JPWO2017203744A1 - 核酸検査装置 - Google Patents

Abstract

前処理部（１０）とチップ部（２０）とを含む核酸検査装置（１）であって、前処理部（１０）は、検体を注入するための検体注入口（１１）と、検体注入口（１１）から注入された検体に含まれる被測定物を捕捉するための捕捉部（１２）と、捕捉部（１２）で捕捉された被測定物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を注入するための試薬注入口（１３）と、核酸抽出試薬によって被測定物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を排出するための抽出液排出口（１４）と、検体の廃液を排出するための廃液排出口（１５）とを有し、核酸検査装置（１）は、抽出液排出口（１４）から排出された核酸抽出液をチップ部（２０）に送液するための送液流路（１６）と、送液流路（１６）を開栓又は閉栓するための開閉機構部とを備え、開閉機構部は、核酸抽出液をチップ部（２０）に送液する場合、送液流路（１６）を開栓する。

Description

本発明は、検体に含まれる核酸（デオキシリボ核酸、リボ核酸）を検査するための核酸検査装置に関する。

食品に含まれる細菌又は遺伝子等の核酸を検査する場合、まず、前処理装置を用いて所定の前処理を行うことで検体から核酸を抽出した核酸抽出液を取得し、その後、別途用意した検査チップに核酸抽出液を投入して核酸の検査を行う方法が知られている。

従来、前処理としては、検体（検体原液）をフィルタでろ過することで検体に含まれる細菌等の被測定物（検査対象物）を捕捉し、核酸抽出試薬によって被測定物から核酸を抽出する方法が知られている（例えば特許文献１）。

特許文献１に開示された方法は、検体を入れたシリンジにフィルタを通して検査対象物をろ過濃縮した後、このフィルタを取り外して核酸抽出試薬を入れた別のシリンジに再度取り付けて検査対象物を溶出して核酸を抽出するものである。

核酸を抽出した核酸抽出液は検査チップに投入されて、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ）等によって核酸を増幅させた後、所定の方法で核酸の検査が行われる。

特開平４−３６１９７号公報

しかしながら、従来の核酸検査方法では、前処理によって得られた核酸抽出液を、人手により（通常はピペットなどの手作業により）検査チップに投入するものである。また、特許文献１に開示された前処理方法では、ろ過処理及び核酸抽出処理等を各処理ごとに別々の容器を準備し、各処理ごとに液体を移し替えるという作業を伴うものである。つまり、各処理工程に移行する際に別の容器に移し替えるという作業が必要になる。

このため、従来の核酸検査方法では、作業が煩雑な上に、作業中に検査対象物とは異なる菌等の不純物が核酸抽出液に混入して汚染されるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、検体の前処理工程から核酸の検査工程までの一連の処理工程において、作業性が簡便で、核酸抽出液が汚染されることを抑制できる核酸検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る核酸検査装置の一態様は、検体の前処理を行うための前処理部と、前記検体に含まれる被測定物の核酸を検査するためのチップ部とを含む核酸検査装置であって、前記前処理部は、前記検体を注入するための検体注入口と、前記検体注入口から注入された前記検体に含まれる前記被測定物を捕捉するための捕捉部と、前記捕捉部で捕捉された前記被測定物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を注入するための試薬注入口と、前記核酸抽出試薬によって前記被測定物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を排出するための抽出液排出口と、前記検体の廃液を排出するための廃液排出口とを有し、前記核酸検査装置は、前記抽出液排出口から排出された前記核酸抽出液を前記チップ部に送液するための送液流路と、前記送液流路を開栓又は閉栓するための開閉機構部とを備え、前記開閉機構部は、前記核酸抽出液を前記チップ部に送液する場合、前記送液流路を開栓する。

本発明によれば、検体の前処理工程から核酸の検査工程までの一連の処理工程において、簡便に作業を行うことができ、かつ、核酸抽出液が汚染されることを抑制することができる。

図１は、実施の形態に係る核酸検査装置の外観を模式的に示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係る核酸検査装置における核酸検査ユニットの周辺構造を前方から見たときの斜視図である。 図３は、実施の形態に係る核酸検査装置における核酸検査ユニットの周辺構造を後方から見たときの斜視図である。 図４は、実施の形態に係る核酸検査ユニットの分解斜視図である。 図５は、実施の形態に係る核酸検査ユニットの断面図である。 図６は、実施の形態に係る核酸検査装置の要部拡大斜視図である。 図７は、実施の形態に係る核酸検査装置におけるチップ部と開閉部材と第１〜第３可動部材との位置関係を示す図である。 図８Ａは、実施の形態に係る核酸検査方法における前処理工程の濃縮工程（ろ過工程）を示す模式断面図である。 図８Ｂは、実施の形態に係る核酸検査方法における前処理工程の核酸抽出工程を示す模式断面図である。 図８Ｃは、実施の形態に係る核酸検査方法における核酸抽出液の貯留工程を示す模式断面図である。 図８Ｄは、実施の形態に係る核酸検査方法における混合溶液の送液工程を示す模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
［核酸検査装置］
実施の形態に係る核酸検査装置１の構成について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る核酸検査装置１の外観を模式的に示す斜視図である。図２及び図３は、同核酸検査装置１における核酸検査ユニット１００の周辺構造の斜視図である。図２は、前方から見たときの斜視図であり、図３は後方から見たときの斜視図である。図４は、同核酸検査装置１における核酸検査ユニット１００の分解斜視図である。図５は、同核酸検査ユニット１００の断面図である。図６は、同核酸検査装置１の要部拡大斜視図である。図７は、同核酸検査装置１におけるチップ部２０と開閉部材３０と第１〜第３可動部材４１〜４３との位置関係を示す図である。なお、図７において、チップ部２０に重なった破線は、開閉部材３０と第１〜第３可動部材４１〜４３の位置を示している。また、図７において、第２基板２０ｂは省略している。

図１〜図３に示すように、核酸検査装置１は、検体の前処理を行うための前処理部１０と、検体に含まれる被測定物の核酸を検査するためのチップ部２０（検査チップ）とを含む。検体には、核酸を検査するための被測定物（検査対象物）として、例えば、細菌、ウイルス又は組織細胞等の微生物が含まれている。

図２及び図３に示すように、核酸検査装置１は、さらに、開閉部材３０、第１可動部材４１、第２可動部材４２、第３可動部材４３、及び、第４可動部材４４を備えている。

図５及び図７に示すように、開閉部材３０は、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ、第３開閉部材３０ｃを有する。本実施の形態において、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ及び第３開閉部材３０ｃは、同一の共用部材によって構成されている。つまり、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ及び第３開閉部材３０ｃは、１つの開閉部材３０として構成されている。

図２〜図５に示すように、前処理部１０とチップ部２０とは、核酸検査ユニット１００として一体化されている。本実施の形態において、核酸検査ユニット１００は、前処理部１０とチップ部２０と開閉部材３０とを有しており、これらが１つのユニットとして一体化されている。

また、前処理部１０、チップ部２０及び開閉部材３０は、核酸検査ユニット１００として一体化された状態で核酸検査装置１に着脱可能となっている。例えば、核酸検査ユニット１００は、交換可能なカートリッジであり、１回の処理ごとに交換される。１回の処理とは、例えば、検体の前処理工程から核酸の検査工程までの一連の処理工程のことである。

図２〜図７に示される前処理部１０は、核酸の検査を行う前の前処理のために用いられる処理装置である。前処理部１０では、検体から核酸の抽出を行う前処理工程が行われる。前処理部１０で抽出された核酸は核酸抽出液として回収され、回収された核酸抽出液は、前処理部１０からチップ部２０へと連続して送液される。

前処理部１０に注入される検体は、液状の検体サンプル（検体原液）である。したがって、被測定物の細菌等が含まれる検体が液体である場合は、この液体をそのまま検体サンプルとして用い、被測定物の細菌等が含まれる検体が固体である場合は、滅菌希釈水等に懸濁して液状の検体サンプルを作製する。

前処理部１０は、検体から核酸の抽出処理を行うための処理容器である。前処理部１０の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリカーボネート（ＰＣ）等の耐熱性の高い樹脂材料、アルミニウム又はステンレス等の金属材料、あるいは、ガラス又はセラミック等の無機材料である。

図４〜図６に示すように、前処理部１０は、検体注入口１１と、捕捉部１２と、試薬注入口１３と、抽出液排出口１４と、廃液排出口１５とを有する。前処理部１０は、さらに、挿通孔１７と、検査試薬注入孔１８と、取り付けネジ１９とを有する。

検体注入口１１は、前処理部１０に検体を注入するための第１注入口である。検体注入口１１は、例えば、前処理部１０の上部に設けられている。

捕捉部１２は、検体注入口１１から注入された検体に含まれる被測定物を捕捉するための歩属部材であり、少なくとも一部が前処理部１０の内部に配置されている。

図５に示すように、捕捉部１２は、被測定物を捕捉して保持するための本体部１２ａと、本体部１２ａを支持する支持部１２ｂとを有する。本体部１２ａは、板状の支持部１２ｂの上に載置されている。

本体部１２ａは、前処理部１０に注入された検体をろ過することで検体に含まれる被測定物（微生物）を捕捉するためのろ過フィルタである。つまり、本体部１２ａは、検体に含まれる被測定物の大きさよりも小さい微細な目（孔）を複数有しており、検体を本体部１２ａに通すことで被測定物を捕捉することができる。つまり、検体を本体部１２ａでろ過することで、検体に含まれる被測定物を濃縮することができる。

また、本実施の形態では、本体部１２ａに被測定物が捕捉された状態で核酸抽出試薬を注入することで被測定物から核酸を抽出する。このとき、核酸を含む核酸抽出試薬は本体部１２ａを通過させる。このため、本体部１２ａの孔の大きさは、抽出した核酸の大きさよりも大きくしておくとよい。なお、検体から抽出された核酸を含む核酸抽出試薬は、核酸抽出液となって前処理部１０から排出される。

本体部１２ａとしては、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ：ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）等の材質で作られたメンブレンフィルタ等を用いることができる。また、本体部１２ａとして、検体に含まれる被測定物を吸着させる機能を有する捕捉フィルタを用いてもよい。このような捕捉フィルタを用いることにより、検体から被測定物を捕捉する速度を向上させることができる。なお、本実施の形態において、本体部１２ａは、平面状のフィルタであるが、これに限るものではなく、円筒状等のその他の形状のフィルタであってもよい。

支持部１２ｂの本体部１２ａに対応する中央部分には複数の貫通孔が形成されている。支持部１２ｂの少なくとも一部は、金属材料又は高熱伝導性樹脂によって構成されているとよい。これにより、ヒータ等によって支持部１２ｂを介して核酸抽出試薬を加熱することができる。

試薬注入口１３は、核酸抽出試薬を注入するための第２注入口である。試薬注入口１３は、例えば、前処理部１０における捕捉部１２の上方部分に設けられている。核酸抽出試薬は、捕捉部１２で捕捉された被測定物から核酸を抽出するための液体試薬であり、例えば被測定物（細菌等）の細胞膜を溶出することで被測定物の核酸を取り出す作用を有する。

試薬注入口１３は、前処理部１０に設けられた貫通孔である。試薬注入口１３には、核酸抽出試薬を格納するための核酸抽出試薬格納部の一例として核酸抽出試薬容器５０が設置されている。つまり、前処理部１０は、核酸抽出試薬容器５０を有する。核酸抽出試薬容器５０には例えばゴム製の袋が設けられており、このゴム製の袋を押すことで、核酸抽出試薬容器５０に格納された核酸抽出試薬を押し出することができる。核酸抽出試薬容器５０に格納された核酸抽出試薬は、所定のタイミングで試薬注入口１３を介して前処理部１０内に注入される。

抽出液排出口１４は、核酸抽出試薬によって被測定物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を排出するための第１排出口である。抽出液排出口１４は、例えば、前処理部１０の下部に設けられている。本実施の形態において、抽出液排出口１４は、廃液排出口１５よりもチップ部２０側に位置している。

抽出液排出口１４は、送液流路１６に接続されており、抽出液排出口１４から排出される核酸抽出液は、送液流路１６に送液される。

廃液排出口１５は、前処理部１０から検体の廃液を排出するための第２排出口である。廃液排出口１５からは、前処理部１０に注入された検体の廃液が排出される。つまり、検体注入口１１から注入されて捕捉部１２を通過した後の検体は、廃液として廃液排出口１５から排出される。廃液排出口１５は、例えば、前処理部１０の側部に設けられている。

なお、図示しないが、廃液排出口１５は、配管等によって廃液を回収するための回収容器に接続されており、廃液排出口１５から排出された廃液（検体）は、廃液排出口１５に接続された配管を通じて回収容器に回収される。例えば、廃液は、核酸検査装置に設置された真空ポンプによって前処理部１０から排出される。

送液流路１６は、抽出液排出口１４から排出された核酸抽出液をチップ部２０に送液するための流路である。送液流路１６は、例えば、前処理部１０の底面に形成された溝部と開閉部材３０とで囲まれる空間である。抽出液排出口１４から送液流路１６に送液された核酸抽出液は、開閉部材３０に形成された第１貫通孔３１を介してチップ部２０の貯留部２３に送液される。

挿通孔１７は、図２及び図３に示される攪拌用スポイト６０を挿通するための貫通孔である。挿通孔１７は、例えば、前処理部１０における捕捉部１２の上方部分に設けられている。前処理部１０に核酸抽出試薬が注入された場合、挿通孔１７に挿通された攪拌用スポイト６０の先端は核酸抽出試薬内に位置する。この状態で攪拌用スポイト６０によって核酸抽出試薬を吸ったり吐き出したりすることで、前処理部１０内の核酸抽出液を攪拌することができる。核酸抽出液を攪拌することで、捕捉部１２で捕捉された被測定物の細胞膜の溶出を促すことができる。これにより、被測定物から核酸を抽出するのに要する時間を短縮することができ、核酸抽出処理を効率良く行うことができる。

検査試薬注入孔１８は、核酸検査試薬をチップ部２０の核酸検査試薬格納部２４に注入するための貫通孔である。検査試薬注入孔１８は、前処理部１０の外部と核酸検査試薬格納部２４とを連通している。

図６に示すように、取り付けネジ１９は、前処理部１０とチップ部２０と開閉部材３０とを連結固定している。具体的には、前処理部１０とチップ部２０との間に開閉部材３０を挟んだ状態で４本の取り付けネジ１９を締め付けることで前処理部１０とチップ部２０と開閉部材３０とを固定している。なお、本実施の形態では、前処理部１０が捕捉部１２を境界として２つの部材に分割されており、取り付けネジ１９は、この２つの部材及び捕捉部１２も連結固定している。

図２〜図７に示されるチップ部２０は、核酸の検査を行うための検査装置である。チップ部２０では、核酸抽出液に含まれる核酸の検査を行う検査工程が行われる。本実施の形態において、チップ部２０は、前処理部１０で得られた核酸抽出液が送液される流路を有するマイクロ流体デバイスであり、チップ部２０では、核酸抽出液を流路に送液することで核酸を増幅させて核酸の検査が行われる。具体的には、フローＰＣＲによって核酸の増幅を行う。

図４、図５及び図７に示すように、チップ部２０は、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂと、検査流路２１と、混合流路２２と、貯留部２３と、核酸検査試薬格納部２４とを有する。

第１基板２０ａは、平板状の下基板である。第１基板２０ａには、検査流路２１、混合流路２２、貯留部２３及び核酸検査試薬格納部２４が設けられている。さらに、第１基板２０ａには、第１貫通孔２５、第２貫通孔２６、第３貫通孔２７及び第４貫通孔２８が設けられている。

第２基板２０ｂは、平板状の上基板であり、第１基板２０ａを覆う蓋基板（封止基板）である。第２基板２０ｂによって、第１基板２０ａの検査流路２１及び混合流路２２が封止される。つまり、流路は密閉系となっている。

第２基板２０ｂには、第１貫通孔２９ａ、第２貫通孔２９ｂ、第３貫通孔２９ｃ及び第４貫通孔２９ｄが設けられている。さらに、第２基板２０ｂには、第５貫通孔２２ｅ及び第６貫通孔２０ｆが設けられている。

第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂとしては、例えば、樹脂基板、ガラス基板又はシリコン基板等が用いられる。また、第１基板２０ａ及び第２基板２０ｂは、例えば透明基板であるが、これに限るものではない。

検査流路２１は、核酸を検査するための流路である。検査流路２１は、蛇行流路であり、ヒータ部７０の高温領域（例えば９５℃）と低温領域（例えば６０℃）とを交互に複数回繰り返して通過するように構成されている。検査流路２１には、核酸抽出液と核酸を検査するための核酸検査試薬との混合溶液が流れる。検査流路２１に送液される混合溶液は、高温領域と低温領域とを繰り返し通過することで、混合溶液に含まれる核酸がＰＣＲによって増幅される。つまり、検査流路は、送液される液体に含まれる核酸の増幅を行うための核酸増幅流路である。

混合流路２２は、前処理部１０の抽出液排出口１４から排出された核酸抽出液と、核酸を検査するための核酸検査試薬とを混合させるための流路である。核酸検査試薬（ＰＣＲ試薬）には、例えば、核酸の量を蛍光発光強度で検査するための核酸染色蛍光試薬及び核酸を増幅させるための反応試薬等が含まれている。反応試薬は、例えば、ＰＣＲプライマやポリメラーゼ酵素、バッファー等である。なお、混合流路２２の側壁には、核酸抽出液と核酸検査試薬とが混合しやすいように凹凸構造等が形成されていてもよい。

貯留部２３は、送液流路１６と混合流路２２との間に設けられ、送液流路１６を通って送液される核酸抽出液を貯留するための凹部である。前処理部１０の抽出液排出口１４から排出された核酸抽出液は、送液流路１６を通って開閉部材３０の第１貫通孔３１を通って送液されて貯留部２３に貯留される。すなわち、貯留部２３は、前処理部１０で得られた核酸抽出液を回収するための回収部である。

核酸検査試薬格納部２４は、核酸検査試薬を格納するための凹部である。核酸検査試薬格納部２４には、チップ部２０での核酸の検査を行う前に予め核酸検査試薬が注入されて貯留されている。核酸検査試薬は、スポイト等によって前処理部１０の検査試薬注入孔１８から注入される。

第１基板２０ａの第１貫通孔２５及び第２基板２０ｂの第１貫通孔２９ａは、第１可動部材４１に対応して設けられている。第１可動部材４１は、上方に移動したときに第１貫通孔２５及び２９ａに挿通されて第１貫通孔２５及び２９ａを突き抜けて第１開閉部材３０ａ（開閉部材３０）に押圧を付与する。

同様に、第２貫通孔２６及び２９ｂと第３貫通孔２７及び２９ｃとは、第１可動部材４１と第２可動部材４２とに対応して設けられている。第２可動部材４２は、上方に移動したときに第２貫通孔２６及び２９ｂに挿通されて第２貫通孔２６及び２９ｂを突き抜けて第２開閉部材３０ｂ（開閉部材３０）に押圧を付与する。また、第３可動部材４３は、上方に移動したときに第３貫通孔２７及び２９ｃに挿通されて第３貫通孔２７及び２９ｄを突き抜けて第３開閉部材３０ｃ（開閉部材３０）に押圧を付与する。

第１基板２０ａの第４貫通孔２８及び第２基板２０ｂの第４貫通孔２９ｄは、取り付けネジ１９に対応して設けられている。本実施の形態では、４本の取り付けネジ１９が用いられているので、第４貫通孔２８及び２９ｄは、それぞれ４つずつ設けられている。第４貫通孔２８及び２９ｄには取り付けネジ１９が挿通される。第４貫通孔２８及び２９ｄに取り付けネジ１９が挿通されることで、前処理部１０とチップ部２０と開閉部材３０とが連結して固定される。

なお、第２基板２０ｂの第５貫通孔２９ｅは、第１基板２０ａの貯留部２３に対応して形成されており、貯留部２３に連通している。また、第２基板２０ｂの第６貫通孔２０ｆは、第１基板２０ａの核酸検査試薬格納部２４に対応して形成されており、核酸検査試薬格納部２４に連通している。

このように構成されるチップ部２０では、チップ部２０の流路内を流れる液体は、気液界面に生じる毛管力によって送液される。具体的には、前処理部１０から送液される核酸抽出液と核酸検査試薬格納部２４に格納された核酸検査試薬との混合溶液である反応溶液は、毛管力によって検査流路２１内を自送液（Ｓｅｌｆ−ｐｒｏｐｅｌｌｅｄ ｆｌｏｗ）して検査流路２１内を自動搬送される。そして、混合溶液（反応溶液）は、検査流路２１内を蛇行して送液されることでヒータ部７０（図２参照）によって周期的な温度変化が与えられ、これにより混合溶液に含まれる核酸が増幅する。

図４〜図７に示される開閉部材３０は、弾性変形可能な材料によって構成されている。開閉部材３０は、例えば、エラストマー等の弾性を有する樹脂材料で構成されており、押圧が付与されると弾性変形し、押圧が付与されなくなると弾性復元力で復元して元の形状に戻る。本実施の形態において、開閉部材３０は、平面薄板状で矩形状のゴム膜であり、例えば、シリコーンゴムによって構成されている。開閉部材３０は、弾性変形することで、液体又は気体の流路を開栓又は閉栓する。

図７に示すように、開閉部材３０は、膜状の第１開閉部材３０ａとして機能する第１開閉部と、膜状の第２開閉部材３０ｂとして機能する第２開閉部と、膜状の第３開閉部材３０ｃとして機能する第３開閉部とを有する。

第１開閉部材３０ａは、弾性変形することによって送液流路１６を開栓又は閉栓する。

第２開閉部材３０ｂは、弾性変形することによって検査流路２１の末端２１ａと大気とを連通する第１空気孔を開栓又は閉栓する。図７に示すように、第１空気孔と検査流路２１とは、溝によって空間的に繋がっている。

第３開閉部材３０ｃは、弾性変形することによって核酸検査試薬格納部２４と大気とを連通する第２空気孔を開栓又は閉栓する。図７に示すように、第２空気孔と核酸検査試薬格納部２４とは、溝によって空間的に繋がっている。

また、開閉部材３０には、第１貫通孔３１及び第２貫通孔３２が設けられている。第１貫通孔３１は、送液流路１６とチップ部２０の貯留部２３との間に設けられており、前処理部１０から排出されて送液流路１６に送液された核酸抽出液は、第１貫通孔３１を通って貯留部２３に送液される。第２貫通孔３２は、チップ部２０の第４貫通孔２８及び２９ｄと取り付けネジ１９とに対応して設けられており、本実施の形態では、４つ設けられている。第２貫通孔３２には取り付けネジ１９が挿通される。

図２及び図３に示すように、第１可動部材４１、第２可動部材４２、及び、第３可動部材４３は、それぞれ、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ及び第３開閉部材３０ｃを弾性変形させるために可動する。

第１可動部材４１、第２可動部材４２、及び、第３可動部材４３は、例えば、ソレノイドであり、開閉部材３０に近づく方向に移動したり、開閉部材３０から遠ざかる方向に移動したりする。第１可動部材４１、第２可動部材４２、及び、第３可動部材４３は、例えば、金属材料によって構成されている。

第１開閉部材３０ａ及び第１可動部材４１は、送液流路１６を開栓又は閉栓するための第１開閉機構部として機能する。第１開閉機構部は、送液流路１６において、廃液排出口１５の近傍に設けられている。

第１開閉機構部（第１開閉部材３０ａ及び第１可動部材４１）は、前処理部１０に検体を注入する場合は、送液流路１６を閉栓し、核酸抽出液をチップ部２０に送液する場合は、送液流路１６を開栓する。

具体的には、前処理部１０に検体を注入して捕捉部１２で検体に含まれる被測定物を捕捉して廃液となる検体を排出するまでの間は、第１貫通孔２５及び２９ａに第１可動部材４１を挿入して第１可動部材４１によって第１開閉部材３０ａ（開閉部材３０）に押圧を付与する。これにより、第１開閉部材３０ａを弾性変形させて抽出液排出口１４を第１開閉部材３０ａで閉塞する。この結果、送液流路１６が閉栓される状態となる。つまり、送液流路１６は、第１開閉部材３０ａが第１可動部材４１によって弾性変形することで閉栓される。

一方、前処理部１０に核酸抽出試薬を注入することで得られた核酸抽出液を、前処理部１０から排出してチップ部２０の貯留部２３に送液する場合、第１開閉部材３０ａ（開閉部材３０）には第１可動部材４１による押圧が付与されない。これにより、第１開閉部材３０ａは弾性変形せずに、抽出液排出口１４は第１開閉部材３０ａで閉塞されない。この結果、送液流路１６が開栓される状態となる。つまり、送液流路１６は、第１開閉部材３０ａが弾性変形しないことで開栓される。

第２開閉部材３０ｂ及び第２可動部材４２は、検査流路２１の末端２１ａと大気とを連通する第１空気孔を開栓又は閉栓するための第２開閉機構部として機能する。

第３開閉部材３０ｃ及び第３可動部材４３は、核酸検査試薬格納部２４と大気とを連通する第２空気孔を開栓又は閉栓するための第３開閉機構部として機能する。

本実施の形態では、第２可動部材４２によって第２開閉部材３０ｂを弾性変形させるとともに第３可動部材４３によって第３開閉部材３０ｃを弾性変形させて第１空気孔及び第２空気孔が開栓することで、酸抽出液と核酸検査試薬との混合溶液は、毛管力によって検査流路２１に送液される。

第４可動部材４４は、核酸抽出試薬容器５０に格納された核酸抽出試薬を前処理部１０内に注入する際に、核酸抽出試薬容器５０を押すために可動する。第４可動部材４４は、例えば、ソレノイドであり、核酸抽出試薬容器５０に近づく方向に移動したり、核酸抽出試薬容器５０から遠ざかる方向に移動したりする。第４可動部材４４が移動して核酸抽出試薬容器５０のゴム製の袋を押すことで、核酸抽出試薬容器５０に格納された核酸抽出試薬が押し出される。

［核酸検査方法］
次に、核酸検査装置１を用いた核酸検査方法について、図１〜図７を参照しながら、図８Ａ〜図８Ｄを用いて説明する。図８Ａ〜図８Ｄは、実施の形態に係る核酸検査方法の各工程を示す模式断面図である。図８Ａは前処理工程の濃縮工程（ろ過工程）、図８Ｂは前処理工程の核酸抽出工程、図８Ｃは核酸抽出液の貯留工程、図８Ｄは混合溶液の送液工程を示している。なお、図８Ａ〜図８Ｄは、核酸検査装置１の要部拡大断面図である。

まず、図８Ａに示すように、前処理部１０に検体２００を注入する。具体的には、被測定物２０１を含む検体２００（検体原液）を検体注入口１１から前処理部１０内に注入する。前処理部１０内に注入された検体２００は、捕捉部１２を通過する。

このとき、検体２００は、捕捉部１２によってろ過されて濃縮される。つまり、検体２００を捕捉部１２でろ過することで検体２００が濃縮される。具体的には、検体２００が捕捉部１２を通過する際、検体２００に含まれる被測定物２０１が捕捉部１２に捕捉される。本実施の形態において、検体２００に含まれる被測定物２０１は、捕捉部１２の本体部１２ａ（フィルタ）を通過する際に本体部１２ａに捕捉されて本体部１２ａの上に留まる。捕捉部１２を通過した検体２００は、廃液として廃液排出口１５を介して前処理部１０から排出される。

この工程では、真空ポンプ等によって前処理部１０内を減圧するとよい。これにより、検体２００を吸引ろ過することができるので、前処理部１０に注入された検体２００を、速やかに捕捉部１２を通過させて前処理部１０から排出させることができる。

また、この工程を行う際は、第１可動部材４１を上方に移動させて第１開閉部材３０ａ（開閉部材３０）を弾性変形させることで抽出液排出口１４を第１開閉部材３０ａで閉塞しておく。つまり、弾性変形させた第１開閉部材３０ａを抽出液排出口１４に押しつけることで送液流路１６を閉栓しておく。

次に、図８Ｂに示すように、前処理部１０に核酸抽出試薬３００を注入することで、捕捉部１２で捕捉した被測定物２０１から核酸を抽出する。具体的には、図５に示すように、前処理部１０に設置された核酸抽出試薬容器５０から前処理部１０に核酸抽出試薬３００を注入する。この場合、第４可動部材４４を可動させて核酸抽出試薬容器５０を押すことで試薬注入口１３を介して核酸抽出試薬３００を前処理部１０に注入する。

図８Ｂに示すように、この工程を行う際、第１可動部材４１を下方に移動させて第１開閉部材３０ａ（開閉部材３０）を元に戻して抽出液排出口１４を開放して送液流路１６を開栓する。

この工程では、前処理部１０内に核酸抽出試薬３００を注入すると、捕捉部１２に捕捉された被測定物２０１が核酸抽出試薬３００に反応する。これにより、被測定物２０１から核酸を抽出することができる。具体的には、被測定物２０１から核酸抽出試薬３００に核酸が溶出し、核酸が含まれる核酸抽出液４００が生成される。

なお、被測定物２０１から核酸を抽出する場合、核酸抽出試薬３００を捕捉部１２の上に保持させて行ってもよい。これにより、核酸抽出試薬３００が捕捉部１２の上に滞留するので、被測定物２０１が核酸抽出試薬３００に一定時間浸されることとなり、核酸の抽出（溶出）を効率良く行うことができる。このように、核酸抽出試薬３００を捕捉部１２の上に保持させる場合、例えば、真空ポンプによって前処理部１０の捕捉部１２の下方空間の圧力を上方空間の圧力よりも高くすればよい。核酸抽出処理が終わった後は、真空ポンプを停止させることで、核酸抽出液を自重によって捕捉部１２を通過させることができる。

また、核酸抽出試薬３００を前処理部１０に注入したときに、攪拌用スポイト６０（図３参照）によって核酸抽出試薬３００を攪拌するとよい。これにより、核酸の抽出をさらに効率良く行うことができる。

さらに、第１可動部材４１を加熱するヒータ部９０によって、第１可動部材４１を介して前処理部１０内の核酸抽出液を加熱してもよい。したがって、ヒータ部９０の熱を核酸抽出液に効率良く伝導させるために、第１可動部材４１は、金属材料等の熱伝導率の高い材料によって構成されているとよい。

全ての核酸抽出試薬３００が捕捉部１２を通過すると、図８Ｃに示すように、核酸が含まれる核酸抽出液４００は、送液流路１６を通って開閉部材３０の第１貫通孔３１を介してチップ部２０の貯留部２３に貯留する。

このとき、検査流路２１の末端２１ａと大気とを連通する第１空気孔（図７参照）、及び、チップ部２０の核酸検査試薬格納部２４と大気とを連通する第２空気孔（図７参照）は、閉栓されている。このため、貯留部２３内の核酸抽出液４００は、貯留部２３から先には送液されず、貯留部２３に留まる。

その後、第２可動部材４２によって第２開閉部材３０ｂを弾性変形させることで、検査流路２１の末端２１ａと大気とを連通する第１空気孔を開栓する。また、図示しないが、第３可動部材４３によって第３開閉部材３０ｃを弾性変形させることで、チップ部２０の核酸検査試薬格納部２４と大気とを連通する第２空気孔を開栓する。

このように第１空気孔及び第２空気孔が開栓することで、貯留部２３に貯留された核酸抽出液４００と核酸検査試薬とが毛管力によって送液される。これにより、混合流路２２において核酸抽出液４００と核酸検査試薬とが混合し、核酸抽出液４００と核酸検査試薬との混合溶液５００は、図８Ｄに示すように、毛管力によって検査流路２１に送液される。なお、混合溶液５００は、検査流路２１の末端２１ａまで送液される。

このとき、混合溶液５００は、蛇行する検査流路２１を送液することでヒータ部７０の高温領域と低温領域との２つの温度領域を交互に繰り返して順次通する。これにより、混合溶液５００には、加熱と冷却とが交互に繰り返して付与されることになる。この結果、ＰＣＲによって混合溶液５００に含まれる核酸を増幅させることができる。つまり、混合溶液５００に含まれる核酸は、高温領域での変性反応と低温領域でのアニール・伸長反応との繰り返しによって増幅する。

その後、図１に示される光学検出装置８０を用いて、核酸の増幅量を測定する。具体的には、光学検出装置８０を図１の矢印に示す方向に移動させることで、検査流路２１内の混合溶液５００にレーザ光をスキャンしながら照射するとともに反射光を受光する。そして、受光した反射光に基づいて検査流路２１内の混合溶液５００中における核酸の増幅量を算出する。一例として、青色光のレーザ光を混合溶液５００に照射することによって混合溶液５００内の核酸に含まれる蛍光体を緑色に蛍光発光させて、この緑色光（反射光）の蛍光量を測定することで核酸の増幅量を算出することができる。

以上のようにして、検体に含まれる被測定物（微生物）の核酸を検査することができる。

［まとめ］
以上、本実施の形態における核酸検査装置１は、検体の前処理を行うための前処理部１０と、検体に含まれる被測定物の核酸を検査するためのチップ部２０と、前処理部１０の抽出液排出口１４から排出された核酸抽出液をチップ部２０に送液するための送液流路１６と、送液流路１６を開栓又は閉栓するための開閉機構部を備えており、この開閉機構部は、核酸抽出液をチップ部２０に送液する場合、送液流路１６を開栓している。

これにより、検体から被測定物を捕捉する処理及び捕捉した被測定物から核酸を溶出する処理等の前処理を、各処理ごとに容器に移し替える作業を伴うことなく実施することができるので、前処理を経て得られた核酸抽出液を前処理部１０からチップ部２０に送液できる。このとき、送液流路１６を開栓又は閉栓するだけで、前処理部１０での前処理とチップ部２０への核酸抽出液の送液とを連続して行うことができる。したがって、検体の前処理工程から核酸の検査工程までの一連の処理工程において、簡便に作業を行うことができるとともに、核酸抽出液が汚染されることを抑制することができる。しかも、上記一連の処理工程において別の容器への移し替え作業が無いので、作業時間の短縮化を図ることもできる。

また、本実施の形態において、前処理部１０とチップ部２０とは一体化されており、前処理部１０及びチップ部２０は、一体化された状態で核酸検査装置１に着脱可能となっている。

これにより、検体の前処理工程から核酸の検査工程までの一連の処理工程を、より簡便に行うことができるとともに核酸抽出液の汚染を一層抑制できる。また、一体化された前処理部１０とチップ部２０とを着脱可能とすることで、前処理部１０及びチップ部２０を容易に交換することができる。これにより、作業性を一層向上させることができる。

また、本実施の形態において、抽出液排出口１４は、廃液排出口１５よりもチップ部２０側に位置しており、送液流路１６を開栓又は閉栓する開閉機構部は、送液流路１６において、廃液排出口１５の近傍に設けられている。

このように、送液流路１６を開栓又は閉栓する開閉機構部を廃液排出口１５の近傍に設けることによって、開閉機構部と廃液排出口１５との間の空間を小さくすることができる。その結果として、検体の廃液の一部が当該空間に残溜してしまうことを抑制することができ、検体の廃液を廃液排出口１５を介して確実に外部に排出することができる。

また、本実施の形態において、開閉機構部は、弾性変形することによって送液流路１６を開栓又は閉栓する膜状の第１開閉部材３０ａと、第１開閉部材３０ａを弾性変形させるための第１可動部材４１とを有する。この場合、送液流路１６は、第１開閉部材３０ａが第１可動部材４１によって弾性変形することで閉栓される。

これにより、簡単な構造によって送液流路１６の開栓及び閉栓を行うことができる。このため、一体化された前処理部１０及びチップ部２０をより小型にすることができる。特に、開閉機構部の簡素化によって開閉機構部を廃液排出口１５の近傍に設けやすくできる。その結果、開閉機構部と廃液排出口１５との間の空間をより一層小さくすることができ、検体の廃液の一部が当該空間に残溜することを確実に防止することができる。

また、本実施の形態における核酸検査装置１は、第１可動部材４１を加熱するヒータ部９０を有しており、ヒータ部９０は、第１可動部材４１を介して核酸抽出液を加熱している。

核酸抽出液における核酸抽出試薬自体は核酸の増幅を阻害させるために、核酸抽出試薬の活性を失わせるとよい。このため、通常、捕捉部１２を加熱する等して被測定物からの核酸の抽出を促進させるために核酸抽出試薬を所定の温度（例えば７０℃）で加熱するが、その後、核酸抽出試薬の活性を失わせるために、さらに核酸を含む核酸抽出試薬（核酸抽出液）を所定の温度（例えば９０℃）で加熱して核酸抽出試薬の温度を上昇させるとよい。そこで、ヒータ部９０によって第１可動部材４１を介して核酸抽出液を加熱することで、核酸抽出液の加熱処理を、膜状の第１開閉部材３０ａ（開閉部材３０）を介して行うことができるので、核酸抽出液を効率的に加熱することができる。また、第１可動部材４１を利用することによって、特別な加熱機構を用いることなく核酸抽出液を加熱できるので、核酸検査装置１の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

また、本実施の形態において、チップ部２０は、抽出液排出口１４から排出された核酸抽出液と核酸を検査するための核酸検査試薬とを混合させるための混合流路２２と、送液流路１６と混合流路２２との間に設けられ、送液流路１６を通って送液される核酸抽出液を貯留するための貯留部２３とを有する。

これにより、核酸抽出液を一旦貯留部２３に貯留させた後、混合流路２２に流し込むことができる。すなわち、核酸抽出液と核酸検査試薬とを適切なタイミングで混合流路２２に送液することができる。この結果、核酸抽出液と核酸検査試薬とを十分混合させることができる。言い換えれば、仮に貯留部２３を設けなかったとすると、例えば核酸抽出液及び核酸検査試薬の一方が他方よりも先行して混合流路２２に送液されて核酸抽出核と核酸検査試薬とが十分に混合しないおそれがあるが、核酸抽出液を一旦貯留部２３に貯留させることで、このようなことが生じるのを抑制できる。

また、本実施の形態において、チップ部２０は、核酸検査試薬を格納するための核酸検査試薬格納部２４を有する。

これにより、核酸検査試薬をチップ部２０に注入する際に、核酸検査試薬が汚染されることを抑制できる。

また、本実施の形態において、チップ部２０は、核酸を検査するための検査流路２１を有している。また、核酸検査装置１は、検査流路２１の末端２１ａと大気とを連通する第１空気孔と、核酸検査試薬格納部２４と大気とを連通する第２空気孔と、弾性変形することによって第１空気孔を開栓又は閉栓する膜状の第２開閉部材３０ｂと、第２開閉部材３０ｂを弾性変形させるための第２可動部材４２と、弾性変形することによって第２空気孔を開栓又は閉栓する膜状の第３開閉部材３０ｃと、第３開閉部材３０ｃを弾性変形させるための第３可動部材４３とを有する。そして、第２可動部材４２によって第２開閉部材３０ｂを弾性変形させるとともに第３可動部材４３によって第３開閉部材３０ｃを弾性変形させて第１空気孔及び第２空気孔が開栓することで、核酸抽出液と核酸検査試薬との混合溶液は、毛管力によって検査流路２１に送液される。

これにより、別途ポンプ等の送液機構を用いることなく、核酸抽出液と核酸検査試薬との混合溶液を、チップ部２０の検査流路２１に簡便に送液することができる。

また、本実施の形態において、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ及び第３開閉部材３０ｃは、同一の共用部材によって構成されている。具体的には、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ及び第３開閉部材３０ｃは、１つの開閉部材３０によって構成されている。

これにより、第１開閉部材３０ａ、第２開閉部材３０ｂ及び第３開閉部材３０ｃの共用化を図ることができるので、核酸検査装置１の構造を簡素化することができ、かつ装置自体の小型化を図ることができる。

また、本実施の形態において、前処理部１０は、核酸抽出試薬を格納するための核酸抽出試薬格納部として核酸抽出試薬容器５０を有する。

これにより、核酸抽出試薬を前処理部１０に注入する際に、核酸抽出試薬が汚染されることを抑制できる。

（変形例）
以上、本発明に係る核酸検査装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、貯留部２３は、チップ部２０に設けたが、前処理部１０に設けられていてもよい。つまり、貯留部２３は、前処理部１０及びチップ部２０のいずれに設けられていてもよい。

また、上記実施の形態では、毛管力によって混合溶液５００を送液したが、これに限るものではない。例えば、検査流路２１にシリンジポンプをつないで混合溶液５００を送液してもよいし、毛管力以外の方法で混合溶液５００を自送液させてもよい。

その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 核酸検査装置
１０ 前処理部
１１ 検体注入口
１２ 捕捉部
１３ 試薬注入口
１４ 抽出液排出口
１５ 廃液排出口
１６ 送液流路
２０ チップ部
２１ 検査流路
２１ａ 末端
２２ 混合流路
２３ 貯留部
２４ 核酸検査試薬格納部
３０ａ 第１開閉部材
３０ｂ 第２開閉部材
３０ｃ 第３開閉部材
４１ 第１可動部材
４２ 第２可動部材
４３ 第３可動部材
７０ ヒータ部
２００ 検体
２０１ 被測定物
３００ 核酸抽出試薬
４００ 核酸抽出液
５００ 混合溶液

Claims (11)

1. 検体の前処理を行うための前処理部と、前記検体に含まれる被測定物の核酸を検査するためのチップ部とを含む核酸検査装置であって、
   前記前処理部は、前記検体を注入するための検体注入口と、前記検体注入口から注入された前記検体に含まれる前記被測定物を捕捉するための捕捉部と、前記捕捉部で捕捉された前記被測定物から核酸を抽出するための核酸抽出試薬を注入するための試薬注入口と、前記核酸抽出試薬によって前記被測定物から抽出された核酸が含まれる核酸抽出液を排出するための抽出液排出口と、前記検体の廃液を排出するための廃液排出口とを有し、
   前記核酸検査装置は、
   前記抽出液排出口から排出された前記核酸抽出液を前記チップ部に送液するための送液流路と、
   前記送液流路を開栓又は閉栓するための開閉機構部とを備え、
   前記開閉機構部は、前記核酸抽出液を前記チップ部に送液する場合、前記送液流路を開栓する
   核酸検査装置。
2. 前記前処理部と前記チップ部とは一体化されており、
   前記前処理部及び前記チップ部は、一体化された状態で前記核酸検査装置に着脱可能である
   請求項１に記載の核酸検査装置。
3. 前記抽出液排出口は、前記廃液排出口よりも前記チップ部側に位置しており、
   前記開閉機構部は、前記送液流路において、前記廃液排出口の近傍に設けられている
   請求項１又は２に記載の核酸検査装置。
4. 前記開閉機構部は、
   弾性変形することによって前記送液流路を開栓又は閉栓する膜状の第１開閉部材と、
   前記第１開閉部材を弾性変形させるための第１可動部材とを有する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の核酸検査装置。
5. 前記送液流路は、前記第１開閉部材が前記第１可動部材によって弾性変形することで閉栓される
   請求項４に記載の核酸検査装置。
6. 前記第１可動部材を加熱するヒータ部を有し、
   前記ヒータ部は、前記第１可動部材を介して前記核酸抽出液を加熱する
   請求項４又は５に記載の核酸検査装置。
7. 前記チップ部は、
   前記抽出液排出口から排出された前記核酸抽出液と前記核酸を検査するための核酸検査試薬とを混合させるための混合流路と、
   前記送液流路と前記混合流路との間に設けられ、前記送液流路を通って送液される前記核酸抽出液を貯留するための貯留部とを有する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の核酸検査装置。
8. 前記チップ部は、前記核酸検査試薬を格納するための核酸検査試薬格納部を有する
   請求項７に記載の核酸検査装置。
9. 前記チップ部は、前記核酸を検査するための検査流路を有し、
   前記核酸検査装置は、
   前記検査流路の末端と大気とを連通する第１空気孔と、
   前記核酸検査試薬格納部と大気とを連通する第２空気孔と、
   弾性変形することによって前記第１空気孔を開栓又は閉栓する膜状の第２開閉部材と、
   前記第２開閉部材を弾性変形させるための第２可動部材と、
   弾性変形することによって前記第２空気孔を開栓又は閉栓する膜状の第３開閉部材と、
   前記第３開閉部材を弾性変形させるための第３可動部材とを有し、
   前記第２可動部材によって前記第２開閉部材を弾性変形させるとともに前記第３可動部材によって前記第３開閉部材を弾性変形させて前記第１空気孔及び前記第２空気孔が開栓することで、前記核酸抽出液と前記核酸検査試薬との混合溶液は、毛管力によって前記検査流路に送液される
   請求項８に記載の核酸検査装置。
10. 前記第１開閉部材、前記第２開閉部材及び前記第３開閉部材は、同一の共用部材によって構成されている
    請求項９に記載の核酸検査装置。
11. 前記前処理部は、前記核酸抽出試薬を格納するための核酸抽出試薬格納部を有する
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の核酸検査装置。

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