JPWO2019107155A1 - チップセット - Google Patents

Abstract

遺伝子検査装置に用いられるチップセットである。このチップセットは、試薬が充填された試薬容器の蓋部を破って前記試薬容器を開封するピアシングチップと、標的遺伝子の核酸が含まれた試料溶液をマイクロチップに注入するインジェクションチップと、を備え、前記インジェクションチップは、内部空間に前記試料溶液を溜めるリザーバと、前記リザーバから突出する注射針と、を有し、前記リザーバには、前記内部空間を前記注射針の反対側に開放する開口が形成されており、前記ピアシングチップは、前記インジェクションチップと嵌合して前記インジェクションチップと前記ピアシングチップとを連結させる嵌合部を有する。

Description

本発明は、遺伝子検査装置に用いられるチップセットに関する。

近年、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法やＬＡＭＰ（Ｌｏｏｐ−ｍｅｄｉａｔｅｄ Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などを利用した遺伝子検査が行われている。遺伝子検査は、検体から標的遺伝子の核酸を抽出・精製する抽出・精製ステップ、抽出・精製ステップで抽出・精製された核酸を増幅する増幅ステップ、増幅ステップで増幅された核酸を検出する検出ステップ、で構成されている。なお、抽出・精製ステップは、遺伝子検査の前処理とも呼ばれる。

このような遺伝子検査では、遺伝子検査装置に、検体及び抽出液が注入された反応チューブと、複数の試薬容器に前処理試薬（以下、単に「試薬」とも呼ぶ）が充填された試薬カートリッジと、複数のウェルに、標的遺伝子の核酸と反応（増幅）させる反応試薬が封入されたマイクロチップと、がセットされる。試薬カートリッジには、更に、試薬容器の蓋部を破って試薬容器を開封するピアシングチップと、試薬容器に充填されている試薬を反応チューブに分注するピペットチップと、反応チューブにおいて標的遺伝子の核酸が抽出及び精製された試料溶液をマイクロチップに注入するインジェクションチップと、が収容されている（例えば、特許文献１参照）。

そして、遺伝子検査装置のピペットヘッドに装着したピアシングチップ、ピペットチップ、及びインジェクションチップを上下方向及び水平方向に移動させることで、上記の遺伝子検査を行う。具体的には、まず、ピアシングチップにより試薬容器の蓋部を破って試薬容器を開封する。次に、ピペットチップにより試薬容器に充填されている試薬を反応チューブに分注し、標的遺伝子の核酸を抽出及び精製した試料溶液を調製する。次に、ピペットチップにより試料溶液をインジェクションチップに滴下してインジェクションチップに試料溶液を溜める。次に、インジェクションチップにより試料溶液をマイクロチップに注入して試料溶液と混合させ、所定の温度でインキュベーションすることにより核酸を増幅させる。次に、マイクロチップ内で増幅生成物の有無を確認することにより、増幅された核酸を検出する。

国際公開第２０１０／１４０６８０号

インジェクションチップは、試料溶液をマイクロチップに注入する注射針と、試料溶液を溜める筒状のリザーバと、を備えている。そして、リザーバの注射針とは反対側の位置に、リザーバ内に試料溶液を滴下するとともにピペットヘッドを装着するための開口が形成されている。このため、インジェクションチップをピペットヘッドに装着して水平方向に移動させると、リザーバに溜められている試料溶液の液面が揺れて、試料溶液がピペットヘッドに付着する可能性がある。試料溶液がピペットヘッドに付着すると、異なる試料溶液のコンタミネーションが発生する可能性がある。

そこで、本発明は、試料溶液のコンタミネーションを防止することができるチップセットを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るチップセットは、遺伝子検査装置に用いられるチップセットであって、試薬が充填された試薬容器の蓋部を破って試薬容器を開封するピアシングチップと、標的遺伝子の核酸が含まれた試料溶液をマイクロチップに注入するインジェクションチップと、を備え、インジェクションチップは、内部空間に試料溶液を溜めるリザーバと、リザーバから突出する注射針と、を有し、リザーバには、内部空間を注射針の反対側に開放する開口が形成されており、ピアシングチップは、インジェクションチップと嵌合してインジェクションチップとピアシングチップとを連結させる嵌合部を有する。

このチップセットでは、ピアシングチップの嵌合部がインジェクションチップに嵌合されることで、インジェクションチップとピアシングチップとが連結される。このため、インジェクションチップに連結させたピアシングチップをピペットヘッドに装着することで、ピアシングチップを介してインジェクションチップをピペットヘッドに装着することができる。これにより、インジェクションチップとピペットヘッドとが直接接触しないため、試料溶液の液面が揺れることによる試料溶液のピペットヘッドへの付着が抑制される。その結果、試料溶液のコンタミネーションを防止することができる。

ピアシングチップは、開口からリザーバに挿入される挿入部を有し、嵌合部は、挿入部がリザーバに挿入された際にインジェクションチップと嵌合してもよい。このチップセットでは、ピアシングチップの挿入部がインジェクションチップの開口からリザーバに挿入されることで、開口の少なくとも一部をピアシングチップにより塞ぐことができる。そして、ピアシングチップの嵌合部がインジェクションチップと嵌合することで、開口の少なくとも一部がピアシングチップにより塞がれた状態で、インジェクションチップとピアシングチップとが連結される。このため、試料溶液のリザーバからの漏れ出しを抑制することができる。その結果、試料溶液のコンタミネーションを更に防止することができる。

嵌合部は、挿入部の外周面から突出する凸部であり、凸部は、挿入部がリザーバに挿入された際にリザーバの内周面に押圧されてもよい。このチップセットでは、嵌合部が、挿入部の外周面から突出する凸部であり、挿入部がリザーバに挿入された際にこの凸部がリザーバの内周面に押圧されるため、ピアシングチップの挿入部をリザーバに挿入するだけで、容易にインジェクションチップとピアシングチップとを連結することができる。しかも、この凸部がリザーバの内周面に押圧されることで、インジェクションチップとピアシングチップとの連結精度及び嵌合強度が向上する。

ピアシングチップ及びインジェクションチップの少なくとも一方は、インジェクションチップとピアシングチップとが連結された状態においてリザーバの内部空間を外部に通気させるエアベントを更に有してもよい。ピアシングチップによりインジェクションチップの開口を完全に塞ぐと、リザーバの内圧により注射針からマイクロチップに試料溶液が注入されにくくなる。特に、マイクロチップ内の陰圧により注射針からマイクロチップ内に試料溶液を吸引する場合は、このようなリザーバの内圧の影響は極めて大きくなる。このチップセットでは、インジェクションチップとピアシングチップとが連結された状態においてエアベントがリザーバの内部空間を外部に通気させるため、注射針からマイクロチップに試料溶液を注入する際のリザーバの内圧の影響を小さくすることができる。このため、挿入部を開口からリザーバに挿入してインジェクションチップとピアシングチップとを連結する場合であっても、適切に注射針からマイクロチップに試料溶液を注入することができる。

エアベントは、ピアシングチップの外周面に形成された溝であってもよい。このチップセットでは、ピアシングチップの外周面に形成された溝がリザーバの内部空間に連通されるため、インジェクションチップとピアシングチップとを連結した際に、リザーバの内部空間を大気開放することができる。これにより、内部空間の内圧増大が無くなり、インジェクションチップとピアシングチップとを連結する際に試薬溶液が注射針から漏れ出ることを防止することができる。更には、注射針からマイクロチップに試料溶液を注入する際のリザーバの内圧の影響を極めて小さくすることができる。

ピアシングチップは、リザーバの開口側の端面が当接される段部を有し、溝は、段部にも形成されていてもよい。このチップセットでは、ピアシングチップの段部にリザーバの開口側の端面が当接されることで、リザーバに対するピアシングチップの挿入量を規制することができる。これにより、ピアシングチップを介してインジェクションチップをピペットヘッドに装着した際に、インジェクションチップの上下方向の位置を高精度に位置決めすることができる。しかも、エアベントの溝が段部にも形成されているため、ピアシングチップの段部にリザーバの開口側の端面が当接されても、リザーバの内部空間を大気開放することができる。

ピアシングチップは、先端が尖った刃部を有し、刃部は、放射状に延びて刃先が多角錐の稜線を成す複数の刃を有してもよい。このチップセットでは、ピアシングチップが、先端が尖った刃部を有するため、この刃部により試薬容器の蓋部を破ることができる。そして、この刃部が、放射状に延びて刃先が多角錐の稜線を成す複数の刃を有するため、刃部が単純な円錐や多角錐に形成されている場合に比べて、試薬容器の蓋部を破る圧力が集中する。このため、より小さい加圧力で試薬容器の蓋部を破ることができる。

本発明によれば、試料溶液のコンタミネーションを防止することができる。

図１は、試薬カートリッジを示す斜視図である。 図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図３は、インジェクションチップを示す斜視図である。 図４（ａ）は、インジェクションチップを示す平面図であり、図４（ｂ）は、インジェクションチップを示す正面図、図４（ｃ）は、インジェクションチップを示す底面図である。 図５は、図４（ｃ）に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 図６は、ピアシングチップを示す斜視図である。 図７（ａ）は、ピアシングチップを示す平面図であり、図７（ｂ）は、ピアシングチップを示す正面図であり、図７（ｃ）は、ピアシングチップを示す底面図である。 図８は、図７（ｃ）に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 図９は、図７（ｃ）に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。 図１０は、インジェクションチップとピアシングチップとの連結体を示す斜視図である。 図１１は、図１０に示す連結体の正面図である。 図１２は、図１０に示す連結体の断面図である。 図１３は、図１０に示す連結体の断面図である。 図１４は、マイクロチップを示す平面図である。 図１５は、マイクロチップの模式断面図である。 図１６は、反応空間に注射針を穿刺している状態を示す模式断面図である。 図１７は、遺伝子検査方法を説明するための模式図である。 図１８は、遺伝子検査方法を説明するための模式図である。 図１９は、遺伝子検査方法を説明するための模式図である。 図２０は、遺伝子検査方法を説明するための模式図である。 図２１は、変形例のピアシングチップを示す斜視図である。 図２２（ａ）は、変形例のピアシングチップを示す平面図であり、図２２（ｂ）は、変形例のピアシングチップを示す正面図であり、図２２（ｃ）は、変形例のピアシングチップを示す底面図である。 図２３は、図２２（ｃ）に示すＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線における断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一側面に係るチップセットの実施形態を説明する。実施形態に係るチップセットは、遺伝子検査を行う遺伝子検査装置にセットされるチップセットである。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［遺伝子検査装置］
本実施形態に係るチップセットがセットされる遺伝子検査装置は、遺伝子検査を行う装置である。この遺伝子検査装置には、検体及び抽出液が注入された反応チューブと、複数の試薬容器に試薬が充填された試薬カートリッと、標的遺伝子の核酸と反応（増幅）させる試薬（反応試薬）が封入されたマイクロチップと、がセットされる。

この遺伝子検査装置を用いた遺伝子検査では、まず、試薬カートリッジ１に充填された各試薬を反応チューブに分注して、標的遺伝子の核酸を抽出・精製した試料溶液を調製する（抽出・精製ステップ）。次に、試料溶液をマイクロチップに注入して試料溶液と試料溶液とを混合し、所定の温度でインキュベーションすることにより核酸を増幅させる（増幅ステップ）。次に、マイクロチップ内で増幅生成物の有無を確認することにより、増幅ステップで増幅された核酸を検出する（検出ステップ）。

［試薬カートリッジ］
図１及び図２に示すように、試薬カートリッジ１は、カートリッジ本体１１と、試薬（前処理試薬）が充填された複数の試薬容器１２と、試薬容器１２に充填された試薬を密封するための蓋部１３と、各種チップが収容された複数の収容ウェル１４と、を備える。

各試薬容器１２は、カートリッジ本体１１と一体的に設けられていてもよく、カートリッジ本体１１に着脱可能に設けられていてもよい。

蓋部１３は、試薬容器１２の上方端に形成された開口を封止することで、試薬容器１２に充填された試薬を密封する。蓋部１３は、各試薬容器１２を個別に封止してもよく、一部の又は全ての試薬容器１２を纏めて封止してもよい。蓋部１３は、例えば、アルミラミネートフィルムにより形成されている。

試薬カートリッジ１は、収容ウェル１４として、第一収容ウェル１４Ａと、第二収容ウェル１４Ｂと、第三収容ウェル１４Ｃと、を備える。第一収容ウェル１４Ａには、試薬容器１２の蓋部１３を破って試薬容器１２を開封するピアシングチップ１５が収容されている。第二収容ウェル１４Ｂには、反応チューブにおいて標的遺伝子の核酸が抽出及び精製された試料溶液をマイクロチップ２に注入するインジェクションチップ１６が収容されている。第三収容ウェル１４Ｃには、試薬容器１２に充填されている試薬を反応チューブに分注するピペットチップ１７が収容されている。このピアシングチップ１５及びインジェクションチップ１６が、本実施形態に係るチップセットである。なお、以下の説明において、ピアシングチップ１５及びインジェクションチップ１６の上下方向は、第一収容ウェル１４Ａ及び第二収容ウェル１４Ｂに収容された状態における上下方向であるものとして説明する。

［マイクロチップ］
図１４及び図１５に示すように、マイクロチップ２は、例えば特開２０１７−０６７５９５号公報に記載されたように、透明なチップ本体２１と、透明な補強フィルム２２と、を備える。

チップ本体２１には、互いに独立した反応空間２３及び確認空間２４が形成されている。反応空間２３及び確認空間２４は、マイクロチップ２の内部に形成された密閉空間である。反応空間２３及び確認空間２４は、大気圧に対して減圧されており、例えば、１／１００気圧以下とすることができる。反応空間２３は、試料溶液が穿刺注入される注入空間２３ａと、注入される試料溶液と反応させるための試薬２５が封入された複数の試薬封入空間２３ｂと、注入空間２３ａと各試薬封入空間２３ｂとを連通する流路２３ｃと、を有する。本実施形態では、試薬２５として、試料溶液に含まれる核酸に対応する試薬を用いる。確認空間２４には、例えば、試料溶液が混ざると変色する変色剤（不図示）が封入されている。

チップ本体２１は、薄い略矩形板状に形成されている。チップ本体２１は、第一板状部２６と、第一板状部２６の一方の面に積層された第二板状部２７と、の二層構造である。第一板状部２６と第二板状部２７とは、互いに重ね合わされた状態で接合されている。

第一板状部２６は、薄い略矩形板状に形成されている。第一板状部２６の第二板状部２７側の面には、反応空間２３を形成するための反応空間用凹部２６ａと、確認空間２４を形成するための確認空間用凹部（不図示）と、が形成されている。

第一板状部２６は、ガス不透過性を有する。第一板状部２６の素材としては、特に限定されないが、ガス不透過性を有するガラス、合成樹脂などを用いることができる。合成樹脂としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート：アクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＣＯＰもしくはＣＯＣ（環状ポリオレフィン）等が挙げられる。

第二板状部２７は、薄い略矩形板状に形成されている。第二板状部２７は、反応空間用凹部２６ａを覆うことで、第一板状部２６との間に反応空間２３の注入空間２３ａ、複数の試薬封入空間２３ｂ及び流路２３ｃを形成する。また、第二板状部２７は、確認空間用凹部を覆うことで、第一板状部２６との間に確認空間２４を形成する。

第二板状部２７は、自己封止性を有する。自己封止性とは、穿刺等により穴が開けられても、自己の弾性変形による復元力により、この穴が自然に封止される性質をいう。第二板状部２７に用いる弾性素材としては、シリコーン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー等を挙げることができる。第二板状部は、更に、ガス透過性を有することが好ましく、自己封止性及びガス透過性を有する弾性素材であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を採用することができる。

補強フィルム２２は、第二板状部２７の第一板状部２６とは反対側の面２７ａに貼り付けられる。補強フィルム２２は、第二板状部２７の面２７ａのうち、少なくとも注入空間２３ａ及び確認空間２４と対向する位置に貼り付けられる。補強フィルム２２は、薄いフィルム状又はテープ状に形成された、透明性を有する樹脂部材である。補強フィルム２２は、第二板状部２７の面２７ａを補強して、第二板状部２７の面２７ａの変形を抑制する（形状維持を図る）。このため、補強フィルム２２は、伸縮性に優れたフィルムや、形状保持性に優れたフィルムであることが好ましい。

マイクロチップ２の寸法は、特に限定されるものではない。例えば、第一板状部２６の厚さは２ｍｍ、第二板状部２７の厚さは２ｍｍ、反応空間２３及び確認空間２４の深さは１．５ｍｍ、補強フィルム２２の厚さは０．３ｍｍである。

［インジェクションチップ］
図３〜図５に示すように、インジェクションチップ１６は、内部空間Ａに試料溶液を溜めるリザーバ３１と、リザーバ３１から突出する注射針３２と、を有する。

リザーバ３１は、円筒部３３と、フランジ部３４と、保持部３５と、を有する。

円筒部３３は、試料溶液が溜める内部空間Ａを形成する部分である。円筒部３３は、上下方向に延びる中空の円筒状に形成されており、その内周面側に内部空間Ａを形成する。円筒部３３の上端には、内部空間Ａを上側（注射針３２の反対側）に開放する開口３６が形成されている。開口３６は、内部空間Ａに試料溶液を滴下するための開口である。また、開口３６は、ピペットヘッド３（図２０参照）にインジェクションチップ１６を装着するためにピペットヘッド３を挿入する開口でもある。また、開口３６は、後述するように、ピアシングチップ１５とインジェクションチップ１６とを連結するためにピアシングチップ１５を挿入する開口でもある。円筒部３３の内周面には、開口３６の近傍に円周状の溝３９が形成されている。リザーバ３１の容量、つまり、内部空間Ａの容積は、特に限定されるものではないが、１３５μｌよりも大きいことが好ましく、例えば、約２００μｌである。

図２〜図５に示すように、フランジ部３４は、第二収容ウェル１４Ｂに係止される部分である。フランジ部３４は、円筒部３３の上端部において、円筒部３３の径方向外方に延びている。そして、フランジ部３４は、インジェクションチップ１６が試薬カートリッジ１の第二収容ウェル１４Ｂに収容された際に、第二収容ウェル１４Ｂに形成された段状の係止部１８Ｂに係止される。係止部１８Ｂの位置は、フランジ部３４が係止された際に、インジェクションチップ１６が第二収容ウェル１４Ｂの底面に到達せず、インジェクションチップ１６の上端が第二収容ウェル１４Ｂの上端よりも十分に低くなる位置とすることができる。つまり、第二収容ウェル１４Ｂには、第二収容ウェル１４Ｂに収容されたインジェクションチップ１６の上方に空間が形成されている。

図３〜図５に示すように、保持部３５は、注射針３２を保持する部分である。保持部３５は、円筒部３３の下端に設けられている。保持部３５には、注射針３２を保持する保持穴３７が形成されている。保持穴３７は、上下方向に延びており、内部空間Ａに連通されている。また、保持部３５には、円筒部３３の径方向且つ円筒部３３の軸線方向に延びる複数のリブ３８が形成されている。リブ３８は、板状に形成されている。複数のリブ３８の下端（先端）は揃っており、注射針３２は、この複数のリブ３８の下端から下方に突出している。

リザーバ３１の素材としては、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンを用いることができる。

注射針３２は、ベベル４１と、針管４２と、針基４３と、を有する。ベベル４１は、針先の斜めにカットされた部分である。針管４２は、ベベル４１から続く中空の金属管であって、リザーバ３１の保持部３５（複数のリブ３８）から突出している部分である。針管４２は、ＪＩＳ規格ではステンレス製となっている。なお、針管４２の外周面には、シリコーン等の潤滑剤が塗布又は塗膜形成されていてもよい。針基４３は、針管４２から続く中空の金属管であって、保持部３５に保持されてリザーバ３１の保持部３５（複数のリブ３８）から突出していない部分である。針基４３は、保持部３５の保持穴３７に挿入されることで、保持部３５に保持される。なお、インジェクションチップ１６は、注射針３２を覆う針鞘（不図示）を備えてもよい。

注射針３２の寸法は、特に限定されるものではない。例えば、注射針３２の太さは０．２７ｍｍ（３１Ｇ）、注射針３２の長さ（ベベル４１、針管４２、及び針基４３を合わせた長さ）は３ｍｍ、ベベル４１の長さは０．７ｍｍである。

図３〜図５及び図１６に示すように、注射針３２の先端が反応空間２３の注入空間２３ａに到達するように、針管４２とベベル４１とを合わせた長さは、第二板状部２７の厚さよりも長いことが好ましい。また、試料溶液をマイクロチップ２に注入する際に注入空間２３ａが外部に連通しないように、ベベル４１の長さは、第二板状部２７の厚さよりも短いことが好ましい。また、注射針３２の先端が注入空間２３ａの底面にぶつからないように、針管４２とベベル４１とを合わせた長さは、補強フィルム２２の厚さと第二板状部２７の厚さと注入空間２３ａの深さとを合わせた長さよりも短いことが好ましい。この場合、マイクロチップ２が補強フィルム２２を備えない場合、針管４２とベベル４１とを合わせた長さは、第二板状部２７の厚さと注入空間２３ａの深さとを合わせた長さよりも短いことが好ましい。

［ピアシングチップ］
図６〜図９に示すように、ピアシングチップ１５は、刃部４４と、第一円筒部４５と、第二円筒部４６と、フランジ部４７と、を有する。

刃部４４は、試薬容器１２の蓋部１３を破って試薬容器１２を開封する部分である。刃部４４は、ピアシングチップ１５の下端部に位置して、その下端が尖った形状をなしている。刃部４４は、放射状に延びて刃先が多角錐の稜線を成す複数の刃４８を有する。つまり、各刃４８は、放射状（第一円筒部４５の径方向）に延びた薄い板状（リブ状）に形成されており、その先端縁である刃４８の刃先が、多角錐の稜線を成している。そして、隣り合う刃４８の間は、各刃４８の刃先に対して凹んだ凹部４９となっている。つまり、各刃４８の刃先により刃部４４の外接円が形成され、凹部４９は、この外接円から窪んだ位置に形成されている。

図６〜図１３に示すように、第一円筒部４５は、刃部４４とともにインジェクションチップ１６の開口３６からリザーバ３１に挿入される部分である。このため、刃部４４及び第一円筒部４５は、リザーバ３１に挿入される挿入部５０としても機能する。第一円筒部４５は、刃部４４の上端に接続されて、上下方向に延びる中空の円筒状に形成されている。刃部４４の外径は、インジェクションチップ１６の開口３６の内径よりも小さい。また、刃部４４の最大外径も、インジェクションチップ１６の開口３６の内径よりも小さい。

第二円筒部４６は、リザーバ３１に挿入されない部分である。第二円筒部４６は、第一円筒部４５の上端に接続されて、上下方向に延びる中空の円筒状に形成されている。第二円筒部４６の外径は、インジェクションチップ１６の開口３６の内径よりも大きい。そして、第一円筒部４５から拡径される第二円筒部４６の第一円筒部４５側の下端面は、第一円筒部４５から第一円筒部４５の径方向に立ち上がる段部５１となっている。このため、挿入部５０をリザーバ３１に挿入した際に、段部５１がリザーバ３１の上端面に当接することで、リザーバ３１に対する挿入部５０の挿入が規制される。第二円筒部４６の上端には、第二円筒部４６の内部空間を上側（刃部４４の反対側）に開放する開口５４が形成されている。開口５４は、ピペットヘッド３にピアシングチップ１５を装着するためにピペットヘッド３を挿入する開口である（図１７参照）。

図２、図６〜図９に示すように、フランジ部４７は、第一収容ウェル１４Ａに係止される部分である。フランジ部４７は、第二円筒部４６の上端部において、第二円筒部４６の径方向外方に延びている。そして、フランジ部４７は、ピアシングチップ１５が試薬カートリッジ１の第一収容ウェル１４Ａに収容された際に、第一収容ウェル１４Ａに形成された段状の係止部１８Ａに係止される。係止部１８Ａの位置は、フランジ部４７が係止された際に、ピアシングチップ１５が第一収容ウェル１４Ａの底面に到達せず、ピアシングチップ１５の上端が第一収容ウェル１４Ａの上端よりも低くなる位置とすることができる。

図６〜図１３に示すように、ピアシングチップ１５には、１又は複数の凸部５２と、１又は複数の溝５３と、が形成されている。

凸部５２は、インジェクションチップ１６と嵌合してインジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とを連結させる嵌合部として機能する部分である。凸部５２は、第一円筒部４５の外周面から突出して形成されている。そして、凸部５２は、挿入部５０がリザーバ３１に挿入された際に、リザーバ３１の内周面に押圧されることで、インジェクションチップ１６と嵌合する。また、凸部５２は、挿入部５０がリザーバ３１に挿入されて段部５１がリザーバ３１の上端面に当接した際に、溝３９と対応する位置に形成されている。このため、凸部５２は、挿入部５０がリザーバ３１に挿入された際に、円筒部３３の内周面に形成された溝３９に嵌まり込むことでも、インジェクションチップ１６と嵌合する。

凸部５２の形状は、特に限定されるものではないが、三角形状等のように、第一円筒部４５からの突出高さが下端側から上端側に向けて徐々に高くなる傾斜面を有することが好ましい。凸部５２の数は、特に限定されるものではないが、複数であることが好ましい。ピアシングチップ１５に複数の凸部５２が形成される場合、複数の凸部５２は、第一円筒部４５の周方向に等間隔に位置していることが好ましい。また、ピアシングチップ１５に複数の凸部５２が形成される場合、凸部５２の数は、特に限定されるものではなく、例えば、４個とすることができる。

溝５３は、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とが連結された状態においてリザーバ３１の内部空間Ａを外部に通気させるエアベントとして機能する部分である。溝５３は、第一円筒部４５の外周面に形成される溝部５３Ａと、段部５１に形成される溝部５３Ｂと、により構成される。第一円筒部４５に形成される溝部５３Ａと段部５１に形成される溝部５３Ｂとは、互いに連通されて、一本の溝５３を構成する。第一円筒部４５に形成される溝部５３Ａは、刃部４４の凹部４９から段部５１まで延びている。段部５１に形成される溝部５３Ｂは、第一円筒部４５に形成される溝５３から第二円筒部４６の外周面まで延びている。

第一円筒部４５に形成される溝部５３Ａの形状は、特に限定されるものではないが、例えば、製造容易性等の観点から、第一円筒部４５の軸線と平行な方向に延びる、断面円弧状の溝とすることができる。また、段部５１に形成される溝部５３Ｂは、特に限定されるものではないが、製造容易性等の観点から、第一円筒部４５の径方向に延びる、断面円弧状の溝とすることができる。溝５３の数は、特に限定されるものではないが、複数であることが好ましい。ピアシングチップ１５に複数の溝５３が形成される場合、複数の溝５３は、第一円筒部４５の周方向に等間隔に位置していることが好ましい。また、ピアシングチップ１５に複数の溝５３が形成される場合、溝５３の数は、特に限定されるものではなく、例えば、４本とすることができる。

ピアシングチップ１５の素材としては、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンを用いることができる。

［遺伝子検査方法］
次に、遺伝子検査装置を用いた遺伝子検査方法について説明する。

まず、遺伝子検査装置に、試薬カートリッジ１、マイクロチップ２、及び反応チューブ４（図１８参照）をセットする。

次に、図１７に示すように、第一収容ウェル１４Ａに収容されているピアシングチップ１５にピペットヘッド３を挿入することで、ピペットヘッド３にピアシングチップ１５を装着する。そして、ピアシングチップ１５を装着したピペットヘッド３を上下方向及び水平方向に移動させることで、ピペットヘッド３により、試薬が充填された試薬容器１２の蓋部１３を破って試薬容器１２を開封する。そして、ピペットヘッド３からピアシングチップ１５を外すとともに、ピペットヘッド３から外したピアシングチップ１５を第一収容ウェル１４Ａに回収する。

次に、図１８に示すように、第三収容ウェル１４Ｃに収容されているピペットチップ１７にピペットヘッド３を挿入することで、ピペットヘッド３にピペットチップ１７を装着する。そして、ピペットチップ１７を装着したピペットヘッド３を上下方向及び水平方向に移動させることで、ピペットチップ１７により試薬容器１２に充填された各試薬を反応チューブ４に分注する。そして、反応チューブ４内において、標的遺伝子の核酸を抽出・精製した試料溶液を調製する（抽出・精製ステップ）。

次に、図１９に示すように、ピペットチップ１７を装着したピペットヘッド３を上下方向及び水平方向に移動させることで、ピペットチップ１７により、反応チューブ４内で調製された試料溶液を、第二収容ウェル１４Ｂに収容されているインジェクションチップ１６のリザーバ３１に滴下する。これにより、リザーバ３１の内部空間Ａに試料溶液が溜められる。そして、ピペットヘッド３からピペットチップ１７を外すとともに、ピペットヘッド３から外したピペットチップ１７を第三収容ウェル１４Ｃに回収する。

次に、図２０に示すように、第一収容ウェル１４Ａに収容されているピアシングチップ１５にピペットヘッド３を挿入することで、ピペットヘッド３にピアシングチップ１５を装着する。更に、第二収容ウェル１４Ｂに収容されているインジェクションチップ１６に、ピペットヘッド３に装着されているピアシングチップ１５を挿入することで、ピアシングチップ１５を介してピペットヘッド３にインジェクションチップ１６を装着する。これにより、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とが連結されるとともに、この連結体がピペットヘッド３に装着される。そして、ピアシングチップ１５を介してインジェクションチップ１６を装着したピペットヘッド３を上下方向及び水平方向に移動させることで、インジェクションチップ１６により、試料溶液をマイクロチップ２に注入する。

試料溶液をマイクロチップ２に注入する際は、まず、インジェクションチップ１６の注射針３２をマイクロチップ２の確認空間２４に穿刺する。すると、確認空間２４の陰圧により、注射針３２から微量の試料溶液が確認空間２４に吸引される。そして、試料溶液が確認空間２４に吸引されたのを確認すると、次に、インジェクションチップ１６の注射針３２をマイクロチップ２の注入空間２３ａに穿刺する。すると、反応空間２３の陰圧により、注射針３２から試料溶液が注入空間２３ａに吸引される。そして、注入空間２３ａから流路２３ｃを伝って全ての試薬封入空間２３ｂに行き渡り、試薬封入空間２３ｂに封入されている試薬５が試料溶液と混合される。そして、ピペットヘッド３からインジェクションチップ１６とピアシングチップ１５との連結体を外すとともに、ピペットヘッド３から外した連結体を第二収容ウェル１４Ｂに回収する。このとき、第二収容ウェル１４Ｂの係止部１８Ｂは、インジェクションチップ１６の上端が第二収容ウェル１４Ｂの上端よりも十分に低くなるように、インジェクションチップ１６のフランジ部３４を係止する。このため、第二収容ウェル１４Ｂは、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５との連結体を収容することができる。つまり、第二収容ウェル１４Ｂに収容されたインジェクションチップ１６の上方に形成された第二収容ウェル１４Ｂの空間に、ピアシングチップ１５が収容される。

その後、マイクロチップ２を所定の温度にしてインキュベーションすることにより核酸を増幅させる。そして、マイクロチップ２内で増幅生成物の有無を確認することにより、増幅された核酸を検出する。

このように、本実施形態に係るチップセットでは、ピアシングチップ１５の凸部５２がインジェクションチップ１６に嵌合されることで、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とが連結される。このため、インジェクションチップ１６に連結させたピアシングチップ１５をピペットヘッド３に装着することで、ピアシングチップ１５を介してインジェクションチップ１６をピペットヘッド３に装着することができる。これにより、インジェクションチップ１６とピペットヘッド３とが直接接触しないため、試料溶液の液面が揺れることによる試料溶液のピペットヘッド３への付着が抑制される。その結果、試料溶液のコンタミネーションを防止することができる。

また、ピアシングチップ１５の挿入部５０がインジェクションチップ１６の開口３６からリザーバ３１に挿入されることで、開口３６の少なくとも一部をピアシングチップ１５により塞ぐことができる。そして、ピアシングチップ１５の凸部５２がインジェクションチップ１６と嵌合することで、開口３６の少なくとも一部がピアシングチップ１５により塞がれた状態で、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とが連結される。このため、試料溶液のリザーバ３１からの漏れ出しを抑制することができる。その結果、試料溶液のコンタミネーションを更に防止することができる。

また、挿入部５０がリザーバ３１に挿入された際に凸部５２がリザーバ３１の内周面に押圧されるため、ピアシングチップ１５の挿入部５０をリザーバ３１に挿入するだけで、容易にインジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とを連結することができる。しかも、凸部５２がリザーバ３１の内周面に押圧されることで、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５との連結精度及び嵌合強度が向上する。

ところで、ピアシングチップ１５によりインジェクションチップ１６の開口３６を完全に塞ぐと、リザーバ３１の内圧により注射針３２からマイクロチップ２に試料溶液が注入されにくくなる。特に、マイクロチップ２内の陰圧により注射針３２からマイクロチップ２内に試料溶液を吸引する場合は、このようなリザーバ３１の内圧の影響は極めて大きくなる。本実施形態では、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とが連結された状態において溝５３がリザーバ３１の内部空間Ａを外部に通気させるため、注射針３２からマイクロチップ２に試料溶液を注入する際のリザーバ３１の内圧の影響を小さくすることができる。このため、挿入部５０を開口３６からリザーバ３１に挿入してインジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とを連結しても、適切に注射針３２からマイクロチップ２に試料溶液を注入することができる。

また、ピアシングチップ１５の外周面に形成された溝５３がリザーバ３１の内部空間Ａに連通されるため、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とを連結した際に、リザーバ３１の内部空間Ａを大気開放することができる。これにより、内部空間Ａの内圧増大が無くなり、インジェクションチップ１６とピアシングチップ１５とを連結する際に試薬溶液が注射針３２から漏れ出ることを防止することができる。更には、注射針３２からマイクロチップ２に試料溶液を注入する際のリザーバ３１の内圧の影響を極めて小さくすることができる。

また、ピアシングチップ１５の段部５１にリザーバ３１の開口３６側の端面が当接されることで、リザーバ３１に対するピアシングチップ１５の挿入量を規制することができる。これにより、ピアシングチップ１５を介してインジェクションチップ１６をピペットヘッド３に装着した際に、インジェクションチップ１６の上下方向の位置を高精度に位置決めすることができる。しかも、溝５３が段部５１にも形成されているため、ピアシングチップ１５の段部５１にリザーバ３１の開口３６側の端面が当接されても、リザーバ３１の内部空間Ａを大気開放することができる。

また、ピアシングチップ１５が、先端が尖った刃部４４を有するため、この刃部４４により試薬容器１２の蓋部１３を破ることができる。そして、この刃部４４が、放射状に延びて刃先が多角錐の稜線を成す複数の刃４８を有するため、刃部が単純な円錐や多角錐に形成されている場合に比べて、試薬容器１２の蓋部１３を破る圧力が集中する。このため、より小さい加圧力で試薬容器１２の蓋部１３を破ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、嵌合部が挿入部５０の外周面から突出する凸部５２であるものとして説明したが、嵌合部は、インジェクションチップと嵌合してインジェクションチップとピアシングチップとを連結させることができれば、如何なる構成であってもよい。例えば、嵌合部は、第二円筒部の外形を円錐台形状とし、第二円筒部の略全周においてインジェクションチップと嵌合するものとしてもよい。

また、上記実施形態では、エアベントがピアシングチップ１５の外周面に形成された溝５３であるものとして説明したが、エアベントは、インジェクションチップとピアシングチップとが連結された状態においてリザーバの内部空間を外部に通気させることができれば、如何なる構成であってもよい。例えば、図２１〜図２３に示すピアシングチップ１５Ａのように、刃部４４を貫通する貫通穴５５を凹部４９に形成し、この貫通穴５５を介して、リザーバの内部空間を外部に通気させるものとしてもよい。この場合、インジェクションチップとピアシングチップとが連結された状態においてリザーバの内部空間をピアシングチップ１５Ａの内部空間に通気させることができる。

また、上記実施形態では、エアベントとして機能する溝５３が第一円筒部４５の外周面に形成される溝部５３Ａと段部５１に形成される溝部５３Ｂとにより構成されるものとして説明したが、このような段部がない場合や、リザーバの開口側の端面と段部との間に空間がある場合などは、エアベントとして機能する溝は、第一円筒部の外周面に形成される溝部のみであってもよい。

また、上記実施形態では、エアベントはピアシングチップに形成されるものとして説明したが、エアベントはインジェクションチップに形成されるものとしてもよい。例えば、リザーバの内周面及びリザーバの開口側の端面に溝を形成し、この溝をエアベントとして機能させてもよい。

１…試薬カートリッジ、２…マイクロチップ、３…ピペットヘッド、４…反応チューブ、５…試薬、１１…カートリッジ本体、１２…試薬容器、１３…蓋部、１４…収容ウェル、１４Ａ…第一収容ウェル、１４Ｂ…第二収容ウェル、１４Ｃ…第三収容ウェル、１５…ピアシングチップ、１５Ａ…ピアシングチップ、１６…インジェクションチップ、１７…ピペットチップ、１８Ａ…係止部、１８Ｂ…係止部、２１…チップ本体、２２…補強フィルム、２３…反応空間、２３ａ…注入空間、２３ｂ…試薬封入空間、２３ｃ…流路、２４…確認空間、２５…試薬、２６…第一板状部、２６ａ…反応空間用凹部、２７…第二板状部、２７ａ…面、３１…リザーバ、３２…注射針、３３…円筒部、３４…フランジ部、３５…保持部、３６…開口、３７…保持穴、３８…リブ、３９…溝、４１…ベベル、４２…針管、４３…針基、４４…刃部、４５…第一円筒部、４６…第二円筒部、４７…フランジ部、４８…刃、４９…凹部、５０…挿入部、５１…段部、５２…凸部（嵌合部）、５３…溝（エアベント）、５３Ａ…溝部、５３Ｂ…溝部、５４…開口、５５…貫通穴（エアベント）、Ａ…内部空間。

Claims (7)

1. 遺伝子検査装置に用いられるチップセットであって、
   試薬が充填された試薬容器の蓋部を破って前記試薬容器を開封するピアシングチップと、
   標的遺伝子の核酸が含まれた試料溶液をマイクロチップに注入するインジェクションチップと、を備え、
   前記インジェクションチップは、内部空間に前記試料溶液を溜めるリザーバと、前記リザーバから突出する注射針と、を有し、
   前記リザーバには、前記内部空間を前記注射針の反対側に開放する開口が形成されており、
   前記ピアシングチップは、前記インジェクションチップと嵌合して前記インジェクションチップと前記ピアシングチップとを連結させる嵌合部を有する、
   チップセット。
2. 前記ピアシングチップは、前記開口から前記リザーバに挿入される挿入部を有し、
   前記嵌合部は、前記挿入部が前記リザーバに挿入された際に前記インジェクションチップと嵌合する、
   請求項１に記載のチップセット。
3. 前記嵌合部は、前記挿入部の外周面から突出する凸部であり、
   前記凸部は、前記挿入部が前記リザーバに挿入された際に前記リザーバの内周面に押圧される、
   請求項２に記載のチップセット。
4. 前記ピアシングチップ及びインジェクションチップの少なくとも一方は、前記インジェクションチップと前記ピアシングチップとが連結された状態において前記リザーバの内部空間を外部に通気させるエアベントを更に有する、
   請求項３に記載のチップセット。
5. 前記エアベントは、前記ピアシングチップの外周面に形成された溝である、
   請求項４に記載のチップセット。
6. 前記ピアシングチップは、前記リザーバの前記開口側の端面が当接される段部を有し、
   前記溝は、前記段部にも形成されている、
   請求項５に記載のチップセット。
7. 前記ピアシングチップは、先端が尖った刃部を有し、
   前記刃部は、放射状に延びて刃先が多角錐の稜線を成す複数の刃を有する、
   請求項１〜６の何れか一項に記載のチップセット。
   

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