生体物質検出装置および生体物質検出方法
【課題】反応効率及び検出感度の高い生体物質検出装置を得る。
【解決手段】ターゲットとプローブをハイブリダイゼーションさせるための複数のチャンバー１０１１と、チャンバー１０１１間に設けられた流路１０１２とを備え、流路１０１２は、試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバー１０１１の断面積よりも小さく形成され、チャンバー１０１１の内壁の全面にプローブ固定領域１０１３が設けられている。１つのチャンバー１０１１には１種類のプローブを固定し、ハイブリダイゼーション工程では、チャンバー１０１１および流路１０１２内でポンプ１０２を用いて試料溶液を往復移動させる。
【解決手段】ターゲットとプローブをハイブリダイゼーションさせるための複数のチャンバー１０１１と、チャンバー１０１１間に設けられた流路１０１２とを備え、流路１０１２は、試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバー１０１１の断面積よりも小さく形成され、チャンバー１０１１の内壁の全面にプローブ固定領域１０１３が設けられている。１つのチャンバー１０１１には１種類のプローブを固定し、ハイブリダイゼーション工程では、チャンバー１０１１および流路１０１２内でポンプ１０２を用いて試料溶液を往復移動させる。
【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。従来、検体中に含まれる特定の遺伝子の検出精度をあげるため、検体中の特定の遺伝子とプローブ遺伝子との反応効率を高くする工夫がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プローブが固定された基板と板状部材との間に試料溶液を満たし、基板と板状部材との間の相対運動をおこすことによって、試料溶液を攪拌し、反応効率を高める方法が開示されている。
また、特許文献２には、試料溶液中に微粒子を分散させて攪拌することにより、反応効率を高める方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、ＤＮＡマイクロアレイを回転させたりすることにより試料溶液を攪拌しているが、マイクロアレイを動かす機構を用いずに反応効率を高める方法の例として、特許文献３には、核酸検出用のプローブと試料を反応させるためのチャンバー内の流体の流れが制御されるように、流路断面積を減少させる流体抵抗部を備えた生化学反応カセットが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７４６７５６号公報
【特許文献２】特許第３５５７４１９号公報
【特許文献３】特開２００７−４０９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に開示された生化学反応カセットでは、複数種類のプローブを用いて検出を行う場合には、１つのチャンバー内に複数のプローブが配置されることになる。プローブと反応した物質を検出する主な方法には、蛍光標識剤を用いる方法と、化学発光物質を用いる方法がある。蛍光標識剤を用いる方法では、蛍光標識剤が検出される物質に結合している。一方、化学発光物質を用いる方法は、検出される物質に結合している酵素が触媒となって、発光物質が生成される。このため、化学発光物質を用いた方法では、生成された発光物質が１つのチャンバー内で混ざり合ってしまうため、どのプローブによって検出されたものなのか区別がつかなくなってしまう。一方、蛍光標識剤を用いる方法では、標識剤同士が混ざってしまう問題がない。このため、特許文献３に記載された方法では、ハイブリダイゼーション後の検出には蛍光標識剤を用いる事が前提になる。しかし、化学発光物質を用いる方法は、蛍光標識剤を用いる方法に比べ、より低コストで高感度な検出が可能であるため、検出方法には化学発光物質による方式を用いるのが望ましい。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、反応効率及び検出感度の高い生体物質検出装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る生体物質検出装置は、試料溶液に含まれる特定の生体物質を検出するためのプローブを固定する領域を各々有し、前記生体物質と前記プローブを反応させるための複数のチャンバーと、前記複数のチャンバー間に設けられた流路と、前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させるためのポンプと、を備え、前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、流路で繋がれた複数のチャンバーを備えたので、各々のチャンバーに、それぞれ異なる１種類のプローブを固定することにより、１度に複数種類のターゲットの検出を行うことができる。また、１つのチャンバー内では１種類のプローブのみを用いれば、反応結果の検出を、発光物質が溶液中に浮遊する化学発光物質を用いて行っても、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなる問題がない。
【００１０】
さらに、本発明によれば、流路の試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバーの断面積よりも小さく形成されている。このため、断面積の小さな流路から大きなチャンバーへ試料溶液が流入することによって、液体の流れが変化し、チャンバー内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー内の試料溶液が攪拌されることによって、プローブに短い時間でより多くのターゲットとなる生体物質が接することになるので、反応効率が向上する。
【００１１】
また、ポンプを用いてチャンバーおよび流路内で試料溶液を往復移動させるようにしたので、プローブにより多くのターゲットとなる生体物質が接するようになるので、反応効率が向上する。
【００１２】
また、前記プローブを固定する領域が、前記チャンバーの内壁の全面に設けられていることが望ましい。
これにより、チャンバーの内壁の全ての面でプローブとターゲットとなる生体物質が接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００１３】
また、前記チャンバーおよび前記流路は、透明基板で形成されていることが望ましい。
これにより、チャンバーの外側からチャンバー内の観測を行うことができるので、反応処理と検出処理を同一の装置で行うことができ、装置の小型化および処理の効率化を図ることができる。
【００１４】
また、前記チャンバーの外壁にレンズ状に形成された領域を設けるようにしてもよい。
これにより、チャンバー内から射出される光が集光され、反応結果の検出する際、より検出感度を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る生体物質検出方法は、流路を介して繋がった複数のチャンバー内に試料溶液を供給し、前記試料溶液に含まれる特定の生体物質と、前記チャンバー内に固定され、前記生体物質を検出するためのプローブとを反応させる反応工程と、前記プローブと反応した前記生体物質を検出する検出工程と、を備え、前記反応工程では、前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させ、前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、流路の試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバーの断面積よりも小さく形成されている。このため、断面積の小さな流路から大きなチャンバーへ試料溶液が流入することによって、液体の流れが変化し、チャンバー内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー内の試料溶液が攪拌されることによって、プローブに短い時間でより多くのターゲットとなる生体物質が接することになるので、反応効率が向上する。
【００１７】
また、ポンプを用いてチャンバーおよび流路内で試料溶液を往復移動させるようにしたので、プローブにより多くのターゲットとなる生体物質が接するようになるので、反応効率が向上する。
【００１８】
また、１つの前記チャンバーには、１種類の前記プローブが固定されていることが望ましい。
本発明によれば、各々のチャンバーに、それぞれ異なる１種類のプローブを固定することにより、１度に複数種類のターゲットの検出を行うことができる。また、１つのチャンバー内では１種類のプローブのみを用いれば、反応結果の検出を、発光物質が溶液中に浮遊する化学発光物質を用いて行っても、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなる問題がない。
【００１９】
また、前記プローブは、前記チャンバーの内壁の全面に固定されていることが望ましい。
これにより、チャンバーの内壁の全ての面でプローブとターゲットとなる生体物質が接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００２０】
また、前記検出工程では、化学発光物質を用いた方法により、前記プローブと反応した前記生体物質の検出を行うことが望ましい。
一般に、化学発光物質を用いた方法では、発光物質の産出量を加える基質の量を増やすことにより増加させることができるので、検出感度を高めることが容易である。
【００２１】
また、前記チャンバーおよび前記流路は透明基板で形成されており、前記検出工程では、前記チャンバーを通して発光を測定することが望ましい。
これにより、反応処理と検出処理を同一の装置で行うことができ、装置の小型化および処理の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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の構成を示す斜視図である。図に示すように、核酸検出装置１０は、検出カートリッジ１０１、ポンプ１０２、試料容器１０３、ステージ１０４、ＣＣＤカメラ１０５を備えている。
【００２３】
図２は、検出カートリッジ１０１の上面図、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面の一部、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面の一部、図３（Ｃ）は、図２のＣ−Ｃ断面の一部を示す図である。図に示すように、検出カートリッジ１０１は、複数のチャンバー１０１１と、チャンバー１０１１間を繋ぐように設けられた流路１０１２を備えている。また、両端部の流路１０１２ａ，１０１２ｂは、それぞれポンプ１０２、試料容器１０３に接続されている。
【００２４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、検出カートリッジ１０１は、２枚の透明基板１０１ａ、１０１ｂを貼りあせて構成されており、透明基板１０１ａ、１０１ｂそれぞれに、チャンバー１０１１および流路１０１２の一部となる凹部が形成されており、透明基板１０１ａと１０１ｂを貼り合わせることによって、立体的なチャンバー１０１１および流路１０１２が形成される。透明基板１０１ａ、１０１ｂは例えばガラスにより形成することができる。
【００２５】
チャンバー１０１１および流路１０１２の寸法は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、例えばチャンバー１０１１の試料溶液が流れる方向の長さを２００μｍ、深さを１５０〜２００μｍ、流路１０１２の試料溶液が流れる方向の長さを２００μｍ、幅を１００μｍ、深さを５０〜１００μｍとすることができる。流路１０１２の試料溶液が流れる方向に垂直な断面（図３（Ｃ）に示す断面）の面積は、チャンバー１０１１の試料溶液が流れる方向に垂直な断面（図３（Ｂ）に示す断面）よりも小さく形成されている。
【００２６】
チャンバー１０１１の形状は、図２に示す円形に限られず、例えば楕円形や、四角形の角を丸めた形状など、チャンバー１０１１内に気泡がたまりにくい形状であればよい。また、流路１０１２の試料溶液が流れる方向に垂直な断面の形状は、図３（Ｃ）に示す形状に限られず、円形など流路１０１２内に気泡がたまりにくい形状であればよい。
【００２７】
各々のチャンバー１０１１は、内壁上にプローブ固定領域１０１３を有している。プローブ固定領域１０１３は、プローブを塗布するための領域であり、チャンバー１０１１の内壁の全面に設けられている。これにより、チャンバー１０１３の内壁の全ての面でプローブとターゲットが接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
プローブ固定領域１０１３へのプローブの塗布は、非接触あるいは接触式スポッター等を用いて行うことができる。本実施形態では、各々のチャンバー１０１１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。
【００３１】
なお、プローブ固定領域１０１３には、必要に応じて、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プローブをプローブ固定領域１０１３の表面に確実に固定するための処理（固相化処理）等が挙げられる。
【００３２】
固相化処理としては、プローブと共有結合又はイオン結合する官能基、例えばチオール基、アミノ基、イソシアネート基、クロライド基、エポキシ基等を導入する処理等が挙げられる。
透明基板１０１ａ、１０１ｂがガラス基板である場合には、前記官能基はこれを有するカップリング剤（例えば、シラン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等）で処理することにより導入することができる。
【００３３】
その他、固相化処理としては、プローブが核酸やヌクレオチドの場合、ポリ−Ｌ−リジンの被着、プラズマ重合膜の形成等の方法を用いるようにしてもよい。また、活性化エステルを基板に被着させる表面処理を行うとともに、プローブの末端（例えば、二重鎖ＤＮＡ断片のセンス鎖末端）をアミノ化するようにしてもよい。これにより、活性化エステルとアミノ基の共有結合を介してプローブがプローブ固定領域１０１３に強固に固定される。
【００３４】
一方、プローブがタンパク質やペプチドである場合、タンパク質とアミド結合を形成する活性基を、プローブ固定領域１０１３の表面に導入する表面処理等を行う。これにより、プローブをプローブ固定領域１０１３に強固に固定することができる。活性基としては、カルボニルイミダゾール基、エポキシ基等が挙げられる。
【００３５】
ポンプ１０２は、例えばシリンジポンプやマイクロポンプを用いることができる。ポンプ１０２は、一端に設けられた流路１０１２ａに、フッ素樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂等からなるキャピラリーチューブを介して接続されており、全てのチャンバー１０１１と流路１０１２を通しての試料溶液の往復送液が可能である。
【００３６】
試料容器１０３は、検体試料溶液を収容するための容器である。試料容器１０３は、ポンプ１０２が接続された流路１０１２ａとは反対側の一端に設けられた流路１０１２ｂにフッ素樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂等からなるキャピラリーチューブを介して接続されており、チャンバー１０１１内へは、この試料容器１０３から、流路１０１２ｂを介して試料溶液が供給される。また、ポンプ１０２を用いて試料溶液の往復送液を行う際、流路１０１２ｂから溢れた試料溶液が、試料容器１０３に流入し、また、流路１０１２ｂ内へ戻っていく。
【００３７】
ステージ１０４は、検出カートリッジ１０１を固定するためのステージである。
ＣＣＤカメラ１０５は、ハイブリダイゼーション反応の検出処理の際、産出された化学発光物質の発光強度を測定するために用いる。ＣＣＤカメラ１０５は、検出カートリッジ１０１から射出される光の検出可能な位置に設置されている。
【００３８】
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（反応工程）およびハイブリダイゼーションの検出処理（検出工程）について説明する。
【００３９】
まず、プローブ固定領域１０１３にプローブが固定された検出カートリッジ１０１内（チャンバー１０１１と流路１０１２で形成される空間）に、ポンプ１０２を用いてブロッキング液を充填し、充填したブロッキング液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、プローブが固定化されていない領域をブロッキングする。ブロッキングは約１０分行う。
【００４０】
次に、ポンプ１０２を用いてブロッキング液を排出した後、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内に洗浄液を充填し、充填した洗浄液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、チャンバー１０１１および流路１０１２内部を十分に洗浄する。
【００４１】
次に、検出カートリッジ１０１内に、ビオチン標識した試料溶液を充填する。具体的には、ポンプ１０２を駆動することにより、試料容器１０３に収容された試料溶液が流路１０１２ｂを通って、検出カートリッジ１０１内に供給される。
【００４２】
ビオチン標識した試料溶液の調整方法について説明する。
試料溶液は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルを含む。必要に応じて、ＰＣＲ法を用いて、ターゲットとなる核酸の増幅処理を行っておく。
具体的には、まず、試料中に第１及び第２のプライマーを加え、温度サイクルをかける。第１のプライマーはターゲットとなる核酸の一部と特異的に結合し、第２のプライマーはターゲット核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。ターゲット核酸を含む二本鎖核酸と第１及び第２のプライマーが結合すると伸長反応によってターゲット核酸を含む二本鎖核酸が増幅される。十分に標的核酸を含む二本鎖核酸が増幅された後に、試料中に第３のプライマーを加えて温度サイクルをかける。第３のプライマーは、伸長反応時にビオチンの取込みが可能であり、ターゲット核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。ターゲット核酸に相補的な核酸と、第３のプライマーが結合すると伸長反応によってビオチンで標識されたターゲット核酸が増幅される。結果として、試料中にターゲット核酸が含まれている場合は標識されたターゲット核酸が生成され、試料中にターゲット核酸が含まれない場合は標識されたターゲット核酸は生成されない。なお、ここでは、標識物質はビオチンとしたが、他の酵素や、蛍光物質、等でも良い。
【００４３】
次に、充填したビオチン標識した試料溶液を検出カートリッジ１０１内で往復送液し、プローブ固定領域１０１３に固定されているプローブと反応（ハイブリダイセーション）させる。ハイブリダイセーションは１〜３時間行うのが望ましい。
【００４４】
本実施形態に係る検出カートリッジ１０１は、流路１０１２の試料溶液が流れる方向に垂直な断面の面積がチャンバー１０１１の断面積よりも小さく形成されている。断面積の小さな流路１０１２から大きなチャンバー１０１１へ試料溶液が流入することによって、液体の流れが変化し、チャンバー１０１１内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー１０１１内の試料溶液が攪拌されることによって、プローブ固定領域１０１３のプローブに短い時間でより多くのターゲット核酸が接することになるので、ハイブリダイゼーションの効率が向上する。
【００４５】
次に、ポンプ１０２を用いてビオチン標識した試料溶液を排出した後、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内に洗浄液を充填し、充填した洗浄液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、チャンバー１０１１および流路１０１２内部を十分に洗浄する。
【００４６】
次に、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内にストレプトアビジン標識した化学発光用酵素（ＨＲＰ）液を充填し、検出カートリッジ１０１内で約５分間往復送液する。
次に、ＨＲＰ液を排出した後、検出カートリッジ１０１内に洗浄液を充填し、充填した洗浄液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、チャンバー１０１１および流路１０１２内部を十分に洗浄する。
【００４７】
次に、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内に化学発光基質（ルミノール）と過酸化水素を含む溶液を充填する。充填したら、往復送液操作は行わずに約１０〜３０秒静止させ、化学発光物質の産出を待つ。
【００４８】
化学発光物質が産出されたら、ＣＣＤカメラ１０５を用いて発光強度を測定し、ハイブリダイゼーション反応の有無を確認する。
【００４９】
図４（Ａ）は、化学発光物質を用いた検出方法の原理を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、化学発光物質を用いた検出方法では、ターゲット核酸に結合したビオチンとストレプトアビジン標識済みの化学発光用酵素（ＨＲＰ）が結合し、そこへ化学発光基質液（ルミノール、過酸化水素）を加えることにより、ＨＲＰがルミノールと過酸化水素と反応して発光物質を産出することにより発光する。発光物質の産出量はルミノールと過酸化水素を増やすことにより増加させることができるので、検出感度を高めることが容易である。
【００５０】
図４（Ｂ）は、蛍光標識剤を用いた検出方法の原理を説明する図である。蛍光標識剤を用いた方法では、ターゲット核酸に結合した蛍光標識剤が、励起光を照射することにより発光する。発光強度は、ターゲット核酸に結合している蛍光標識剤の量に依存するため、化学発光物質を用いた検出方法に比べると、検出感度を高めることが難しい。
【００５１】
このため、検出感度を向上させるためには、化学発光物質による方法を用いた方がよい。なお、蛍光標識剤を用いた方法では、発光体である蛍光標識剤が、ターゲット核酸に結合した状態であるため、発光体の位置が動かない。このため、１つのチャンバー内で複数のプローブを用いたハーブリダイゼーションを行う場合でも、どのプローブとの反応結果なのかの区別がつきやすい。一方、化学発光物質を用いた方法では、生成された発光物質が１つのチャンバー内で混ざり合ってしまうため、１つのチャンバー内で複数のプローブを用いた場合には、どのプローブによって検出されたものなのか区別がつかなくなってしまう。しかし、本発明による核酸検出装置１０では、各々のチャンバー１０１１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、化学発光物質を用いた検出方法でも、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなる問題がなく、１度に複数種類のターゲットの検出が可能である。なお、化学発光物質を用いた検出に用いる酵素や基質等は、上記に示すものに限られない。
【００５２】
以上のように、実施の形態１によれば、流路１０１２で繋がれた各々のチャンバー１０１１に、それぞれ異なる１種類のプローブを固定することにより、１度に複数種類のターゲットの検出を行うことができる。また、１つのチャンバー内では１種類のプローブのみを用いるようにすれば、ハイブリダーゼーション結果の検出を化学発光物質による方法で行っても、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなるという問題がない。
【００５３】
さらに、本実施形態では、流路１０１２の、試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバー１０１１の断面積よりも小さく形成されているため、流路１０１２とチャンバー１０１１の境界で流れの変化が発生し、チャンバー１０１１内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー１０１１内の試料溶液が攪拌されることによって、短い時間でより多くのターゲットとプローブが接することになるので、反応効率が向上する。
【００５４】
また、本実施形態によれば、ポンプ１０２を用いてチャンバー１０１１および流路１０１２内で試料溶液を往復移動させるようにしたので、プローブにより多くのターゲットが接するようになり、反応効率が向上する。
【００５５】
また、本実施形態によれば、プローブ固定領域１０１３をチャンバー１０１１の内壁の全面に設けるようにしたので、チャンバー１０１１の内壁の全ての面でプローブとターゲットが接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００５６】
また、チャンバー１０１１および流路１０１２を透明基板１０１ａ、１０１ｂで形成しているため、チャンバー１０１１の外側からチャンバー１０１１内の観測を行うことができるので、反応工程と検出工程を同一の装置で行うことができ、装置の小型化および処理の効率化を図ることができる。
【００５７】
（変形例１）
図５は、本発明の変形例１による核酸検出装置１０の検出カートリッジ１０１の構成を示す断面図である。図５（Ａ）は図２に示すＡ−Ａ断面の一部、図５（Ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ断面の一部を示している。図に示すように、変形例１では、上側の透明基板１０１ａのチャンバー１０１１の外壁にあたる部分に、レンズ形状部１０１４を設けている。これにより、発光物質から射出される光が集光され、ＣＣＤカメラ１０５で発光を検出する際、より検出感度を高めることができる。
【００５８】
（変形例２）
図６は、本発明の変形例２による核酸検出装置１０の検出カートリッジ１０１の構成を示す断面図である。図６は、図２に示すＡ−Ａ断面の一部を示したものである。図に示すように、変形例による核酸検出装置１０の検出カートリッジ１０１では、プローブ固定領域１０１３がチャンバー１０１１の内壁ではなく、流路１０１２の内壁に設けられている。このような構成でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１による核酸検出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１による検出カートリッジの上面図である。
【図３】図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面の一部を示す図、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面の一部を示す図、図３（Ｃ）は、図２のＣ−Ｃ断面の一部を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は化学発光物質を用いた検出方法の原理を説明する図、図４（Ｂ）は蛍光標識剤を用いた検出方法の原理を説明する図である。
【図５】本発明の変形例１による検出カートリッジの断面図である。
【図６】本発明の変形例２による検出カートリッジの断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 核酸検出装置、１０１ 検出カートリッジ、１０２ ポンプ、１０３ 試料容器、１０４ ステージ、１０５ ＣＣＤカメラ、１０１１ チャンバー、１０１２ 流路、１０１ａ，１０１ｂ 透明基板、１０１３ プローブ固定領域、１０１４ レンズ形状部
【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。従来、検体中に含まれる特定の遺伝子の検出精度をあげるため、検体中の特定の遺伝子とプローブ遺伝子との反応効率を高くする工夫がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プローブが固定された基板と板状部材との間に試料溶液を満たし、基板と板状部材との間の相対運動をおこすことによって、試料溶液を攪拌し、反応効率を高める方法が開示されている。
また、特許文献２には、試料溶液中に微粒子を分散させて攪拌することにより、反応効率を高める方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、ＤＮＡマイクロアレイを回転させたりすることにより試料溶液を攪拌しているが、マイクロアレイを動かす機構を用いずに反応効率を高める方法の例として、特許文献３には、核酸検出用のプローブと試料を反応させるためのチャンバー内の流体の流れが制御されるように、流路断面積を減少させる流体抵抗部を備えた生化学反応カセットが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７４６７５６号公報
【特許文献２】特許第３５５７４１９号公報
【特許文献３】特開２００７−４０９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に開示された生化学反応カセットでは、複数種類のプローブを用いて検出を行う場合には、１つのチャンバー内に複数のプローブが配置されることになる。プローブと反応した物質を検出する主な方法には、蛍光標識剤を用いる方法と、化学発光物質を用いる方法がある。蛍光標識剤を用いる方法では、蛍光標識剤が検出される物質に結合している。一方、化学発光物質を用いる方法は、検出される物質に結合している酵素が触媒となって、発光物質が生成される。このため、化学発光物質を用いた方法では、生成された発光物質が１つのチャンバー内で混ざり合ってしまうため、どのプローブによって検出されたものなのか区別がつかなくなってしまう。一方、蛍光標識剤を用いる方法では、標識剤同士が混ざってしまう問題がない。このため、特許文献３に記載された方法では、ハイブリダイゼーション後の検出には蛍光標識剤を用いる事が前提になる。しかし、化学発光物質を用いる方法は、蛍光標識剤を用いる方法に比べ、より低コストで高感度な検出が可能であるため、検出方法には化学発光物質による方式を用いるのが望ましい。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、反応効率及び検出感度の高い生体物質検出装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る生体物質検出装置は、試料溶液に含まれる特定の生体物質を検出するためのプローブを固定する領域を各々有し、前記生体物質と前記プローブを反応させるための複数のチャンバーと、前記複数のチャンバー間に設けられた流路と、前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させるためのポンプと、を備え、前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、流路で繋がれた複数のチャンバーを備えたので、各々のチャンバーに、それぞれ異なる１種類のプローブを固定することにより、１度に複数種類のターゲットの検出を行うことができる。また、１つのチャンバー内では１種類のプローブのみを用いれば、反応結果の検出を、発光物質が溶液中に浮遊する化学発光物質を用いて行っても、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなる問題がない。
【００１０】
さらに、本発明によれば、流路の試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバーの断面積よりも小さく形成されている。このため、断面積の小さな流路から大きなチャンバーへ試料溶液が流入することによって、液体の流れが変化し、チャンバー内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー内の試料溶液が攪拌されることによって、プローブに短い時間でより多くのターゲットとなる生体物質が接することになるので、反応効率が向上する。
【００１１】
また、ポンプを用いてチャンバーおよび流路内で試料溶液を往復移動させるようにしたので、プローブにより多くのターゲットとなる生体物質が接するようになるので、反応効率が向上する。
【００１２】
また、前記プローブを固定する領域が、前記チャンバーの内壁の全面に設けられていることが望ましい。
これにより、チャンバーの内壁の全ての面でプローブとターゲットとなる生体物質が接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００１３】
また、前記チャンバーおよび前記流路は、透明基板で形成されていることが望ましい。
これにより、チャンバーの外側からチャンバー内の観測を行うことができるので、反応処理と検出処理を同一の装置で行うことができ、装置の小型化および処理の効率化を図ることができる。
【００１４】
また、前記チャンバーの外壁にレンズ状に形成された領域を設けるようにしてもよい。
これにより、チャンバー内から射出される光が集光され、反応結果の検出する際、より検出感度を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る生体物質検出方法は、流路を介して繋がった複数のチャンバー内に試料溶液を供給し、前記試料溶液に含まれる特定の生体物質と、前記チャンバー内に固定され、前記生体物質を検出するためのプローブとを反応させる反応工程と、前記プローブと反応した前記生体物質を検出する検出工程と、を備え、前記反応工程では、前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させ、前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、流路の試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバーの断面積よりも小さく形成されている。このため、断面積の小さな流路から大きなチャンバーへ試料溶液が流入することによって、液体の流れが変化し、チャンバー内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー内の試料溶液が攪拌されることによって、プローブに短い時間でより多くのターゲットとなる生体物質が接することになるので、反応効率が向上する。
【００１７】
また、ポンプを用いてチャンバーおよび流路内で試料溶液を往復移動させるようにしたので、プローブにより多くのターゲットとなる生体物質が接するようになるので、反応効率が向上する。
【００１８】
また、１つの前記チャンバーには、１種類の前記プローブが固定されていることが望ましい。
本発明によれば、各々のチャンバーに、それぞれ異なる１種類のプローブを固定することにより、１度に複数種類のターゲットの検出を行うことができる。また、１つのチャンバー内では１種類のプローブのみを用いれば、反応結果の検出を、発光物質が溶液中に浮遊する化学発光物質を用いて行っても、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなる問題がない。
【００１９】
また、前記プローブは、前記チャンバーの内壁の全面に固定されていることが望ましい。
これにより、チャンバーの内壁の全ての面でプローブとターゲットとなる生体物質が接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００２０】
また、前記検出工程では、化学発光物質を用いた方法により、前記プローブと反応した前記生体物質の検出を行うことが望ましい。
一般に、化学発光物質を用いた方法では、発光物質の産出量を加える基質の量を増やすことにより増加させることができるので、検出感度を高めることが容易である。
【００２１】
また、前記チャンバーおよび前記流路は透明基板で形成されており、前記検出工程では、前記チャンバーを通して発光を測定することが望ましい。
これにより、反応処理と検出処理を同一の装置で行うことができ、装置の小型化および処理の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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の構成を示す斜視図である。図に示すように、核酸検出装置１０は、検出カートリッジ１０１、ポンプ１０２、試料容器１０３、ステージ１０４、ＣＣＤカメラ１０５を備えている。
【００２３】
図２は、検出カートリッジ１０１の上面図、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面の一部、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面の一部、図３（Ｃ）は、図２のＣ−Ｃ断面の一部を示す図である。図に示すように、検出カートリッジ１０１は、複数のチャンバー１０１１と、チャンバー１０１１間を繋ぐように設けられた流路１０１２を備えている。また、両端部の流路１０１２ａ，１０１２ｂは、それぞれポンプ１０２、試料容器１０３に接続されている。
【００２４】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、検出カートリッジ１０１は、２枚の透明基板１０１ａ、１０１ｂを貼りあせて構成されており、透明基板１０１ａ、１０１ｂそれぞれに、チャンバー１０１１および流路１０１２の一部となる凹部が形成されており、透明基板１０１ａと１０１ｂを貼り合わせることによって、立体的なチャンバー１０１１および流路１０１２が形成される。透明基板１０１ａ、１０１ｂは例えばガラスにより形成することができる。
【００２５】
チャンバー１０１１および流路１０１２の寸法は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、例えばチャンバー１０１１の試料溶液が流れる方向の長さを２００μｍ、深さを１５０〜２００μｍ、流路１０１２の試料溶液が流れる方向の長さを２００μｍ、幅を１００μｍ、深さを５０〜１００μｍとすることができる。流路１０１２の試料溶液が流れる方向に垂直な断面（図３（Ｃ）に示す断面）の面積は、チャンバー１０１１の試料溶液が流れる方向に垂直な断面（図３（Ｂ）に示す断面）よりも小さく形成されている。
【００２６】
チャンバー１０１１の形状は、図２に示す円形に限られず、例えば楕円形や、四角形の角を丸めた形状など、チャンバー１０１１内に気泡がたまりにくい形状であればよい。また、流路１０１２の試料溶液が流れる方向に垂直な断面の形状は、図３（Ｃ）に示す形状に限られず、円形など流路１０１２内に気泡がたまりにくい形状であればよい。
【００２７】
各々のチャンバー１０１１は、内壁上にプローブ固定領域１０１３を有している。プローブ固定領域１０１３は、プローブを塗布するための領域であり、チャンバー１０１１の内壁の全面に設けられている。これにより、チャンバー１０１３の内壁の全ての面でプローブとターゲットが接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
プローブ固定領域１０１３へのプローブの塗布は、非接触あるいは接触式スポッター等を用いて行うことができる。本実施形態では、各々のチャンバー１０１１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。
【００３１】
なお、プローブ固定領域１０１３には、必要に応じて、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プローブをプローブ固定領域１０１３の表面に確実に固定するための処理（固相化処理）等が挙げられる。
【００３２】
固相化処理としては、プローブと共有結合又はイオン結合する官能基、例えばチオール基、アミノ基、イソシアネート基、クロライド基、エポキシ基等を導入する処理等が挙げられる。
透明基板１０１ａ、１０１ｂがガラス基板である場合には、前記官能基はこれを有するカップリング剤（例えば、シラン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等）で処理することにより導入することができる。
【００３３】
その他、固相化処理としては、プローブが核酸やヌクレオチドの場合、ポリ−Ｌ−リジンの被着、プラズマ重合膜の形成等の方法を用いるようにしてもよい。また、活性化エステルを基板に被着させる表面処理を行うとともに、プローブの末端（例えば、二重鎖ＤＮＡ断片のセンス鎖末端）をアミノ化するようにしてもよい。これにより、活性化エステルとアミノ基の共有結合を介してプローブがプローブ固定領域１０１３に強固に固定される。
【００３４】
一方、プローブがタンパク質やペプチドである場合、タンパク質とアミド結合を形成する活性基を、プローブ固定領域１０１３の表面に導入する表面処理等を行う。これにより、プローブをプローブ固定領域１０１３に強固に固定することができる。活性基としては、カルボニルイミダゾール基、エポキシ基等が挙げられる。
【００３５】
ポンプ１０２は、例えばシリンジポンプやマイクロポンプを用いることができる。ポンプ１０２は、一端に設けられた流路１０１２ａに、フッ素樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂等からなるキャピラリーチューブを介して接続されており、全てのチャンバー１０１１と流路１０１２を通しての試料溶液の往復送液が可能である。
【００３６】
試料容器１０３は、検体試料溶液を収容するための容器である。試料容器１０３は、ポンプ１０２が接続された流路１０１２ａとは反対側の一端に設けられた流路１０１２ｂにフッ素樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、シリコーン樹脂等からなるキャピラリーチューブを介して接続されており、チャンバー１０１１内へは、この試料容器１０３から、流路１０１２ｂを介して試料溶液が供給される。また、ポンプ１０２を用いて試料溶液の往復送液を行う際、流路１０１２ｂから溢れた試料溶液が、試料容器１０３に流入し、また、流路１０１２ｂ内へ戻っていく。
【００３７】
ステージ１０４は、検出カートリッジ１０１を固定するためのステージである。
ＣＣＤカメラ１０５は、ハイブリダイゼーション反応の検出処理の際、産出された化学発光物質の発光強度を測定するために用いる。ＣＣＤカメラ１０５は、検出カートリッジ１０１から射出される光の検出可能な位置に設置されている。
【００３８】
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（反応工程）およびハイブリダイゼーションの検出処理（検出工程）について説明する。
【００３９】
まず、プローブ固定領域１０１３にプローブが固定された検出カートリッジ１０１内（チャンバー１０１１と流路１０１２で形成される空間）に、ポンプ１０２を用いてブロッキング液を充填し、充填したブロッキング液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、プローブが固定化されていない領域をブロッキングする。ブロッキングは約１０分行う。
【００４０】
次に、ポンプ１０２を用いてブロッキング液を排出した後、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内に洗浄液を充填し、充填した洗浄液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、チャンバー１０１１および流路１０１２内部を十分に洗浄する。
【００４１】
次に、検出カートリッジ１０１内に、ビオチン標識した試料溶液を充填する。具体的には、ポンプ１０２を駆動することにより、試料容器１０３に収容された試料溶液が流路１０１２ｂを通って、検出カートリッジ１０１内に供給される。
【００４２】
ビオチン標識した試料溶液の調整方法について説明する。
試料溶液は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルを含む。必要に応じて、ＰＣＲ法を用いて、ターゲットとなる核酸の増幅処理を行っておく。
具体的には、まず、試料中に第１及び第２のプライマーを加え、温度サイクルをかける。第１のプライマーはターゲットとなる核酸の一部と特異的に結合し、第２のプライマーはターゲット核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。ターゲット核酸を含む二本鎖核酸と第１及び第２のプライマーが結合すると伸長反応によってターゲット核酸を含む二本鎖核酸が増幅される。十分に標的核酸を含む二本鎖核酸が増幅された後に、試料中に第３のプライマーを加えて温度サイクルをかける。第３のプライマーは、伸長反応時にビオチンの取込みが可能であり、ターゲット核酸と相補的な核酸の一部と特異的に結合する。ターゲット核酸に相補的な核酸と、第３のプライマーが結合すると伸長反応によってビオチンで標識されたターゲット核酸が増幅される。結果として、試料中にターゲット核酸が含まれている場合は標識されたターゲット核酸が生成され、試料中にターゲット核酸が含まれない場合は標識されたターゲット核酸は生成されない。なお、ここでは、標識物質はビオチンとしたが、他の酵素や、蛍光物質、等でも良い。
【００４３】
次に、充填したビオチン標識した試料溶液を検出カートリッジ１０１内で往復送液し、プローブ固定領域１０１３に固定されているプローブと反応（ハイブリダイセーション）させる。ハイブリダイセーションは１〜３時間行うのが望ましい。
【００４４】
本実施形態に係る検出カートリッジ１０１は、流路１０１２の試料溶液が流れる方向に垂直な断面の面積がチャンバー１０１１の断面積よりも小さく形成されている。断面積の小さな流路１０１２から大きなチャンバー１０１１へ試料溶液が流入することによって、液体の流れが変化し、チャンバー１０１１内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー１０１１内の試料溶液が攪拌されることによって、プローブ固定領域１０１３のプローブに短い時間でより多くのターゲット核酸が接することになるので、ハイブリダイゼーションの効率が向上する。
【００４５】
次に、ポンプ１０２を用いてビオチン標識した試料溶液を排出した後、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内に洗浄液を充填し、充填した洗浄液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、チャンバー１０１１および流路１０１２内部を十分に洗浄する。
【００４６】
次に、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内にストレプトアビジン標識した化学発光用酵素（ＨＲＰ）液を充填し、検出カートリッジ１０１内で約５分間往復送液する。
次に、ＨＲＰ液を排出した後、検出カートリッジ１０１内に洗浄液を充填し、充填した洗浄液を検出カートリッジ１０１内で往復送液することにより、チャンバー１０１１および流路１０１２内部を十分に洗浄する。
【００４７】
次に、ポンプ１０２を用いて検出カートリッジ１０１内に化学発光基質（ルミノール）と過酸化水素を含む溶液を充填する。充填したら、往復送液操作は行わずに約１０〜３０秒静止させ、化学発光物質の産出を待つ。
【００４８】
化学発光物質が産出されたら、ＣＣＤカメラ１０５を用いて発光強度を測定し、ハイブリダイゼーション反応の有無を確認する。
【００４９】
図４（Ａ）は、化学発光物質を用いた検出方法の原理を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、化学発光物質を用いた検出方法では、ターゲット核酸に結合したビオチンとストレプトアビジン標識済みの化学発光用酵素（ＨＲＰ）が結合し、そこへ化学発光基質液（ルミノール、過酸化水素）を加えることにより、ＨＲＰがルミノールと過酸化水素と反応して発光物質を産出することにより発光する。発光物質の産出量はルミノールと過酸化水素を増やすことにより増加させることができるので、検出感度を高めることが容易である。
【００５０】
図４（Ｂ）は、蛍光標識剤を用いた検出方法の原理を説明する図である。蛍光標識剤を用いた方法では、ターゲット核酸に結合した蛍光標識剤が、励起光を照射することにより発光する。発光強度は、ターゲット核酸に結合している蛍光標識剤の量に依存するため、化学発光物質を用いた検出方法に比べると、検出感度を高めることが難しい。
【００５１】
このため、検出感度を向上させるためには、化学発光物質による方法を用いた方がよい。なお、蛍光標識剤を用いた方法では、発光体である蛍光標識剤が、ターゲット核酸に結合した状態であるため、発光体の位置が動かない。このため、１つのチャンバー内で複数のプローブを用いたハーブリダイゼーションを行う場合でも、どのプローブとの反応結果なのかの区別がつきやすい。一方、化学発光物質を用いた方法では、生成された発光物質が１つのチャンバー内で混ざり合ってしまうため、１つのチャンバー内で複数のプローブを用いた場合には、どのプローブによって検出されたものなのか区別がつかなくなってしまう。しかし、本発明による核酸検出装置１０では、各々のチャンバー１０１１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、化学発光物質を用いた検出方法でも、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなる問題がなく、１度に複数種類のターゲットの検出が可能である。なお、化学発光物質を用いた検出に用いる酵素や基質等は、上記に示すものに限られない。
【００５２】
以上のように、実施の形態１によれば、流路１０１２で繋がれた各々のチャンバー１０１１に、それぞれ異なる１種類のプローブを固定することにより、１度に複数種類のターゲットの検出を行うことができる。また、１つのチャンバー内では１種類のプローブのみを用いるようにすれば、ハイブリダーゼーション結果の検出を化学発光物質による方法で行っても、発光物質が混ざり合ってどのプローブとの反応結果なのか区別がつかなくなるという問題がない。
【００５３】
さらに、本実施形態では、流路１０１２の、試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積がチャンバー１０１１の断面積よりも小さく形成されているため、流路１０１２とチャンバー１０１１の境界で流れの変化が発生し、チャンバー１０１１内の試料溶液を攪拌する効果がある。チャンバー１０１１内の試料溶液が攪拌されることによって、短い時間でより多くのターゲットとプローブが接することになるので、反応効率が向上する。
【００５４】
また、本実施形態によれば、ポンプ１０２を用いてチャンバー１０１１および流路１０１２内で試料溶液を往復移動させるようにしたので、プローブにより多くのターゲットが接するようになり、反応効率が向上する。
【００５５】
また、本実施形態によれば、プローブ固定領域１０１３をチャンバー１０１１の内壁の全面に設けるようにしたので、チャンバー１０１１の内壁の全ての面でプローブとターゲットが接することが可能となり、反応効率が向上する。
【００５６】
また、チャンバー１０１１および流路１０１２を透明基板１０１ａ、１０１ｂで形成しているため、チャンバー１０１１の外側からチャンバー１０１１内の観測を行うことができるので、反応工程と検出工程を同一の装置で行うことができ、装置の小型化および処理の効率化を図ることができる。
【００５７】
（変形例１）
図５は、本発明の変形例１による核酸検出装置１０の検出カートリッジ１０１の構成を示す断面図である。図５（Ａ）は図２に示すＡ−Ａ断面の一部、図５（Ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ断面の一部を示している。図に示すように、変形例１では、上側の透明基板１０１ａのチャンバー１０１１の外壁にあたる部分に、レンズ形状部１０１４を設けている。これにより、発光物質から射出される光が集光され、ＣＣＤカメラ１０５で発光を検出する際、より検出感度を高めることができる。
【００５８】
（変形例２）
図６は、本発明の変形例２による核酸検出装置１０の検出カートリッジ１０１の構成を示す断面図である。図６は、図２に示すＡ−Ａ断面の一部を示したものである。図に示すように、変形例による核酸検出装置１０の検出カートリッジ１０１では、プローブ固定領域１０１３がチャンバー１０１１の内壁ではなく、流路１０１２の内壁に設けられている。このような構成でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１による核酸検出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１による検出カートリッジの上面図である。
【図３】図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面の一部を示す図、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面の一部を示す図、図３（Ｃ）は、図２のＣ−Ｃ断面の一部を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は化学発光物質を用いた検出方法の原理を説明する図、図４（Ｂ）は蛍光標識剤を用いた検出方法の原理を説明する図である。
【図５】本発明の変形例１による検出カートリッジの断面図である。
【図６】本発明の変形例２による検出カートリッジの断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 核酸検出装置、１０１ 検出カートリッジ、１０２ ポンプ、１０３ 試料容器、１０４ ステージ、１０５ ＣＣＤカメラ、１０１１ チャンバー、１０１２ 流路、１０１ａ，１０１ｂ 透明基板、１０１３ プローブ固定領域、１０１４ レンズ形状部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液に含まれる特定の生体物質を検出するためのプローブを固定する領域を各々有し、前記生体物質と前記プローブを反応させるための複数のチャンバーと、
前記複数のチャンバー間に設けられた流路と、
前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させるためのポンプと、を備え、
前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする生体物質検出装置。
【請求項２】
前記プローブを固定する領域が、前記チャンバーの内壁の全面に設けられてい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】
前記チャンバーおよび前記流路は、透明基板で形成さ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】
前記チャンバーの外壁にレンズ状に形成された領域を設けたことを特徴とする請求項３に記載の生体物質検出装置。
【請求項５】
流路を介して繋がった複数のチャンバー内に試料溶液を供給し、前記試料溶液に含まれる特定の生体物質と、前記チャンバー内に固定され、前記生体物質を検出するためのプローブとを反応させる反応工程と、
前記プローブと反応した前記生体物質を検出する検出工程と、を備え、
前記反応工程では、前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させ、
前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする生体物質検出方法。
【請求項６】
１つの前記チャンバーには、１種類の前記プローブが固定されていることを特徴とする請求項５に記載の生体物質検出方法。
【請求項７】
前記プローブは、前記チャンバーの内壁の全面に固定されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の生体物質検出方法。
【請求項８】
前記検出工程では、化学発光物質を用いた方法により、前記プローブと反応した前記生体物質の検出を行うことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の生体物質検出方法。
【請求項９】
前記チャンバーおよび前記流路は透明基板で形成されており、
前記検出工程では、前記チャンバーを通して発光を測定することを特徴とする請求項８に記載の生体物質検出方法。
【請求項１】
試料溶液に含まれる特定の生体物質を検出するためのプローブを固定する領域を各々有し、前記生体物質と前記プローブを反応させるための複数のチャンバーと、
前記複数のチャンバー間に設けられた流路と、
前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させるためのポンプと、を備え、
前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする生体物質検出装置。
【請求項２】
前記プローブを固定する領域が、前記チャンバーの内壁の全面に設けられてい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】
前記チャンバーおよび前記流路は、透明基板で形成さ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】
前記チャンバーの外壁にレンズ状に形成された領域を設けたことを特徴とする請求項３に記載の生体物質検出装置。
【請求項５】
流路を介して繋がった複数のチャンバー内に試料溶液を供給し、前記試料溶液に含まれる特定の生体物質と、前記チャンバー内に固定され、前記生体物質を検出するためのプローブとを反応させる反応工程と、
前記プローブと反応した前記生体物質を検出する検出工程と、を備え、
前記反応工程では、前記チャンバーおよび前記流路内で前記試料溶液を往復移動させ、
前記流路は、前記試料溶液が移動する方向に垂直な断面の面積が前記チャンバーの断面積よりも小さいことを特徴とする生体物質検出方法。
【請求項６】
１つの前記チャンバーには、１種類の前記プローブが固定されていることを特徴とする請求項５に記載の生体物質検出方法。
【請求項７】
前記プローブは、前記チャンバーの内壁の全面に固定されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の生体物質検出方法。
【請求項８】
前記検出工程では、化学発光物質を用いた方法により、前記プローブと反応した前記生体物質の検出を行うことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の生体物質検出方法。
【請求項９】
前記チャンバーおよび前記流路は透明基板で形成されており、
前記検出工程では、前記チャンバーを通して発光を測定することを特徴とする請求項８に記載の生体物質検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１０９２２２（Ｐ２００９−１０９２２２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７９０９５（Ｐ２００７−２７９０９５）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【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５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【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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