特開 2022-58149 核酸検出箱及び核酸検出デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022058149

(43)【公開日】2022-04-11

(54)【発明の名称】核酸検出箱及び核酸検出デバイス

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/34 20060101AFI20220404BHJP

   G01N 27/447 20060101ALI20220404BHJP

   C12N 15/10 20060101ALN20220404BHJP

【ＦＩ】

C12M1/34 Z

G01N27/447 315D

C12N15/10 112Z

【審査請求】有

【請求項の数】30

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097125

(22)【出願日】2021-06-10

(31)【優先権主張番号】63/085,385

(32)【優先日】2020-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/085,368

(32)【優先日】2020-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】520480382

【氏名又は名称】富佳生技股▲ふん▼有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】520352481

【氏名又は名称】深超光電（深セン）有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】林 原田

(72)【発明者】

【氏名】劉 明邦

(72)【発明者】

【氏名】葉 光秤

(72)【発明者】

【氏名】謝 旻宜

(72)【発明者】

【氏名】李 泰興

(72)【発明者】

【氏名】楊 少甫

(72)【発明者】

【氏名】童 立宇

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA23

4B029DD01

4B029GB01

4B029GB04

4B029GB05

4B029GB06

4B029HA05

4B029HA10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】検出過程における操作の煩雑性や、熟練した技術者による操作やオペレータの専門レベルの必要が無い、核酸検出箱及びこれを備える核酸検出デバイスを提供する。
【解決手段】箱体と、前記箱体の中に設けられ、且つ第１カバーボード、スペーサー層及び第２カバーボードを含み、前記スペーサー層の対向する両面は、それぞれ前記第１カバーボードと前記第２カバーボードとに接触し、前記第１カバーボード、前記スペーサー層及び前記第２カバーボードは、検出液を担持するための流路を取り囲んで形成する検出チップ２と、前記箱体内に設けられ且つ前記流路と連通している電気泳動箱３と、前記検出チップと前記電気泳動箱とにそれぞれ電気的に接続されるコネクタ４と、を備え、前記検出チップは、前記検出液を核酸拡張反応させて核酸拡張生成物を得るために用いられ、前記電気泳動箱は、前記核酸拡張生成物に対して電気泳動検出を行なう、核酸検出箱である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

箱体と、
前記箱体の中に設けられ、且つ第１カバーボード、スペーサー層及び第２カバーボードを含み、前記スペーサー層の対向する両面は、それぞれ前記第１カバーボードと前記第２カバーボードとに接触し、前記第１カバーボード、前記スペーサー層及び前記第２カバーボードは、検出液を担持するための流路を取り囲んで形成する検出チップと、
前記箱体内に設けられ且つ前記流路と連通している電気泳動箱と、
前記検出チップと前記電気泳動箱とにそれぞれ電気的に接続されるコネクタと、を備え、
前記検出チップは、前記検出液を核酸拡張反応させて核酸拡張生成物を得るために用いられ、前記電気泳動箱は、前記核酸拡張生成物に対して電気泳動検出を行なう、核酸検出箱。

【請求項2】

前記検出チップは、さらに、前記第１カバーボードにおける前記第２カバーボード側に向かう表面に配置された駆動回路と、前記第２カバーボードにおける前記第１カバーボード側に向かう表面に配置された導電層と、前記駆動回路の上面に設けられた第１誘電体層と、前記導電層の上面に設けられた第２誘電体層とを有し、
前記駆動回路と前記導電層とは、共に前記コネクタと電気的に接続され、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間には、前記流路が形成されている、請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項3】

前記駆動回路は、アレイ状に配置された複数の駆動電極と、全ての前記駆動電極と電気的に接続される制御電極とを含み、前記制御電極は、前記コネクタに電気的に接続され、
前記検出液が隣り合う２つの前記駆動電極の間を移動するように、前記コネクタは前記駆動電極と前記導電層との間を通電又は遮断させるように制御する、請求項２に記載の核酸検出箱。

【請求項4】

前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層は、いずれも絶縁撥水層である、請求項２に記載の核酸検出箱。

【請求項5】

前記検出チップは、さらに、前記第１カバーボード及び／または前記第２カバーボードの前記流路から離れた側に設けられる加熱モジュールを含み、前記加熱モジュールは、前記コネクタと電気的に接続される、請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項6】

前記加熱モジュールは、積層された加熱層と、前記コネクタに電気的に接続された加熱配線板とを含む、請求項５に記載の核酸検出箱。

【請求項7】

前記加熱配線板は、第１配線板と、前記第１配線板に電気的に接続された第２配線板とを含み、前記第１配線板は、前記第１カバーボードの前記流路から遠い側に設けられ、前記第２配線板は、前記第２カバーボードの前記流路から遠い側に設けられ、前記第１配線板には、前記コネクタが電気的に接続されるように挿入される、請求項６に記載の核酸検出箱。

【請求項8】

前記第１配線板と前記第２配線板とは、一体型構造である、請求項７に記載の核酸検出箱。

【請求項9】

前記駆動回路は、サンプル入れ領域と、試薬貯留領域と、複数の核酸拡張領域と、前記電気泳動箱に連通する出液領域とを有する、請求項２に記載の核酸検出箱。

【請求項10】

前記核酸拡張領域の数は少なくとも２つである、請求項９に記載の核酸検出箱。

【請求項11】

前記試薬貯留領域には、蛍光試薬が設置されている、請求項９に記載の核酸検出箱。

【請求項12】

前記検出チップは、さらに、前記試薬貯留領域に連通する試薬槽を含む、請求項９に記載の核酸検出箱。

【請求項13】

前記検出チップは、さらに、前記サンプル入れ領域に連通するサンプル入れ溝を有する、請求項９に記載の核酸検出箱。

【請求項14】

前記電気泳動箱は、電気泳動凹溝と、前記電気泳動凹溝の両端にそれぞれ設けられた２つの電気泳動電極と、前記電気泳動凹溝の内部に設けられたゲル媒体と、前記ゲル媒体の一端に設けられた注液スロットと、毛細管と、を含み、
各々の前記電気泳動電極は、前記コネクタに電気的に接続され、前記毛細管の一端は前記注液スロット内に進入し、前記毛細管の他端は前記検出チップに連通する、請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項15】

前記電気泳動箱は、各々の前記電気泳動電極に電気的に接続され、且つ前記コネクタに電気的に接続された電気泳動配線板をさらに備える、請求項１４に記載の核酸検出箱。

【請求項16】

前記電気泳動凹溝内には、複数の係止箇所が設けられ、前記ゲル媒体は、複数の前記係止箇所の間に係止される、請求項１４に記載の核酸検出箱。

【請求項17】

前記電気泳動凹溝は、前記第１カバーボードの前記第２カバーボードから離れる側に位置し、前記電気泳動凹溝の開口は、前記第１カバーボードに向かい、前記毛細管は、前記第１カバーボードを貫通して前記電気泳動箱と前記流路とを連通させる、請求項１４に記載の核酸検出箱。

【請求項18】

前記毛細管は、前記流路の近傍に設けられた入液端を有し、前記入液端は、前記流路の延在方向と平行な平面、又は、前記毛細管の中心軸に対して夾角を形成するように設けられた少なくとも１つの斜面を有する、請求項１７に記載の核酸検出箱。

【請求項19】

前記夾角は、４５°～６０°である、請求項１８に記載の核酸検出箱。

【請求項20】

前記電気泳動凹溝は、透明底板と、前記透明底板に接続された複数の側壁とを備え、前記側壁の前記透明底板から離れている一端面が前記第１カバーボードに接続される、請求項１７に記載の核酸検出箱。

【請求項21】

前記ゲル媒体は、タマリンゲル、アガロースゲル及びポリアクリルアミドゲルのいずれかである、請求項１４に記載の核酸検出箱。

【請求項22】

前記電気泳動箱は、電気泳動凹溝と、前記電気泳動凹溝の両端に設けられた電気泳動電極と、前記電気泳動凹溝の内部に設けられたゲル媒体と、前記ゲル媒体の一端に設けられた注液スロットと、一端が前記注液スロット内に入り、他端が前記検出チップに連通する毛細管と、を備え、
前記電気泳動電極は、一端が前記電気泳動凹溝に入り、他端が前記加熱配線板に電気的に接続される、請求項６に記載の核酸検出箱。

【請求項23】

前記箱体は、第１ケースと、第２ケースと、前記第１ケースに設けられたサンプル入れ口と、前記第２ケースに設けられた検出窓と、を備え、前記サンプル入れ口は、前記検出チップに対応して設けられ、前記検出窓は、前記電気泳動箱に対応して設けられ、前記第１ケースと前記第２ケースとは、共に取り囲んで収容室が形成され、前記検出ケースと前記電気泳動箱とは、前記収容室内に設けられる、請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項24】

前記箱体は、装着ブラケットをさらに備え、前記装着ブラケットは、ブラケット本体とカバーボードとを含み、
前記ブラケット本体には、前記検出チップを装着するための検出チップ実装領域と、前記電気泳動箱を装着するための電気泳動箱実装領域とが設けられている、請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項25】

前記カバーボードは、前記検出チップに対応して窓が設けられており、前記検出チップは、前記窓から露出している、請求項２４に記載の核酸検出箱。

【請求項26】

本体と、
前記本体に設けられ、且つ核酸検出箱を着脱可能に装着するための検出箱装着スロットと、を備え、
前記核酸検出箱は、請求項１～２５の何れか一項に記載の核酸検出箱である、核酸検出デバイス。

【請求項27】

前記本体に設けられ、検出液を収容するとともに、前記検出液を加熱するための加熱溝と、
前記本体に設けられ、前記検出箱装着スロットに位置し且つ前記検出箱装着スロットと連通し、前記検出箱装着スロット内の前記核酸検出箱に前記検出液を入れるためのサンプル入れ溝と、
前記検出箱装着スロットの前記サンプル入れ溝から遠い側に設けられ、前記検出窓を介して前記電気泳動箱の画像を採取するための画像採取装置と、
を備える、請求項２６に記載の核酸検出デバイス。

【請求項28】

前記核酸検出箱を傾けて配置させるように、前記検出箱装着スロットの前記サンプル入れ溝に近い方の端の高さは、前記検出箱装着スロットの前記サンプル入れ溝から遠い方の端の高さよりも高くなる、請求項２７に記載の核酸検出デバイス。

【請求項29】

前記本体に設けられて、核酸の検出結果を表示するためのディスプレイをさらに備える、請求項２６に記載の核酸検出デバイス。

【請求項30】

前記本体に設けられたカメラをさらに備える、請求項２６に記載の核酸検出デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核酸検出箱及び核酸検出デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

分子診断、形態学、免疫学等に対する現在の検出は、ほとんど専門実験室で行われる。従来の検出過程は、以下のステップを含むことが一般的である。まず、マルチエンド型検出デバイスで核酸の拡張を行なう。その後、電気泳動検出デバイスに、拡張された核酸を人工的に移行させて電気泳動検出を行い、最後に電気泳動の検出結果を人為的に専用の蛍光分析器に移して結果分析を行う。検出過程全体に必要な設備が複雑で体積が大きく、検出効率が低く、柔軟性が悪く、コストが高く、操作が煩雑であり、オペレータの専門レベルへの要求が高く、熟練した技術者による操作が必要であり、家庭用携帯検査ができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

そこで、上記欠陥の少なくとも１つを克服するために、核酸検出箱及びこれを備える核酸検出デバイスを提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明に係る核酸検出箱は、箱体と、前記箱体の中に設けられ、且つ第１カバーボード、スペーサー層及び第２カバーボードを含み、前記スペーサー層の対向する両面は、それぞれ第１カバーボードと第２カバーボードとに接触し、前記第１カバーボード、前記スペーサー層及び前記第２カバーボードは、検出液を担持するための流路を取り囲んで形成する検出チップと、箱体内に設けられ且つ前記流路と連通している電気泳動箱と、前記検出チップと前記電気泳動箱とにそれぞれ電気的に接続されるコネクタと、を備え、前記検出チップは、前記検出液を核酸拡張反応させて核酸拡張生成物を得るために用いられ、前記電気泳動箱は、前記核酸拡張生成物に対して電気泳動検出を行なう。

【0005】

本発明の一態様において、前記検出チップは、さらに、前記第１カバーボードにおける前記第２カバーボード側に向かう表面に設けられた駆動回路と、前記第２カバーボードにおける前記第１カバーボード側に向かう表面に設けられた導電層と、前記駆動回路の上面に設けられた第１誘電体層と、前記導電層の上面に設けられた第２誘電体層とを有し、前記駆動回路と前記導電層とは共に前記コネクタと電気的に接続され、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間には、前記流路が形成されている。

【0006】

本発明の一態様において、前記駆動回路は、アレイ状に配置された複数の駆動電極と、全ての前記駆動電極と電気的に接続される制御電極とを含み、前記制御電極は、前記コネクタに電気的に接続され、
前記検出液が隣り合う２つの前記駆動電極の間を移動するように、前記コネクタは前記駆動電極と前記導電層との間を通電又は遮断させるように制御する。

【0007】

本発明の一態様において、前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層は、いずれも絶縁撥水層である。

【0008】

本発明の一態様にいて、前記検出チップは、さらに、前記第１カバーボード及び／または前記第２カバーボードの前記流路から離れた側に設けられる加熱モジュールを含み、前記加熱モジュールは、前記コネクタと電気的に接続される。

【0009】

本発明の一態様において、前記加熱モジュールは、積層された加熱層と、前記コネクタに電気的に接続された加熱配線板とを含む。本発明の一態様において、前記加熱配線板は、第１配線板と、第１配線板に電気的に接続された第２配線板とを含み、第１配線板は、第１カバーボードの前記流路から遠い側に設けられ、前記第２配線板は、前記第２カバーボードの前記流路から遠い側に設けられ、前記第１配線板には、前記コネクタが電気的に接続されるように挿入される。

【0010】

本発明の一態様において、前記第１配線板と前記第２配線板とは、一体型構造である。

【0011】

本発明の一態様において、前記駆動回路は、サンプル入れ領域と、試薬貯留領域と、複数の核酸拡張領域と、前記電気泳動箱に連通する出液領域とを有する。

【0012】

本発明の一態様において、前記核酸拡張領域の数は少なくとも２つである。

【0013】

本発明の一態様において、前記試薬貯留領域には、蛍光試薬が設置されている。

【0014】

本発明の一態様において、前記検出チップは、さらに、前記試薬貯留領域に連通する試薬槽を含む。

【0015】

本発明の一態様において、前記検出チップは、さらに、前記サンプル入れ領域に連通するサンプル入れ溝を有する。

【0016】

本発明の一態様において、前記電気泳動箱は、電気泳動凹溝と、前記電気泳動凹溝の両端にそれぞれ設けられた２つの電気泳動電極と、前記電気泳動凹溝の内部に設けられたゲル媒体と、前記ゲル媒体の一端に設けられた注液スロットと、毛細管と、を含み、
各々の前記電気泳動電極は、前記コネクタに電気的に接続され、前記毛細管の一端は前記注液スロット内に進入し、前記毛細管の他端は前記検出チップに連通する。

【0017】

本発明の一態様において、前記電気泳動箱は、各々の前記電気泳動電極に電気的に接続され、且つ前記コネクタに電気的に接続された電気泳動配線板をさらに備える。

【0018】

本発明の一態様において、前記電気泳動凹溝内には、複数の係止箇所が設けられ、前記ゲル媒体は、複数の前記係止箇所の間に係止される。

【0019】

本発明の一態様において、前記電気泳動凹溝は、前記第１カバーボードの前記第２カバーボードから離れる側に位置し、前記電気泳動凹溝の開口は、前記第１カバーボードに向かい、前記毛細管は、前記第１カバーボードを貫通して前記電気泳動箱と前記流路とを連通させる。

【0020】

本発明の一態様において、前記毛細管は、前記流路の近傍に設けられた入液端を有し、前記入液端は、前記流路の延在方向と平行な平面、又は、前記毛細管の中心軸に対して夾角を形成するように設けられた少なくとも１つの斜面を有する。

【0021】

本発明の一態様において、前記夾角は、４５°～６０°である。

【0022】

本発明の一態様において、前記電気泳動凹溝は、透明底板と、前記透明底板に接続された複数の側壁とを備え、前記側壁の前記透明底板から離れている一端面が前記第１カバーボードに接続される。

【0023】

本発明の一態様において、前記ゲル媒体は、タマリンゲル、アガロースゲル及びポリアクリルアミドゲルのいずれかである。

【0024】

本発明の一態様において、前記電気泳動箱は、電気泳動凹溝と、前記電気泳動凹溝の両端に設けられた電気泳動電極と、前記電気泳動凹溝の内部に設けられたゲル媒体と、前記ゲル媒体の一端に設けられた注液スロットと、一端が前記注液スロット内に入り、他端が前記検出チップに連通する毛細管と、を備え、前記電気泳動電極は、一端が前記電気泳動凹溝に入り、他端が前記加熱配線板に電気的に接続される。

【0025】

本発明の一態様において、前記箱体は、第１ケースと、第２ケースと、前記第１ケースに設けられたサンプル入れ口と、前記第２ケースに設けられた検出窓と、を備え、前記サンプル入れ口は、前記検出チップに対応して設けられ、前記検出窓は、前記電気泳動箱に対応して設けられ、前記第１ケースと前記第２ケースとは、共に取り囲んで収容室が形成され、前記検出ケースと前記電気泳動箱とは、前記収容室内に設けられる。

【0026】

本発明の一態様において、前記箱体は、装着ブラケットをさらに備え、前記装着ブラケットは、ブラケット本体とカバーボードとを含み、前記ブラケット本体には、前記検出チップを装着するための検出チップ実装領域と、電気泳動箱を装着するための電気泳動箱実装領域とが設けられている。

【0027】

本発明の一態様において、前記カバーボードは、前記検出チップに対応して窓が設けられており、前記検出チップは、前記窓から露出している。

【0028】

また、本発明に係る核酸検出デバイスは、本体と、前記本体に設けられ、且つ核酸検出箱を着脱可能に装着するための検出箱装着スロットと、を備え、前記核酸検出箱は、上記のような核酸検出箱である。

【0029】

本発明の一態様において、前記核酸検出デバイスは、前記本体に設けられ、検出液を収容するとともに、前記検出液を加熱するための加熱溝と、前記本体に設けられ、前記検出箱装着スロットに位置し且つ前記検出箱装着スロットと連通し、前記検出箱装着スロット内の前記核酸検出箱に前記検出液を入れるためのサンプル入れ溝と、前記検出箱装着スロットの前記サンプル入れ溝から遠い側に設けられ、前記検出窓を介して前記電気泳動箱の画像を採取するための画像採取装置と、を備える。

【0030】

本発明の一態様において、前記核酸検出箱を傾けて配置させるように、前記検出箱装着スロットの前記サンプル入れ溝に近い側の端部の高さは、前記検出箱装着スロットの前記サンプル入れ溝から遠い側の端部の高さよりも高くなる。

【0031】

本発明の一態様において、前記核酸検出デバイスは、前記本体に設けられて、核酸の検出結果を表示するためのディスプレイをさらに備える。

【0032】

本発明の一態様において、前記核酸検出デバイスは、前記本体に設けられたカメラをさらに備える。

【0033】

本発明により提供される核酸検出箱は、従来技術に比べて、核酸拡張反応と電気泳動検出とをまとめ、全体構成が簡単で、検出操作が簡便であり、作業過程が専門業に対して低要求であり、検出効率が高く、検出コストを大幅に低減している。一方、検出過程は柔軟性が高く、指定の実験室で行なう必要がなく、核酸検出箱が携帯し易く、コミュニティ検出や家庭検出を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の一実施形態にかかる核酸検出箱の正面構成の模式図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる核酸検出箱の背面構成の模式図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる核酸検出箱の分解図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる核酸検出箱から箱体を除去された後の背面構成を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態にかかる核酸検出箱が箱体を取り除いた後の分解図である。

【図6】本発明の一実施形態にかかる検出チップの断面模式図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る検出チップにおけるＴＦＴ駆動回路の概略構成図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る電気泳動箱の概略構成図である。

【図9】本発明の一実施形態にかかる核酸検出箱における検出液の経路図である。

【図10】本発明の一実施形態における核酸拡張物が毛細管から電気泳動箱への進入を示す模式図である。

【図11】本発明の他の実施形態における核酸拡張物が毛細管から電気泳動箱への進入を示す模式図である。

【図12】本発明のさらに他の実施形態における核酸拡張物が毛細管から電気泳動箱への進入を示す模式図である。

【図13】本発明の他の実施形態に係る核酸検出箱の構成を示す図である。

【図14】本発明の別の実施形態に係る核酸検出箱の分解図である。

【図15】本発明の一実施形態にかかる核酸検出デバイスの構成を示す図である。

【図16】本発明の一実施形態にかかる流路での気泡排出を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本発明の実施形態における図面を参照しながら、本発明の実施形態における技術的な態様を明確にし、完全に説明するが、説明した実施形態は、全ての実施形態ではなく、本発明の一部の実施形態にすぎないことは明らかである。

【0036】

あるコンポーネントが他のコンポーネントに「固定される」と称される場合、それは他のコンポーネントに直接に存在してもよく、中間媒体が存在してもよい。あるコンポーネントが他のコンポーネントに「接続」と見なされる場合、それは直接に他のコンポーネントに接続されてもよく、同時に中間媒体が存在してもよい。あるコンポーネントが他のコンポーネントに「設けられる」と見なされる場合、それは直接に他のコンポーネントに設けられてもよく、同時に中間媒体が存在してもよい。本明細書で使用される用語「垂直」、「水平」、「左」、「右」及びそれに類似する表現は、説明の目的のためだけに使用される。

【0037】

以下に説明するシステムの実施形態は、単に概略的であり、前記モジュールまたは回路の区分は、単なる論理的な機能の区分であり、実際に実現する場合は別の区分があってもよい。また、「含む」という語は他のユニットやステップを排除せず、単数は複数を排除しない。システム請求項に記載の複数のユニットまたは装置は、ソフトウェアまたはハードウェアを介して同じユニットまたはデバイスによっても実現されうる。第１、第２などの言葉は名前を表していますが、特定の順序を表していない。

【0038】

別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術及び科学用語は、本発明の技術分野に属する技術者が一般的に理解する意味と同じである。本明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を説明する目的だけであり、本発明を限定することを意味するものではない。本明細書で使用される用語「及び／または」は、1つまたは複数の関連する列項目の任意及びすべての組み合わせを含む。

【0039】

図１、図３、図５及び図６を参照しながら、本発明の実施形態にかかる核酸検出箱１００は、箱体１と、検出チップ２と、電気泳動箱３と、コネクタ４とを備える。検出チップ２は、箱体１内に設けられ、検出チップ２は、第１カバーボード２１と、スペーサー層２２と、第２カバーボード２３と、を含む。スペーサー層２２の対向する両面は、それぞれ第１カバーボード２１及び第２カバーボード２３と接触している。第１カバーボード２１、スペーサー層２２及び第２カバーボード２３は、検出液ａを載置するための流路５を囲んで形成されている。この電気泳動箱３は、この箱体１内に設けられ、且つ流路５に連通している。コネクタ４は、それぞれ、検出チップ２及び電気泳動箱３と電気的に接続されている。核酸検出箱１００は、核酸拡張反応及び電気泳動検出を行うために用いられ、核酸サンプルを含む検出液ａを検出チップ２の流路５内に入れる。なお、検出液ａは、流路５内に液玉として存在する。検出液ａは、流路５内で核酸拡張反応を行って核酸拡張生成物ｂを取得する。核酸拡張生成物ｂは、検出チップ２から電気泳動箱３内に直接入って電気泳動検出を行い、最後に、核酸検出箱１００と協力する画像採取装置により、電気泳動箱３の画像を撮像する。前記画像は、電気泳動検出の蛍光写真である。本発明は、検出チップ２と電気泳動箱３とを１つの箱体１の中に集積することにより、全体構成が簡単であり、複雑な大型の設備を必要とせず、低コストで、検出液ａが核酸拡張を完了した後に電気泳動箱３に直接入って電気泳動検出を行うことができ、異なる検出環節のサンプル転送と接続プロセスを簡素化し、検出効率を向上する。

【0040】

図１～図３に示すように、箱体１は、第１ケース１１と、第２ケース１２と、当該第２ケース１２に設けられたサンプル入れ口１３と、当該第１ケース１１に設けられた検出窓１４とを備えている。第１ケース１１と第２ケース１２とは、取り囲んで、検出チップ２、電気泳動箱３、及びコネクタ４が収容される収容室（図示せず）を形成する。このサンプル入れ口１３は、検出チップ２に対応して設けられ、当該検出チップ２内に核酸サンプルを含む検出液ａを入れる。検出窓１４は、電気泳動箱３に対応して設けられており、画像採取装置は、この検出窓１４を介して、当該電気泳動箱３の画像を取得することができる。

【0041】

図３に示すように、本実施形態では、当該第１ケース１１と当該第２ケース１２とが係合するように接続されており、また、２つのケースが係合した後にその４周においてネジで締め付けられ、当該第１ケース１１と第２ケース１２との接続堅牢性を増してもよい。

【0042】

図１～図３に示すように、本実施形態では、当該箱体１の側壁には、コネクタ４を取り付けるための開口１７がさらに設けられており、コネクタ４は、全体が前記収容室内に位置して当該開口１７を介して箱体１から露出することにより、外部の制御ボードと電気的に接続され易いようになっている。

【0043】

図２に示すように、本実施形態では、箱体１は、第１ケース１１に設けられた係止用開口１５を更に含み、当該係止用開口１５は、図１５に示されるように、当該箱体１と、核酸検出デバイス３００における検出箱装着スロット２０内の固定構造（図示せず）とを係合連結させて、核酸検出箱１００を核酸検出デバイス３００内に固定させることができる。

【0044】

なお、図１及び図１５に示すように、本実施形態では、第２ケース１２の前記収容室から離れた側には、挿入ミスを回避すべく、核酸検出箱１００の核酸検出デバイス３００への挿入方向を指示するための指示標識１８（例えば、矢印）がさらに設けられている。

【0045】

なお、図３に示すように、本実施形態では、当該箱体１内には複数の支持構造１６が設けられており、検出チップ２、電気泳動箱３及びコネクタ４は構造設計に厚さの差があるため、検出チップ２、電気泳動箱３及びコネクタ４の間の接続安定性が向上するように、箱体１内に装着する際に、検出チップ２、電気泳動箱３及びコネクタ４を支持するための設計高さの異なる複数の支持構造１６は必要となっている。

【0046】

本実施形態では、箱体１は、プラスチック製であり、支持構造１６は、第１ケース１１及び第２ケース１２と一体成型構造である。

【0047】

図１３及び図１４に示すように、他の実施形態では、他の核酸検出箱２００も提供されている。この核酸検出箱２００内において、検出チップ２、電気泳動箱３及びコネクタ４間の接続安定性を向上させるために、当該箱体１内には装着ブラケット１９がさらに設けられている。検出チップ２、電気泳動箱３及びコネクタ４は、装着ブラケット１９に装着固定される。

【0048】

この実施形態では、装着ブラケット１９は、ブラケット本体１９１及びカバーボード１９２を備えている。このブラケット本体１９１は、検出チップ実装領域１９３と、電気泳動箱実装領域１９４と、を備え、検出チップ２は、検出チップ実装領域１９３に実装固定されている。電気泳動箱３は、電気泳動箱実装領域１９４に実装されている。

【0049】

カバーボード１９２における検出チップ２に対応する箇所には、窓１９５が設けられている。検出チップ２は、窓１９５から露出して、コネクタと電気的に接続される。具体的には、本実施形態では、コネクタは検出チップ２の上方に設けられていてもよい。

【0050】

本実施形態では、当該カバーボード１９２と当該ブラケット本体１９１とは、両面テープによって接着固定されている。

【0051】

また、図６に示すように、検出チップ２は、さらに、第１カバーボード２１における第２カバーボード２３側に向かう表面に配置された駆動回路２４と、駆動回路２４の上面に配置された第１誘電体層２６と、第２カバーボード２３における第１カバーボード２１側に向かう表面に配置された導電層２５と、導電層２５の上面に配置された第２誘電体層２７とを含み、駆動回路２４と導電層２５とは、いずれもコネクタ４と電気的に接続されている。駆動回路２４と導電層２５とに通電または遮断することにより、検出液ａが流路５内を所定の経路で移動することを実現できる。

【0052】

本実施形態では、駆動回路２４は、図６に示すように、アレイ状に配置された複数の駆動電極２４１と、全ての駆動電極２４１に電気的に接続された制御電極２４２と、を備える。この制御電極２４２は、コネクタ４と電気的に接続されている。具体的には、駆動回路２４は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）駆動回路である。検出液ａが導電性を有しているため、誘電湿潤原理（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ－Ｏｎ－Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ，ＥＷＯＤ）を結合して、検出液ａが流路５内を所定の経路で移動することを実現できる。ＴＦＴの原理により、ある駆動電極２４１と導電層２５との間の回路を選択的にオン／オフすることにより、当該駆動電極２４１と導電層２５との間の電圧を変化させて当該検出液ａと第１誘電体層２６及び第２誘電体層２７との間のぬれ特性を変化させ、当該検出液ａを流路５内で所定の経路で移動させるように制御することができる。図６に示すように、検出液ａは、電極Ｉ、電極Ｈ及び電極Ｇ上を移動する。検出液ａが電極Ｈにある時に、電極Ｇと導電層２５との間に電圧を印加し、電極Ｇに電圧Ｖｄを印加しつつ、電極Ｈと導電層２５との間の電圧を遮断すると、電極Ｈと検出液ａとの間の液固接触角が大きくなり、電極Ｇと検出液ａとの間の液固接触角が小さくなるように、検出液ａと第１誘電体層２６及び第２誘電体層２７との間のぬれ特性が変化して、検出液aを電極Hから電極Gに移動させる。

【0053】

本実施形態では、第１誘電体層２６及び第２誘電体層２７は、いずれも絶縁撥水層であり、具体的にはポリテトラフルオロエチレンコーティング層であってもよい。一方では、絶縁撥水層として機能する。他方では、所定経路内で検出液ａを移動させることをより円滑にし、移動中に液玉が割れないようにすることができる。

【0054】

本実施形態では、図７に示すように、駆動回路２４は、第１カバーボード２１の流路５に近い側に設けられている。具体的には、駆動回路２４は、金属エッチング方法またはメッキの手法を用いて形成することができる。

【0055】

本実施形態では、制御電極２４２は、第１カバーボード２１の同じ縁に集積されている。第１カバーボード２１の制御電極２４２が設けられた一辺をコネクタ４内に挿入することにより、検出チップ２とコネクタ４との電気的接続が実現される。

【0056】

図７に示すように、駆動回路２４は、異なる用途に応じて複数の領域に分けることができ、それぞれサンプル入れ領域Ａ、試薬貯留領域Ｂ、複数の核酸拡張領域Ｃ及び出液領域Ｄである。検出チップ２は、このサンプル入れ領域Ａに対応してさらにサンプル入れ溝６が設けられ、このサンプル入れ溝６はサンプル入れ領域Ａと連通するとともに、第２カバーボード２３上のサンプル入れ口１３に対応し、このサンプル入れ口１３からサンプル入れ領域Ａに検出液ａを入れる。試薬貯留領域Ｂは、蛍光試薬（例えば、蛍光色素または蛍光プローブ）を格納するために用いられる。検出液ａは、この核酸拡張領域Ｃにおいて、核酸拡張反応を行う。核酸拡張領域Ｃは、複数の領域を含んでもよい。具体的な領域の数は、実際の検出ニーズに応じて定められてもよい。出液領域Ｄは、電気泳動箱３と連通している。核酸拡張生成物ｂは、当該出液領域Ｄを介して電気泳動箱３内に入り込んで電気泳動検出を行うことができる。

【0057】

図９に示すように、検出チップ２内の検出液ａの具体的な移動経路は、次の通りである。検出液ａがサンプル入れ領域Ａに入った後、駆動電極２４１により駆動されて所定の経路で核酸拡張領域Ｃに移動して拡張反応を行う。拡張反応が完了した後に拡張後の生成物が試薬貯留領域Ｂに移動して蛍光試薬と混合され、蛍光試薬が結合した核酸拡張生成物ｂが得られる。均一に混合された核酸拡張生成物ｂは、駆動電極２４１の駆動により出液領域Ｄまで移動し、且つ出液領域Ｄの出液口を通って電気泳動箱３に進入する。

【0058】

核酸拡張生成物ｂは、より十分に混合するために、駆動電極２４１の駆動により核酸拡張領域Ｃにおいて往復して移動し、拡張生成物と蛍光試薬とを均一に混合する。また、核酸拡張生成物ｂにおける検出液ａと蛍光試薬との十分な混合が実現されるように、混合領域を別途設けてもよい。

【0059】

本実施形態では、核酸拡張領域Ｃの数は２つであり、２つの前記核酸拡張領域Ｃの加熱温度が異なり、検出液ａの異なる温度における核酸拡張反応の異なる段階を実現することができる。

【0060】

図１３に示すように、他の実施形態では、核酸検出箱２００内において、具体的な核酸拡張反応段階の異なりによって、核酸拡張領域Ｃの数は３つまたはそれ以上であってもよい。

【0061】

本実施形態では、当該蛍光試薬は、検出チップ２の装着時に当該試薬貯留領域Ｂ内に予め塗布されたものであり、後続は蛍光剤を単独で添加する必要はない。

【0062】

図１３に示すように、他の実施形態では、核酸検出箱２００内において、当該蛍光試薬は、後から添加されて拡張生成物と混合してもよい。具体的には、この試薬貯留領域Ｂに対応して、検出チップ２に試薬槽７を設置することで、核酸検出時に試薬槽７内に蛍光試薬を添加することができる。この設計は、実際の需要に応じて蛍光試薬の種類を選択することができ、核酸拡張反応の柔軟性を向上させることが可能となる。

【0063】

図３、図５及び図６に示すように、検出チップ２は、第１カバーボード２１又は第２カバーボード２３の流路５から離れる側に設けられる加熱モジュール２８をさらに備える。加熱モジュール２８は、核酸拡張領域Ｃに対応して設けられ、検出液ａを加熱するために用いられる。加熱モジュール２８は、加熱層２８１と、当該加熱層２８１に電気的に接続された加熱配線板２８２とを含む。当該加熱配線板２８２は、コネクタ４と電気的に接続される。加熱配線板２８２により加熱層２８１に通電して、当該加熱層２８１で流路５の特定領域を加熱する。

【0064】

本実施形態では、流路５の加熱が必要な領域は、核酸拡張領域Ｃと試薬貯留領域Ｂであってもよい。

【0065】

本実施形態では、加熱層２８１は、カーボンナノチューブ加熱層であり、カーボンナノチューブの優れた熱伝導性能によって、加熱をより均一にすることができ、熱損失がより低く、加熱効率がより高い。もちろん、他の加熱構造（例えば、金属片やグラファイトシート等）を採用してもよい。

【0066】

本実施形態では、加熱モジュール２８は、第２カバーボード２３の流路５から離れた側に設けられている。

【0067】

本実施形態では、加熱層２８１は、第２カバーボード２３の表面に熱伝導性ゴム２８３を介して接着されている。

【0068】

本実施形態では、加熱配線板２８２には、核酸拡張領域Ｃと試薬貯留領域Ｂとのレイアウト構造に一致するライン（図示せず）が設けられている。通電後、前記ラインは、対応する核酸拡張領域Ｃと試薬貯留領域Ｂとを精確に加熱することができる。それぞれの核酸拡張領域Ｃと試薬貯留領域Ｂとの温度が制御しやすいようにする。

【0069】

本実施形態では、加熱層２８１は、核酸拡張領域Ｃに対応して２つの領域が設けられており、具体的な加熱温度範囲は、それぞれ９０℃～１０５℃及び４０℃～７５℃である。

【0070】

別の実施形態では、加熱層２８１は、該核酸拡張領域Ｃに対応して３つの領域が設けられており、具体的な加熱温度範囲は、それぞれ９０℃～１０５℃、６８℃～７５℃及び４０℃～６５℃である。

【0071】

本実施形態では、図４と図５とを併せて参照すると、加熱配線板２８２は、第１カバーボード２１の下方に位置する第１配線板２８２ａと、第２カバーボード２３の上方に位置する第２配線板２８２ｂと、第１配線板２８２ａと第２配線板２８２ｂとを接続する接続部２８２ｃとを備えている。第１配線板２８２ａと第２配線板２８２ｂとは電気的に接続されている。第１配線板２８２ａは、コネクタ４のスロット４１内に挿入されて当該コネクタ４と電気的に接続される。２つの配線板に加熱すべき領域分布に応じて熱抵抗を設けることにより、流路５の両側から加熱すべき領域を加熱することができる。加熱を必要とする領域の温度の均一性を向上できる。

【0072】

本実施形態では、第１配線板２８２ａ、第２配線板２８２ｂ及び接続部２８２ｃは、一体型構造となっている。

【0073】

本実施形態では、検出チップ２を組み立てた後に流路５内にシリコーンオイルｄを注入し、シリコーンオイルｄ内を検出液ａが所定の経路で移動する。

【0074】

図５及び図６に示すように、本実施形態では、第１カバーボード２１及び第２カバーボード２３はいずれもガラス板であり、スペーサー層２２は、両面接着枠であり、粘着剤を介して第１カバーボード２１及び第２カバーボード２３の縁に貼り付けられることで、一緒に密閉された流路５が構成されている。なお、この流路５の容量は、実際のニーズに応じて、異なる厚みのスペーサー層２２を設計することで調整されることができる。

【0075】

図３～図５及び図８に示すように、電気泳動箱３は、電気泳動凹溝３１と、電気泳動凹溝３１の両端に設けられた電気泳動電極３２と、電気泳動凹溝３１の内部に設けられたゲル媒体３３と、ゲル媒体３３の一端に設けられた注液スロット３４と、毛細管３５とを備えている。電気泳動電極３２は、コネクタ４と電気的に接続されている。毛細管３５は、一端が注液スロット３４内に差し込んで、他端が検出チップ２の流路５と連通する。核酸拡張生成物ｂは、出液領域Ｄで毛細管３５を介してゲル媒体３３の注液スロット３４内に進入して、電気泳動検出を行う。

【0076】

図３、図５及び図８に示すように、本実施形態では、電気泳動凹溝３１は、第１カバーボード２１の第２カバーボード２３とは反対側の面に位置し、かつ開口が第１カバーボード２１に向いている。電気泳動凹溝３１は、透明底板３１１と、透明底板３１１に接続された複数の側壁３１２とを備え、側壁３１２の透明底板３１１から離れている一端は、第１カバーボード２１の下面と接触する。つまり、電気泳動凹溝３１は第１カバーボード２１をカバーボードとして電気泳動箱３の封止を実現している。上記巧妙なデザインは、検出チップ２と電気泳動箱３とをより好適に連通させることができ、検出チップ２内から電気泳動箱３内への検出液ａの移行に有利である。また、このような構成設計は、空間利用率を向上させることができ、核酸検出箱１００の全体的な容積を低減することもできる。

【0077】

本実施形態では、側壁３１２と第１カバーボード２１との間には、電気泳動箱３の封止性を高めるための封止パッキン（図示せず）が設けられている。

【0078】

図８に示すように、電気泳動凹溝３１は、透明底板３１１に設けられた複数の係止箇所３１３をさらに備える。ゲル媒体３３は、略直方体の構造であり、複数の係止箇所３１３の間に係止されることが可能である。係止箇所３１３は、ゲル媒体３３の移動ずれを防止でき、電気泳動検出の正確性を確保する。

【0079】

図３に示すように、本実施形態では、透明底板３１１は、透明ガラス板であるので、透明底板３１１を透過して電気泳動結果を観察することができる。

【0080】

本実施形態では、係止箇所３１３の数は、４つである。４つの係止箇所３１３は、それぞれ直方体構造のゲル媒体３３の四つの角に位置して、ゲル媒体３３を固定している。

【0081】

再び図５を参照すると、電気泳動凹溝３１は、第１カバーボード２１における電気泳動箱３に対応する位置に設けられた注液孔３６をさらに備える。この注液孔３６を通じて当該電気泳動凹溝３１内に緩衝液（例えば、ｂｕｆｆｅｒ）を注入することができる。

【0082】

図５及び図１０～図１２に示すように、毛細管３５の一端は、第１カバーボード２１を貫通して流路５内に入り込む。毛細管３５は、流路５内に位置する入液端３５１を含む。毛細管効果により、流路５内の核酸拡張生成物ｂは電気泳動箱３のゲル媒体３３内に入り込むことができる。この入液端３５１の端面は、図１０のように、核酸拡張生成物ｂを電気泳動箱３内にスムーズに進入させるように、シリコーンオイルｄの液面に揃える必要がある。或いは、図１１及び図１２に示すように、入液端３５１には少なくとも１つの斜面３５２を設けており、即ち、毛細管３５は入液端３５１の側壁に対応して斜めに設置されている。この場合、斜面３５２の最低点と流路５の下面との間には段差ΔＨが存在し、斜面３５２にシリコーンオイルｄの液面が位置し、核酸拡張生成物ｂを毛細管３５内にスムーズに進入させることができる。毛細管３５と検出チップ２の組み立て過程においては、毛細管３５内に緩衝液を充満すると共に、出液領域Ｄにおける核酸拡張生成物ｂの液玉表面に緩衝液を接触させ、連続的な液流を形成させる必要がある。毛細管原理を利用して、核酸拡散生成物ｂが毛細管３５内にスムーズに入ることを保証できる。

【0083】

本実施形態では、斜面３５２と毛細管３５の中心軸ｃとのなす角が４５°～６０°であり、試験検証を経て、この角度範囲において、核酸拡張生成物ｂは毛細管３５内にスムーズに入り込んでゲル媒体３３内に入り込むことができる。

【0084】

本実施形態では、図１１に示すように、毛細管３５の入液端３５１の一方側には、傾斜角度が４５°～６０°の斜面３５２を一つなしており、斜面３５２の設計により、毛細管原理により、核酸拡張生成物ｂを毛細管３５内にスムーズに入り込ませてゲル媒体３３内に入り込ませることができる。

【0085】

他の実施形態では、図１２に示すように、毛細管３５の入液端３５１の対向する両側には、それぞれ傾斜角度が４５°～６０°の斜面３５２がそれぞれ形成されている。２つの斜面３５２の設計により、毛細管原理により、核酸拡張生成物ｂを毛細管３５内にスムーズに入り込ませてゲル媒体３３内に入り込むことができる。

【0086】

図４に示すように、電気泳動電極３２は、一端が電気泳動凹溝３１内に入り込み、他端が加熱モジュール２８の加熱配線板２８２に電気的に接続されている。電気泳動電極３２を、加熱モジュール２８の加熱配線板２８２に直接接続することにより、複雑な回路接続を回避して構造の複雑さを低減しつつ、回路設計の難さを低減して、組み立てを容易にすることができる。

【0087】

図１３に示すように、他の実施形態では、核酸検出箱２００内において、電気泳動箱３は、電気泳動配線板３７をさらに備える。電気泳動電極３２は、一端が電気泳動凹溝３１内に入り込み、他端が電気泳動配線板３７と電気的に接続される。電気泳動配線板３７は、コネクタ（図示せず）と電気的に接続されている。具体的には、２つの電気泳動電極３２のそれぞれに対応して、１つの電気泳動配線板３７が設置されている。

【0088】

図８に示すように、本実施形態では、電気泳動箱３の組立過程は、以下の手順を含む。

【0089】

先ず、電気泳動電極３２の一端が電気泳動凹溝３１内に入り込み、電気泳動電極３２の他端が加熱モジュール２８の加熱配線板２８２に電気的に接続されるように、電気泳動電極３２を電気泳動凹溝３１の両端に実装する。

【0090】

次に、直方体構造をなすゲル媒体（寒天）３３を電気泳動凹溝３１の係止箇所に入れ、寒天の姿勢を正すように、係止箇所３１３内に係止し、寒天の偏りを防止する。具体的には、寒天において検出液ａを注入するための注液スロット３４を予め作成しておく必要がある。この注液スロット３４は、１本の長尺の溝であって、開口方向が検出チップ２に向くようにしてもよい。

【0091】

第３に、電気泳動凹溝３１内に緩衝液（Ｂｕｆｆｅｒ）を注入する。

【0092】

第４に、電気泳動凹溝３１の側壁３１２の第１カバーボード２１に近接する端面にゴムを塗る。

【0093】

第５に、第１カバーボード２１を電気泳動凹溝３１の上に覆う。

【0094】

第６に、さらに、注液孔３６を介して電気泳動凹溝３１内に緩衝液を再度に注入する。

【0095】

第７に、注液孔３６を通気膜又は離型フィルムで覆う。

【0096】

核酸検出箱１００を組み立てた後、実際に使用する際に、核酸検出箱１００の使用過程は、以下のステップを含む。

【0097】

ステップＳ１１では、図３に示すように、核酸サンプルを含む検出液ａをサンプル入れ口１３からサンプル入れ溝６内に注入する。

【0098】

ステップＳ１２では、図１５に示すように、圧力によって、サンプル入れ溝６内の検出液ａが検出チップ２のサンプル入れ領域Ａに液玉として入り込むように制御する。

【0099】

ステップＳ１３では、図１５に示すように、駆動回路２４における対応する駆動電極２４１と導電層２５との間の電圧を調節することにより、検出液ａを駆動して、流路５内で所定の経路で核酸拡張領域Ｃまで移動させて、ＰＣＲ拡張反応を完成する。具体的には、核酸拡張領域Ｃの数は２つであり、加熱層２８１の２つの核酸拡張領域Ｃに対応する加熱温度範囲が異なり、それぞれ９０℃～１０５℃及び４０℃～７５℃である。

【0100】

一実施形態において、具体的なＰＣＲ拡張反応過程は、順に以下の工程を含む。第１の工程では、９０℃～１０５℃の条件下で、１５～２５分間熱変性させる。第２の工程では、４５°～６０°の条件下で、５～１５分間ＲＴ逆転写を行う。第３の工程では、９０℃～１００℃の条件下で１～５ｍｉｎ加熱する。第４の工程では、９０℃～１００℃の条件下で２０～５０秒加熱し、５５℃～６５℃の条件下で４０～６０秒加熱する。そのうち、第４の工程を３５～５０回循環して（好ましくは４５回）、拡張反応を終了させる。温度センサーと時間リレーを用いて加熱温度及び加熱時間を感知してもよい。

【0101】

別の実施形態では、具体的なＰＣＲ拡張反応過程は、順に以下の工程を含む。第１の工程では、９０℃～１０５℃の条件下で３～８分間熱変性させる。第２の工程では、４５℃～６０℃の条件下で３～８分間増殖させる。第３の工程では、９０℃～１００℃の条件下で３～８ｍｉｎ加熱する。第４の工程では、９０℃～１００℃の条件下で３～８秒間拡張し、５０℃～６５℃の条件下で１０～２０秒間拡張し、６８℃～７５℃の条件下で１０～２０秒間拡張する。そのうち、第４の工程を３５～５０回循環して、拡張反応を終了させる。好ましくは、具体的なＰＣＲ拡張反応の過程は、順に以下の工程を含む。第１の工程では、９５℃～９７℃の条件下で３～５ｍｉｎ熱変性させる。第２の工程では、５５℃～６０℃の条件下で３～５ｍｉｎ増殖させる。第３の工程では、９５℃～９７℃の条件下で３～８ｍｉｎ加熱する。第４の工程では、９５℃～９７℃の条件下で３～５秒間拡張し、５５℃～６０℃の条件下で１５～２０秒間拡張し、７０℃～７２℃の条件下で１５～２０秒間拡張する。そのうち、第４の工程を４３～４５回循環して（好ましくは４５回）、拡張反応を終了させる。

【0102】

ステップＳ１４では、図３に示すように、拡張が終わった後、拡張生成物が試薬貯留領域Ｂ内に予め置かれた蛍光試薬と混合され、均一に混合された後に電気泳動箱３内に入る。ステップＳ１５では、電気泳動箱３を制御して電気泳動検出を行う。

【0103】

本実施形態では、核酸検出箱１００は使い捨ての使用品であり、テストサンプル毎に１つの核酸検出箱１００を用いるので、核酸検出箱１００は洗浄フローを要しない。

【0104】

本実施形態では、核酸検出箱１００は、略立方体構造になっている。

【0105】

従来の技術に比べて、本発明の核酸検出箱１００は、電気泳動箱３と検出チップ２とを共に同じ箱体１内に配置する。検出液ａが検出チップ２内で核酸拡張反応が完了した後に、電気泳動箱３内に直接入れて電気泳動検出を行うことができ、プロセスがスムーズになり、設備を交換する必要がなく、専門者によるサンプルの移載操作を必要とせず、検出効率を大きく向上した。また、サイズは検出チップ２と電気泳動箱３とを一つの箱体内に集積した方が小さく、上記携帯型核酸検出デバイスに好適である。

【0106】

図１５に示すように、本発明に係る核酸検出デバイス３００は、検出箱装着スロット２０が設けられた本体１０と、上記のような核酸検出箱１００とを備える。核酸検出箱１００は、検出箱装着スロット２０内に装着される。

【0107】

核酸検出デバイス３００は、さらに、本体加熱溝３０、本体サンプル入れ溝４０及び画像採取窓５０を備えている。本体加熱溝３０は、検出液を収容し、且つこの検出液を加熱するためのものである。本体サンプル入れ溝４０は、検出箱装着スロット２０に位置し、検出箱装着スロット２０と連通しており、検出箱装着スロット２０内の核酸検出箱１００に前記検出液を入れるためのものである。画像採取窓５０は、検出箱装着スロット２０の、本体サンプル入れ溝４０から遠い側に設けられる。画像採取窓５０の検出箱装着スロット２０から遠い側には、画像採取装置（図示せず）が設けられている。当該画像採取装置は、画像採取窓５０及び核酸検出箱１００上の検出窓１４を介して電気泳動箱３の画像を採取する。

【0108】

実際に検出すると、採取した被験者の核酸サンプルと検出薬剤（例えば、ｂｕｆｆｅｒ液）とを混合して検出液を形成して、本体加熱溝３０内に入れる。本体加熱溝３０は、検出液を加熱する。加熱された後の検出液は、本体サンプル入れ溝４０に移転される。本体サンプル入れ溝４０により検出液を検出箱装着スロット２０内の核酸検出箱１００内に入れ、検出液を核酸検出箱１００に入れて核酸拡張反応及び電気泳動検出を行う。電気泳動検出が完了した後に、前記画像採取装置は、画像採取窓５０及び検出窓１４を介して電気泳動箱３の画像を採取する。前記画像は電気泳動検出の蛍光写真であり、この蛍光写真から核酸検出結果を得ることができる。

【0109】

図１５及び図１６に示すように、検出箱装着スロット２０は、斜めに設計された溝であり、具体的には、検出箱装着スロット２０の本体サンプル入れ溝４０に近い方の端は、検出箱装着スロット２０の本体サンプル入れ溝４０から遠い方の端よりも高くなっている。ＰＣＲ反応過程において検出チップ２内のシリコーンオイルに多量の気泡が発生するため、特に加熱後、発生する気泡量は進行し、発生した気泡が流路５内に滞留すると、流路５内で検出液ａの動作経路が気泡によって阻害され、検出液ａが移動できなくなり、検出が失敗する。このため、検出箱装着スロット２０を傾けて設計することで、核酸検出箱１００を斜めに配置することができる。これにより、核酸検出箱１００のサンプル入れ端はＰＣＲ拡張反応が発生する端より高くなり、核酸検出箱１００内に発生する気泡が自然に高位へと移動して、核酸検出箱１００のサンプル入れ端から自然に排出され、検出液ａの動作経路を阻害することがない。

【0110】

核酸検出デバイス３００は、さらに、核酸の検出結果と、設定された反応パラメータとを表示するディスプレイ６０を備える。

【0111】

核酸検出デバイス３００は、さらに、検出対象の核酸サンプル情報を採取し、核酸検出過程全体を録画するためのカメラ７０を備える。

【0112】

図１５に示すように、本発明は、上記の核酸検出デバイス３００を用いて核酸検出を行う方法をさらに提供する。具体的には、以下のステップを含む。

【0113】

ステップＳ２１では、パラメータを設定する。

【0114】

本体１０をオンにして、対応する検出パラメータを設定する。対応する検出パラメータは、具体的に本体加熱溝３０の加熱温度及び加熱時間、核酸検出箱１００内のＰＣＲ拡張過程の各パラメータ及び電気泳動検出の各パラメータなどを含むことができる。

【0115】

ステップＳ２２では、核酸検出箱１００を検出箱装着スロット２０に挿入する。

【0116】

ステップＳ２３では、核酸サンプルを採取し、核酸サンプルと薬剤とを混合して検出液とし、この検出液を本体加熱溝３０で加熱する。

【0117】

ステップＳ２４では、検出液を本体サンプル入れ溝４０に移送し、本体サンプル入れ溝４０を介して核酸検出箱１００内に入れて、ＰＣＲ拡張反応及び電気泳動検出を行う。

【0118】

検出液を１０～３０μｌ（好ましくは、２０μｌ）定量的に吸引し、且つ本体サンプル入れ溝４０を介して核酸検出箱１００の検出チップ２内に検出液を入れる。具体的な核酸拡張及び電気泳動検出ステップは、上記のステップＳ１１～ステップＳ１５で説明した通りである。

【0119】

ステップＳ２５では、電気泳動検出の画像（蛍光写真）を採取して出力する。

【0120】

電気泳動検出が完了した後に、画像採取装置は、画像採取窓５０及び検出窓１４を介して電気泳動箱３の電気泳動画像を取得し、且つ画像を画像プロセッサで処理し、処理後の画像をディスプレイ６０に表示してもよいし、検出結果をクライアントにアップロードし、関係者の検閲に供してもよい。

【0121】

本発明によって提供される核酸検出デバイスは、従来技術に比べて、本体と核酸検出箱との協働により、核酸のＰＣＲ拡張と電気泳動検出を１つのデバイスにまとめして行うことができ、全体構成が簡単であり、検出操作が簡便であり、操作過程は専門に対する要求が低く、検出効率が高く、検出コストが極めて低減されている。また、検出手順は柔軟性が高く、固定した実験室で行なうことなく、検出デバイスが携帯し易く、コミュニティ検出やホーム検出を実現することができる。

【符号の説明】

【0122】

１００，２００ 核酸検出箱
１ 箱体
１１ 第１ケース
１２ 第２ケース
１３ サンプル入れ口
１４ 検出窓
１５ 係止用開口
１６ 支持構造
１７ 開口
１８ 指示標識
１９ 装着ブラケット
１９１ ブラケット本体
１９２ カバーボード
１９３ 検出チップ実装領域
１９４ 電気泳動箱実装領域
１９５ 窓
２ 検出チップ
２１ 第１カバーボード
２２ スペーサー層
２３ 第２カバーボード
２４ 駆動回路
２４１ 駆動電極
２４２ 制御電極
２５ 導電層
２６ 第１誘電体層
２７ 第２誘電体層
２８ 加熱モジュール
２８１ 加熱層
２８２ 加熱配線板
２８２ａ 第１配線板
２８２ｂ 第２配線板
２８２ｃ 接続部
２８３ 熱伝導性ゴム
３ 電気泳動箱
３１ 電気泳動凹溝
３１１ 透明底板
３１２ 側壁
３１３ 係止箇所
３２ 電気泳動電極
３３ ゲル媒体
３４ 注液スロット
３５ 毛細管
３５１ 入液端
３５２ 斜面
３６ 注液孔
３７ 電気泳動配線板
４ コネクタ
４１ スロット
５ 流路
６ サンプル入れ溝
７ 試薬槽
ａ 検出液
ｂ 核酸拡張生成物
ｃ 中心軸
ｄ シリコーンオイル
Ａ サンプル入れ領域
Ｂ 試薬貯留領域
Ｃ 核酸拡張領域
Ｄ 出液領域
３００ 核酸検出デバイス
１０ 本体
２０ 検出箱装着スロット
３０ 本体加熱溝
４０ 本体サンプル入れ溝
５０ 画像採取窓
６０ ディスプレイ
７０ カメラ

【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】