特開 2022-58259 核酸検出キット及び核酸検出装置

(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】P2022058259

(43)【公開日】2022-04-11

(54)【発明の名称】核酸検出キット及び核酸検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/447 20060101AFI20220404BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20220404BHJP

   G01N 35/10 20060101ALI20220404BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20220404BHJP

   C12Q 1/6844 20180101ALI20220404BHJP

   C12Q 1/6825 20180101ALI20220404BHJP

【ＦＩ】

G01N27/447 315D

G01N37/00 101

G01N35/10 A

C12M1/00 A

C12Q1/6844 Z

C12Q1/6825 Z

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021159152

(22)【出願日】2021-09-29

(31)【優先権主張番号】63/138974

(32)【優先日】2021-01-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/085385

(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】63/085368

(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】202110652134.1

(32)【優先日】2021-06-09

(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

(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】王 裕民

(72)【発明者】

【氏名】蔡 佳樺

(72)【発明者】

【氏名】黄 川慈

【テーマコード（参考）】

2G058

4B029

4B063

【Ｆターム（参考）】

2G058BB02

2G058BB09

2G058CC08

2G058EA11

2G058GA02

4B029AA07

4B029FA15

4B063QA05

4B063QQ41

(57)【要約】      （修正有）

【課題】検出操作が簡単であり、効率が高く、コストが低く、検出柔軟性が高く、使用前に検出チップと電気泳動カートリッジ内における液体の不意な漏洩や混合を回避する。
【解決手段】核酸検出キット１００及び核酸検出装置であって、核酸検出キット１００は、カセット本体１と、検出チップと、電気泳動カートリッジと、遮断構造と、を含み、検出チップは、液出口を含むチャンネルを含み、電気泳動カートリッジは、カセット本体１内に設けられ、液出口は、電気泳動カートリッジとチャンネルとを連通させるためのものであり、遮断構造は、第１状態及び第２状態を含み、第１状態のとき、液出口のチャンネルに近い側に設けられ、チャンネルと電気泳動カートリッジを遮断し、第２状態のとき、液出口から離れることで、チャンネルと電気泳動カートリッジとを連通させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

核酸検出キットであって、
カセット本体と、
前記カセット本体内に設けられる検出チップであって、前記検出チップは、第１カバープレートと、仕切り層と、第２カバープレートと、を含み、前記仕切り層の対向する２つの面がそれぞれ前記第１カバープレート及び前記第２カバープレートに隣接され、前記第１カバープレート、前記仕切り層及び前記第２カバープレートが囲むことで、液出口を含むチャンネルをなす検出チップと、
前記カセット本体内に設けられ、前記液出口を介して前記チャンネルと連通する電気泳動カートリッジと、
第１状態及び第２状態を含み、前記第１状態のとき、前記液出口の前記チャンネルに近い側に設けられ、前記チャンネルと前記電気泳動カートリッジを遮断し、前記第２状態のとき、前記液出口から離れることで、前記チャンネルと前記電気泳動カートリッジとを連通させる遮断構造と、を含む、ことを特徴とする核酸検出キット。

【請求項2】

前記電気泳動カートリッジは、接続装置を含み、前記チャンネルが前記接続装置を介して前記電気泳動カートリッジと連通し、前記接続装置は、前記液出口を経由して前記チャンネルに挿入される第１端を含み、前記遮断構造は、前記第１状態のとき、前記第１端を被覆する、ことを特徴とする請求項１に記載の核酸検出キット。

【請求項3】

前記遮断構造は、前記第１状態のとき、前記チャンネル内に設けられる遮断部と、前記第１端を経由して前記接続装置内に挿入される密封部と、を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の核酸検出キット。

【請求項4】

前記遮断構造は、温度が０℃～３５℃のときに、固体の前記第１状態にあり、
温度が３５℃を超えるときに、溶融状態の前記第２状態にある、ことを特徴とする請求項１に記載の核酸検出キット。

【請求項5】

前記遮断構造の材質は、パラフィン、シリコーンワックス、植物系ワックス及びイボタロウのうちの１種又は複数種を含むワックス系物質を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の核酸検出キット。

【請求項6】

前記ワックス系物質の前記遮断構造における含有量は、６０ｗｔ％以上である、ことを特徴とする請求項５に記載の核酸検出キット。

【請求項7】

前記電気泳動カートリッジは、電気泳動槽と、前記電気泳動槽の内部に設けられるゲル媒体と、前記ゲル媒体の一端に設けられる液注入槽と、をさらに含み、前記接続装置は、前記液注入槽内に挿入され前記第１端から離れる第２端を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の核酸検出キット。

【請求項8】

前記第１端は、前記チャンネルの延伸方向に平行する平面、又は、前記接続装置の中心軸と斜めに設けられる少なくとも１つの斜面を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の核酸検出キット。

【請求項9】

前記斜面と前記接続装置の中心軸との間の夾角は、４５°～６０°である、ことを特徴とする請求項８に記載の核酸検出キット。

【請求項10】

本体と、
前記本体に設けられる検出カセット取付溝と、
前記検出カセット取付溝に脱着可能に装着される請求項１～９のいずれかに記載の核酸検出キットと、を含む、ことを特徴とする核酸検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核酸検出キット及び核酸検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、分子診断、形態学、免疫学等に対する検出は、専門の実験室で行われることが多く、従来の検出過程は、中・大型検出装置で核酸増幅を行うステップ、電気泳動検出デバイスに、増幅された核酸を人工的に移行させて電気泳動検出を行うステップ、最後に電気泳動の検出結果を人工的に専用の蛍光分析器に移して結果分析を行うステップを一般的に含む。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に要求が高く、熟練した技術者による操作が必要であり、ポータブルなホーム検出ができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

以上に鑑み、上記欠点の少なくともの１つを克服するために、核酸検出キットを提供する必要がある。

【0004】

また、本願は、さらに、核酸検出装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、核酸検出キットを提供し、該核酸検出キットは、カセット本体と、検出チップと、電気泳動カートリッジと、遮断構造と、を含み、前記検出チップは、前記カセット本体内に設けられ、第１カバープレートと、仕切り層と、第２カバープレートとを含み、前記仕切り層の対向する２つの面がそれぞれ前記第１カバープレート及び前記第２カバープレートと接触し、前記第１カバープレート、前記仕切り層及び前記第２カバープレートが囲むことで、チャンネルをなし、前記チャンネルは、液出口を含む。前記電気泳動カートリッジは、前記カセット本体内に設けられ、前記液出口は、前記電気泳動カートリッジと前記チャンネルとを連通させるためのものであり、前記遮断構造は、第１状態及び第２状態を含み、前記遮断構造は、前記第１状態のとき、前記液出口の前記チャンネルに近い側に設けられ、前記チャンネルと前記電気泳動カートリッジを遮断し、前記第２状態のとき、前記液出口から離れることで、前記チャンネルと前記電気泳動カートリッジとを連通させる。

【0006】

本願の実施の形態では、前記電気泳動カートリッジは、接続装置を含み、前記チャンネルが前記接続装置を介して前記電気泳動カートリッジと連通し、前記接続装置は、前記液出口を経由して前記チャンネルに挿入される第１端を含み、前記遮断構造は、前記第１状態のとき、前記第１端を被覆する。

【0007】

本願の実施の形態では、前記遮断構造は、前記第１状態のとき、前記チャンネル内に設けられる遮断部と、前記第１端を経由して前記接続装置内に挿入される密封部と、を含む。

【0008】

本願の実施の形態では、前記遮断構造は、温度が０℃～３５℃のときに、固体の前記第１状態にある。前記遮断構造は、温度が３５℃を超えるときに、溶融状態の前記第２状態にある。

【0009】

本願の実施の形態では、前記遮断構造の材質は、パラフィン、シリコーンワックス、植物系ワックス及びイボタロウのうちの１種又は複数種を含むワックス系物質を含む。

【0010】

本願の実施の形態では、前記ワックス系物質の前記遮断構造における含有量は、６０ｗｔ％以上である。

【0011】

本願の実施の形態では、前記電気泳動カートリッジは、電気泳動槽と、前記電気泳動槽の内部に設けられるゲル媒体と、前記ゲル媒体の一端に設けられる液注入槽と、をさらに含み、前記接続装置は、前記液注入槽内に挿入され前記第１端から離れる第２端を含む。

【0012】

本願の実施の形態では、前記第１端は、前記チャンネルの延伸方向に平行する平面、又は、前記接続装置の中心軸と斜めに設けられる少なくとも１つの斜面を含む。

【0013】

本願の実施の形態では、前記斜面と前記接続装置の中心軸との間の夾角は、４５°～６０°である。

【0014】

本発明は、核酸検出装置をさらに提供し、該核酸検出装置は、本体と、検出カセット取付溝と、以上に記載の核酸検出キットとを含む。前記検出カセット取付溝が前記本体に設けられ、前記核酸検出キットが前記検出カセット取付溝に脱着可能取り付けられる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る核酸検出キットは、従来技術に比べて、核酸増幅反応と電気泳動検出とを統合することで、全体構造が簡単であり、検出操作が簡単であり、操作プロセスで専門性に対する要求が低く、検出効率が高く、検出コストを大幅に低減させ、また、検出プロセスの柔軟性が高く、固定された実験室で行われなくてもよく、核酸検出キットがポータブルであり、コミュニティでの検出又は家庭での検出を実現できる。遮断構造を設けることにより、核酸検出キットが移動したり、振動したりすることによる、検出チップ及び電気泳動槽内の液体の混合又は漏れを回避でき、核酸検出キットの信頼性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明のある実施の形態による核酸検出キットの構造模式図である。

【図2】本発明のある実施の形態による核酸検出キットの他の角度の構造模式図である。

【図3】本発明のある実施の形態による核酸検出キットの爆発図である。

【図4】本発明のある実施の形態による核酸検出キットが箱体を取り除いた爆発図である。

【図5】本発明のある実施の形態による検出チップの断面模式図である。

【図6】本発明のある実施の形態による検出チップにおけるＴＦＴ駆動回路の構造模式図である。

【図7】本発明のある実施の形態による電気泳動カセットの構造模式図である。

【図8】本発明のある実施の形態における核酸増幅生成物を接続装置に介して電気泳動カセットに入れた模式図である。

【図9】本発明の他の実施の形態における核酸増幅生成物を接続装置に介して電気泳動カセットに入れた模式図である。

【図10】本発明のさらに他の実施の形態における核酸増幅生成物を接続装置に介して電気泳動カセットに入れた模式図である。

【図11】本発明のある実施の形態に係る液出口に遮断構造が設けられる構造模式図である。

【図12】本発明の他の実施の形態に係る液出口に遮断構造が設けられる構造模式図である。

【図13】本発明のある実施の形態に係る核酸検出装置の構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の発明を実施するための形態では、上記図面を組み合わせて本発明についてさらに説明する。以下、本発明の実施例の図面を組み合わせ、本発明の実施例の技術的解決手段について明瞭かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。

【0018】

なお、アセンブリが他のアセンブリに「固定」されると呼ばれる場合、他のアセンブリに直接位置してもよいし、又は、介在アセンブリが存在してもよい。１つのアセンブリが他のアセンブリに「接続」されると考えられる場合、他のアセンブリに直接接続されてもよいし、又は、介在アセンブリが同時に存在してもよい。１つのアセンブリが他のアセンブリ「に設けられる」と考えられる場合、他のアセンブリに直接設けられてもよいし、又は、介在アセンブリが同時に存在してもよい。本明細書で使用される「垂直」「水平」「左」「右」の用語及び類似する表現は、説明するためのものである。

【0019】

以下に説明されるシステムの実施の形態は、例示的なものに過ぎず、モジュール又は回路の区分は、論理機能区分に過ぎず、実際の実装においては他の区分であってよい。また、明らかに、「含む」という用語は他のユニットやステップを排除するものではなく、単数は複数を排除するものではない。システムについての請求項に記述された複数のユニット又は装置は、同じユニット又は装置によってソフトウェア又はハードウェアを介して実現されてもよい。第１、第２などの言葉は、名称を表すものであるが、いかなる特定の順序を示すものではない。

【0020】

別途定義がなされていない限り、本明細書において使用される技術・科学用語は、当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。本発明の明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するためのものではない。本明細書で使用されるような、用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数の任意の及び全ての組合せを含む。

【0021】

図１、図３～図５に加え、図８は、本発明の実施例に係る核酸検出キット１００であり、核酸検出キット１００は、核酸検出を行うためのものである。核酸検出キット１００は、カセット本体１と、検出チップ２と、電気泳動カートリッジ３と、コネクター４と、を含む。検出チップ２は、カセット本体１内に設けられ、第１カバープレート２１と、仕切り層２２と、第２カバープレート２３と、を含み、仕切り層２２の対向する２つの面がそれぞれ第１カバープレート２１及び第２カバープレート２３と接触し、第１カバープレート２１、仕切り層２２及び第２カバープレート２３が囲むことで、検出液ａを収納するためのチャンネル５をなす。電気泳動カートリッジ３は、カセット１本体内に設けられ且つチャンネル５と連通する。コネクター４は、それぞれ検出チップ２及び電気泳動カートリッジ３に電気的に接続され、外部制御基板に電気的に接続される。核酸検出キット１００は、核酸増幅反応及び電気泳動検出を行うためのものであり、核酸サンプルを含む検出液ａを検出チップ２のチャンネル５内に加える。なお、検出液ａは、チャンネル５内においてビードの形で存在するものであり、検出液ａは、チャンネル５内において核酸増幅反応して核酸増幅生成物ｂが得られ、核酸増幅生成物ｂは、検出チップ２から直接電気泳動カートリッジ３内に入って電気泳動検出を行い、最後に、核酸検出キット１００と協働する画像収集装置は、電気泳動検出の蛍光写真である電気泳動カートリッジ３の画像を撮影する。本発明は、検出チップ２と電気泳動カートリッジ３とをカセット本体１内に集積することで、全体構造が簡単であり、複雑な大型装置が不要であり、コストが低く、検出液ａは、核酸増幅終了後に直接電気泳動カートリッジ３に入って電気泳動検出を行うことができ、異なる検出段階のサンプルを移したり、受けたりする過程を簡略化し、検出効率を向上させる。

【0022】

図１～図５を参照すると、カセット本体１は、第１ケース１１と、第２ケース１２と、第２ケース１２に設けられる試料添加口１３と、第１ケース１１に設けられる検出窓１４と、を含む。第１ケース１１と第２ケース１２が囲むことで、収容キャビティ（図示せず）をなし、検出チップ２、電気泳動カートリッジ３及びコネクター４がいずれも収容キャビティ内に収容される。試料添加口１３は、検出チップ２に対応して設けられ、検出チップ２内に核酸サンプルを含む検出液ａを加えるためのものである。検出窓１４は、電気泳動カートリッジ３に対応して設けられ、画像収集装置は、検出窓１４を介して電気泳動カートリッジ３の画像を収集できる。

【0023】

図３を参照すると、本実施の形態では、第１ケース１１と第２ケース１２とは、係合により接続され、また、第１ケース１１と第２ケース１２とは、係合された後に、四周にねじで締結されてもよく、第１ケース１１と第２ケース１２との接続堅牢性を向上させる。

【0024】

図１及び図２を参照すると、本実施の形態では、カセット本体１の側壁には、コネクター４が取り付けられる開口１７がさらに設けられ、コネクター４全体は、収容キャビティ内に位置して開口１７を介してカセット本体１から露出され、それにより、コネクター４と外部制御基板とを電気的に接続しやすくする。

【0025】

図２を参照すると、本実施の形態では、カセット本体１は、第１ケース１１に設けられる係止溝１５をさらに含み、核酸検出キット１００を使用するときに、核酸検出装置内に取り付ける必要があるため、係止溝１５を設計することで、核酸検出キット１００を使用される核酸検出装置内に取り付けやすい。

【0026】

図１に加え、図１３も参照すると、本実施の形態では、第２ケース１２の収容キャビティから離れる側に指示マーカー１８（たとえば矢印）がさらに設けられ、図１３も参照すると、指示マーカー１８は、核酸検出キット１００を核酸検出装置２００に挿入する挿入方向を指示するものであり、挿入エラーを回避する。

【0027】

図３を参照すると、本実施の形態では、カセット本体１内に複数の支持構造１６が設けられ、検出チップ２、電気泳動カートリッジ３及びコネクター４は、構造設計上において厚さが異なり、従って、検出チップ２、電気泳動カートリッジ３及びコネクター４を支持し、検出チップ２と、電気泳動カートリッジ３と、コネクター４との間の接続安定性を向上させるために、カセット本体１内に取り付けるとき、高さが異なる複数の支持構造１６を設計する必要がある。

【0028】

本実施の形態では、カセット本体１は、プラスチック材質であり、支持構造１６、第１ケース１１及び第２ケース１２は、一体成形構造である。

【0029】

図４及び図５を参照すると、検出チップ２は、第１カバープレート２１の第２カバープレート２３に近い側に設けられる駆動回路２４と、駆動回路２４の第２カバープレート２３に近い側に設けられる第１誘電体層２６と、第２カバープレート２３の第１カバープレート２１に近い側に設けられる導電層２５と、導電層２５の第１カバープレート２１に近い側に設けられる第２誘電体層２７とをさらに含み、駆動回路２４及び導電層２５がいずれもコネクター４に電気的に接続され、駆動回路２４及び導電層２５を通電又は停電させることで、検出液ａがチャンネル５内において規定されたルートに従って移動することを実現できる。

【0030】

図５及び図６に加え、図１も参照すると、本実施の形態では、駆動回路２４は、アレイ状で配置される複数の駆動電極２４１と、コネクター４に電気的に接続され、すべての駆動電極２４１に電気的に接続される制御電極２４２と、を含む。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ａが導電性を有するため、エレクトロウェッティング原理（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ－Ｏｎ－Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ、 ＥＷＯＤ）を組み合わせ、検出液ａがチャンネル５内に従って移動することを実現できる。ＴＦＴ原理を用い、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にすることができ、それにより、駆動電極２４１と導電層２５との間の電圧を変えることで、検出液ａと第１誘電体層２６及び第２誘電体層２７との間の湿潤特性を変え、さらに検出液ａを制御してチャンネル５内において所定のルートに従って移動させる。図５に示すように、検出液ａは、電極Ｉ、電極Ｈ及び電極Ｇ上において移動し、電極Ｈ上に位置するとき、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、同時に電極Ｈと導電層２５との間の電圧を切断し、このとき、検出液ａと第１誘電体層２６及び第２誘電体層２７との間の湿潤特性が変わることで、電極Ｈと検出液ａとの間の液体固体接触角が大きくなり、電極Ｇと検出液ａとの間の液体固体接触角が小さくなり、それにより、検出液ａを電極Ｈから電極Ｇへ移動させる。

【0031】

本実施の形態では、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塗膜であってもよく、絶縁撥水作用を果たすことができるとともに、さらに検出液ａを規定されたルートに従ってより順調に移動でき、移動中にビードが切り離されることを回避する。

【0032】

本実施の形態では、図５も参照すると、駆動回路２４は、第１カバープレート２１のチャンネル５に近い側に設けられる。具体的には、金属エッチング方法又はめっき方法を用いて駆動回路２４を形成してもよい。

【0033】

本実施の形態では、制御電極２４２が第１カバープレート２１の同じ縁に集積され、第１カバープレート２１の制御電極２４２が設けられる側をコネクター４内に挿入することで、検出チップ２とコネクター４とを電気的に接続できる。

【0034】

図６に加え、図３及び図８も参照すると、駆動回路２４は、異なる用途に応じて、それぞれ試料添加領域Ａ、試薬貯蔵領域Ｂ、複数の核酸増幅領域Ｃ及び排液領域Ｄの複数の領域に分けられてもよい。検出チップ２は、試料添加領域Ａに対応してチップ試料添加槽６がさらに設けられ、チップ試料添加槽６は、試料添加領域Ａと連通し、また、第２カバープレート２３における試料添加口１３に対応し、試料添加口１３から試料添加領域Ａに検出液ａを加える。試薬貯蔵領域Ｂは、蛍光試薬（たとえば蛍光染料又は蛍光プローブ）を貯蔵するためのものである。検出液ａは、核酸増幅領域Ｃにおいて核酸増幅反応し、核酸増幅領域Ｃは、複数の領域を含むことができ、具体的な領域の数は、実際の検出ニーズに応じて決定されてもよい。排液領域Ｄは、液出口５１を含み、チャンネル５が液出口５１を介して電気泳動カートリッジ３と連通し、核酸増幅生成物ｂは、排液領域Ｄにおいて液出口５１を経由して電気泳動カートリッジ３内に入って電気泳動検出を行うことができる。

【0035】

図５及び図６に加え、図８も参照すると、検出チップ２内における検出液ａの具体的な移動ルートは、以下のとおりである。検出液ａは、試料添加領域Ａに入った後、駆動電極２４１の駆動下で規定されたルートに従って核酸増幅領域Ｃまで移動して増幅反応し、増幅反応終了後、増幅後の生成物は、試薬貯蔵領域Ｂまで移動して蛍光試薬と混合され、それにより、蛍光試薬が結合された核酸増幅生成物ｂが得られ、均一に混合された核酸増幅生成物ｂは、駆動電極２４１の駆動下で排液領域Ｄまで移動し、排液領域Ｄの液出口５１を経由して電気泳動カートリッジ３に入る。

【0036】

本実施の形態では、核酸増幅領域Ｃの数は、２つであり、２つの前記核酸増幅領域Ｃの加熱温度が異なることで、検出液ａの異なる温度での核酸増幅反応の異なる段階を実現できる。

【0037】

本実施の形態では、検出チップ２を組み立てるとき、蛍光試薬を試薬貯蔵領域Ｂ内に予めコーティングしており、その後、蛍光試薬を単独で加える必要がない。

【0038】

図３も参照すると、他の実施の形態では、蛍光試薬をこの後に加えて増幅生成物と混合してもよい。具体的には、検出チップ２には、試薬貯蔵領域Ｂに対応して試薬槽７が設けられ、核酸検出を行うとき、試薬槽７内に蛍光試薬を添加できる。この設計により、実際のニーズに応じて、蛍光試薬の種類を選択でき、核酸増幅反応の柔軟性を向上させる。

【0039】

図３、図５及び図６を参照すると、検出チップ２は、第１カバープレート２１及び／又は第２カバープレート２３のチャンネル５から離れる側に設けられる加熱ユニット２８をさらに含み、加熱ユニット２８は、核酸増幅領域Ｃに対応して設けられ、検出液ａを加熱するためのものである。加熱ユニット２８は、コネクター４に電気的に接続され、加熱ユニット２８によりチャンネル５の特定領域を加熱する。

【0040】

本実施の形態では、加熱ユニット２８は、第１カバープレート２１及び第２カバープレート２３のチャンネル５から離れる側に設けられる。

【0041】

本実施の形態では、加熱ユニット２８は、第１カバープレート２１及び第２カバープレート２３の表面に熱伝導接着剤を介して接着させる。

【0042】

図３及び図５を参照すると、本実施の形態では、第１カバープレート２１及び第２カバープレート２３は、いずれもガラス板であり、仕切り層２２は、両面粘着性フレームであり、両面粘着性フレームを第１カバープレート２１及び第２カバープレート２３の縁に張り付けることで、密封されたチャンネル５を構成する。実際ニーズに応じて、異なる厚さの仕切り層２２を設計することで整チャンネル５の容量を調整できる。

【0043】

本実施の形態では、検出チップ２を組み立てた後、チャンネル５内にシリコーンオイル（図示せず）を注入し、検出液ａは、シリコーンオイル内に規定されたルートに従って移動する。

【0044】

図３、図４、図７及び図８を参照すると、電気泳動カートリッジ３は、電気泳動槽３１と、電気泳動槽３１の両端に設けられる電気泳動電極３２と、電気泳動槽３１の内部に設けられるゲル媒体３３と、ゲル媒体３３の一端に設けられる液注入槽３４と、接続装置３５と、前記電気泳動槽３１内に設けられるぬれ液と、を含む。電気泳動電極３２は、コネクター４に電気的に接続され、接続装置３５は、第１端３５１と第２端３５２と、を含み、第１端３５１が液出口５１を経由してチャンネル５内に挿入され、第２端３５２が液注入槽３４内に挿入され、核酸増幅生成物ｂは、排液領域Ｄにおいて液出口５１を経由して接続装置３５に入り、さらにゲル媒体３３の液注入槽３４内に入り、それにより、電気泳動検出を行う。

【0045】

図３、図４、図７及び図８を参照すると、本実施の形態では、電気泳動槽３１は、第１カバープレート２１の第２カバープレート２３から離れる側に位置し、且つ電気泳動槽３１の開口が第１カバープレート２１の一側に向き、且つ該電気泳動槽３１の開口が第１カバープレート２１に向く。電気泳動槽３１は、透明底板３１１と、透明底板３１１に接続される複数の側壁３１２と、を含み、側壁３１２の透明底板３１１から離れる端が第１カバープレート２１の下面と接触し、すなわち、電気泳動槽３１は、第１カバープレート２１を電気泳動槽３１のカバープレートとして用いることで、電気泳動カートリッジ３を密封することを実現する。上記設計により、検出チップ２内のシリコーンオイルと電気泳動カートリッジ３内のぬれ液とは、高さ差ΔＨ_１が存在することで、チャンネル５内の核酸増幅生成物ｂが順調に電気泳動カートリッジ３内に入ることができ、また、この構造設計により、空間利用率を向上でき、核酸検出キット１００全体の体積を低減させるに有利である。

【0046】

本実施の形態では、側壁３１２と第１カバープレート２１との間にゴムシート（図示せず）が設けられることで、電気泳動カートリッジ３の密封性が向上される。

【0047】

図７を参照すると、電気泳動槽３１は、透明底板３１１に設けられる複数の係止位置３１３をさらに含み、ゲル媒体３３は、略矩形構造であり、複数の前記係止位置３１３の間に係止できる。係止位置３１３の設計により、ゲル媒体３３の移動転位を防止でき、さらに電気泳動検出の精度を確保する。

【0048】

図３も参照すると、本実施の形態では、透明底板３１１は、電気泳動結果を観察できる透明ガラス板である。

【0049】

本実施の形態では、係止位置３１３の数は、４つであり、４つの係止位置３１３は、それぞれ矩形構造のゲル媒体３３の４つの角に位置し、それにより、ゲル媒体３３を固定する。

【0050】

再び図４を参照すると、電気泳動槽３１は、第１カバープレート２１の、電気泳動カートリッジ３に対応する位置に設けられる液注入孔３６をさらに含み、液注入孔３６を介して電気泳動槽３１内にぬれ液（たとえばｂｕｆｆｅｒ）を注入できる。

【0051】

図８～図１０に加え、図４も参照すると、接続装置３５の第１端３５１が液出口５１を経由してチャンネル５内に挿入され、液出口５１が第１カバープレート２１を貫通する。接続装置３５は、毛細管であり、毛細管効果を用いることで、チャンネル５内の核酸増幅生成物ｂが電気泳動カートリッジ３のゲル媒体３３内に入ることができる。図８に示すように、核酸増幅生成物ｂが順調に電気泳動カートリッジ３内に入るために、第１端３５１の端面をシリコーンオイルの液面と同一の水平面にする必要があり、すなわち、第１端３５１は、平面を含む。又は、図９及び図１０に示すように、第１端３５１に少なくとも１つの斜面が設けられ、すなわち、第１端３５１が接続装置３５の中心軸ｃに対応して斜めに設けられ、この場合、斜面の最低点とチャンネル５の下面との間に段差ΔＨ_２が存在し、シリコーンオイルの液面が斜面に位置することで、核酸増幅生成物ｂが順調に接続装置３５内に入ることができる。接続装置３５と検出チップ２の組み立て設計では、毛細管原理を用いることで、核酸増幅生成物ｂが順調に接続装置３５内に入ることを確保するために、接続装置３５内にぬれ液を十分に充填し、ぬれ液を排液領域Ｄでの核酸増幅生成物ｂのビードの表面と接触可能にし、連続的な液流を形成しなければならない。

【0052】

本実施の形態では、斜面と接続装置３５の中心軸ｃとの間の夾角は、４５°～６０°であり、試験によれば、この角度範囲内において、核酸増幅生成物ｂが順調に接続装置３５に入ってさらにゲル媒体３３内に入ることができる。

【0053】

本実施の形態では、図９に示すように、接続装置３５の第１端３５１の一側には、傾斜角度αが４５°～６０°の斜面が製造され、斜面の設計により、毛細管原理を用いることで、核酸増幅生成物ｂが順調に接続装置３５内に入ってさらにゲル媒体３３内に入ることができる。

【0054】

別の実施の形態では、図１０に示すように、接続装置３５の第１端３５１の対向する両側には、それぞれ傾斜角度αが４５°～６０°の斜面が製造され、２つの斜面の設計により、毛細管原理を用いることで、核酸増幅生成物ｂが順調に接続装置３５内に入ってさらにゲル媒体３３内に入ることができる。

【0055】

図４を参照すると、電気泳動電極３２の一端が電気泳動槽３１内に挿入され、他端がコネクター４に電気的に接続される。

【0056】

図３に加え、図８も参照すると、検出チップ２と電気泳動カートリッジ３との間に高さ差ΔＨ_１が存在し、通常の安定した状態で、電気泳動カートリッジ３内のぬれ液が接続装置３５を介してチャンネル５内に入らない。接続装置３５の第１端３５１の表面がちょうどシリコーンオイルの液面と同一の水平面にあり、安定した状態で、チャンネル５内のシリコーンオイルが接続装置３５を介して電気泳動カートリッジ３内に入らない。しかし、核酸検出キット１００は、輸送中に、傾斜したり、振動したり、内部圧力が変化したりすると、具体的には、高空低圧（０．２～０．７ｂａｒ）及び振動テストで模擬でき、検出チップ２のチャンネル５内とチャンネル５外とに圧力差及び振動があるため、チャンネル５内のシリコーンオイルと電気泳動カートリッジ３内のぬれ液が漏れたり、混合されたりする現象が引き起こされ、核酸検出キット１００の性能に深刻な影響を与え、さらに、核酸検出キット１００を直接廃棄することさえ引き起こし得る。

【0057】

図１１に加え、図１も参照すると、上記特殊な場合、チャンネル５内のシリコーンオイルと電気泳動カートリッジ３内のぬれ液が不意に漏れたり、両者が不意に混合したりすることを回避するために、本発明は、遮断構造８を追加することにより、上記問題を解決する。遮断構造８は、第１状態及び第２状態を含み、第１状態のとき、液出口５１のチャンネル５に近い側に位置し、検出チップ２のチャンネル５と電気泳動カートリッジ３を遮断でき、第２状態のとき、液出口５１から離れることで、チャンネル５と電気泳動カートリッジ３とを連通させる。状態を切り替え可能な遮断構造８を設けることにより、使用前に検出チップ２のチャンネル５内のシリコーンオイルと電気泳動カートリッジ３内のぬれ液が漏れたり、混合したりしないことを確保する。

【0058】

遮断構造８は、温度又は圧力又は溶剤などの異なる外部条件に応じて自体の状態を変更でき、本実施の形態では、温度の変化に応じて、遮断構造８の状態を変えることができる。

【0059】

本実施の形態では、遮断構造８は、温度が０℃～３５℃のときに、固体の第１状態にある。遮断構造８は、温度が３５℃を超えるときに、溶融状態の第２状態にある。

【0060】

本実施の形態では、遮断構造８は、接続装置３５の第１端３５１を密封する必要がある。

【0061】

図１２を参照すると、別の実施の形態では、より良好な密封作用を実現するために、遮断構造８は、第１状態のとき、遮断部８１と密封部８２と、を含むことができる。遮断部８１は、チャンネル５内に設けられ、液出口５１及び第１端３５１の開口を密封し、密封部８２は、第１端３５１を経由して接続装置３５内に挿入され、さらに密封作用を強化させる。密封部８２は、第１カバープレート２１の表面まで延伸し、略Ｔ字型の構造をなすことが最適である。この構造により、遮断構造８のチャンネル５及び接続装置３５内の付着面積が大きくなり、外力のため、遮断構造８が不意に欠落し、密封できなくなることがない。

【0062】

本実施の形態では、遮断構造８は、パラフィン、シリコーンワックス、植物系ワックス及びイボタロウなどのうちの１種又は複数種、低温成形性を有するワックス状物質を主剤として用い、異なる流動性を有する溶剤を添加して混合して、遮断作用を有する高分子シール材を形成する。核酸検出キット１００の組み立てでは、上記高分子シール材を液出口５１のチャンネル５に近い側にコーティング又はコンマコートし、さらに上記遮断構造８を形成し、密封作用を実現する。パラフィンの分子式は、ＣｎＨ_{２（ｎ＋２）}であり（ただし、ｎ＝２０～４０）、天然又は人工石油のワックス含有留分を冷圧プレス又は溶剤脱ロウ、発汗などの方法で製造される。シリコーンワックスは、シロキサン（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）官能基とその他の有機材料をグラフトして再構築したワックスのような材料であり、一般的に、適度な硬度、親油性と疎水性を持ち、滑らかで、柔らかく、光沢のある効果がある。植物系ワックスとは、通常、脂肪酸、一価または二価の脂肪アルコール、およびより高い融点を持つ油性物質を指し、一般的に、木ロウ、大豆ロウ、パームワックス、ライスワックスなどがある。イボタロウオイルは、通常、鉱物オイル、液体パラフィンなどである。溶媒は、主剤に適合させることができる一般的な溶媒であり得る。

【0063】

本実施の形態では、高分子シール材の組成比は、ほぼ、溶剤 ０～４０ｗｔ％、主剤 ６０～１００ｗｔ％であり、実際の必要に応じて調整することができる。

【0064】

本実施の形態では、高分子シール材は、８０ｗｔ％～９９ｗｔ％のパラフィン又はシリコーンワックス及び１ｗｔ％～２ｗｔ％の鉱物油又は潤滑油を含む。この高分子シール材で製造される遮断構造８は、核酸検出キット１００が輸送などにおいて、溶解、落下、または変形しないことを保証するとともに、高空低圧での内圧差に耐えることができ、それにより、検出チップ２内のシリコーンオイルと電気泳動カートリッジ３内のぬれ液の不意な漏洩や混合を回避できる。

【0065】

本実施の形態では、上記高分子シール材の貯蔵環境の温度が一般的に０℃～３５℃であり、核酸検出キット１００を使用しない場合、遮断構造８は、第１状態（すなわち、固体）にある。この高分子シール材の溶融温度は、一般的に３５℃～６０℃であるか、性能要件に応じて上下に調整できるため、核酸増幅反応開始後に溶解することができ、遮断構造８は、第２状態（すなわち、溶融状態）になり、これにより、検出チップ２と電気泳動カートリッジ３とを連通させる。

【0066】

本発明の遮断構造８で用いられる高分子シール材は、核酸検出キット１００の正常動作に影響を与えることなく、遮断の目的を実現できる。遮断構造８は、熔融後に液体になり、シリコーンオイルと比重の違いにより、シリコーンオイルの上に浮いたり、シリコーンオイルの下に沈んだりし、その成分は基本的に不活性物質であり、シリコーンオイルと反応しない。シリコーンオイルと混合しても、シリコーンオイルと上記高分子シール材は、Ｃ－Ｈ又はＣ－Ｈ－Ｏ－Ｓｉ－Ｏ構造であるため、核酸検出キット１００の生物学的反応に影響を与えない。電気泳動カートリッジ３内のぬれ液は、主に水性ｂｕｆｆｅｒ液であり、油と水は混ざり合わないので、電気泳動カートリッジ３内の電気泳動検出プロセスに影響を与えない。

【0067】

本発明の上記遮断検出チップ２と電気泳動カートリッジ３の方法は、本願の核酸検出キット１００の適用シーンに限られず、その他の関連する医療用生体検出装置又はセンサにも適用でき、２種の液体を分離し、２種の液体の不意な漏洩や混合を回避できる

【0068】

図１３を参照すると、本発明は、核酸検出装置２００をさらに提供し、核酸検出装置２００は、本体２０１と、以上に記載の核酸検出キット１００と、を含み、本体２０１に検出カセット取付溝２０２が設けられ、核酸検出キット１００が検出カセット取付溝２０２内に取り付けられる。

【0069】

本発明に係る核酸検出キットは、従来技術に比べて、核酸増幅反応及び電気泳動検出を統合することで、全体構造が簡単であり、検出操作が簡単であり、操作プロセスで専門性に対する要求が低く、検出効率が高く、検出コストを大幅に低減させ、また、検出プロセスの柔軟性が高く、固定された実験室で行われなくてもよく、検出装置がポータブルであり、コミュニティでの検出又は家庭での検出を実現できる。遮断構造を設けることにより、核酸検出キットが移動したり、振動したりすることによる、検出チップ及び電気泳動槽内の液体の混合又は漏れを回避でき、核酸検出キットの信頼性を向上させる。

【符号の説明】

【0070】

核酸検出キット…１００、カセット本体…１、第１ケース…１１、第２ケース…１２、試料添加口…１３、検出窓…１４、係止溝…１５、支持構造…１６、開口…１７、指示マーカー…１８、検出チップ…２、第１カバープレート…２１、仕切り層…２２、第２カバープレート…２３、駆動回路…２４、駆動電極…２４１、制御電極…２４２、導電層…２５、第１誘電体層…２６、第２誘電体層…２７、加熱ユニット…２８、チャンネル…５、液出口…５１、電気泳動カートリッジ…３、電気泳動槽…３１、透明底板…３１１、側壁…３１２、係止位置…３１３、電気泳動電極…３２、ゲル媒体…３３、液注入槽…３４、接続装置…３５、第１端…３５１、第２端…３５２、液注入孔…３６、コネクター…４、チップ試料添加槽…６、試薬槽…７、遮断構造…８、遮断部…８１、密封部…８２、検出液…ａ、核酸増幅生成物…ｂ、中心軸…ｃ、試料添加領域…Ａ、試薬貯蔵領域…Ｂ、核酸増幅領域…Ｃ、排液領域…Ｄ、核酸検出装置…２００、本体…２０１、検出カセット取付溝…２０２、高さ差…ΔＨ１、段差…ΔＨ２

【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】