特開 2022-58244 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】P2022058244

(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 1/00 20060101AFI20220404BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20220404BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

C12M1/34 Z

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021158301

(22)【出願日】2021-09-28

(31)【優先権主張番号】63/140466

(32)【優先日】2021-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/085368

(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】202110693498.4

(32)【優先日】2021-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(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】110002848

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】張 ▲イ▼熾

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA07

4B029BB20

4B029DG06

4B029FA15

4B029GB06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】リアルタイムの蛍光検出を可能とし、核酸の量をリアルタイムで定量的に測定することができ、デバイスの全体構成が簡単であり、検出操作が簡便であり、検出効率が高く、検出コストが極めて低減された、核酸検出箱及び核酸検出デバイスを提供する。
【解決手段】核酸検出箱及び核酸検出デバイスであって、該核酸検出箱は、第１蓋板、スペーサー層及び第２蓋板を含む検出チップと、レーザー発射装置３とを含み、第１蓋板、スペーサー層及び第２蓋板が取り囲むように形成する通路５は、該通路内で核酸拡張反応できるように検出液を担持して生成物として液玉８を取得し、該第１蓋板には観察窓２９が設けられており、該レーザー発射装置は通路の外側から通路内の該液玉に向けて照射されるレーザー７による蛍光信号９を該観察窓を介して観察する、核酸検出箱及び核酸検出デバイス。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１蓋板、スペーサー層及び第２蓋板を含む検出チップと、レーザー発射装置と、を備え、
前記スペーサー層の対向する両面は、それぞれ前記第１蓋板及び前記第２蓋板に隣接し、前記第１蓋板、前記スペーサー層及び前記第２蓋板は、取り囲むように通路を形成し、前記通路は、検出液が前記通路内で核酸拡張反応できるように前記検出液を担持して、生成物である液玉を取得するため通路に用いられ、前記第１蓋板には、観察窓が設けられており、
前記レーザー発射装置は、前記通路の外側に設けられて、前記通路内に向けてレーザーを出射するために用いられ、
前記レーザーは、前記液玉を照射して前記液玉に蛍光信号を出射させ、前記観察窓は、前記蛍光信号を観察するために用いられることを特徴とする核酸検出箱。

【請求項2】

前記検出チップは、前記第２蓋板の前記第１蓋板に近接する側に配置される駆動回路と、前記第１蓋板の前記第２蓋板に近接する側に設けられる導電層と、前記駆動回路の前記第１蓋板に近接する側に設けられる第１誘電体層と、前記導電層の前記第２蓋板に近接する側に設けられる第２誘電体層と、をさらに備え、前記駆動回路と前記導電層とは、いずれも電源に電気的に接続され、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間には、前記通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項3】

前記駆動回路は、サンプル入れ領域と、核酸拡張領域と、観察領域とを含み、前記観察窓は、前記観察領域に対応して設けられることを特徴とする請求項２に記載の核酸検出箱。

【請求項4】

前記核酸拡張領域の数は２つであり、前記観察領域は、２つの前記核酸拡張領域の間に位置することを特徴とする請求項３に記載の核酸検出箱。

【請求項5】

前記駆動回路は、プローブ又は蛍光試薬が設けられた試薬貯留領域をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の核酸検出箱。

【請求項6】

前記観察領域は、前記核酸拡張領域の前記サンプル入れ領域から遠く離れる側に位置することを特徴とする請求項３に記載の核酸検出箱。

【請求項7】

前記観察領域は、それぞれ異なるプローブ又は蛍光試薬を設けた３つの観察部位を含むことを特徴とする請求項６に記載の核酸検出箱。

【請求項8】

前記検知チップは、前記第１蓋板および／または前記第２蓋板の前記通路から遠い側に配置された加熱部品をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項9】

箱体をさらに含み、前記検出チップおよび前記レーザー発射装置は、それぞれ前記箱体内に配置され、前記箱体には、前記観察窓に対応して開口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の核酸検出箱。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の核酸検出箱と、
前記観察窓の前記通路から遠い側に設けられて、前記観察窓を介して前記蛍光信号を採取するための画像採取装置と、を備えることを特徴とする核酸検出デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核酸検出技術分野に関し、特に、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は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、リアルタイム定量検出が不可能であり、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、第１蓋板、スペーサー層及び第２蓋板を含む検出チップと、レーザー発射装置と、を備え、
前記スペーサー層の対向する両面は、それぞれ前記第１蓋板及び前記第２蓋板に隣接し、前記第１蓋板、前記スペーサー層及び前記第２蓋板は、取り囲むように通路を形成し、前記通路は、検出液が前記通路内で核酸拡張反応できるように前記検出液を担持して、生成物である液玉を取得するため通路に用いられ、前記第１蓋板には、観察窓が設けられており、
前記レーザー発射装置は、前記通路の外側に設けられて、前記通路内に向けてレーザーを出射するために用いられ、
前記レーザーは、前記液玉を照射して前記液玉に蛍光信号を出射させ、前記観察窓は、前記蛍光信号を観察するために用いられる。

【0005】

本発明の一態様において、前記検出チップは、前記第２蓋板の前記第１蓋板に近接する側に配置される駆動回路と、前記第１蓋板の前記第２蓋板に近接する側に設けられる導電層と、前記駆動回路の前記第１蓋板に近接する側に設けられる第１誘電体層と、前記導電層の前記第２蓋板に近接する側に設けられる第２誘電体層と、をさらに備え、前記駆動回路と前記導電層とは、いずれも電源に電気的に接続され、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間には、前記通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、サンプル入れ領域と、核酸拡張領域と、観察領域とを含み、前記観察窓は、前記観察領域に対応して設けられる。

【0007】

本発明の一態様において、前記核酸拡張領域の数は２つであり、前記観察領域は、２つの前記核酸拡張領域の間に位置する。

【0008】

本発明の一態様において、前記駆動回路は、プローブ又は蛍光試薬が設けられた試薬貯留領域をさらに有する。

【0009】

本発明の一態様において、前記観察領域は、前記核酸拡張領域の前記サンプル入れ領域から遠く離れる側に位置する。

【0010】

本発明の一態様において、前記観察領域は、それぞれ異なるプローブ又は蛍光試薬を設けた３つの観察部位を含む。

【0011】

本発明の一態様において、前記検知チップは、前記第１蓋板および／または前記第２蓋板の前記通路から遠い側に配置された加熱部品をさらに含む。

【0012】

本発明の一態様において、箱体をさらに含み、前記検出チップおよび前記レーザー発射装置は、それぞれ前記箱体内に配置され、前記箱体には、前記観察窓に対応して開口が設けられている。

【0013】

本発明は、さらに、核酸検出デバイスを提供する。前記核酸検出デバイスは、上述したような核酸検出箱と、前記観察窓の前記通路から遠い側に設けられて、前記観察窓を介して前記蛍光信号を採取するための画像採取装置と、を備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明により提供される核酸検出デバイスは、従来技術と比較して、ＰＣＲ過程におけるリアルタイムの蛍光検出を可能とし、ＰＣＲ拡張後のＤＮＡを蛍光強度の大きさに応じて定量でき、核酸の量をリアルタイムで定量的に測定することができる。核酸検出デバイスは全体構成が簡単であり、検出操作が簡便であり、作業手順は専門的な要求に対して低く、検出効率が高く、検出コストが極めて低減されている。そして、検出手順は柔軟性が高く、固定の実験室で行う必要がなく、検出デバイスが携帯し易く、コミュニティ検知やホーム検知を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る核酸検出箱の概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る核酸検出箱の断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る検出チップの平面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る検出チップ内の生成物である液玉が蛍光信号を発する場合の模式図である。

【図5】本発明の他の実施形態に係る検出チップの平面図である。

【図6】本発明のさらに別の実施形態による検出チップの平面図である。

【図7】本発明が提供する核酸検出箱を用いて３つのサンプルの蛍光検出を行う場合の検出液を示す図である。

【図8】本発明が提供する核酸検出箱を用いて３つのサンプルの蛍光検出を行う場合の蛍光画像である。

【図9】本発明の一実施形態に係る核酸検出デバイスの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

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」とみなされる場合、それは直接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」とみなされる場合、それは直接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。

【0018】

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るが、特定の順序を表していない。

【0019】

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でのみ使用され、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。

【0020】

図１～図４に示すように、本発明の実施形態に係る核酸検出箱１００は、箱体１と、検出チップ２と、レーザー発射装置３と、を備える。検出チップ２は、箱体１内に設けられ、且つ第１蓋板２１、スペーサー層２２、及び第２蓋板２３を含む。スペーサー層２２の対向する両面は、それぞれ第１蓋板２１及び第２蓋板２３と接触している。第１蓋板２１、スペーサー層２２及び第２蓋板２３は、検出液６が通路５内で核酸拡張反応を行うことで、生成物である液玉８を得ることができるように、検出液６を担持するための前記通路５を囲んで形成されている。第１蓋板２１には、観察窓２９が設けられている。レーザー発射装置３は、通路５の外側に設けられて、通路５内に向けてレーザー７を出射する。このレーザー７は、液玉８を照射して、液玉８に蛍光信号９を発生させる。最終的には、観察窓２９を介して蛍光信号９を取得することができる。

【0021】

図１～図４に示すように、当該箱体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に設けられた開口１４とを備える。第１ケース１１と第２ケース１２とは、共同で収容キャビティ（図示せず）をなしている。検出チップ２及びレーザー発射装置３は、いずれも前記収容キャビティ内に収容されている。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６を入れる。開口１４は、観察窓２９に対応して設けられている。これにより、画像採取装置は、開口１４および観察窓２９を介して、検査チップ２における液玉８から発送された蛍光信号９を採取することができる。

【0022】

図３に示すように、本実施形態では、第１ケース１１と第２ケース１２とが係合するように接続されている。また、第１ケース１１と第２ケース１２とが係合した後に、周囲をネジで締結することで、第１ケース１１と第２ケース１２との接続堅牢性を増やしてもよい。

【0023】

なお、図１に示すように、本実施形態において、箱体１の側壁には、検出チップ２とレーザー発射装置３とに電気的に接続されるコネクタ４を取り付けるための取り付け口１５が設けられている。このコネクタ４によって、検出チップ２、レーザー発射装置３と外部電源との電気的な接続を実現している。コネクタ４の全体は、前記収容キャビティ内に位置し、且つ取り付け口１５を介して箱体１から露出して、コネクタ４と外部電源との電気的な接続を容易にする。本実施形態では、箱体１は、プラスチック製である。図２及び図３に示すように、検出チップ２は、さらに、第２蓋板２３における第１蓋板２１に近接する側に設けられた駆動回路２４と、駆動回路２４における第１蓋板２１に近接する側に設けられた第１誘電体層２６と、第１蓋板２１における第２蓋板２３に近接する側に設けられた導電層２５と、導電層２５における第２蓋板２３に近接する側に設けられた第２誘電体層２７とを含む。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６が通路５内を所定の経路で移動することを実現できる。

【0024】

本実施形態では、図２及び図３を併せて参照すると、駆動回路２４は、アレイ状に配列された複数の駆動電極２４１と、この駆動電極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）駆動回路であり、検出液６が導電性を有するため、誘電湿潤原理（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ－Ｏｎ－Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ，ＥＷＯＤ）を根拠として、通路５内で検出液６が所定の経路で移動することを実現できる。ＴＦＴの原理に基づいて、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６と第１誘電体層２６および第２誘電体層２７との間のぬれ特性を変化させ、さらに当該検出液６が通路５内を所定の経路で移動するように制御する。図６に示すように、検出液６は、電極Ｉ、電極Ｈ及び電極Ｇにおいて移動する。検出液６が電極Ｈ上を移動するときに、電極Ｇと導電層２５との間に電圧が印加され、電極Ｇに電圧Ｖｄが与えられるとともに、電極Ｈと導電層２５との間の電圧が遮断され、この時、電極Ｈと検出液６との間の液－固接触角が大きくなるように、検出液６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する。電極Ｇと検出液６との間の液－固接触角が小さくなることで、検出液６は電極Ｈから電極Ｇへ移動する。

【0025】

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トでもよい。一方では、絶縁撥水として機能する。他方では、所定経路内で検出液６をよりスムーズに移動させ、移動中に液玉が割れないようにすることができる。

【0026】

本実施形態では、図３から分かるように、駆動回路２４は、第２蓋板２３の表面に金属エッチング又は電気メッキの方法により形成されている。

【0027】

本実施形態では、制御電極２４２は、第２蓋板２３の同一縁に集積されている。第２蓋板２３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との電気的接続を実現することができる。

【0028】

図３及び図４に示すように、本実施形態では、駆動回路２４は、異なる用途に応じて、サンプル入れ領域Ａ、複数の核酸拡張領域Ｃ及び観察領域Ｄとの複数の領域に分けられる。この観察窓２９は、観察領域Ｄに対応して設けられている。検出チップ２におけるサンプル入れ領域Ａは、箱体１におけるサンプル入れ口１３と連通する。このサンプル入れ口１３からサンプル入れ領域Ａに核酸サンプルを含む検出液６を入れる。核酸拡張領域Ｃは、核酸サンプルの拡張反応を実現して、核酸拡張生成物を取得する。この核酸拡張生成物は、蛍光試薬と結合して液玉８を取得する。観察領域Ｄは、液玉８のレーザー７の照射下での蛍光信号９を観察するために用いられる。

【0029】

検出液６は、核酸拡張領域Ｃにおいて核酸拡張反応を行う。この核酸拡張領域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うる。観察領域Ｄ内の液玉８から放射された蛍光信号９は、観察窓２９を介して撮像装置で採取されることが可能である。リアルタイム蛍光定量ＰＣＲ技術の原理は、蛍光試薬（蛍光色素またはＤＮＡプローブ）が特定のＤＮＡと結合して初めて、蛍光特性が存在するように設計されるため、ＤＮＡがＰＣＲにより拡張された後に数が多くなり、活性化された蛍光物質が多くなる。蛍光試薬と結合するＤＮＡの数が増えると、蛍光の強度が強くなる。従って、蛍光の強度を検出するだけで、拡張された特定のＤＮＡを定量することができる。

【0030】

なお、図５に示すように、他の実施形態では、駆動回路２４は、蛍光試薬（例えば、蛍光色素や蛍光プローブ）を格納するための試薬貯留領域Ｂをさらに含んでもよい。検出液６は、少なくとも核酸サンプルとプライマーを含み、且つ蛍光試薬を含まない。蛍光色素やＤＮＡプローブなどの蛍光試薬は、試薬貯留領域Ｂに予め塗布されて、検出液６が加えられた後に、検出液６と結合する。この態様は、核酸拡張前に蛍光試薬と混合されてもよいし、核酸拡張後に蛍光試薬と混合されてもよく、具体的には、実際の状況に応じて選択される。

【0031】

図６に示すように、さらに他の実施形態では、蛍光試薬は観察領域Ｄ内に設けられる。観察領域Ｄは、核酸拡張領域Ｃのサンプル入れ領域Ａから遠い側に設けられる。本実施形態では、核酸拡張が終了した後に、核酸拡張生成物は、観察領域Ｄ内の蛍光試薬と結合することになる。

【0032】

図３、図５、図６に示すように、検出チップ２は、さらに、第１蓋板２１及び／又は第２蓋板２３の通路５から離れた側に設けられる加熱部品２８を備える。加熱部品２８は、核酸拡張領域Ｃに対応して設けられて、検出液６を加熱するために用いられる。

【0033】

本実施形態では、加熱部品２８は、核酸拡張領域Ｃに対応して２つの加熱領域が設けられている。具体的な加熱温度の範囲は、それぞれ９０℃～１０５℃及び４０℃～７５℃である。

【0034】

本実施形態では、検出チップ２を組み立てた後に通路５内にシリコーンオイルを注入する。検出液６は、前記シリコーンオイル内で所定の経路に従って移動する。

【0035】

図２に示すように、本実施形態では、第１蓋板２１及び第２蓋板２３は、いずれもガラス板である。スペーサー層２２は、両面接着枠であり、第１蓋板２１及び第２蓋板２３の縁に貼り付けられることで、共同で密封の通路５を構成している。なお、通路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。

【0036】

本実施形態では、核酸検出箱１００は、略立方体構造である。本実施形態では、この核酸検出箱１００は使い捨ての使用品であり、検出サンプル毎に１つの核酸検出箱１００を使用するので、核酸検出箱１００は洗浄フローを要しない。

【0037】

本発明は、核酸拡張領域Ｃ、試薬貯留領域Ｂ及び観察領域Ｄの数及び具体的な位置を、異なる需要に応じて設計することができる。実際の検出過程では、具体的に以下の３種類の異なる実施形態が含まれてもよい。

【0038】

一実施形態では、図２～図４に示すように、核酸拡張領域Ｃの数は２つであり、観察領域Ｄの数は１つである。当該観察領域Ｄは、２つの核酸拡張領域Ｃの間に位置している。本実施形態では、試薬貯留領域Ｂを設ける必要はない。

【0039】

リアルタイム蛍光定量ＰＣＲを具体的に実現する過程は、次の通りである。サンプル入れ領域Ａに検出液６を入れる。このとき、核酸サンプル、プライマー及び蛍光試薬（例えば、蛍光色素またはＤＮＡプローブ）を同時に含む検出液６をサンプル入れ口１３からサンプル入れ領域Ａ内に注入することができる。核酸サンプルと蛍光試薬とを含む検出液６は、駆動電極２４１により駆動されて、所定の経路に従って２つの核酸拡張領域Ｃの間で往復移動して、拡張反応を行って直接生成物である液玉８を取得する。拡張過程では、生成物である液玉８は観察領域Ｄを通過することになる。このとき、液玉８は、レーザー光７により照射されて蛍光信号９を発することになる。そこで、画像採取装置によって観察窓２９を介して、観察領域Ｄに蛍光試薬を結合した生成物である液玉８が発した蛍光信号９を採取して、リアルタイム蛍光定量ＰＣＲの過程を完了することができる。本実施形態では、ＰＣＲ拡張反応が進むにつれて、蛍光強度が絶えずに増大する。蛍光強度が最大値となってから増大しなくなり、安定する傾向にあり、この場合、ＰＣＲ拡張反応が終了するので、蛍光強度の変化に基づいて拡張反応の終了時間を正確に判断することができる。

【0040】

本実施形態では、レーザー発射装置３は、通路５の側面からレーザー７を出射し、レーザー７が通路５内を伝搬される。具体的には、レーザー７のスペクトルは２００ｎｍ～４８０ｎｍであり、蛍光試薬が発する蛍光のスペクトルは５００ｎｍ～７００ｎｍである。レーザー７が液玉８と交会すると、液玉８内の蛍光試薬は蛍光信号９を発する。画像採取装置は、開口１４及び観察窓２９を通じて蛍光信号９を検知して採取して蛍光画像を形成し、さらにホストのディスプレイによりそれを表示させる。

【0041】

他の実施形態では、図２、図４及び図５を参照すると、当該核酸拡張領域Ｃの数は２つであり、当該観察領域Ｄの数は１つであり、当該観察領域Ｄは２つの核酸拡張領域Ｃの間に位置している。また、駆動回路２４は、さらに１つの試薬貯留領域Ｂを含む。

【0042】

リアルタイム蛍光定量ＰＣＲを具体的に実現する過程は、次の通りである。サンプル入れ領域Ａに蛍光試薬を含まない検出液６を入れる。この検出液６は、少なくとも核酸サンプル及びプライマーを含む。蛍光試薬（例えば、蛍光色素またはＤＮＡプローブ）は、試薬貯留領域Ｂ内に予めコーティングされている。検出液６は、駆動電極２４１により駆動されて、サンプリング入れ領域Ａから試薬貯留領域Ｂに移動して蛍光試薬と混合される。この蛍光試薬を混合した検出液６は、さらに所定の経路に従って２つの核酸拡張領域Ｃの間で往復移動して、拡張反応を行なって、生成物である液玉８を取得する。拡張過程において、液玉８は観察領域Ｄを通過することになる。この際、液玉８は、レーザー７の照射下で蛍光信号９を発することになる。これにより、画像取得装置によって観察窓２９を介して観察領域Ｄでの液玉８が発した蛍光信号９を採取し、リアルタイム蛍光定量ＰＣＲを完成させることができる。本実施形態では、ＰＣＲ拡張反応が進むにつれて蛍光強度が絶えずに増大する。蛍光強度が最大値となってから増大しなくなり、安定する傾向にあり、この場合、ＰＣＲ拡張反応が終了するので、蛍光強度の変化に基づいて拡張反応の終了時間を正確に判断することができる。さらに別の実施形態では、図２及び図６に示すように、核酸拡張領域Ｃの数は２つであり、観察領域Ｄの数は１つであり、試薬貯留領域Ｂは設けられていない。ここで、観察領域Ｄは、２つの核酸拡張領域Ｃのサンプル入れ領域Ａから遠い側に位置し、且つ３つの観察部位（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を含む。３つの観察部位（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）にそれぞれ異なる蛍光試薬が配置され、遺伝子検出に必要な異なるＤＮＡプローブが具体的に設けられている。

【0043】

本実施形態では、観察部位Ｄ１及び観察部位Ｄ３のそれぞれには２種類のウイルス遺伝子プローブ（具体的にＲｄＲｐ遺伝子プローブ、Ｎ遺伝子プローブ）が設けられ、観察部位Ｄ２にはヒト組織内参照遺伝子プローブ（Ｂｅｔａ－ａｃｔｉｎ遺伝子プローブ）が設けられている。

【0044】

リアルタイム蛍光定量ＰＣＲを具体的に実現する過程は、次の通りである。サンプル入れ領域Ａに蛍光試薬を含まない検出液６を入れる。この検出液６は、少なくとも核酸サンプル及びプライマーを含む。蛍光試薬（具体的に遺伝子プローブ）は、観察領域Ｄの異なる観察部位に予め設けられている。本実施形態では、検出液６は、先ず２つの核酸拡張領域Ｃの間で往復して移動し、核酸拡張反応を行なって核酸拡張生成物を取得する。核酸拡張生成物は、観察領域Ｄまで移動して、３つの異なる観察部位（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）での異なるプローブと結合して、生成物である液玉８を形成して、発色を行ない、さらにレーザー発射装置３によりレーザー７を出射する。レーザー７が液玉８と交会すると、液玉８内で、対応するＤＮＡと結合したＤＮＡプローブは蛍光信号９を発する。画像採取装置は、開口１４と観察窓２９とを介して、観察領域Ｄでの３つの観察部位（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）が発した蛍光信号９を検出して、蛍光画像を生成し、最後にホストで表示させる。

【0045】

蛍光試薬が核酸拡張前後に添加されることによる蛍光検出の影響を検証するために、図７は３種類の異なる検出液を用いてそれぞれ蛍光検出を行う。図７において、第１サンプルは、ＤＮＡにＧ１０８－Ｇ色素を先に添加した後、ＰＣＲ拡張を行なう。第２サンプルは、ＤＮＡを先にＰＣＲ拡張し、その後、Ｇ１０８－Ｇ色素を添加する。第３サンプルは、ＤＮＡがＰＣＲ拡張を行わないが、Ｇ１０８－Ｇ色素の添加がある。

【0046】

以上の３つのサンプルのそれぞれに対して蛍光検出を行ない、図８のような検出結果を得る。図８から分かるように、第１サンプルと第２サンプルの蛍光強度は類似し、第３サンプルには蛍光反応がほとんどない。第１サンプルと第２サンプルの対比は、ＰＣＲ拡張の前又は後に何れも蛍光試薬を添加することができ、これは検出結果に影響を与えないことを表している。第１サンプル及び第２サンプルと、第３サンプルとの対比から分かるように、蛍光試薬が特定のＤＮＡと結合して初めて蛍光特性を有するようになり、即ち、ＰＣＲ拡張を経ないＤＮＡには、蛍光試薬を添加されても、蛍光反応がない。以上の３つのサンプルの蛍光検出結果の対比から分かるように、本願の核酸検出箱１００を用いてリアルタイム蛍光定量ＰＣＲを行うことで、リアルタイム検出と正確な定量とを実現でき、検出結果が正確であり、検出速度が速く、且つ取り扱いが便利である。

【0047】

従来の技術に比べて、本発明の核酸検出箱１００は、リアルタイム蛍光定量的な核酸拡張検出を、検出チップとレーザー発射装置とを組み合わせて実現できる。検出液は、検出チップ内で核酸拡張反応が完了した後に直接蛍光検出に入ることができ、核酸拡張生成物を電気泳動検出する必要がなく、リアルタイムで核酸拡張生成物の蛍光画像を得ることができる。オペレータに対する要求が低減され、検出コストが低減され、検出効率が極めて向上する。また、核酸検出箱のサイズが小さく、携帯型の核酸検出デバイスに適用することができる。

【0048】

また、図２及び図９を併せて参照すると、本発明は、ホスト２０１、上記のような核酸検出箱１００及び画像採取装置２０２を備える核酸検出デバイス２００をさらに提供する。ホスト２０１には、検出箱装着溝（図示せず）が設けられている。核酸検出箱１００は、前記検出箱装着溝核酸検出デバイス内に装着される。画像採取装置２０２は、観察窓２９の通路５から離れる側に設けられ、当該観察窓２９により蛍光信号９を収集して、蛍光信号９を蛍光画像に変換し、且つ蛍光画像をホスト２０１に伝送して処理する。ホスト２０１は、処理後の蛍光画像をディスプレイ（図示せず）で表示する。この蛍光画像に基づいて、核酸検出結果を取得することができる。また、検出結果をクライアントにアップロードし、関係者が参照するようにしてもよい。

【0049】

従来の技術に比べて、本発明によって提供される核酸検出デバイスは、ホストと核酸検出箱と画像採取装置との協力により、ＰＣＲ過程では蛍光検出を行い、リアルタイムの蛍光画像を得ることができる。蛍光強度の大きさに応じてＰＣＲ拡張された後のＤＮＡを定量でき、核酸の量をリアルタイムで且つ定量的に検出することを実現できる。核酸検出デバイスは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、検出過程は柔軟性が高く、固定の実験室で行う必要がなく、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】

【0050】

１００ 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 開口
１５ 取り付け口
２ 検出チップ
２１ 第１蓋板
２２ スペーサー層
２３ 第２蓋板
２４ 駆動回路
２４１ 駆動電極
２４２ 制御電極
２５ 導電層
２６ 第１誘電層
２７ 第２誘電層
２８ 加熱部品
２９ 観察窓
３ レーザー発射装置
４ コネクタ
５ 通路
６ 検出液
７ レーザー
８ 液玉
９ 蛍光信号
Ａ サンプル入れ領域
Ｂ 試薬貯留領域
Ｃ 核酸拡張領域
Ｄ 観察領域
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 観察部位
２００ 核酸検出デバイス
２０１ ホスト
２０２ 画像採取装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】