生化学反応カートリッジの検査方法および検査装置と生化学処理装置
【課題】生化学反応カートリッジの流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を、簡単に精度良く検査できるようにする。
【解決手段】生化学反応カートリッジ１の２つのノズル入口３ｅ，３ｍにポンプノズル１７ｅ，１８ｍを挿入し、チューブ２１，２２を介して電動シリンジポンプ１５，１６にそれぞれ接続する。電動シリンジポンプ１５，１６を作動させてノズル入口３ｅからノズル３ｍに向かう空気の流れを生じさせたときの圧力変化を、圧力センサ２３，２４により測定する。そして、圧力センサ２３，２４のそれぞれの測定値を、予め求められている、正常な経路内の流体の流れに伴う圧力変化値と比較して、異常の有無を判定する。
【解決手段】生化学反応カートリッジ１の２つのノズル入口３ｅ，３ｍにポンプノズル１７ｅ，１８ｍを挿入し、チューブ２１，２２を介して電動シリンジポンプ１５，１６にそれぞれ接続する。電動シリンジポンプ１５，１６を作動させてノズル入口３ｅからノズル３ｍに向かう空気の流れを生じさせたときの圧力変化を、圧力センサ２３，２４により測定する。そして、圧力センサ２３，２４のそれぞれの測定値を、予め求められている、正常な経路内の流体の流れに伴う圧力変化値と比較して、異常の有無を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体中の細胞、微生物、染色体、核酸等のサンプルを抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応等の生化学反応を利用して検出するための生化学反応カートリッジの検査方法および検査装置と生化学処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の検体を分析する分析装置には、抗原抗体反応を利用した免疫学的な方法や、核酸ハイブリダイゼーションを利用する方法がある。免疫学的な方法の一例では、被検出物質と特異的に結合する抗体または抗原等のタンパク質をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、またはガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質との抗原抗体反応を行わせる。核酸ハイブリダイゼーションを利用する方法の一例では、一本鎖の核酸をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、ガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質と核酸ハイブリダイゼーションを行わせる。これらの方法は、酵素、蛍光物質、または発光性物質等の、検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を有する標識化物質である標識化抗体、標識化抗原、または標識化核酸等を用いる。そして、抗原抗体化合物またはハイブリダイズされた二本鎖の核酸を検出して、被検出物質（ターゲット）の有無の検出やその定量を行う。
【０００３】
これらの技術を発展させたものとして、例えば特許文献１には、互いに異なる塩基配列を有する多数のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）プローブを、基板上にアレイ状に並べた、いわゆるＤＮＡアレイが開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、ＤＮＡアレイと同様な構成のタンパク質アレイを作製する方法が開示されている。このように、ＤＮＡアレイやタンパク質アレイ等を用いることによって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。
【０００５】
また、様々な検体分析における、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化等の目的で、内部で生化学反応を行わせる使い捨て可能な生化学反応カートリッジが提案されている。例えば、特許文献２においては、ＤＮＡアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配設する構成が開示されている。この生化学反応カートリッジによると、圧力差を利用して溶液を各チャンバへ移動させることにより、検体中のＤＮＡの抽出、増幅、またはハイブリダイゼーション等の反応を内部で行わせることが可能である。
【０００６】
そして、このような生化学反応カートリッジ内に外部から溶液を注入する方法としては、外部の電動シリンジポンプや真空ポンプを利用する方法がある。また、生化学反応カートリッジ内部で溶液を移動する方法としては、圧力差以外にも、重力や毛細管現象や電気泳動を利用する方法が知られている。さらに、生化学反応カートリッジの内部に配設できる小型のマイクロポンプとして、特許文献２にはダイアフラムポンプ、特許文献３には発熱素子を利用したポンプ、特許文献４には圧電素子を利用したポンプがそれぞれ開示されている。
【０００７】
一方、特許文献５には、生化学反応カートリッジではないが、試験管状の容器から液体サンプルを吸引して、試験管状または皿状の反応容器に分注する装置が開示されている。この分注装置では、液体サンプルを吸引する動作の終了後であって、液体サンプルを吐出する動作を開始する前の所定のタイミングにおいて、サンプルプローブとポンプを結ぶ管路内の圧力が測定される。そして測定圧力が所定の圧力値よりも低いときに、サンプルプローブの詰まりと判別される。
【０００８】
また、特許文献６には、特許文献５と同様な分注装置において、チューブ内のサンプルプローブ側に位置する第１の点と、チューブ内の分注シリンジ側に位置する第２の点との圧力差を測定する分注装置が開示されている。この圧力差に基づいて、サンプルプローブ内が閉塞状態であるか否かが判断される。
【特許文献１】米国特許第５４４５９３４号明細書
【特許文献２】特表平１１−５０９０９４号公報
【特許文献３】特許第２８３２１１７号明細書
【特許文献４】特開２０００−２７４３７５号公報
【特許文献５】特開平１１−０８３８６８号公報
【特許文献６】特開２００１−２４２１８２号公報
【非特許文献１】アンジェリカ ロイキング（Angelika Lueking）他５名、「プロテイン マイクロアレイズ フォー ジーン エクスプレッション アンド アンチボディ スクリーニング（Protein Microarrays for Gene Expression and Antibody Screening）」、アナリティカル バイオケミストリー（Analytical Biochemistry） Vol.270(1)、アカデミック プレス（Academic Press）、１９９９年５月１５日、p.103〜111
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
生化学反応カートリッジでは、流路の詰まりや流体の漏れなどの異常があると、液体の移動が正しく行われず、反応に大きな影響を及ぼす。しかしながら、従来の生化学反応カートリッジは、流路の詰まりの有無や、生化学反応カートリッジ全体における、流体の漏れの原因となる亀裂、穴、剥がれ等の不具合の有無を簡単に検査できる構造にはなっていない。特許文献５，６には、試験管状の容器と容器の間を移動するプローブを有する分注装置における詰まり検知の方法が開示されている。しかし、小型の生化学反応カートリッジ内の微細な流路の詰まりや流体の漏れを容易に検知するための検査装置は、従来実現していない。
【００１０】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、生化学反応カートリッジの流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を簡単に精度良く検査する検査方法および検査装置と生化学処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の流路と、流路に連通する複数の流体出入口とを有し、流体出入口を除いて流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジの検査方法において、複数の流体出入口のうちの少なくとも１つを流入用、他の流体出入口のうちの少なくとも１つを流出用として設定し、流入用として設定された流体出入口を１つの管路と接続し、流出用として設定された流体出入口を他の管路と接続し、かつ、流入用または流出用として設定されていない流体出入口を封止するステップと、流入用として設定された流体出入口に接続された管路から、流出用として設定された流体出入口に接続された他の管路まで連通する経路内に、流体を流れさせるステップと、流体が経路内を流れる際の、流入用として設定された流体出入口に接続された管路内の圧力または圧力変化または管路からの流体の流入量、および／または流出用として設定された流体出入口に接続された他の管路内の圧力または圧力変化または他の管路への流体の流出量を測定するステップと、測定された圧力または圧力変化または流入量または流出量を、予め求められている、正常な経路内の流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流入量または流出量と比較して、異常の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、複数の流路と、流路に連通する複数の流体出入口とを有し、流体出入口を除いて流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジのための検査装置において、複数の流体出入口をそれぞれ独立して選択的に開放または封止するバルブ機構と、各々が、バルブ機構により開放された流体出入口の少なくとも１つに接続可能な、複数の管路と、複数の管路のうちの少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの圧力センサまたは流量センサと、バルブ機構により開放された流体出入口のうちの少なくとも１つに接続された１つの管路から、バルブ機構により開放された他の流体出入口に接続された他の管路に至る流体の流れを生じさせるように、ポンプを作動させることができ、かつ、流体の流れを生じさせた際に圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力変化または流量を、予め求められている、正常な経路内の流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流量と比較して、異常の有無を判定する制御部と、を有することをもう１つの特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、生化学反応カートリッジ内の微細な流路やチャンバに、詰まりや、漏れの原因となる不具合を、容易に検知することができる。
【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添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１，２には、本発明の一実施形態における生化学反応カートリッジ１の検査装置が概略的に示されている。図１は生化学反応カートリッジ１が装着されていない状態、図２は生化学反応カートリッジ１が装着された状態を示している。
【００１６】
本実施形態の検査装置は、ベース１３上に、生化学反応カートリッジ１が載置されるテーブル１４を有している。テーブル１４の両側には、電動シリンジポンプ１５，１６と、チューブ（管路）２１，２２を介して電動シリンジポンプ１５，１６とそれぞれ連通しているノズルブロック１９，２０がそれぞれ配置されている。ノズルブロック１９，２０は、電動シリンジポンプ１５，１６によって空気を排出または吸引するための出入口であり、それぞれ１０個ずつのポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを有している。さらに、ノズルブロック１９，２０内には、図示しない複数の公知の電動切換バルブ（バルブ機構）が配置されている。チューブ２１，２２にはそれぞれ圧力センサ２３，２４が接続されている。電動シリンジポンプ１５，１６と、ノズルブロック１９，２０内の電動切換バルブと、圧力センサ２３，２４は制御部２５に接続されている。
【００１７】
電動切換バルブは、制御部２５に制御されて、各ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔの電動シリンジポンプ１５，１６への接続を独立して制御する。すなわち、複数のポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔのうちの選択されたものだけを電動シリンジポンプ１５，１６に連通させた状態と、すべてを電動シリンジポンプ１５，１６に連通させた状態と、すべてを閉じた状態とを、任意に切り換えられる。
【００１８】
ノズルブロック１９，２０は、図示しないレバーの操作によって、テーブル１４に向かって互いに近接するように、図１の矢印方向に移動可能である。それによって、ノズルブロック１９，２０のポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔは、テーブル１４上の生化学反応カートリッジ１の、後述するノズル入口３ａ〜３ｔに対して、挿入（図２参照）および脱出可能である。
【００１９】
次に、この検査装置の検査対象となる生化学反応カートリッジ１の一例について、図３，４を参照して詳細に説明する。本実施形態の生化学反応カートリッジ１は、血液等の液体状の検体が注入されて、内部で、ＤＮＡの抽出および増幅、ハイブリダイゼーション反応、蛍光標識付きの検体ＤＮＡおよび蛍光標識の洗浄などの工程が行われる。各工程の詳細については後述する。
【００２０】
生化学反応カートリッジ１の本体（筐体）は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂から構成されている。これらは透明または半透明であるが、生化学反応カートリッジ１内の反応物についての光学的な測定を必要としない場合は、透明な材質でなくてもよい。
【００２１】
図３に示すように、生化学反応カートリッジ１の上部には、注射器等を用いて血液等の検体を注入するための検体入口（流体出入口）２ａが設けられ、ゴムキャップ２により封止されている。また、生化学反応カートリッジ１の一方の側面には、内部の溶液を移動させるためにノズルを挿入して加圧または減圧を行うための複数のノズル入口（流体出入口）３ａ〜３ｊが設けられ、ゴムキャップ３により封止されている。なお、他方の側面にもノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。
【００２２】
図４は生化学反応カートリッジ１の平面断面図を示している。前記したように片側の側面には１０個のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、反対側の側面にも１０個のノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。各ノズル入口３ａ〜３ｔのほとんどは、空気が流れる空気流路４ａ〜４ｔを介して、溶液を貯蔵する場所または反応を起こす場所であるチャンバ５ａ〜５ｔにそれぞれ連通している。つまり、ノズル入口３ａ〜３ｊは流路４ａ〜４ｊを介してチャンバ５ａ〜５ｊに連通している。反対側のノズル入口３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｏ，３ｒ，３ｔは、それぞれ流路４ｋ，４ｌ，４ｍ，４ｏ，４ｒ，４ｔを介してチャンバ５ｋ，５ｌ，５ｍ，５ｏ，５ｒ，５ｔに連通している。ただし、本実施形態では、ノズル入口３ｎ，３ｐ，３ｑ，３ｓはチャンバに連通しておらず予備になっており、使用されない。
【００２３】
検体入口２ａはチャンバ７に連通し、チャンバ７は流路６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｋを介してチャンバ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｋに連通しているとともに、流路１０を介してチャンバ８に連通している。チャンバ８は流路６ｇ，６ｏを介してチャンバ５ｇ，５ｏに連通しているとともに、流路１１を介してチャンバ９に連通している。チャンバ９は流路６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｒ，６ｔを介してチャンバ５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｒ，５ｔに連通している。また、流路１０は流路６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｌ，６ｍを介してチャンバ５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｌ，５ｍに連通している。
【００２４】
チャンバ９の底面には角孔が開けられ、この角孔に、ＤＮＡマイクロアレイ１２が、プローブ面を上にして貼り付けられている。ＤＮＡマイクロアレイ１２は、１平方インチ（約６４５ｍｍ2）程度の大きさを持つガラス板の固相表面に、数十〜数十万種類の異なるＤＮＡプローブが高密度に並べられたものである。本実施形態では、このＤＮＡマイクロアレイ１２を用いて、検体中のＤＮＡとハイブリダイゼーション反応を行わせることによって、一度に数多くの遺伝子を検査できる。これらのＤＮＡプローブはマトリックス状に規則正しく並べられており、それぞれのＤＮＡプローブのアドレス（何行・何列と示される位置）を、情報として容易に取り出すことができる。なお、検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウィルス、細菌、疾患関連遺伝子、各個人の遺伝子多型等がある。
【００２５】
本実施形態では、図３，４に示す生化学反応カートリッジ１を、図１に示す検査装置に装着して（図２参照）、生化学反応カートリッジ１の流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を検査する。この検査方法のフローチャートが、図５に示されている。なお、ここで説明するのは、生化学反応カートリッジ１のうち、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路の異常の検査を行う例である。
【００２６】
以下に示す例では、ノズル入口３ｅを流入用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｍを流出用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｅに接続されるチューブ２１が１つの管路、ノズル入口３ｍに接続されるチューブ２２が他の管路ということになる。しかし、これらは、便宜上このような呼び方をしているに過ぎず、このような設定に限定されるわけではない。検査のたびに、流入用の流体出入口と流出用の流体出入口は、多数のノズル入口３ａ〜３ｔの中から任意に選択され、例えば、チューブ２２が１つの管路になってチューブ２１が他の管路になる場合もあり得る。したがって、１つの検査が終わると、流入用の流体出入口、流出用の流体出入口、１つの管路、および他の管路の設定はリセットされる。また、検査を行わない場合には、このような呼び方をする意義はない。
【００２７】
まず、作業者が、図１に示す検査装置のテーブル１４上に生化学反応カートリッジ１を置く。そして、作業者が、図示しないレバーを操作することにより、ノズルブロック１９，２０を図１の矢印方向に移動させる。すると、図２に示すように、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通して挿入される（ステップＳ１）。
【００２８】
それから、ノズルブロック１９の電動切換バルブを作動させて、ノズル１７ｅのみが電動シリンジポンプ１５に対して連通するようにする。また、ノズルブロック２０の電動切換バルブを作動させて、ノズル１８ｍのみが電動シリンジポンプ１６に対して連通するようにする（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、電動シリンジポンプ１５のピストンを図２の矢印方向に動かして圧力を発生させる（ステップＳ３）。このとき、電動シリンジポンプ１６は、ピストンが動かないように固定しておく。このように電動シリンジポンプ１５を作動させることによって詰まりや漏れが無ければ、流体（例えば空気）の大部分が以下の経路を流れる。すなわち、圧力および流体は、まずチューブ２１、ノズルブロック１９のノズル１７ｅ、ノズル入口３ｅ、流路４ｅ、チャンバ５ｅ、および流路６ｅを伝わる。そして、流体は、流路１０の、流路６ｅと流路６ｍの間の部分を流れ、さらに流路６ｍ、チャンバ５ｍ、流路４ｍ、ノズル入口３ｍ、およびノズルブロック２０のノズル１８ｍを介して、チューブ２２に至る。上記の流路以外の連通した流路にも、圧力の上昇に応じて流体の流れは生じる。生化学反応カートリッジ１内は連通しているので、詰まりや漏れが無ければ、電動シリンジポンプ１５の作動によって生化学反応カートリッジ１内は全て一様に圧力上昇するはずである。このことを確認するために、本実施形態では、圧力センサ２３によって、流入側のチューブ２１内の圧力上昇を測定するとともに、圧力センサ２４によって、流出側のチューブ２２内の圧力上昇を測定する（ステップＳ４）。そして、圧力センサ２３，２４によって測定された圧力上昇が、所定の範囲内に入っていれば、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る経路内に異常が無いとみなす。
【００３０】
例えば本実施形態では、異常が無い場合には、電動シリンジポンプ１５を５秒間作動させることによって、ピストンが１０ｍｍ移動し、経路内が全て２ｋＰａだけ圧力が上昇するように設定されている。ここで、例えば許容誤差を±０．４ｋＰａとすると、許容できる最小値ＰAが１．６ｋＰａ、最大値ＰBが２．４ｋＰａと設定される。そして、圧力センサ２３，２４によって測定された圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24が、１．６〜２．４ｋＰａの範囲内に入っているかどうかを調べる（ステップＳ５）。そして、圧力センサ２３，２４の圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも１．６〜２．４ｋＰａの範囲内にある場合には、正常と判断して、図示しない表示手段に「正常」を表す表示を行う（ステップＳ６）。そして、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路の検査を終了する。
【００３１】
圧力センサ２３，２４の圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24の少なくとも一方が１．６〜２．４ｋＰａの範囲外であった場合には、圧力センサ２３，２４のそれぞれの圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24について検討する。すなわち、圧力センサ２３が測定した圧力上昇値Ｐ23を最大値ＰBと比較し、圧力センサ２４が測定した圧力上昇値Ｐ24を最小値ＰAと比較する（ステップＳ７）。そして、圧力センサ２３が測定した圧力上昇値Ｐ23が最大値ＰBよりも大きく、かつ、圧力センサ２４が測定した圧力上昇値Ｐ24が最小値ＰAよりも小さい場合には、流路内に詰まりが生じていると判断する。圧力センサ２３の圧力上昇値Ｐ23は流体の流路内への流入量を表し、圧力センサ２４の圧力上昇値Ｐ24は流体の流路からの流出量を表しており、流入量よりも流出量が少ない場合には、流路の詰まりによって流れが阻害されたと思われるからである。そして、図示しない表示手段に「詰まり」を表す表示を行う（ステップＳ８）。
【００３２】
ステップＳ５，Ｓ７において「正常」とも「詰まり」とも判断されなかった場合には、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24を最小値ＰAと比較する（ステップＳ９）。そして、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも最小値ＰAよりも小さい場合には、流路内に漏れが生じていると判断する。これは、圧力センサ２３，２４の測定によって求められた流入量および流出量が、本来の流体の流入量（電動シリンジポンプ１５によって送り込まれた流体の量）よりも小さいからである。ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路内には流体の流れを遮断する部分は存在しないため、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路のどこに漏れが生じても、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも小さくなる。そこで、図示しない表示手段に「漏れ」を表す表示を行う（ステップＳ１０）。なお、ステップＳ９における漏れの検知に当たっては、最小値ＰAとは別に、漏れ検知のための基準値ＰC（例えば１．０ｋＰａ）を設定し、ステップＳ９において、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24を基準値ＰCと比較してもよい。また、漏れの検知に関しては、電動シリンジポンプ１５を作動させた後の、一瞬のみの圧力センサ２３，２４の値を求めるのではなく、ある期間（例えば１秒間）の測定値の変動を求めると効果的である。すなわち、その期間中に流体（例えば空気）の漏れが進行して圧力が低下するので、例えば１秒の間に圧力が低下したか低下しなかったかを確認すると、漏れの判断がより容易にできる。
【００３３】
ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９において、「正常」とも「詰まり」とも「漏れ」とも判断されなかった場合には、「その他の異常」として、図示しない表示手段に表示する（ステップＳ１１）。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、圧力センサ２３，２４の検知した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも所定の範囲（例えば１．６〜２．４ｋＰａ）内であれば、生化学反応カートリッジ１が正常であると判断できる。一方、圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24の少なくとも一方がその範囲外であれば、生化学反応カートリッジ１が異常であると判断できる。また、圧力センサ２３の測定した圧力上昇値Ｐ23が大きく、圧力センサ２４が測定した圧力上昇値Ｐ24が小さい場合には、「詰まり」と判断でき、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも小さい場合には、「漏れ」と判断できる。
【００３５】
なお、前記した例では、便宜上、異常の判定のためのステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９を別々に行うように説明したが、実際にはこれらのステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９は実質的に同時に行われることが好ましい。
【００３６】
前記したステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９によって異常と判定された場合には、生化学反応カートリッジ１は不良と判断されて廃棄される。しかし、ステップＳ５において正常と判定された場合には、その生化学反応カートリッジの、他の流路の検査を行う。すなわち、流入用の流体出入口、流出用の流体出入口、１つの管路、および他の管路の設定はリセットし、新たに設定し直すことになる。例えば、ノズル入口３ｇを流入用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｏを流出用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｇに接続されるチューブ２１を１つの管路とし、ノズル入口３ｏに接続されるチューブ２２を他の管路とすることができる。この場合、図６に示すように、ノズルブロック１９，２０の電動切換バルブを作動させて、ノズル１７ｇのみが電動シリンジポンプ１５に対して連通し、ノズル１８ｏのみが電動シリンジポンプ１６に対して連通するようにする。そして、前記したステップＳ３〜Ｓ１１を行って、ノズル入口３ｇからノズル入口３ｏに至る流路の検査を行う。同様に、生化学反応カートリッジ１の全ての流路に対して同様な検査を行ってもよい。しかし、例えば洗浄液のみが流れる流路等を除いて、主要な流路に関してのみ検査を行ってもよい。
【００３７】
以上説明した流路の検査は、生化学反応カートリッジ１の製造時の出荷前検査として行ってもよいが、生化学反応カートリッジ１を用いて生化学反応を行う際の直前の検査として行ってもよい。
【００３８】
本実施形態では、検査を行う際に流路に流す流体として空気を用いており、検査用の特別の流体を用意する必要がない。しかし、生化学反応カートリッジ１およびその生化学反応カートリッジ１内で行われる生化学反応に悪影響を与えない限り、別の気体または液体を用いてもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態の検査装置を、生化学反応カートリッジ１に生化学反応を行わせる生化学処理装置としての機能も兼ね備えたものにすることもできる。そのような構成について、以下に詳細に説明する。
【００４０】
生化学処理装置としても機能する検査装置は、図示しないが、テーブル１４の周囲に、電磁石と２つのペルチェ素子が配置されている。電磁石は、生化学反応カートリッジ１内に電磁力を作用させるためのものであり、２つのペルチェ素子は、生化学反応カートリッジ１の温度を制御するものである。具体的には、一方のペルチェ素子は、後述するＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）によるＤＮＡ増幅時に温度制御するためのものである。他方のペルチェ素子は、後述する、増幅した検体のＤＮＡとＤＮＡプローブ３２とのハイブリダイゼーション時に温度制御するとともに、ハイブリダイゼーションしなかった検体ＤＮＡの洗浄時に温度制御するためのものである。
【００４１】
生化学反応カートリッジ１の各チャンバ５ａ〜５ｔには、検体の処理を行うための様々な液体が、上部あるいはノズル入口３から注入される。その一例を示すと、チャンバ５ａには、抗凝固剤であるＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）を含む細胞を溶解する第１の溶解剤が、チャンバ５ｂには、界面活性剤等のタンパク質変性剤を含む第２の溶解剤がそれぞれ収容される。チャンバ５ｃには、ＤＮＡが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が収容される。チャンバ５ｌ、チャンバ５ｍには、ＤＮＡの抽出の際にＤＮＡの精製を行うために用いられる第１、第２の抽出洗浄剤がそれぞれ収容される。チャンバ５ｄには、ＤＮＡを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファからなる溶出液が収容される。チャンバ５ｇには、ＰＣＲに必要な薬剤、すなわち、プライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光剤を含むＣｙ３−ｄＵＴＰ（アマシャム バイオサイエンス株式会社製の蛍光標識）等の混合液が収容される。チャンバ５ｈ，５ｊには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質（蛍光標識）付きの検体ＤＮＡと蛍光物質（蛍光標識）とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤が収容される。チャンバ５ｉには、ＤＮＡマイクロアレイ１２を含むチャンバ９内を乾燥させるためのアルコールが収容される。
【００４２】
なお、チャンバ５ｅは血液のＤＮＡ以外の塵埃を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｆは、チャンバ５ｌ，５ｍからの第１、第２の抽出洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｒは第１、第２の洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｋ，５ｏ，５ｔは、溶液がノズル入口に流れ込まないようにするために設けられたブランクのチャンバである。
【００４３】
本実施形態では、この生化学反応カートリッジ１に血液等の液体状の検体を注入して、前記した検査装置（図１参照）にセットする。そして、生化学反応カートリッジ１の内部で、ＤＮＡ等の抽出および増幅を行わせ、増幅された検体ＤＮＡと生化学反応カートリッジ１の内部にあるＤＮＡマイクロアレイ１２のＤＮＡプローブとの間で、ハイブリダイゼーションを行わせる。一方、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質（蛍光標識）付きの検体ＤＮＡと蛍光物質（蛍光標識）の洗浄を行うことができる。
【００４４】
この検査装置および生化学反応カートリッジ１を用いて、本実施形態において検体の生化学反応を生化学反応カートリッジ１内にて生じさせる方法について具体的に説明する。
【００４５】
まず、作業者が、検体である血液を収容した注射器の針（図示せず）を、生化学反応カートリッジ１の検体入口２ａを塞いでいるゴムキャップ２を貫通させて、注射器内の血液を検体入口２ａからチャンバ７に注入する。そして、作業者は生化学反応カートリッジ１をテーブル１４上に置く。さらに、作業者が、前記したステップＳ１と同様に、図示しないレバーを操作して、ノズルブロック１９，２０を図１の矢印の方向に移動させる。すると、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通して挿入される。
【００４６】
作業者が、図示しない入力部から実験開始の命令を入力すると処理が始まる。図７は生化学反応およびその後処理の手順を説明するフローチャートである。
【００４７】
まず、ステップＳ２１で、制御部２５が、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを制御してノズル入口３ａ，３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ａ内の第１の溶血剤を、血液の入ったチャンバ７に流し込む。このように、ノズル入口３ａにポンプノズル１７ａを挿入して空気を噴出して加圧し、ノズル入口３ｋにポンプノズル１８ｋを挿入して空気を吸引して減圧することによって、チャンバ５ａ内の第１の溶解剤が血液の入ったチャンバ７内に流れ込む。
【００４８】
本実施形態では、空気の供給および吸引のタイミングをずらすことによって、各チャンバへの加圧および減圧を制御してカートリッジ１内の溶液を円滑に流すことができる。さらに、電動シリンジポンプ１６による空気の吸引を、電動シリンジポンプ１５からの空気の噴出開始時からリニアに増加させるなどの細かな制御を行って、溶液をより円滑に流すことも可能である。例えば、溶解剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、ステップＳ２１において、電動シリンジポンプ１９からの空気の吸引を、電動シリンジポンプ１８からの空気の噴出を開始してから１０〜２００ミリ秒後に開始するように制御する。それによると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく、溶液が円滑に流れる。これは、以下の各工程における溶液の移動についても同様である。
【００４９】
また、電動シリンジポンプ１５，１６を用いて空気の供給を容易に制御しつつ、ノズル入口３ａ，３ｏのみを開にして、電動シリンジポンプ１５，１６によって空気の噴出および吸引を交互に繰り返す。こうして、チャンバ７の溶液を流路１０に流し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。あるいは、電動シリンジポンプ１６から空気を連続して噴出することによって、気泡を発生させながら攪拌を行う。このようにして、第１の溶解剤の流動および撹拌の工程（ステップＳ２１）を行う。
【００５０】
次に、ステップＳ２２において、第２の溶解剤の流動および撹拌の工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｂ，３ｋのみを開にして、ステップＳ２１と同様の原理でチャンバ５ｂ内の第２の溶解剤をチャンバ７に流し込む。そして、ステップＳ２１と同様の攪拌を行う。
【００５１】
ステップＳ２３において、磁性体粒子の流動および撹拌の工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｃ，３ｋのみを開にして、ステップＳ２１，Ｓ２２と同様の原理でチャンバ５ｃ内の磁性体粒子をチャンバ７に流し込む。そして、ステップＳ２１と同様の攪拌を行う。このステップＳ２３によって、ステップＳ２１，Ｓ２２において細胞が溶解して得られたＤＮＡが磁性体粒子に付着する。
【００５２】
ステップＳ２４において、磁性体粒子およびＤＮＡの捕捉工程を行う。すなわち、電磁石をオンにし、ノズル入口３ｅ，３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１６から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１５から空気を吸引して、チャンバ７内の溶液をチャンバ５ｅに移動させる。この移動の際に、磁性体粒子およびＤＮＡを、流路１０の電磁石の上方位置で捕捉する。なお、電動シリンジポンプ１５，１６による空気の吸引および噴出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ７と５ｅの間を２回往復させることにより、ＤＮＡの捕捉効率を向上させている。さらに往復回数を増やせば、捕捉効率を一層高めることができる。ただし、処理時間が余分に掛かることになる。
【００５３】
このように、ステップＳ２１〜Ｓ２４にて、幅１〜２ｍｍ程度で高さ０．２〜１ｍｍ程度の小さい流路１０上で、流動状態のＤＮＡを、磁性体粒子を利用して極めて効率良く捕捉する。なお、仮に、捕捉ターゲット物質がＤＮＡではなく、ＲＮＡまたはタンパク質の場合にも同様に効率の良い捕捉が行える。
【００５４】
ステップＳ２５において、第１の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程を行う。すなわち、電磁石をオフにし、ノズル入口３ｆ，３ｌのみを開とする。そして、電動シリンジポンプ１６から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１５から空気を吸引して、チャンバ５ｌ内の第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｆに移動させる。この際に、ステップＳ２４で捕捉された磁性体粒子およびＤＮＡが、抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。さらに、電磁石をオンにして、ステップＳ２４と同様の原理で磁性体粒子およびＤＮＡと抽出洗浄液とをチャンバ５ｌ内とチャンバ５ｆの間を２回往復させる。それによって、洗浄された磁性体粒子およびＤＮＡを流路１０の電磁石の上方位置に回収し、第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｌに戻す。
【００５５】
ステップＳ２６において、第２の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程を行う。ここでは、ノズル入口３ｆ，３ｍのみを開いてステップＳ２５と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ５ｍ内の第２の抽出洗浄液と、磁性体粒子およびＤＮＡとを移動させて、磁性体粒子およびＤＮＡをさらに洗浄してから電磁石１４の上方位置に回収し、第２の抽出洗浄液をチャンバ５ｍに戻す。
【００５６】
ステップＳ２７において、電磁石１４をオンにしたまま、ノズル入口３ｄ，３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ｄ内の溶出液をチャンバ８に移動させる。この溶出液の作用によって、磁性体粒子とＤＮＡが分離し、ＤＮＡのみが溶出液とともにチャンバ８に移動し、磁性体粒子は流路１０内に残る。
【００５７】
次に、ステップＳ２８において、溶出されたＤＮＡの増幅工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｇ，３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ｇ内のＰＣＲ用薬剤（例えば、プライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光標識等の混合液）をチャンバ８に流し込む。さらに、ノズル入口３ｇ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１５，１６による空気の噴出および吸引を交互に繰り返し、チャンバ８の溶液を流路１１に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子を制御して、チャンバ８内の溶液を９６℃の温度に１０分保持した後に、９６℃・１０秒、５５℃・１０秒、７２℃・１分のサイクルを３０回繰り返してＰＣＲを行い、溶出されたＤＮＡを増幅する。
【００５８】
ステップＳ２９で、ハイブリダイゼーション工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｇ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引して、チャンバ８内の溶液をチャンバ９に移動させる。さらに、ペルチェ素子を制御して、チャンバ９内の溶液を４５℃で２時間保持し、ハイブリダイゼーションを行わせる。この時、電動シリンジポンプ１５，１６による空気の噴出および吸引を交互に繰り返して、チャンバ９内の溶液を流路６ｔに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行いながら、ハイブリダイゼーションを進める。
【００５９】
ステップＳ３０において、第１の洗浄液による洗浄工程を行う。すなわち、ステップＳ２９と同様に４５℃に保持したまま、今度はノズル入口３ｈ、３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ９内の溶液をチャンバ５ｒに移動させるとともに、チャンバ５ｈ内の第１の洗浄液を、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに流し込む。このように、ノズル入口３ｈにポンプノズル１７ｈを挿入し空気を噴出して加圧し、ノズル入口３ｒにポンプノズル１８ｒを挿入し空気を吸引して減圧することによって、チャンバ５ｈ内の第１の洗浄液が、チャンバ９を通してチャンバ５ｒ内に流れ込む。電動シリンジポンプ１５，１６の吸引および噴出を交互に繰り返して、この溶液をチャンバ５ｈ，９，５ｒの間を２回往復させ、最後にチャンバ５ｈに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識とが洗浄される。
【００６０】
ステップＳ３１において、第２の洗浄液による洗浄工程を行う。すなわち、ステップＳ２９，Ｓ３０と同様に４５℃に保持したまま、ノズル入口３ｊ、３ｒのみを開いて、ステップＳ３０と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ５ｊ内の第２の洗浄液を、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに流し込んでＤＮＡの洗浄をさらに行い、最後に溶液をチャンバ５ｊに戻す。
【００６１】
ステップＳ３２で、アルコールの流動および乾燥の工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｉ，３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引して、チャンバ５ｉ内のアルコールを、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに移動させる。その後に、ノズル入口３ｉ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引してチャンバ９内を乾燥させる。
【００６２】
以上述べたステップＳ２１〜Ｓ３２によって、検体の生化学反応（例えばＤＮＡのハイブリダイゼーション）を生化学反応カートリッジ１内で行わせることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、ノズル入口３ａ〜３ｔがカートリッジ１の２つの面、つまり両側部に集中して設けられている。そのため、電動シリンジポンプ１５，１６、電動切換バルブ、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを内蔵したノズルブロック１９，２０等の形状や配置を単純化することができる。さらに、必要なチャンバや流路を確保しながら、ノズルブロック１９，２０により生化学反応カートリッジ１を同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔをノズル入口３ａ〜３ｔに挿入できる。それによって、ノズルブロック１９，２０の構成も簡単にすることができる。また、ノズル入口３ａ〜３ｔを全て同じ高さに直線的に並ぶように配置することによって、ノズル入口３ａ〜３ｔに接続される流路４ａ〜４ｔの高さは全て同じになり、流路４ａ〜４ｔの作製が容易になる。
【００６４】
以上説明した処理工程（ステップＳ２１〜Ｓ３２）の後に、作業者が図示しないレバーを操作して、ノズルブロック１９，２０を生化学反応カートリッジ１から離れる方向に移動させる。それによって、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが生化学反応カートリッジ１のノズル入口３ａ〜３ｔから外れる。そして、ＤＮＡマイクロアレイ１２に捕捉された、ハイブリダイゼーションされたＤＮＡを、図示しない蛍光検出ユニットによって検出する（ステップＳ３３）。
【００６５】
以上説明した通り、本実施形態の生化学反応カートリッジ１は、検体の注入口と、検体が入るチャンバと、試薬が入ったチャンバと、検体・試薬の混合液・反応液が流れるチャンバと、流路と、複数のノズル入口とを有する。ノズル入口はチャンバに連通しており、ノズル入口とチャンバの間の流路には空気が存在している。ノズル入口３ａ〜３ｔに加圧または減圧を行うノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが挿入され、このノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔによって空気が加圧または減圧されると、検体や試薬が各チャンバ間を移動する。その結果、生化学反応カートリッジ１の内部で一連の生化学反応が行われる。前記したように蛍光物質が標識されているＤＮＡを検体として用いると、生化学反応の結果は蛍光の強度を検出することで求められる。
【００６６】
本実施形態では、前記した検査装置が、生化学反応装置としても機能する。逆に言うと、本実施形態によると、生化学反応カートリッジ１が装着される生化学反応装置に、従来存在しなかった、流路の異常の検査装置を含ませることが可能になっている。特に、電動シリンジポンプ１５，１６、チューブ２１，２２、ノズルブロック１９，２０、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔ、電動切換バルブ、および制御部２５は、流路の異常の検査と生化学反応とに共通に用いることができる。従って、装置の簡略化、省スペース化、および低コスト化の効果が極めて大きい。また、異常の検査と生化学反応とを同一装置で続けて行うことができるため、作業が容易になるとともに、作業時間の短縮が図れる。
【００６７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の検査装置について説明する。図８に示すように、本実施形態の検査装置には、チューブ２１に１つの圧力センサ２３のみが配置され、圧力センサ２４は省略されているが、それ以外の構成は全て第１の実施形態と同様である。
【００６８】
本実施形態における生化学反応カートリッジ１の異常検査方法について、図９のフローチャートを参照して説明する。ここでは、ノズル入口３ｄからノズル入口３ｌに至る流路の検査を行う例について述べる。まず、ノズルブロック１９，２０のポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通させて挿入する（ステップＳ４１）。次に、ノズルブロック１９，２０の電動切換バルブを作動させて、ノズル１７ｄとノズル１８ｌのみが電動シリンジポンプ１５，１６にそれぞれ連通するようにする（ステップＳ４２）。
【００６９】
次に、電動シリンジポンプ１６のピストンを図８の矢印方向に動かして負圧を発生させる（ステップＳ４３）。このとき、電動シリンジポンプ１５は、ピストンが動かないように固定しておく。このように電動シリンジポンプ１６を作動させることによって、詰まりや漏れが無ければ、流体（例えば空気）の大部分は以下の経路を通って吸引される。この流路とは、チューブ２１、ノズル１７ｄ、ノズル入口３ｄ、流路４ｄ、チャンバ５ｄ、流路６ｄ、流路１０の、流路６ｄと流路６ｌの間の部分、流路６ｌ、チャンバ５ｌ、流路４ｌ、ノズル入口３ｌ、ノズル１８ｌ、チューブ２２である。この流路以外の連通した流路にも、圧力の降下に応じて流体の流れは生じる。生化学反応カートリッジ１内は連通しているので、詰まりや漏れが無ければ、電動シリンジポンプ１６の作動によって生化学反応カートリッジ１内は全て一様に圧力降下するはずである。このことを確認するために、本実施形態では、圧力センサ２３によって、流入側のチューブ２１内の圧力降下を測定する（ステップＳ４４）。そして、圧力センサ２３によって測定された圧力降下が、所定の範囲内に入っていれば、ノズル入口３ｄからノズル入口３ｌに至る経路内に異常が無いとみなす。
【００７０】
例えば本実施形態では、異常が無い場合には、電動シリンジポンプ１５を５秒間作動させることによって、ピストンが１０ｍｍ移動し、経路内が全て２ｋＰａだけ圧力が降下するように設定されている。ここで、例えば許容誤差を０．４ｋＰａとすると、許容できる最小値ＰAが１．６ｋＰａと設定される。そして、圧力センサ２３によって測定された圧力降下値Ｐ23が、１．６ｋＰａ以上になっているかどうかを調べる（ステップＳ４５）。圧力センサ２３の圧力降下値Ｐ23が１．６ｋＰａ以上である場合には、正常と判断して、図示しない表示手段に「正常」を表す表示を行う（ステップＳ４６）。そして、ノズル入口３ｄからノズル入口３ｌに至る流路の検査を終了する。
【００７１】
圧力センサ２３の圧力降下値Ｐ23が１．６ｋＰａより小さい場合には、流路内の詰まり、または流体の漏れの原因となる亀裂や穴のような不具合などの異常が発生していると判断し、図示しない表示手段に「異常」を表す表示を行う（ステップＳ４７）。なお、電動シリンジポンプ１６を作動させた後の、一瞬のみの圧力センサ２３の値を求めるのではなく、ある期間（例えば１秒間）の測定値の変動を求めると、特に漏れの原因となる亀裂や穴などの不具合の検知に効果的である。すなわち、その期間中に流体（例えば空気）が流路内に流入するため、圧力が上昇するので、例えば１秒の間に圧力が上昇したか上昇しなかったかを確認すると、漏れの原因となる不具合の検知がより容易にできる。
【００７２】
本実施形態では、ステップＳ４２において、電動シリンジポンプ１６を作動させて流路内を減圧している。この方法によると、生化学反応カートリッジ１内に何らかの流体を収容している場合に、仮に生化学反応カートリッジ１内に流体の漏れの原因となる亀裂や穴などの不具合が生じていても、収容している流体が検査時に外部に漏れることがないという利点がある。
【００７３】
しかし、第１の実施形態と同様に、流路内を加圧する場合にも、本実施形態のように１個の圧力センサ２３のみによって異常の検査を行うことができる。
【００７４】
なお、第１の実施形態のように２個の圧力センサ２３，２４を用い、かつ第２の実施形態のように流路内を減圧して検査を行うようにすることもできる。
【００７５】
また、以上の第１の実施形態、第２の実施形態とも、生化学反応カートリッジ１がチャンバを有しているが、チャンバを有さない生化学反応カートリッジを用いることもできる。その場合でも、前記したのと同様の方法で、生化学反応カートリッジ内部の流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を検査することが可能である。
【００７６】
さらに、いずれの実施形態も圧力センサを用いて圧力あるいは圧力の変化を測定しているが、流量センサを用いて流量を測定しても良い。
【００７７】
前記の実施形態では、検査すべき生化学反応カートリッジの流路において実際に測定された圧力または圧力変化（あるいは流入量または流出量）を、予め求められている、正常な流体の流れに伴う圧力または圧力変化（あるいは流入量または流出量）と比較した。この比較対象となる、正常な流体の流れに伴う圧力または圧力変化（あるいは流入量または流出量）は、計算によって求めた理論値であってもよいが、異常がないことが予め判っている生化学反応カートリッジを用いて実験的に求めた実験値であってもよい。また、異常の判定においては、これらを比較した際に、両者が一致する場合のみを異常なしとしてもよいが、前記した実施形態のように、ある程度の誤差を許容して、上限値と下限値を設定し、その範囲内に入るものを異常なしと判定してもよい。許容される誤差の範囲に関しては、使用者がその都度任意に設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態の生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジが装着されていない状態の模式的平面図である。
【図２】図１に示す生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジが装着された状態の模式的平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において用いられる生化学反応カートリッジの斜視図である。
【図４】図３に示す生化学反応カートリッジの平面断面図である。
【図５】図１，２に示す検査装置による生化学反応カートリッジの検査方法のフローチャートである。
【図６】図１に示す生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジの他の流路の検査を行う状態を示す模式的平面図である。
【図７】図１，２に示す検査装置を生化学反応処理装置として機能させる際の処理方法のフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジが装着された状態の模式的平面図である。
【図９】図８に示す検査装置による生化学反応カートリッジの検査方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 生化学反応カートリッジ
２ａ 検体入口（流体出入口）
３ａ〜３ｔ ノズル入口（流体出入口）
４ａ〜４ｔ，６ａ〜６ｔ，１０，１１ 流路
５ａ〜５ｔ，７，８，９ チャンバ
１５，１６ 電動シリンジポンプ
２１，２２ チューブ（管路）
２３，２４ 圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体中の細胞、微生物、染色体、核酸等のサンプルを抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応等の生化学反応を利用して検出するための生化学反応カートリッジの検査方法および検査装置と生化学処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の検体を分析する分析装置には、抗原抗体反応を利用した免疫学的な方法や、核酸ハイブリダイゼーションを利用する方法がある。免疫学的な方法の一例では、被検出物質と特異的に結合する抗体または抗原等のタンパク質をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、またはガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質との抗原抗体反応を行わせる。核酸ハイブリダイゼーションを利用する方法の一例では、一本鎖の核酸をプローブとして用い、微粒子、ビーズ、ガラス板等の固相表面に固定して、検体中の被検出物質と核酸ハイブリダイゼーションを行わせる。これらの方法は、酵素、蛍光物質、または発光性物質等の、検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を有する標識化物質である標識化抗体、標識化抗原、または標識化核酸等を用いる。そして、抗原抗体化合物またはハイブリダイズされた二本鎖の核酸を検出して、被検出物質（ターゲット）の有無の検出やその定量を行う。
【０００３】
これらの技術を発展させたものとして、例えば特許文献１には、互いに異なる塩基配列を有する多数のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）プローブを、基板上にアレイ状に並べた、いわゆるＤＮＡアレイが開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、ＤＮＡアレイと同様な構成のタンパク質アレイを作製する方法が開示されている。このように、ＤＮＡアレイやタンパク質アレイ等を用いることによって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。
【０００５】
また、様々な検体分析における、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化等の目的で、内部で生化学反応を行わせる使い捨て可能な生化学反応カートリッジが提案されている。例えば、特許文献２においては、ＤＮＡアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配設する構成が開示されている。この生化学反応カートリッジによると、圧力差を利用して溶液を各チャンバへ移動させることにより、検体中のＤＮＡの抽出、増幅、またはハイブリダイゼーション等の反応を内部で行わせることが可能である。
【０００６】
そして、このような生化学反応カートリッジ内に外部から溶液を注入する方法としては、外部の電動シリンジポンプや真空ポンプを利用する方法がある。また、生化学反応カートリッジ内部で溶液を移動する方法としては、圧力差以外にも、重力や毛細管現象や電気泳動を利用する方法が知られている。さらに、生化学反応カートリッジの内部に配設できる小型のマイクロポンプとして、特許文献２にはダイアフラムポンプ、特許文献３には発熱素子を利用したポンプ、特許文献４には圧電素子を利用したポンプがそれぞれ開示されている。
【０００７】
一方、特許文献５には、生化学反応カートリッジではないが、試験管状の容器から液体サンプルを吸引して、試験管状または皿状の反応容器に分注する装置が開示されている。この分注装置では、液体サンプルを吸引する動作の終了後であって、液体サンプルを吐出する動作を開始する前の所定のタイミングにおいて、サンプルプローブとポンプを結ぶ管路内の圧力が測定される。そして測定圧力が所定の圧力値よりも低いときに、サンプルプローブの詰まりと判別される。
【０００８】
また、特許文献６には、特許文献５と同様な分注装置において、チューブ内のサンプルプローブ側に位置する第１の点と、チューブ内の分注シリンジ側に位置する第２の点との圧力差を測定する分注装置が開示されている。この圧力差に基づいて、サンプルプローブ内が閉塞状態であるか否かが判断される。
【特許文献１】米国特許第５４４５９３４号明細書
【特許文献２】特表平１１−５０９０９４号公報
【特許文献３】特許第２８３２１１７号明細書
【特許文献４】特開２０００−２７４３７５号公報
【特許文献５】特開平１１−０８３８６８号公報
【特許文献６】特開２００１−２４２１８２号公報
【非特許文献１】アンジェリカ ロイキング（Angelika Lueking）他５名、「プロテイン マイクロアレイズ フォー ジーン エクスプレッション アンド アンチボディ スクリーニング（Protein Microarrays for Gene Expression and Antibody Screening）」、アナリティカル バイオケミストリー（Analytical Biochemistry） Vol.270(1)、アカデミック プレス（Academic Press）、１９９９年５月１５日、p.103〜111
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
生化学反応カートリッジでは、流路の詰まりや流体の漏れなどの異常があると、液体の移動が正しく行われず、反応に大きな影響を及ぼす。しかしながら、従来の生化学反応カートリッジは、流路の詰まりの有無や、生化学反応カートリッジ全体における、流体の漏れの原因となる亀裂、穴、剥がれ等の不具合の有無を簡単に検査できる構造にはなっていない。特許文献５，６には、試験管状の容器と容器の間を移動するプローブを有する分注装置における詰まり検知の方法が開示されている。しかし、小型の生化学反応カートリッジ内の微細な流路の詰まりや流体の漏れを容易に検知するための検査装置は、従来実現していない。
【００１０】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、生化学反応カートリッジの流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を簡単に精度良く検査する検査方法および検査装置と生化学処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の流路と、流路に連通する複数の流体出入口とを有し、流体出入口を除いて流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジの検査方法において、複数の流体出入口のうちの少なくとも１つを流入用、他の流体出入口のうちの少なくとも１つを流出用として設定し、流入用として設定された流体出入口を１つの管路と接続し、流出用として設定された流体出入口を他の管路と接続し、かつ、流入用または流出用として設定されていない流体出入口を封止するステップと、流入用として設定された流体出入口に接続された管路から、流出用として設定された流体出入口に接続された他の管路まで連通する経路内に、流体を流れさせるステップと、流体が経路内を流れる際の、流入用として設定された流体出入口に接続された管路内の圧力または圧力変化または管路からの流体の流入量、および／または流出用として設定された流体出入口に接続された他の管路内の圧力または圧力変化または他の管路への流体の流出量を測定するステップと、測定された圧力または圧力変化または流入量または流出量を、予め求められている、正常な経路内の流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流入量または流出量と比較して、異常の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、複数の流路と、流路に連通する複数の流体出入口とを有し、流体出入口を除いて流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジのための検査装置において、複数の流体出入口をそれぞれ独立して選択的に開放または封止するバルブ機構と、各々が、バルブ機構により開放された流体出入口の少なくとも１つに接続可能な、複数の管路と、複数の管路のうちの少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの圧力センサまたは流量センサと、バルブ機構により開放された流体出入口のうちの少なくとも１つに接続された１つの管路から、バルブ機構により開放された他の流体出入口に接続された他の管路に至る流体の流れを生じさせるように、ポンプを作動させることができ、かつ、流体の流れを生じさせた際に圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力変化または流量を、予め求められている、正常な経路内の流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流量と比較して、異常の有無を判定する制御部と、を有することをもう１つの特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、生化学反応カートリッジ内の微細な流路やチャンバに、詰まりや、漏れの原因となる不具合を、容易に検知することができる。
【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添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１，２には、本発明の一実施形態における生化学反応カートリッジ１の検査装置が概略的に示されている。図１は生化学反応カートリッジ１が装着されていない状態、図２は生化学反応カートリッジ１が装着された状態を示している。
【００１６】
本実施形態の検査装置は、ベース１３上に、生化学反応カートリッジ１が載置されるテーブル１４を有している。テーブル１４の両側には、電動シリンジポンプ１５，１６と、チューブ（管路）２１，２２を介して電動シリンジポンプ１５，１６とそれぞれ連通しているノズルブロック１９，２０がそれぞれ配置されている。ノズルブロック１９，２０は、電動シリンジポンプ１５，１６によって空気を排出または吸引するための出入口であり、それぞれ１０個ずつのポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを有している。さらに、ノズルブロック１９，２０内には、図示しない複数の公知の電動切換バルブ（バルブ機構）が配置されている。チューブ２１，２２にはそれぞれ圧力センサ２３，２４が接続されている。電動シリンジポンプ１５，１６と、ノズルブロック１９，２０内の電動切換バルブと、圧力センサ２３，２４は制御部２５に接続されている。
【００１７】
電動切換バルブは、制御部２５に制御されて、各ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔの電動シリンジポンプ１５，１６への接続を独立して制御する。すなわち、複数のポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔのうちの選択されたものだけを電動シリンジポンプ１５，１６に連通させた状態と、すべてを電動シリンジポンプ１５，１６に連通させた状態と、すべてを閉じた状態とを、任意に切り換えられる。
【００１８】
ノズルブロック１９，２０は、図示しないレバーの操作によって、テーブル１４に向かって互いに近接するように、図１の矢印方向に移動可能である。それによって、ノズルブロック１９，２０のポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔは、テーブル１４上の生化学反応カートリッジ１の、後述するノズル入口３ａ〜３ｔに対して、挿入（図２参照）および脱出可能である。
【００１９】
次に、この検査装置の検査対象となる生化学反応カートリッジ１の一例について、図３，４を参照して詳細に説明する。本実施形態の生化学反応カートリッジ１は、血液等の液体状の検体が注入されて、内部で、ＤＮＡの抽出および増幅、ハイブリダイゼーション反応、蛍光標識付きの検体ＤＮＡおよび蛍光標識の洗浄などの工程が行われる。各工程の詳細については後述する。
【００２０】
生化学反応カートリッジ１の本体（筐体）は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂から構成されている。これらは透明または半透明であるが、生化学反応カートリッジ１内の反応物についての光学的な測定を必要としない場合は、透明な材質でなくてもよい。
【００２１】
図３に示すように、生化学反応カートリッジ１の上部には、注射器等を用いて血液等の検体を注入するための検体入口（流体出入口）２ａが設けられ、ゴムキャップ２により封止されている。また、生化学反応カートリッジ１の一方の側面には、内部の溶液を移動させるためにノズルを挿入して加圧または減圧を行うための複数のノズル入口（流体出入口）３ａ〜３ｊが設けられ、ゴムキャップ３により封止されている。なお、他方の側面にもノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。
【００２２】
図４は生化学反応カートリッジ１の平面断面図を示している。前記したように片側の側面には１０個のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、反対側の側面にも１０個のノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。各ノズル入口３ａ〜３ｔのほとんどは、空気が流れる空気流路４ａ〜４ｔを介して、溶液を貯蔵する場所または反応を起こす場所であるチャンバ５ａ〜５ｔにそれぞれ連通している。つまり、ノズル入口３ａ〜３ｊは流路４ａ〜４ｊを介してチャンバ５ａ〜５ｊに連通している。反対側のノズル入口３ｋ，３ｌ，３ｍ，３ｏ，３ｒ，３ｔは、それぞれ流路４ｋ，４ｌ，４ｍ，４ｏ，４ｒ，４ｔを介してチャンバ５ｋ，５ｌ，５ｍ，５ｏ，５ｒ，５ｔに連通している。ただし、本実施形態では、ノズル入口３ｎ，３ｐ，３ｑ，３ｓはチャンバに連通しておらず予備になっており、使用されない。
【００２３】
検体入口２ａはチャンバ７に連通し、チャンバ７は流路６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｋを介してチャンバ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｋに連通しているとともに、流路１０を介してチャンバ８に連通している。チャンバ８は流路６ｇ，６ｏを介してチャンバ５ｇ，５ｏに連通しているとともに、流路１１を介してチャンバ９に連通している。チャンバ９は流路６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｒ，６ｔを介してチャンバ５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｒ，５ｔに連通している。また、流路１０は流路６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｌ，６ｍを介してチャンバ５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｌ，５ｍに連通している。
【００２４】
チャンバ９の底面には角孔が開けられ、この角孔に、ＤＮＡマイクロアレイ１２が、プローブ面を上にして貼り付けられている。ＤＮＡマイクロアレイ１２は、１平方インチ（約６４５ｍｍ2）程度の大きさを持つガラス板の固相表面に、数十〜数十万種類の異なるＤＮＡプローブが高密度に並べられたものである。本実施形態では、このＤＮＡマイクロアレイ１２を用いて、検体中のＤＮＡとハイブリダイゼーション反応を行わせることによって、一度に数多くの遺伝子を検査できる。これらのＤＮＡプローブはマトリックス状に規則正しく並べられており、それぞれのＤＮＡプローブのアドレス（何行・何列と示される位置）を、情報として容易に取り出すことができる。なお、検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウィルス、細菌、疾患関連遺伝子、各個人の遺伝子多型等がある。
【００２５】
本実施形態では、図３，４に示す生化学反応カートリッジ１を、図１に示す検査装置に装着して（図２参照）、生化学反応カートリッジ１の流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を検査する。この検査方法のフローチャートが、図５に示されている。なお、ここで説明するのは、生化学反応カートリッジ１のうち、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路の異常の検査を行う例である。
【００２６】
以下に示す例では、ノズル入口３ｅを流入用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｍを流出用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｅに接続されるチューブ２１が１つの管路、ノズル入口３ｍに接続されるチューブ２２が他の管路ということになる。しかし、これらは、便宜上このような呼び方をしているに過ぎず、このような設定に限定されるわけではない。検査のたびに、流入用の流体出入口と流出用の流体出入口は、多数のノズル入口３ａ〜３ｔの中から任意に選択され、例えば、チューブ２２が１つの管路になってチューブ２１が他の管路になる場合もあり得る。したがって、１つの検査が終わると、流入用の流体出入口、流出用の流体出入口、１つの管路、および他の管路の設定はリセットされる。また、検査を行わない場合には、このような呼び方をする意義はない。
【００２７】
まず、作業者が、図１に示す検査装置のテーブル１４上に生化学反応カートリッジ１を置く。そして、作業者が、図示しないレバーを操作することにより、ノズルブロック１９，２０を図１の矢印方向に移動させる。すると、図２に示すように、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通して挿入される（ステップＳ１）。
【００２８】
それから、ノズルブロック１９の電動切換バルブを作動させて、ノズル１７ｅのみが電動シリンジポンプ１５に対して連通するようにする。また、ノズルブロック２０の電動切換バルブを作動させて、ノズル１８ｍのみが電動シリンジポンプ１６に対して連通するようにする（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、電動シリンジポンプ１５のピストンを図２の矢印方向に動かして圧力を発生させる（ステップＳ３）。このとき、電動シリンジポンプ１６は、ピストンが動かないように固定しておく。このように電動シリンジポンプ１５を作動させることによって詰まりや漏れが無ければ、流体（例えば空気）の大部分が以下の経路を流れる。すなわち、圧力および流体は、まずチューブ２１、ノズルブロック１９のノズル１７ｅ、ノズル入口３ｅ、流路４ｅ、チャンバ５ｅ、および流路６ｅを伝わる。そして、流体は、流路１０の、流路６ｅと流路６ｍの間の部分を流れ、さらに流路６ｍ、チャンバ５ｍ、流路４ｍ、ノズル入口３ｍ、およびノズルブロック２０のノズル１８ｍを介して、チューブ２２に至る。上記の流路以外の連通した流路にも、圧力の上昇に応じて流体の流れは生じる。生化学反応カートリッジ１内は連通しているので、詰まりや漏れが無ければ、電動シリンジポンプ１５の作動によって生化学反応カートリッジ１内は全て一様に圧力上昇するはずである。このことを確認するために、本実施形態では、圧力センサ２３によって、流入側のチューブ２１内の圧力上昇を測定するとともに、圧力センサ２４によって、流出側のチューブ２２内の圧力上昇を測定する（ステップＳ４）。そして、圧力センサ２３，２４によって測定された圧力上昇が、所定の範囲内に入っていれば、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る経路内に異常が無いとみなす。
【００３０】
例えば本実施形態では、異常が無い場合には、電動シリンジポンプ１５を５秒間作動させることによって、ピストンが１０ｍｍ移動し、経路内が全て２ｋＰａだけ圧力が上昇するように設定されている。ここで、例えば許容誤差を±０．４ｋＰａとすると、許容できる最小値ＰAが１．６ｋＰａ、最大値ＰBが２．４ｋＰａと設定される。そして、圧力センサ２３，２４によって測定された圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24が、１．６〜２．４ｋＰａの範囲内に入っているかどうかを調べる（ステップＳ５）。そして、圧力センサ２３，２４の圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも１．６〜２．４ｋＰａの範囲内にある場合には、正常と判断して、図示しない表示手段に「正常」を表す表示を行う（ステップＳ６）。そして、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路の検査を終了する。
【００３１】
圧力センサ２３，２４の圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24の少なくとも一方が１．６〜２．４ｋＰａの範囲外であった場合には、圧力センサ２３，２４のそれぞれの圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24について検討する。すなわち、圧力センサ２３が測定した圧力上昇値Ｐ23を最大値ＰBと比較し、圧力センサ２４が測定した圧力上昇値Ｐ24を最小値ＰAと比較する（ステップＳ７）。そして、圧力センサ２３が測定した圧力上昇値Ｐ23が最大値ＰBよりも大きく、かつ、圧力センサ２４が測定した圧力上昇値Ｐ24が最小値ＰAよりも小さい場合には、流路内に詰まりが生じていると判断する。圧力センサ２３の圧力上昇値Ｐ23は流体の流路内への流入量を表し、圧力センサ２４の圧力上昇値Ｐ24は流体の流路からの流出量を表しており、流入量よりも流出量が少ない場合には、流路の詰まりによって流れが阻害されたと思われるからである。そして、図示しない表示手段に「詰まり」を表す表示を行う（ステップＳ８）。
【００３２】
ステップＳ５，Ｓ７において「正常」とも「詰まり」とも判断されなかった場合には、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24を最小値ＰAと比較する（ステップＳ９）。そして、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも最小値ＰAよりも小さい場合には、流路内に漏れが生じていると判断する。これは、圧力センサ２３，２４の測定によって求められた流入量および流出量が、本来の流体の流入量（電動シリンジポンプ１５によって送り込まれた流体の量）よりも小さいからである。ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路内には流体の流れを遮断する部分は存在しないため、ノズル入口３ｅからノズル入口３ｍに至る流路のどこに漏れが生じても、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも小さくなる。そこで、図示しない表示手段に「漏れ」を表す表示を行う（ステップＳ１０）。なお、ステップＳ９における漏れの検知に当たっては、最小値ＰAとは別に、漏れ検知のための基準値ＰC（例えば１．０ｋＰａ）を設定し、ステップＳ９において、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24を基準値ＰCと比較してもよい。また、漏れの検知に関しては、電動シリンジポンプ１５を作動させた後の、一瞬のみの圧力センサ２３，２４の値を求めるのではなく、ある期間（例えば１秒間）の測定値の変動を求めると効果的である。すなわち、その期間中に流体（例えば空気）の漏れが進行して圧力が低下するので、例えば１秒の間に圧力が低下したか低下しなかったかを確認すると、漏れの判断がより容易にできる。
【００３３】
ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９において、「正常」とも「詰まり」とも「漏れ」とも判断されなかった場合には、「その他の異常」として、図示しない表示手段に表示する（ステップＳ１１）。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、圧力センサ２３，２４の検知した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも所定の範囲（例えば１．６〜２．４ｋＰａ）内であれば、生化学反応カートリッジ１が正常であると判断できる。一方、圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24の少なくとも一方がその範囲外であれば、生化学反応カートリッジ１が異常であると判断できる。また、圧力センサ２３の測定した圧力上昇値Ｐ23が大きく、圧力センサ２４が測定した圧力上昇値Ｐ24が小さい場合には、「詰まり」と判断でき、圧力センサ２３，２４が測定した圧力上昇値Ｐ23，Ｐ24がいずれも小さい場合には、「漏れ」と判断できる。
【００３５】
なお、前記した例では、便宜上、異常の判定のためのステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９を別々に行うように説明したが、実際にはこれらのステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９は実質的に同時に行われることが好ましい。
【００３６】
前記したステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９によって異常と判定された場合には、生化学反応カートリッジ１は不良と判断されて廃棄される。しかし、ステップＳ５において正常と判定された場合には、その生化学反応カートリッジの、他の流路の検査を行う。すなわち、流入用の流体出入口、流出用の流体出入口、１つの管路、および他の管路の設定はリセットし、新たに設定し直すことになる。例えば、ノズル入口３ｇを流入用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｏを流出用の流体出入口として設定し、ノズル入口３ｇに接続されるチューブ２１を１つの管路とし、ノズル入口３ｏに接続されるチューブ２２を他の管路とすることができる。この場合、図６に示すように、ノズルブロック１９，２０の電動切換バルブを作動させて、ノズル１７ｇのみが電動シリンジポンプ１５に対して連通し、ノズル１８ｏのみが電動シリンジポンプ１６に対して連通するようにする。そして、前記したステップＳ３〜Ｓ１１を行って、ノズル入口３ｇからノズル入口３ｏに至る流路の検査を行う。同様に、生化学反応カートリッジ１の全ての流路に対して同様な検査を行ってもよい。しかし、例えば洗浄液のみが流れる流路等を除いて、主要な流路に関してのみ検査を行ってもよい。
【００３７】
以上説明した流路の検査は、生化学反応カートリッジ１の製造時の出荷前検査として行ってもよいが、生化学反応カートリッジ１を用いて生化学反応を行う際の直前の検査として行ってもよい。
【００３８】
本実施形態では、検査を行う際に流路に流す流体として空気を用いており、検査用の特別の流体を用意する必要がない。しかし、生化学反応カートリッジ１およびその生化学反応カートリッジ１内で行われる生化学反応に悪影響を与えない限り、別の気体または液体を用いてもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態の検査装置を、生化学反応カートリッジ１に生化学反応を行わせる生化学処理装置としての機能も兼ね備えたものにすることもできる。そのような構成について、以下に詳細に説明する。
【００４０】
生化学処理装置としても機能する検査装置は、図示しないが、テーブル１４の周囲に、電磁石と２つのペルチェ素子が配置されている。電磁石は、生化学反応カートリッジ１内に電磁力を作用させるためのものであり、２つのペルチェ素子は、生化学反応カートリッジ１の温度を制御するものである。具体的には、一方のペルチェ素子は、後述するＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）によるＤＮＡ増幅時に温度制御するためのものである。他方のペルチェ素子は、後述する、増幅した検体のＤＮＡとＤＮＡプローブ３２とのハイブリダイゼーション時に温度制御するとともに、ハイブリダイゼーションしなかった検体ＤＮＡの洗浄時に温度制御するためのものである。
【００４１】
生化学反応カートリッジ１の各チャンバ５ａ〜５ｔには、検体の処理を行うための様々な液体が、上部あるいはノズル入口３から注入される。その一例を示すと、チャンバ５ａには、抗凝固剤であるＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）を含む細胞を溶解する第１の溶解剤が、チャンバ５ｂには、界面活性剤等のタンパク質変性剤を含む第２の溶解剤がそれぞれ収容される。チャンバ５ｃには、ＤＮＡが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が収容される。チャンバ５ｌ、チャンバ５ｍには、ＤＮＡの抽出の際にＤＮＡの精製を行うために用いられる第１、第２の抽出洗浄剤がそれぞれ収容される。チャンバ５ｄには、ＤＮＡを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファからなる溶出液が収容される。チャンバ５ｇには、ＰＣＲに必要な薬剤、すなわち、プライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光剤を含むＣｙ３−ｄＵＴＰ（アマシャム バイオサイエンス株式会社製の蛍光標識）等の混合液が収容される。チャンバ５ｈ，５ｊには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質（蛍光標識）付きの検体ＤＮＡと蛍光物質（蛍光標識）とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤が収容される。チャンバ５ｉには、ＤＮＡマイクロアレイ１２を含むチャンバ９内を乾燥させるためのアルコールが収容される。
【００４２】
なお、チャンバ５ｅは血液のＤＮＡ以外の塵埃を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｆは、チャンバ５ｌ，５ｍからの第１、第２の抽出洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｒは第１、第２の洗浄剤の廃液を溜めるためのチャンバである。チャンバ５ｋ，５ｏ，５ｔは、溶液がノズル入口に流れ込まないようにするために設けられたブランクのチャンバである。
【００４３】
本実施形態では、この生化学反応カートリッジ１に血液等の液体状の検体を注入して、前記した検査装置（図１参照）にセットする。そして、生化学反応カートリッジ１の内部で、ＤＮＡ等の抽出および増幅を行わせ、増幅された検体ＤＮＡと生化学反応カートリッジ１の内部にあるＤＮＡマイクロアレイ１２のＤＮＡプローブとの間で、ハイブリダイゼーションを行わせる。一方、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光物質（蛍光標識）付きの検体ＤＮＡと蛍光物質（蛍光標識）の洗浄を行うことができる。
【００４４】
この検査装置および生化学反応カートリッジ１を用いて、本実施形態において検体の生化学反応を生化学反応カートリッジ１内にて生じさせる方法について具体的に説明する。
【００４５】
まず、作業者が、検体である血液を収容した注射器の針（図示せず）を、生化学反応カートリッジ１の検体入口２ａを塞いでいるゴムキャップ２を貫通させて、注射器内の血液を検体入口２ａからチャンバ７に注入する。そして、作業者は生化学反応カートリッジ１をテーブル１４上に置く。さらに、作業者が、前記したステップＳ１と同様に、図示しないレバーを操作して、ノズルブロック１９，２０を図１の矢印の方向に移動させる。すると、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通して挿入される。
【００４６】
作業者が、図示しない入力部から実験開始の命令を入力すると処理が始まる。図７は生化学反応およびその後処理の手順を説明するフローチャートである。
【００４７】
まず、ステップＳ２１で、制御部２５が、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを制御してノズル入口３ａ，３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ａ内の第１の溶血剤を、血液の入ったチャンバ７に流し込む。このように、ノズル入口３ａにポンプノズル１７ａを挿入して空気を噴出して加圧し、ノズル入口３ｋにポンプノズル１８ｋを挿入して空気を吸引して減圧することによって、チャンバ５ａ内の第１の溶解剤が血液の入ったチャンバ７内に流れ込む。
【００４８】
本実施形態では、空気の供給および吸引のタイミングをずらすことによって、各チャンバへの加圧および減圧を制御してカートリッジ１内の溶液を円滑に流すことができる。さらに、電動シリンジポンプ１６による空気の吸引を、電動シリンジポンプ１５からの空気の噴出開始時からリニアに増加させるなどの細かな制御を行って、溶液をより円滑に流すことも可能である。例えば、溶解剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、ステップＳ２１において、電動シリンジポンプ１９からの空気の吸引を、電動シリンジポンプ１８からの空気の噴出を開始してから１０〜２００ミリ秒後に開始するように制御する。それによると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく、溶液が円滑に流れる。これは、以下の各工程における溶液の移動についても同様である。
【００４９】
また、電動シリンジポンプ１５，１６を用いて空気の供給を容易に制御しつつ、ノズル入口３ａ，３ｏのみを開にして、電動シリンジポンプ１５，１６によって空気の噴出および吸引を交互に繰り返す。こうして、チャンバ７の溶液を流路１０に流し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。あるいは、電動シリンジポンプ１６から空気を連続して噴出することによって、気泡を発生させながら攪拌を行う。このようにして、第１の溶解剤の流動および撹拌の工程（ステップＳ２１）を行う。
【００５０】
次に、ステップＳ２２において、第２の溶解剤の流動および撹拌の工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｂ，３ｋのみを開にして、ステップＳ２１と同様の原理でチャンバ５ｂ内の第２の溶解剤をチャンバ７に流し込む。そして、ステップＳ２１と同様の攪拌を行う。
【００５１】
ステップＳ２３において、磁性体粒子の流動および撹拌の工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｃ，３ｋのみを開にして、ステップＳ２１，Ｓ２２と同様の原理でチャンバ５ｃ内の磁性体粒子をチャンバ７に流し込む。そして、ステップＳ２１と同様の攪拌を行う。このステップＳ２３によって、ステップＳ２１，Ｓ２２において細胞が溶解して得られたＤＮＡが磁性体粒子に付着する。
【００５２】
ステップＳ２４において、磁性体粒子およびＤＮＡの捕捉工程を行う。すなわち、電磁石をオンにし、ノズル入口３ｅ，３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１６から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１５から空気を吸引して、チャンバ７内の溶液をチャンバ５ｅに移動させる。この移動の際に、磁性体粒子およびＤＮＡを、流路１０の電磁石の上方位置で捕捉する。なお、電動シリンジポンプ１５，１６による空気の吸引および噴出を交互に繰り返して、溶液をチャンバ７と５ｅの間を２回往復させることにより、ＤＮＡの捕捉効率を向上させている。さらに往復回数を増やせば、捕捉効率を一層高めることができる。ただし、処理時間が余分に掛かることになる。
【００５３】
このように、ステップＳ２１〜Ｓ２４にて、幅１〜２ｍｍ程度で高さ０．２〜１ｍｍ程度の小さい流路１０上で、流動状態のＤＮＡを、磁性体粒子を利用して極めて効率良く捕捉する。なお、仮に、捕捉ターゲット物質がＤＮＡではなく、ＲＮＡまたはタンパク質の場合にも同様に効率の良い捕捉が行える。
【００５４】
ステップＳ２５において、第１の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程を行う。すなわち、電磁石をオフにし、ノズル入口３ｆ，３ｌのみを開とする。そして、電動シリンジポンプ１６から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１５から空気を吸引して、チャンバ５ｌ内の第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｆに移動させる。この際に、ステップＳ２４で捕捉された磁性体粒子およびＤＮＡが、抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。さらに、電磁石をオンにして、ステップＳ２４と同様の原理で磁性体粒子およびＤＮＡと抽出洗浄液とをチャンバ５ｌ内とチャンバ５ｆの間を２回往復させる。それによって、洗浄された磁性体粒子およびＤＮＡを流路１０の電磁石の上方位置に回収し、第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｌに戻す。
【００５５】
ステップＳ２６において、第２の抽出洗浄液により洗浄した後に磁性体粒子およびＤＮＡを捕捉する工程を行う。ここでは、ノズル入口３ｆ，３ｍのみを開いてステップＳ２５と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ５ｍ内の第２の抽出洗浄液と、磁性体粒子およびＤＮＡとを移動させて、磁性体粒子およびＤＮＡをさらに洗浄してから電磁石１４の上方位置に回収し、第２の抽出洗浄液をチャンバ５ｍに戻す。
【００５６】
ステップＳ２７において、電磁石１４をオンにしたまま、ノズル入口３ｄ，３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ｄ内の溶出液をチャンバ８に移動させる。この溶出液の作用によって、磁性体粒子とＤＮＡが分離し、ＤＮＡのみが溶出液とともにチャンバ８に移動し、磁性体粒子は流路１０内に残る。
【００５７】
次に、ステップＳ２８において、溶出されたＤＮＡの増幅工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｇ，３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ５ｇ内のＰＣＲ用薬剤（例えば、プライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光標識等の混合液）をチャンバ８に流し込む。さらに、ノズル入口３ｇ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１５，１６による空気の噴出および吸引を交互に繰り返し、チャンバ８の溶液を流路１１に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子を制御して、チャンバ８内の溶液を９６℃の温度に１０分保持した後に、９６℃・１０秒、５５℃・１０秒、７２℃・１分のサイクルを３０回繰り返してＰＣＲを行い、溶出されたＤＮＡを増幅する。
【００５８】
ステップＳ２９で、ハイブリダイゼーション工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｇ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引して、チャンバ８内の溶液をチャンバ９に移動させる。さらに、ペルチェ素子を制御して、チャンバ９内の溶液を４５℃で２時間保持し、ハイブリダイゼーションを行わせる。この時、電動シリンジポンプ１５，１６による空気の噴出および吸引を交互に繰り返して、チャンバ９内の溶液を流路６ｔに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行いながら、ハイブリダイゼーションを進める。
【００５９】
ステップＳ３０において、第１の洗浄液による洗浄工程を行う。すなわち、ステップＳ２９と同様に４５℃に保持したまま、今度はノズル入口３ｈ、３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引する。それによって、チャンバ９内の溶液をチャンバ５ｒに移動させるとともに、チャンバ５ｈ内の第１の洗浄液を、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに流し込む。このように、ノズル入口３ｈにポンプノズル１７ｈを挿入し空気を噴出して加圧し、ノズル入口３ｒにポンプノズル１８ｒを挿入し空気を吸引して減圧することによって、チャンバ５ｈ内の第１の洗浄液が、チャンバ９を通してチャンバ５ｒ内に流れ込む。電動シリンジポンプ１５，１６の吸引および噴出を交互に繰り返して、この溶液をチャンバ５ｈ，９，５ｒの間を２回往復させ、最後にチャンバ５ｈに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識とが洗浄される。
【００６０】
ステップＳ３１において、第２の洗浄液による洗浄工程を行う。すなわち、ステップＳ２９，Ｓ３０と同様に４５℃に保持したまま、ノズル入口３ｊ、３ｒのみを開いて、ステップＳ３０と同様の工程を行う。すなわち、チャンバ５ｊ内の第２の洗浄液を、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに流し込んでＤＮＡの洗浄をさらに行い、最後に溶液をチャンバ５ｊに戻す。
【００６１】
ステップＳ３２で、アルコールの流動および乾燥の工程を行う。すなわち、ノズル入口３ｉ，３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引して、チャンバ５ｉ内のアルコールを、チャンバ９を通してチャンバ５ｒに移動させる。その後に、ノズル入口３ｉ，３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１５から空気を噴出し、電動シリンジポンプ１６から空気を吸引してチャンバ９内を乾燥させる。
【００６２】
以上述べたステップＳ２１〜Ｓ３２によって、検体の生化学反応（例えばＤＮＡのハイブリダイゼーション）を生化学反応カートリッジ１内で行わせることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、ノズル入口３ａ〜３ｔがカートリッジ１の２つの面、つまり両側部に集中して設けられている。そのため、電動シリンジポンプ１５，１６、電動切換バルブ、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを内蔵したノズルブロック１９，２０等の形状や配置を単純化することができる。さらに、必要なチャンバや流路を確保しながら、ノズルブロック１９，２０により生化学反応カートリッジ１を同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔをノズル入口３ａ〜３ｔに挿入できる。それによって、ノズルブロック１９，２０の構成も簡単にすることができる。また、ノズル入口３ａ〜３ｔを全て同じ高さに直線的に並ぶように配置することによって、ノズル入口３ａ〜３ｔに接続される流路４ａ〜４ｔの高さは全て同じになり、流路４ａ〜４ｔの作製が容易になる。
【００６４】
以上説明した処理工程（ステップＳ２１〜Ｓ３２）の後に、作業者が図示しないレバーを操作して、ノズルブロック１９，２０を生化学反応カートリッジ１から離れる方向に移動させる。それによって、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが生化学反応カートリッジ１のノズル入口３ａ〜３ｔから外れる。そして、ＤＮＡマイクロアレイ１２に捕捉された、ハイブリダイゼーションされたＤＮＡを、図示しない蛍光検出ユニットによって検出する（ステップＳ３３）。
【００６５】
以上説明した通り、本実施形態の生化学反応カートリッジ１は、検体の注入口と、検体が入るチャンバと、試薬が入ったチャンバと、検体・試薬の混合液・反応液が流れるチャンバと、流路と、複数のノズル入口とを有する。ノズル入口はチャンバに連通しており、ノズル入口とチャンバの間の流路には空気が存在している。ノズル入口３ａ〜３ｔに加圧または減圧を行うノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔが挿入され、このノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔによって空気が加圧または減圧されると、検体や試薬が各チャンバ間を移動する。その結果、生化学反応カートリッジ１の内部で一連の生化学反応が行われる。前記したように蛍光物質が標識されているＤＮＡを検体として用いると、生化学反応の結果は蛍光の強度を検出することで求められる。
【００６６】
本実施形態では、前記した検査装置が、生化学反応装置としても機能する。逆に言うと、本実施形態によると、生化学反応カートリッジ１が装着される生化学反応装置に、従来存在しなかった、流路の異常の検査装置を含ませることが可能になっている。特に、電動シリンジポンプ１５，１６、チューブ２１，２２、ノズルブロック１９，２０、ポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔ、電動切換バルブ、および制御部２５は、流路の異常の検査と生化学反応とに共通に用いることができる。従って、装置の簡略化、省スペース化、および低コスト化の効果が極めて大きい。また、異常の検査と生化学反応とを同一装置で続けて行うことができるため、作業が容易になるとともに、作業時間の短縮が図れる。
【００６７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の検査装置について説明する。図８に示すように、本実施形態の検査装置には、チューブ２１に１つの圧力センサ２３のみが配置され、圧力センサ２４は省略されているが、それ以外の構成は全て第１の実施形態と同様である。
【００６８】
本実施形態における生化学反応カートリッジ１の異常検査方法について、図９のフローチャートを参照して説明する。ここでは、ノズル入口３ｄからノズル入口３ｌに至る流路の検査を行う例について述べる。まず、ノズルブロック１９，２０のポンプノズル１７ａ〜１７ｊ，１８ｋ〜１８ｔを、生化学反応カートリッジ１の両側部のノズル入口３ａ〜３ｔに、ゴムキャップ３を貫通させて挿入する（ステップＳ４１）。次に、ノズルブロック１９，２０の電動切換バルブを作動させて、ノズル１７ｄとノズル１８ｌのみが電動シリンジポンプ１５，１６にそれぞれ連通するようにする（ステップＳ４２）。
【００６９】
次に、電動シリンジポンプ１６のピストンを図８の矢印方向に動かして負圧を発生させる（ステップＳ４３）。このとき、電動シリンジポンプ１５は、ピストンが動かないように固定しておく。このように電動シリンジポンプ１６を作動させることによって、詰まりや漏れが無ければ、流体（例えば空気）の大部分は以下の経路を通って吸引される。この流路とは、チューブ２１、ノズル１７ｄ、ノズル入口３ｄ、流路４ｄ、チャンバ５ｄ、流路６ｄ、流路１０の、流路６ｄと流路６ｌの間の部分、流路６ｌ、チャンバ５ｌ、流路４ｌ、ノズル入口３ｌ、ノズル１８ｌ、チューブ２２である。この流路以外の連通した流路にも、圧力の降下に応じて流体の流れは生じる。生化学反応カートリッジ１内は連通しているので、詰まりや漏れが無ければ、電動シリンジポンプ１６の作動によって生化学反応カートリッジ１内は全て一様に圧力降下するはずである。このことを確認するために、本実施形態では、圧力センサ２３によって、流入側のチューブ２１内の圧力降下を測定する（ステップＳ４４）。そして、圧力センサ２３によって測定された圧力降下が、所定の範囲内に入っていれば、ノズル入口３ｄからノズル入口３ｌに至る経路内に異常が無いとみなす。
【００７０】
例えば本実施形態では、異常が無い場合には、電動シリンジポンプ１５を５秒間作動させることによって、ピストンが１０ｍｍ移動し、経路内が全て２ｋＰａだけ圧力が降下するように設定されている。ここで、例えば許容誤差を０．４ｋＰａとすると、許容できる最小値ＰAが１．６ｋＰａと設定される。そして、圧力センサ２３によって測定された圧力降下値Ｐ23が、１．６ｋＰａ以上になっているかどうかを調べる（ステップＳ４５）。圧力センサ２３の圧力降下値Ｐ23が１．６ｋＰａ以上である場合には、正常と判断して、図示しない表示手段に「正常」を表す表示を行う（ステップＳ４６）。そして、ノズル入口３ｄからノズル入口３ｌに至る流路の検査を終了する。
【００７１】
圧力センサ２３の圧力降下値Ｐ23が１．６ｋＰａより小さい場合には、流路内の詰まり、または流体の漏れの原因となる亀裂や穴のような不具合などの異常が発生していると判断し、図示しない表示手段に「異常」を表す表示を行う（ステップＳ４７）。なお、電動シリンジポンプ１６を作動させた後の、一瞬のみの圧力センサ２３の値を求めるのではなく、ある期間（例えば１秒間）の測定値の変動を求めると、特に漏れの原因となる亀裂や穴などの不具合の検知に効果的である。すなわち、その期間中に流体（例えば空気）が流路内に流入するため、圧力が上昇するので、例えば１秒の間に圧力が上昇したか上昇しなかったかを確認すると、漏れの原因となる不具合の検知がより容易にできる。
【００７２】
本実施形態では、ステップＳ４２において、電動シリンジポンプ１６を作動させて流路内を減圧している。この方法によると、生化学反応カートリッジ１内に何らかの流体を収容している場合に、仮に生化学反応カートリッジ１内に流体の漏れの原因となる亀裂や穴などの不具合が生じていても、収容している流体が検査時に外部に漏れることがないという利点がある。
【００７３】
しかし、第１の実施形態と同様に、流路内を加圧する場合にも、本実施形態のように１個の圧力センサ２３のみによって異常の検査を行うことができる。
【００７４】
なお、第１の実施形態のように２個の圧力センサ２３，２４を用い、かつ第２の実施形態のように流路内を減圧して検査を行うようにすることもできる。
【００７５】
また、以上の第１の実施形態、第２の実施形態とも、生化学反応カートリッジ１がチャンバを有しているが、チャンバを有さない生化学反応カートリッジを用いることもできる。その場合でも、前記したのと同様の方法で、生化学反応カートリッジ内部の流路の詰まりや、流体の漏れの原因となる不具合などの異常の有無を検査することが可能である。
【００７６】
さらに、いずれの実施形態も圧力センサを用いて圧力あるいは圧力の変化を測定しているが、流量センサを用いて流量を測定しても良い。
【００７７】
前記の実施形態では、検査すべき生化学反応カートリッジの流路において実際に測定された圧力または圧力変化（あるいは流入量または流出量）を、予め求められている、正常な流体の流れに伴う圧力または圧力変化（あるいは流入量または流出量）と比較した。この比較対象となる、正常な流体の流れに伴う圧力または圧力変化（あるいは流入量または流出量）は、計算によって求めた理論値であってもよいが、異常がないことが予め判っている生化学反応カートリッジを用いて実験的に求めた実験値であってもよい。また、異常の判定においては、これらを比較した際に、両者が一致する場合のみを異常なしとしてもよいが、前記した実施形態のように、ある程度の誤差を許容して、上限値と下限値を設定し、その範囲内に入るものを異常なしと判定してもよい。許容される誤差の範囲に関しては、使用者がその都度任意に設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態の生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジが装着されていない状態の模式的平面図である。
【図２】図１に示す生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジが装着された状態の模式的平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において用いられる生化学反応カートリッジの斜視図である。
【図４】図３に示す生化学反応カートリッジの平面断面図である。
【図５】図１，２に示す検査装置による生化学反応カートリッジの検査方法のフローチャートである。
【図６】図１に示す生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジの他の流路の検査を行う状態を示す模式的平面図である。
【図７】図１，２に示す検査装置を生化学反応処理装置として機能させる際の処理方法のフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の生化学反応カートリッジの検査装置の、生化学反応カートリッジが装着された状態の模式的平面図である。
【図９】図８に示す検査装置による生化学反応カートリッジの検査方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 生化学反応カートリッジ
２ａ 検体入口（流体出入口）
３ａ〜３ｔ ノズル入口（流体出入口）
４ａ〜４ｔ，６ａ〜６ｔ，１０，１１ 流路
５ａ〜５ｔ，７，８，９ チャンバ
１５，１６ 電動シリンジポンプ
２１，２２ チューブ（管路）
２３，２４ 圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流路と、該流路に連通する複数の流体出入口とを有し、前記流体出入口を除いて前記流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジの検査方法であって、
前記複数の流体出入口のうちの少なくとも１つを流入用、他の前記流体出入口のうちの少なくとも１つを流出用として設定し、流入用として設定された前記流体出入口を１つの管路と接続し、流出用として設定された前記流体出入口を他の管路と接続し、かつ、流入用または流出用として設定されていない前記流体出入口を封止するステップと、
流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路から、流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路まで連通する経路内に、流体を流れさせるステップと、
前記流体が前記経路内を流れる際の、流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路内の圧力または圧力変化または前記管路からの前記流体の流入量、および／または流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路内の圧力または圧力変化または前記他の管路への前記流体の流出量を測定するステップと、
測定された圧力または圧力変化または流入量または流出量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流入量または流出量と比較して、異常の有無を判定するステップと
を含む、生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項２】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路から前記流体を加圧して流すステップであり、
前記異常の有無を判定するステップは、測定された圧力または圧力上昇または流入量または流出量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力上昇または流入量または流出量と比較するステップである、
請求項１に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項３】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路に接続されたポンプにより前記流体を加圧するステップを含む、請求項２に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項４】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路から前記流体を吸引するステップであり、
前記異常の有無を判定するステップは、測定された圧力または圧力降下または流入量または流出量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力降下または流入量または流出量と比較するステップである、
請求項１に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項５】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路に接続されたポンプにより負圧を発生させるステップを含む、請求項４に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項６】
前記ポンプは、前記生化学反応カートリッジにて生化学反応を生じさせるために前記生化学反応カートリッジ内部で流体を移動させるための正圧または負圧を発生させるものである、請求項３または５に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項７】
前記経路内に流れさせる前記流体は空気である、請求項１から６のいずれか１項に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項８】
複数の流路と、該流路に連通する複数の流体出入口とを有し、前記流体出入口を除いて前記流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジのための検査装置であって、
前記複数の流体出入口をそれぞれ独立して選択的に開放または封止するバルブ機構と、
各々が、前記バルブ機構により開放された前記流体出入口の少なくとも１つに接続可能な、複数の管路と、
前記複数の管路のうちの少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの圧力センサまたは流量センサと、
前記バルブ機構により開放された前記流体出入口のうちの少なくとも１つに接続された１つの管路から、前記バルブ機構により開放された他の前記流体出入口に接続された他の管路に至る流体の流れを生じさせるように、前記ポンプを作動させることができ、かつ、前記流体の流れを生じさせた際に前記圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力変化または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流量と比較して、異常の有無を判定する制御部と
を有する、生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項９】
２つの前記圧力センサまたは流量センサが、前記１つの管路と前記他の管路にそれぞれ接続されており、
前記制御部は、前記ポンプの作動により前記流体が流れる際に２つの前記圧力センサまたは流量センサによりそれぞれ測定された圧力または圧力変化または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流量とそれぞれ比較して、異常の有無を判定するものである
請求項８に記載の生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項１０】
前記ポンプは、前記１つの管路から前記流体に加圧するものであり、
前記制御部は、前記ポンプの作動により前記流体が流れる際に前記圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力上昇または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力上昇または流量と比較して、異常の有無を判定するものである
請求項８または９に記載の生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項１１】
前記ポンプは、前記他の管路から前記流体を吸引するものであり、
前記制御部は、前記ポンプの作動により前記流体が流れる際に前記圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力降下または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力降下または流量と比較して、異常の有無を判定するものである
請求項８または９に記載の生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項１２】
複数の流路と、該流路に連通する複数の流体出入口とを有し、前記流体出入口を除いて前記流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジ内で、生化学反応を起こさせるための生化学処理装置であって、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の生化学反応カートリッジの検査装置を含み、
前記ポンプは、前記生化学反応カートリッジを検査するために、前記１つの管路から前記他の管路に至る経路内を加圧または減圧することができ、かつ、前記生化学反応を生じさせるために前記生化学反応カートリッジ内部で流体を移動させるための正圧または負圧を発生させ得るものである、
生化学処理装置。
【請求項１】
複数の流路と、該流路に連通する複数の流体出入口とを有し、前記流体出入口を除いて前記流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジの検査方法であって、
前記複数の流体出入口のうちの少なくとも１つを流入用、他の前記流体出入口のうちの少なくとも１つを流出用として設定し、流入用として設定された前記流体出入口を１つの管路と接続し、流出用として設定された前記流体出入口を他の管路と接続し、かつ、流入用または流出用として設定されていない前記流体出入口を封止するステップと、
流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路から、流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路まで連通する経路内に、流体を流れさせるステップと、
前記流体が前記経路内を流れる際の、流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路内の圧力または圧力変化または前記管路からの前記流体の流入量、および／または流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路内の圧力または圧力変化または前記他の管路への前記流体の流出量を測定するステップと、
測定された圧力または圧力変化または流入量または流出量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流入量または流出量と比較して、異常の有無を判定するステップと
を含む、生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項２】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路から前記流体を加圧して流すステップであり、
前記異常の有無を判定するステップは、測定された圧力または圧力上昇または流入量または流出量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力上昇または流入量または流出量と比較するステップである、
請求項１に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項３】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流入用として設定された前記流体出入口に接続された前記管路に接続されたポンプにより前記流体を加圧するステップを含む、請求項２に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項４】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路から前記流体を吸引するステップであり、
前記異常の有無を判定するステップは、測定された圧力または圧力降下または流入量または流出量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力降下または流入量または流出量と比較するステップである、
請求項１に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項５】
前記経路内に流体を流れさせるステップは、流出用として設定された前記流体出入口に接続された前記他の管路に接続されたポンプにより負圧を発生させるステップを含む、請求項４に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項６】
前記ポンプは、前記生化学反応カートリッジにて生化学反応を生じさせるために前記生化学反応カートリッジ内部で流体を移動させるための正圧または負圧を発生させるものである、請求項３または５に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項７】
前記経路内に流れさせる前記流体は空気である、請求項１から６のいずれか１項に記載の生化学反応カートリッジの検査方法。
【請求項８】
複数の流路と、該流路に連通する複数の流体出入口とを有し、前記流体出入口を除いて前記流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジのための検査装置であって、
前記複数の流体出入口をそれぞれ独立して選択的に開放または封止するバルブ機構と、
各々が、前記バルブ機構により開放された前記流体出入口の少なくとも１つに接続可能な、複数の管路と、
前記複数の管路のうちの少なくとも１つに接続されている少なくとも１つの圧力センサまたは流量センサと、
前記バルブ機構により開放された前記流体出入口のうちの少なくとも１つに接続された１つの管路から、前記バルブ機構により開放された他の前記流体出入口に接続された他の管路に至る流体の流れを生じさせるように、前記ポンプを作動させることができ、かつ、前記流体の流れを生じさせた際に前記圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力変化または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流量と比較して、異常の有無を判定する制御部と
を有する、生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項９】
２つの前記圧力センサまたは流量センサが、前記１つの管路と前記他の管路にそれぞれ接続されており、
前記制御部は、前記ポンプの作動により前記流体が流れる際に２つの前記圧力センサまたは流量センサによりそれぞれ測定された圧力または圧力変化または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力変化または流量とそれぞれ比較して、異常の有無を判定するものである
請求項８に記載の生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項１０】
前記ポンプは、前記１つの管路から前記流体に加圧するものであり、
前記制御部は、前記ポンプの作動により前記流体が流れる際に前記圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力上昇または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力上昇または流量と比較して、異常の有無を判定するものである
請求項８または９に記載の生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項１１】
前記ポンプは、前記他の管路から前記流体を吸引するものであり、
前記制御部は、前記ポンプの作動により前記流体が流れる際に前記圧力センサまたは流量センサにより測定された圧力または圧力降下または流量を、予め求められている、正常な前記経路内の前記流体の流れに伴う圧力または圧力降下または流量と比較して、異常の有無を判定するものである
請求項８または９に記載の生化学反応カートリッジの検査装置。
【請求項１２】
複数の流路と、該流路に連通する複数の流体出入口とを有し、前記流体出入口を除いて前記流路が実質的に密閉されている生化学反応カートリッジ内で、生化学反応を起こさせるための生化学処理装置であって、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の生化学反応カートリッジの検査装置を含み、
前記ポンプは、前記生化学反応カートリッジを検査するために、前記１つの管路から前記他の管路に至る経路内を加圧または減圧することができ、かつ、前記生化学反応を生じさせるために前記生化学反応カートリッジ内部で流体を移動させるための正圧または負圧を発生させ得るものである、
生化学処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１３９０９６（Ｐ２００８−１３９０９６Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２３９５３（Ｐ２００６−３２３９５３）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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