１に左回転の急激な加速を加える。これにより、ＤＮＡチップ固定部１０３に保持されていたＤＮＡチップ２０が慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０２へ、ＤＮＡチップ固定部１０５に保持されていたＤＮＡチップ２０が慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０４へ移動する。
【００３０】
以上の動作を繰り返して行うことにより、流路２０３内での検体液の往復送液を行うことが可能となる。
【００３１】
図５を用いて、ＤＮＡチップ２０を慣性力を利用して移動させる際の条件について説明する。
ＤＮＡチップ２０が固定部からもう一方の固定部へ移動するためには、回転加速による慣性力がＤＮＡチップ２０にかかる遠心力よりも大きくなければならない。図５に示すように、回転基板１０１上のＤＮＡチップ２０の重心位置Ｍとし、回転基板１０１の中心と重心Ｍを通る直線線とレール１０６とのなす角度をθ、回転基板１０１の中心と固定部１０３にあるＤＮＡチップの重心Ｍを通る直線線とレール１０６とのなす角度をθ0とすると、ＤＮＡチップ２０にかかる遠心力Ｆ1と回転加速による慣性力Ｆ2は以下のように表すことができる。
【数１】
【数２】
但し、ｒは回転基板１０１の半径、Ｒは回転基板１０１の中心と重心Ｍとの距離、ω＝Ａｔ（Ａ：回転加速度，ｔ：時間）であり、ＤＮＡチップ２０とレール１０６の摩擦計数を０と仮定する。
【００３２】
ＤＮＡチップ２０が一方の固定部から他方の固定部に移動するときにかかる力Ｆ（右向きを正とする。）は、Ｆ1とＦ2のレール１０６に平行な成分の和となるので、以下のように表される。
【数３】
ここで、ＤＮＡチップ２０の加速度ａ（ｔ）は、Ｆ（θ）＝ｍ・ａ（ｔ）より、
【数４】
よって、ＤＮＡチップ２０の速度をｖ（ｔ）は、ｖ（０）＝０より、以下のように表される。
【数５】
ここで、ＤＮＡチップ２０が一方の固定部から他方の固定部に移動するためには、θ＝π／２のときｖ（ｔ）＞０でなければならないので、
【数６】
上式より、ＤＮＡチップ２０が一方の固定部から他方の固定部に移動する条件はＡ＞０かつθ0＞０となる。なお、実際には、ＤＮＡチップ２０とレール１０６との間には摩擦力が働くため、この摩擦力を上回る角加速度を与える必要がある。
【００３３】
図６は、回転制御モータ１０８による回転基板１０１の回転速度ωの制御の例を示す図である。図に示す例では、回転の立ち上がり（図中Ｓで示す区間）で急激に加速することにより、ＤＮＡチップ２０を一方の固定部から他方の固定部に移動させる例を示している。この例では、ＤＮＡチップ２０内の検体液の１往復を２０秒で行うことができる。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、回転制御モータ１０８によって回転基板１０１の回転の方向と速度を制御するだけで、ＤＮＡチップ２０内の検体液を往復送液することができる。このように、回転基板１０１上のＤＮＡチップ２０を移動させるための駆動機構が不要なので、簡易な機構で流路２０３内の検体液の往復送液を行うことができる。
【００３５】
また、ＤＮＡチップ２０の液溜２０４，２０５の開口部を気液分離膜２０６，２０７で覆うようにしたので、回転中に検体液が外にこぼれ出る心配がない。このため回転速度を高め、大きな遠心力で検体液の移動を行うことができるので、送液時間を短縮することができる。また、液溜２０４，２０５を空気を通さない膜で密閉してしまうと、空気が流路２０３内に入る恐れがあり、プローブと検体液との反応ばらつきが大きくなる恐れがあるため、液溜２０４，２０５は気液分離膜２０６，２０７で覆うことが望ましい。
【００３６】
また、図７に示すように、１つのＤＮＡチップ２０に複数の流路２０３を設けるようにしてもよい。このような構成とすることにより、一つのＤＮＡチップ２０で複数の検体液を同時に処理することが可能となる。また、この場合、液溜２０４，２０５を気液分離膜２０６，２０７で覆うことにより、流路２０３間で検体液の移動時間に差があっても、液溜２０４，２０５に検体液を留めておくことで、移動時間の差を吸収することができ、全ての流路２０３で攪拌の回数を一定にすることができる。よって、流路２０３によって検体間の感度ばらつきのない信頼性の高い検査結果を得ることができる。
【００３７】
また、図８に示すように、核酸検出装置１０にヒーター１０９とヒーター制御装置１１０を設けるようにしてもよい。これにより、反応処理中にプローブと検体液との反応効率を高めるために、ＤＮＡチップ２０を反応に適した一定温度に保つことができる。加熱方法としては、図８（Ａ）に示すように、回転基板１０１自体を加熱する構成としてもよいし、図８（Ｂ）に示すように、回転基板１０１上の雰囲気の温度を制御する構成としてもよい。
【００３８】
（変形例）
図９、図１０は、本実施形態の変形例を示す図である。
上記の実施の形態１では、ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５を、正４角形の頂点に対応する位置に配置したが、正４角形の他にも、正ｎ角形（ｎは４以上の偶数）の頂点に対応する位置にＤＮＡチップ固定部を設ける構成にしてもよい。
【００３９】
図９に示す例では、正６角形の頂点に対応する位置にＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５，１１１，１１２を設け、それぞれＤＮＡチップ固定部１０２と１０３、ＤＮＡチップ固定部１０４と１０５、ＤＮＡチップ固定部１１１と１１２を結ぶ３辺に対応する位置にレール１０６を設けている。まず、ＤＮＡチップ固定部１０２，１０４，１１１にそれぞれＤＮＡチップ２０を固定して左回転し、次に、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３，１０５，１１２へ移動させ、今度は右回転を行う。これを繰り返すことにより、検体液の往復送液を行う。
【００４０】
図１０に示す例では、正４角形の頂点に対応する位置に２段にＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５，１１１〜１１４を設けている。ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５が上段、ＤＮＡチップ固定部１１１〜１１４が下段に設けられている。ＤＮＡチップ固定部１０２と１０３、ＤＮＡチップ固定部１０４と１０５、ＤＮＡチップ固定部１１１と１１２、ＤＮＡチップ固定部１１３と１１４は、それぞれレール１０６で繋がっている。まず、ＤＮＡチップ固定部１０２，１０４，１１１，１１３にそれぞれＤＮＡチップ２０を固定して左回転し、次に、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３，１０５，１１２，１１４へ移動させ、今度は右回転を行う。これを繰り返すことにより、検体液の往復送液を行う。
【００４１】
以上のような構成にすることで、回転中のＤＮＡチップ２０の位置は、回転基板１０１上で等間隔になり、回転バランスを保つことができる。また、レール１０６によって繋がっている一方の固定部と他方の固定部は、回転中心を通る直線に対して対称の位置にあるため、流路２０３内での検体液の移動速度が往路と復路で等しくなり、反応の均一性を高めることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１１（Ａ）は、本発明の実施の形態２による核酸検出装置（生体物質検出装置）１０の概略構成を示す上面図である。また、図２は核酸検出装置１０の概略構成を示す側面図である。図に示すように、実施の形態２では、核酸検出装置１０は、磁石が組み込まれた移動用ロッド１１５と移動用ロッド１１５の駆動機構１１６を備えている。また、ＤＮＡチップ２０には磁石２０８が組み込まれている。
【００４３】
実施の形態１では、回転基板１０１の加速による慣性力を利用して、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部間で移動させたが、実施の形態２では、磁力を利用してＤＮＡチップ２０を移動させる。
駆動機構１１６は、移動用ロッド１１５を移動させて、ＤＮＡチップ２０の磁石２０８に近づけ、ＤＮＡチップ２０を磁力によって引き寄せる。次に、駆動機構１１６はＤＮＡチップ２０を引き寄せたままの状態で移動用ロッド１１５を移動し、ＤＮＡチップ２０をレール１０６に沿って他方のＤＮＡチップ固定部まで移動させる。
【００４４】
なお、実施の形態２では移動用ロッド１１５とＤＮＡチップ２０に磁石を組み込み、磁力を利用してＤＮＡチップ２０を移動させるようにしたが、その他の方法を採用することもできる。例えば、移動用ロッド１１５を駆動してＤＮＡチップ２０の端部を物理的に押すことによりレール１０６上を移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１による核酸検出装置（生体物質検出装置）の概略構成を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による核酸検出装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】図３（Ａ）はＤＮＡチップ（反応用チップ）の上面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図４】ＤＮＡチップ内の検体液の移動を説明する図である。
【図５】ＤＮＡチップを慣性力により移動させる際の条件について説明する図である。
【図６】回転基板の回転速度ωの制御の例を示す図である。
【図７】ＤＮＡチップの他の例の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１による核酸検出装置の他の例の概略構成を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例による核酸検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例による核酸検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の実施の形態２による核酸検出装置（生体物質検出装置）の概略構成を示す上面図、図１１（Ｂ）は、本発明の実施の形態２による核酸検出装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 核酸検出装置、１０１ 回転基板、１０２〜１０５ ＤＮＡチップ固定部、１０６ レール、１０７ 回転軸、１０８ 回転制御モータ、１０９ ヒーター、１１０ ヒーター制御装置、１１５ 移動用ロッド、１１６ 駆動機構、２０ ＤＮＡチップ、２０１，２０２ 透明基板、２０３ 流路、２０４，２０５ 液溜、２０６，２０７ 気液分離膜、２０８ 磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の塩基配列を有する核酸分子などの生体物質を検出するための、生体物質検出装置、反応用チップ、および生体物質検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
血液や組織細胞などの検体中に、疾患に由来する特定の遺伝子が存在するか否かを検査する手法の一つにＤＮＡマイクロアレイがある。ＤＮＡマイクロアレイは、基板上に固定化されたプローブ遺伝子と検体中の遺伝子とを反応（ハイブリダイゼーション）させることにより、目標の遺伝子の有無を検出する。
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体デバイス中でハイブリダイゼーションを行う方法は、特に試料や試薬の量が少なくてすむため、広い分野での利用が期待されている。
【０００３】
マイクロ流体デバイスを用いてハイブリダイゼーションを行う方法の例として、特許文献１には、第１の液溜と第２の液溜と、第１の液溜と第２の液溜とを結ぶ流路を有する化学反応デバイスの前記第１の液溜に溶液を導入し、前記化学反応デバイスを設置した回転基盤を回転させ、当該回転基盤の回転による遠心力によって前記第１の液溜中の溶液を前記流路を通して前記第２の液溜に送液し、前記化学反応デバイスを前記流路の向きが実質的に逆向きになるように再配置し、前記回転基盤の回転による遠心力によって前記第２の液溜中の溶液を前記流路を逆向きに通して送液する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１０５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された装置では、回転基盤を回転させる機構と、化学反応デバイスを流路の向きが逆向きになるように再配置するための機構の両方を設ける必要があり、装置の構造が複雑であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡易な機構で流路内の往復送液を行うことが可能な、生体物質検出装置、反応用チップ、および生体物質検出方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る生体物質検出装置は、回転基板と、前記回転基板の回転の方向及び速度を制御する回転制御部と、前記回転基板上の、回転中心と重ならない位置に設けられ、反応用チップを固定することが可能な第１の固定部および第２の固定部と、前記反応用チップを前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させるための移動手段を備え、前記反応用チップは、複数の反応領域を備えた流路と、前記流路の一端に接続された第１の液溜と、前記流路の他方の端部に接続された第２の液溜と、を備え、前記反応用チップが前記第１の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をａ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をａ２、前記反応用チップが前記第２の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をｂ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をｂ２、とすると、ａ１＞ａ２かつｂ１＜ｂ２、または、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、反応用チップを前記第１の固定部に固定して回転基板を回転させる工程と、反応用チップを前記第２の固定部に固定して第１の固定部に固定したときとは逆方向に回転させる工程とを繰り返すことにより、簡易な機構で反応用チップ内の検体液を往復送液することができる。
【０００９】
また、前記移動手段は、前記第１の固定部と前記第２の固定部を接続するレールであり、前記回転制御部によって前記回転基板に印加する回転加速度を制御することにより、慣性力を利用して、前記反応用チップを前記レールに沿って前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させることが望ましい。
これにより、回転基板に印加する回転加速度を制御するだけで、反応用チップを前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させることができるので、回転基板上で反応用チップを移動させるための駆動機構が不要であり、より簡易な機構で流路内の検体液の往復送液を行うことができる。
【００１０】
また、前記第１の固定部と前記第２の固定部は、前記回転中心を重心とする正ｎ角形（ｎは４以上の偶数）の頂点に対応する位置に設けられていることが望ましい。
これにより、回転中の反応用チップの位置が回転基板上で等間隔になり、回転バランスを保つことができる。また、レールを介して繋がっている第１の固定部と第２の固定部は、回転中心を通る直線に対して対称の位置にあるため、流路内での検体液の移動速度が往路と復路で等しくなり、反応の均一性を高めることができる。
【００１１】
本発明に係る反応用チップは、上記の生体物質検出装置で用いられる反応用チップであって、前記第１の液溜及び前記第２の液溜の上部の開口部が気液分離膜で覆われているものである。
これにより、回転基板の回転中に検体液が外にこぼれ出る心配がない。このため回転速度を高め、大きな遠心力で検体液の移動を行うことができるので、送液時間を短縮することができる。また、気液分離膜を通して空気が外部に排出されるため、気泡が流路内に入って流路内での反応ばらつきが出るのを防ぐことができる。
【００１２】
本発明に係る生体物質検出方法は、上記に記載の生体物質検出装置を用いた生体物質検出方法であって、前記反応用チップに検体液を供給する工程と、前記反応用チップを前記第１の固定部に固定する工程と、前記回転基板を回転させることにより、前記流路内の検体液を移動させる工程と、前記回転制御部によって、前記回転基板の回転の方向または速度の少なくとも一方を制御することにより、慣性力を利用して前記反応用チップを前記第１の固定部から前記第２の固定部へ移動させる工程と、前記回転基板を回転させることにより、前記前記反応用チップの流路内の検体液を前記第１の固定部に固定していたときとは逆の方向に移動させる工程と、を備えている。
【００１３】
本発明によれば、回転基板の回転の方向または速度の少なくとも一方を制御するだけで、反応用チップ内の検体液を往復送液することができる。このように、回転基板上の反応用チップを移動させるための駆動機構が不要なので、簡易な機構で流路内の検体液の往復送液を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による核酸検出装置（生体物質検出装置）１０の概略構成を示す上面図である。また、図２は核酸検出装置１０の概略構成を示す側面図である。核酸検出装置１０は、回転基板１０１、ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５、レール１０６、回転軸１０７、回転基板１０１の回転制御モータ１０８を備えている。
【００１５】
図１に示すように、ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５は、正４角形の頂点に対応する位置に配置されている。ＤＮＡチップ固定部１０２とＤＮＡチップ固定部１０３はレール１０６で接続されており、レール１０６を介して、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０２とＤＮＡチップ固定部１０３の間で移動させることができる。また、ＤＮＡチップ固定部１０４とＤＮＡチップ固定部１０５もレール１０６で接続されており、レール１０６を介して、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０４とＤＮＡチップ固定部１０５の間で移動させることができる。
【００１６】
ここで、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０２に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離をａ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離をａ２、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離をｂ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離をｂ２とすると、図から明らかなように、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２である。同様に、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０４に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離ａ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ａ２、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０５に固定したときの液溜２０４と回転軸１０７との距離ｂ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ｂ２についても、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２が成り立つ。
【００１７】
図３（Ａ）はＤＮＡチップ（反応用チップ）２０の上面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。ＤＮＡチップ２０は、透明基板２０１，２０２、流路２０３、液溜２０４，２０５、気液分離膜２０６，２０７を備えている。
【００１８】
流路２０３は透明基板２０２に形成されており、液溜２０４，２０５は透明基板２０１に形成されている。透明基板２０１，２０２は例えばガラス基板とすることができ、この場合には、流路２０３、液溜２０４，２０５は、サンドブラスト法等を用いて形成することができる。透明基板２０１と透明基板２０２は、液溜２０４，２０５が流路２０３の両端に接続されるように貼り合わされている。
【００１９】
液溜２０４，２０５は、流路２０３との接続部の反対側に開口部を有し、それぞれ気液分離膜２０６，２０７によって覆われている。気液分離膜２０６，２０７は、４フッ化エチレン樹脂やポリジメチルシロキサン等で形成された膜であり、気体は透過させるが、液体の透過は遮断する性質を持つ。
【００２０】
流路２０３の形状は、例えば検体が流れる方向に垂直な断面が直径１００μｍの半円とすることができる。流路２０３の内壁には、検体が流れる方向に間隔をおいてプローブが塗布された領域Ｒが形成されている。
【００２１】
プローブには、例えば血液、尿、唾液、髄液のような検体試料に含まれる標的物質（ターゲット）を捕捉し得る物質を用いることができる。例えば、ターゲットがＤＮＡやＲＮＡのような核酸である場合には、プローブとしては、これらの核酸とハイブリダイゼーション（相補的に結合）する核酸やヌクレオチド（オリゴヌクレオチド）等を用いることができる。このような核酸としては、例えばｃＤＮＡやＰＣＲ産物等が用いられる。なお、ターゲットは核酸に限られず、例えば特定のタンパク質であってもよい。この場合には、プローブとしては、このタンパク質を特異的に捕捉（例えば、吸着、結合等）するもの等が用いられる。具体的には、抗原、抗体、レセプター、酵素等のタンパク質、ペプチド（オリゴペプチド）等である。なお、各々の領域Ｒには、それぞれ異なる１種類のプローブが固定されている。これにより、１度に複数種類のターゲットの検出が可能である。
【００２２】
なお、流路２０３の内壁にプローブが塗布された領域Ｒを形成するかわりに、流路２０３内に予めプローブが表面に固定されたビーズを導入するようにしてもよい。また、流路２０３の内壁にプローブが塗布された領域Ｒを形成したうえで、流路２０３内に、表面にプローブを固定していないビーズを導入するようにしてもよい。これにより、流路２０３内に導入したビーズにより乱流が起こり、検体液が撹拌されて反応効率を上げることができる。
【００２３】
次に、本実施形態による核酸検出装置１０を用いた、ターゲット（核酸）とプローブとのハイブリダイゼーション処理について説明する。
【００２４】
まず、液溜２０４または液溜２０５からピペット等を用いて流路１０３の容積以上の検体液を供給する。検体液は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルを含む。
検体液を供給した後、液溜２０４，２０５を気液分離膜２０６，２０７で覆い、ＤＮＡチップ２０を核酸検出装置１０のＤＮＡチップ固定部１０２およびＤＮＡチップ固定部１０４に取り付ける。
【００２５】
次に、回転制御モータ１０８により、回転基板１０１を左回転で回転させて、遠心力により、ＤＮＡチップ２０の流路２０３内の検体液を移動させる。ここで、上述したように、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０２（またはＤＮＡチップ固定部１０４）に固定した時の液溜２０４と回転軸１０７との距離ａ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ａ２の関係はａ１＜ａ２であるため、遠心力により検体液は液溜２０４から液溜２０５へ向かって移動する。
【００２６】
図４は、ＤＮＡチップ２０内の検体液の移動を説明する図である。回転基板１０１を回転させるにつれて、図４（Ａ）から図４（Ｃ）に示すように、次第に検体液が右方向（液溜２０４から液溜２０５へ向かう方向）に移動していき、液溜２０５が一杯に満たされたところで検体液の移動が停止する。このとき、液溜２０５の開口部は気液分離膜２０７で覆われているため、移動した検体液が外に溢れ出ることはない。
【００２７】
検体液の移動が停止したら、回転制御モータ１０８によって急激に回転を停止させるか、或いは、左回転を停止させた後に回転基板１０１に逆回転（ここでは右回転）の急激な加速を加える。これにより、ＤＮＡチップ固定部１０２に保持されていたＤＮＡチップ２０が、慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０３へ、ＤＮＡチップ固定部１０４に保持されていたＤＮＡチップ２０が慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０５へ移動する。
【００２８】
ＤＮＡチップ２０が移動したら、今度は回転基板１０１を右回転で回転させ、遠心力により、ＤＮＡチップ２０の流路２０３内の検体液を移動させる。ここで、上述したように、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３（またはＤＮＡチップ固定部１０５）に固定した時の液溜２０４と回転軸１０７との距離ｂ１、液溜２０５と回転軸１０７との距離ｂ２の関係はｂ１＞ｂ２であるため、遠心力により、検体液は液溜２０５から液溜２０４へ向かって移動する。液溜２０４が一杯に満たされたところで検体液の移動が停止する。
【００２９】
検体液の移動が停止したら、回転制御モータ１０８によって急激に回転を停止させるか、或いは、右回転を停止させた後に回転基板１０１に左回転の急激な加速を加える。これにより、ＤＮＡチップ固定部１０３に保持されていたＤＮＡチップ２０が慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０２へ、ＤＮＡチップ固定部１０５に保持されていたＤＮＡチップ２０が慣性力によりＤＮＡチップ固定部１０４へ移動する。
【００３０】
以上の動作を繰り返して行うことにより、流路２０３内での検体液の往復送液を行うことが可能となる。
【００３１】
図５を用いて、ＤＮＡチップ２０を慣性力を利用して移動させる際の条件について説明する。
ＤＮＡチップ２０が固定部からもう一方の固定部へ移動するためには、回転加速による慣性力がＤＮＡチップ２０にかかる遠心力よりも大きくなければならない。図５に示すように、回転基板１０１上のＤＮＡチップ２０の重心位置Ｍとし、回転基板１０１の中心と重心Ｍを通る直線線とレール１０６とのなす角度をθ、回転基板１０１の中心と固定部１０３にあるＤＮＡチップの重心Ｍを通る直線線とレール１０６とのなす角度をθ0とすると、ＤＮＡチップ２０にかかる遠心力Ｆ1と回転加速による慣性力Ｆ2は以下のように表すことができる。
【数１】
【数２】
但し、ｒは回転基板１０１の半径、Ｒは回転基板１０１の中心と重心Ｍとの距離、ω＝Ａｔ（Ａ：回転加速度，ｔ：時間）であり、ＤＮＡチップ２０とレール１０６の摩擦計数を０と仮定する。
【００３２】
ＤＮＡチップ２０が一方の固定部から他方の固定部に移動するときにかかる力Ｆ（右向きを正とする。）は、Ｆ1とＦ2のレール１０６に平行な成分の和となるので、以下のように表される。
【数３】
ここで、ＤＮＡチップ２０の加速度ａ（ｔ）は、Ｆ（θ）＝ｍ・ａ（ｔ）より、
【数４】
よって、ＤＮＡチップ２０の速度をｖ（ｔ）は、ｖ（０）＝０より、以下のように表される。
【数５】
ここで、ＤＮＡチップ２０が一方の固定部から他方の固定部に移動するためには、θ＝π／２のときｖ（ｔ）＞０でなければならないので、
【数６】
上式より、ＤＮＡチップ２０が一方の固定部から他方の固定部に移動する条件はＡ＞０かつθ0＞０となる。なお、実際には、ＤＮＡチップ２０とレール１０６との間には摩擦力が働くため、この摩擦力を上回る角加速度を与える必要がある。
【００３３】
図６は、回転制御モータ１０８による回転基板１０１の回転速度ωの制御の例を示す図である。図に示す例では、回転の立ち上がり（図中Ｓで示す区間）で急激に加速することにより、ＤＮＡチップ２０を一方の固定部から他方の固定部に移動させる例を示している。この例では、ＤＮＡチップ２０内の検体液の１往復を２０秒で行うことができる。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、回転制御モータ１０８によって回転基板１０１の回転の方向と速度を制御するだけで、ＤＮＡチップ２０内の検体液を往復送液することができる。このように、回転基板１０１上のＤＮＡチップ２０を移動させるための駆動機構が不要なので、簡易な機構で流路２０３内の検体液の往復送液を行うことができる。
【００３５】
また、ＤＮＡチップ２０の液溜２０４，２０５の開口部を気液分離膜２０６，２０７で覆うようにしたので、回転中に検体液が外にこぼれ出る心配がない。このため回転速度を高め、大きな遠心力で検体液の移動を行うことができるので、送液時間を短縮することができる。また、液溜２０４，２０５を空気を通さない膜で密閉してしまうと、空気が流路２０３内に入る恐れがあり、プローブと検体液との反応ばらつきが大きくなる恐れがあるため、液溜２０４，２０５は気液分離膜２０６，２０７で覆うことが望ましい。
【００３６】
また、図７に示すように、１つのＤＮＡチップ２０に複数の流路２０３を設けるようにしてもよい。このような構成とすることにより、一つのＤＮＡチップ２０で複数の検体液を同時に処理することが可能となる。また、この場合、液溜２０４，２０５を気液分離膜２０６，２０７で覆うことにより、流路２０３間で検体液の移動時間に差があっても、液溜２０４，２０５に検体液を留めておくことで、移動時間の差を吸収することができ、全ての流路２０３で攪拌の回数を一定にすることができる。よって、流路２０３によって検体間の感度ばらつきのない信頼性の高い検査結果を得ることができる。
【００３７】
また、図８に示すように、核酸検出装置１０にヒーター１０９とヒーター制御装置１１０を設けるようにしてもよい。これにより、反応処理中にプローブと検体液との反応効率を高めるために、ＤＮＡチップ２０を反応に適した一定温度に保つことができる。加熱方法としては、図８（Ａ）に示すように、回転基板１０１自体を加熱する構成としてもよいし、図８（Ｂ）に示すように、回転基板１０１上の雰囲気の温度を制御する構成としてもよい。
【００３８】
（変形例）
図９、図１０は、本実施形態の変形例を示す図である。
上記の実施の形態１では、ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５を、正４角形の頂点に対応する位置に配置したが、正４角形の他にも、正ｎ角形（ｎは４以上の偶数）の頂点に対応する位置にＤＮＡチップ固定部を設ける構成にしてもよい。
【００３９】
図９に示す例では、正６角形の頂点に対応する位置にＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５，１１１，１１２を設け、それぞれＤＮＡチップ固定部１０２と１０３、ＤＮＡチップ固定部１０４と１０５、ＤＮＡチップ固定部１１１と１１２を結ぶ３辺に対応する位置にレール１０６を設けている。まず、ＤＮＡチップ固定部１０２，１０４，１１１にそれぞれＤＮＡチップ２０を固定して左回転し、次に、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３，１０５，１１２へ移動させ、今度は右回転を行う。これを繰り返すことにより、検体液の往復送液を行う。
【００４０】
図１０に示す例では、正４角形の頂点に対応する位置に２段にＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５，１１１〜１１４を設けている。ＤＮＡチップ固定部１０２〜１０５が上段、ＤＮＡチップ固定部１１１〜１１４が下段に設けられている。ＤＮＡチップ固定部１０２と１０３、ＤＮＡチップ固定部１０４と１０５、ＤＮＡチップ固定部１１１と１１２、ＤＮＡチップ固定部１１３と１１４は、それぞれレール１０６で繋がっている。まず、ＤＮＡチップ固定部１０２，１０４，１１１，１１３にそれぞれＤＮＡチップ２０を固定して左回転し、次に、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部１０３，１０５，１１２，１１４へ移動させ、今度は右回転を行う。これを繰り返すことにより、検体液の往復送液を行う。
【００４１】
以上のような構成にすることで、回転中のＤＮＡチップ２０の位置は、回転基板１０１上で等間隔になり、回転バランスを保つことができる。また、レール１０６によって繋がっている一方の固定部と他方の固定部は、回転中心を通る直線に対して対称の位置にあるため、流路２０３内での検体液の移動速度が往路と復路で等しくなり、反応の均一性を高めることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１１（Ａ）は、本発明の実施の形態２による核酸検出装置（生体物質検出装置）１０の概略構成を示す上面図である。また、図２は核酸検出装置１０の概略構成を示す側面図である。図に示すように、実施の形態２では、核酸検出装置１０は、磁石が組み込まれた移動用ロッド１１５と移動用ロッド１１５の駆動機構１１６を備えている。また、ＤＮＡチップ２０には磁石２０８が組み込まれている。
【００４３】
実施の形態１では、回転基板１０１の加速による慣性力を利用して、ＤＮＡチップ２０をＤＮＡチップ固定部間で移動させたが、実施の形態２では、磁力を利用してＤＮＡチップ２０を移動させる。
駆動機構１１６は、移動用ロッド１１５を移動させて、ＤＮＡチップ２０の磁石２０８に近づけ、ＤＮＡチップ２０を磁力によって引き寄せる。次に、駆動機構１１６はＤＮＡチップ２０を引き寄せたままの状態で移動用ロッド１１５を移動し、ＤＮＡチップ２０をレール１０６に沿って他方のＤＮＡチップ固定部まで移動させる。
【００４４】
なお、実施の形態２では移動用ロッド１１５とＤＮＡチップ２０に磁石を組み込み、磁力を利用してＤＮＡチップ２０を移動させるようにしたが、その他の方法を採用することもできる。例えば、移動用ロッド１１５を駆動してＤＮＡチップ２０の端部を物理的に押すことによりレール１０６上を移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１による核酸検出装置（生体物質検出装置）の概略構成を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による核酸検出装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】図３（Ａ）はＤＮＡチップ（反応用チップ）の上面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図４】ＤＮＡチップ内の検体液の移動を説明する図である。
【図５】ＤＮＡチップを慣性力により移動させる際の条件について説明する図である。
【図６】回転基板の回転速度ωの制御の例を示す図である。
【図７】ＤＮＡチップの他の例の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１による核酸検出装置の他の例の概略構成を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例による核酸検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例による核酸検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の実施の形態２による核酸検出装置（生体物質検出装置）の概略構成を示す上面図、図１１（Ｂ）は、本発明の実施の形態２による核酸検出装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 核酸検出装置、１０１ 回転基板、１０２〜１０５ ＤＮＡチップ固定部、１０６ レール、１０７ 回転軸、１０８ 回転制御モータ、１０９ ヒーター、１１０ ヒーター制御装置、１１５ 移動用ロッド、１１６ 駆動機構、２０ ＤＮＡチップ、２０１，２０２ 透明基板、２０３ 流路、２０４，２０５ 液溜、２０６，２０７ 気液分離膜、２０８ 磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転基板と、
前記回転基板の回転の方向及び速度を制御する回転制御部と、
前記回転基板上の、回転中心と重ならない位置に設けられ、反応用チップを固定することが可能な第１の固定部および第２の固定部と、
前記反応用チップを前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させるための移動手段を備え、
前記反応用チップは、複数の反応領域を備えた流路と、前記流路の一端に接続された第１の液溜と、前記流路の他方の端部に接続された第２の液溜と、を備え、
前記反応用チップが前記第１の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をａ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をａ２、前記反応用チップが前記第２の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をｂ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をｂ２、とすると、
ａ１＞ａ２かつｂ１＜ｂ２、または、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２
であることを特徴とする生体物質検出装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記第１の固定部と前記第２の固定部を接続するレールであり、
前記回転制御部によって前記回転基板に印加する回転加速度を制御することにより、慣性力を利用して、前記反応用チップを前記レールに沿って前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させることを特徴とする請求項１に記載の生体物質検出装置。
【請求項３】
前記第１の固定部と前記第２の固定部は、前記回転中心を重心とする正ｎ角形（ｎは４以上の偶数）の頂点に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体物質検出装置で用いられる反応用チップであって、
前記第１の液溜及び前記第２の液溜の上部の開口部が気液分離膜で覆われていることを特徴とする反応用チップ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体物質検出装置を用いた生体物質検出方法であって、
前記反応用チップに検体液を供給する工程と、
前記反応用チップを前記第１の固定部に固定する工程と、
前記回転基板を回転させることにより、前記流路内の検体液を移動させる工程と、
前記回転制御部によって、前記回転基板の回転の方向または速度の少なくとも一方を制御することにより、慣性力を利用して前記反応用チップを前記第１の固定部から前記第２の固定部へ移動させる工程と、
前記回転基板を回転させることにより、前記反応用チップの流路内の検体液を前記第１の固定部に固定していたときとは逆の方向に移動させる工程と、を備えていることを特徴とする生体物質検出方法。
【請求項１】
回転基板と、
前記回転基板の回転の方向及び速度を制御する回転制御部と、
前記回転基板上の、回転中心と重ならない位置に設けられ、反応用チップを固定することが可能な第１の固定部および第２の固定部と、
前記反応用チップを前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させるための移動手段を備え、
前記反応用チップは、複数の反応領域を備えた流路と、前記流路の一端に接続された第１の液溜と、前記流路の他方の端部に接続された第２の液溜と、を備え、
前記反応用チップが前記第１の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をａ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をａ２、前記反応用チップが前記第２の固定部に固定されたときの、前記第１の液溜と前記回転中心との距離をｂ１、前記第２の液溜と前記回転中心との距離をｂ２、とすると、
ａ１＞ａ２かつｂ１＜ｂ２、または、ａ１＜ａ２かつｂ１＞ｂ２
であることを特徴とする生体物質検出装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記第１の固定部と前記第２の固定部を接続するレールであり、
前記回転制御部によって前記回転基板に印加する回転加速度を制御することにより、慣性力を利用して、前記反応用チップを前記レールに沿って前記第１の固定部と前記第２の固定部の間で移動させることを特徴とする請求項１に記載の生体物質検出装置。
【請求項３】
前記第１の固定部と前記第２の固定部は、前記回転中心を重心とする正ｎ角形（ｎは４以上の偶数）の頂点に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体物質検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体物質検出装置で用いられる反応用チップであって、
前記第１の液溜及び前記第２の液溜の上部の開口部が気液分離膜で覆われていることを特徴とする反応用チップ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体物質検出装置を用いた生体物質検出方法であって、
前記反応用チップに検体液を供給する工程と、
前記反応用チップを前記第１の固定部に固定する工程と、
前記回転基板を回転させることにより、前記流路内の検体液を移動させる工程と、
前記回転制御部によって、前記回転基板の回転の方向または速度の少なくとも一方を制御することにより、慣性力を利用して前記反応用チップを前記第１の固定部から前記第２の固定部へ移動させる工程と、
前記回転基板を回転させることにより、前記反応用チップの流路内の検体液を前記第１の固定部に固定していたときとは逆の方向に移動させる工程と、を備えていることを特徴とする生体物質検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１４５１１１（Ｐ２００９−１４５１１１Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２０８４５（Ｐ２００７−３２０８４５）
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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