ＰＣＲ装置、ＰＣＲカセット及びＰＣＲ方法
【課題】装置の小型化が実現可能であり、かつ、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したカセット型のキットを実現可能な手段を提供する。
【解決手段】ＰＣＲ装置１０は、サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、これらを貯留可能なＰＣＲ槽５１と、エアーを送出するエアーポンプ４０と、ＰＣＲ槽５１とエアーポンプ４０とをエアーを流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有する第１流路５９と、ＰＣＲ槽５１に接続されてＰＣＲ槽５１にＰＣＲ液を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有する第２流路６０と、第１変形部を押圧して第１流路５９を閉塞する第１姿勢と、第１流路５９を開放する第２姿勢とに姿勢変化する第１マイクロアクチュエータ３４と、第２変形部を押圧して第２流路６０を閉塞する第３姿勢と、第２流路６０を開放する第４姿勢とに姿勢変化する第２マイクロアクチュエータ３５とを具備する。
【解決手段】ＰＣＲ装置１０は、サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、これらを貯留可能なＰＣＲ槽５１と、エアーを送出するエアーポンプ４０と、ＰＣＲ槽５１とエアーポンプ４０とをエアーを流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有する第１流路５９と、ＰＣＲ槽５１に接続されてＰＣＲ槽５１にＰＣＲ液を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有する第２流路６０と、第１変形部を押圧して第１流路５９を閉塞する第１姿勢と、第１流路５９を開放する第２姿勢とに姿勢変化する第１マイクロアクチュエータ３４と、第２変形部を押圧して第２流路６０を閉塞する第３姿勢と、第２流路６０を開放する第４姿勢とに姿勢変化する第２マイクロアクチュエータ３５とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣＲ槽においてＰＣＲを行い、そのＰＣＲ液をＰＣＲ槽から流出させるＰＣＲ装置、ＰＣＲカセット及びＰＣＲ方法に関し、特にサンプルの前処理及びＰＣＲを同時に行うに適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゲノムシークエンシングの進展により、各種生物が有するゲノムの全塩基配列が明らかにされつつある。そして、解明された塩基配列を有用に利用する技術が期待されている。例えば、核酸マイクロアレイを用いた核酸検出は、複数の遺伝子を同時に解析できる技術であり、塩基配列決定法のみではなく、遺伝子の発現量や多型などを効率よく調べる方法として開発され、テーラーメイド医療や、菌類などの生物学的分類の特定、疾病の診断などへの技術展開が図られている。
【０００３】
一般に、テーラーメイド医療や生物学的分類の特定に用いられる核酸マイクロアレイは、特定の塩基配列を定性的に検出できる程度の性能を有すれば十分であり、例えば、試験紙やプラスチックのようなディスポーザル使用に適した安価なものが期待されている。
【０００４】
また、核酸マイクロアレイを用いた核酸検出反応に先立って、血液などのサンプル中に含まれる被検出対象の核酸を増幅させるためにＰＣＲを行うことが多い。一般に、ＰＣＲを利用して核酸の検出を行うには、血液などに含まれるＰＣＲ阻害物質を除去するためにサンプルから核酸を抽出する前処理が行われるが、近年、この前処理（抽出）をＰＣＲと同時に行うことができる前処理試薬が開発され、市販されている（例えば、島津製作所製、商品名：Ampdirect Plus）。
【０００５】
このような核酸検出における抽出・増幅・検出の３つのステップが、所要の試薬や核酸マイクロアレイがキット化された１つのカセットにおいて簡易に実行できれば、医療施設や研究施設において利用価値が高いと考えられる。また、カセットが小型化されれば、少ないサンプル量から所望の核酸検出を行うことができるので、被検者の負担が軽減されるとともに、このカセットが装填される自動分析装置を小型化して省スペースを実現することもできる。
【０００６】
前述された前処理試薬を用いれば、核酸検出における抽出及び増幅を同時に行うことができるが、核酸マイクロアレイを用いた検出は別に行われる必要がある。したがって、キット化されたカセットや自動分析装置において、ＰＣＲを行う反応槽と核酸検出（ハイブリダイズ、標識）を行う反応槽とが独立して設けられ、サンプルや試薬を含む液体が各反応槽へ順次移動される必要がある。
【０００７】
例えば、各反応槽を流路で連結するとすれば、ＰＣＲや液の移動に応じて、その流路は弁などにより開閉可能でなければならない。しかし、一般的な弁を利用すると、その弁を駆動させるための機構が大きくなり、その結果、自動分析装置が大型化するという問題がある。これに対し、ディスポーザブル使用に適した核酸検出カセットとして、例えば、次のものが発案されている。
【０００８】
特許文献１に開示された核酸検出カセットにおいては、固定部材と可撓性部材との組み合わせにより流路が構成されている。この流路は、押圧機構によって可撓性部材が変形されることによって開閉される（特許文献１の図３及び図５等）。
【０００９】
特許文献２に開示された増幅反応用使い捨てデュアルチャンバ反応容器においては、第１チャンバと第２チャンバとを流体サンプルが流通可能に結合する接続導管が、バルブ手段により開閉される（特許文献２の図４４，４５等）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１７６８３６号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述されたような、前処理及びＰＣＲを同時に行うことができる前処理試薬を用いる場合には、特に反応初期において、血液などのサンプルと試薬とが混合撹拌されることは好ましくない。この反応初期においては、血液などのサンプルに由来する核酸増幅（ＰＣＲ）阻害作用が抑制されると考えられる。仮に、この反応初期においてサンプルと試薬とが混合撹拌されると、その後のＰＣＲの効率が低下して、核酸マイクロアレイによる検出に必要な核酸の増幅が不完全になるおそれがある。
【００１２】
特許文献１に開示された核酸検出カセットや特許文献２に開示された増幅反応用使い捨てデュアルチャンバ反応容器では、サンプルから核酸を抽出するステップが行われた後のＰＣＲを行うものであると考えられ、前述された前処理に適した構成は採用されていない。
【００１３】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の小型化が実現可能であり、かつ、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したカセット型のキットを実現可能な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
(1) 本発明にかかるＰＣＲ装置は、サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、気体を送出するポンプと、上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有する第１流路と、上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有する第２流路と、上記第１変形部を押圧して上記第１流路を閉塞する第１姿勢と、当該第１流路を開放する第２姿勢とに姿勢変化する第１アクチュエータと、上記第２変形部を押圧して上記第２流路を閉塞する第３姿勢と、当該第２流路を開放する第４姿勢とに姿勢変化する第２アクチュエータと、を具備する。
【００１５】
第１アクチュエータが第１姿勢にされることにより、第１流路が閉じられる。第２アクチュエータが第３姿勢にされることにより、第２流路が閉じられる。これにより、ＰＣＲ槽は、第１流路及び第２流路を通じて気体又は液体が流出入しない状態とされる。この状態のＰＣＲ槽に、開口からサンプル及び試薬が注入される。そして、所定のＰＣＲが行われる。ＰＣＲ後、第１アクチュエータが第２姿勢にされることにより、第１流路が開かれる。これにより、ＰＣＲ槽に貯留された液体を流出させる圧力として、ポンプから送出された気体をＰＣＲ槽に対して付与することができる。また、第２アクチュエータが第４姿勢にされることにより、第２流路が開かれる。これにより、上記気体により、ＰＣＲ槽に貯留された液体が第２流路を通じて流出される。
【００１６】
(2) 上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有するものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽から液体が蒸発することを防止できる。
【００１７】
(3) 上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持されるものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽が加熱されて内部の圧力が増大しても、開口を確実に閉止することができる。
【００１８】
(4) 上記押圧部材は、上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータであってもよい。ＰＣＲ槽を加熱するヒータを押圧部材とすることにより、装置構成の簡略化及び小型化が実現される。
【００１９】
(5) 上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結されていてもよい。この２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である。これにより、ＰＣＲに続いて、核酸検出のためのハイブリダイズを容易に行うことができる。
【００２０】
(6) 本発明は、気体を送出するポンプと、各々が少なくとも２種類の姿勢に姿勢変化可能な第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを有する装置本体に装着されるＰＣＲカセットとして実現されてもよい。このＰＣＲカセットは、サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有し、上記第１アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第１流路と、上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有し、上記第２アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第２流路と、を具備する。
【００２１】
(7) 上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有するものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽から液体が蒸発することを防止できる。
【００２２】
(8) 上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持されるものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽が加熱されて内部の圧力が増大しても、開口を確実に閉止することができる。
【００２３】
(9) 上記押圧部材は、上記装置本体に設けられて上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータであってもよい。ＰＣＲ槽を加熱するヒータを押圧部材とすることにより、装置構成の簡略化及び小型化が実現される。
【００２４】
(10) 上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結されてもよい。この２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である。これにより、ＰＣＲに続いて、核酸検出のためのハイブリダイズを容易に行うことができる。
【００２５】
(11) 本発明は、ＰＣＲ槽にそれぞれ連結されて各々が弾性変形可能な第１流路及び第２流路を弾性変形させて、当該第１流路及び第２流路を閉塞する第１ステップと、上記ＰＣＲ槽に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を注入する第２ステップと、上記ＰＣＲ槽を閉止して加熱することにより前処理反応及びＰＣＲを行う第３ステップと、上記第１流路及び上記第２流路を開放し、当該第１流路を通じて気体を上記ＰＣＲ槽に付与することにより、当該ＰＣＲ槽内のＰＣＲ液を当該第２流路を通じて流出させる第４ステップと、を含むＰＣＲ方法として捉えてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＰＣＲ槽から液体を流出するための第１流路及び第２流路を、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータにより開閉可能としたので、装置の小型化が実現される。また、サンプル及び試薬を注入する開口がＰＣＲ槽に設けられているので、サンプル及び試薬の注入が容易である。特に、サンプルの前処理及びＰＣＲをＰＣＲ槽で同時に行う場合に、ＰＣＲ槽へサンプル及び試薬を静かに注入し、混合撹拌されないようにすることができる。したがって、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したカセット型のキットを実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。
【００２８】
図１は、ＰＣＲ装置１０の装置本体１１の概略構成を示すブロック図である。図２は、ＰＣＲカセット１２の概略構成を示すブロック図である。図３は、ＰＣＲカセット１２の外観構成を示す平面図である。図４は、図３におけるIV−IV断面を示す部分断面である。図５は、図３におけるV−V断面を示す部分断面図である。図６は、図３におけるVI−VI断面を示す部分断面図である。図７は、本実施形態におけるＰＣＲ方法を示すフローチャートである。
【００２９】
［ＰＣＲ装置１０の全体構成］
ＰＣＲ装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に装着可能なＰＣＲカセット１２とから構成される。装置本体１１は、いわゆる分析装置であり、使用毎にＰＣＲカセット１２が装着されて繰り返し使用される。ＰＣＲカセット１２は、１回の核酸検出において使用されると捨てられる所謂ディスポーザブルのカセットである。
【００３０】
［装置本体１１］
装置本体１１は、主として、加温部２１、駆動部２２、エアー供給部２３、光学検出部２４、制御部２５から構成される。なお、図１には示されていないが、装置本体１１は、電源部や操作部、液晶表示部、外部情報機器と接続するためのインタフェースなどの公知の構成をも有する。加温部２１は、ＰＣＲカセット１２のＰＣＲ槽５１及びハイブリダイズ槽５２（以下「ＨＤ槽５２」とも称される。）を加温する。加温部２１は、ペルチェ素子３１、カウンターヒータ３２及びセラミックヒータ３３を有する。ペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２は、ＰＣＲ槽５１の温度調整に使用される。ペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２は、装置本体１１に装着されたＰＣＲカセット１２のＰＣＲ槽５１を上下から挟み込むように配置されている（図４参照）。ペルチェ素子３１は、ＰＣＲ槽５１の下側に配置されており、カウンターヒータ３２は、ＰＣＲ槽５１の上側に配置されている。カウンターヒータ３２は、上下方向に可動であり、ＰＣＲカセット１２が脱着される際に、ＰＣＲ槽５１から離反される。この一対のペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２によって、ＰＣＲ槽５１内においてＰＣＲに適した所定の温度サイクルが実現される。セラミックヒータ３３は、ＨＤ槽５２内を加温するために用いられる。
【００３１】
駆動部２２は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５、第３マイクロアクチュエータ３６及びステッピングモータ３７を有する。第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５が、本発明における第１アクチュエータ及び第２アクチュエータに相当する。第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、各流路に対応して装置本体１１における配置が異なるほかは同じ構成のものなので、第１マイクロアクチュエータ３４を例に構成が説明される。
【００３２】
図５に示されるように、第１マイクロアクチュエータ３４は、装置本体１１に装着されたＰＣＲカセット１２に対して下側に配置されている。第１マイクロアクチュエータ３４は、モータ３８及びピストン３９を有する。図５には詳細に示されていないが、ピストン３９は、回転−直動変換機構を介してモータ３８の出力軸に連結されている。この回転−直動変換機構は、所謂減速機としても作用する。このような減速機の一例として、特開２００６−３４９０１３号に開示されている小型減速機があげられる。第１マイクロアクチュエータ３４に所定の駆動電流が付与されてモータ３８が駆動されると、モータ３８の回転方向に基づいてピストン３９が上下動する。この上下動によって、各流路を開放する開姿勢又は閉塞する閉姿勢に第１マイクロアクチュエータ３４が姿勢変化する。ステッピングモータ３７は、その出力軸が後述される回転軸８８のギヤ９９（図３参照）に連結される。
【００３３】
エアー供給部２３は、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を有する。エアーポンプ４０は、圧縮空気（以下、単に「エアー」とも称される。）を送出するポンプであり、エアーが流通可能な流路により切換バルブ４１と連結されている。切換バルブ４１は、装置本体１１にＰＣＲカセット１２が装着されることにより、そのＰＣＲカセット１２のＰＣＲ槽５１、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び洗浄液槽５６，５７とそれぞれエアーを送出可能に連結される。切換バルブ４１の流路切換によって、エアーポンプ４０から送出されたエアーが、ＰＣＲ槽５１、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５又は洗浄液槽５６，５７のいずれかに選択的に送出される。
【００３４】
光学検出部２４は、光源４２及び検出用カメラ４３を有する。光源４２及び検出用カメラ４３は、ＨＤ槽５２に対応して配置されている。光源４２は、後述される第２試薬に対応して種類が選択されるが、本実施形態ではインターカレータの励起波長である２００〜４００ｎｍの波長の光が照射可能な光源が選択される。検出用カメラ４３は、ＣＣＤカメラであり、核酸マイクロアレイの画像解析が可能な所定の画素数以上のものが採用される。
【００３５】
制御部２５は、主としてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの演算装置として構成されており、加温部２１、駆動部２２、エアー供給部２３及び光学検出部２４の動作の制御や画像解析を行う。なお、図１には示されていないが、制御部２５は、必要に応じて駆動回路などのハードウェアを有する。また、装置本体１１に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部情報機器によって、制御部２５の一部が構成されてもよい。
【００３６】
［ＰＣＲカセット１２］
図２及び図３に示されるように、ＰＣＲカセット１２は、装置本体１１に着脱可能なカセット型に構成されている。このＰＣＲカセット１２には、ＰＣＲ及びハイブリダイズによってサンプルから所望の核酸を検出するために必要な試薬及び反応槽が備えられている。つまり、装置本体１１にＰＣＲカセット１２を装着することによって、１回の核酸検出が実施可能である。
【００３７】
ＰＣＲカセット１２は、カセット本体５０にそれぞれ形成されたＰＣＲ槽５１、ＨＤ槽５２、廃液槽５３、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、及び２つの洗浄液槽５５，５６を有する。カセット本体５０は、概ねトレイ形状であり、所定の位置に前述された各槽が凹陥されて一体に形成されている。カセット本体５０の形状や大きさは特に限定されないが、装置本体１１に着脱するに際して取り扱いが容易な大きさ及び形状が採用される。また、カセット本体５０は、ＰＣＲカセット１２の着脱方向が容易に認識である形状であることが好ましい。
【００３８】
詳細には、カセット本体５０の手前側（図３における下側）に、右側から左側へ向かってＰＣＲ槽５１、ＨＤ槽５２及び廃液槽５３が並んで形成されている。また、カセット本体５０の奥側（図３における上側）に、左側から右側へ向かって第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び２つの洗浄液槽５５，５６が並んで形成されている。図３に示されるように、カセット本体５０の右奥側には、第１ジョイント部５８が形成されている。第１ジョイント部５８は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。
【００３９】
図３において点線で示されるように、第１ジョイント部５８からＰＣＲ槽５１に渡って、エアーポンプ４０から送出されるエアーが流通可能な第１流路５９が形成されている。第１流路５９は、第１ジョイント部５８とＰＣＲ槽５１の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。チューブの材質は特に限定されないが、所定の圧力により弾性変形して圧潰可能であって、ＰＣＲの温度サイクルに対して耐熱性を有し、血液や試薬などと反応性を有しないものが好適である。このチューブにより、本発明における第１流路及び第１変形部が構成されている。
【００４０】
図３において点線で示されるように、ＰＣＲ槽５１からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに血液や試薬などの液体が流通可能な第２流路６０が形成されている。第２流路６０は、ＰＣＲ槽５１の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様であり、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。このチューブにより、本発明における第２流路及び第２変形部が構成されている。
【００４１】
図３において点線で示されるように、ＨＤ槽５２から廃液槽５３に渡って、エアー並びに血液や試薬などの液体が流通可能な第３流路６１が形成されている。第３流路６１は、ＨＤ槽５２の開口と廃液槽５３の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様であり、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。なお、本実施形態では、第１流路５９が本発明における第１流路として示されており、第２流路６０が本発明における第２流路として示されているが、本発明における第１流路が第２流路６０として実現され、本発明における第２流路が第３流路６１として実現されてもよい。
【００４２】
図３に示されるように、カセット本体５０の左奥側には、第２ジョイント部６２が形成されている。第２ジョイント部６２は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第２ジョイント部６２は、第１試薬槽５４へ通じるエアーの流路を構成する。第２ジョイント部６２は、第１試薬槽５４の上端付近に連結されている。
【００４３】
図３に示されるように、カセット本体５０の左中央部には、第３ジョイント部６３が形成されている。第３ジョイント部６３は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第３ジョイント部６３は、第２試薬槽５５へ通じるエアーの流路を構成する。第３ジョイント部６３は、第２試薬槽５５の上端付近に連結されている。
【００４４】
図３に示されるように、カセット本体５０の右奥側には、第４ジョイント部６４が形成されている。第４ジョイント部６４は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第４ジョイント部６４は、洗浄液槽５７へ通じるエアーの流路を構成する。第４ジョイント部６４は、洗浄液槽５７の上端付近に連結されている。洗浄液槽５６と洗浄液槽５７との間には、エアーポンプ４０からのエアー及び洗浄液が流通可能な第４流路６５が形成されている。
【００４５】
図３において点線で示されるように、第１試薬槽５４からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに第１試薬が流通可能な第５流路６６が形成されている。第５流路６６は、第１試薬槽５４の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。
【００４６】
図３において点線で示されるように、第２試薬槽５５からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに第２試薬が流通可能な第６流路６７が形成されている。第６流路６７は、第２試薬槽５５の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。
【００４７】
図３において点線で示されるように、洗浄液槽５８からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに洗浄液が流通可能な第７流路６８が形成されている。第７流路６８は、洗浄液槽５８の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。
【００４８】
以下に、ＰＣＲカセット１２の各部の詳細な構成が説明される。図４に示されるように、ＰＣＲ槽５１は、上部が開口された三重椀形状のタンクであり、所定容量の液体を貯留可能である。三重椀形状は、円孔形状の孔７１と、椀形状の大椀７２及び小椀７３とが、上側から下側へ向かって重なりながら連続した空間を形成してなる。孔７１は、大椀７２の上部開口を閉止する蓋７４が圧入される。この蓋７４が大椀７２の上部開口に密着して閉止する。蓋７４は、その中央部が孔７１に沿って凹陥した形状である。装置本体１１にＰＣＲカセット１２が装着されると、蓋７４の凹陥部分にカウンターヒータ３２が嵌め込まれる。これにより、ＰＣＲ槽５１の内部の蒸気圧が増加しても、蓋７４が孔７１に圧入された姿勢を維持する。このカウンターヒータ３２が本発明における押圧部材に相当する。なお、図４においては、装置本体１１のペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２が示されているが、これらはＰＣＲカセット１２を構成するものではない。
【００４９】
大椀７２及び小椀７３は、蓋７４が孔７１に圧入された状態で液体を貯留する空間である。大椀７２と小椀７３との境界には、水平方向に形成された第１流路５９及び第２流路６０がそれぞれ連結されている。図３には示されていないが、この第１流路５９及び第２流路６０は、後述されるクリップ７６，７７により閉塞されている。つまり、蓋７４が孔７１に圧入された状態において、大椀７２及び小椀７３により形成される空間は閉空間となる。蓋７４が孔７１から取り外されると、大椀７２の上部開口が開放される。この上部開口からサンプル及びサンプルの前処理試薬が大椀７２及び小椀７３へ注入可能となる。小椀７３は、第１流路５９及び第２流路６０が連結される位置（開口）より下側にあるので、小椀７３に貯留された液体は、第２流路６０へ流れにくい。したがって、ＰＣＲにおいて生じた血液凝固物など固体が小椀７３に溜まる。これにより、第２流路６０が固体により詰まることが防止される。
【００５０】
図３に示されるように、ＨＤ槽５２はカセット本体５０に円孔として形成されて所定容量の液体を貯留する。ＨＤ槽５２は、本発明における２次槽としてハイブリダイズが行われる槽である。ＨＤ槽５２の底には、核酸マイクロアレイ７５が固定されている。ＨＤ槽５２の上部は蓋により閉止されている。ＨＤ槽５２の蓋は、光源４２から照射された光が上下方向に透過可能な透光部材から構成されている。ＨＤ槽５２には、第２流路６０及び第３流路６１がそれぞれ連結されているが、この第２流路６０及び第３流路６１は、後述されるクリップ７７，７８により閉塞されている。また、ＨＤ槽５２には、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８がそれぞれ連結されているが、この第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８は、後述されるカムフォロワ８５，８６，８７により閉塞されている。
【００５１】
核酸マイクロアレイ７５は、検出対象となるサンプル中の核酸、又はその核酸とハイブリダイズしうる一本鎖の核酸を基材上に固定したものであり、ＤＮＡチップとも称される。基材として、プラスチックやガラスなどが使用され、その形状は特に限定されないが、数十から数千平方ミリメートルの平板が一般的である。基材に固定される核酸として、検出対象である核酸や核酸プローブがあげられる。基材への核酸又は核酸プローブの固定は、物理的処理又は化学的処理が採用されうる。物理的処理として、ディスペンサなどを用いた押出法やインクジェット法により、核酸プローブなどの溶液を基材にスポッティングするスポッティング方法があげられる。化学的処理として、核酸プローブの末端に基材と共有結合形成可能な官能基を修飾する方法や、核酸プローブの末端及び基材それぞれに共有結合可能な官能基を修飾する方法があげられる。また、必要に応じて、基材にプラズマ処理が施されてもよい。
【００５２】
図３に示されるように、廃液槽５３はカセット本体５０に角孔として形成されて所定容量の液体を貯留する。廃液槽５３は、ＨＤ槽５２からの廃液を貯留するに十分な容量である。廃液槽５３は封止されているが、その上端付近に開口が形成されて大気開放されており、その開口には、廃液が流出しないようにフィルタが設けられている。
【００５３】
図３に点線で示されるように、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１には、それぞれクリップ７６，７７，７８が設けられている。各クリップ７６〜７８は、開閉する流路が異なる他は同様の構成なので、第１流路５９に設けられたクリップ７６を例として詳細な構成が説明される。
【００５４】
図５に示されるように、クリップ７６は、カセット本体５０の底面側に設けられて、第１流路５９を開閉する。クリップ７６は、カセット本体５０の底面側に垂下された軸受け部７９に軸８０が支持されて、その両端がシーソー運動をする棒材である。クリップ７６の第１端部８１は上方へ曲折されており、第１流路５９を構成するチューブと接離可能である。第１端部８１の反対側となる第２端部８２も上方へ曲折されている。装置本体１１にＰＣＲカセット１２が配置されると、この第２端部８２の下側に第１マイクロアクチュエータ３４が位置する。なお、図５においては、第１マイクロアクチュエータ３４が示されているが、第１マイクロアクチュエータ３４はＰＣＲカセット１２を構成するものではない。
【００５５】
第１端部８１の下側には所定の空間が隔てられて支持板８３が配置されている。この支持板８３は、カセット本体５０に一体に形成されている。支持板８３の上面をバネ座として、第１端部８１と支持板８３との間にコイルバネ８４が介設されている。このコイルバネ８４により、第１端部８１が上側へ付勢されている。つまり、図５において、クリップ７６は、軸８０を中心として反時計回りに付勢されている（以下、クリップ７６について単に時計回り又は反時計回りと称する場合は、図５における状態を指す。）。コイルバネ８４の付勢力は、第１流路５９を構成するチューブを圧潰するに十分な強さである。したがって、クリップ７６が反時計回りに付勢されて、第１端部８１がチューブ（第１流路５９）をカセット本体５０と挟み込みようにして圧潰する。これにより、第１流路５９は閉塞される。
【００５６】
第１マイクロアクチュエータ３４は、図５(A)に示される閉姿勢（本発明における第１姿勢）と、図５(B)に示される開姿勢（本発明における第２姿勢）に姿勢変化する。第１マイクロアクチュエータ３４の駆動力は、コイルバネ８４の付勢力に抗してクリップ７６を時計回りさせるに十分な強さである。したがって、第１マイクロアクチュエータ３４がピストン３９を押し上げて開姿勢となると、そのピストン３９によって第２端部８２が上方へ押しやられ、コイルバネ８４の付勢力に抗してクリップ７６が時計回りに回転する。これにより、第１端部８１が下がってチューブ（第１流路５９）から離れ、チューブが弾性復帰して第１流路５９が開放される。
【００５７】
クリップ７７については、図面を用いた詳細な説明が省略されるが、クリップ７６と同様に、第２アクチュエータ３５が閉姿勢（本発明における第３姿勢）となると第２流路６０を閉塞し、第２アクチュエータ３５が開姿勢（本発明における第４姿勢）となると第２流路６０を開放する。同様に、クリップ７７は、第３アクチュエータ３６が閉姿勢となると第３流路６１を閉塞し、第３アクチュエータ３６が開姿勢となると第３流路６１を開放する。
【００５８】
図３に点線で示されるように、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８には、それぞれカムフォロワ８５，８６，８７が設けられている。そして、各カムフォロワ８５，８６，８７に対応して、回転軸８８に３つのカム８９，９０，９１が設けられている。各カムフォロワ８５，８６，８７及び各カム８９，９０，９１は、開閉する流路が異なる他は同様の構成なので、第６流路６７に設けられたカムフォロワ８６及びカム９０を例として詳細な構成が説明される。
【００５９】
図６に示されるように、カムフォロワ８６は、カセット本体５０の底面側に設けられて、第６流路６７を開閉する。カムフォロワ８６は、カセット本体５０の底面側に設けられた軸９２に回転自在に支持されている。カムフォロワ８６は、２つの凸部９３，９４を有する概ね円盤形状である。凸部９３は上方へ突出しており、第６流路６７を構成するチューブと接離可能である。凸部９４は側方へ突出しており、カム９０と接触する。
【００６０】
凸部９４の上側には所定の空間が隔てられて支持板９５が配置されている。この支持板９５は、カセット本体５０に一体に形成されている。支持板９５の下面をバネ座として、凸部９４と支持板９５との間にコイルバネ９６が介設されている。このコイルバネ９６により、凸部９４が下側へ付勢されている。つまり、図６において、カムフォロワ８６は、軸９２を中心として時計回りに付勢されている（以下、カムフォロワ８６について単に時計回り又は反時計回りと称する場合は、図６における状態を指す。）。コイルバネ９６の付勢力は、第６流路６７を構成するチューブを圧潰するに十分な強さである。したがって、カムフォロワ８６が時計回りに付勢されて、凸部９３がチューブ（第６流路６７）をカセット本体５０と挟み込みようにして圧潰する。これにより、第６流路６７は閉塞される。
【００６１】
カム９０は、回転軸８８の径方向に対して短い小径部９７と長い大径部９８とが連続して形成されることにより、その円周面の半径が連続して変化する形状である。図３に示されるように、回転軸８８には、３つのカム８９〜９１が軸方向に隔てられて固定されている。回転軸８８の一端にはギヤ９９が設けられている。このギヤ９９は、装置本体１１にＰＣＲカセット１２が配置されると、ステッピングモータ３７の出力軸と連結される。そして、ステッピングモータ３７が回転されると、その回転が回転軸８８に伝達されて、カム８９〜９１が回転して姿勢変化する。
【００６２】
図６(A)に示されるように、カムフォロワ８６の凸部９３がチューブ（第６流路６７）を圧潰して、第６流路６７を閉塞可能とするカム９０の姿勢が閉姿勢である。図６(B)に示されるように、回転軸８８が回転すると、カム９０が開姿勢に姿勢変化する。このとき、カム９０の大径部９８がカムフォロワ８６の凸部９４と接触する。これにより、凸部９４がコイルバネ９６の付勢力に抗して上側へ押しやられ、カムフォロワ８６は反時計回りに回転する。これにより、凸部９３が下がってチューブ（第６流路６７）から離れ、チューブが弾性復帰して第６流路６７が開放される。
【００６３】
他のカムフォロワ８５，８７及びカム８９，９１については、図面を用いた詳細な説明が省略されるが、カムフォロワ８６及びカム９０と同様に、カム８９が閉姿勢となるとカムフォロワ８５が第５流路６６を閉塞し、カム８９が開姿勢となるとカムフォロワ８６が第５流路６６を開放する。同様に、カム９１が閉姿勢となるとカムフォロワ８７が第７流路６８を閉塞し、カム９１が開姿勢となるとカムフォロワ８７が第７流路６８を開放する。
【００６４】
各カム８９〜９１は、対応するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢とするタイミングが回転軸８８の回転タイミングに対して異なる。換言すれば、回転軸８８における相異なる回転位置において、各カム８９が、対応するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢へ姿勢変化させる。したがって、回転軸８８の回転位置に応じて、第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８のいずれかが開放され、その他は閉塞される。また、回転軸８８が所定の回転位置となると、各カム８９〜９１のすべてが、対応するカムフォロワ８５〜８７を閉姿勢に維持する。換言すれば、その回転軸８８の回転位置においては、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８のすべてが閉塞される。この回転位置は、回転軸８８の初期位置として設定されている。
【００６５】
このようなＰＣＲカセット１２に、第１試薬、第２試薬及び洗浄液が予め充填されている。第１試薬槽５４には、第１試薬が充填されている。第１試薬は、サンプル中の検出対象の核酸と、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブとが二本鎖を形成するための反応場となる液体であり、ハイブリダイズ液とも称される。第１試薬は、主として界面活性剤を含む溶液であり、その種類は特に限定されず公知のものが使用できる。第１試薬槽５４は、第１試薬が充填された状態で封止されている。
【００６６】
第２試薬槽５５には、第２試薬が充填されている。第２試薬は、ハイブリダイズされて核酸マイクロアレイ７５に固定された検出対象の核酸を、光学的に検出可能とする液体である。第２試薬は、主としてモノ修飾シクロデキストリンを含む。モノ修飾シクロデキストリンは、シクロデキストリンにリンカーを介してインターカレータが修飾された化合物である。第２試薬槽５５は、第２試薬が充填された状態で封止されている。なお、本実施形態では、モノ修飾シクロデキストリンによってハイブリダイズされた核酸が検出されるが、この核酸の検出は、酵素発色法、化学発光法、蛍光標識法、放射性物質標識法などの公知の手法により行うことができ、これら手法に応じた公知の試薬が第２試薬として使用できる。
【００６７】
各洗浄液槽５６，５７には、洗浄液がそれぞれ充填されている。洗浄液は、ハイブリダイズ及びモノ修飾シクロデキストリンの吸着の各反応の間に、核酸マイクロアレイ７５を洗浄して未反応の試薬を除去するための液体である。この洗浄液は、特に限定されず公知のものが使用でき、例えば、水又は緩衝液等が洗浄液として使用できる。各洗浄液槽５６，５７は、洗浄液が充填された状態で封止されている。
【００６８】
［核酸検出方法］
以下に、ＰＣＲ装置１０を用いた核酸検出方法が詳細に説明される。この核酸検出方法には、本発明にかかるＰＣＲ方法が含まれる。本発明にかかるＰＣＲ方法は、（１）第１流路５９及び第２流路６０を閉塞する第１ステップ（図７におけるＳ１）、（２）ＰＣＲ槽５１に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を注入する第２ステップ（図７におけるＳ２）、（３）ＰＣＲ槽５１を閉止して加熱することにより前処理反応及びＰＣＲを行う第３ステップ（図７におけるＳ３）、（４）第１流路５９及び第２流路６０を開放し、第１流路５９を通じてエアーポンプ４０から送出されたエアーをＰＣＲ槽５１に付与することにより、ＰＣＲ槽５１内のＰＣＲ液を第２流路６０を通じて流出させる第４ステップ（図７におけるＳ４）を含む。
【００６９】
図７に示されるように、最初に装置本体１１にＰＣＲカセット１２を装着する。ＰＣＲカセット１２において、回転軸８８は初期位置に位置せしめられている。したがって、各カム８９〜９１は、対応する各カムフォロワ８５〜８７を閉姿勢としている。これにより、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８が閉塞されるので、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び洗浄液槽５６，５７からＨＤ槽５２へ試薬又は洗浄液が流出することがない。また、装置本体１１において、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、いずれも閉姿勢にされている。したがって、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されても、各クリップ７６〜７８は閉姿勢であり、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は閉塞されている。
【００７０】
つづいて、ＰＣＲ槽５１の蓋７４を取り外して大椀７２及び小椀７３（図４参照）を開放し、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を順次注入する（Ｓ２）。サンプルは、例えばヒト血液であるが、検出対象の核酸が含まれる液体であれば、血液に限定されず、前処理した核酸、或いは細胞、細胞を含む液などであってもよく、その他の例として、口腔拭い液、、唾液、その他の分泌液などがあげられる。また、サンプルは、必要に応じてｐＨ調整液などに溶解される。
【００７１】
サンプルの前処理試薬は、血液などに含まれるＰＣＲ阻害物質を失活させる試薬であり、市販品（例えば、島津製作所製、商品名：Ampdirect Plus）を使用すればよい。また、ＰＣＲ試薬は、検出対象の核酸と二本鎖を形成する増幅プライマー及び核酸ポリメラーゼを含むものであれば公知の試薬が使用できる。また、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を１つの溶液として調製してもよい。
【００７２】
サンプルの前処理試薬は、泡立てることやサンプルと混合撹拌することが好ましくない。したがって、サンプル又は前処理試薬は、既にＰＣＲ槽５１に注入した溶液に重層するように静かに注入する。例えば、サンプルを小椀７３に注入した後、前処理試薬をサンプルに重層するようにして大椀７４に静かに注入する。ＰＣＲ槽５１に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を順次注入した後、ＰＣＲ槽５１を蓋７４により封止する。
【００７３】
なお、装置本体１１へのＰＣＲカセット１２の装着（Ｓ１）と、ＰＣＲ槽５１へのサンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬の注入（Ｓ２）とは、順序を逆にしてもよいが、ＰＣＲカセット１２を移動させると、ＰＣＲ槽５１内において液面が波立ったりサンプルが混合されたりするおそれがあるので、装置本体１１へのＰＣＲカセット１２の装着を先に行うことが好ましい。
【００７４】
つづいて、ＰＣＲ装置１０を動作させて前処理及びＰＣＲを行う（Ｓ３）。装置本体１１の制御部２５には、予め前処理及びＰＣＲのための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２を動作させることにより、ＰＣＲ槽５１において前処理及びＰＣＲが行われる。カウンターヒータ３２は、この処理ステップにおいて、ＰＣＲ槽５１の蓋７４を押圧するように移動される。この処理ステップは、主として温度サイクルと保持時間とによって制御される。まず、前処理として、ＰＣＲ槽５１が、約８０℃に加温されて１５分間保持される。これにより、サンプル中のＰＣＲ阻害物質が失活される。
【００７５】
その後、ＰＣＲとして、（１）約９２〜９５℃、約０．１秒〜１分間の変性ステップ、（２）約５０〜６５℃、約０．１秒〜１分間のアニールステップ、（３）約７０〜７５℃、約０．１秒〜５分間の鎖伸長ステップの３つのステップが１〜４０回程度繰り返される。変性ステップにおいて、サンプル中の核酸が１本鎖に変性される。アニールステップにおいて、１本鎖の核酸に増幅プライマーが結合され、ＰＣＲの反応開始点となる二本鎖部分が作成される。鎖伸長ステップにおいて、核酸ポリメラーゼが反応して二本鎖部分が伸張されて二本鎖の核酸が作成される。なお、この前処理及びＰＣＲは必ずしも明確に区別されなくてもよい。
【００７６】
前処理及びＰＣＲを終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ４）。第１マイクロアクチュエータ３４及び第２アクチュエータ３５は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６，７７が姿勢変化されて、第１流路５９及び第２流路６０が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入する。つまり、第１流路５９及びＰＣＲ槽５１内の空気は、エアーにより圧縮される。そして、流入したエアーに押圧されて、ＰＣＲ槽５１内のサンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬（以下、これらを「ＰＣＲ液」と総称する。）が第２流路６０へ流出する。そして、ＰＣＲ液は、第２流路６０を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、ＰＣＲ液がＰＣＲ槽５１から流出するに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９及び第２流路６０は、再び閉塞される。
【００７７】
好ましくは、ＨＤ槽５２においてＰＣＲ液が加温され、増幅された核酸が一本鎖に変性される（Ｓ５）。装置本体１１の制御部２５には、この核酸変性のための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させる。この処理ステップは、主として加温と保持時間とによって制御され、本実施形態では、ＨＤ槽５２が、約９０℃に加温されて５分間保持される。これにより、ＰＣＲ液中の核酸が１本鎖に変性される。
【００７８】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ６）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第５流路６６が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム８９がカムフォロワ８５を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第５流路６６が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第２ジョイント部６２へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第２ジョイント部６２から第１試薬槽５４内へ流入する。つまり、第１試薬槽５４内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、第１試薬槽５４内の第１試薬が第５流路６６へ流出する。そして、第１試薬は、第５流路６６を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、第１試薬が第１試薬槽５４から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第５流路６６が再び閉塞される。
【００７９】
つづいて、ＨＤ槽５２においてハイブリダイズが行われる（Ｓ７）。装置本体１１の制御部２５には、予めハイブリダイズのための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させることにより、ハイブリダイズが行われる。ハイブリダイズにおける温度条件は、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブの熱変性温度に応じて設定される。例えば、その核酸プローブの熱変性温度が約５５〜７５℃であれば、ＨＤ槽５２内が約６２℃程度に加温されるように、セラミックヒータ３３が制御される。また、ハイブリダイズの時間として１〜３０分間程度が設定される。ハイブリダイズにより、ＰＣＲ液中の検出対象の核酸と、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブとがハイブリダイズされる。なお、ハイブリダイズを効率よく行うために、ＨＤ槽５２内のＰＣＲ液を撹拌してもよい。
【００８０】
ハイブリダイズを終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ８）。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内のＰＣＲ液及び第１試薬が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。なお、核酸マイクロアレイ７５の核酸プローブとハイブリダイズされた核酸は、核酸マイクロアレイ７５上に残る。制御部２５は、ＰＣＲ液及び第１試薬が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８１】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ９）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第７流路６８が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９１がカムフォロワ８７を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第７流路６８が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第４ジョイント部６４へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第４ジョイント部６４から洗浄液槽５７内へ流入する。つまり、洗浄液槽５７内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、洗浄液槽５７内の洗浄液が第４流路６４を通じて洗浄液槽５６へ流入する。これに伴い、洗浄液槽５６内の洗浄液が、第７流路６８を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、洗浄液が洗浄液槽５６から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。ここでは、洗浄液槽５６，５７に充填された洗浄液のうち、洗浄液槽５６に充填された容量に相当する洗浄液がＨＤ槽５２へ流出される。
【００８２】
ＨＤ槽５２が洗浄液で満たされると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１０）。なお、洗浄を効率よく行うために、ＨＤ槽５２に洗浄液が満たされた後、撹拌が行われてもよい。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の洗浄液が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。洗浄液と共に、ＨＤ槽５２に残留した未反応のＰＣＲ液も廃液槽５３へ排出される。制御部２５は、洗浄液が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８３】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１１）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第６流路６７が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９０がカムフォロワ８６を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第６流路６７が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第３ジョイント部６３へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第３ジョイント部６３から第２試薬槽５５内へ流入する。つまり、第２試薬槽５５内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、第２試薬槽５５内の第２試薬が第６流路６７へ流出する。そして、第２試薬は、第６流路６７を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、第２試薬が第２試薬槽５５から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第６流路６７が再び閉塞される。
【００８４】
つづいて、ＨＤ槽５２においてモノ修飾シクロデキストリンの吸着が行われる（Ｓ１２）。装置本体１１の制御部２５には、予めこの吸着のための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させる。モノ修飾シクロデキストリンの吸着における温度条件は、例えば、ＨＤ槽５２内が約４５℃程度に加温されるように、セラミックヒータ３３が制御される。また、吸着時間として１〜３０分間程度が設定される。モノ修飾シクロデキストリンのインターカレータは、核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に安定して配置されて所定の蛍光特性を発揮する。また、インターカレータは、モノ修飾シクロデキストリンが第２試薬に溶解されている状態では、シクロデキストリンの疎水性キャビティ内又はその近傍に配置されて水溶性となる。インターカレータの２つの配置状態のうち、二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置された状態の方が安定である。なお、モノ修飾シクロデキストリンの吸着を効率よく行うために、ＨＤ槽５２内の第２試薬を撹拌してもよい。
【００８５】
モノ修飾シクロデキストリンの吸着を終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１３）。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の第２試薬が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。なお、核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置されたモノ修飾シクロデキストリンは、核酸マイクロアレイ７５上に残る。制御部２５は、第２試薬が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８６】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１４）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第７流路６８が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９１がカムフォロワ８７を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第７流路６８が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第４ジョイント部６４へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第４ジョイント部６４から洗浄液槽５７を通じて洗浄液槽５６へ流入する。つまり、洗浄液槽５６，５７内の空気は、エアーにより圧縮される。これに伴い、洗浄液槽５６内の洗浄液が、第７流路６８を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、洗浄液が洗浄液槽５６から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。ここでは、洗浄液槽５６，５７に充填された洗浄液のうち、残りの洗浄液（洗浄液槽５７に充填された容量に相当する。）がＨＤ槽５２へ流出される。
【００８７】
ＨＤ槽５２が洗浄液で満たされると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１５）。なお、洗浄を効率よく行うために、ＨＤ槽５２に洗浄液が満たされた後、撹拌が行われてもよい。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の洗浄液が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。洗浄液と共に、ＨＤ槽５２に残留した未反応の第２試薬も廃液槽５３へ排出される。なお、洗浄液が廃液槽５３へ排出された後、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、開放された状態で放置されても、閉塞された状態にされてもいずれでもよい。
【００８８】
つづいて、制御部２５は、光源４２からＨＤ槽５２へ光を照射して、核酸マイクロアレイ７５を検出用カメラ４３により撮影する（Ｓ１６）。光源４２から照射される光は、モノ修飾シクロデキストリンのインターカレータの励起波長であり、インターカレータがピレンやフルオレセインの場合には、約２００〜４００ｎｍの光が照射される。核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置されたインターカレータは、この光の照射を受けて黄緑色や水色などの固有の色彩に発光する。検出用カメラ４３が撮影した核酸マイクロアレイ７５の像を制御部２５が画像処理し、画像中のインターカレータの発光を検出することにより、核酸マイクロアレイ７５に吸着したモノ修飾シクロデキストリンを光学的に検出することができる。
【００８９】
［本実施形態の作用効果］
このように、本実施形態にかかるＰＣＲ装置１０によれば、ＰＣＲ槽５１からエアー又はＰＣＲ液を流出するための第１流路５９及び第２流路６０を、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２アクチュエータ３５により開閉可能としたので、装置の小型化が実現される。また、サンプル及び試薬を注入する開口がＰＣＲ槽５１に設けられているので、サンプル及び試薬の注入が容易である。特に、サンプルの前処理及びＰＣＲをＰＣＲ槽５１で同時に行う場合に、ＰＣＲ槽５１へサンプル及び試薬を静かに注入し、混合撹拌されないようにすることができる。したがって、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したＰＣＲカセット１２が実現される。
【００９０】
また、ＰＣＲ槽５１が、開口を閉止する蓋７４を有するので、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽５１内が加熱されても、ＰＣＲ液の蒸発を防止できる。
【００９１】
また、蓋７４は、カウンターヒータ３２に押圧されて開口を閉止する姿勢に保持されているので、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽５１が加熱されて内部の圧力が増大しても、開口を確実に閉止することができる。また、カウンターヒータ３２を利用することにより、ＰＣＲ装置１０の簡略化及び小型化が実現される。
【００９２】
また、ＰＣＲ槽５１は、第２流路６０を通じてＨＤ槽５２と連結されているので、ＰＣＲに続いて、核酸マイクロアレイ７５上の核酸プローブとのハイブリダイズが容易かつ迅速に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、ＰＣＲ装置１０の装置本体１１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ＰＣＲカセット１２の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＰＣＲカセット１２の外観構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるIV−IV断面を示す部分断面である。
【図５】図５は、図３におけるV−V断面を示す部分断面図である。
【図６】図６は、図３におけるVI−VI断面を示す部分断面図である。
【図７】図７は、本実施形態におけるＰＣＲ方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１０・・・ＰＣＲ装置
１１・・・装置本体
１２・・・ＰＣＲカセット
３２・・・カウンターヒータ（押圧部材）
３４・・・第１マイクロアクチュエータ（第１アクチュエータ）
３５・・・第２マイクロアクチュエータ（第２アクチュエータ）
４０・・・エアーポンプ
５１・・・ＰＣＲ槽
５２・・・ＨＤ槽（２次槽）
５９・・・第１流路
６０・・・第２流路
７４・・・蓋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣＲ槽においてＰＣＲを行い、そのＰＣＲ液をＰＣＲ槽から流出させるＰＣＲ装置、ＰＣＲカセット及びＰＣＲ方法に関し、特にサンプルの前処理及びＰＣＲを同時に行うに適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゲノムシークエンシングの進展により、各種生物が有するゲノムの全塩基配列が明らかにされつつある。そして、解明された塩基配列を有用に利用する技術が期待されている。例えば、核酸マイクロアレイを用いた核酸検出は、複数の遺伝子を同時に解析できる技術であり、塩基配列決定法のみではなく、遺伝子の発現量や多型などを効率よく調べる方法として開発され、テーラーメイド医療や、菌類などの生物学的分類の特定、疾病の診断などへの技術展開が図られている。
【０００３】
一般に、テーラーメイド医療や生物学的分類の特定に用いられる核酸マイクロアレイは、特定の塩基配列を定性的に検出できる程度の性能を有すれば十分であり、例えば、試験紙やプラスチックのようなディスポーザル使用に適した安価なものが期待されている。
【０００４】
また、核酸マイクロアレイを用いた核酸検出反応に先立って、血液などのサンプル中に含まれる被検出対象の核酸を増幅させるためにＰＣＲを行うことが多い。一般に、ＰＣＲを利用して核酸の検出を行うには、血液などに含まれるＰＣＲ阻害物質を除去するためにサンプルから核酸を抽出する前処理が行われるが、近年、この前処理（抽出）をＰＣＲと同時に行うことができる前処理試薬が開発され、市販されている（例えば、島津製作所製、商品名：Ampdirect Plus）。
【０００５】
このような核酸検出における抽出・増幅・検出の３つのステップが、所要の試薬や核酸マイクロアレイがキット化された１つのカセットにおいて簡易に実行できれば、医療施設や研究施設において利用価値が高いと考えられる。また、カセットが小型化されれば、少ないサンプル量から所望の核酸検出を行うことができるので、被検者の負担が軽減されるとともに、このカセットが装填される自動分析装置を小型化して省スペースを実現することもできる。
【０００６】
前述された前処理試薬を用いれば、核酸検出における抽出及び増幅を同時に行うことができるが、核酸マイクロアレイを用いた検出は別に行われる必要がある。したがって、キット化されたカセットや自動分析装置において、ＰＣＲを行う反応槽と核酸検出（ハイブリダイズ、標識）を行う反応槽とが独立して設けられ、サンプルや試薬を含む液体が各反応槽へ順次移動される必要がある。
【０００７】
例えば、各反応槽を流路で連結するとすれば、ＰＣＲや液の移動に応じて、その流路は弁などにより開閉可能でなければならない。しかし、一般的な弁を利用すると、その弁を駆動させるための機構が大きくなり、その結果、自動分析装置が大型化するという問題がある。これに対し、ディスポーザブル使用に適した核酸検出カセットとして、例えば、次のものが発案されている。
【０００８】
特許文献１に開示された核酸検出カセットにおいては、固定部材と可撓性部材との組み合わせにより流路が構成されている。この流路は、押圧機構によって可撓性部材が変形されることによって開閉される（特許文献１の図３及び図５等）。
【０００９】
特許文献２に開示された増幅反応用使い捨てデュアルチャンバ反応容器においては、第１チャンバと第２チャンバとを流体サンプルが流通可能に結合する接続導管が、バルブ手段により開閉される（特許文献２の図４４，４５等）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１７６８３６号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述されたような、前処理及びＰＣＲを同時に行うことができる前処理試薬を用いる場合には、特に反応初期において、血液などのサンプルと試薬とが混合撹拌されることは好ましくない。この反応初期においては、血液などのサンプルに由来する核酸増幅（ＰＣＲ）阻害作用が抑制されると考えられる。仮に、この反応初期においてサンプルと試薬とが混合撹拌されると、その後のＰＣＲの効率が低下して、核酸マイクロアレイによる検出に必要な核酸の増幅が不完全になるおそれがある。
【００１２】
特許文献１に開示された核酸検出カセットや特許文献２に開示された増幅反応用使い捨てデュアルチャンバ反応容器では、サンプルから核酸を抽出するステップが行われた後のＰＣＲを行うものであると考えられ、前述された前処理に適した構成は採用されていない。
【００１３】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の小型化が実現可能であり、かつ、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したカセット型のキットを実現可能な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
(1) 本発明にかかるＰＣＲ装置は、サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、気体を送出するポンプと、上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有する第１流路と、上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有する第２流路と、上記第１変形部を押圧して上記第１流路を閉塞する第１姿勢と、当該第１流路を開放する第２姿勢とに姿勢変化する第１アクチュエータと、上記第２変形部を押圧して上記第２流路を閉塞する第３姿勢と、当該第２流路を開放する第４姿勢とに姿勢変化する第２アクチュエータと、を具備する。
【００１５】
第１アクチュエータが第１姿勢にされることにより、第１流路が閉じられる。第２アクチュエータが第３姿勢にされることにより、第２流路が閉じられる。これにより、ＰＣＲ槽は、第１流路及び第２流路を通じて気体又は液体が流出入しない状態とされる。この状態のＰＣＲ槽に、開口からサンプル及び試薬が注入される。そして、所定のＰＣＲが行われる。ＰＣＲ後、第１アクチュエータが第２姿勢にされることにより、第１流路が開かれる。これにより、ＰＣＲ槽に貯留された液体を流出させる圧力として、ポンプから送出された気体をＰＣＲ槽に対して付与することができる。また、第２アクチュエータが第４姿勢にされることにより、第２流路が開かれる。これにより、上記気体により、ＰＣＲ槽に貯留された液体が第２流路を通じて流出される。
【００１６】
(2) 上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有するものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽から液体が蒸発することを防止できる。
【００１７】
(3) 上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持されるものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽が加熱されて内部の圧力が増大しても、開口を確実に閉止することができる。
【００１８】
(4) 上記押圧部材は、上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータであってもよい。ＰＣＲ槽を加熱するヒータを押圧部材とすることにより、装置構成の簡略化及び小型化が実現される。
【００１９】
(5) 上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結されていてもよい。この２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である。これにより、ＰＣＲに続いて、核酸検出のためのハイブリダイズを容易に行うことができる。
【００２０】
(6) 本発明は、気体を送出するポンプと、各々が少なくとも２種類の姿勢に姿勢変化可能な第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを有する装置本体に装着されるＰＣＲカセットとして実現されてもよい。このＰＣＲカセットは、サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有し、上記第１アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第１流路と、上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有し、上記第２アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第２流路と、を具備する。
【００２１】
(7) 上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有するものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽から液体が蒸発することを防止できる。
【００２２】
(8) 上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持されるものであってもよい。これにより、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽が加熱されて内部の圧力が増大しても、開口を確実に閉止することができる。
【００２３】
(9) 上記押圧部材は、上記装置本体に設けられて上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータであってもよい。ＰＣＲ槽を加熱するヒータを押圧部材とすることにより、装置構成の簡略化及び小型化が実現される。
【００２４】
(10) 上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結されてもよい。この２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である。これにより、ＰＣＲに続いて、核酸検出のためのハイブリダイズを容易に行うことができる。
【００２５】
(11) 本発明は、ＰＣＲ槽にそれぞれ連結されて各々が弾性変形可能な第１流路及び第２流路を弾性変形させて、当該第１流路及び第２流路を閉塞する第１ステップと、上記ＰＣＲ槽に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を注入する第２ステップと、上記ＰＣＲ槽を閉止して加熱することにより前処理反応及びＰＣＲを行う第３ステップと、上記第１流路及び上記第２流路を開放し、当該第１流路を通じて気体を上記ＰＣＲ槽に付与することにより、当該ＰＣＲ槽内のＰＣＲ液を当該第２流路を通じて流出させる第４ステップと、を含むＰＣＲ方法として捉えてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＰＣＲ槽から液体を流出するための第１流路及び第２流路を、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータにより開閉可能としたので、装置の小型化が実現される。また、サンプル及び試薬を注入する開口がＰＣＲ槽に設けられているので、サンプル及び試薬の注入が容易である。特に、サンプルの前処理及びＰＣＲをＰＣＲ槽で同時に行う場合に、ＰＣＲ槽へサンプル及び試薬を静かに注入し、混合撹拌されないようにすることができる。したがって、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したカセット型のキットを実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。
【００２８】
図１は、ＰＣＲ装置１０の装置本体１１の概略構成を示すブロック図である。図２は、ＰＣＲカセット１２の概略構成を示すブロック図である。図３は、ＰＣＲカセット１２の外観構成を示す平面図である。図４は、図３におけるIV−IV断面を示す部分断面である。図５は、図３におけるV−V断面を示す部分断面図である。図６は、図３におけるVI−VI断面を示す部分断面図である。図７は、本実施形態におけるＰＣＲ方法を示すフローチャートである。
【００２９】
［ＰＣＲ装置１０の全体構成］
ＰＣＲ装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に装着可能なＰＣＲカセット１２とから構成される。装置本体１１は、いわゆる分析装置であり、使用毎にＰＣＲカセット１２が装着されて繰り返し使用される。ＰＣＲカセット１２は、１回の核酸検出において使用されると捨てられる所謂ディスポーザブルのカセットである。
【００３０】
［装置本体１１］
装置本体１１は、主として、加温部２１、駆動部２２、エアー供給部２３、光学検出部２４、制御部２５から構成される。なお、図１には示されていないが、装置本体１１は、電源部や操作部、液晶表示部、外部情報機器と接続するためのインタフェースなどの公知の構成をも有する。加温部２１は、ＰＣＲカセット１２のＰＣＲ槽５１及びハイブリダイズ槽５２（以下「ＨＤ槽５２」とも称される。）を加温する。加温部２１は、ペルチェ素子３１、カウンターヒータ３２及びセラミックヒータ３３を有する。ペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２は、ＰＣＲ槽５１の温度調整に使用される。ペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２は、装置本体１１に装着されたＰＣＲカセット１２のＰＣＲ槽５１を上下から挟み込むように配置されている（図４参照）。ペルチェ素子３１は、ＰＣＲ槽５１の下側に配置されており、カウンターヒータ３２は、ＰＣＲ槽５１の上側に配置されている。カウンターヒータ３２は、上下方向に可動であり、ＰＣＲカセット１２が脱着される際に、ＰＣＲ槽５１から離反される。この一対のペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２によって、ＰＣＲ槽５１内においてＰＣＲに適した所定の温度サイクルが実現される。セラミックヒータ３３は、ＨＤ槽５２内を加温するために用いられる。
【００３１】
駆動部２２は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５、第３マイクロアクチュエータ３６及びステッピングモータ３７を有する。第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５が、本発明における第１アクチュエータ及び第２アクチュエータに相当する。第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、各流路に対応して装置本体１１における配置が異なるほかは同じ構成のものなので、第１マイクロアクチュエータ３４を例に構成が説明される。
【００３２】
図５に示されるように、第１マイクロアクチュエータ３４は、装置本体１１に装着されたＰＣＲカセット１２に対して下側に配置されている。第１マイクロアクチュエータ３４は、モータ３８及びピストン３９を有する。図５には詳細に示されていないが、ピストン３９は、回転−直動変換機構を介してモータ３８の出力軸に連結されている。この回転−直動変換機構は、所謂減速機としても作用する。このような減速機の一例として、特開２００６−３４９０１３号に開示されている小型減速機があげられる。第１マイクロアクチュエータ３４に所定の駆動電流が付与されてモータ３８が駆動されると、モータ３８の回転方向に基づいてピストン３９が上下動する。この上下動によって、各流路を開放する開姿勢又は閉塞する閉姿勢に第１マイクロアクチュエータ３４が姿勢変化する。ステッピングモータ３７は、その出力軸が後述される回転軸８８のギヤ９９（図３参照）に連結される。
【００３３】
エアー供給部２３は、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を有する。エアーポンプ４０は、圧縮空気（以下、単に「エアー」とも称される。）を送出するポンプであり、エアーが流通可能な流路により切換バルブ４１と連結されている。切換バルブ４１は、装置本体１１にＰＣＲカセット１２が装着されることにより、そのＰＣＲカセット１２のＰＣＲ槽５１、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び洗浄液槽５６，５７とそれぞれエアーを送出可能に連結される。切換バルブ４１の流路切換によって、エアーポンプ４０から送出されたエアーが、ＰＣＲ槽５１、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５又は洗浄液槽５６，５７のいずれかに選択的に送出される。
【００３４】
光学検出部２４は、光源４２及び検出用カメラ４３を有する。光源４２及び検出用カメラ４３は、ＨＤ槽５２に対応して配置されている。光源４２は、後述される第２試薬に対応して種類が選択されるが、本実施形態ではインターカレータの励起波長である２００〜４００ｎｍの波長の光が照射可能な光源が選択される。検出用カメラ４３は、ＣＣＤカメラであり、核酸マイクロアレイの画像解析が可能な所定の画素数以上のものが採用される。
【００３５】
制御部２５は、主としてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの演算装置として構成されており、加温部２１、駆動部２２、エアー供給部２３及び光学検出部２４の動作の制御や画像解析を行う。なお、図１には示されていないが、制御部２５は、必要に応じて駆動回路などのハードウェアを有する。また、装置本体１１に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部情報機器によって、制御部２５の一部が構成されてもよい。
【００３６】
［ＰＣＲカセット１２］
図２及び図３に示されるように、ＰＣＲカセット１２は、装置本体１１に着脱可能なカセット型に構成されている。このＰＣＲカセット１２には、ＰＣＲ及びハイブリダイズによってサンプルから所望の核酸を検出するために必要な試薬及び反応槽が備えられている。つまり、装置本体１１にＰＣＲカセット１２を装着することによって、１回の核酸検出が実施可能である。
【００３７】
ＰＣＲカセット１２は、カセット本体５０にそれぞれ形成されたＰＣＲ槽５１、ＨＤ槽５２、廃液槽５３、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５、及び２つの洗浄液槽５５，５６を有する。カセット本体５０は、概ねトレイ形状であり、所定の位置に前述された各槽が凹陥されて一体に形成されている。カセット本体５０の形状や大きさは特に限定されないが、装置本体１１に着脱するに際して取り扱いが容易な大きさ及び形状が採用される。また、カセット本体５０は、ＰＣＲカセット１２の着脱方向が容易に認識である形状であることが好ましい。
【００３８】
詳細には、カセット本体５０の手前側（図３における下側）に、右側から左側へ向かってＰＣＲ槽５１、ＨＤ槽５２及び廃液槽５３が並んで形成されている。また、カセット本体５０の奥側（図３における上側）に、左側から右側へ向かって第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び２つの洗浄液槽５５，５６が並んで形成されている。図３に示されるように、カセット本体５０の右奥側には、第１ジョイント部５８が形成されている。第１ジョイント部５８は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。
【００３９】
図３において点線で示されるように、第１ジョイント部５８からＰＣＲ槽５１に渡って、エアーポンプ４０から送出されるエアーが流通可能な第１流路５９が形成されている。第１流路５９は、第１ジョイント部５８とＰＣＲ槽５１の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。チューブの材質は特に限定されないが、所定の圧力により弾性変形して圧潰可能であって、ＰＣＲの温度サイクルに対して耐熱性を有し、血液や試薬などと反応性を有しないものが好適である。このチューブにより、本発明における第１流路及び第１変形部が構成されている。
【００４０】
図３において点線で示されるように、ＰＣＲ槽５１からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに血液や試薬などの液体が流通可能な第２流路６０が形成されている。第２流路６０は、ＰＣＲ槽５１の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様であり、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。このチューブにより、本発明における第２流路及び第２変形部が構成されている。
【００４１】
図３において点線で示されるように、ＨＤ槽５２から廃液槽５３に渡って、エアー並びに血液や試薬などの液体が流通可能な第３流路６１が形成されている。第３流路６１は、ＨＤ槽５２の開口と廃液槽５３の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様であり、カセット本体５０の底側に露出されて配置されている。なお、本実施形態では、第１流路５９が本発明における第１流路として示されており、第２流路６０が本発明における第２流路として示されているが、本発明における第１流路が第２流路６０として実現され、本発明における第２流路が第３流路６１として実現されてもよい。
【００４２】
図３に示されるように、カセット本体５０の左奥側には、第２ジョイント部６２が形成されている。第２ジョイント部６２は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第２ジョイント部６２は、第１試薬槽５４へ通じるエアーの流路を構成する。第２ジョイント部６２は、第１試薬槽５４の上端付近に連結されている。
【００４３】
図３に示されるように、カセット本体５０の左中央部には、第３ジョイント部６３が形成されている。第３ジョイント部６３は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第３ジョイント部６３は、第２試薬槽５５へ通じるエアーの流路を構成する。第３ジョイント部６３は、第２試薬槽５５の上端付近に連結されている。
【００４４】
図３に示されるように、カセット本体５０の右奥側には、第４ジョイント部６４が形成されている。第４ジョイント部６４は、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されることにより、切換バルブ４１を介してエアーポンプ４０に接続される。第４ジョイント部６４は、洗浄液槽５７へ通じるエアーの流路を構成する。第４ジョイント部６４は、洗浄液槽５７の上端付近に連結されている。洗浄液槽５６と洗浄液槽５７との間には、エアーポンプ４０からのエアー及び洗浄液が流通可能な第４流路６５が形成されている。
【００４５】
図３において点線で示されるように、第１試薬槽５４からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに第１試薬が流通可能な第５流路６６が形成されている。第５流路６６は、第１試薬槽５４の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。
【００４６】
図３において点線で示されるように、第２試薬槽５５からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに第２試薬が流通可能な第６流路６７が形成されている。第６流路６７は、第２試薬槽５５の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。
【００４７】
図３において点線で示されるように、洗浄液槽５８からＨＤ槽５２に渡って、エアー並びに洗浄液が流通可能な第７流路６８が形成されている。第７流路６８は、洗浄液槽５８の開口とＨＤ槽５２の開口とを連結するチューブにより構成されている。このチューブは、第１流路５９を構成するチューブと同様である。
【００４８】
以下に、ＰＣＲカセット１２の各部の詳細な構成が説明される。図４に示されるように、ＰＣＲ槽５１は、上部が開口された三重椀形状のタンクであり、所定容量の液体を貯留可能である。三重椀形状は、円孔形状の孔７１と、椀形状の大椀７２及び小椀７３とが、上側から下側へ向かって重なりながら連続した空間を形成してなる。孔７１は、大椀７２の上部開口を閉止する蓋７４が圧入される。この蓋７４が大椀７２の上部開口に密着して閉止する。蓋７４は、その中央部が孔７１に沿って凹陥した形状である。装置本体１１にＰＣＲカセット１２が装着されると、蓋７４の凹陥部分にカウンターヒータ３２が嵌め込まれる。これにより、ＰＣＲ槽５１の内部の蒸気圧が増加しても、蓋７４が孔７１に圧入された姿勢を維持する。このカウンターヒータ３２が本発明における押圧部材に相当する。なお、図４においては、装置本体１１のペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２が示されているが、これらはＰＣＲカセット１２を構成するものではない。
【００４９】
大椀７２及び小椀７３は、蓋７４が孔７１に圧入された状態で液体を貯留する空間である。大椀７２と小椀７３との境界には、水平方向に形成された第１流路５９及び第２流路６０がそれぞれ連結されている。図３には示されていないが、この第１流路５９及び第２流路６０は、後述されるクリップ７６，７７により閉塞されている。つまり、蓋７４が孔７１に圧入された状態において、大椀７２及び小椀７３により形成される空間は閉空間となる。蓋７４が孔７１から取り外されると、大椀７２の上部開口が開放される。この上部開口からサンプル及びサンプルの前処理試薬が大椀７２及び小椀７３へ注入可能となる。小椀７３は、第１流路５９及び第２流路６０が連結される位置（開口）より下側にあるので、小椀７３に貯留された液体は、第２流路６０へ流れにくい。したがって、ＰＣＲにおいて生じた血液凝固物など固体が小椀７３に溜まる。これにより、第２流路６０が固体により詰まることが防止される。
【００５０】
図３に示されるように、ＨＤ槽５２はカセット本体５０に円孔として形成されて所定容量の液体を貯留する。ＨＤ槽５２は、本発明における２次槽としてハイブリダイズが行われる槽である。ＨＤ槽５２の底には、核酸マイクロアレイ７５が固定されている。ＨＤ槽５２の上部は蓋により閉止されている。ＨＤ槽５２の蓋は、光源４２から照射された光が上下方向に透過可能な透光部材から構成されている。ＨＤ槽５２には、第２流路６０及び第３流路６１がそれぞれ連結されているが、この第２流路６０及び第３流路６１は、後述されるクリップ７７，７８により閉塞されている。また、ＨＤ槽５２には、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８がそれぞれ連結されているが、この第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８は、後述されるカムフォロワ８５，８６，８７により閉塞されている。
【００５１】
核酸マイクロアレイ７５は、検出対象となるサンプル中の核酸、又はその核酸とハイブリダイズしうる一本鎖の核酸を基材上に固定したものであり、ＤＮＡチップとも称される。基材として、プラスチックやガラスなどが使用され、その形状は特に限定されないが、数十から数千平方ミリメートルの平板が一般的である。基材に固定される核酸として、検出対象である核酸や核酸プローブがあげられる。基材への核酸又は核酸プローブの固定は、物理的処理又は化学的処理が採用されうる。物理的処理として、ディスペンサなどを用いた押出法やインクジェット法により、核酸プローブなどの溶液を基材にスポッティングするスポッティング方法があげられる。化学的処理として、核酸プローブの末端に基材と共有結合形成可能な官能基を修飾する方法や、核酸プローブの末端及び基材それぞれに共有結合可能な官能基を修飾する方法があげられる。また、必要に応じて、基材にプラズマ処理が施されてもよい。
【００５２】
図３に示されるように、廃液槽５３はカセット本体５０に角孔として形成されて所定容量の液体を貯留する。廃液槽５３は、ＨＤ槽５２からの廃液を貯留するに十分な容量である。廃液槽５３は封止されているが、その上端付近に開口が形成されて大気開放されており、その開口には、廃液が流出しないようにフィルタが設けられている。
【００５３】
図３に点線で示されるように、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１には、それぞれクリップ７６，７７，７８が設けられている。各クリップ７６〜７８は、開閉する流路が異なる他は同様の構成なので、第１流路５９に設けられたクリップ７６を例として詳細な構成が説明される。
【００５４】
図５に示されるように、クリップ７６は、カセット本体５０の底面側に設けられて、第１流路５９を開閉する。クリップ７６は、カセット本体５０の底面側に垂下された軸受け部７９に軸８０が支持されて、その両端がシーソー運動をする棒材である。クリップ７６の第１端部８１は上方へ曲折されており、第１流路５９を構成するチューブと接離可能である。第１端部８１の反対側となる第２端部８２も上方へ曲折されている。装置本体１１にＰＣＲカセット１２が配置されると、この第２端部８２の下側に第１マイクロアクチュエータ３４が位置する。なお、図５においては、第１マイクロアクチュエータ３４が示されているが、第１マイクロアクチュエータ３４はＰＣＲカセット１２を構成するものではない。
【００５５】
第１端部８１の下側には所定の空間が隔てられて支持板８３が配置されている。この支持板８３は、カセット本体５０に一体に形成されている。支持板８３の上面をバネ座として、第１端部８１と支持板８３との間にコイルバネ８４が介設されている。このコイルバネ８４により、第１端部８１が上側へ付勢されている。つまり、図５において、クリップ７６は、軸８０を中心として反時計回りに付勢されている（以下、クリップ７６について単に時計回り又は反時計回りと称する場合は、図５における状態を指す。）。コイルバネ８４の付勢力は、第１流路５９を構成するチューブを圧潰するに十分な強さである。したがって、クリップ７６が反時計回りに付勢されて、第１端部８１がチューブ（第１流路５９）をカセット本体５０と挟み込みようにして圧潰する。これにより、第１流路５９は閉塞される。
【００５６】
第１マイクロアクチュエータ３４は、図５(A)に示される閉姿勢（本発明における第１姿勢）と、図５(B)に示される開姿勢（本発明における第２姿勢）に姿勢変化する。第１マイクロアクチュエータ３４の駆動力は、コイルバネ８４の付勢力に抗してクリップ７６を時計回りさせるに十分な強さである。したがって、第１マイクロアクチュエータ３４がピストン３９を押し上げて開姿勢となると、そのピストン３９によって第２端部８２が上方へ押しやられ、コイルバネ８４の付勢力に抗してクリップ７６が時計回りに回転する。これにより、第１端部８１が下がってチューブ（第１流路５９）から離れ、チューブが弾性復帰して第１流路５９が開放される。
【００５７】
クリップ７７については、図面を用いた詳細な説明が省略されるが、クリップ７６と同様に、第２アクチュエータ３５が閉姿勢（本発明における第３姿勢）となると第２流路６０を閉塞し、第２アクチュエータ３５が開姿勢（本発明における第４姿勢）となると第２流路６０を開放する。同様に、クリップ７７は、第３アクチュエータ３６が閉姿勢となると第３流路６１を閉塞し、第３アクチュエータ３６が開姿勢となると第３流路６１を開放する。
【００５８】
図３に点線で示されるように、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８には、それぞれカムフォロワ８５，８６，８７が設けられている。そして、各カムフォロワ８５，８６，８７に対応して、回転軸８８に３つのカム８９，９０，９１が設けられている。各カムフォロワ８５，８６，８７及び各カム８９，９０，９１は、開閉する流路が異なる他は同様の構成なので、第６流路６７に設けられたカムフォロワ８６及びカム９０を例として詳細な構成が説明される。
【００５９】
図６に示されるように、カムフォロワ８６は、カセット本体５０の底面側に設けられて、第６流路６７を開閉する。カムフォロワ８６は、カセット本体５０の底面側に設けられた軸９２に回転自在に支持されている。カムフォロワ８６は、２つの凸部９３，９４を有する概ね円盤形状である。凸部９３は上方へ突出しており、第６流路６７を構成するチューブと接離可能である。凸部９４は側方へ突出しており、カム９０と接触する。
【００６０】
凸部９４の上側には所定の空間が隔てられて支持板９５が配置されている。この支持板９５は、カセット本体５０に一体に形成されている。支持板９５の下面をバネ座として、凸部９４と支持板９５との間にコイルバネ９６が介設されている。このコイルバネ９６により、凸部９４が下側へ付勢されている。つまり、図６において、カムフォロワ８６は、軸９２を中心として時計回りに付勢されている（以下、カムフォロワ８６について単に時計回り又は反時計回りと称する場合は、図６における状態を指す。）。コイルバネ９６の付勢力は、第６流路６７を構成するチューブを圧潰するに十分な強さである。したがって、カムフォロワ８６が時計回りに付勢されて、凸部９３がチューブ（第６流路６７）をカセット本体５０と挟み込みようにして圧潰する。これにより、第６流路６７は閉塞される。
【００６１】
カム９０は、回転軸８８の径方向に対して短い小径部９７と長い大径部９８とが連続して形成されることにより、その円周面の半径が連続して変化する形状である。図３に示されるように、回転軸８８には、３つのカム８９〜９１が軸方向に隔てられて固定されている。回転軸８８の一端にはギヤ９９が設けられている。このギヤ９９は、装置本体１１にＰＣＲカセット１２が配置されると、ステッピングモータ３７の出力軸と連結される。そして、ステッピングモータ３７が回転されると、その回転が回転軸８８に伝達されて、カム８９〜９１が回転して姿勢変化する。
【００６２】
図６(A)に示されるように、カムフォロワ８６の凸部９３がチューブ（第６流路６７）を圧潰して、第６流路６７を閉塞可能とするカム９０の姿勢が閉姿勢である。図６(B)に示されるように、回転軸８８が回転すると、カム９０が開姿勢に姿勢変化する。このとき、カム９０の大径部９８がカムフォロワ８６の凸部９４と接触する。これにより、凸部９４がコイルバネ９６の付勢力に抗して上側へ押しやられ、カムフォロワ８６は反時計回りに回転する。これにより、凸部９３が下がってチューブ（第６流路６７）から離れ、チューブが弾性復帰して第６流路６７が開放される。
【００６３】
他のカムフォロワ８５，８７及びカム８９，９１については、図面を用いた詳細な説明が省略されるが、カムフォロワ８６及びカム９０と同様に、カム８９が閉姿勢となるとカムフォロワ８５が第５流路６６を閉塞し、カム８９が開姿勢となるとカムフォロワ８６が第５流路６６を開放する。同様に、カム９１が閉姿勢となるとカムフォロワ８７が第７流路６８を閉塞し、カム９１が開姿勢となるとカムフォロワ８７が第７流路６８を開放する。
【００６４】
各カム８９〜９１は、対応するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢とするタイミングが回転軸８８の回転タイミングに対して異なる。換言すれば、回転軸８８における相異なる回転位置において、各カム８９が、対応するカムフォロワ８５〜８７を開姿勢へ姿勢変化させる。したがって、回転軸８８の回転位置に応じて、第５流路６６、第６流路６７又は第７流路６８のいずれかが開放され、その他は閉塞される。また、回転軸８８が所定の回転位置となると、各カム８９〜９１のすべてが、対応するカムフォロワ８５〜８７を閉姿勢に維持する。換言すれば、その回転軸８８の回転位置においては、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８のすべてが閉塞される。この回転位置は、回転軸８８の初期位置として設定されている。
【００６５】
このようなＰＣＲカセット１２に、第１試薬、第２試薬及び洗浄液が予め充填されている。第１試薬槽５４には、第１試薬が充填されている。第１試薬は、サンプル中の検出対象の核酸と、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブとが二本鎖を形成するための反応場となる液体であり、ハイブリダイズ液とも称される。第１試薬は、主として界面活性剤を含む溶液であり、その種類は特に限定されず公知のものが使用できる。第１試薬槽５４は、第１試薬が充填された状態で封止されている。
【００６６】
第２試薬槽５５には、第２試薬が充填されている。第２試薬は、ハイブリダイズされて核酸マイクロアレイ７５に固定された検出対象の核酸を、光学的に検出可能とする液体である。第２試薬は、主としてモノ修飾シクロデキストリンを含む。モノ修飾シクロデキストリンは、シクロデキストリンにリンカーを介してインターカレータが修飾された化合物である。第２試薬槽５５は、第２試薬が充填された状態で封止されている。なお、本実施形態では、モノ修飾シクロデキストリンによってハイブリダイズされた核酸が検出されるが、この核酸の検出は、酵素発色法、化学発光法、蛍光標識法、放射性物質標識法などの公知の手法により行うことができ、これら手法に応じた公知の試薬が第２試薬として使用できる。
【００６７】
各洗浄液槽５６，５７には、洗浄液がそれぞれ充填されている。洗浄液は、ハイブリダイズ及びモノ修飾シクロデキストリンの吸着の各反応の間に、核酸マイクロアレイ７５を洗浄して未反応の試薬を除去するための液体である。この洗浄液は、特に限定されず公知のものが使用でき、例えば、水又は緩衝液等が洗浄液として使用できる。各洗浄液槽５６，５７は、洗浄液が充填された状態で封止されている。
【００６８】
［核酸検出方法］
以下に、ＰＣＲ装置１０を用いた核酸検出方法が詳細に説明される。この核酸検出方法には、本発明にかかるＰＣＲ方法が含まれる。本発明にかかるＰＣＲ方法は、（１）第１流路５９及び第２流路６０を閉塞する第１ステップ（図７におけるＳ１）、（２）ＰＣＲ槽５１に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を注入する第２ステップ（図７におけるＳ２）、（３）ＰＣＲ槽５１を閉止して加熱することにより前処理反応及びＰＣＲを行う第３ステップ（図７におけるＳ３）、（４）第１流路５９及び第２流路６０を開放し、第１流路５９を通じてエアーポンプ４０から送出されたエアーをＰＣＲ槽５１に付与することにより、ＰＣＲ槽５１内のＰＣＲ液を第２流路６０を通じて流出させる第４ステップ（図７におけるＳ４）を含む。
【００６９】
図７に示されるように、最初に装置本体１１にＰＣＲカセット１２を装着する。ＰＣＲカセット１２において、回転軸８８は初期位置に位置せしめられている。したがって、各カム８９〜９１は、対応する各カムフォロワ８５〜８７を閉姿勢としている。これにより、第５流路６６、第６流路６７及び第７流路６８が閉塞されるので、第１試薬槽５４、第２試薬槽５５及び洗浄液槽５６，５７からＨＤ槽５２へ試薬又は洗浄液が流出することがない。また、装置本体１１において、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、いずれも閉姿勢にされている。したがって、ＰＣＲカセット１２が装置本体１１に装着されても、各クリップ７６〜７８は閉姿勢であり、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は閉塞されている。
【００７０】
つづいて、ＰＣＲ槽５１の蓋７４を取り外して大椀７２及び小椀７３（図４参照）を開放し、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を順次注入する（Ｓ２）。サンプルは、例えばヒト血液であるが、検出対象の核酸が含まれる液体であれば、血液に限定されず、前処理した核酸、或いは細胞、細胞を含む液などであってもよく、その他の例として、口腔拭い液、、唾液、その他の分泌液などがあげられる。また、サンプルは、必要に応じてｐＨ調整液などに溶解される。
【００７１】
サンプルの前処理試薬は、血液などに含まれるＰＣＲ阻害物質を失活させる試薬であり、市販品（例えば、島津製作所製、商品名：Ampdirect Plus）を使用すればよい。また、ＰＣＲ試薬は、検出対象の核酸と二本鎖を形成する増幅プライマー及び核酸ポリメラーゼを含むものであれば公知の試薬が使用できる。また、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を１つの溶液として調製してもよい。
【００７２】
サンプルの前処理試薬は、泡立てることやサンプルと混合撹拌することが好ましくない。したがって、サンプル又は前処理試薬は、既にＰＣＲ槽５１に注入した溶液に重層するように静かに注入する。例えば、サンプルを小椀７３に注入した後、前処理試薬をサンプルに重層するようにして大椀７４に静かに注入する。ＰＣＲ槽５１に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を順次注入した後、ＰＣＲ槽５１を蓋７４により封止する。
【００７３】
なお、装置本体１１へのＰＣＲカセット１２の装着（Ｓ１）と、ＰＣＲ槽５１へのサンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬の注入（Ｓ２）とは、順序を逆にしてもよいが、ＰＣＲカセット１２を移動させると、ＰＣＲ槽５１内において液面が波立ったりサンプルが混合されたりするおそれがあるので、装置本体１１へのＰＣＲカセット１２の装着を先に行うことが好ましい。
【００７４】
つづいて、ＰＣＲ装置１０を動作させて前処理及びＰＣＲを行う（Ｓ３）。装置本体１１の制御部２５には、予め前処理及びＰＣＲのための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がペルチェ素子３１及びカウンターヒータ３２を動作させることにより、ＰＣＲ槽５１において前処理及びＰＣＲが行われる。カウンターヒータ３２は、この処理ステップにおいて、ＰＣＲ槽５１の蓋７４を押圧するように移動される。この処理ステップは、主として温度サイクルと保持時間とによって制御される。まず、前処理として、ＰＣＲ槽５１が、約８０℃に加温されて１５分間保持される。これにより、サンプル中のＰＣＲ阻害物質が失活される。
【００７５】
その後、ＰＣＲとして、（１）約９２〜９５℃、約０．１秒〜１分間の変性ステップ、（２）約５０〜６５℃、約０．１秒〜１分間のアニールステップ、（３）約７０〜７５℃、約０．１秒〜５分間の鎖伸長ステップの３つのステップが１〜４０回程度繰り返される。変性ステップにおいて、サンプル中の核酸が１本鎖に変性される。アニールステップにおいて、１本鎖の核酸に増幅プライマーが結合され、ＰＣＲの反応開始点となる二本鎖部分が作成される。鎖伸長ステップにおいて、核酸ポリメラーゼが反応して二本鎖部分が伸張されて二本鎖の核酸が作成される。なお、この前処理及びＰＣＲは必ずしも明確に区別されなくてもよい。
【００７６】
前処理及びＰＣＲを終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ４）。第１マイクロアクチュエータ３４及び第２アクチュエータ３５は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６，７７が姿勢変化されて、第１流路５９及び第２流路６０が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入する。つまり、第１流路５９及びＰＣＲ槽５１内の空気は、エアーにより圧縮される。そして、流入したエアーに押圧されて、ＰＣＲ槽５１内のサンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬（以下、これらを「ＰＣＲ液」と総称する。）が第２流路６０へ流出する。そして、ＰＣＲ液は、第２流路６０を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、ＰＣＲ液がＰＣＲ槽５１から流出するに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２マイクロアクチュエータ３５を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９及び第２流路６０は、再び閉塞される。
【００７７】
好ましくは、ＨＤ槽５２においてＰＣＲ液が加温され、増幅された核酸が一本鎖に変性される（Ｓ５）。装置本体１１の制御部２５には、この核酸変性のための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させる。この処理ステップは、主として加温と保持時間とによって制御され、本実施形態では、ＨＤ槽５２が、約９０℃に加温されて５分間保持される。これにより、ＰＣＲ液中の核酸が１本鎖に変性される。
【００７８】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ６）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第５流路６６が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム８９がカムフォロワ８５を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第５流路６６が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第２ジョイント部６２へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第２ジョイント部６２から第１試薬槽５４内へ流入する。つまり、第１試薬槽５４内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、第１試薬槽５４内の第１試薬が第５流路６６へ流出する。そして、第１試薬は、第５流路６６を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、第１試薬が第１試薬槽５４から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第５流路６６が再び閉塞される。
【００７９】
つづいて、ＨＤ槽５２においてハイブリダイズが行われる（Ｓ７）。装置本体１１の制御部２５には、予めハイブリダイズのための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させることにより、ハイブリダイズが行われる。ハイブリダイズにおける温度条件は、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブの熱変性温度に応じて設定される。例えば、その核酸プローブの熱変性温度が約５５〜７５℃であれば、ＨＤ槽５２内が約６２℃程度に加温されるように、セラミックヒータ３３が制御される。また、ハイブリダイズの時間として１〜３０分間程度が設定される。ハイブリダイズにより、ＰＣＲ液中の検出対象の核酸と、核酸マイクロアレイ７５に固定された核酸プローブとがハイブリダイズされる。なお、ハイブリダイズを効率よく行うために、ＨＤ槽５２内のＰＣＲ液を撹拌してもよい。
【００８０】
ハイブリダイズを終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ８）。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内のＰＣＲ液及び第１試薬が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。なお、核酸マイクロアレイ７５の核酸プローブとハイブリダイズされた核酸は、核酸マイクロアレイ７５上に残る。制御部２５は、ＰＣＲ液及び第１試薬が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８１】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ９）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第７流路６８が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９１がカムフォロワ８７を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第７流路６８が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第４ジョイント部６４へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第４ジョイント部６４から洗浄液槽５７内へ流入する。つまり、洗浄液槽５７内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、洗浄液槽５７内の洗浄液が第４流路６４を通じて洗浄液槽５６へ流入する。これに伴い、洗浄液槽５６内の洗浄液が、第７流路６８を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、洗浄液が洗浄液槽５６から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。ここでは、洗浄液槽５６，５７に充填された洗浄液のうち、洗浄液槽５６に充填された容量に相当する洗浄液がＨＤ槽５２へ流出される。
【００８２】
ＨＤ槽５２が洗浄液で満たされると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１０）。なお、洗浄を効率よく行うために、ＨＤ槽５２に洗浄液が満たされた後、撹拌が行われてもよい。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の洗浄液が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。洗浄液と共に、ＨＤ槽５２に残留した未反応のＰＣＲ液も廃液槽５３へ排出される。制御部２５は、洗浄液が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８３】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１１）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第６流路６７が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９０がカムフォロワ８６を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第６流路６７が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第３ジョイント部６３へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第３ジョイント部６３から第２試薬槽５５内へ流入する。つまり、第２試薬槽５５内の空気は、エアーにより圧縮される。流入したエアーに押圧されて、第２試薬槽５５内の第２試薬が第６流路６７へ流出する。そして、第２試薬は、第６流路６７を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、第２試薬が第２試薬槽５５から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第６流路６７が再び閉塞される。
【００８４】
つづいて、ＨＤ槽５２においてモノ修飾シクロデキストリンの吸着が行われる（Ｓ１２）。装置本体１１の制御部２５には、予めこの吸着のための処理ステップが入力されている。この処理ステップに基づいて、制御部２５がセラミックヒータ３３を動作させる。モノ修飾シクロデキストリンの吸着における温度条件は、例えば、ＨＤ槽５２内が約４５℃程度に加温されるように、セラミックヒータ３３が制御される。また、吸着時間として１〜３０分間程度が設定される。モノ修飾シクロデキストリンのインターカレータは、核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に安定して配置されて所定の蛍光特性を発揮する。また、インターカレータは、モノ修飾シクロデキストリンが第２試薬に溶解されている状態では、シクロデキストリンの疎水性キャビティ内又はその近傍に配置されて水溶性となる。インターカレータの２つの配置状態のうち、二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置された状態の方が安定である。なお、モノ修飾シクロデキストリンの吸着を効率よく行うために、ＨＤ槽５２内の第２試薬を撹拌してもよい。
【００８５】
モノ修飾シクロデキストリンの吸着を終えると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１３）。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の第２試薬が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。なお、核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置されたモノ修飾シクロデキストリンは、核酸マイクロアレイ７５上に残る。制御部２５は、第２試薬が廃液槽５３へ排出されるに必要な所定の時間が経過した後、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させて閉姿勢とすると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、再び閉塞される。
【００８６】
つづいて、制御部２５は、ステッピングモータ３７を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１４）。ステッピングモータ３７が動作されると回転軸８８が回転される。回転軸８８は、第７流路６８が開放される所定の回転位置まで回転される。回転軸８８の回転に伴って、カム９１がカムフォロワ８７を閉姿勢から開姿勢へ姿勢変化させ、その結果、第７流路６８が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第４ジョイント部６４へ送出する。このエアーは、内部圧を高めながら第４ジョイント部６４から洗浄液槽５７を通じて洗浄液槽５６へ流入する。つまり、洗浄液槽５６，５７内の空気は、エアーにより圧縮される。これに伴い、洗浄液槽５６内の洗浄液が、第７流路６８を通じてＨＤ槽５２へ流入する。制御部２５は、洗浄液が洗浄液槽５６から流出するに必要な所定の時間が経過した後、ステッピングモータ３７を動作させて回転軸８８を初期位置へ回転すると共に、エアーポンプ４０を停止させる。これにより、第７流路６８が再び閉塞される。ここでは、洗浄液槽５６，５７に充填された洗浄液のうち、残りの洗浄液（洗浄液槽５７に充填された容量に相当する。）がＨＤ槽５２へ流出される。
【００８７】
ＨＤ槽５２が洗浄液で満たされると、制御部２５は、第１マイクロアクチュエータ３４、第２マイクロアクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６を動作させると共に、エアーポンプ４０及び切換バルブ４１を動作させる（Ｓ１５）。なお、洗浄を効率よく行うために、ＨＤ槽５２に洗浄液が満たされた後、撹拌が行われてもよい。第１マイクロアクチュエータ３４、第２アクチュエータ３５及び第３マイクロアクチュエータ３６は、閉姿勢から開姿勢にそれぞれ姿勢変化される。これに連動して、クリップ７６〜７８が姿勢変化されて、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１が開放される。エアーポンプ４０は、エアーを送出し、切換バルブ４１は、そのエアーを第１流路５９へ送出する。このエアーは、第１流路５９からＰＣＲ槽５１内へ流入し、さらに第２流路６０からＨＤ槽５２へ流入する。流入したエアーに押圧されて、ＨＤ槽５２内の洗浄液が第３流路６１へ流出して、廃液槽５３へ排出される。洗浄液と共に、ＨＤ槽５２に残留した未反応の第２試薬も廃液槽５３へ排出される。なお、洗浄液が廃液槽５３へ排出された後、第１流路５９、第２流路６０及び第３流路６１は、開放された状態で放置されても、閉塞された状態にされてもいずれでもよい。
【００８８】
つづいて、制御部２５は、光源４２からＨＤ槽５２へ光を照射して、核酸マイクロアレイ７５を検出用カメラ４３により撮影する（Ｓ１６）。光源４２から照射される光は、モノ修飾シクロデキストリンのインターカレータの励起波長であり、インターカレータがピレンやフルオレセインの場合には、約２００〜４００ｎｍの光が照射される。核酸マイクロアレイ７５上の二本鎖の核酸塩基結合におけるπスタッキング構造又はその近傍に配置されたインターカレータは、この光の照射を受けて黄緑色や水色などの固有の色彩に発光する。検出用カメラ４３が撮影した核酸マイクロアレイ７５の像を制御部２５が画像処理し、画像中のインターカレータの発光を検出することにより、核酸マイクロアレイ７５に吸着したモノ修飾シクロデキストリンを光学的に検出することができる。
【００８９】
［本実施形態の作用効果］
このように、本実施形態にかかるＰＣＲ装置１０によれば、ＰＣＲ槽５１からエアー又はＰＣＲ液を流出するための第１流路５９及び第２流路６０を、第１マイクロアクチュエータ３４及び第２アクチュエータ３５により開閉可能としたので、装置の小型化が実現される。また、サンプル及び試薬を注入する開口がＰＣＲ槽５１に設けられているので、サンプル及び試薬の注入が容易である。特に、サンプルの前処理及びＰＣＲをＰＣＲ槽５１で同時に行う場合に、ＰＣＲ槽５１へサンプル及び試薬を静かに注入し、混合撹拌されないようにすることができる。したがって、サンプルの前処理及びＰＣＲに適したＰＣＲカセット１２が実現される。
【００９０】
また、ＰＣＲ槽５１が、開口を閉止する蓋７４を有するので、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽５１内が加熱されても、ＰＣＲ液の蒸発を防止できる。
【００９１】
また、蓋７４は、カウンターヒータ３２に押圧されて開口を閉止する姿勢に保持されているので、ＰＣＲにおいてＰＣＲ槽５１が加熱されて内部の圧力が増大しても、開口を確実に閉止することができる。また、カウンターヒータ３２を利用することにより、ＰＣＲ装置１０の簡略化及び小型化が実現される。
【００９２】
また、ＰＣＲ槽５１は、第２流路６０を通じてＨＤ槽５２と連結されているので、ＰＣＲに続いて、核酸マイクロアレイ７５上の核酸プローブとのハイブリダイズが容易かつ迅速に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、ＰＣＲ装置１０の装置本体１１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ＰＣＲカセット１２の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ＰＣＲカセット１２の外観構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるIV−IV断面を示す部分断面である。
【図５】図５は、図３におけるV−V断面を示す部分断面図である。
【図６】図６は、図３におけるVI−VI断面を示す部分断面図である。
【図７】図７は、本実施形態におけるＰＣＲ方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１０・・・ＰＣＲ装置
１１・・・装置本体
１２・・・ＰＣＲカセット
３２・・・カウンターヒータ（押圧部材）
３４・・・第１マイクロアクチュエータ（第１アクチュエータ）
３５・・・第２マイクロアクチュエータ（第２アクチュエータ）
４０・・・エアーポンプ
５１・・・ＰＣＲ槽
５２・・・ＨＤ槽（２次槽）
５９・・・第１流路
６０・・・第２流路
７４・・・蓋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、
気体を送出するポンプと、
上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有する第１流路と、
上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有する第２流路と、
上記第１変形部を押圧して上記第１流路を閉塞する第１姿勢と、当該第１流路を開放する第２姿勢とに姿勢変化する第１アクチュエータと、
上記第２変形部を押圧して上記第２流路を閉塞する第３姿勢と、当該第２流路を開放する第４姿勢とに姿勢変化する第２アクチュエータと、を具備するＰＣＲ装置。
【請求項２】
上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有する請求項１に記載のＰＣＲ装置。
【請求項３】
上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持される請求項２に記載のＰＣＲ装置。
【請求項４】
上記押圧部材が、上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータである請求項３に記載のＰＣＲ装置。
【請求項５】
上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結され、
上記２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である請求項１から４のいずれかに記載のＰＣＲ装置。
【請求項６】
気体を送出するポンプと、各々が少なくとも２種類の姿勢に姿勢変化可能な第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを有する装置本体に装着されるＰＣＲカセットであって、
サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、
上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有し、上記第１アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第１流路と、
上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有し、上記第２アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第２流路と、を具備するＰＣＲカセット。
【請求項７】
上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有する請求項６に記載のＰＣＲカセット。
【請求項８】
上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持される請求項７に記載のＰＣＲカセット。
【請求項９】
上記押圧部材は、上記装置本体に設けられて上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータである請求項８に記載のＰＣＲカセット。
【請求項１０】
上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結され、
上記２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である請求項６から９のいずれかに記載のＰＣＲカセット。
【請求項１１】
ＰＣＲ槽にそれぞれ連結されて各々が弾性変形可能な第１流路及び第２流路を弾性変形させて、当該第１流路及び第２流路を閉塞する第１ステップと、
上記ＰＣＲ槽に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を注入する第２ステップと、
上記ＰＣＲ槽を閉止して加熱することにより前処理反応及びＰＣＲを行う第３ステップと、
上記第１流路及び上記第２流路を開放し、当該第１流路を通じて気体を上記ＰＣＲ槽に付与することにより、当該ＰＣＲ槽内のＰＣＲ液を当該第２流路を通じて流出させる第４ステップと、を含むＰＣＲ方法。
【請求項１】
サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、
気体を送出するポンプと、
上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有する第１流路と、
上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有する第２流路と、
上記第１変形部を押圧して上記第１流路を閉塞する第１姿勢と、当該第１流路を開放する第２姿勢とに姿勢変化する第１アクチュエータと、
上記第２変形部を押圧して上記第２流路を閉塞する第３姿勢と、当該第２流路を開放する第４姿勢とに姿勢変化する第２アクチュエータと、を具備するＰＣＲ装置。
【請求項２】
上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有する請求項１に記載のＰＣＲ装置。
【請求項３】
上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持される請求項２に記載のＰＣＲ装置。
【請求項４】
上記押圧部材が、上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータである請求項３に記載のＰＣＲ装置。
【請求項５】
上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結され、
上記２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である請求項１から４のいずれかに記載のＰＣＲ装置。
【請求項６】
気体を送出するポンプと、各々が少なくとも２種類の姿勢に姿勢変化可能な第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを有する装置本体に装着されるＰＣＲカセットであって、
サンプル及び試薬を注入可能な開口を有し、当該サンプル及び試薬を含む液体を貯留可能なＰＣＲ槽と、
上記ＰＣＲ槽と上記ポンプとを当該ポンプから送出された気体を流通可能に連結し、少なくとも一部に弾性変形可能な第１変形部を有し、上記第１アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第１流路と、
上記ＰＣＲ槽に接続されて当該ＰＣＲ槽に貯留された液体を流通させ、少なくとも一部に弾性変形可能な第２変形部を有し、上記第２アクチュエータの姿勢変化に基づいて開閉される第２流路と、を具備するＰＣＲカセット。
【請求項７】
上記ＰＣＲ槽は、上記開口を閉止する蓋を有する請求項６に記載のＰＣＲカセット。
【請求項８】
上記蓋は、押圧部材に押圧されることにより上記開口を閉止する姿勢に保持される請求項７に記載のＰＣＲカセット。
【請求項９】
上記押圧部材は、上記装置本体に設けられて上記ＰＣＲ槽を加熱するヒータである請求項８に記載のＰＣＲカセット。
【請求項１０】
上記ＰＣＲ槽は、上記第２流路を通じて液体を貯留可能な２次槽と連結され、
上記２次槽は、上記ＰＣＲ槽においてＰＣＲが行われた溶液に対して核酸プローブとのハイブリダイズが行われる反応槽である請求項６から９のいずれかに記載のＰＣＲカセット。
【請求項１１】
ＰＣＲ槽にそれぞれ連結されて各々が弾性変形可能な第１流路及び第２流路を弾性変形させて、当該第１流路及び第２流路を閉塞する第１ステップと、
上記ＰＣＲ槽に、サンプル、サンプルの前処理試薬及びＰＣＲ試薬を注入する第２ステップと、
上記ＰＣＲ槽を閉止して加熱することにより前処理反応及びＰＣＲを行う第３ステップと、
上記第１流路及び上記第２流路を開放し、当該第１流路を通じて気体を上記ＰＣＲ槽に付与することにより、当該ＰＣＲ槽内のＰＣＲ液を当該第２流路を通じて流出させる第４ステップと、を含むＰＣＲ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−７６（Ｐ２００９−７６Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６６１７７（Ｐ２００７−１６６１７７）
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（５９１１０８１７８）秋田県 (126)
【出願人】（５０３３６６８４１）株式会社アイカムス・ラボ (27)
【出願人】（５０３２２８９６３）株式会社セーコン (5)
【出願人】（０００１３５０３６）ニプロ株式会社 (583)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（５９１１０８１７８）秋田県 (126)
【出願人】（５０３３６６８４１）株式会社アイカムス・ラボ (27)
【出願人】（５０３２２８９６３）株式会社セーコン (5)
【出願人】（０００１３５０３６）ニプロ株式会社 (583)
【Ｆターム（参考）】
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