試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を備えた検出装置
【課題】送液時の液残りを低減し、低コスト化を図ることができるとともに、送液の制御が容易な試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いた分析装置を提供する。
【解決手段】筒状部品の軸方向一端を閉じることにより形成される試薬保持容器１０であって、筒状部品の一端は、軸方向と直交して延びる底壁を有し、この底壁は、筒状部品を平坦に接合した接合部により形成されている試薬保持容器。
【解決手段】筒状部品の軸方向一端を閉じることにより形成される試薬保持容器１０であって、筒状部品の一端は、軸方向と直交して延びる底壁を有し、この底壁は、筒状部品を平坦に接合した接合部により形成されている試薬保持容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、核酸、酵素等を含む試薬を保持し、検査時には内部の試薬が外部に送り込まれる構造の試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いる検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では、遺伝子による病気の診断或いは予防が可能となりつつある。これは遺伝子診断と呼ばれ、病気の原因となるヒトの遺伝子欠陥、変化を検出することで病気の発症前もしくは極めて初期段階での病気の診断や予測をすることが出来る。また、ヒトゲノムの解読とともに、遺伝子型と疫病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療（テーラーメイド医療）も現実化しつつある。従って、遺伝子の検出並びに遺伝子型の決定を簡便に行うことは非常に重要となっている。
【０００３】
一方、１つのデバイス内において、複数の試薬が関わる複数の反応を順次行うことのできるμ−ＴＡＳと呼ばれるデバイスが盛んに研究開発されている。これらは試薬保持領域、反応領域、センサー領域などから成り、それらをつなぐ流路を備えることが特徴である。これを応用し、核酸を検出するための検出装置も開発されている。核酸検出を行う場合、複数の試薬を使用し、複数の反応を行う必要がある。試薬として、一般に、核酸の増幅や検出のための試薬、例えばＤＮＡプライマー、酵素、蛍光色素などの標識試薬、あるいは、バッファ等が用いられる。
【０００４】
このような核酸検出装置における試薬保持容器に関して要求される点は主に以下の２項目が挙げられる。１つ目の項目は、容器の低コスト化である。試薬は、予め試薬保持容器内に注入されているが、試薬保持容器内にて試薬の化学反応を行う場合は、反応後、容器内部の試薬を検出装置内の別な領域に送液する。また、検出装置内の別な領域で化学反応を行う場合は、反応前に、容器内部の試薬を反応領域に送液する。ＤＮＡプライマーや酵素、蛍光色素等の試薬は高価であるため、上記のような送液の際、容器内の液残りを極力少なくすることが低コスト化のために要求される。
【０００５】
２つ目の項目は、容器を制御する装置の構成が極力簡略化されることである。確実な制御ができる装置であっても、構成が複雑になると高コスト化、検査の信頼性低下につながる。より簡易な構成で試薬の送液や化学反応の制御ができることが要求される。
【０００６】
例えば、特許文献３に開示されている形状の試薬保持容器では、試薬保持容器に把持部が形成されるため、内部の液残りが大きくなり、さらに装置構成も複雑となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２７６７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６３９５９号公報
【特許文献３】特開２０１０−７８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の試薬保持容器では、内部の試薬を試薬保持容器から検出装置内の別な領域へ送液する際に容器内に液残りがあり低コスト化の妨げとなる。また、従来の試薬保持容器では、この容器からの試薬の送液を制御する装置の構成が複雑となる。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、送液時の液残りを低減し、低コスト化を図ることができるとともに、送液の制御が容易な試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いた検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、試薬保持容器は、筒状部品の軸方向一端を閉じることにより形成される試薬保持容器であって、前記一端は、筒状部品の軸方向と直交して延びる底壁を有し、この底壁は、筒状部品を平坦に接合した接合部により形成されている。
【００１１】
実施態様によれば、検出装置は、検査器を装着可能な検査部、およびこの検査部を通って延び検体を流す微小流路を有する送液カセットと、送液カセットに接続され、微小流路に連通する前記試薬保持容器と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る試薬保持容器を示す斜視図。
【図２】図２は、前記試薬保持容器の伸長状態および収縮状態を示す断面図。
【図３】図３は、検出装置に装着された前記試薬保持容器の伸長状態および収縮状態を示す断面図。
【図４】図４は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図５】図５は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図６】図６は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図７】図７は、この発明の実施形態に係る検体検出装置の送液カセットおよび試薬保持容器を示す斜視図。
【図８】図８は、前記送液カセットの裏面側を示す斜視図。
【図９】図９は、前記検体検出装置の断面図。
【図１０】図１０は、加熱機構のヒータおよび試薬保持容器を示す斜視図。
【図１１】図１１は、前記検体検出装置による検体の検出結果を示すグラフ。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る試薬保持容器を示す斜視図。
【図１３】図１３は、前記試薬保持容器の伸長状態および収縮状態を示す断面図。
【図１４】図１４は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図１５】図１５は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図１６】図１６は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る試薬保持容器およびこれを備えた検体検出装置について詳細に説明する。
図１、図２、図３は、第１の実施形態に係る試薬保持容器を示している。図１および図２に示すように、試薬保持容器１０は、下端が閉塞し、上端部１０ｂが開口した円筒形状に形成され、その中途部に、伸縮可能な蛇腹構造部１２を有している。保持容器１０の下端は、継ぎ目のない平坦な底壁１０ａを形成している。底壁１０ａは、保持容器１０の軸方向に対して直交して延びている。試薬保持容器１０は、一般的な蛇腹付きストローなどの一部と類似した構造を有している。
【００１４】
底壁１０ａは、蛇腹構造１２の谷部、つまり、凹部に連続して形成されている。これにより、蛇腹構造部１２は、底壁１０ａから徐々に拡径するように外側に傾斜している。これにより、底壁１０ａと蛇腹構造部１２との成す角度θは、９０度以上に形成されている。本実施形態において、保持容器１０の底壁１０ａは円形に形成され、少なくとも平坦部分の直径は、蛇腹構造部１２の凹部内径の６０〜９９％に形成されている。
【００１５】
試薬保持容器１０の材質は特に限定されないが、ポリプロピレンが好ましく、その他、ポリスチレン、ポリビニル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ゴムなどを用いることができる。試薬保持容器１０は、生体物質を検出するデバイスであるため、場合によっては滅菌処理が必要となる。滅菌の手法は限定されないが、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、ガス滅菌、乾熱滅菌等が挙げられる。試薬保持容器１０のガンマ線滅菌を行う場合、容器材料に耐ガンマ線添加剤が添加されていることが望ましい。
【００１６】
本実施形態において、保持容器１０に保持される試薬は、核酸あるいは酵素の少なくとも一方を含む試薬を保持対象としている。試薬として、加熱処理される試薬、例えば、核酸増幅反応を行う試薬は、１００℃近い加熱処理が必要であるため、このような試薬を保持する保持容器１０の材料は、例えば、１２０℃までの耐熱性を持つことが好ましい。また、プライマー等の核酸試薬や酵素試薬等は紫外光により分解されてしまう。そのため、これらの試薬を保持する場合、保持容器１０は、入射光中の紫外光に対して９０％以上の遮光率を持つ材質で形成されていることが好ましい。
【００１７】
図２（ａ）は、試薬保持容器１０の蛇腹構造部１２が伸長した状態を示し、図２（ｂ）は、蛇腹構造部１２が収縮した状態を示している。収縮状態において、蛇腹構造部１２の内面は、互いに重なりながら収縮している。蛇腹部１２の伸長、収縮は可逆性がある。本実施形態において、試薬保持容器１０は、押圧負荷を受けていない状態では、図２（ａ）に示す伸長状態となっている。そして、後述する駆動機構により、下端１０ａが上端側に向かって押されることにより、図２（ｂ）に示すように、蛇腹構造部１２が収縮する。押圧力が除かれると、蛇腹構造部１２は自身の弾性により伸長状態に復帰する。
【００１８】
図３は、上記のように構成された試薬保持容器１０を、後述する検査装置のカセットに装着した状態を示している。保持容器１０は、カセットに形成された円柱形状のボス部を容器内に挿入し、かつ、容器の上端部１０ｂをボス部に嵌合することにより、カセットに装着される。図３（ａ）に示すように、伸長状態の保持容器１０内に試薬が供給され、図３（ｂ）に示すように、蛇腹構造部１２が収縮することで、保持容器１０内の試薬がカセットのカセット内の流路に押し出される。
【００１９】
なお、試薬保持容器１０は、上述した円筒形状に限らず、多角筒形状、楕円筒形状等、他の形状としてもよい。また、蛇腹構造部を備えている場合に限らず、試薬保持容器１０の内面に複数の連続した凹凸を備えた構造としてもよい。
【００２０】
次に、上記の構成を有する試薬保持容器１０の製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、中途部に蛇腹構造部１２を有する円筒形状の部品１１を用意する。また、ほぼ半球形状の凹所４４ａを有する成形治具４４を用意する。部品１１は、蛇腹構造の上側に伸びる円筒部と、下側に延びる円筒部１０ｄとを有している。
【００２１】
図４（ｂ）に示すように、この部品１１の下側の下端部１０ｄを成形治具４４の凹所４４ａに上から押し込むことにより、円筒部１０ｄを内側に変形させる。その際、成形治具４４を加熱する、或いは溶剤を用いることにより、円筒部１０ｄを容易に変形させることができる。
【００２２】
次に、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、変形した円筒部１０ｄを部品１１の軸方方向に沿って上下両方向から押圧して圧着することにより、継目の無い平坦な底壁１０ａを形成する。例えば、先端が平坦な円柱形状の押圧治具４８を部品１１に挿入し、また、変形した円筒部１０ｄの外側に平坦な支持ブロック４６を配置し、これら押圧治具４８と支持ブロック４６とで、内側に変形した円筒部１０ｄを両側から押圧することにより、円筒部１０ｄを平坦な底壁に変形させる。その際、超音波、熱、溶剤等を用いて圧着することにより、図６に示すように、内側に変形した部分が溶融し、かつ、押圧され、継目の無い平坦な底壁１０ａが形成される。底部からのはみ出し部分がないため、後述するジャバラ部分の伸縮や、加熱の際に均一に処理することができる。
【００２３】
なお、図４（ｂ）に示した一段階目の加工の時点で内側に変形させる部分の面積は、円筒形の底面積よりも大きいことが望ましい。底面積よりも小さい場合、図５に示す二段階目の加工で底部を閉塞できない可能性があり、仮に閉塞できた場合でも底壁が肉薄になってしまうためである。従って、図４（ａ）に示すように、変形される円筒部１０ｄの寸法は、半径ｒ、軸方向長さａとした場合、以下の式（１）を満たすことが望ましい。
ａ＞ｒ×（１／２））・・・（１）
以上により、継目の無い平坦な底壁１０ａを有する試薬保持容器１０が形成される。保持容器１０の底部に窪みがないことから、保持容器１０内の試薬を流路に供給する際、薬液残りが低減される。この際、底壁１０ａの直径は蛇腹構造部１２の凹部の内径と同程度であることが好ましく、それよりも小さいと平坦な領域が少なくなり、液残り低減効果が少なくなってしまう。
【００２４】
次に、上述した試薬保持容器１０を用いる検体検出装置について説明する。図７は、核酸検出用の検出装置における送液カセット２０、この送液カセットに装着される複数の試薬保持容器、および検知器としてのＤＮＡチップ４０を示し、図８は、送液カセットの裏面側を示し、図９は、送液カセットを駆動機構に装填した状態を示している。
【００２５】
図７、図８、および図９に示すように、検体検出装置は、送液カセット２０と、この送液カセットを駆動する駆動機構３０とを備え、送液カセット２０は、駆動機構３０に対して脱着自在に接続されている。
【００２６】
送液カセット２０は、例えば、矩形板状に形成された基材２２を備えている。基材２２の下面は、平坦な装着面を形成している。基材２２の中央部には、基材２２の下面側に開口した矩形状の凹所からなる検査部２４が形成されている。この検査部２４を覆うように、検査器、例えば、ＤＮＡチップ４０が基材２２の下面側に装着されている。
【００２７】
基材２２には、検査部２４に気密に連通した微小流路２８が形成されている。微小流路２８の一端は、基材２２の下面側に開口した流入口２８ａに連通し、他端は、基材２２の下面側に開口した流出口２８ｂに連通している。検査部２４は、微小流路２８の中途部に連通している。微小流路２８は、例えば、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの径に形成されている。また、基材２２には、基材の上面に開口した注入口２１が形成されている。注入口２１は、流入口２８ａと対向して位置しているとともに、脱着自在な封止栓２３によって気密に閉じられている。
【００２８】
また、基材２２の下面側には、流入口２８ａと検査部２４との間で、微小流路２８にそれぞれ連通する複数、例えば、１つの出入口２８ｃ、および３つの出入口２８ｄが形成されている。基材２２の下面において、流入口２８ａ、流出口２８ｂ、出入口２８ｃ、２８ｄの位置には、下方に突出する円柱形状のボス２５がそれぞれ形成されている。
【００２９】
送液カセット２０の流入口２８ａ、流出口２８ｂ、出入口２８ｃ、２８ｄには、抽出試薬保持容器３２ａ、廃液容器３２ｂ、増幅試薬保持容器３２ｃ、ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ、洗浄試薬保持容器３２ｅ、検出試薬保持容器３２ｆがそれぞれ装着され、気密に接続されている。これらの容器は、前述した試薬保持容器１０と同様に構成されている。すなわち、各容器は、蛇腹構造部１２を有する円筒形状に形成され、その上端開口に送液カセット２０のボス２５が気密に嵌合された状態で、送液カセット２０に取り付けられている。これらの容器は、送液カセット２０内の微小流路２８を通じて接続されている。
【００３０】
各容器３２ａ〜３２ｆは、送液カセット２０の下面に対して垂直な方向に伸縮自在に装着されている。これらの容器３２ａ〜３２ｆは、サンプル液量及び保持試薬量等によって内容積が互いに異なっている。また、検出する核酸の種類が多い場合は、増幅試薬保持容器３２ｃを複数設け、複数種類の増幅用プライマーを用意することも可能である。
【００３１】
容器３２ａ〜３２ｆは、それぞれ伸縮自在な蛇腹構造部１２を有していることから、この容器を伸縮することにより内部容積が変化し、マイクロポンプとしても機能することができる。基材２２の下面側の四隅には、基材２２を支持する４本の支持脚２６が立設されている。
【００３２】
図９に示すように、検体検出装置の駆動機構３０は、ベース３２と、ベースに設けられ、それぞれ抽出試薬保持容器３２ａ、廃液容器３２ｂ、増幅試薬保持容器３２ｃ、ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ、洗浄試薬保持容器３２ｅ、検出試薬保持容器３２ｆを収縮させる昇降自在なプランジャ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを有している。プランジャ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの先端部は平坦に形成されている。
【００３３】
送液カセット２０は、支持脚２６により駆動機構３０のベース３２上に載置され、容器３２ａ〜３２ｆの底壁１０ａは、対応するプランジャ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの先端部に対向している。
【００３４】
プランジャにより試薬保持容器を下から押すことにより蛇腹構造部１２を収縮させることができ、マイクロポンプとしての機能を実現できるが、この際、試薬保持容器では溶着された底壁１０ａ部分に凹凸やはみ出し部がないため、より均一に液残りなく試薬を押し出すことができる。
【００３５】
また、駆動機構３０は、容器内の試薬あるいは検査液を加熱処理するための加熱機構、および図示しない核酸検出機構を備えている。加熱機構は様々な形態が考えられるが、例えば、図９および図１０に示すように、半円筒形の窪みを持つ一対のヒータ４７を備え、これらのヒータ４７によって試薬保持容器１０を両側から挟むことにより、容器内の試薬を加熱することができる。この際、試薬保持容器１０では溶着部（底壁１０ａ）に凹凸やはみ出し部がないため、ヒータ４７をより均一に保持容器１０に接近させることができ、より均一に加熱することができる。
【００３６】
次に、上記のように構成された検体検出装置を用いて核酸検出を行う手順について説明する。
まず、基材２２の検査部２４を覆うように、例えば、ＤＮＡチップ４０を基材２２の下面側に装着し、保持する。ＤＮＡチップには、所望の核酸プローブが形成されている。このような送液カセット２０を駆動機構３０上に載置する。抽出試薬保持容器３２ａは伸張した状態に維持され、他の容器３２ｂ〜３２ｅは、対応するプランジャ３４ｂ〜３４ｄにより収縮した状態としておく。
【００３７】
続いて、封止栓２３を取り外し、注入口２１および流入口２８ａを通して、所定量のサンプル（検査液体）を抽出試薬保持容器３２ａに注入する。抽出試薬保持容器３２ａには予め抽出試薬が乾燥保持されている。これにより、注入されたサンプルと抽出試薬とが混合される。このとき、特許文献３記載の試薬保持容器形状の場合は底部の凹部に入り込んだサンプルは抽出試薬と混合されにくいが、本発明のような平坦な底部形状の場合は混合されやすい。次に駆動機構３０の加熱機構によって抽出試薬保持容器３２ａ内のサンプルおよび抽出試薬を煮沸し、抽出反応を行う。なお、抽出反応は送液カセット２０外で予め行い、抽出済みのサンプルを送液カセットの試薬保持容器に注入しても構わない。
【００３８】
続いて、プランジャ３４ａにより抽出試薬保持容器３２ａを下から押圧して収縮させる。これにより、抽出試薬保持容器３２ａ内のサンプルを所定量、押し出し、微小流路２８を通して増幅試薬保持容器３２ｃ内に移動させる。この際、微小流路２８は密閉構造であり、流路内部の体積を一定とする必要がある。そのため、増幅試薬保持容器３２ｃについては、駆動機構３０のプランジャ３４ｃを下降させる。増幅試薬保持容器３２ｃは、抽出試薬保持容器３２ａの収縮動作に同期して、蛇腹構造部１２が伸長する。これにより、抽出試薬保持容器３２ａ、および増幅試薬保持容器３２ｃの内部容積を含む、流路内部の体積を一定に維持する。
増幅試薬保持容器３２ｃ内には増幅反応用のプライマーセット、酵素、バッファが予め乾燥保持されており、送液されたサンプルと混合される。次いで、図示しない加熱機構によってサンプルを加熱し、核酸増幅反応を行う。核酸増幅反応は、特に限定されないが、ＰＣＲ、ＬＡＭＰ、ＳＭＡＰ法などを用いる。
【００３９】
続いて、プランジャ３４ｃにより増幅試薬保持容器３２ｃを下から押圧して収縮させるとともに、プランジャ３４ｄを下降させてハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄを伸張させる。これにより、増幅試薬保持容器３２ｃ内のサンプルを所定量、押し出し、微小流路２８を通してハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ内に移動させる。ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ内にはハイブリダイゼーション反応用バッファが予め乾燥保持されており、送液されたサンプルと混合される。
【００４０】
次に、プランジャ３４ｄによりハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄを下から押圧して収縮させる。これにより、ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ内のサンプルを所定量、押し出し、微小流路２８を通して検査部２４に送液し、ＤＮＡチップ４０に供給する。核酸検出用のＤＮＡチップ４０には予め核酸検出用の核酸プローブが固定化されている。そして、加熱機構によってＤＮＡチップ４０を加熱することにより、サンプルとハイブリダイゼーション反応を行う。
【００４１】
これに同期して、プランジャ３４ｂを下降させることにより廃液容器３２ｂを伸張させ、検査を行いながら、サンプルを、検査部２４から微小流路２８を通して廃液容器３２ｂに移動させる。次に、プランジャにより洗浄試薬保持容器３２ｅを押し上げて収縮させ、予め洗浄試薬保持容器３２ｅ内に収容されていた洗浄試薬を微小流路２８を通してＤＮＡチップ４０上に移動させる。更に、加熱機構によってＤＮＡチップ４０を加熱することにより、非特異的に吸着したサンプルを洗浄試薬により除去する。
【００４２】
続いて、プランジャ３４ｂを下降させて廃液容器３２ｂを伸張させ、ＤＮＡチップ４０上の洗浄試薬を廃液容器３２ｂに移動させる。更に、プランジャにより検出試薬保持容器３２ｆを押し上げて収縮させ、予め洗浄試薬保持容器３２ｅ内に収容されていた検出試薬を微小流路２８を通してＤＮＡチップ４０上に移動させる。ＤＮＡチップ４０上のサンプルと検出試薬を反応させた後、検出試薬からの信号を検出することによってサンプル中に含まれる核酸の種類を特定することができる。核酸検出法は特に限定されないが、蛍光試薬を用いた蛍光検出法や、電気化学活性試薬を用いた電流検出法などである。
【００４３】
検査終了後、送液カセット２０を駆動機構３０のベース３２から取り外し、更に、ＤＮＡチップ４０を基材２２から取り外した後、必要であれば、送液カセット２０を破棄する。
【００４４】
（実施例１）
以下に、上記実施形態の送液カセットを用いた核酸検出の使用例を具体的に説明する。
１．検体検出装置の準備
１−１．試薬保持容器の準備
以下、５つの試薬保持容器にそれぞれ試薬を注入した。
１）抽出試薬保持容器：抽出用バッファ
２）増幅試薬保持容器：マウス2C39増幅用LAMPプライマー（配列Ａ〜Ｄ）、酵素、増幅用バッファ
３）ハイブリダイゼーション試薬保持容器：SSC
４）洗浄試薬保持容器：SSC
５）検出試薬保持容器：ヘキスト33258
次に、上記１）、２）、３）については、真空乾燥処理を行い、容器の蛇腹構造部に試薬を乾燥固定させた。
【００４５】
１−２．核酸検出用チップの準備
電流検出式の核酸検出用チップ上の各電極に、以下に示す３種類の核酸検出用プローブ（配列E〜G）を固定化した。
１）マウス2C39検出用（配列Ｅ）
２）マウス2C29検出用（配列Ｆ）
３）マウスNAT1検出用（配列Ｇ）
１−３．核酸検出用デバイスの組立
送液カセット２０に対し、図７および図８に示すように、上記５つの試薬保持容器、廃液容器、核酸検出用チップを装着した。
【００４６】
２．核酸検出用デバイスを用いた核酸検出
まず、粗抽出済みのマウス2C39配列を持つサンプルをサンプル注入口２１から注入し、抽出試薬保持容器３２ａ内で抽出用バッファと混合させたのち、９５℃で５分保持することで抽出反応を行った。抽出済みサンプルを増幅試薬保持容器３２ｃに送液し、増幅試薬と混合した後、６３℃で４０分保持することで増幅反応を行った。
【００４７】
増幅済みサンプルを核酸検出用のＤＮＡチップ４０に送液し、４５℃で１０分保持することでチップ上の核酸検出用プローブとハイブリダイゼーション反応を行った。増幅済みサンプルを廃液容器３２ｂに移動させた後、洗浄試薬保持容器３２ｅから洗浄試薬を核酸検出用チップ上へ送液し、３０℃で５分保持することで、非特異的に吸着した核酸を除去した。
【００４８】
洗浄試薬を廃液容器３２ｂに送液したのち、検出試薬保持容器３２ｆから検出試薬を核ＤＮＡチップ４０上に送液し、室温で３分保持することで検出試薬を核酸と反応させた。最後にＤＮＡチップ４０の各電極から得られる電流値を測定することによって核酸検出を行った。
【００４９】
３．結果
各電極から得られた電流値を図１１に示す。2C39検出用のプローブが固定化された電極からは、他の電極と比較して有意に大きな電流値が得られていることから、サンプル中の2C39配列が以下の通りに検出されたことがわかった。
【００５０】
A：TCAAAACGATCCTGGAAAATAATGGACATTCATTCTGAGCTGTGC
B：GGAAAAACTAAATGAGAATGTCAAGGAGAAAAAACATTCTTGACTTC
C：TTCAGGCTCACCTTGTGA
D：CTGTGGCAATAAAGCACC
E：CTCCCCATGATTGCAGGTGA
F：GTCCAGAGATTCATCGACCTCCTC
G：CAGGTGACCATCAGTGACAGG
以上のように構成された試薬保持容器およびこれを用いる検出装置によれば、保持容器の底壁は窪みのない平坦な接合部によって形成されていることから、保持容器内から試薬等を供給する際、液残りを極力少なくすることができる。これにより、比較的高価な試薬を無駄なく使用することができ、結果として、低コスト化を図ることができる。
【００５１】
保持容器の底壁は平坦に形成されているため、この保持容器の伸縮を制御する駆動機構は、保持容器を押上げるだけの簡単な構成とすることができる。ＸＹ軸、回転方向の位置合わせも厳密である必要がないことから、非常に簡易な駆動機構とすることができる。
【００５２】
上記のように構成された検体検出装置によれば、試薬保持容器をマイクロポンプとして用いることができ、流路内の空気の膨張、収縮に影響されることなく、微小量の検査液体を安定して送液することができる。マイクロポンプの収縮量により送液量を決めることができ、正確な量の液体を安定して送ることが可能となる。
【００５３】
送液カセットについては、使用目的にもよるが、使い捨てが望まれる場合が多い。そのため、流路部品の価格は可能な限り安価が望ましい。本実施形態によれば、マイクロポンプを動作させるための駆動機構や加熱機構は、流路部品の一部ではなく、容易に切り離すことを可能としている。
【００５４】
以上のことから、送液時の液残りを低減し、制御装置の構成を簡略にすることが可能な試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いた検出装置が得られる。
【００５５】
次に、第２の実施形態に係る試薬保持容器およびその製造方法について説明する。
図１２、図１３は、第２の実施形態に係る試薬保持容器を示している。試薬保持容器１０は、下端が閉塞し、上端部１０ｂが開口した円筒形状に形成され、その中途部に、伸縮可能な蛇腹構造部１２を有している。保持容器１０の下端は、継ぎ目のない平坦な底壁１０ａを形成し、周囲には下端部を接合した余剰部１０ｃが存在している。底壁１０ａは、保持容器１０の軸方向に対して直交して延び、同様に、余剰部１０ｃは、保持容器１０の下端から軸方向と直交する方向に延出している。試薬保持容器１０は、一般的な蛇腹付きストローなどの一部と類似した構造を有している。
【００５６】
底壁１０ａは、蛇腹構造１２の谷部、つまり、凹部に連続して形成されている。これにより、蛇腹構造部１２は、底壁１０ａから徐々に拡径するように外側に傾斜している。これにより、底壁１０ａと蛇腹構造部１２との成す角度θは、９０度以上に形成されている。本実施形態において、保持容器１０の底壁１０ａは円形に形成され、少なくとも平坦部分の直径は、蛇腹構造部１２の凹部内径の６０〜９９％に形成されている。
【００５７】
試薬保持容器１０の材質は特に限定されないが、ポリプロピレンが好ましく、その他、ポリスチレン、ポリビニル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ゴムなどを用いることができる。試薬保持容器１０は、生体物質を検出するデバイスであるため、場合によっては滅菌処理が必要となる。滅菌の手法は限定されないが、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、ガス滅菌、乾熱滅菌等が挙げられる。試薬保持容器１０のガンマ線滅菌を行う場合、容器材料に耐ガンマ線添加剤が添加されていることが望ましい。
【００５８】
本実施形態において、保持容器１０に保持される試薬は、核酸あるいは酵素の少なくとも一方を含む試薬を保持対象としている。試薬として、加熱処理される試薬、例えば、核酸増幅反応を行う試薬は、１００℃近い加熱処理が必要であるため、このような試薬を保持する保持容器１０の材料は、例えば、１２０℃までの耐熱性を持つことが好ましい。また、プライマー等の核酸試薬や酵素試薬等は紫外光により分解されてしまう。そのため、これらの試薬を保持する場合、保持容器１０は、入射光中の紫外光に対して９０％以上の遮光率を持つ材質で形成されていることが好ましい。
【００５９】
図１３（ａ）は、試薬保持容器１０の蛇腹構造部１２が伸長した状態を示し、図１３（ｂ）は、蛇腹構造部１２が収縮した状態を示している。収縮状態において、蛇腹構造部１２の内面は、互いに重なりながら収縮している。蛇腹部１２の伸長、収縮は可逆性がある。本実施形態において、試薬保持容器１０は、押圧負荷を受けていない状態では、図１３（ａ）に示す伸長状態となっている。そして、前述した駆動機構により、下端１０ａが上端側に向かって押されることにより、図１３（ｂ）に示すように、蛇腹構造部１２が収縮する。押圧力が除かれると、蛇腹構造部１２は自身の弾性により伸長状態に復帰する。
【００６０】
なお、試薬保持容器１０は、上述した円筒形状に限らず、多角筒形状、楕円筒形状等、他の形状としてもよい。また、蛇腹構造部を備えている場合に限らず、試薬保持容器１０の内面に複数の連続した凹凸を備えた構造としてもよい。
【００６１】
次に、上記の構成を有する試薬保持容器１０の製造方法について説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、中途部に蛇腹構造部１２を有する円筒形状の部品１１を用意する。この部品１１の下端部を、円筒の軸方向と直交する２方向から挟み込むように押圧して圧着し、接合する。例えば、一対の矩形状のブロック５０ａ、５０ｂにより部品１１の下端部を挟み込み、超音波、熱、溶剤を用いて圧着する。これにより、図１４（ｂ）に示すように、部品１１の下端部は閉塞され、底壁１０ａ、および円筒の軸方向に平坦な第１接合部１４が形成される。
【００６２】
続いて、図１５（ａ）に示すように、第１接合部１４をその根元から筒の軸に垂直な方向に折曲げ、底壁１０ａに重ねる。この状態で、図１５（ｂ）に示すように、底壁１０ａおよび第１接合部１４を、筒の軸方向に沿って両方向から押圧して圧着することにより、継ぎ目がなく、均一な厚さの平坦な第２接合部１５、ここでは、底壁１０ａを形成する。例えば、先端が平坦な円柱形状の芯部材５２を部品１１に挿入し、また、底壁１０ａの外側に平坦な支持ブロック５４を配置し、これら芯部材５２と支持ブロック５４とで底壁１０ａおよび第１接合部１４を両側から圧着する。その際、超音波、熱、溶剤等を用いて圧着することにより、図１６に示すように、底壁１０ａおよび第１接合部１４が溶融し、かつ、押圧され、継目の無い平坦な底壁１０ａが形成される。
【００６３】
図１４（ｂ）に示す、第１接合部１４を形成した状態、および図１５（ａ）に示す、第１接合部１４を折り曲げた状態では、いずれも、底壁１０ａに窪みが残っているが、図１６に示すように、底壁１０ａおよび第１接合部１４を、筒の軸方向に沿って両方向から押圧して圧着することにより、継ぎ目がなく、均一な厚さの平坦な底壁１０ａが得られる。これにより、試薬保持容器１０が製造される。
【００６４】
保持容器１０の底部に窪みがないことから、保持容器内の試薬を流路に供給する際、薬液残りが低減される。この際、底壁１０ａの直径は蛇腹構造部１２の凹部の内径と同程度であることが好ましい。
【００６５】
以上のように構成された試薬保持容器によれば、保持容器の底壁は窪みのない平坦な接合部によって形成されていることから、保持容器内から試薬等を供給する際、液残りを極力少なくすることができる。これにより、比較的高価な試薬を無駄なく使用することができ、結果として、低コスト化を図ることができる。上記試薬保持容器を前述した検査装置に用いることにより、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
検出装置の各構成部材の形状、寸法、材質等は、前述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて、変更可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…試薬保持容器、１０ａ…底壁、１０ｂ…上端部、１０ｃ…余剰部、
１２…蛇腹構造部、１４…第１接合部、２０…送液カセット、２２…基材、
２４…検査部、２８…微小流路、２１…注入口、２８ａ…流入口、
２８ｂ…流出口、３２ａ…抽出試薬保持容器、３２ｂ…廃液容器、
３２ｃ…増幅試薬保持容器、３２ｄ…ハイブリタイゼーション試薬保持容器、
３０…駆動機構、３２…ベース、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ…プランジャ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、核酸、酵素等を含む試薬を保持し、検査時には内部の試薬が外部に送り込まれる構造の試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いる検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では、遺伝子による病気の診断或いは予防が可能となりつつある。これは遺伝子診断と呼ばれ、病気の原因となるヒトの遺伝子欠陥、変化を検出することで病気の発症前もしくは極めて初期段階での病気の診断や予測をすることが出来る。また、ヒトゲノムの解読とともに、遺伝子型と疫病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療（テーラーメイド医療）も現実化しつつある。従って、遺伝子の検出並びに遺伝子型の決定を簡便に行うことは非常に重要となっている。
【０００３】
一方、１つのデバイス内において、複数の試薬が関わる複数の反応を順次行うことのできるμ−ＴＡＳと呼ばれるデバイスが盛んに研究開発されている。これらは試薬保持領域、反応領域、センサー領域などから成り、それらをつなぐ流路を備えることが特徴である。これを応用し、核酸を検出するための検出装置も開発されている。核酸検出を行う場合、複数の試薬を使用し、複数の反応を行う必要がある。試薬として、一般に、核酸の増幅や検出のための試薬、例えばＤＮＡプライマー、酵素、蛍光色素などの標識試薬、あるいは、バッファ等が用いられる。
【０００４】
このような核酸検出装置における試薬保持容器に関して要求される点は主に以下の２項目が挙げられる。１つ目の項目は、容器の低コスト化である。試薬は、予め試薬保持容器内に注入されているが、試薬保持容器内にて試薬の化学反応を行う場合は、反応後、容器内部の試薬を検出装置内の別な領域に送液する。また、検出装置内の別な領域で化学反応を行う場合は、反応前に、容器内部の試薬を反応領域に送液する。ＤＮＡプライマーや酵素、蛍光色素等の試薬は高価であるため、上記のような送液の際、容器内の液残りを極力少なくすることが低コスト化のために要求される。
【０００５】
２つ目の項目は、容器を制御する装置の構成が極力簡略化されることである。確実な制御ができる装置であっても、構成が複雑になると高コスト化、検査の信頼性低下につながる。より簡易な構成で試薬の送液や化学反応の制御ができることが要求される。
【０００６】
例えば、特許文献３に開示されている形状の試薬保持容器では、試薬保持容器に把持部が形成されるため、内部の液残りが大きくなり、さらに装置構成も複雑となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２７６７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６３９５９号公報
【特許文献３】特開２０１０−７８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の試薬保持容器では、内部の試薬を試薬保持容器から検出装置内の別な領域へ送液する際に容器内に液残りがあり低コスト化の妨げとなる。また、従来の試薬保持容器では、この容器からの試薬の送液を制御する装置の構成が複雑となる。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、送液時の液残りを低減し、低コスト化を図ることができるとともに、送液の制御が容易な試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いた検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、試薬保持容器は、筒状部品の軸方向一端を閉じることにより形成される試薬保持容器であって、前記一端は、筒状部品の軸方向と直交して延びる底壁を有し、この底壁は、筒状部品を平坦に接合した接合部により形成されている。
【００１１】
実施態様によれば、検出装置は、検査器を装着可能な検査部、およびこの検査部を通って延び検体を流す微小流路を有する送液カセットと、送液カセットに接続され、微小流路に連通する前記試薬保持容器と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る試薬保持容器を示す斜視図。
【図２】図２は、前記試薬保持容器の伸長状態および収縮状態を示す断面図。
【図３】図３は、検出装置に装着された前記試薬保持容器の伸長状態および収縮状態を示す断面図。
【図４】図４は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図５】図５は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図６】図６は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図７】図７は、この発明の実施形態に係る検体検出装置の送液カセットおよび試薬保持容器を示す斜視図。
【図８】図８は、前記送液カセットの裏面側を示す斜視図。
【図９】図９は、前記検体検出装置の断面図。
【図１０】図１０は、加熱機構のヒータおよび試薬保持容器を示す斜視図。
【図１１】図１１は、前記検体検出装置による検体の検出結果を示すグラフ。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る試薬保持容器を示す斜視図。
【図１３】図１３は、前記試薬保持容器の伸長状態および収縮状態を示す断面図。
【図１４】図１４は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図１５】図１５は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【図１６】図１６は、前記試薬保持容器の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る試薬保持容器およびこれを備えた検体検出装置について詳細に説明する。
図１、図２、図３は、第１の実施形態に係る試薬保持容器を示している。図１および図２に示すように、試薬保持容器１０は、下端が閉塞し、上端部１０ｂが開口した円筒形状に形成され、その中途部に、伸縮可能な蛇腹構造部１２を有している。保持容器１０の下端は、継ぎ目のない平坦な底壁１０ａを形成している。底壁１０ａは、保持容器１０の軸方向に対して直交して延びている。試薬保持容器１０は、一般的な蛇腹付きストローなどの一部と類似した構造を有している。
【００１４】
底壁１０ａは、蛇腹構造１２の谷部、つまり、凹部に連続して形成されている。これにより、蛇腹構造部１２は、底壁１０ａから徐々に拡径するように外側に傾斜している。これにより、底壁１０ａと蛇腹構造部１２との成す角度θは、９０度以上に形成されている。本実施形態において、保持容器１０の底壁１０ａは円形に形成され、少なくとも平坦部分の直径は、蛇腹構造部１２の凹部内径の６０〜９９％に形成されている。
【００１５】
試薬保持容器１０の材質は特に限定されないが、ポリプロピレンが好ましく、その他、ポリスチレン、ポリビニル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ゴムなどを用いることができる。試薬保持容器１０は、生体物質を検出するデバイスであるため、場合によっては滅菌処理が必要となる。滅菌の手法は限定されないが、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、ガス滅菌、乾熱滅菌等が挙げられる。試薬保持容器１０のガンマ線滅菌を行う場合、容器材料に耐ガンマ線添加剤が添加されていることが望ましい。
【００１６】
本実施形態において、保持容器１０に保持される試薬は、核酸あるいは酵素の少なくとも一方を含む試薬を保持対象としている。試薬として、加熱処理される試薬、例えば、核酸増幅反応を行う試薬は、１００℃近い加熱処理が必要であるため、このような試薬を保持する保持容器１０の材料は、例えば、１２０℃までの耐熱性を持つことが好ましい。また、プライマー等の核酸試薬や酵素試薬等は紫外光により分解されてしまう。そのため、これらの試薬を保持する場合、保持容器１０は、入射光中の紫外光に対して９０％以上の遮光率を持つ材質で形成されていることが好ましい。
【００１７】
図２（ａ）は、試薬保持容器１０の蛇腹構造部１２が伸長した状態を示し、図２（ｂ）は、蛇腹構造部１２が収縮した状態を示している。収縮状態において、蛇腹構造部１２の内面は、互いに重なりながら収縮している。蛇腹部１２の伸長、収縮は可逆性がある。本実施形態において、試薬保持容器１０は、押圧負荷を受けていない状態では、図２（ａ）に示す伸長状態となっている。そして、後述する駆動機構により、下端１０ａが上端側に向かって押されることにより、図２（ｂ）に示すように、蛇腹構造部１２が収縮する。押圧力が除かれると、蛇腹構造部１２は自身の弾性により伸長状態に復帰する。
【００１８】
図３は、上記のように構成された試薬保持容器１０を、後述する検査装置のカセットに装着した状態を示している。保持容器１０は、カセットに形成された円柱形状のボス部を容器内に挿入し、かつ、容器の上端部１０ｂをボス部に嵌合することにより、カセットに装着される。図３（ａ）に示すように、伸長状態の保持容器１０内に試薬が供給され、図３（ｂ）に示すように、蛇腹構造部１２が収縮することで、保持容器１０内の試薬がカセットのカセット内の流路に押し出される。
【００１９】
なお、試薬保持容器１０は、上述した円筒形状に限らず、多角筒形状、楕円筒形状等、他の形状としてもよい。また、蛇腹構造部を備えている場合に限らず、試薬保持容器１０の内面に複数の連続した凹凸を備えた構造としてもよい。
【００２０】
次に、上記の構成を有する試薬保持容器１０の製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、中途部に蛇腹構造部１２を有する円筒形状の部品１１を用意する。また、ほぼ半球形状の凹所４４ａを有する成形治具４４を用意する。部品１１は、蛇腹構造の上側に伸びる円筒部と、下側に延びる円筒部１０ｄとを有している。
【００２１】
図４（ｂ）に示すように、この部品１１の下側の下端部１０ｄを成形治具４４の凹所４４ａに上から押し込むことにより、円筒部１０ｄを内側に変形させる。その際、成形治具４４を加熱する、或いは溶剤を用いることにより、円筒部１０ｄを容易に変形させることができる。
【００２２】
次に、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、変形した円筒部１０ｄを部品１１の軸方方向に沿って上下両方向から押圧して圧着することにより、継目の無い平坦な底壁１０ａを形成する。例えば、先端が平坦な円柱形状の押圧治具４８を部品１１に挿入し、また、変形した円筒部１０ｄの外側に平坦な支持ブロック４６を配置し、これら押圧治具４８と支持ブロック４６とで、内側に変形した円筒部１０ｄを両側から押圧することにより、円筒部１０ｄを平坦な底壁に変形させる。その際、超音波、熱、溶剤等を用いて圧着することにより、図６に示すように、内側に変形した部分が溶融し、かつ、押圧され、継目の無い平坦な底壁１０ａが形成される。底部からのはみ出し部分がないため、後述するジャバラ部分の伸縮や、加熱の際に均一に処理することができる。
【００２３】
なお、図４（ｂ）に示した一段階目の加工の時点で内側に変形させる部分の面積は、円筒形の底面積よりも大きいことが望ましい。底面積よりも小さい場合、図５に示す二段階目の加工で底部を閉塞できない可能性があり、仮に閉塞できた場合でも底壁が肉薄になってしまうためである。従って、図４（ａ）に示すように、変形される円筒部１０ｄの寸法は、半径ｒ、軸方向長さａとした場合、以下の式（１）を満たすことが望ましい。
ａ＞ｒ×（１／２））・・・（１）
以上により、継目の無い平坦な底壁１０ａを有する試薬保持容器１０が形成される。保持容器１０の底部に窪みがないことから、保持容器１０内の試薬を流路に供給する際、薬液残りが低減される。この際、底壁１０ａの直径は蛇腹構造部１２の凹部の内径と同程度であることが好ましく、それよりも小さいと平坦な領域が少なくなり、液残り低減効果が少なくなってしまう。
【００２４】
次に、上述した試薬保持容器１０を用いる検体検出装置について説明する。図７は、核酸検出用の検出装置における送液カセット２０、この送液カセットに装着される複数の試薬保持容器、および検知器としてのＤＮＡチップ４０を示し、図８は、送液カセットの裏面側を示し、図９は、送液カセットを駆動機構に装填した状態を示している。
【００２５】
図７、図８、および図９に示すように、検体検出装置は、送液カセット２０と、この送液カセットを駆動する駆動機構３０とを備え、送液カセット２０は、駆動機構３０に対して脱着自在に接続されている。
【００２６】
送液カセット２０は、例えば、矩形板状に形成された基材２２を備えている。基材２２の下面は、平坦な装着面を形成している。基材２２の中央部には、基材２２の下面側に開口した矩形状の凹所からなる検査部２４が形成されている。この検査部２４を覆うように、検査器、例えば、ＤＮＡチップ４０が基材２２の下面側に装着されている。
【００２７】
基材２２には、検査部２４に気密に連通した微小流路２８が形成されている。微小流路２８の一端は、基材２２の下面側に開口した流入口２８ａに連通し、他端は、基材２２の下面側に開口した流出口２８ｂに連通している。検査部２４は、微小流路２８の中途部に連通している。微小流路２８は、例えば、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの径に形成されている。また、基材２２には、基材の上面に開口した注入口２１が形成されている。注入口２１は、流入口２８ａと対向して位置しているとともに、脱着自在な封止栓２３によって気密に閉じられている。
【００２８】
また、基材２２の下面側には、流入口２８ａと検査部２４との間で、微小流路２８にそれぞれ連通する複数、例えば、１つの出入口２８ｃ、および３つの出入口２８ｄが形成されている。基材２２の下面において、流入口２８ａ、流出口２８ｂ、出入口２８ｃ、２８ｄの位置には、下方に突出する円柱形状のボス２５がそれぞれ形成されている。
【００２９】
送液カセット２０の流入口２８ａ、流出口２８ｂ、出入口２８ｃ、２８ｄには、抽出試薬保持容器３２ａ、廃液容器３２ｂ、増幅試薬保持容器３２ｃ、ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ、洗浄試薬保持容器３２ｅ、検出試薬保持容器３２ｆがそれぞれ装着され、気密に接続されている。これらの容器は、前述した試薬保持容器１０と同様に構成されている。すなわち、各容器は、蛇腹構造部１２を有する円筒形状に形成され、その上端開口に送液カセット２０のボス２５が気密に嵌合された状態で、送液カセット２０に取り付けられている。これらの容器は、送液カセット２０内の微小流路２８を通じて接続されている。
【００３０】
各容器３２ａ〜３２ｆは、送液カセット２０の下面に対して垂直な方向に伸縮自在に装着されている。これらの容器３２ａ〜３２ｆは、サンプル液量及び保持試薬量等によって内容積が互いに異なっている。また、検出する核酸の種類が多い場合は、増幅試薬保持容器３２ｃを複数設け、複数種類の増幅用プライマーを用意することも可能である。
【００３１】
容器３２ａ〜３２ｆは、それぞれ伸縮自在な蛇腹構造部１２を有していることから、この容器を伸縮することにより内部容積が変化し、マイクロポンプとしても機能することができる。基材２２の下面側の四隅には、基材２２を支持する４本の支持脚２６が立設されている。
【００３２】
図９に示すように、検体検出装置の駆動機構３０は、ベース３２と、ベースに設けられ、それぞれ抽出試薬保持容器３２ａ、廃液容器３２ｂ、増幅試薬保持容器３２ｃ、ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ、洗浄試薬保持容器３２ｅ、検出試薬保持容器３２ｆを収縮させる昇降自在なプランジャ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを有している。プランジャ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの先端部は平坦に形成されている。
【００３３】
送液カセット２０は、支持脚２６により駆動機構３０のベース３２上に載置され、容器３２ａ〜３２ｆの底壁１０ａは、対応するプランジャ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの先端部に対向している。
【００３４】
プランジャにより試薬保持容器を下から押すことにより蛇腹構造部１２を収縮させることができ、マイクロポンプとしての機能を実現できるが、この際、試薬保持容器では溶着された底壁１０ａ部分に凹凸やはみ出し部がないため、より均一に液残りなく試薬を押し出すことができる。
【００３５】
また、駆動機構３０は、容器内の試薬あるいは検査液を加熱処理するための加熱機構、および図示しない核酸検出機構を備えている。加熱機構は様々な形態が考えられるが、例えば、図９および図１０に示すように、半円筒形の窪みを持つ一対のヒータ４７を備え、これらのヒータ４７によって試薬保持容器１０を両側から挟むことにより、容器内の試薬を加熱することができる。この際、試薬保持容器１０では溶着部（底壁１０ａ）に凹凸やはみ出し部がないため、ヒータ４７をより均一に保持容器１０に接近させることができ、より均一に加熱することができる。
【００３６】
次に、上記のように構成された検体検出装置を用いて核酸検出を行う手順について説明する。
まず、基材２２の検査部２４を覆うように、例えば、ＤＮＡチップ４０を基材２２の下面側に装着し、保持する。ＤＮＡチップには、所望の核酸プローブが形成されている。このような送液カセット２０を駆動機構３０上に載置する。抽出試薬保持容器３２ａは伸張した状態に維持され、他の容器３２ｂ〜３２ｅは、対応するプランジャ３４ｂ〜３４ｄにより収縮した状態としておく。
【００３７】
続いて、封止栓２３を取り外し、注入口２１および流入口２８ａを通して、所定量のサンプル（検査液体）を抽出試薬保持容器３２ａに注入する。抽出試薬保持容器３２ａには予め抽出試薬が乾燥保持されている。これにより、注入されたサンプルと抽出試薬とが混合される。このとき、特許文献３記載の試薬保持容器形状の場合は底部の凹部に入り込んだサンプルは抽出試薬と混合されにくいが、本発明のような平坦な底部形状の場合は混合されやすい。次に駆動機構３０の加熱機構によって抽出試薬保持容器３２ａ内のサンプルおよび抽出試薬を煮沸し、抽出反応を行う。なお、抽出反応は送液カセット２０外で予め行い、抽出済みのサンプルを送液カセットの試薬保持容器に注入しても構わない。
【００３８】
続いて、プランジャ３４ａにより抽出試薬保持容器３２ａを下から押圧して収縮させる。これにより、抽出試薬保持容器３２ａ内のサンプルを所定量、押し出し、微小流路２８を通して増幅試薬保持容器３２ｃ内に移動させる。この際、微小流路２８は密閉構造であり、流路内部の体積を一定とする必要がある。そのため、増幅試薬保持容器３２ｃについては、駆動機構３０のプランジャ３４ｃを下降させる。増幅試薬保持容器３２ｃは、抽出試薬保持容器３２ａの収縮動作に同期して、蛇腹構造部１２が伸長する。これにより、抽出試薬保持容器３２ａ、および増幅試薬保持容器３２ｃの内部容積を含む、流路内部の体積を一定に維持する。
増幅試薬保持容器３２ｃ内には増幅反応用のプライマーセット、酵素、バッファが予め乾燥保持されており、送液されたサンプルと混合される。次いで、図示しない加熱機構によってサンプルを加熱し、核酸増幅反応を行う。核酸増幅反応は、特に限定されないが、ＰＣＲ、ＬＡＭＰ、ＳＭＡＰ法などを用いる。
【００３９】
続いて、プランジャ３４ｃにより増幅試薬保持容器３２ｃを下から押圧して収縮させるとともに、プランジャ３４ｄを下降させてハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄを伸張させる。これにより、増幅試薬保持容器３２ｃ内のサンプルを所定量、押し出し、微小流路２８を通してハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ内に移動させる。ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ内にはハイブリダイゼーション反応用バッファが予め乾燥保持されており、送液されたサンプルと混合される。
【００４０】
次に、プランジャ３４ｄによりハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄを下から押圧して収縮させる。これにより、ハイブリダイゼーション試薬保持容器３２ｄ内のサンプルを所定量、押し出し、微小流路２８を通して検査部２４に送液し、ＤＮＡチップ４０に供給する。核酸検出用のＤＮＡチップ４０には予め核酸検出用の核酸プローブが固定化されている。そして、加熱機構によってＤＮＡチップ４０を加熱することにより、サンプルとハイブリダイゼーション反応を行う。
【００４１】
これに同期して、プランジャ３４ｂを下降させることにより廃液容器３２ｂを伸張させ、検査を行いながら、サンプルを、検査部２４から微小流路２８を通して廃液容器３２ｂに移動させる。次に、プランジャにより洗浄試薬保持容器３２ｅを押し上げて収縮させ、予め洗浄試薬保持容器３２ｅ内に収容されていた洗浄試薬を微小流路２８を通してＤＮＡチップ４０上に移動させる。更に、加熱機構によってＤＮＡチップ４０を加熱することにより、非特異的に吸着したサンプルを洗浄試薬により除去する。
【００４２】
続いて、プランジャ３４ｂを下降させて廃液容器３２ｂを伸張させ、ＤＮＡチップ４０上の洗浄試薬を廃液容器３２ｂに移動させる。更に、プランジャにより検出試薬保持容器３２ｆを押し上げて収縮させ、予め洗浄試薬保持容器３２ｅ内に収容されていた検出試薬を微小流路２８を通してＤＮＡチップ４０上に移動させる。ＤＮＡチップ４０上のサンプルと検出試薬を反応させた後、検出試薬からの信号を検出することによってサンプル中に含まれる核酸の種類を特定することができる。核酸検出法は特に限定されないが、蛍光試薬を用いた蛍光検出法や、電気化学活性試薬を用いた電流検出法などである。
【００４３】
検査終了後、送液カセット２０を駆動機構３０のベース３２から取り外し、更に、ＤＮＡチップ４０を基材２２から取り外した後、必要であれば、送液カセット２０を破棄する。
【００４４】
（実施例１）
以下に、上記実施形態の送液カセットを用いた核酸検出の使用例を具体的に説明する。
１．検体検出装置の準備
１−１．試薬保持容器の準備
以下、５つの試薬保持容器にそれぞれ試薬を注入した。
１）抽出試薬保持容器：抽出用バッファ
２）増幅試薬保持容器：マウス2C39増幅用LAMPプライマー（配列Ａ〜Ｄ）、酵素、増幅用バッファ
３）ハイブリダイゼーション試薬保持容器：SSC
４）洗浄試薬保持容器：SSC
５）検出試薬保持容器：ヘキスト33258
次に、上記１）、２）、３）については、真空乾燥処理を行い、容器の蛇腹構造部に試薬を乾燥固定させた。
【００４５】
１−２．核酸検出用チップの準備
電流検出式の核酸検出用チップ上の各電極に、以下に示す３種類の核酸検出用プローブ（配列E〜G）を固定化した。
１）マウス2C39検出用（配列Ｅ）
２）マウス2C29検出用（配列Ｆ）
３）マウスNAT1検出用（配列Ｇ）
１−３．核酸検出用デバイスの組立
送液カセット２０に対し、図７および図８に示すように、上記５つの試薬保持容器、廃液容器、核酸検出用チップを装着した。
【００４６】
２．核酸検出用デバイスを用いた核酸検出
まず、粗抽出済みのマウス2C39配列を持つサンプルをサンプル注入口２１から注入し、抽出試薬保持容器３２ａ内で抽出用バッファと混合させたのち、９５℃で５分保持することで抽出反応を行った。抽出済みサンプルを増幅試薬保持容器３２ｃに送液し、増幅試薬と混合した後、６３℃で４０分保持することで増幅反応を行った。
【００４７】
増幅済みサンプルを核酸検出用のＤＮＡチップ４０に送液し、４５℃で１０分保持することでチップ上の核酸検出用プローブとハイブリダイゼーション反応を行った。増幅済みサンプルを廃液容器３２ｂに移動させた後、洗浄試薬保持容器３２ｅから洗浄試薬を核酸検出用チップ上へ送液し、３０℃で５分保持することで、非特異的に吸着した核酸を除去した。
【００４８】
洗浄試薬を廃液容器３２ｂに送液したのち、検出試薬保持容器３２ｆから検出試薬を核ＤＮＡチップ４０上に送液し、室温で３分保持することで検出試薬を核酸と反応させた。最後にＤＮＡチップ４０の各電極から得られる電流値を測定することによって核酸検出を行った。
【００４９】
３．結果
各電極から得られた電流値を図１１に示す。2C39検出用のプローブが固定化された電極からは、他の電極と比較して有意に大きな電流値が得られていることから、サンプル中の2C39配列が以下の通りに検出されたことがわかった。
【００５０】
A：TCAAAACGATCCTGGAAAATAATGGACATTCATTCTGAGCTGTGC
B：GGAAAAACTAAATGAGAATGTCAAGGAGAAAAAACATTCTTGACTTC
C：TTCAGGCTCACCTTGTGA
D：CTGTGGCAATAAAGCACC
E：CTCCCCATGATTGCAGGTGA
F：GTCCAGAGATTCATCGACCTCCTC
G：CAGGTGACCATCAGTGACAGG
以上のように構成された試薬保持容器およびこれを用いる検出装置によれば、保持容器の底壁は窪みのない平坦な接合部によって形成されていることから、保持容器内から試薬等を供給する際、液残りを極力少なくすることができる。これにより、比較的高価な試薬を無駄なく使用することができ、結果として、低コスト化を図ることができる。
【００５１】
保持容器の底壁は平坦に形成されているため、この保持容器の伸縮を制御する駆動機構は、保持容器を押上げるだけの簡単な構成とすることができる。ＸＹ軸、回転方向の位置合わせも厳密である必要がないことから、非常に簡易な駆動機構とすることができる。
【００５２】
上記のように構成された検体検出装置によれば、試薬保持容器をマイクロポンプとして用いることができ、流路内の空気の膨張、収縮に影響されることなく、微小量の検査液体を安定して送液することができる。マイクロポンプの収縮量により送液量を決めることができ、正確な量の液体を安定して送ることが可能となる。
【００５３】
送液カセットについては、使用目的にもよるが、使い捨てが望まれる場合が多い。そのため、流路部品の価格は可能な限り安価が望ましい。本実施形態によれば、マイクロポンプを動作させるための駆動機構や加熱機構は、流路部品の一部ではなく、容易に切り離すことを可能としている。
【００５４】
以上のことから、送液時の液残りを低減し、制御装置の構成を簡略にすることが可能な試薬保持容器、その製造方法、および試薬保持容器を用いた検出装置が得られる。
【００５５】
次に、第２の実施形態に係る試薬保持容器およびその製造方法について説明する。
図１２、図１３は、第２の実施形態に係る試薬保持容器を示している。試薬保持容器１０は、下端が閉塞し、上端部１０ｂが開口した円筒形状に形成され、その中途部に、伸縮可能な蛇腹構造部１２を有している。保持容器１０の下端は、継ぎ目のない平坦な底壁１０ａを形成し、周囲には下端部を接合した余剰部１０ｃが存在している。底壁１０ａは、保持容器１０の軸方向に対して直交して延び、同様に、余剰部１０ｃは、保持容器１０の下端から軸方向と直交する方向に延出している。試薬保持容器１０は、一般的な蛇腹付きストローなどの一部と類似した構造を有している。
【００５６】
底壁１０ａは、蛇腹構造１２の谷部、つまり、凹部に連続して形成されている。これにより、蛇腹構造部１２は、底壁１０ａから徐々に拡径するように外側に傾斜している。これにより、底壁１０ａと蛇腹構造部１２との成す角度θは、９０度以上に形成されている。本実施形態において、保持容器１０の底壁１０ａは円形に形成され、少なくとも平坦部分の直径は、蛇腹構造部１２の凹部内径の６０〜９９％に形成されている。
【００５７】
試薬保持容器１０の材質は特に限定されないが、ポリプロピレンが好ましく、その他、ポリスチレン、ポリビニル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ゴムなどを用いることができる。試薬保持容器１０は、生体物質を検出するデバイスであるため、場合によっては滅菌処理が必要となる。滅菌の手法は限定されないが、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、ガス滅菌、乾熱滅菌等が挙げられる。試薬保持容器１０のガンマ線滅菌を行う場合、容器材料に耐ガンマ線添加剤が添加されていることが望ましい。
【００５８】
本実施形態において、保持容器１０に保持される試薬は、核酸あるいは酵素の少なくとも一方を含む試薬を保持対象としている。試薬として、加熱処理される試薬、例えば、核酸増幅反応を行う試薬は、１００℃近い加熱処理が必要であるため、このような試薬を保持する保持容器１０の材料は、例えば、１２０℃までの耐熱性を持つことが好ましい。また、プライマー等の核酸試薬や酵素試薬等は紫外光により分解されてしまう。そのため、これらの試薬を保持する場合、保持容器１０は、入射光中の紫外光に対して９０％以上の遮光率を持つ材質で形成されていることが好ましい。
【００５９】
図１３（ａ）は、試薬保持容器１０の蛇腹構造部１２が伸長した状態を示し、図１３（ｂ）は、蛇腹構造部１２が収縮した状態を示している。収縮状態において、蛇腹構造部１２の内面は、互いに重なりながら収縮している。蛇腹部１２の伸長、収縮は可逆性がある。本実施形態において、試薬保持容器１０は、押圧負荷を受けていない状態では、図１３（ａ）に示す伸長状態となっている。そして、前述した駆動機構により、下端１０ａが上端側に向かって押されることにより、図１３（ｂ）に示すように、蛇腹構造部１２が収縮する。押圧力が除かれると、蛇腹構造部１２は自身の弾性により伸長状態に復帰する。
【００６０】
なお、試薬保持容器１０は、上述した円筒形状に限らず、多角筒形状、楕円筒形状等、他の形状としてもよい。また、蛇腹構造部を備えている場合に限らず、試薬保持容器１０の内面に複数の連続した凹凸を備えた構造としてもよい。
【００６１】
次に、上記の構成を有する試薬保持容器１０の製造方法について説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、中途部に蛇腹構造部１２を有する円筒形状の部品１１を用意する。この部品１１の下端部を、円筒の軸方向と直交する２方向から挟み込むように押圧して圧着し、接合する。例えば、一対の矩形状のブロック５０ａ、５０ｂにより部品１１の下端部を挟み込み、超音波、熱、溶剤を用いて圧着する。これにより、図１４（ｂ）に示すように、部品１１の下端部は閉塞され、底壁１０ａ、および円筒の軸方向に平坦な第１接合部１４が形成される。
【００６２】
続いて、図１５（ａ）に示すように、第１接合部１４をその根元から筒の軸に垂直な方向に折曲げ、底壁１０ａに重ねる。この状態で、図１５（ｂ）に示すように、底壁１０ａおよび第１接合部１４を、筒の軸方向に沿って両方向から押圧して圧着することにより、継ぎ目がなく、均一な厚さの平坦な第２接合部１５、ここでは、底壁１０ａを形成する。例えば、先端が平坦な円柱形状の芯部材５２を部品１１に挿入し、また、底壁１０ａの外側に平坦な支持ブロック５４を配置し、これら芯部材５２と支持ブロック５４とで底壁１０ａおよび第１接合部１４を両側から圧着する。その際、超音波、熱、溶剤等を用いて圧着することにより、図１６に示すように、底壁１０ａおよび第１接合部１４が溶融し、かつ、押圧され、継目の無い平坦な底壁１０ａが形成される。
【００６３】
図１４（ｂ）に示す、第１接合部１４を形成した状態、および図１５（ａ）に示す、第１接合部１４を折り曲げた状態では、いずれも、底壁１０ａに窪みが残っているが、図１６に示すように、底壁１０ａおよび第１接合部１４を、筒の軸方向に沿って両方向から押圧して圧着することにより、継ぎ目がなく、均一な厚さの平坦な底壁１０ａが得られる。これにより、試薬保持容器１０が製造される。
【００６４】
保持容器１０の底部に窪みがないことから、保持容器内の試薬を流路に供給する際、薬液残りが低減される。この際、底壁１０ａの直径は蛇腹構造部１２の凹部の内径と同程度であることが好ましい。
【００６５】
以上のように構成された試薬保持容器によれば、保持容器の底壁は窪みのない平坦な接合部によって形成されていることから、保持容器内から試薬等を供給する際、液残りを極力少なくすることができる。これにより、比較的高価な試薬を無駄なく使用することができ、結果として、低コスト化を図ることができる。上記試薬保持容器を前述した検査装置に用いることにより、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
検出装置の各構成部材の形状、寸法、材質等は、前述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて、変更可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…試薬保持容器、１０ａ…底壁、１０ｂ…上端部、１０ｃ…余剰部、
１２…蛇腹構造部、１４…第１接合部、２０…送液カセット、２２…基材、
２４…検査部、２８…微小流路、２１…注入口、２８ａ…流入口、
２８ｂ…流出口、３２ａ…抽出試薬保持容器、３２ｂ…廃液容器、
３２ｃ…増幅試薬保持容器、３２ｄ…ハイブリタイゼーション試薬保持容器、
３０…駆動機構、３２…ベース、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ…プランジャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部品の軸方向一端を閉じることにより形成される試薬保持容器であって、
前記一端は、筒状部品の軸方向と直交して延びる底壁を有し、この底壁は、筒状部品を平坦に接合した接合部により形成されている試薬保持容器。
【請求項２】
前記筒状部品の軸方向中途部に形成された蛇腹構造部を有し、軸方向に沿って収縮可能な請求項１に記載の試薬保持容器。
【請求項３】
前記接合部は円形に形成され、その直径は前記蛇腹構造部の凹部内径の６０〜９９％に形成されている請求項２に記載の試薬保持容器。
【請求項４】
前記底壁と前記蛇腹構造部との成す角度は、９０度以上に形成されている請求項２に記載の試薬保持容器。
【請求項５】
試薬保持容器の製造方法であって、
筒状部品の一端部を筒内側方向に変形させ、
前記変形された一端部を筒状部品の軸方向に沿って両方向から押圧して圧着し、平坦に接合された接合部を形成する試薬保持容器の製造方法。
【請求項６】
前記変形される筒部の端部の長さをａ、筒部の半径をｒとしたとき、
ａ＞ｒ×（１／２）を満たしている請求項５に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項７】
半球状の凹所を有する成形治具の前記凹所に、前記筒状部品の一端部を押し当てて変形させる請求項５に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項８】
前記筒状部品の一端部を熱、あるいは溶剤を用いて変形させる請求項５又は７に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項９】
前記接合部は超音波、熱、あるいは溶剤を用いて圧着する請求項５に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項１０】
検査器を装着可能な検査部、およびこの検査部を通って延び検体を流す微小流路を有する送液カセットと、
前記送液カセットに接続され、前記微小流路に連通する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の試薬保持容器と、
を備える検出装置。
【請求項１１】
前記試薬保持容器を伸縮させ、液体を前記試薬保持容器内と前記微小流路との間で押し出しあるいは引き込みする駆動機構を備えている請求項１０に記載の検出装置。
【請求項１】
筒状部品の軸方向一端を閉じることにより形成される試薬保持容器であって、
前記一端は、筒状部品の軸方向と直交して延びる底壁を有し、この底壁は、筒状部品を平坦に接合した接合部により形成されている試薬保持容器。
【請求項２】
前記筒状部品の軸方向中途部に形成された蛇腹構造部を有し、軸方向に沿って収縮可能な請求項１に記載の試薬保持容器。
【請求項３】
前記接合部は円形に形成され、その直径は前記蛇腹構造部の凹部内径の６０〜９９％に形成されている請求項２に記載の試薬保持容器。
【請求項４】
前記底壁と前記蛇腹構造部との成す角度は、９０度以上に形成されている請求項２に記載の試薬保持容器。
【請求項５】
試薬保持容器の製造方法であって、
筒状部品の一端部を筒内側方向に変形させ、
前記変形された一端部を筒状部品の軸方向に沿って両方向から押圧して圧着し、平坦に接合された接合部を形成する試薬保持容器の製造方法。
【請求項６】
前記変形される筒部の端部の長さをａ、筒部の半径をｒとしたとき、
ａ＞ｒ×（１／２）を満たしている請求項５に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項７】
半球状の凹所を有する成形治具の前記凹所に、前記筒状部品の一端部を押し当てて変形させる請求項５に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項８】
前記筒状部品の一端部を熱、あるいは溶剤を用いて変形させる請求項５又は７に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項９】
前記接合部は超音波、熱、あるいは溶剤を用いて圧着する請求項５に記載の試薬保持容器の製造方法。
【請求項１０】
検査器を装着可能な検査部、およびこの検査部を通って延び検体を流す微小流路を有する送液カセットと、
前記送液カセットに接続され、前記微小流路に連通する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の試薬保持容器と、
を備える検出装置。
【請求項１１】
前記試薬保持容器を伸縮させ、液体を前記試薬保持容器内と前記微小流路との間で押し出しあるいは引き込みする駆動機構を備えている請求項１０に記載の検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１５８４６３（Ｐ２０１１−１５８４６３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５９９３（Ｐ２０１０−２０５９９３）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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