WO2004011925A1 - 塩基配列検出装置及び塩基配列自動解析装置 - Google Patents

Abstract

塩基配列検出チップ（２１）上に設けられ、チップカートリッジ上蓋（１１２）及びシール材（２４ａ）により薬液又はエアの流れる方向に沿って設けられた流路（６０１）と、流路（６０１）に沿って１つずつ複数設けられ、プローブが固定化される作用極（５０１）と、流路の内周面に作用極（５０１）の各々に対応して１つずつ複数設けられ、各々がチップ表面に平行な平面に位置するように配置された対極（５０２）と、流路（６０１）の内周面に作用極５０１の各々に対応して１つずつ複数設けられ、各々がチップ表面に平行な平面に位置するように配置された参照極（５０３）と、流路（６０１）の上流側から流路（６０１）内に薬液又はエアを送入する送入ポート（１１６ａ）と、流路の下流側から流路内の薬液又はエアを送出する送出ポートと、流路（６０１）内に試料を注入する試料注入口（１１９）からなる。

Description

明 細 書

塩基配列検出装置及び塩基配列自動解析装置

技術分野

本発明は、 塩基配列を検出する塩基配列検出装置と、 こ の 塩基配列検出装置を 自動で制御し、 測定信号を自動解析する 塩基配列自動解析装置に関する。

背景技術

従来は、 例えば、ハイ プリ ダイゼーショ ンのみを行 う 装置 このハイ プリ ダイゼーショ ンの後に揷入剤を添加 した後の電 気化学測定のみを行う装置、 も し く は、 ハイ プリ ダイゼーシ ョ ンからバ ッ フ ァ によ る洗浄までを自動で行 う装置は、 それ ぞれ存在 していた （例えば特許文献 1 ： 特表平 9 一 5 0 4 9 1 0 号公報） 。

前述したよ う な装置を用いて測定を行った場合、 各工程が 終了する と、 作業者は、 サンプルを次の工程のための装置に マニ ュ アルで移送する必要があるため、 時間的に拘束される また、 工程間の移送に作業者が関与するため、 各サンプル間 のデータの再現性に乏 しい、 とい う 問題があった。

一方、 反応を行わせるためのセル内の反応条件いかんによ り 測定結果が変動する問題もあった。 複数の作用極を有する 3電極系で測定する場合、 各作用極での反応環境がまちまち で、 検出結果にもばらつきがあった。

発明の開示

本発明の 目的は、 電気化学反応特性の均一性が高く 、 検出 の信頼性が高い塩基配列検出装置を提供する こ と にある。 また、 本発明の別の目的は、 反応から送液、 測定までの自 動で行う こ とができ る塩基配列自動解析装置を提供する こ と にある。

この発明の一の観点によれば、 流路内における試料と所定 の塩基配列を有するプローブの反応に基づき試料中の塩基配 列を検出する塩基配列検出装置であって、 基板と 、 この基板 上に設け られ、 薬液又はエアの流れる方向に沿って設け られ た流路と、 前記基板上に前記流路に沿つて複数設け られ、 前 記プローブが固定化される作用極と、 前記流路の内周面に前 記作用極に対応 して設け られ、 各々が前記基板表面に対向す る第 1 の面に位置する よ う に配置され、 前記作用極と の間に 電位差を与える対極と、 前記流路の内周面に前記作用極に対 応して設け られ、 各々が前記基板表面に対向する第 2 の面に 位置する よ う に配置され、 前記作用極に検出電圧をフ ィ ー ド バック させる参照極と、 前記流路に開 口 し、 前記流路の上流 側から前記流路内に薬液又はエアを送入する送入ポー ト と、 前記流路に開口 し、 前記流路の下流側から前記流路内の薬液 又はエアを送出する送出ポー ト と、 前記流路内に試料を注入 する試料注入口 と を具備してなる塩基配列検出装置が提供さ れる。

また、 本発明の別の観点によれば、 セル上面、 セル側面及 びセル底面によ り 定められるセル内における試料と所定の塩 基配列を有するプローブの反応に基づき試料中の塩基配列を 検出する塩基配列検出装置であって、 基板と、 この基板上に 薬液又はエアの流れる方向に沿って 1 つずつ複数設け られ、 前記プローブが固定化される作用極と を備え、 前記セル底面 を定める塩基配列検出チップと、 前記作用極に対応して設け られ、 各々が前記基板表面に対向する第 1 の面に位置する よ う に配置され、 前記作用極との間に電位差を与える対極と、 前記作用極に対応して複数設け られ、 各々 が前記基板表面に 対向する第 2 の面に位置するよ う に配置され、 前記作用極に 検出電圧をフィ ー ドバック させる参照極とが薬液又はエアの 流れる方向に沿って設けられたチップカー ト リ ッジ上蓋と、 前記作用極、 対極及び参照極近傍の断面が等しい流路が形成 される よ う に前記チップカー ト リ ッジ上蓋と前記基板表面と の間に狭着固定されて前記セル上面及ぴセル側面を定めるシ ール材と、 前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設けられ、 薬液又 はエアの流れる方向の上流側から前記セル内に薬液又はエア を送入する送入ポー ト と、 前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設 けられ、 薬液又はエアの流れる方向の下流側から前記セル内 の薬液又はエアを送出する送出ポー ト と、 前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設け られ、 前記セル内に試料を注入する試料注 入口 と を具備 してなる塩基配列検出装置が提供される。

さ らに本発明の別の観点によれば、 上述したよ う な塩基配 列検出装置と、 前記送入ポー トに連通 し、 該送入ポー ト を介 して前記流路内に薬液又はエアを供給する第 1 の配管と、 前 記第 1 の配管の薬液又はエアの流量を制御する第 1 の弁と を 備えた供給系 と、 前記送出ポー ト に連通し、 該送出ポー ト を 介して前記流路内から薬液又はエアを排出する第 2 の配管と 前記第 2 の配管の薬液又はエアの流量を制御する第 2の弁と 第 2 の配管に設け られ、 前記流路内から薬液又はエアを吸い 上げるポンプと を備えた排出系 と、 前記作用極と対極と の間 に電位差を与える電圧印加部を備えた測定系 と、 前記塩基配 列検出チップの温度を制御する温度制御機構と、 前記供給系 の第 1 の弁と、 前記排出系の第 2 の弁及びポンプと、 前記測 定系の前記電圧印加部と、 前記温度制御機構と を制御 し、 前 記作用極又は前記対極から電気化学反応信号を検出 し、 この 電気化学反応信号を測定データ と して格納する制御機構と、 前記制御機構に制御条件パラメ ータ を与えて前記制御機構を 制御する と と もに、 前記測定データ に基づいて塩基配列の解 析処理を実行する コ ンピュータ と を具備してなる塩基配列自 動解析装置が提供される。

さ らに本発明の別の観点によれば、 流路内における試料と 所定の塩基配列を有するプローブの反応に基づき試料中の塩 基配列を 自動解析する塩基配列自動解析装置であって、 主表 面を有し、 該主表面にパッ ドを有する基板と 、 前記主表面上 に前記流路に沿って複数設け られ、 前記プローブが固定化さ れる電極と、 参照極及び対極が設け られ、 主面と平坦な裏面 と を有し、 前記裏面が前記基板の主表面上に接触して配置さ れるシール部材本体と 、 前記裏面に形成され、 前記電極との 間に間隙を設けて前記流路を形成する溝部と 、 前記流路のー 端に連通 し前記基板の主表面から離間 した位置で前記主面の 第 1 の位置に開口する第 1 のポー ト と、 前記流路の他端に連 通し前記基板の主表面から離間 した位置で前記主面の第 2の 位置に開 口する第 2 のポー ト と を有するシール部材と、 前記 シール部材本体の裏面を前記基板の主表面上に接触させて固 定するカセ ッ ト本体とを備えたカセ ッ ト と 、 前記第 1 のポー トから供給される薬液又はエアの切替を行 う 第 1 のバルブと 前記第 2 のポー トか ら排出される薬液又はエアの切替を行う 第 2 のバルブと、 前記第 1 のバルブに接続された第 1 のノ ズ ルと 、 前記第 2 のバルブに接続された第 2 のノ ズルと がー体 的に形成されたバルブュ - ッ ト と、 前記バルブュニッ ト に固 定され、 電気コネク タが設け られたプローブユニ ッ ト と、 前 記バルブュ -ッ ト又は前記カセ ッ ト を駆動 して前記第 1 のノ ズルを前記第 1 のポー ト に位置決め して連通させ、 かつ前記 第 2 のノ ズルを前記第 2 のポー ト に位置決め して連通させる と と もに、 前記基板上の前記パッ ドに対して前記プローブュ -ッ トの前記電気コネク タ を位置決め して前記パッ ドと前記 電気コネク タを電気的に接続する駆動機構と、 前記基板に測 定信号を入力 し、 かつ前記基板からの電気信号を取得する測 定機構と、 前記測定機構から得られた電気信号を解析する コ ンピュータ と を具備 してなる塩基配列自動解析装置が提供さ れる。

また、 装置に係る本発明は、 その装置によ り 実現される方 法の発明 と しても成立する。

また、 装置または方法に係る本発明は、 コ ンピュータに当 該装置を制御する手順を実行させるためのプロ グラム、 この プロ グラムを記録したコ ンピュータ読取り 可能な記録媒体と しても成立する。

図面の簡単な説明 図 1 は本発明の第 1 実施形態に係る塩基配列検出装置の 全体構成を示す概念図。

図 2 A乃至図 2 Dは同実施形態に係るチップカー ト リ ッ ジの構成の詳細を示す図。

図 3 は同実施形態に係る上蓋固定ねじで固定する前の支 持体とチップカー ト リ ッジ上蓋を示す図。

図 4 は同実施形態に係る塩基配列検出チップを実装した プリ ン ト基板の詳細な構成を示す図。

図 5 A乃至 5 Cは同実施形態に係るセル及びセルに通 じ る薬液供給系統を示す図。

図 6 A及ぴ 6 B は同実施形態に係るセルの変形例を示す 図。

図 7 A及び 7 B は同実施形態に係るセル近傍の各構成要 素のよ り 詳細な構成を示す図。

図 8 は同実施形態に係るセルの上面図。

図 9 は同実施形態に係るセルの変形例の上面図。

図 1 0 は同実施形態に係るセルの形状の変形例の断面図 図 1 1 は同実施形態に係るセルの形状の変形例の断面図 図 1 2 は同実施形態に係る検出用流路の変形例の上面図 図 1 3 A及び 1 3 Bは同実施形態に係るセルの構成の変 形例を示す図。

図 1 4 は同実施形態に係るシール材の構成の一例を示す 図。

図 1 5 乃至 1 5 Dは同実施形態に係る塩基配列検出チ ップ及ぴプリ ン ト基板の製造方法の工程断面図。 図 1 6 は同実施形態に係る塩基配列検出チップの上面図 図 1 7 は同実施形態に係る送液系の具体的な構成の一例 を示す図。

図 1 8 は同実施形態に係る送液系を用いた塩基配列検出 のための送液工程のフローチヤ一 ト を示す図。

図 1 9 は同実施形態に係る測定系の具体的な構成を示す 図。

図 2 0 は従来のポテンシォ · スタ ツ トの構成を示す図。 図 2 1 A乃至 2 1 Eは同実施形態に係る電圧特性を示す 図。

図 2 2 A乃至 2 2 Dは従来のポテンシォ ■ スタ ツ ト の電 圧特性を示す図。

図 2 3 は同実施形態に係るポテ ンシォ · スタ ツ ト と従来 のポテンシォ ' スタ ツ トにおける対極に印加される電流 Z電 圧特性曲線を示す図。

図 2 4 は同実施形態に係るポテ ンシォ · スタ ツ ト の変形 例を示す図。

図 2 5 は同実施形態に係るポテンシォ · スタ ツ ト の変形 例を示す図。

図 2 6 は同実施形態に係るポテ ンシォ · スタ ツ ト の変形 例を示す図。

図 2 7 は同実施形態に係る ポテンシォ · スタ ツ ト の変形 例を示す図。

図 2 8 は同実施形態に係る制御機構及びコ ンピュータの 他の構成要素と の関連性を示す概念図。 図 2 9 は同実施形態に係る制御機構の詳細な構成の一例 を示す図。

図 3 0 は同実施形態に係る測定データ解析手法の一例を 示す図。

図 3 1 は同実施形態に係る型判定フィルタ リ ング処理の フローチヤ一 ト を示す図。

図 3 2 は同実施形態に係る型判定処理の一例を示す図。 図 3 3 は同実施形態に係る塩基配列検出装置を用いた塩 基配列の自動解析手法のシーケ ンス図。

図 3 4 は同実施形態に係るセルの構成の変形例を示す図 図 3 5 は本発明の第 2実施形態に係る塩基配列自動解析 装置の全体構成を示す図。

図 3 6 は同実施形態に係るカ セ ッ ト の概観斜視図。

図 3 7 は同実施形態に係るカセッ ト上蓋の斜視図。

図 3 8 は同実施形態に係るカセッ ト下蓋の構成を示す図 図 3 9 は同実施形態に係るパッキ ンの斜視図。

図 4 0 は同実施形態に係るパッキ ンの上面図。

図 4 1 は同実施形態に係る基板上面図。

図 4 2 は同実施形態に係るカ セ ッ ト の組立完成図。

図 4 3 は同実施形態に係るカセッ トの組立完成図。

図 4 4 は同実施形態に係るカセッ ト側面の断面図。

図 4 5 は同実施形態に係る流路の詳細を示す図。

図 4 6 は同実施形態に係るパッキ ン先端形状の詳細な構 成を示す図。

図 4 7 は同実施形態に係るパッキ ン先端形状の詳細な構 成を示す図。

図 4 8 は同実施形態に係るパッキン先端形状の詳細な構 成を示す図。

図 4 9 は同実施形態に係るパッキン先端形状の詳細な構 成を示す図。

図 5 0 は同実施形態に係るパッキン先端形状の詳細な構 成を示す図。

図 5 1 は同実施形態に係るパッキン先端形状の詳細な構 成を示す図。

図 5 2 は同実施形態に係るバルブュニッ トの全体構成を 示す図。

図 5 3 は同実施形態に係るバルブュニッ トの機能構成図 図 5 4 A乃至 5 4 Dは同実施形態に係る ノ ズル先端形状 の詳細な構成を示す図。

図 5 5 A及び 5 5 B は同実施形態に係るパッキンと ノ ズ ルの構成を示す図。

図 5 6 は同実施形態に係るカセッ ト装着動作時の塩基配 列自動解析装置の構成の一例を示す図。

図 5 7 A及ぴ 5 7 Bは同実施形態に係るプローブュニッ トの詳細な構成を示す図。

図 5 8 は同実施形態に係るプローブュニ ッ ト及ぴパルプ ュニッ トの詳細な構成を示す図。

図 5 9 は同実施形態に係るカセ ッ トの変形例を示す図。 図 6 0 A及ぴ 6 0 Bは同実施形態に係るカセ ッ ト の変形 例におけるカセ ッ ト固定手法を説明するための図。 図 6 1 は同実施形態に係る別のバルブュニッ トの一例を 示す図。

図 6 2 は同実施形態に係る別のバルブュニッ トのー例を 示す図。

図 6 3 は同実施形態に係る別のバルブュニッ トの一例を 示す図。

図 6 4 は同実施形態に係る別のパルプュニッ トの一例を 示す図。

図 6 5 は同実施形態に係る別のバルブュニッ トの機能構 成例を示す図。

図 6 6 A及び 6 6 B は同実施形態に係る液揺動機構の一 例を示す図。

図 6 7 A及び 6 7 Bは同実施形態に係るシールが有る場 合と無い場合のカセ ッ トの構成の一例を示す図。

図 6 8 は同実施形態に係るシール検出動作を説明するた めの図。

図 6 9 A及び 6 9 Bは同実施形態に係るカセ ッ ト検出動 作を説明するための図。

図 7 0 は同実施形態に係る測定準備処理のフ ロ ーチヤ一 ト の一例を示す図。

図 7 1 は同実施形態に係る電気的接続の有無の判別手法 を説明するため の図。

図 7 2 は同実施形態に係る 自動解析の動作のフ ロ ーチヤ 一ト を示す図。

図 7 3 は同実施形態に係る制御機構と他の構成要素の機 能ブロ ック 図。

図 7 4 A乃至 7 4 Cは同実施形態に係る ノ ズル とノ、。ツキ ンの組合せの一例を示す図。

癸明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照 しなが ら本発明の実施形態を説明する。

(第 1 実施形態）

図 1 は本発明の第 1 実施形態に係る塩基配列自動解析装置 の全体構成を示す概念図である。 図 1 に示すよ う に、 塩基配 列自動解析装置 1 は、 チップカー ト リ ッジ 1 1 (塩基配列検 出装置） と 、 測定系 1 2 と、 送液系 1 3 と温度制御機構 1 4 から構成される。 チップカー ト リ ッジ 1 1 と測定系 1 2 は電 気的に接続される。 送液系 1 3 は、 チップカー ト リ ッジ 1 1 に設けられた流路と イ ンタ フ ェース部を介して物理的に接続 される。 温度制御機構 1 4 は、 チップカー ト リ ッジ 1 1 の温 度制御を行 う。

これら測定系 1 2 、 送液系 1 3及び温度制御機構 1 4 は制 御機構 1 5 によ り制御される。 制御機構 1 5 は、 コ ン ビユー タ 1 6 に電気的に接続されており 、 こ の コ ン ピュータ 1 6 に 備え られたプロ グラムによ り 、 制御機構 1 5 が制御される。 本実施形態では、 チップカー ト リ ッジ 1 1 、 測定系 1 2 、 送 液系 1 3及び温度制御機構 1 4 を測定ュニ ッ ト 1 0 と称する チップカー ト リ ッジ 1 1 には、 D N Aプローブが固定化さ れる塩基配列検出チップ 2 1 が実装されたプリ ン ト基板 2 2 が取 り付け られて用いられる。

以下の実施形態では、 検出の目的とする D N Aの塩基配列 を標的塩基配列と呼ぶ。 そ して、 この標的塩基配列と は相捕 性があり 、 この標的塩基配列と選択的に反応する塩基配列を 標的相補塩配列と呼ぶ。 この標的相補塩基配列を含む D N A プロ ーブが塩基配列検出チップ 2 1 の作用極に固定化される， 塩基配列検出チップ 2 1 のセル内に導入される試料 （検体溶 液） には、 検査の対象と なる D N Aが含まれている。 こ の検 査の対象と なる D N Aの塩基配列を検体塩基配列と呼ぶ。

こ の実施形態の塩基配列検出装置では、 この検体塩基配列 と標的相補塩基配列をハイ ブリ ダィゼーシヨ ンさせる。 この ハイ ブリ ダイゼーショ ン反応の有無をバッフ ァ、 揷入剤導入 後にモニタ リ ングする。 これによ り 、 試料中に標的塩基配列 が含まれているか否かが判別される。

図 2 A乃至 2 Dはチップカー ト リ ッジ 1 1 の詳細な構成を 示す図であ り 、 図 2 Aは上面力 ら見た図、 図 2 Bは A— A方 向から見た図、 図 2 Cは B — B方向から見た部分透視断面図 図 2 Dはチップカー ト リ ッジ 1 1 の一構成要素である支持体

1 1 1 を裏面から見た図を示している。

チップカー ト リ ッジ本体 1 1 0 は、 支持体 1 1 1 とチップ カー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 力、らなる。 支持体 1 1 1 は、 プリ ン ト基板 2 2 を下部側から支持する。 チップカー ト リ ッジ上蓋

1 1 2は、 この支持体 1 1 1 と と もにプリ ン ト基板 2 2 を上 部側から挟み込み固定支持する。

チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の側部には 2つの開 口が設 け られている。 開口 の う ちの 1 つにはイ ンタ フェース部 1 1

3 a が、 他の 1 つにはイ ンタ フェース部 1 1 3 b が接続され ている。 これらイ ンタ フェース部 1 1 3 a 及ぴ 1 1 3 b は、 送液系 1 3 とチップカー ト リ ッジ 1 1 のイ ンタフェース と し て機能する。

これらイ ンタ フェース部 1 1 3 a 及び 1 1 3 b の内部には それぞれ流路 1 1 4 a 及ぴ 1 1 4 b が設け られている。 流路 1 1 4 a を介 して、 送液系 1 3 上流側からの薬液やエアをチ ップカー ト リ ッジ 1 1 内部に送入する。 流路 1 1 4 b を介し て、 チップカー ト リ ッジ 1 1 内の試料、 薬液及びエアを送液 系 1 3下流側に送出する。

図 2 A乃至 Cでは、 流路 1 1 4 a及び 1 1 4 b は破線で示 されている。 これら流路 1 1 4 a 及び 1 1 4 b は、 イ ンタ フ エース部 1 1 3 a及ぴ 1 1 3 b 力 らチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 内まで連通してお り 、 さ らにはセル 1 1 5 に通じてい る。 セル 1 1 5 は、 塩基配列検出チップ 2 1 と この塩基配列 検出チップ 2 1 に導入される各種溶液との電気化学反応を生 じさせるために設け られる領域である。 このセル 1 1 5 は、 塩基配列検出チップ 2 1 が実装されたプリ ン ト基板 2 2 の四 隅がこのチップカー ト リ ッジ 1 1 のチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 に基板固定ねじ 2 5 によ り 固定化されている場合に、 塩基配列検出チップ 2 1 と シール材 2 4 a 、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 に囲まれた閉空間領域で定め られる。 塩基配 列検出チップ 2 1 を実装したプリ ン ト基板 2 2 がチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 に固定化された状態で、 支持体 1 1 1 と チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 によ り プリ ン ト基板 2 2 がシ ール材 2 4 a を挟んで保持される。 さ らに、 上蓋固定ねじ 1 1 7 によ り チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 が固定される。 こ れによ り 、 流路 1 1 4 a 力 らセル 1 1 5 を介 して流路 1 1 4 b まで連通 した各種薬液やエアの注入 · 吐出経路が定め られ る。 なお、 塩基配列検出チップ 2 1 は、 プリ ン ト基板 2 2 に 封止樹脂 2 3 によ り 封止されている。

セル 1 1 5 の上面に位置するチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 には、 送入ポー ト 1 1 6 a 及び送出ポー ト 1 1 6 b が設け られている。 送入ポー ト 1 1 6 a は、 チップカー ト リ ッジ上 蓋 1 1 2 の側面から底面まで貫通 し、 セル孔部 1 1 5 a でチ ップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の底面に開口 している。 送出ポ ー ト 1 1 6 b は、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の別の側面 から底面まで貫通 し、 セル孔部 1 1 5 b でチップカー ト リ ッ ジ上蓋 1 1 2 の底面に開口 している。 送入ポー ト 1 1 6 a が 流路 1 1 4 a に、 送出ポー ト 1 1 6 b が流路 1 1 4 b に接続 される こ と によ り 、 流路 1 1 4 a とセル 1 1 5 ， 流路 1 1 4 b とセル 1 1 5 が連通する。

プ リ ン ト基板 2 2表面であってセル 1 1 5 から離間 した位 置に、 電気コネク タ 2 2 a が設定されている。 電気コネク タ 2 2 a は、 プリ ン ト基板 2 2 の基板本体の リ ー ドフ レームと 電気的に接続されてい る。 また、 こ の基板本体の リ ー ドフ レ ームは、 塩基配列検出チップ 2 1 の各種電極と リ ー ドな どに よ り 電気的に接続されている。 こ の電気コネク タ 2 2 a に測 定系 1 2 の端子を接続する こ と によ り 、 塩基配列検出チップ 2 1 で得られる電気信号を、 プリ ン ト基板 2 2の所定の位置 に設けられた所定の端子を介して、 さ らには電気コネク タ 2 2 a を介 して測定系 1 2 に出力する こ とができ る。

図 2 D に示すよ う に、 支持体 1 1 1 はコの字型をしてお り 中央に切 り 込み部 1 1 1 a が設け られている。 こ の切 り 込み 部 1 1 1 a はプリ ン ト基板 2 2 よ り も小さ く 、 塩基配列検出 チップ 2 1 よ り も大き な形状と なっている。 これによ り 、 支 持体 1 1 1 によるプリ ン ト基板 2 2 の支持機能を保ちつつ、 塩基配列検出チップ 2 1 に支持体 1 1 1 を介さずに温度制御 機構 1 4 を接して配置する こ とができ る。 1 1 7 a はねじ孔 であ り 、 上蓋固定ネジ 1 1 7 が固定される。

塩基配列検出チップ 2 1 の温度を調節する温度制御機構 1 4 と しては、 例えばペルティエ素子が用い られる。 これによ り 、 ± 0 . 5 °Cの温度制御が可能である。 D N Aの反応は、 室温に比較的近い温度範囲において行う のが一般的である。 従って、 ヒーターのみでの温度制御は安定性に乏しい。 また 温度プロ フ ァ イ ルによ り 、 D N Aの反応を制御する必要があ るため、 別に冷却機構が必要になってきて しま う。 その点、 ペルテ ィ エ素子は、 電流の向きを変える こ と によ り 、 加熱 - 冷却いずれも可能であるため、 最適である。

図 3 は上蓋固定ねじ 1 1 7 で固定する前の支持体 1 1 1 と チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 を示す図である。 図 3 に示す よ う に、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 に、 塩基配列検出チ ップ 2 1 が実装されたプリ ン ト基板 2 2 の四隅が基板固定ね じ 2 5 で固定されている。 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 に は、 シール材 2 4 a が一体化されている。 従って、 塩基配列 検出チップ 2 1 上に、 シール材 2 4 a とチップカー ト リ ッジ 上蓋 1 1 2 で囲まれたセル 1 1 5 が定め られる。 さ ら に、 上 蓋固定ねじ 1 1 7で支持体 1 1 1 にチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 が固定されて用いられる。 なお、 基板固定ねじ 2 5 は プリ ン ト基板 2 2 の裏面側から固定しても、 表面側から固定 しても よい。 このよ う に、 チップカー ト リ ッ ジ上蓋 1 1 2 に プリ ン ト基板 2 2 を固定化する こ と によ り 、 塩基配列検出チ ップ 2 1 、 シール材 2 4 a 及びチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の間の密着性を確実に保持する こ とができ る。

図 4 は塩基配列検出チップ 2 1 を実装したプリ ン ト基板 2 2 の詳細な構成を示す図である。 図 4 に示すよ う に、 プリ ン ト基板 2 2上には、 塩基配列検出チップ 2 1 が封止榭脂 2 3 によ り 封止されている。 塩基配列検出チップ 2 1 上には、 作 用極 5 0 1 が設けられている。 こ の作用極 5 0 1 は、 図 4 の 矢印で示される薬液及びエアの流れる方向に沿って 1 つずつ 設け られている。 薬液及びエアの流れる方向は、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2及ぴシール材 2 4 a によ り塩基配列検出 チップ 2 1 上の作用極 5 0 1 の周囲に矢印で示す方向に沿つ た空間を残して密閉する こ と によ り 定め られる。 破線で示さ れた領域は、 シール材 2 4 a が配置される領域である。 複数 の作用極 5 0 1 は、 こ の破線で示された領域に収まる よ う に 配置される。

プリ ン ト基板 2 2 の端部には電気コネク タ 2 2 a が設置さ れている。 塩基配列検出チップ 2 1 の作用極 5 0 1 と電気コ ネク タ 2 2 a は、 プリ ン ト基板 2 2表面に設けられた リ ー ド フ レームなどによ り 電気的に接続されている。 電気コネク タ 2 2 a に測定系 1 2 の信号イ ンタ フ ェ ースを接続する こ と に よ り 、 塩基配列検出チップ 2 1 の各電極と測定系 1 2 と を電 気的に接続するこ と ができ る。

図 5 Aは図 2 Aに示すセル 1 1 5及びセル 1 1 5 に通 じる 薬液供給系統を C 一 C方向から見た断面図、 図 5 Bはセル 1 1 5 近傍の上面図である。

図 5 Aに示すよ う に、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の底 面には、 高さ d _{4 2} の流路状凸部 1 1 2 a が設け られている そ して、 こ の流路状凸部 1 1 2 a には例えばス ク リ ー ン印刷 などによ り 予めシール材 2 4 a が印刷され、 シール材 2 4 a と一体的に形成されている。 これによ り 、 シール材 2 4 a と チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 と の位置決めを行 う こ と なく セル 1 1 5 を定める こ とができ、 セル 1 1 5 の組み立て工程 が簡便になる。 シール材 2 4 a は、 流路状凸部 1 1 2 a と塩 基配列検出チップ 2 1 との間に固定される。 これによ り 、 チ ップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 と塩基配列検出チップ 2 1 の間 に閉空間が定め られる。 こ の閉空間が試料や薬液とプローブ との電気化学反応を生じさせる反応室と してのセル 1 1 5 で ある。 セル 1 1 5 の底面は塩基配列検出チップ 2 1 によ り 定 められる。 セル 1 1 5 の側面はチップカー ト リ ッジ 1 1 2 に 設け られた流路状凸部 1 1 2 a 及びシール材 2 4 a の側部に よ り 定め られる。 セル 1 1 5 の上面はチップカー ト リ ッジ 1 1 2 の う ち流路状凸部 1 1 2 a が設け られていない部位によ り 定め られる。 これによ り 、 セル孔部 1 1 5 a 及び 1 1 5 b 以外は密閉 された閉空間が定め られ、 塩基配列検出チップ 2 1 と蓋 1 2 0 と の液密が保持される。 このセル 1 1 5 の高さ は約 0 . 5 m m程度に設定される。 こ こでは 0 . 5 m m程度 に設定しているがこの限り ではな く 、 0 . 1 m π！〜 3 m mの 範囲で設定するのが望ま しい。

セル 1 1 5 は、 上面カゝら見る と 図 5 B に示すよ う に細長の 流路 6 0 1 が配置された形状をなす。 図 5 Bでは、 送入ポー ト 1 1 6 a側のセル孔部 1 1 5 a 力 らセル孔部 1 1 5 b に向 けて同 じ路幅の 1 本の流路 6 0 1 が設け られてレヽる。 この 1 本の流路 6 0 1 は、 検出用流路 6 0 1 a と、 ポー ト接続流路

6 0 l b 及び 6 0 1 c 、 流路接続流路 6 0 1 d 力 らなる。 検出用流路 6 0 1 a は、 作用極 5 0 1 が配置される複数本 の流路である。 ポー ト接続流路 6 0 1 b は、 セル孔部 1 1 5 a に最も近い検出用流路 6 0 1 a をセル孔部 1 1 5 a に接続 する。 ポー ト接続流路 6 0 1 c は、 セル孔部 1 1 5 b に最も 近い検出用流路 6 0 1 a をセル孔部 1 5 b に接続する。 流路 接続用流路 6 0 1 d は隣り あ う検出用流路 6 0 1 a の端部同 士を接続して複数の検出用流路 6 0 1 a に薬液又はエアが流 れる方向を一方向に定める。 これによ り 、 ある検出用流路 6

0 1 a を流れた薬液又はエアは、 流路接続用流路 6 0 1 d に 流れ込み、 さ らに同 じ方向に隣り あ う 別の検出用流路 6 0 1 a に流れる。 また、 流路 6 0 1 a 〜 6 O l d のいずれも、 同 じ路幅及び断面を有してお り 、 その路幅は 0 . 5 mm〜 1 0 m mが望ま しい。

図 5 B において、 破線で囲まれ流路 6 0 1 が形成されてい ない領域は、 流路状凸部 1 1 2 a 及びシール材 2 4 a が設け られており 塩基配列検出チップ 2 1 と シール材 2 4 a が接す る領域である。 流路 6 0 1 が形成されている領域は、 流路状 凸部 1 1 2 a 及びシール材 2 4 a が設けられない領域である 送入ポー ト 1 1 6 a 及ぴ送出ポー ト 1 1 6 b は各々セル 1 1 5 の上面から上方に、 セル底面に対してほぼ垂直な方向に 所定の高さ まで延びている。 送入ポー ト 1 1 6 a 及び送出ポ ー ト 1 1 6 b はさ らにセル 1 1 5 の中心から互いに遠ざ力 る 方向にその流路が折れてお り 、 流路 1 1 4 a 及び 1 1 4 b に それぞれ接続される。 '

送出ポー ト 1 1 6 b は、 セル底面に対してほぼ垂直な方向 に所定の高さまで延ぴ、 さ らにセル 1 1 5 の中心から遠ざか る方向にほぼ直角に折れているが、 その折れ曲が り位置で 2 つの経路に分岐する。 その一つの経路は、 チップカー ト リ ツ ジ上蓋 1 1 2 の表面まで貫通し、 試料注入口 1 1 9 に通 じて いる。 これによ り 、 試料注入口 1 1 9 から注入された試料は 送出ポー ト 1 1 6 b を通ってセル 1 1 5 に導入される。 試料 注入口 1 1 9 と送出ポー ト 1 1 6 b の中心軸はほぼ一致して お り 、 試料注入口 1 1 9 の 口径は、 送液ポー ト 1 1 6 b の 口 径よ り も大き く 設定されている。 また、 試料注入口 1 1 9 近 傍に設けられ、 蓋 1 2 0 によ り 試料注入口 1 1 9 を塞ぐこ と ができ る。 これによ り 、 試料注入口 1 1 9 を利用せず、 薬液 を流路 1 1 4 a 力、らセル 1 1 5 を介して流路 1 1 4 b に循環 させる場合に薬液が試料注入口 1 1 9 から流出するのを防止 する こ とができ、 薬液の経路を確保する こ と ができる。 また 蓋 1 2 0 にはシール材 1 2 1 が設けられている。 このシール 材 1 2 1 が試料注入口 1 1 9 を密閉する こ と によ り 、 薬液の わずかな漏出を防止でき る。 図 5 Aの例では特に示していな いが、 送出ポー ト 1 1 6 b から流路 1 1 4 b に接続される経 路のみを残 して試料注入口 1 1 9 への経路を完全に塞ぐよ う な深さのシール材 1 2 1 を用いても よい。 この場合、 試料注 入口 1 1 9側への薬液やエアの滞留を低減するこ とができ る 以上の よ う な構成によ り 、 薬液は図 5 Aの矢印で示される 方向に、 流路 1 1 4 a 、 送入ポー ト 1 1 6 a 、 セル 1 1 5 (流路 6 0 1 ) ， 送出ポー ト 1 1 6 b 、 流路 1 1 4 b の順に 流れる こ と ができ る。 また、 試料は、 試料注入口 1 1 9 力、ら 注入され、 矢印の方向に送出ポー ト 1 1 6 b を通ってセル 1 1 5 内に導入される。 従って、 試料は送出側から注入される こ と と な り 、 薬液の供給の流れと試料の注入経路が逆に設定 されている。 これによ り 、 洗浄工程において、 試料の洗浄効 率を高める こ とができ る。

図 5 C は送入ポー ト 1 1 6 a と送出ポー ト 1 1 6 b と流路 6 0 1 と の最適な位置関係を示す図である。 送入ポー ト 1 1 6 a の外周はポー ト接続流路 6 0 1 b の外周 と接 している。 また、 送出ポー ト 1 1 6 b の外周はポー ト接続流路 6 0 1 c の外周 と離れている。 これによ り 、 薬液やエア送入の際に送 入ポー ト 1 1 6 a のポー ト隅近傍に生じやすい薬液残り ゃェ ァ残り を低減する こ とができる。 また、 薬液や送出の際に送 出ポー ト 1 1 6 b のポー ト隅で生じる送液速度のばらつきが 低減され得る。 さ らに、 エア残り などが低減され得る。

なお、 同図の破線で示すよ う に、 ポー ト接続流と 6 0 l b の外周に送入ポー ト 1 1 6 a の外周が重なっても よい。 この 場合、 ポー ト接続流路 6 0 1 b から送入ポー ト 1 1 6 a がは み出 した形状で形成され、 同様の効果を得られる。 もちろん 送入ポー ト 1 1 6 a と送出ポー ト 1 1 6 b の流路 6 0 1 と の 位置関係は図 5 Cに示 したものに限定されない。 送入ポー ト 1 1 6 a 側のポー ト接続流路 6 0 1 b との接続態様は、 両者 の外周が重な り を有する場合、 離れる場合の 3通 り が考え ら れる。 送出ポー ト 1 1 6 b側のポー ト接続流路 6 0 1 c と の 接続態様は、 両者の外周が接する場合、 重な り を有する場合 離れる場合の 3 通 り が考え られる。

図 6 Aは図 5 Aの破線で囲まれた部分の変形例であ り 、 図 6 B は図 6 Aのセル 1 1 5 を上面から見た概念図である。 図 6 Aに示すよ う に、 送入ポー ト 1 1 6 a はザグリ 孔 1 1 5 d を有する。 すなわち、 送入ポー ト 1 1 6 a はザグ リ 孔 1 1 5 d に向けて 口径が段階的に広がる。 送入ポー ト 1 1 6 a の開 口から離れた位置の口径はザグリ 孔 1 1 5 d の口径に比べて 小さ く なつている。 これを上面力 ら見る と、 図 6 B に示すよ う な位置関係と なる。 ザグ リ 孔 1 1 5 d は送入ポー ト 1 1 6 a の 口径 el よ り も大き な 口径 （！ ェ を有する。 送入ポー ト 1 1 6 a の外周 と流路 6 0 1 の内周はほぼ一致して配置され ている。 従って、 ザグ リ 孔 1 1 5 d の外周の一部はセル 1 1 5 の領域力 らはみ出 している。 なお、 ザグリ 孔 1 1 5 d の外 周は円形である必要は無い。 例えば図 6 B に示すよ う に、 直 線 1 1 5 c と平行な方向の孔幅がそれに垂直な方向の孔幅よ り も小さ く 設定されていて もよい。 なお、 こ の図 6 A及ぴ 6 Bではザグリ 孔 1 1 5 d を送入ポ ー ト 1 1 6 a に設ける場合を示したが、 送出ポー ト 1 1 6 b に同 じよ う なザグリ 孔を設けても よい。

こ のよ う に、 セル 1 1 5 の開 口部にザグリ 孔 1 1 5 d を設 ける こ と によ り 、 セル 1 1 5への導入口がロー ト状の形状に なる。 これによ り 、 薬液や気泡を吸い出 しやすく 、 薬液や気 泡がセル 1 1 5 内に残り にく いとい う効果を有する。

図 7 A、 7 B及び図 8 は、 セル 1 1 5 の詳細な構成を示す 図である。 図 7 Aはセル孔部 1 1 5 a と 1 1 5 b を結んだ直 線で切断された断面図、 図 7 B は塩基配列検出チップ 2 1 に チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 が固定される様子を示す図、 図 8 はセノレ 1 1 5 の上面図である。

図 7 Aに示すよ う に、 検出用流路 6 0 1 a がほぼ等間隔に 複数形成されている。 図 7 Aの左側に示される検出用流路 6 0 1 a の断面を奥側から手前側に薬液又はエアが流れる場合 中央の検出用流路 6 0 1 a はこれと は逆の方向、 すなわち手 前側から奥側に流れる。 左側に示される検出用流路 6 0 1 a はさ らにこれと は逆の方向、 すなわち奥側から手前側の方向 に流れる。 この よ う に、 隣り 合 う検出用流路 6 0 l a の薬液 又はエアの流れる方向は逆向き と なる。

これら検出用流路 6 0 1 a を薬液又はエアの流れる方向に 対して垂直な断面で切断する と、 すべて同 じ長方形の断面形 状をな し、 かつ電極配置も同一である。

検出用流路 6 0 1 a の底面は塩基配列検出チップ 2 1 によ 定められる。 検出用流路 6 0 1 a の各々 の底面には作用極 5 0 1 がそれぞれ 1 つ形成されている。

検出用流路 6 0 1 a の側面はチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2から凸設された流路状凸部 1 1 2 a 及ぴシール材 2 4 a に よ り 定め られる。 この流路側面、 すなわち流路状凸部 1 1 2 a の側部には、 流路底面から所定の高さにそれぞれ参照極 5 0 3 が固定されている。 このよ う に、 複数の参照極 5 0 3 は チップ表面と平行な平面上であってチップ表面と対向する面 に位置し、 かつその平面は作用極 5 0 1 が設け られている平 面よ り も高い平面に位置する。

検出用流路 6 0 1 a の上面は流路状凸部 1 1 2 a が設けら れていないチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2底面によ り 定め ら れる。 この流路上面にはそれぞれ対極 5 0 2 が固定されてい る。 このよ う に、 複数の対極 5 0 2 はチップ底面と平行な平 面上であってチップ表面 と対向する面に位置し、 かつその平 面は作用極 5 0 2や参照極 5 0 3 が設けられている平面よ り も高い平面に位置する。

この よ う に、 作用極 5 0 1 、 対極 5 0 2及ぴ参照極 5 0 3 は、 それぞれ異なる平面に三次元配置されている。

シール材 2 4 a はチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の流路状 凸部 1 1 2 a に予め印刷等によ り 固定化されている。 従って セル 1 1 5 を組み立てる際には、 シール材 2 4 a が一体化し たチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 を塩基配列検出チップ 2 1 に対して図 7 Bの矢印に示す方向に押圧する。 これによ り 、 シール材 2 4 a を介してチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 と塩 基配列検出チップ 2 1 の間に図 7 Aに示すよ う な周囲が密閉 された流路 6 0 1 が定め られる。

図 8 に示すよ う に、 作用極 5 0 1 ， 対極 5 0 2 及び参照極 5 0 3 からなる 3電極が各検出用流路 6 0 1 a に、 薬液又は エアの流れる方向に等間隔に配置されている。 こ の 3 電極は それぞれ薬液又はエアの流れる方向に対して垂直な平面に配 置されている。

なお、 図 8 の例では、 上面から見て作用極 5 0 1 ， 対極 5 0 2及ぴ参照極 5 0 3 の位置関係が流路の方向にかかわらず 同 じマ ト リ ク ス状の配置を示したがこれに限定されない。 図 9 に示すよ う に、 隣り 合う 検出用流路 6 0 1 a における流路 断面の構造を薬液又はエアの流れる方向に沿って左右逆転さ せても よい。 この場合、 いずれの検出用流路 6 0 1 a でも対 極 5 0 2 は流れる方向に向かって流路の右側の側面に配置さ れる。 これによ り 、 薬液又はエアの流れる方向にすべて同一 形状の 3 電極配置が実現でき る。 作用極 5 0 1及び対極 5 0 2 の位置関係を、 流路断面において左右対称に配置しない場 合には、 こ の参照極 5 0 3 と 同 じよ う に、 隣り 合 う検出用流 路 6 0 1 a の流路断面において左右逆転させた位置に配置さ れる よ う にでき る。

こ のよ う に、 同 じ断面形状流路に薬液又はエアの流れる方 向に沿ってそれぞれ 1 つずつ作用極 5 0 1 、 対極 5 0 2及ぴ 参照極 5 0 3 力 S 3電極 1組と して設け られ、 かつこれら 3電 極の位置関係が同じで流路形状も同 じ構成と なっている。 作 用極 5 0 1 から見れば、 作用極 5 0 1 に対する流路底面、 側 面及び上面への距離、 作用極 5 0 1 から対応する対極 5 0 2 参照極 5 0 3 に対する位置関係が同 じになっている。 これに よ り 、 各 3 電極で検出される電気化学信号特性の均一性が向 上する。 その結果、 検出の信頼性が向上する。

こ こでは、 対極 5 0 2 、 参照極 5 0 3 がそれぞれ対応する 作用極 5 0 1 に対して分離された配置しているが、 これに限 定される ものではない。 対極 5 0 2 も しく は参照極 5 0 3 が あるいはそれらのいずれもが複数電極連結された構成と なつ ていても よい。 その場合、 それぞれの電極における各作用極 から最も近傍の領域が対極や参照極と して機能する。

また、 流路の断面形状は上述 した図 7 Aの構成に限定され ない。 流路の断面形状の変形例を図 1 0 に示す。

図 1 0 に示すよ う に、 検出用流路 6 0 1 e は塩基配列検出 チップ 2 1 を流路底面と し、 その流路側面が流路状凸部 1 1 2 a の側面によ り 定め られている。 この検出用流路 6 0 1 e は流路底面から高い位置ではその路幅が狭く な り 、 最も高い 頂部で路幅が無く なる よ う になつている。 すなわち、 流路上 面、 あるいはセル上面と流路側面、 あるいはセル側面と の境 界が明確に定め られていない。 流路頂部近傍に対極 5 0 2が 固定される。 対極 5 0 2が形成される平面と作用極 5 0 1 が 形成される平面と の間に位置する平面に、 参照極 5 0 3 が流 路側面の流路状凸部 1 1 2 c に固定されている。 この流路断 面形状の場合も、 3電極の位置関係は図 7 Aの場合と 同 じで ある。 その他の構成は図 7 Aと 同 じであるので詳細な説明は 省略する。

流路の断面形状の他の変形例を図 1 1 に示す。 図 1 1 に示 すよ う に、 流路状凸部 1 1 2 a の構成を含め、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の構成は図 7 Aの場合と共通する。 図 7 A と異なるのは、 参照極 5 0 3 の配置である。 この図 1 0 の例 では、 参照極 5 0 3 は流路上面、 すなわちチップカー ト リ ツ ジ上蓋 1 1 2 に対極 5 0 2 と並んで配置されている。 このよ う に、 対極 5 0 2 と参照極 5 0 3 を同一平面上に形成 しても よい。

図 1 2 は検出用流路 6 0 1 a の変形例を示す上面図である 図 1 2 の例では、 作用極 5 0 1 、 対極 5 0 2及び参照極 5 0 3 が同 じ流路断面に並んで配置されずに薬液又はエアの流れ る方向に各々がずれた断面位置に配置される。 また、 複数の 対極 5 0 2 が配線 5 0 2 a によ り 、 複数の参照極 5 0 3 が配 線 5 0 3 a によ り 接続されている。 作用極 5 0 1 、 対極 5 0 2及び参照極 5 0 3 はそれぞれ周期的に等間隔に配置されて いるが、 対極 5 0 2 が形成されている断面と参照極 5 0 3 が 形成されている断面は重な り を有しておらず、 薬液又はエア の流れる方向に沿って交互に配置されている。 上面から見る と、 作用極 5 0 1 と対極 5 0 2 はその一部が重な り を持ち、 参照極 5 0 3 と対極 5 0 2 はその一部が重な り を持っている これによ り 、 同一断面に対極 5 0 2及び参照極 5 0 3 を並 ベて配置する場合に比べて小さな領域にこれら対極 5 0 2及 び参照極 5 0 3 を配置する こ とができ る。 その結果、 流路断 面を小さ く でき、 使用 される薬液量を節約する こ とができ る また、 対極 5 0 2 はそれぞれ配線 5 0 2 a に接続されてい る。 従って、 この配線 5 0 2 a を所定の電位に保持する こ と によ り 、 複数の対極 5 0 2が同一電圧に保持される。 同様に 参照極 5 0 3 はそれぞれ配線 5 0 3 a に接続されているたる 従って、 この配線 5 0 3 a を所定の電位に保持する こ と によ り 、 複数の参照極 5 0 3 が同一電圧に保持される。

また、 上記例では、 作用極 5 0 1 、 参照極 5 0 3 、 対極 5 0 2 を同数と しているが、 必ずしもその限り ではない。 更に 作用極 5 0 1 、 参照極 5 0 3 、 対極 5 0 2 がずれた断面位置 に配置する必要はない。 また、 周期的に等間隔である必要も ない。

図 1 3 Aは流路を定める構成の変形例を示す図である。 図 1 2 Aのチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 は平坦な蓋底面を有 してお り 、 流路状凸部は設け られていない。 シール材 2 4 b はシール材 2 4 a よ り も厚く形成されている。 また、 チップ カー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 にシール材 2 4 b は予め固定化され ていない。

従って、 図 1 3 B に示すよ う に、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 が塩基配列検出チップ 2 1 に固定化されていない。 セ ル組み立ての際に、 塩基配列検出チップ 2 1 上にシール材 2 4 b を載置する。 そ して、 チップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 に よ り シール材 2 4 b を塩基配列検出チップ 2 1 に対して狭着 固定する。 これによ り 、 作用極 5 0 1 ， 対極 5 0 2及び参照 極 5 0 3 を取り 囲む密閉空間が定め られる。 こ の密閉空間が 流路 6 0 1 となる。 対極 5 0 2及び参照極 5 0 3 はチップ力 一ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の底面に並んで配置される。 すなわち 対極 5 0 2及び参照極 5 0 3 は同一平面上に配置される。 こ の図 1 3 A、 1 3 B のセル 1 1 5 の場合、 セル底面が塩基配 列検出チップ 2 1 で定め られ、 セル側面はシール材 2 4 b の みによ り 定め られ、 セル上面はチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 の底面によ り 定め られる。

図 1 4 はシール材 2 4 b の構成の一例を示す図である。 図 1 4 に示すよ う に、 円形のシール材 2 4 b は流路 6 0 1 の形 状に沿つて表面側から裏面側に貫通する流路状空洞部分が設 け られている。 この空洞部分の側壁が流路壁と して機能する 図 5 A乃至 5 Cの例では、 流路を定めるための流路状凸部 1 1 2 a と シール材 2 4 a の外周は円形の場合を示 したが、 流 路 6 0 1 さ え定め られれば外周形状はいかなる形状でも よい 例えば、 図 1 4 のよ う に長方形の外周を備えても よい。

図 3 4 は図 1 3 Aの流路を定める構成の さ らなる変形例を 示す図である。 図 1 3 Aでは、 薬液又はセルの流れる方向に 垂直な断面に作用極 5 0 1 が 1 つずつ設け られ、 流路に沿つ て作用極 5 0 1 がー次元的に配置される場合を示 している。 これに対して図 3 4 の例の場合、 薬液又はセルの流れる方向 に垂直な断面に作用極 5 0 1 が 2 つずつ設け られる構造と な つている。 すなわち、 流路に沿って作用極 5 0 1 が二次元的 に配置される。 この よ う に、 流路に沿ってある所定の数ずつ 作用極 5 0 1 が設け られていても よい。 この場合、 その同一 断面位置の複数の作用極 5 0 1 の各々 は、 その断面に位置す る対極 5 0 2及び参照極 5 0 3 とそれぞれ対をな し、 ポテン シォ ■ ス タ ツ ト の 3 電極対と して機能する。

次に、 前述した塩基配列検出チップ 2 1 及びプリ ン ト基板 2 2 の製造方法について図 1 5 A乃至 1 5 D の工程断面図に 沿って説明する。

シ リ コ ン基板 2 1 1 を洗浄した後、 シリ コ ン基板 2 1 1 を 加熱し、 シリ コ ン基板 2 1 1表面に熱酸化膜 2 1 2 を形成す る。 シリ コ ン基板 2 1 1 の代わり にガラス基板を用いてもよ い。

次に、 基板全面に T i 膜 2 1 3 を例えば 5 0 n mの膜厚で 次いで A u膜 2 1 4 を例えば 2 0 0 n mの膜厚でスパ ッタ リ ングによ り 形成する。 A u膜 2 1 4 はその結晶面方位が < 1 1 1 >配向になっている こ とが好ま しい。 次に、 後に電極や 配線となる領域を保護する よ う にフォ ト レジス ト膜 2 1 0 を パターユング し （図 1 5 A ) 、 A u膜 2 1 4及び丁 1 膜 2 1 3膜をエ ッチングする （図 1 5 B ) 。 本実施形態では A u膜 2 1 4 のエ ッ チングには K I Z I ₂混合溶液を、 T i のエツ チングには N H ₄ O H Z H ₂ O ₂混合溶液を用いた。 A u膜 2 1 4のエッチングには、 希釈した王水を用いる方法や、 ィ オンミ リ ングで除去する方法もある。 T i 膜 2 1 3 のエッチ ングも、 同様に、 弗酸や、 バッ フ ァー ド弗酸を用いてゥエツ トエッチング処理する方法や、 例えば、 C F ₄ Z O ₂混合ガ スによるプラズマを用いた ドライエッチングによ る方法も適 用可能である。

次に、 フォ ト レジス ト膜 2 1 0 を酸素ア ツシングによ り 除 去する （図 1 5 C ) 。 フォ ト レジス ト膜 2 1 0 の除去工程は 溶剤を用いた り 、 レジス ト ス ト リ ッパを用いた り 、 また、 こ れら と酸素ア ツシング工程を併用 した り して行う こ と も可能 である。

次に、 全面にフォ ト レジス ト 2 1 5 を塗布 し、 電極部及び ボンディ ングパッ ドを開口すべく パターユングする （図 1 5 D ) 。 その後、 ク リ ーンオーブン内で、 例えば、 2 0 0 °Cに おいて、 3 0分間ノヽー ドべイ ク を行う。 ハー ドべイクの方法 は、 熱板を用いた り 、 また、 処理条件も適宜変更可能である この例では、 フォ ト レジス ト膜 2 1 5 を保護膜と して選択 したがこ の限り でない。 フォ ト レジス ト以外に、 ポリ イ ミ ド B C B (ベンゾシク ロ ブテン） 等の有機膜を保護膜と して用 い得る。

また、 S i O、 S i 〇 ₂や S i Nの よ う な無機膜を保護膜 に用いて も良い。 例えば S i Oを用いる場合、 電極部を保護 する よ う にフォ ト レジス ト を開 口 して S i O等を堆積する。 そして、 リ フ トオフ法によ り 、 電極部以外の領域を保護する 例えば S i Nを用いる場合、 全面に S i N等を形成した後、 電極部のみを開 口する よ う にフォ ト レジス ト膜 2 1 5 をパタ ーン形成 し、 エッチングによ り 電極上の S i N膜等を除去し 最後にフ ォ ト レジス ト膜 2 1 5 を剥離する。

次に、 ダイ シングを行う こ と によ り チップ化する。 最後に 電極部表面を清浄化するため、 C F ₄ Z〇 ₂混合プラズマに よる処理を行う。 これによ り 、 塩基配列検出チップ 2 1 が得 られる。 そ して、 この塩基配列検出チップ 2 1 を電気コネク タ 2 2 a が実装されたプリ ン ト基板 2 2上にマウン トする。 そ して、 塩基配列検出チップ 2 1 のボンディ ングパッ ドとプ リ ン ト基板 2 2上の リ ー ド配線と をワイヤボンディ ングによ り接続する。 その後、 封止樹脂 2 3 を用いてワイヤボンディ ング部分を保護する。

以上の工程によ り 、 塩基配列検出チップ 2 1 を実装したプ リ ン ト基板 2 2 を作製する こ と ができる。

作製された塩基配列検出チップ 2 1 の上面図を図 1 6 に示 す。 図 1 6 に示すよ う に、 チップ表面の中央近傍には、 作用 極 5 0 1 が複数設け られている。 また、 作用極 5 0 1 が形成 される領域は、 破線で示されるシール材 2 4 a の形成領域に 収まる よ う に して用い られる。 また、 チップ周辺部にはボン ディ ングパッ ド 2 2 1 が配置される。 そ して、 作用極 5 0 1 の各々 は、 ボンディ ングパッ ド 2 2 1 に配線 2 2 2で接続さ れる。 なお、 この図 1 6 では示 していないが、 ボンディ ング ノ ッ ド 2 2 1 の形成された周辺部分は前述の封止樹脂 2 3 に よ り封止される。

次に、 送液系 1 3 の具体的な構成の一例を図 1 7 を用いて 説明する。 この送液系 1 3 は、 チップカー ト リ ッジ 1 1 の流 路 1 1 4 a 側に設け られた供給系統と、 流路 1 1 4 b側に設 け られた排出系統に大別される。

配管 4 0 4 の最上流には、 エア供給源 4 0 1 が接続されて いる。 このエア供給源 4 0 1 の下流側には逆止弁 4 0 2 が設 け られる。 この逆止弁 4 0 2 は、 エア以外の薬液などが配管 4 0 4 を介 してエア供給源 4 0 1 に逆流するのを防止する。 この逆止弁 4 0 2 のさ らに下流側には、 2方電磁弁 4 0 3 ( V _a ) が設けられている。 これによ り、 配管 4 0 4 力 らチ ッ プカー ト リ ッジ 1 1 の方へ流れ込むエアの流量が制御される 配管 4 1 4 には、 薬液の一つと しての ミ リ Q水を収容 した ミ リ Q水供給源 4 1 1 が接続されている。 こ のミ リ Q水供給 源 4 1 1 の下流側には逆止弁 4 1 2が設け られている。 この 逆止弁 4 1 2 は、 ミ リ Q水以外の薬液やエアなどがミ リ Q水 供給源 4 1 1 に逆流する のを防止する。 逆止弁 4 1 2 の さ ら に下流側には、 3方電磁弁 4 1 3 ( V _{w a} ) が設け られてい る。 この 3方電磁弁 4 1 3 によ り 、 配管 4 0 4 と配管 4 1 5 の連通と 、 配管 4 1 4 と配管 4 1 5の連通の切替が行われる すなわち、 3方電磁弁 4 1 3 の非通電時には配管 4 0 4 を配 管 4 1 5 に連通させ、 通電時には配管 4 1 4 を配管 4 1 5 に 連通させる。 これによ り 、 配管 4 1 5 へのエアと ミ リ Q水の 供給切替が行える。

配管 4 2 4 には、 薬液の一つと してのバッ ファ （緩衝液） を収容したバッ フ ァ供給源 4 2 1 が接続されている。 このバ ッフ ァ供給源 4 2 1 の下流側には逆止弁 4 2 2が設け られて いる。 こ の逆止弁 4 2 2 は、 バ ッ ファ以外の薬液やエアな ど がバ ッフ ァ供給源 4 2 1 に逆流するのを防止する。 逆止弁 4 2 2 のさ ら に下流側には 3方電磁弁 4 2 3 ( V _{b a} ) が設け られてレヽる。 この 3方電磁弁 4 2 3 によ り 、 配管 4 2 4 と配 管 4 2 5 の連通と、 配管 4 1 5 と配管 4 2 5 の連通の切替が 行われる。 すなわち、 3方電磁弁 4 2 3 の非通電時には配管 4 1 5 を配管 4 2 5 に連通させ、 通電時には配管 4 2 4 を配 管 4 2 5 に連通させる。 これによ り 、 配管 4 2 5 へのバッフ ァの供給と、 エアあるいはミ リ Q水の供給の切替が行える。 配管 4 3 4 には、 薬液の一つと しての揷入剤を収容した揷 入剤供給源 4 3 1 が接続されている。 この挿入剤供給源 4 3 1 の下流側には逆止弁 4 3 2が設け られている。 この逆止弁 4 3 2 は、 挿入剤以外の薬液やエアな どが揷入剤供給源 4 3 1 に逆流する のを防止する。 逆止弁 4 3 2 のさ らに下流側に は 3 方電磁弁 4 3 3 ( V _{i n} ) が設け られている。 こ の 3 方 電磁弁 4 3 3 によ り 、 配管 4 3 4 と配管 4 3 5 の連通と 、 配 管 4 2 5 と配管 4 3 5 の連通の切替が行われる。 すなわち、 3方電磁弁 4 3 3 の非通電時には配管 4 2 5 を配管 4 3 5 に 連通させ、 通電時には配管 4 3 4 を配管 4 3 5 に連通させる これによ り 、 配管 4 3 5 への揷入剤の供給と、 エア、 ミ リ Q 水あるいはバ ッ フ ァ の供給の切替が行える。

以上示 したよ う に、 エアや薬液の供給系統において、 2方 電磁弁 4 0 3及び 3方電磁弁 4 1 3 , 4 2 3及び 4 3 3 を制 御する。 これによ り 、 配管 4 3 5 を介 してチップカー ト リ ツ ジ 1 1 に供給されるエアや、 ミ リ Q水、 バ ッ フ ァ及び揷入剤 などの薬液の供給の切替を行い、 また供給されるエアやこれ ら薬液の流量を制御する こ とができ る。

配管 4 3 5 の上流側は前述した 3方電磁弁 4 3 3 が連通 し その下流側は 3 方電磁弁 4 4 1 ( V _{c b} i _n ) が連通 している 3方電磁弁 4 4 1 によ り 、 配管 4 3 5 が配管 4 4 0及ぴバイ パス配管 4 4 6 に分岐させるこ とができ る。 3方電磁弁 4 4 1 は、 非通電時には配管 4 3 5 をバイパス配管 4 4 6 に連通 させ、 通電時には配管 4 3 5 を配管 4 4 0 に連通させる切替 を行う。 また、 3方電磁弁 4 4 5 は、 非通電時にはバイノ、 °ス 配管 4 4 6 を配管 4 5 0 に連通 させ、 通電時には配管 4 4 0 を配管 4 5 0 に連通させる切替を行う 。 これら 3 方電磁弁 4 4 1 及び 4 4 5 によ り、 各種薬液やエアな どの供給をバイパ ス配管 4 4 6 及び配管 4 4 0 に切替える こ と ができる。

配管 4 4 0 には、 3方電磁弁 4 4 1 から見て下流側に向か つて順に 2方電磁弁 4 4 2 ( V _{l i n} ) 、 チ ップカー ト リ ツ ジ 1 1 、 液センサ 4 4 3 、 2方電磁弁 4 4 4 ( ν _{ΐ α ιι ΐ} ) 、 3 方電磁弁 4 4 5 ( V _{c b} 。 _{u t} ) が設け られている。 2方電 磁弁 4 4 2側には、 チップカー ト リ ッジ 1 1 の送入系統に相 当する流路 1 1 4 a が連通 している。 2方電磁弁 4 4 4側に は、 チップカー ト リ ッジ 1 1 の送出系統に相当する流路 1 1 4 b が連通 している。 これによ り 、 チップカー ト リ ッジ 1 1 の送入系統に配管 4 4 0 を介して薬液やエアなどが供給され チップカー ト リ ッジ 1 1 の送出系統から これら薬液やエアな どを排出する こ とができ る。 また、 2方電磁弁 4 4 2及び 4 4 4 によ り 、 この送液及び吐液の経路における薬液やエアな どの流量を制御する こ とができ る。 また、 液センサ 4 4 3 に よ り 、 チップカー ト リ ッジ 1 1 に流れ込み、 あるいはチップ カー ト リ ッジ 1 1 から排出される薬液の流量をモニタする こ とができる。

配管 4 5 0 には、 3方電磁弁 4 4 5 から見て下流側に向か つて順に 2 方電磁弁 4 5 1 ( V _{v i n} ) 、 減圧領域 4 5 2 、 2 方電磁弁 4 5 3 ( V。 _{u t} ) 、 送液ポンプ 4 5 4 、 3 方電 磁弁 4 5 5 ( V _{w w}) が設け られている。 2方電磁弁 4 5 1 及び 4 5 3 は、 減圧領域 4 5 2前後の経路における薬液ゃェ ァの逆流を防止する。 また、 送液ポンプ 4 5 4 はチューブポ ンプからな り 、 チップカー ト リ ッジ 1 1 から見て送出側 （下 流側） の排出系統に設け られている点が特徴である。 すなわ ち、 チューブポンプを用いる こ と によ り 、 薬液がチューブ壁 以外の機構に接しないため、 汚染防止の観点から好ま しい。 また、 チップカー ト リ ッジ 1 1 への薬液やエアの供給及び排 出は吸引動作によ り 行われる。 これによ り 、 チップカー ト リ ッジ 1 1 内部での薬液とエアの置換が潤滑に行う こ と ができ る。 また、 万一の場合と して配管に緩みが生じた り 、 も しく はチップカー ト リ ッジ 1 1 が配管 4 4 0 から外れたり した場 合にも、 液漏れが生じない。 その結果、 装置設置の安全性が 向上する。

もちろん、 ポンプをチップカー ト リ ッジ 1 1 上流側の配管 に設け、 このポンプによ り チップカー ト リ ッジ 1 1 にエアや 薬液を押 し出す構成と しても よい。 また、 ポンプは、 チュー ブポンプに限る こ と なく 、 シリ ンジポンプ、 プラ ンジャポン プ、 ダイ アフラムポンプ、 マグネ ッ トポンプ等を用いる こ と もでき る。

3方電磁弁 4 5 5 は、 非通電時には配管 4 5 0 を配管 4 6 1 に連通させ、 通電時には配管 4 5 0 を配管 4 6 3 に連通さ せる よ う に切替を行 う。 配管 4 6 1 には廃液タンク 4 6 2が 設け られ、 配管 4 6 3 には揷入剤廃液タ ンク 4 6 4が設け ら れている。 これによ り 、 揷入剤以外の ミ リ Q水、 ノ ッファな どの薬液を 3方電磁弁 4 5 5 の切替によ り廃液タ ンク 4 6 2 に導き、 挿入剤を揷入剤廃液タンク 4 6 4 に導く こ と ができ る。 これによ り 、 揷入剤を分別回収する こ と が可能と なる。 なお、 各電磁弁の間は、 テフ ロ ンチューブ等の配管で接続 しても よい。 本実施形態では、 チップカー ト リ ッジ 1 1 に対 してその上流側と下流側でそれぞれ電磁弁と流路を一体型構 造と したマニフ ォ一ル ド構造で構成している。 これによ り 、 配管内の容量が少な く なるため、 必要な薬液量を大幅に削減 でき る。 また、 配管内における薬液流れが安定するため、 検 出結果の再現性や安定性が向上する。

この図 1 7 に示す送液系 1 3 を用いた塩基配列検出のため の送液工程を図 1 8 のフ ローチヤ一 ト を用いて説明する。

まず、 作用極 5 0 1 上に固定化された D N Aプローブと試 料とのハイ プリ ダイゼーシ ョ ン反応をセル 1 1 5 内で実行さ せる （ s 2 1 ) 。 このハイ プリ ダイゼーシヨ ン反応の実行で は、 例えばチップカー ト リ ッジ 1 1 の底面、 すなわちプリ ン ト基板 2 2 の底面が 4 5 °C程度と なる よ う に温度制御機構 1 4 を制御 し、 例えば 6 0 分間保持する。

このハイ プリ ダイゼーシヨ ン反応と並行して、 薬液ライ ン の立ち上げを行う （ s 2 2 ) 。 具体的には、 3方電磁弁 4 4 1 及ぴ 4 4 5 を制御する こ と によ り バイ ノ ス配管 4 4 6側を 利用 し、 3 方電磁弁 4 3 3 を通電させる こ と で挿入剤供給源 4 3 1 から揷入剤を例えば 1 0秒程度供給する。 3方電磁弁 4 5 5 は通電させ、 配管 4 5 0 からの揷入剤は揷入剤廃液タ ンク 4 6 4 に収容される。 次いで、 挿入剤とエアを交互に例 えば 5秒ずつ程度繰り 返し配管 4 3 5 からバイパス配管 4 4 6 に導入する。 次いで、 エアのみを配管 4 3 5 からバイパス 配管 4 4 6 に導入する。 この段階で廃液タ ンク 4 6 2 に廃液 切替を行 う 。 そ して、 ノ ッファ をバッフ ァ供給源 4 2 1 力 ら バイ パス配管 4 4 6 に導入する。 その後、 ミ リ Q水とエアを 交互に例えば 5秒ずつ程度繰り 返し配管 4 3 5 からバイ パス 配管 4 4 6 に導入する。

こ の薬液ラ イ ンの立ち上げが終了 し、 ハイ プリ ダイゼーシ ヨ ン反応が終了する と 、 配管内洗浄が行われる （ s 2 3 ) 。 配管内洗浄は、 例えば温度制御機構 1 4 によ り プリ ン ト基板 2 2 の温度を 2 5 °C程度と した上で、 ミ リ Q水でバイ パス配 管 4 4 6 をパージした後、 エア と ミ リ Q水を交互に例えば 5 秒ずつ程度繰り 返し導入する。 次に、 チップカー ト リ ッジ内 洗浄が行われる （ s 2 4 ) 。 チップカー ト リ ッジ内洗浄は、 薬液導入経路をバイパス配管 4 4 6 から配管 4 4 0 に切 り替 え、 エア と ミ リ Q水を交互に例えば 5秒ずつ程度繰り 返し配 管 4 4 0 に導入する。 そして、 液センサ 4 4 3 によ り チップ カー ト リ ッジ 1 1 内に水が充填されたこ と を確認した上で、 導入経路をバイ パス配管 4 4 6 に切 り 替える。

次に、 配管内バ ッ フ ァパージが行われる （ s 2 5 ) 。 配管 内バッファノ、。—ジでは、 バッフ ァ と ミ リ Q水が混合しないよ う にまずエアをバイ パス配管 4 4 6 に導入する。 次に、 エア とバ ッ フ ァ を交互に例えば 5秒ずつ程度繰り 返しバイ パス配 管 4 4 6 に導入する。 そして、 バイ パス配管 4 4 6 に設けら れた液センサ 4 4 7 によ り ノ イ ノヽ。ス配管 4 4 6 がバッファで 置換されたこ と を確認する。

次に、 チップカー ト リ ッジ内バッファ注入が行われる （ s 2 6 ) 。 チップカー ト リ ッジ内ノ ッファ注入では、 まずバイ パス配管 4 4 6 力 ら配管 4 4 0 に切り替え、 エア とノ ッ フ ァ を交互に例えば 5秒ずつ程度繰り 返しチップカー ト リ ッジ 1 1 内に導入する。

次に、 チップカー ト リ ッジ 1 1 へのバ ッ フ ァ充填が行われ る （ s 2 7 ) 。 バッフ ァ充填では、 液センサ 4 4 3 によ り チ ップカー ト リ ッジ 1 1 内の状態を監視しなが ら、 ノ ッフ ァ を チップカー ト リ ッジ 1 1 に導入する。 そ して、 例えば 6 0 °C で 3 0分間放置する。 これによ り 、 不要な試料の洗浄が行わ れる （ s 2 8 ) 。 不要な試料の洗浄工程後、 配管 4 4 0 から バイ パス配管 4 4 6 に切 り 替え、 ミ リ Q水を導入する。 これ によ り配管内洗浄が行われる （ s 2 9 ) 。 こ の配管内洗浄で は、 さ ら にエア と ミ リ Q水が交互に例えば 5秒程度ずつ繰り 返し導入される。

次に、 チップカー ト リ ッジ内洗浄が行われる （ s 3 0 ) 。 チップカー ト リ ッジ内洗浄では、 バイ パス配管 4 4 6 からチ ップカー ト リ ッジ 1 1 に切 り 替え られ、 エア と水が交互に例 えば 5秒程度ずつ繰り返し導入される。 その後、 液センサ 4 4 3 によ り チップカー ト リ ッジ 1 1 内に ミ リ Q水が充填され たこ と を確認した上でバイパス配管 4 4 6 に切 り 替え られる 次に、 測定が開始される。 測定では、 まず配管内挿入剤パ ージが行われる （ s 3 1 ) 。 こ の配管内挿入剤パージでは、 バイパス配管 4 4 6 にエアを導入しなが ら廃液が揷入剤廃液 タンク 4 6 4 に切 り替えられる。 次に、 エア と揷入剤を交互 に例えば 5秒程度ずつ繰り 返しバイ パス配管 4 4 6 に供給し た後、 パイパス配管 4 4 6 が揷入剤で置換されたかを液セ ン サ 4 4 7 を用いて検出する。

次に、 チ ッ プカー ト リ ッジ 1 1 内揷入剤注入が行われる ( s 3 2 ) 。 この工程では、 先ずバイ パス配管 4 4 6 からチ ップカー ト リ ッジ 1 1側に切 り 替えられた後、 エアと揷入剤 が交互に例えば 5秒ずつ程度繰り 返し導入される。

次に、 液センサ 4 4 3 での監視の下、 チップカー ト リ ッジ 1 1 への揷入剤充填が行われる （ s 3 3 ) 。 その後測定が行 われる （ s 3 4 ) 。

測定が終了する と 、 バイパス配管 4 4 6 に ミ リ Q水を導入 し、 次いでエア と ミ リ Q水を交互に例えば 5秒程度ずつ導入 した後エアで置換して配管内洗浄が行われる （ s 3 5 ) 。 最後に、 バイ パス配管 4 4 6 力、らチップカー ト リ ッジ 1 1 に置換してエア と ミ リ Q水を交互に例えば 5秒程度ずつ導入 し、 チップカー ト リ ッジ 1 1 内をさ らにエアで置換してチッ プカー ト リ ッジ内洗浄が行われる （ s 3 6 ) 。 以上によ り 、 一連の送液工程が終了する。

このよ う に、 図 1 7 の送液系 1 3 を用いた図 1 8 に示 した 工程によれば、 薬液の置換を効率的に行う ため、 薬液 Zエア /薬液/エア とい う よ う に、 配管内をエア と薬液が交互に流 れるシーケンスを作って送液する こ とができ る。 このよ う な 送液方法とする こ と によ り 、 薬液交換において、 古い薬液と 新しい薬液の混合を最小限にする こ と が可能である。 その結 果、 液交換の遷移状態が減り 、 最終的な電気化学特性の再現 性を向上する こ とができ る。 更に、 薬液交換の効率化による 送液時間の短縮 · 薬液量の削減を実現する こ とが出来る。 ま た、 こ の よ う な薬液 zエアシーケ ンス送液によ り 、 反応セル

1 1 5 内の薬液濃度を常に一定に保つこ とが出来るの で、 電 流特性の面内均一性が向上、 即ち検出の信頼性が向上する。

また、 セル 1 1 5 内への薬液充填の方法と して、 チップ力 一 ト リ ッジ出口バルブと しての 2方電磁弁 4 4 4 を閉 じた状 態で、 チップカー ト リ ッジ下流側の配管 4 4 0 内を減圧状態 に して力 ら、 2方電磁弁 4 4 4 を開ける。 これによ り 、 チッ プカー ト リ ッジ反応セル 1 1 5 内に薬液を導入する こ と がで き る。 減圧領域 4 5 2 の減圧状態は、 ポンプ 4 5 4 を動作さ せた状態で、 2方電磁弁 4 5 1 を制御する こ と によ り 、 減圧 領域 4 5 2 を減圧してから 2方電磁弁 4 5 3 を制御する こ と で保持される。

なお、 この図 1 8 に示した送液のタイ ミ ングはほんの一例 にすぎず、 測定の 目的、 対象、 条件な どに応 じて種々変更す る こ とができ る。

図 1 9 は、 測定系 1 2の具体的な構成を示す図である。 こ の図 1 9 に示す測定系 1 2 は、 3 電極方式のポテ ンシォ · ス タ ツ ト 1 2 a 力、らなる。 このポテンシォ ' ス タ ツ ト 1 2 a は 対極 5 0 2 の入力に対して参照極 5 0 3 の電圧をフ ィ ー ドバ ック （負帰還） させる こ と によ り 、 セノレ 1 1 5 内の電極や溶 液な どの各種条件の変動によ らずに溶液中に所望の電圧を印 加する。

よ り具体的には、 ポテ ンシォ . スタ ツ ト 1 2 a は、 作用極 5 0 1 に対する参照極 5 0 3 の電圧をある所定の特性に設定 される よ う に対極 5 0 2の電圧を変化させ、 揷入剤の酸化電 流を電気化学的に測定する。

作用極 5 0 1 は、 標的塩基配列と は相補的な標的相捕塩基 配列を有する D N Aプローブが固定化される電極であ り 、 セ ル 1 1 5 内の反応電流を検出する電極である。 対極 5 0 2 は 作用極 5 0 1 と の間に所定の電圧を印加 してセル 1 1 5 内に 電流を供給する電極である。 参照極 5 0 3 は、 参照極 5 0 3 と作用極 5 0 1 との間の電圧を所定の電圧特性に制御すべく その電極電圧を対極 5 0 2 にフィ ー ドバック させる電極であ る。 この参照極 5 0 3 力、らのフィ ー ドバック によ り 、 対極 5

0 2 によ る電圧が制御される。 その結果、 セル 1 1 5 内の各 種検出条件に左右されない精度の高い酸化電流検出が行える 電圧パターン発生回路 5 1 0 が配線 5 1 2 b を介して参照 極 5 0 3 の参照電圧制御用の反転増幅器 5 1 2 ( O P _c ) の 反転入力端子に接続されている。 電圧パターン発生回路 5 1

0 は、 電極間を流れる電流を検出するための電圧パターンを 発生させる。

電圧パターン発生回路 5 1 0 は、 制御機構 1 5 から入力さ れるデジタル信号をアナ口 グ信号に変換して電圧パターンを 発生させる回路であ り 、 D A変換器を備える。

配線 5 1 2 b には抵抗 R _sが接続されている。 反転増幅器 5 1 2 の非反転入力端子は接地され、 出力端子には配線 5 0 2 a が接続されている。 反転増幅器 5 1 2 の反転入力端子側 の配線 5 1 2 b と 出力端子側の配線 5 0 2 a は配線 5 1 2 a で接続されている。 この配線 5 1 2 a には、 フィ ー ドバック 抵抗 R _{i f} 及ぴスィ ツチ S W _f カゝ ら なる保護回路 5 0 0 が設 け られている。

配線 5 0 2 a は端子 Cに接続されている。 端子 Cは、 塩基 配列検出チップ 2 1 上の対極 5 0 2 に接続されている。 対極 5 0 2が複数設け られている場合には、 各々 に対 して並列に 端子 Cが接続される。 これによ り 、 1 つの電圧パター ンによ り複数の対極 5 0 2 に同時に電圧を印加する こ と ができ る。 配線 5 0 2 a には、 端子 Cへの電圧印加のオンオフ制御を 行う スィ ツチ S W。が設け られている。

反転増幅器 5 1 2 に設けられた保護回路 5 0 0 によ り 、 対 極 5 0 2 に過剰な電圧がかからないよ う な構成と なっている , 従って、 測定時に過剰な電圧が印加され、 溶液が電気分解さ れて しま う こ と によ り 、 所望の揷入剤の酸化電流検出に影響 を及ぼすこ と が無く 、 安定した測定が可能と なる。

端子 R は配線 5 0 3 a に よ り 電圧フ ォ ロ ア増幅器 5 1 3 ( O P _r ) の非反転入力端子に接続されている。 電圧フ ォ ロ ァ増幅器の反転入力端子は、 その出力端子に接続された配線 5 1 3 b と配線 5 1 3 a によ り 短絡している。 配線 5 1 3 b には抵抗 R _f が設け られてお り 、 配線 5 1 2 b の抵抗と、 配 線 5 1 2 a と配線 5 1 2 b の交点との間に接続されている。 電圧パター ン発生回路 5 1 0 によ り 生成される電圧パター ン に、 参照極 5 0 3 の電圧をフ ィー ドバック させた電圧を反転 増幅器 5 1 2 に入力させる。 これら電圧を反転増幅した出力 に基づき対極 5 0 2 の電圧が制御される。

端子 Wは配線 5 0 1 a によ り ト ラ ンス · イ ン ピーダンス増 幅器 5 1 1 ( O P _w ) の反転入力端子に接続されている。 ト ラ ンス ■ イ ンピーダンス増幅器 5 1 1 の非反転入力端子は接 地され、 その出力端子に接続された配線 5 1 1 b と配線 5 0 1 a とは配線 5 1 1 a によ り 接続されている。 配線 5 1 1 a には抵抗 R _wが設け られている。 こ の ト ラ ンス ' イ ンピーダ ンス増幅器 5 1 1 の出力側の端子 Oの電圧を V _w、 電流を I _wとする と 、 V _W = I _W ' R _Wと なる。 こ の端子〇から得られ る電気化学信号は制御機構 1 5 に出力される。 作用極 5 0 1 は複数あるため、 端子 W及び端子 Oは作用極 5 0 1 のそれぞ れに対応 して複数設け られる。 複数の端子 Oからの出力は後 述する信号切替部によ り切 り 替え られ、 A D変換される こ と によ り各作用極 5 0 1 からの電気化学信号をデジタル値と し てほぼ同時に取得する こ とができ る。 なお、 端子 W及び端子 Oの間の ト ラ ンス · イ ンピーダンス増幅器 5 1 1 な どの回路 は、 複数の作用極 5 0 1 で共有しても よい。 この場合、 配線 5 0 1 a に複数の端子 Wからの配線を切り 替えるための信号 切替部を備えればよい。

こ の図 1 9 のポテ ンシォ · スタ ツ ト 1 2 a を用いた測定系 1 2 の効果を従来のポテンシォ ■ スタ ツ ト を用いた場合と比 較して説明する。 従来のポテンシォ · スタ ッ ト を図 2 0 に示 す。 図 2 0 に示すよ う に、 従来のポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a ' の構成は、 図 1 9 の示すポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 a と ほぼ共通する。 異なるのは、 反転増幅器 5 1 2 に保護回路 5 0 0 が設け られていない点である。 電圧パターン発生回路 5 1 0 の出力端子 I における電圧を v _{r e f i n}、 端子 C におけ る電圧を V _c、 端子 Rの電圧を V _{r e f} 。 _{11 t} とする。 参照極 5 0 3 のフ ィ ー ドバ ッ ク によ り 、 V _{r e i} 。 _{u t} = R _f Z R _s - V _{r e f} i _nが成立する。

この場合、 電圧 V _{r e} f _{i n}、 ス ィ ッチ S W。や s w _f の ス ィ ツチ切替状態、 電圧 V c 及び電圧 V _{r e i} 。 _{u t} の電圧特性や スィ ッチ切替状態の一例を図 2 1 A乃至図 2 1 E、 図 2 2 A 乃至図 2 2 D に示す。 図 2 1 A乃至図 2 1 E は、 ポテ ン シ ォ ' スタ ツ ト 1 2 a の波形を、 図 2 2 A乃至図 2 2 Dはポテ ンシォ ' スタ ツ ト 1 2 a ' の波形を示す。

図 2 1 Aは電圧 V _{r e i i n} の電圧波形、 図 2 1 B はスイ ツ チ S W。 の ス ィ ツ チ切替状態、 図 2 1 C はス ィ ツ チ S W _f の ス ィ ッ チ切替状態、 図 2 1 Dは電圧 V _e の電圧波形、 図 2 1

Eは電圧 V _{r e f} 。 _{u t}の電圧波形である。

図 2 2 Aは電圧 V _{r e i i n} の電圧波形、 図 2 2 B はスイ ツ チ S W。 の ス ィ ツチ切替状態、 図 2 2 C は電圧 V _e の電圧波 形、 図 2 2 Dは電圧 V _{r e f} 。 _{u t}の電圧波形である。

従来のポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a ' における測定手法を 図 2 2 A乃至図 2 2 D を用いて説明する。

例えば図 2 2 Aに示すよ う に、 時間 t 力 ら t ₃まで一定 の電圧を与え、 その後時間 t ₄に電圧 0 と なる よ う に線形的 に電圧を減少させる よ う な電圧パター ンを電圧パターン発生 回路 5 1 0 で発生させる。 そして、 例えば図 2 2 Bに示すよ う に、 時間 t から所定の時間経過 した時間 t ₂において、 スィ ッチ S W。を閉 じて対極 5 0 2 に電圧を付与する場合を 想定する。 この場合、 測定の開始時、 すなわちス ィ ッ チ S W 。 を閉 じる まではスィ ッチ S W。が開いた状態と なっている 反転増幅器 5 1 2 の利得は非常に大きい。 従って、 スイ ツ チ S W。が O N されフ ィ ー ドノ ッ クループが構成される前に 反転増幅器 5 1 2の反転入力端子に多少の電圧が印加されて いれば、 反転増幅器 5 1 2 の出力は飽和状態と なる。 一方、 電圧 V _{r e i i n}力 S 0 Vでも、 反転増幅器 5 1 2 の入力オフセ ッ ト電圧のために飽和状態となる。 この場合、 入力オフセ ッ ト電圧の反対の極性に飽和する。

こ のよ う に、 反転増幅器 5 1 2 の出力電圧は反転増幅器 5

1 2 の電源電圧の近傍まで飽和状態と なっている。 従って、 スィ ッチ S W。が閉状態と なった と き、 対極 5 0 2 に過剰な 電圧が印加される。 この過剰な電圧は、 図 2 2 Aの斜線で示 した部分に相当する。 この過剰電圧によ り 、 セル 1 1 5 内の 溶液に電気分解などの意図 しない電気化学反応が生じる。 そ の結果、 本来意図すべき電気化学反応の測定に悪影響を及ぼ す。

こ の従来のポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 a ， の不都合を解消 すべく 、 本実施形態のポテ ンシォ · スタ ツ ト 1 2 a では、 保 護回路 5 0 0 を用いる。 本実施形態のポテンシォ ■ スタ ッ ト 1 2 a の場合、 測定を開始する前、 すなわち時間 t _a よ り も 前の初期状態では、 電圧 V _{r e i i n}を 0 V、 スィ ッチ S W _f を閉状態、 かつスィ ッチ S W。を開状態とする。 まず、 時間 t _a でスィ ッ チ S W。 を閉状態にする。 こ の状態では、 スィ ツチ S W _f は未だ開状態であ り 、 保護回路 5 0 0 は機能 して いない。 反転増幅器 5 1 2 は常にフ ィ ー ドパ ック をかけた状 態で用いられる ので、 対極 5 0 2 には過剰な電圧が印加され ない o

この時間 t _aカゝら所定の時間後の時間 t _bで、 スィ ッチ S W _f を閉状態と し、 保護回路 5 0 0 を機能させる。 その後、 時間 t ェか ら電圧パターン発生回路 5 1 0 で発生させた電圧 V _{r e i i n}を印加する。 この電圧 V _{r e i i n}によ り 、 所望の電 圧が参照極 5 0 3 に設定されるので、 その応答は一次遅れの 特性を持ち、 対極 5 0 2 には過剰の電圧がかかる こ と は無い 図 2 3 はポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a と 1 2 a ， における 対極 5 0 2 に印加される電流/電圧特性曲線を示す図である 図 2 3 に示すよ う に、 従来のポテ ンシォ ■ ス タ ツ ト 1 2 a ， の場合、 電流及び電圧と もに大き く マイナスになる特性を持 つ。 これに対して、 本実施形態のポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a の場合、 電圧がマイナスになっても電流が一定値におさま る。 従来、 電圧がマイ ナスの値になる と、 セル 1 1 5 の溶液 中の意図 しない電気分解が進行して しま う。 これによ り 、 例 えば電極に気泡が発生した り 、 電極の組成が変わって しま う な どの弊害があった。 これに対して本実施形態の例のよ う に 保護回路 5 0 0 を設ける こ と によ り 、 意図 しない電圧が対極 5 0 2 に印加されるのを防止する こ と ができ る。 従って、 意 図 しない電気分解がセル 1 1 5 内の薬液中で生じるのを回避 する こ と ができ る。 このよ う に、 所望の挿入剤の酸化電流検 出に影響を及ぼすこ と がなく 、 安定した測定が可能である。

図 1 9 に示す測定系 1 2 と してのポテンシォ - スタ ツ ト 1 2 a の変形例を図 2 4〜図 2 7 に示す。 図 2 4及び図 2 5 は 測定系 1 2 と して 3 電極方式のポテンシォ ■ スタ ッ トが用い られる例を、 図 2 6 及び図 2 7 は測定系 1 2 と して 4電極方 式のポテンシォ · スタ ツ トが用い られる例を示す。

図 2 4 に示すポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 b は、 図 1 9 に示 すポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a と基本的な構成は共通する。 同一構成には同一符号を付し、 詳細な説明は省略する。 ポテ ンシォ ' ス タ ツ ト 1 2 b は、 配線 5 1 2 a を含めて保護回路 5 0 0 が設け られていない点がポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a と異なる。 この保護回路 5 0 0 の代わ り に、 配線 5 0 2 a に 抵抗 R cが設け られてレ、る。 この よ う に、 対極 5 0 2側の反 転増幅器 5 1 2 の出力に直列に抵抗 R _c を接続する こ と によ り 、 電気二重層容量によ り対極にかかる電圧は一次遅れと な る。 これによ り 、 セル 1 1 5 中の薬液に対する影響を少な く する こ とができ る。

図 2 5 に示すポテンシォ . ス タ ツ ト 1 2 c は、 ポテ ンシ ォ ' スタ ツ ト 1 2 a や 1 2 b と は構成が若干異なる。 このポ テンシォ ' ス タ ツ ト 1 2 c では、 電流検出抵抗 R _cを対極 5 0 2側に設け、 その検出電流を高入力イ ンピーダンス差動ァ ンプ 5 2 0 で電圧に変換する。 以下、 その構成をよ り 詳細に 説明する。

図 2 5 に示すよ う に、 電極間を流れる電流を検出するため の電圧パターンを発生させる電圧パターン発生回路 5 1 0 が 配線 5 1 2 b を介 して反転増幅器 5 1 2 ( O P _c ) の反転入 力端子に接続されている。 こ の配線 5 1 2 b には抵抗 R _sが 接続されている。 反転増幅器 5 1 2 の非反転入力端子は接地 され、 出力端子には配線 5 1 2 f が接続されている。 反転増 幅器 5 1 2 の出力端子と反転入力端子は保護回路 5 0 0 で接 続されている。

配,锒 5 1 2 f は端末 Cへの電圧印加のオンオフ制御を行う スィ ッチ S W。が設け られている。 また、 配線 5 1 2 f には 交点 5 1 2 c で 2つの配線 5 2 1 a 及び 5 2 1 b に分岐して いる。 配線 5 2 1 a は、 高入力イ ンピーダンス差動ア ンプ 5 2 0 の う ちの増幅器 5 2 2 の非反転入力端子に接続されてい る。

配線 5 2 1 b には、 電流検出抵抗 R cが設け られている。 さ らにこの配線 5 2 1 b は交点 5 2 1 d で配線 5 0 2 a と配 線 5 2 1 e に分岐している。 配線 5 0 2 a は端子 Cに接続さ れ、 配線 5 2 1 e は高入力イ ンピーダンス差動ア ンプ 5 2 0 における増幅器 5 2 3 の非反転入力端子に接続されている。

参照極 5 0 3側の端子 Rから反転増幅器 5 1 2 の反転入力 端子に電圧をフ ィ ー ドバック させるための電圧フォロ ア増幅 器 5 1 3 、 配線 5 1 3 a 及ぴ 5 1 3 b 、 抵抗 R _f の構成は図 1 9 と共通する。

作用極 5 0 1 側の端子 Wは、 配線 5 0 1 a によ り接地され る。

高入力イ ンピーダンス差動アンプ 5 2 0 は、 電流検出抵抗 R _c を経ない配線 5 2 1 a か ら の出力 と 、 電流検出抵抗 R _c を経た配線 5 2 1 e の出力の差動電圧を増幅して端子 Oに出 力する。 増幅器 5 2 2及ぴ 5 2 3 の各々の反転入力端子は抵 抗 ェ を有する配線 5 2 2 a で接続される。 増幅器 5 2 2 の 反転入力端子 と 出力端子は抵抗 R ₂を有する配線 5 2 2 に よ り 接続される。 増幅器 5 2 3 の反転入力端子と 出力端子は 抵抗 R ₃を有する配線 5 2 3 a によ り 接続される。 増幅器 5 2 2 の出力は抵抗 R ₄を介 して増幅器 5 2 4 の反転入力端子 に接続される。 増幅器 5 2 3 の出力は抵抗 R ₅を介して増幅 器 5 2 5 の非反転入力端子に接続される。 増幅器 5 2 4 は抵 抗 1 ₆を介 して接地される。 増幅器 5 2 4 の反転入力端子と 出力端子は抵抗 R ₇を有する配線 5 2 2 d によ り 接続される 増幅器 5 2 4 の出力端子は配線 5 2 4 b によ り 端子 Oに接続 される。

このポテ ンシォ - スタ ツ ト 1 2 c の場合、 作用極 5 0 1 で はなく 対極 5 0 2側から酸化電流を検出する。

このよ う に、 図 2 5 に示すよ う なポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 c を用レヽても、 ポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 a と 同様の効果 を得る こ と ができ る。

図 2 6 に示す 4電極方式のポテンシォ · ス タ ツ ト 1 2 d の 対極 5 0 2側及び作用極 5 0 1 側の構成は図 1 9 のポテンシ ォ ' スタ ツ ト 1 2 a の構成と共通する。 ポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 d の場合、 2つの参照極 5 0 3 1 及び 5 0 3 2 力、らの 電圧を高入力イ ンピーダンス差動アンプ 5 2 0 を用いて差動 増幅する。 この作動増幅電圧は対極 5 0 2側の反転増幅器 5 1 2 にフ ィ ー ドノ ック される。 このよ う に、 2つの参照極間 の電位差を検出 し、 その値が所定の電圧特性となる よ う に対 極 5 0 2 からの供給電流を制御する。

図 2 6 に示すよ う に、 参照極 5 0 3 1 側の端子 R iは、 増 幅器 5 2 3 の非反転入力端子に接続されている。 参照極 5 0 3 2側の端子 R ₂は増幅器 5 2 2 の非反転入力端子に接続さ れている。 高入力イ ンピーダンス差動アンプ 5 2 0は、 これ ら増幅器 5 2 2及び 5 2 3 の各々 の非反転入力端子の 2 つの 電圧を差動増幅して出力する。 その出力側には抵抗 R _f を介 して配線 5 1 2 b に接続されている。

このよ う に、 図 2 6 に示すポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 d を 用いても、 ポテンシォ · スタ ツ ト 1 2 a と 同様の効果を得る こ と ができ る。 '

図 2 7 に示す 4電極方式のポテ ンシォ ' スタ ツ ト 1 2 e は 図 2 5 に示すポテンシォ ■ スタ ツ ト 1 2 c と基本的な構成は 共通する。 ポテンシォ ■ スタ ツ ト 1 2 c と異なるのは、 ポテ ンシォ ■ ス タ ツ ト 1 2 e は参照極取り 出 し電圧を 2つに した 点、 その 2 つの電圧を差動増幅し、 対極 5 0 2側にフ ィ ー ド バック させる点である。 対極 5 0 2側及ぴ作用極 5 0 1 側の 構成はポテ ンシォ · スタ ツ ト 1 2 c と共通するので詳細な説 明は省略する。 なお、 5 2 0 ' は前述した高入力イ ンピーダ ンス差動ア ンプ 5 2 0 と 同 じ構成の高入力イ ンピーダンス差 動アンプである。

図 2 7 に示すよ う に、 ポテンシォ ' スタ ツ ト 1 2 e は、 2 つの参照極 5 0 3 1 側の端子 R と、 参照極 5 0 3 2側の端 子 R ₂の出力をそれぞれ増幅器 5 2 3 の非反転入力端子及び 増幅器 5 2 2の非反転入力端子に接続する。 前述の通 り 、 高 入力イ ンピーダンス差動アンプ 5 2 0 はこれら 2 つの入力を 差動増幅 して出力する。 その出力側には抵抗 R _f が接続され この抵抗 R _f を介して配線 5 1 2 b に接続される。 これによ り 、 高入力イ ンピーダンス差動アンプ 5 2 0 の出力が反転増 幅器 5 1 2 の入力側にフ ィ ー ドバック される。

図 2 8 は制御機構 1 5及びコ ンピュータ 1 6 の他の構成要 素と の関連性を示す概念図である。 図 2 8 に示すよ う に、 コ ンピュータ 1 6 は、 メ イ ンプロセ ッサ 1 6 a とイ ンタ フ エ一 ス 1 6 b 力 ら構成される。 このイ ンタ フェース 1 6 b を介し てロ ー力ノレバ ス 1 7 を通じて複数の制御機構 1 5 との間でデ ータ の送受信を行う こ と ができ る。 制御機構 1 5 は測定制御 機構本体 1 5 a と、 こ の測定制御機構本体 1 5 a によ り 取り 扱われるデータ を格納するデータ メ モ リ 1 5 b から構成され る。 制御機構 1 5 は、 測定ュニッ ト 1 0 の各々 に対して 1 つ ずつ設け られている。 この よ う に、 複数接続された測定ュニ ッ ト 1 0 を 1 つのメ イ ンプロセ ッサ 1 6 a に接続する こ と に よ り 、 メ イ ンプロセ ッサ 1 6 a の負荷を軽減する こ と ができ る。

図 2 9 は制御機構 1 5 の詳細な構成の一例を示す図である 図 2 9 に示すよ う に、 測定制御機構本体 1 5 a は、 ローカル バス 1 7 に接続された初期値レジス タ 1 5 1 、 刻み値レジス タ 1 5 2 、 終了値レジスタ 1 5 3 、 イ ンターノ ノレレジス タ 1 5 4及ぴ動作設定レジスタ 1 5 5 を有する。

初期値レジス タ 1 5 1 、 刻み値レジス タ 1 5 2 、 終了値レ ジス タ 1 5 3 、 イ ンターバルレジスタ 1 5 4 及び動作設定レ ジス タ 1 5 5 は、 それぞれメ イ ンプロセ ッサ 1 6 a に よ り 設 定可能な初期値、 刻み値、 終了値、 測定時間間隔、 動作モー ドを格納する。 これら初期値、 刻み値、 終了値、 測定時間間 隔、 動作モー ドが設定される とデータ測定動作が開始される , 初期値、 刻み値及び終了値は、 電圧パターン発生回路 5 1 0 で発生させる電圧パターンの電圧値に相当する値を示 して お り 、 初期値から終了値まで刻み値毎にデジタル値と して電 圧パターンが設定される。 例えば、 時間 t iか ら時間 t ₅ま で所定の波形の電圧パターンを生成する場合、 時間 t ェ にお ける電圧値は初期値に相当 し、 その時間 t ェから測定時間間 隔 Δ t 毎に刻み値だけ電圧値が変動していき 、 このよ う な電 圧値が終了値まで刻み続け られる。

セ レク タ 1 5 8 は、 初期値レジス タの出力値と加算器 1 5 6 の出力値の う ち、 測定開始時のみ初期値を選択して出力 し 次データからは加算器 1 5 6 の加算結果を選択して出力する このセ レク タ 1 5 8 の出力値がタイ ミ ング発生器 1 6 1 力 ら の出力信号に同期 して測定系 1 2 の電圧パターン発生回路 5 1 0 に出力される。 電圧パターン発生回路 5 1 0 は、 セ レク タ 1 5 8 からの出力値に相当する電圧値の電圧を発生させる これによ り 、 前述 した図 2 1 Aに示す電圧波形の電圧パター ンを発生させる こ とができ る。

加算レジスタ 1 5 7 は、 セレク タ 1 5 8 の出力値をタイ ミ ング発生器 1 6 1 の出力信号に同期 して一時格納する。

加算器 1 5 6 は、 初期値レジス タ 1 5 1 の初期値に刻み値 レジスタ 1 5 2 の刻み値を加算 してセ レク タ 1 5 8及び比較 器 1 5 9 に出力する。 加算レジス タ 1 5 7 に格納されている 値は測定系 1 2 に出力される電圧値に相当するため、 加算器 1 5 6 はその測定系 1 2 への出力電圧値に刻み値を加算 した 電圧値に相当する値を出力する。 比較器 1 5 9 は、 加算器 1 5 6 の加算結果と終了値レジスタ 1 5 3 からの終了値を比較 し、 加算結果が終了値を超えた場合にカ ウンタ 1 6 0 にカ ウ ン ト の終了を示す信号を出力する。

カ ウンタ 1 6 0 は、 イ ンターバルレジスタ 1 5 4力 らの測 定時間間隔で定め られた時間期間だけ、 動作設定レジス タ 1 5 5 からの動作設定モー ドに基づきク 口 ック を力 ゥン トする このカ ウ ンタ 1 6 0 は、 比較器 1 5 9 力、らカ ウン トの終了を 信号が入力されるまでカ ウン ト し続ける。

動作設定モー ドには、 例えば作用極の同時測定個数に応じ て単独測定モー ド、 4極設定モー ド、 8極設定モー ドな どが 設定可能である。 例えば単独測定モー ドが設定されている場 合、 カ ウ ンタ 1 6 0 は測定時間間隔で定め られた時間期間だ けカ ウン ト を し、 カ ウ ン ト値をタイ ミ ング発生器 1 6 1 に出 力する。 4極設定モー ドが設定されている場合、 測定時間間 隔を 4分割した時間期間ごと にカ ウン ト して、 カ ウン ト値を タイ ミ ング発生器 1 6 1 に出力する。 このよ う に、 複数極設 定モー ドが設定されている場合には、 測定時間間隔をその極 数分だけ分割した時間期間ごと にカ ウン トする。

タイ ミ ング発生器 1 6 1 は、 ク ロ ック をカ ウン ト しなが ら カ ウンタ 1 6 0 力 らのカ ウン ト値の出力タイ ミ ングに同期 し てァ ドレス信号及び書込信号をデータメ モ リ 1 5 b に出力す る。 また、 タイ ミ ング発生器 1 6 1 は、 動作設定レジス タ 1 5 5 からの動作設定モー ドに応 じて信号検出部 1 6 2 の信号 切替部 1 6 3 を切 り替える。 信号切替部 1 6 3 には、 測定系 1 2 の複数の作用極 5 0 1 の端子 Oの各々 に接続されている。 複数の作用極 5 0 1 で同 時に端子 Oから挿入剤による電気化学信号が検出でき るが、 こ の信号切替部 1 6 3 によ り 、 複数の作用極 5 0 1 力、らの電 気化学信号を選択的に検出する こ とができる。

信号検出部 1 6 2 は、 タイ ミ ング発生器 1 6 1 によ り 制御 された信号切替部 1 6 3 で切 り 替えられた作用極 5 0 1 から の電気化学信号を A D変換してデータバス 1 6 4 を介 してデ 一タ メ モ リ 1 5 b に出力する。 これに よ り 、 データ メ モ リ 1 5 b には、 タイ ミ ング発生器 1 6 1 からの書込信号が入力さ れる ごと に、 その書込信号ごと に与えられたァ ド レス位置に データバス 1 6 4力ゝらのデータ を順次書き込むこ とができ る , 例えば単極設定モー ドの場合、 測定時間間隔が 1 0 m s e c であれば、 タイ ミ ング発生器 1 6 1 から書込信号及び 1 つ のア ドレス力 S i O m s e c に 1 度データ メ モ リ 1 5 b に出力 され、 かつ、 信号検出部 1 6 2 からデータバス 1 5 b を介し て電気化学信号のデジタル変換値が 1 つデータ メ モ リ 1 5 b に出力される。

4極設定モー ドの場合、 測定時間間隔が 1 O m s e c であ れば、 タイ ミ ング発生器 1 6 1 から書込信号および 4 つのァ ド レスカ 1 O m s e c に 4度データメ モ リ 1 5 b に出力 され かつ、 信号検出部 1 6 2からデータバス 1 5 b を介して電気 化学信号のデジタル変換値が 4つシーケンシャルにデータメ モ リ 1 5 b に出力される。 これによ り 、 測定時間間隔ごと に ほぼ同時に検出された電気化学信号をデータ と して格納でき る。

なお、 測定の精度を向上させるため、 複数極設定モー ドの 場合に、 測定時間間隔を等間隔に分割 したタイ ミ ングに同期 させずに、 複数の作用極 5 0 1 からの信号検出のタイ ミ ング を短縮する こ と もでき る。 例えば、 信号切替部 1 6 3 の切替 信号を測定時間間隔の中のわずかな時間に複数生成する こ と によ り 、 測定時間間隔に左右されない測定精度を保持する こ とができ る。 例えば測定時間間隔が 1 O m s e c であれば、 最初の 9 m s e c までは切替信号を生成せず、 9 m s e c か ら 1 O m s e c までの l m s e c に 4つの切替信号を生成し て信号切替部 1 6 3 に出力する よ う にタイ ミ ング発生器 1 6 1 をプロ グラム しておく 。 これによ り 、 4つの作用極 5 0 1 からの電気化学信号を l m s e c 内に検出する こ とができる 従って、 測定時間間隔を長く 設定してもそれによ る測定時間 間隔のばらつきが生じず、 高い精度を保持できる。

データ メ モ リ 1 5 b に格納された測定データはコ ンビユ ー タ 1 6 のメ イ ンプロセ ッサ 1 6 a によ り読み出され、 各種信 号解析に用いられる。

このよ う に、 測定された複数の電気化学信号をタイ ミ ング 発生器 1 6 1 によ り 測定時間間隔よ り も短時間で切り 替えて 選択的に検出する こ とで、 作用極 5 0 1 の各々の信号をほぼ 同時に測定する こ と ができ る。

次に、 測定データ に基づき コ ンピュータ 1 6 によ り 信号解 祈を行う 測定データ解析手法の一例を説明する。 こ こでは、 ターゲッ ト D N Aの S N P位置の塩基が G型 （ホモ型） か、 T型 （ホモ型） か、 あるいは G T型 （ヘテロ型） かを判定す る型判定の解析手法を図 3 0 のフ ローチヤ一 トを用いて説明 する。 なお、 図 1 や図 2 8 などでは特に示 してレヽないが、 コ ンピュータ 1 6 のメ イ ンプロセ ッサ 1 6 a は、 型判定フィ ル タ リ ング、 型判定処理、 判定結果出力な どを行う ための複数 の指令からなる解析プログラムを実行する こ と によ り 、 型判 定フィルタ リ ング、 型判定処理、 判定結果出力を実行する。 また、 前述 した制御機構 1 5 の制御は、 別途制御プロ グラ ム が設け られている。 これら解析プロ グラムや制御プロ グラム は、 コ ン ピュータ 1 6 に設けられた記録媒体読取装置が記録 媒体に格納された解析プロ グラムを読み取る こ と によ り 実行 されても よい し、 コ ン ピュータ 1 6 に設け られた磁気ディ ス ク などの記憶装置から読み出されて実行されても よい。

この測定データ解析を行 う前提と して、 まず、 検出の目 的 と される標的塩基配列を S N P位置の塩基を A , G , C， T と して 4種類用意する。 そ して、 その標的塩基配列と相捕的 な塩基配列を有する標的相補 D N Aプローブを各種類につい て複数ずつ各作用極 5 0 1 に固定化させる。 また、 これら 4 種類の標的相補 D N Aプローブと は異なる塩基配列を有する D N Aプローブ （以下、 ネガティ ブコ ン ト ロ ールと称する） を別の作用極 5 0 1 に複数固定化させる （ s 6 1 ) 。 なお、 作用極 5 0 1 に固定化される D N Aプローブの種類は原則 1 つである。

次に、 上述した標的相補 D N Aプローブが固定化された塩 基配列検出チップに検体 D N Aプローブを含む試料を注入す る。 そ して、 ハイ ブ リ ダイゼーショ ン反応な どを生 じ させ ( s 6 2 ) 、 ノ ッフ ァ による洗浄、 揷入剤の導入によ る電気 化学反応を経て測定系 1 2 を用いて代表電流値を算出する ( s 6 3 ) 。

代表電流値と は、 各 D N Aプローブのハイ ブリ ダイゼーシ ョ ン反応の発生を定量的に把握するために有効な数値を指 し 一例と しては、 検出 される信号の電流値の最大値 （ピーク電 流値） などが該当する。 ピーク電流値は、 各作用極 5 0 1 上 に固定化された D N Aプローブにハイ ブリ ダイゼーシ ョ ン し た 2本鎖 D N Aに結合した揷入剤からの酸化電流信号を測定 し、 その電流値のピーク を得る こ とで導出される。 ピーク電 流値の検出には、 揷入剤からの酸化電流信号以外のパック グ ラ ウ ン ド電流を差し引 く こ と によ り行 う のが望ま しい。

も ちろん、 信号処理の精度や目 的に応じていかなる値を代 表電流値と 定めても よいが、 例えば酸化電流信号の積分値な どが該当する。 また、 電流値に限らず、 電圧値、 これら電流 や電圧に対して数値解析処理を行った値などを代表値と定め る こ と もでき る。

S N P位置の塩基を A , G , C , T型と した標的 D N Aに 関する測定データ、 すなわち代表電流値をそれぞれ X _a、 X _g、 X _c 、 X _t と 定義 し、 ネガテ ィ ブコ ン ト ロ ールの D N A プローブの代表電流値を X _n と定義する。 また、 代表電流値 は、 各種別に応じて複数得られるので、 それぞれを互いに識 別すべく 、 1 番 目 の X _a を X _{a l} 、 2番 目 の X a を X _{a 2}、 … とい う よ う に定義する。 また、 S N P位置の塩基を A， G， C , T型と したターグ ッ ト D N Aの得られる代表電流値の個数を n _a、 n _g、 n _c n _t個、 ネガティ ブコ ン ト ロ ールについて得られる代表電流 値の個数を n _n個と定義する。

次に、 得られた代表電流値 X _a、 X _g、 X _c、 X _t s X _nの う ち、 明 らかに異常なデータ を除去すべく 、 型判定フィルタ リ ング処理を実行する （ s 6 4 ) 。

この型判定フ ィルタ リ ング処理のフ ロ ーチヤ一 トを図 3 1 に示す。 この図 3 1 の型判定フ ィ ルタ リ ング処理は、 X _a、 X _g、 X c、 X _t、 X _nについてそれぞれ別個に行われる。 例 えば X _a を例に と る と 、 X _a について得 られた n _a個の代表 電流値の う ち、 明 らかに異常なデータ と思われる代表電流値 を こ の型判定フ ィ ルタ リ ングで排除する。 X _g、 X _c、 X _t X _nについても同様に行われる。

なお、 この図 3 1 の説明では、 データ種別に応 じて同様の 処理が行われるため、 X _aのフィ ルタ リ ングを例に説明する 具体的には、 図 3 1 に示すよ う に、 まず測定グループまず 測定グループの全測定データ の設定、 すなわちデータセ ッ ト の設定を行 う （ s 8 1 ) 。 例えば X _aであれば、 X _a 、 X _{a 2}、 ···、 X _{a n a} をデータセ ッ ト と して設定する。

次に、 これら測定データ X _aい X _a 2 s '·'、 X _{a n a} につい ての C V値 （以下、 C V。） を算出する （ s 8 2 ) 。 この C

V。は、 測定データ X _a い X _{a 2}、 ···、 X _{a n a} の標準偏差を 平均値で除算する こ と によ り 得られる。 そ して、 得られた値

C V。が 1 0 %、 すなわち 0 . 1 以上か否かを判定する （ s 8 3 ) ₀

1 0 %以上であれば、 測定データの う ち最小値を除いた n a — 1 個のデータセ ッ ト の C V値 （以下、 を算出す る （ s 8 4 ) 。 1 0 %未満であれば、 明 らかに異常なデータ は無いと判定し、 後述する型判定に進む。

を算出 した後、 C V。 2 X C V か否かを判定する ( s 8 5 ) 。 この不等式が成立すれば、 （ s 8 6 ) に進み、 さ らに測定データの う ち最小値を除いた n a — 2個のデータ セ ッ ト を新たにデータセ ッ ト と定義し、 （ s 8 2 ) に戻り 、 異常データ のフ ィ ルタ リ ングを繰り 返し行う。

不等式が成立 しなければ、 最小値側ではな く 最大値側に異 常なデータがある と判定し、 測定データの う ち最大値を除い た n a — 2個のデータセ ッ ト の C V値 （以下、 C V ₂ ) を算 出する ( s 8 7 ) 。 そ して、 C V。 2 X C V ₂が成立する か否かを判定する （ s 8 8 ) 。 成立すれば、 さ ら に測定デー タの う ち最大値を除いた n a — 3個のデータセッ トを新たに データセ ッ ト と定義し、 （ _s 8 2 ) に戻り 、 異常データのフ ィルタ リ ングを繰り 返し行 う。 成立しなければ、 明らかに異 常なデータは無いと判定し、 後述する型判定に進む。

以上に示 した型判定フ ィ ルタ リ ングを X _g、 X _c、 X _t、 X _nについても行 う。

次に、 得られた型判定フィルタ リ ング結果を用いて型判定 処理を実行する （ s 6 5 ) 。 この型判定処理の一例を図 3 2 のフローチャー ト を用いて説明する。 なお、 図 3 2の例では ターゲッ ト D N Aの S N P位置の塩基が G型か、 T型か、 あ るいは G T型かを判定する型判定の場合を示している。 また . こ の型判定処理は、 大別して最大グループ判定アルゴ リ ズム . 2標本 t 検定アルゴ リ ズムからなる。

図 3 2 に示すよ う に、 まず各グループ毎の代表電流値の平 均値を抽出する （ s 9 1 ) 。 グループと は、 X _a 、 X _g 、 X _c 、 X _t 、 X _nな ど、 標的塩基配列が異なる ものは別グル一 プ、 標的塩基配列が一致する ものは同一グループとする。

( s 6 4 ) で型判定フ ィ ルタ リ ングによ り 明 らかに異常なデ ータが排除された測定データが抽出される。 もちろん、 （ s

6 4 ) の型判定フィルタ リ ング以外のフィルタ リ ングによ り 以上データを排除した測定データ を抽出 しても よい し、 何ら フ ィ ルタ リ ングを行わない測定データ を抽出 しても よい。 な お、 代表電流値の平均値ではな く 、 これら統計値から統計処 理して得られた別の統計処理値を求めても よい。

標的 D N Aの S N P位置の塩基が A , G , C， Tの場合を それぞれグノレープ A〜 T、 ネガティ プコン ト ロールをグルー プ N と して説明する。 また、 得られた平均値を X _a 、 X _g 、 X _c、 X _t ヽ X _nそれぞれのグループについて、 M _a 、 M _g 、 M _c 、 M _t 、 M_n とする。

次に、 得られた平均値 M _a 、 M _g 、 M _c 、 M _t 、 M _nについ て、 最大はグループ Gの平均値 M _gか否かを判定する （ s 9 2 ) 。 最大であれば （ s 9 3 ) へ、 最大でなければ （ s 9

7 ) に進む。

( s 9 7 ) では、 平均値 M _a 、 M _g 、 M ₀ s M _t 、 M _nにつ いて、 最大はグループ T の平均値 M _tか否かを判定する。 最 大であれば （ s 9 8 ) へ、 最大でなければグループ G、 丁 と もに最大でないこ と と な り 、 判定不能と して再検査が行われ る。

( s 9 3 ) では、 グループ Gの測定データ X _g i、 X _{g 2}、 … と 、 グループ Nの測定データ X _n 、 X _{n 2}、 … との間に差 があるか否かを判定する。 差があるか否かは、 例えば 2標本 t検定が用い られる。 具体的には、 2標本 T検定で求めた確 率 P と有意水準 α と の代表関係を比較し、

Η 0 ： Ρ α ならば、 有意差無し （帰無仮説）

H I ： Ρ < α ならば、 有意差あ り （対立仮説）

と判定する。 有意水準 α は、 コ ンピュータ 1 6 を用いてュ 一ザが設定でき る。 この （ s 9 3 ) の例では、 グループ Gの 測定データ と グループ Νの測定データの値に差があるかとい う Η 1 の設問を提起する。 そ して、 この設問に対 し、 これら 2つのグループの間に差が無いと仮定する Η 0 と いう仮説を 設定する。 そ して、 グループ Gの測定データ の平均値 M _g と グループ Nの測定データの平均値 M _nに 2つのグループの差 が要約されている と して、 確率を求める。 確率の算出は、 グ ループ Gの統計値 X _g 、 X _{g 2}、 … と グループ Nの統計値 X _{n l} , X _{n 2}、 …に基づき統計定数 t 、 自 由度 φ を算出 し、 t 分布の確率密度変数の積分値から確率 P を求める。

得られた確率 Pについて、 P ひ な ら、 H O を棄却できず 判定を保留する。 すなわち、 差が無いと判定する。 P < α な ら Η 0 を棄却 し仮説 Η 1 を採用 し、 差がある と判定する。

こ のよ う に して判定結果が 「差がある」 と判定された場合 には （ s 9 4 ) に進み、 「差が無い」 と判定された場合には 判定不能と して再検査される。

( s 9 4 ) では、 グループ G と グループ Aについて ( s 9 3 ) と同様の 2標本 t 検定を用いて 2つのグループに差があ るか否かを判定する。 差があれば （ s 9 5 ) に進み、 差が無 ければ判定不能と して再検査される。

( s 9 5 ) では、 グループ G と グループ C について ( s 9 3 ) と同様の 2標本 t 検定を用いて 2つのグループに差があ るか否かを判定する。 差があれば （ s 9 6 ) に進み、 差が無 ければ判定不能と して再検査される。

( s 9 6 ) では、 グループ G と グループ Tについて ( s 9 3 ) と 同様の 2標本 t 検定を用いて 2つのグループに差があ るか否かを判定する。 差があればグループ G型と決定する。 グループ G型が平均値最大、 かつ他の測定グループと差があ るためである。 差が無ければグループ G T型と決定する。 グ ループ G型が平均値最大であるが、 グループ G型とグループ T型に測定結果に差が無いからである。

( s 9 8 ) では、 グループ T と グループ Nについて （ s 9 3 ) と同様の 2標本 t 検定を用いて 2つのグループに差があ るか否かを判定する。 差があれば （ s 9 9 ) に進み、 差が無 ければ判定不能と して再検査される。

( s 9 9 ) では、 グループ T と グループ Aについて （ s 9 3 ) と 同様の 2標本 t 検定を用いて 2つのグループに差があ るか否かを判定する。 差があれば （ s 1 0 0 ) に進み、 差が 無ければ判定不能と して再検査される。 ( s 1 0 0 ) では、 グループ T と グループ Cについて ( s 9 3 ) と 同様の 2標本 t 検定を用いて 2 つのグループに差が あるか否かを判定する。 差があれば （ s 1 0 1 ) に進み、 差 が無ければ判定不能と して再検査される。

( s 1 0 1 ) では、 グループ T と グループ Gについて ( s 9 3 ) と 同様の 2標本 t 検定を用いて 2つのグループに差が あるか否かを判定する。 差があればグループ T型と決定する グループ T型が平均値最大、 かつ他の測定グループと差があ るためである。 差が無ければグループ G T型と決定する。 グ ループ T型が平均値最大であるが、 グループ T型と グループ G型に測定結果に差が無いからである。

以上の判定結果はコ ンピュータ 1 6 に設け られた図示しな い表示装置に表示される （ s 6 6 ) 。 この よ う な型判定アル ゴリ ズムを用いる こ と によ り 、 ヘテロ型の判定をする こ とが 可能と なる。

なお、 図 3 0 〜図 3 2 では、 G型、 T型あるいは G T型の いずれに該当するかを判定する手法を示したが、 A型， G型 C型， T型の う ちのいずれ力ゝ 2 つの型、 あるいはそれらのへ テロ の判定に適用でき る こ と はもちろんである。 また、 必ず しも A型， G型， C型， T型のグループの 4種類について測 定データ を取得する必要は無い。 例えば、 S N P の考えられ 得る 2つの塩基に関する 2 グループのみについて取得するの みでも よい し、 その 2 グループにネガティ ブコ ン ト ロールの 1 グループを加えても よい。

前述した塩基配列検出装置を用いた塩基配列の 自動解析手 法について図 3 3 のシーケ ンス図を用いて説明する。

図 3 3 に示すよ う に、 まずコ ン ピュータ 1 6 を用いて自動 解析のための自動解析条件パラ メ ータの設定を行 う。 そ して 設定された 自動解析条件パラ メ ータに基づく 自動解析の実行 をコ ン ピュータ 1 6 にユーザが指示する （ s 3 0 1 ) 。 自動 解析条件パラメ ータは、 制御機構 1 5 を制御するため の制御 ノ ラ メ ータである。 制御機構 1 5 で用い られる制御パラメ 一 タは、 測定系 1 2を制御するための測定系制御パラメ ータ、 送液系 1 3 を制御するための送液系制御パラ メータ、 温度制 御機構 1 4 を制御するための温度制御機構制御パラメ ータか らなる。

測定系制御パラメ ータは、 前述 した図 2 9 に示す初期値レ ジスタ 1 5 1 、 刻み値レジス タ 1 5 2 、 終了値レジス タ 1 5 3 、 イ ンタ ーバルレジス タ 1 5 4及ぴ動作設定レジス タ 1 5 5 に格納される入力設定パラメ ータであ り 、 初期値、 刻み値 終了値、 測定時間間隔、 動作モー ドからなる。

送液系制御パラメ ータは、 図 1 7 に示す電磁弁 4 0 3 ， 4 1 3 , 4 2 3 , 4 3 3 ， 4 4 1 , 4 4 2 , 4 4 4 , 4 4 5 ， 4 5 1 , 4 5 3 , 4 6 3 を制御する電磁弁制御パラメ ータ、 液センサ 4 4 3 , 4 4 7 を制御するセンサ制御パラメ ータ、 ポンプ 4 5 4 を制御するポンプ制御パラ メ ータを有する。 こ れら電磁弁制御パラ メ ータ、 センサ制御パラメ ータ、 ポンプ 制御パラメ ータ は、 図 1 8 の （ s 2 2 ) 〜 （ s 3 6 ) に示す よ う な一連の工程をシーケ ンシャルに実行するための条件と して、 制御対象の制御量、 制御対象の制御タイ ミ ング、 制御 対象を制御する制御条件などをパラメ ータの詳細と して含む 温度制御パラメータは、 原則と して送液系制御パラ メ ータ に付随して与えられる ものである。 すなわち、 送液系制御パ ラメ ータ を設定する こ と によ り 、 送液系 1 3 の動作に対応し て温度制御パラメータが設定される。 これによ り 、 送液系 1 3 と連動 した温度制御機構 1 4 の温度制御が可能になる。 自動解析の実行によ り 、 自動解析条件パラ メ ータは、 制御 機構 1 5 に送信される （ s 3 0 2 ) 。 制御機構 1 5 は、 受信 した自動解析条件パラ メ ータの う ち、 測定系制御パラ メ ータ に基づき測定系 1 2 を制御し、 送液系制御パラメ ータ に基づ き送液系 1 3 を制御 し、 温度制御機構制御パラメ ータ に基づ き温度制御機構 1 4 を制御する。 また、 制御機構 1 5 はこれ ら測定系 1 2 ， 送液系 1 3及ぴ温度制御機構 1 4 を制御する タイ ミ ングを各制御パラメータに含まれる制御タイ ミ ングゃ 制御条件に基づき管理する。 従って、 制御のシーケンスはュ 一ザによ り 設定された自動解析条件パラメ ータによ り 自 由に 定め られるが、 この図 3 3 では代表的な一例について説明す る。

なお、 この 自動解析と は別に、 ユーザはチップカー ト リ ツ ジ 1 1 を用意する。 これはまず所望の D N Aプローブが作用 極 5 0 1 に固定化された塩基配列検出チップ 2 1 が封止され たプリ ン ト基板 2 2 を基板固定ね じ 2 5 によ り チップカー ト リ ッジ 1 1 の支持体 1 1 1 に固定化し、 チップカー ト リ ッジ 1 1 への取り 付けを行っている （ s 4 0 1 ) 。 そ して、 上蓋 固定ねじ 1 1 7 によ り シール材 2 4 a が一体化されたチップ カー ト リ ッジ上蓋 1 1 2 と支持体 1 1 1 を固定化 し、 セル 1 1 5 が形成された状態で準備されている （ s 4 0 2 ) 。 チッ プカー ト リ ッジ 1 1 に対して、 試料注入口 1 1 9 から試料を 注入する （ s 4 0 3 ) 。 チップカー ト リ ッジ 1 1 を装置本体 に装着して、 開始操作を行う こ と によ り 、 ハイブリ ダィゼー シヨ ン反応 （ s 2 1 ) が開始される。 なお、 注入する試料の 容量は、 セル 1 1 5 の容積よ り も若干多い量にするのが望ま しい。 これによ り 、 セル 1 1 5 内をエア残り 無く 試料で完全 に充填する こ とができ る。

制御機構 1 5 は、 コ ンピュータ 1 6 から受信した測定系制 御パラメ ータ に基づき測定系のタイ ミ ングの制御を開始する ( s 3 0 3 ) 。

また、 制御機構 1 5 は、 コ ンピュータ 1 6 から受信 した送 液系制御パラ メ ータ に基づき送液系 1 3 の各構成要素を順次 制御する （ s 3 0 4 ) 。 また、 図 3 3では特に図示しないが この送液系 1 3 の制御と連動して、 温度制御機構制御パラメ ータに基づき温度制御機構 1 4 の温度制御を行う。 この制御 によ り 、 送液系 1 3 は図 1 8 の （ s 2 1 ) 〜 （ s 3 6 ) ( s 3 4 を除く ） に示したハイプリ ダイゼーシ ョ ン反応を含む送 液工程を 自動実行する （ s 3 0 5 ) と と もに、 その送液工程 で指定された温度に塩基配列検出チップ 2 1 が設定される よ う に温度制御機構 1 4 を自動制御する。

制御機構 1 5 は、 この送液工程の中途の （ s 3 4 ) の測定 工程のタ イ ミ ングに同期 して測定系 1 2 に測定指令を行 う ( s 3 0 5 ) 。 すなわち、 送液工程の （ s 3 4 ) の測定工程 のタ イ ミ ングで、 制御機構 1 5 の初期値レジス タ 1 5 1 、 刻 み値レジスタ 1 5 2 、 終了値レジスタ 1 5 3 、 イ ンターバノレ レジスタ 1 5 4及び動作設定レジスタ 1 5 5 に初期値、 刻み 値、 終了値、 測定時間間隔、 動作設定モー ドを格納する。 な お、 前述の （ s 3 0 3 ) の測定系タイ ミ ング制御をこの （ s 3 0 5 ) と同時に行わせても よい。

測定系 1 2 は、 この測定指令に基づき例えば電圧パターン を発生させて測定を行い （ s 3 0 6 ) 、 得られた測定信号は 端子 Oか ら制御機構 1 5 に出力される （ s 3 0 7 ) 。 制御機 構 1 5 は、 受信 した測定信号を信号処理し、 測定データ と し てデータ メ モ リ 1 5 b に格納する （ s 3 0 8 ) 。 この測定デ ータ は、 コ ンピュータ 1 6 にローカルバス 1 7 を介して出力 される （ s 3 0 9 ) 。 コ ンピュータ 1 6 はこの測定データを 受信する （ s 3 1 0 ) 。

このよ う に して必要な測定データが得られる と、 コ ンビュ ータ 1 6 は測定データに基づき図 3 1 で示される （ s 6 4 ) の型判定フ ィ ルタ リ ングを実行する。 型判定フ ィ ルタ リ ング が終了する と、 フィ ルタ リ ングされたデータ に基づき図 3 2 に示される型判定処理を実行する （ s 6 5 ) 。 最後に、 得ら れた判定処理結果をコ ンピュータ 1 6 に備え付けの表示装置 に表示する （ s 6 6 ) 。

こ のよ う に本実施形態によれば、 作用極、 対極及び参照極 からなる 3電極系のそれぞれに対して反応環境が均一と なる ため、 薬液の流速が各電極上で一定であ り 、 流路内における 電気化学反応の均一性が向上し、 その結果検出結果の信頼性 が向上する。 また、 各作用極に対して対極及び参照極を異な る平面に配置する こ とで、 作用極に敷設密度を高く でき る。 また、 D N Aプローブを作用極 5 0 1 に固定化する際に、 対 極 5 0 2や参照極 5 0 3 を汚染する心配が無い。

また、 検体 D N A溶液をチップカー ト リ ッジ 1 1 に注入し た後は、 ハイプリ ダイゼーシヨ ンから、 ノ ッファ溶液による 非特異吸着 D N Aの洗浄、 挿入剤の注入、 電気化学測定、 測 定データの格納、 測定データに基づく 標的塩基配列の判定ま でを、 自動で行う こ と ができ る。 これによ り 、 検出信号の再 現性 · 検出精度を向上させ、 結果導出までの時間を短縮でき る。

本発明は上記実施形態に限定される も のではない。

作用極 5 0 1 に固定化するプローブは D N Aプローブとす る場合を示 したが、 D N A以外の他の核酸からなるプローブ でも よい し、 核酸以外でも所定の塩基配列を有するプローブ であればよい。

コ ンピュータ 1 6 と制御機構 1 5 の処理の分担は上述 した ものに限定されない。 例えば、 測定系 1 2、 送液系 1 3 、 温 度制御機構 1 4 がコ ン ピュータ 1 6 からの指令を解釈し各構 成要素を実行するプロセッサを有していれば、 制御機構 1 5 は省略されても よい。 この場合、 図 2 9 に示すよ う な制御機 構 1 5 の機能はコ ン ピュータ 1 6 が実行する。

測定系 1 2、 送液系 1 3 、 温度制御機構 1 4のタイ ミ ング の管理は、 これら測定系 1 2、 送液系 1 3 、 温度制御機構 1 4 がタイ ミ ングを管理するプロセ ッサを有していれば、 その プロセッサの管理する タイ ミ ングに基づき各処理を実行する（ この場合、 コ ンピュータ 1 6 はこれら測定系 1 2、 送液系 1 3 ， 温度制御機構 1 4 に自動解析条件パラ メ ータを送信すれ ば、 タイ ミ ングを管理する必要が無い。

また、 コ ンピュータ 1 6 が測定系 1 2、 送液系 1 3 , 温度 制御機構 1 4、 制御機構 1 5 のタイ ミ ング制御を行ってもよ い

また、 試料注入口 1 1 9 は送出ポー ト 1 1 6 b に連通させ る例を示 したが、 送入ポー ト 1 1 6 a に連通させる よ う にし ても よい。 また、 塩基配列検出チップ 2 1 上の作用極 5 0 1 やボンディ ングパッ ド 2 2 1 は T i や A u の積層構造で示し たが、 他の材料を用いた電極ゃパッ ドを用いても よい。 また 作用極 5 0 1 の配置は図 1 6 に示 したものに限定されない。 作用極 5 0 1 、 対極 5 0 2 、 参照極 5 0 3 の各々 の電極数も 図示 したも のに限定されない。

また、 送液系 1 3 は図 1 7 に示したものに限定されない。 例えば、 反応の種類に応じてエア、 ミ リ Q水、 ノ ッフ ァ 、 揷 入剤以外の薬液や気体を供給する供給系を付加する こ と によ り 、 セル 1 1 5 内における よ り複雑な反応を実行させる こ と ができる。 また、 各配管同士の薬液やエアの供給経路、 供給 量の制御は、 電磁弁以外で行っても よい。 図 1 8 に示 した送 液系 1 3 の動作はほんの一例にすぎず、 反応の 目的な どに応 じて種々変更する こ と ができ る。

また、 図 3 0 〜図 3 2 では、 この塩基配列自動解析装置 1 を型判定に用いる場合を示したが、 ほんの一例にすぎず、 他 の解析目 的に用いられても よい。 また、 図 3 3 に示した 自動 化手法も ほんの一例にすぎず、 チップカー ト リ ッジ 1 1 、 測 定系 1 2 、 送液系 1 3 ， 温度制御機構及び制御機構 1 5 の構 成を種々変更する こ と によ り その 自動化シーケンス も種々変 更される。

また、 塩基配列検出チップ 2 1 とチップカー ト リ ッジ上蓋 1 1 2側の関係を上下逆転させて用いても よい。

また、 流路 6 0 1 a 〜 6 0 1 d は図 5 B に示したよ う な配 置に限定されない。 例えば検出用流路 6 0 1 a がセル孔部 1 1 5 a と 1 1 5 b を結んだ直線に平行に配列される よ う に し ても よい し、 各流路 6 0 1 a ~ 6 0 1 d は直線ではなく 曲線 状の流路であっても よい。 更に、 送入ポー ト 1 1 6 a 及び送 出ポー ト 1 1 6 b が、 セル底面に対して垂直に伸びている例 を示 したが、 これに限定される も のではな く 、 セル底面に対 して平行に伸びる構成になっていても よい。

(第 2 実施形態）

本実施形態は第 1 実施形態の変形例に係わる。 本実施形態 は、 第 1 実施形態の図 1 に示した塩基配列自動解析装置 1 の 構成の変形例に係わる。 以下、 本実施形態において特に言及 しない構成については、 第 1 実施形態と同様の構成であ り 、 詳細な説明は省略する。

図 3 5 は本実施形態に係る塩基配列自動解析装置 7 0 0 の 全体構成を示す図である。 この塩基配列自動解析装置 7 0 0 は、 筐体 7 0 1 と コ ンピュータ 1 6 力 らなる。 筐体 7 0 1 は 図 1 のチップカー ト リ ッジ 1 1 、 測定系 1 2、 送液系 1 3 、 温度制御機構 1 4及び制御機構 1 5 の構成に相当する。

筐体 7 0 1 の正面所定部位には 2つのスライ ドステージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b が設け られている。 このスライ ドステー ジ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b の各々 には、 カセ ッ ト装着溝 7 9 2 が設けられている。 このカセ ッ ト装着溝 7 9 2 にカセ ッ ト 7 0 3 を配置する こ と によ り 、 スライ ドステージ 7 0 2 a 及ぴ 7 0 2 b に位置決め されてカセ ッ ト 7 0 3 を配置する こ とが でき る。 具体的には、 ス ライ ドステージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b は筐体 7 0 1 に対 して相対的に水平方向にスライ ドする よ う に構成されている。 このス ライ ド動作は、 ス ラ イ ド動作ポ タ ン 7 0 4 a 及び 7 0 4 b を用レヽて行 う こ と ができる。 スラ ィ ド動作ボタ ン 7 0 4 a 及ぴ 7 0 4 b を押すと、 スライ ド指 示信号が制御機構 1 5 に伝えられる。 このス ライ ド指示信号 を受け、 制御機構 1 5 は不図示のステージ駆動機構 8 9 1 を 駆動させてス ライ ドステージ 7 0 2 a 、 7 0 2 b をス ライ ド させる こ と ができる。 図 7 3 は制御機構 1 5 と各構成要素と の機能プロ ック 図の一例を示してある。

また、 筐体 7 0 1 の正面の別の部位には、 表示部 8 9 3 が 設け られている。 こ の表示部 8 9 3 には、 制御機構 1 5 で検 出された情報を制御機構 1 5 からの指令に基づき表示する こ とができ る。 検出情報と しては、 カセ ッ ト種類、 カセ ッ ト有 無、 シール有無、 ス ライ ドステージ駆動状態 （ ト レイ のォー プン Zク ローズの別） 、 カム回転状態 （回転の有無な ど） 、 バルブュ -ッ ト · プローブュニッ ト駆動状態 （ノ ズル · 電気 コネク タの位置決めの有無など） 及び検査工程進涉状況など が該当する。

ス ライ ドス テージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b が筐体 7 0 1 内に 収容されている際に、 ス ライ ド動作ポタ ン 7 0 4 a 及ぴ 7 0 4 b が押される と 、 ス ライ ドス テージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b が筐体 7 0 1 内から 図 3 5 の矢印の方向にス ライ ドする。 こ れに よ り 、 カセ ッ ト装着溝 7 9 2 が筐体 7 0 1 力、 らカセ ッ ト 7 0 3 を取 り 出 し、 あるいはカセ ッ ト 7 0 3 をカセ ッ ト装着 溝 7 9 2 に設置する こ と ができ る。

カセ ッ ト 7 0 3 をカセ ッ ト装着溝 7 9 2 に設置 した後にス ライ ド動作ポタ ン 7 0 4 a 及び 7 0 4 b が押 される と 、 ス ラ ィ ドス テージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b は図 3 5 の矢印 と は逆方 向にス ライ ド して筐体 7 0 1 内に収容される。

筐体 7 0 1 内では、 カセ ッ ト 7 0 3 のノ ズル差込孔 7 2 2 及び 7 2 3 にノ ズル 7 0 7 a、 7 0 7 b、 7 0 8 a、 7 0 8 b が揷着さ れ、 かつ電気コネク タ用ポー ト 7 2 4 及ぴ 7 2 5 に電気コネク タ 7 3 0 が揷着されて塩基配列検出動作が実行 される。

ノ ズル 7 0 7 a 及び 7 0 8 a は、 ス ライ ドステージ 7 0 2 a 側のパルブュエ ツ ト 7 0 5 a に設け られている。 ノ ズル 7 0 7 b 及ぴ 7 0 8 b は、 ス ライ ドステージ 7 0 2 b側のノ ル プュニ ッ ト 7 0 5 b に設け られている。 電気コネク タ 7 3 0 は、 ス ライ ドステージ 7 0 2 a と 7 0 2 b 双方のプロ ーブュ ニ ッ ト 7 1 0 a 及ぴ 7 1 0 b に設け られてレヽる。

図 5 7 A及ぴ図 5 7 B は電気コネク タ 7 3 0 を含むプロ一 ブュニ ッ ト 7 1 0 a の構成の一例を示す図であ り 、 図 5 7 A は斜視図、 図 5 7 Bは側面図である。 例えばガラスェポキシ 基板な どからなるプローブュ - ッ ト 7 1 0 a に、 2つの電気 コネク タ 7 3 0 が所定の間隔をおいて配置されている。 電気 コネク タ 7 3 0 の先端には、 複数の凸状電極 7 3 0 a が基板 7 1 4上のパッ ドと同 じ配列によ り マ ト リ ク ス状に配置され ている。 これら各凸状電極 7 3 0 a が基板 7 1 4上のノ、。ッ ド と接触する こ と によ り 、 基板 7 1 4 とプローブュニッ ト 7 1 0 a と の電気的接続が確保される。 また、 電気コネク タ 7 3 0 内には配線が設けられている。 各凸状電極 7 3 0 a と制御 機構 1 5 がこ の配線によ り 電気的に接続される。

図 5 8 はノ ズル 7 0 7 a 、 7 0 8 a 、 電気コネク タ 7 3 0 などの駆動系とカセッ ト 7 0 3 の側面図である。 同図ではス ライ ドス テージ 7 0 2 a側の構成に着目 しているが、 スライ ドス テージ 7 0 2 b側の構成も共通する。

バルブュニッ ト 7 0 5 a にはプローブュニ ッ ト 7 1 0 a 力 S 一体的に形成され、 バルブュニ ッ ト ■ プローブュニッ ト駆動 機構 7 0 6 a によ り これらバルブュニッ ト 7 0 5 a及びプロ ーブュニ ッ ト 7 1 0 a 力 S同時に駆動さ れる。 バルブュニ ッ ト ■ プローブュニッ ト駆動機構 7 0 6 a は制御機構 1 5 力、ら の指示によ り 駆動する。 バルブユニッ ト ' プローブユニッ ト 駆動機構 7 0 6 a は、 図 5 8 の矢印で示すよ う に、 昇降方向 と水平方向の 2つの駆動方向を有する。 これによ り 、 ス ライ ドステージ 7 0 2 a側のカセ ッ ト 7 0 3 の上部に対してノズ ル 7 0 7 a 、 7 0 8 a 及ぴ電気コネク タ 7 0 3 が水平方向に 移動し、 かつ降下する。 そ して、 ノ ズル 7 0 7 a 及び 7 0 8 a がノ ズル差込孔 7 2 2及ぴ 7 2 3 に位置決めされ、 かつ電 気コネク タ 7 0 3 が電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 に位置決めされる。 また、 ス ラ イ ドス テージ 7 0 2 b 側も同 様に、 バルブュニッ ト · プローブュニ ッ ト駆動機構 7 0 6 b を駆動する こ と によ り 、 ノ ズル 7 0 7 b及ぴ 7 0 8 b 、 電気 コネク タ 7 0 3 がそれぞれノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 、 電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 に位置決めされる。 これによ り 、 送液系 と カセ ッ ト 7 0 3 内の流路が連通する。 また、 電気コネク タ 7 3 0 がカセ ッ ト 7 0 3 のノヽ。ッ ドに位置 決めされ、 パ ッ ドと電気コネク タ 7 3 0 が電気的に接続され る。

こ の状態で図示しない送液機構から ノ ズル 7 0 7 a 及び 7 0 7 b を介して薬液等を供給し、 ノ ズル 7 0 8 a 及ぴ 7 0 8 b を介して薬液等を排出する こ と ができ る。 また、 電気コネ ク タ 7 3 0 は測定系 1 2 にも電気的に接続されている。 これ によ り 、 電気コネク タ 7 3 0 を通 じて、 基板 7 1 4 に電圧を 印加 し、 電流を検知する こ と によ り 、 電気化学的測定を行う こ とができ る。 カセ ッ ト 7 0 3 を筐体 7 0 1 内から取 り 出す 場合には、 ス ライ ド動作ポタ ン 7 0 4 a及び 7 0 4 b を押す こ と によ り 、 バルブュニッ ト · プローブュニ ッ ト駆動機構 7 0 6 a 及び 7 0 6 b がバルブュニッ ト 7 0 5 a及び 7 0 5 b を駆動して上昇させてからスライ ドス テージ 7 0 2 a 及ぴ 7 0 2 b を図 3 5 の矢印の方向にスライ ドさせ、 カセッ ト 7 0 3 を取り 出すこ とができ る。

こ こ では、 ノ ノレブユニ ッ ト 7 0 5 と 、 プロ ーブユニ ッ ト 7 1 0 と を一体的に形成した例を示したが、 必ずしもその限り ではない。 バルブュニッ ト 7 0 5 とプローブュニ ッ ト 7 1 0 を別々 に形成し、 別の昇降駆動機構によ り 、 昇降させても良 い。 また、 こ こでは、 基板 7 1 4 に対 して、 プローブ D N A が固定されている 3 電極系 7 6 1 と、 パ ッ ド 7 6 2及び 7 6 3 が同一面上に形成させている場合を示しているが、 これに 限定されない。 基板 7 1 4 に対して上面に 3 電極系 7 6 1 が 形成され、 パッ ドが 7 6 2及び 7 6 3 それに対して反対側の 面に形成される よ う に しても よい。 この場合には、 バルブュ ニッ ト 7 0 5 はカセ ッ ト 7 0 3 に対して上側に、 そしてプロ ープュニ ッ ト 7 1 0 は下側に設置される こ と になる。 その場 合には、 必然的に、 バルブユニッ ト 7 0 5 と プローブュニッ ト 7 1 0 は一体的に形成されるわけではなく なる。

図 3 5 では図示 しないが、 塩基配列自動解析装置 7 0 0 内 には、 カセ ッ ト 7 0 3 内の塩基配列検出チップからの電気信 号を取り 出 し、 あるいは信号を送るための測定系 1 2や、 温 度制御機構 1 4、 制御機構 1 5 な どが設け られている。 そ し て、 塩基配列自動解析装置 7 0 0 内の制御機構 1 5 はコ ンビ ユ ータ 1 6 に接続されている。

図 5 6 はカセ ッ ト 7 0 3装着時の塩基配列自動解析装置 7 0 0 の構成の一例を示す図である。 ス ライ ド動作ボタ ン 7 0 4 a 及び 7 0 4 b を押すこ と によ り ス ライ ドステージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b が筐体 7 0 1外方向にスライ ドして所定の深 さの溝状のカセ ッ ト装着溝 7 9 2 が筐体 7 0 1外に現れる。 このカセ ッ ト装着溝 7 9 2 には、 温調機構 7 2 0 、 位置決め ピン 7 0 9 a 及ぴ 7 0 9 b 、 カセ ッ ト種類判別用 ピン 7 8 9 が設け られている。

温調機構 7 2 0 は例えばペルテ ィ エ素子が用い られる。 位 置決めピン 7 0 9 a 及び 7 0 9 b に後述するカセ ッ ト位置決 め孔 7 2 8 a , 7 2 8 b が揷通し、 かつ温調用窓部 7 4 3 に 温調機構 7 2 0 が位置決めされる よ う にカセ ッ ト 7 0 3 を装 着する。 このカセ ッ ト装着状態では、 マイ ク ロスィ ッチ 8 1 1 がカセ ッ ト 7 0 3 によ り 押圧される こ と によ り 、 カセ ッ ト 7 0 3 が装着されている こ と を検知する。 マイ ク ロ スィ ツチ 8 1 1 は制御機構 1 5 に接続されてお り 、 そのスィ ッチの切 替状態は制御機構 1 5 で常時確認でき る。

図 6 9 A及ぴ 6 9 B はマイ ク ロ スィ ッチ 8 1 1 の検知動作 を説明するための図である。 図 6 9 Aに示すよ う に、 スライ ドステージ 7 0 2 a のカセ ッ ト装着溝 7 9 2 の表面にはマイ ク ロ スイ ッチ 8 1 1 が設け られている。 このマイ ク ロ スイ ツ チ 8 1 1 は、 カセ ッ ト 7 0 3 が装着されていない状態では、 カセ ッ ト装着溝 7 9 2 の表面から突出 し、 カセ ッ ト装着によ り 、 図 6 9 B に示すよ う にカセ ッ ト 7 0 3 によ り マイ ク ロス イ ッチ 8 1 1 は押 し下げられる。 この押し下げ動作をマイ ク ロ スイ ッチ 8 1 1 に接続された制御機構 1 5 が検知する。 力 セ ッ ト 7 0 3 をカセ ッ ト装着溝 7 9 2 力 ら取 り 出すと、 マイ ク ロ スィ ツチ 8 1 1 は溝表面から突出 した図 6 9 Aに示す状 態に戻り 、 操り 返しカセッ ト装着を検知する こ と ができ る。

また、 このマイ ク ロスィ ッチ 8 1 1 と同様の原理によ り 、 カセ ッ ト種類判別用ピン 7 8 9 がその押し下げの有無を検知 する こ と によ り 、 カセ ッ トの種類が判別される。 カセ ッ ト 7 0 3 にカセ ッ ト種類判別用孔 7 4 9 が設け られている場合に は、 カセ ッ ト装着によ り カセッ ト種類判別用 ピン 7 8 9 を押 し下げられない。 カセ ッ ト種類判別用孔 7 4 9 が設け られて いない場合には、 カセ ッ ト 7 0 3 が装着されてもカセ ッ ト種 類判別用 ピン 7 8 9 は押し下げられる。 こ のカセ ッ ト種類判 別用 ピン 7 8 9 の押 し下げの有無を示す信号は制御機構 1 5 に出力される。 制御機構 1 5 は、 この ピン押 し下げの有無を 示す信号に基づき、 カセ ッ トの種類を判別でき る。 なお、 力 セ ッ ト種類判別用ピン 7 8 9 の押し下げの程度を段階的に検 知するセ ンサを設けておけば、 複数のカセ ッ ト種類を判別す る よ う にする こ と もできる。 この場合、 カセ ッ ト種類判別用 孔 7 4 9 の深さ を判別可能な押 し下げ程度にあわせて調整し て形成すればよい。

カセ ッ ト装着後、 ス ライ ド動作ポタ ン 7 0 4 a 及び 7 0 4 b を押すこ と によ り ス ライ ドステージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b が筐体 7 0 1 内方向 （図 5 6 の矢印に示す方向） にス ライ ド し、 カセ ッ ト 7 0 3 が筐体 7 0 1 内に収容される。

図 3 6 はカセ ッ ト 7 0 3 の概観斜視図である。 カセ ッ ト 7 0 3 は、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 、 カセ ッ ト下蓋 7 1 2 、 ノ、。ツキ ン 7 1 3 (シール部材） 及び基板 7 1 4力 らなる。 カセ ッ ト 上蓋 7 1 1 及びカセ ッ ト下蓋 7 1 2 の内表面同士を対向させ かつこれらカセ ッ ト上蓋 7 1 1 及ぴカセ ッ ト下蓋 7 1 2 の間 にパッキ ン 7 1 3及び基板 7 1 4 を狭んだ状態で固定する。 これによ り カセ ッ ト 7 0 3 が完成する。 カセ ッ ト上蓥 7 1 1 の外表面 7 2 1 力 ら内表面 7 2 9 に力 けて、 断面が略円形のノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 が貫通 して形成されている。 このノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 の 内径はノ ズル 7 0 7及ぴ 7 0 8 、 送入及び送出ポー ト 7 5 2 及び 7 5 3 の外径よ り も若干大き く 設定されてお り 、 例えば 3 . 2 m m程度である。

また、 外表面 7 2 1 から内表面 7 2 9 にかけて断面が略長 方形の電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 が貫通 して形 成されている。 この電気コネク タ用ポー ト Ί 2 4及び 7 2 5 の各々 には、 後述する電気コネク タ 7 3 0 が揷着され使用 さ れる。

また、 外表面 7 2 1 には内表面 7 2 9 にかけてシール検出 孔 7 2 6 が貫通 して形成されてレヽる。 このシール検出孔 7 2 6 は、 シール 7 5 0 の有無の検出に用いられる。 図 6 7 Aは カセ ッ トへの試料注入時にシール 7 5 0 が貼付された状態を 示す図、 図 6 7 Bはカセ ッ ト に試料を注入した後にシール 7 5 0 が剥が された状態を示す図である。 シール検出孔 7 2 6 電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 は、 図 6 7 Aの状態 ではシール 7 5 0 によ り 覆われ、 図 6 7 B の状態ではシール 7 5 0 力 Sな く 露出 している。 図 6 7 Aに示すよ う に、 シール 7 5 0 は、 カセ ッ ト 7 0 3 の外表面 7 2 1 のシール検出孔 7 2 6 の表面から電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 の表 面にかけて貼付されている。 カセッ ト 7 0 3 には、 シール 7 5 0 が貼付された状態で、 試料を注入する。 この よ う にする こ と によ り 、 たと え試料溶液が誤って電気コネク タポー ト 7 2 4 も しく は 7 2 5 上に滴下しても、 シール 7 5 0で被覆さ れているため、 実際のポー ト 7 2 4 も しく は 7 2 5 内には液 が侵入する こ と がな く 、 電気的に短絡して しま う等の不具合 を発生させる心配を生じない。 そ して、 試料注入後に、 シー ル 7 5 0 を剥がすと い う手順と してレ、る。

図 6 8 は こ の シール検出孔 7 2 6 の シールの有無を検出す るための機構の一例を示す図である。 図 6 8 に示すよ う に、 スライ ドス テージ 7 0 2 a が筐体 7 0 1 内に収容された位置 で、 検出光通過孔 7 0 2 e とシール検出孔 7 2 6 を検出光が 通過する よ う に、 例えば L E Dな どの検出光照射手段 8 1 2 及び例えばフォ トセンサな どの検出光センサ 8 1 3 が配置さ れている。 すなわち、 ス ラ イ ドス テージ 7 0 2 a 収容時に検 出光の光路上に検出光通過孔 7 0 2 e とシール検出孔 7 2 6 が位置する よ う に、 かつカセッ ト 7 0 3 を挟んで検出光照射 手段 8 1 2及ぴ検出光センサ 8 1 3 が対向 して配置されてい る。

これら検出光照射手段 8 1 2及び検出光セ ンサ 8 1 3 は、 筐体 7 0 1 に固定配置されていてもよいし、 検出光照射手段 8 1 2のみ筐体 7 0 1 に固定配置され、 検出光センサ 8 1 3 はス ライ ドス テージ 7 0 2 a に固定配置されていても よい。 また、 検出光照射手段 8 1 2及び検出光セ ンサ 8 1 3 は制御 機構 1 5 からの指示に基づき検出光を照射し、 検出光を検出 して検出信号を制御機構 1 5 に出力する。

ス ライ ドス テージ 7 0 2 a の溝表面から底面にかけて貫通 形成された検出光通過孔 7 0 2 e と シール検出孔 7 2 6 を通 過する よ う に検出光を照射する。 光検出センサ 8 1 3 は、 検 出光通過孔 7 0 2 e と シール検出孔 7 2 6 を通過 した光を検 出する。 検出信号は制御機構 1 5 に伝えられる。

シール 7 5 0 がカセ ッ ト 7 0 3 に貼付された図 6 7 Aの場 合には、 検出光はシール 7 5 0 によ り しゃ断されて検出光セ ンサ 8 1 3 で検出光を検出する こ と はできない。 シール 7 5 0 が剥が された図 6 7 Bの場合には、 検出光はしゃ断されず に検出光センサ 8 1 3 で検出される。

これによ り 、 カセ ッ ト 7 0 3 のシール 7 5 0が剥がされて いるか否かを判別する こ と ができ る。 すなわち、 シール 7 5 0 を剥力 S し忘れたままカセ ッ ト 7 0 3 をステージ上にセ ッ ト しても、 ノ ズル 7 0 7 a 、 7 0 7 b 、 7 0 8 a及び 7 0 7 b 電気コネ ク タ 7 3 0 が降下 してシール 7 5 0 に接触しないよ う になっている。

図 3 7 はカセ ッ ト上蓋 7 1 1 を内表面 7 2 9側から見た斜 視図である。

内表面 7 2 9側には、 所定の深さでかつ基板 7 1 4 の断面 形状と ほぼ同 じ断面形状を有する基板位置決め溝 7 3 1 が設 け られている。 この基板位置決め溝 7 3 1 の周囲は内表面 7 2 9 で囲まれている。 基板位置決め溝 7 3 1 はノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 、 電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及ぴ 7 2 5 にオーバーラ ップして形成されている。 基板位置決め溝 7 3 1 にあわせて基板 7 1 4 をはめ込むこ と によ り 、 基板 7 1 4 をカセッ ト上蓋 7 1 1 に位置決め配置する こ とができ る。 基 板位置決め溝 7 3 1 の深さ は基板 7 1 4 の厚さ と ほぼ同 じに なる よ う に形成されている。

内表面 7 2 9側で基板位置決め溝 7 3 1 にオーバーラ ップ して、 基板位置決め溝 7 3 1 よ り も さ らに深いパッキン位置 決め溝 7 3 2が設け られている。 このパッキン位置決め溝 7 3 2 の周囲は基板位置決め溝 7 3 1 で囲まれている。 ノ、。ツキ ン位置決め溝 7 3 2 はノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 にォー バーラ ップして形成されている。 パッキン位置決め溝 7 3 2 にあわせてパッキン 7 1 3 をはめ込むこ と によ り 、 パッキン 7 1 3 をカセ ッ ト上蓋 7 1 1 に位置決め配置する こ と ができ る。 パッキン位置決め溝 7 3 2 の基板位置決め溝 7 3 1 に対 する深さ は後述するパッキン本体 7 5 1 の厚さ と ほぼ同 じに なる よ う に形成されている。 従って、 パッキン位置決め溝 7 3 2 の内表面 7 2 9 に対する深さは、 パッキン本体 7 5 1 の 厚さ に基板 7 1 4 の厚さ を加算 した厚さ と ほぼ同 じになる よ う に形成されている。

内表面 7 2 9 の周縁部には 4つのねじ孔 7 2 7 a 、 7 2 7 b 、 7 2 7 c 及び 7 2 7 dが設け られている。 これらねじ孔 7 2 7 a 〜 7 2 7 d によ り 、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 とカセ ッ ト 下蓋 7 1 2 をねじ止めできる。

内表面 7 2 9 の周縁部には 2 つのカセ ッ ト位置決め孔 7 2 8 a 及び 7 2 8 b が設け られている。 このカセ ッ ト位置決め 孔 7 2 8 a 及ぴ 7 2 8 b を、 ス ライ ドステージ 7 0 2 a 及ぴ 7 0 2 b の上に設け られた 2つの位置決め用 ピンにあわせて カセ ッ ト 7 0 3 を配置する こ と によ り 、 スライ ドステージ 7 0 2 a及ぴ 7 0 2 b に対してカセ ッ ト 7 0 3 を位置決め配置 する こ と ができ る。

図 3 8 はカセ ッ ト下蓋 7 1 2 を外表面 7 4 1 カゝら見た上面 図である。 外表面 7 4 1 から内表面 7 4 2 にかけて温調用窓 部 7 4 3 が貫通 して形成されている。 温調用窓部 7 4 3 の内 表面 7 4 2側には基板 7 1 4 が配置される。 スライ ドステー ジ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b上に設け られた温調機構 7 2 0 に、 基板 7 1 4 が温調用窓部 7 4 3 を介して接して配置される こ と によ り 、 基板 7 1 4 をカセ ッ ト下蓋 7 1 2側から温度調整 可能になっている。

外表面 7 4 1 にはノ ーコー ド 7 4 4 が設け られている。 こ のノ ーコー ド 7 4 4 には、 ノ ーコー ド情報によ り カセ ッ ト 7 0 3 の識別番号が記入されている。 こ の識別番号の記入され たバーコ一 ド 7 4 4 をバ ー コ 一 ド読取手段によ り 読み取る こ と によ り 、 カセ ッ ト 7 0 3 を識別可能である。

また、 外表面 7 4 1 にはシール検出孔 7 4 6 が貫通 して形 成されている。 また、 カセ ッ ト下蓋 7 1 2 のシール検出孔 7 4 6 は、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 とカセッ ト下蓋 7 1 2が止着さ れた状態で、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 のシール検出孔 7 2 6 と通 じる位置に形成されている。 これによ り 、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 と カセ ッ ト下蓋 7 1 2が止着された際に、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 からカセ ッ ト下蓋 7 1 2 にかけて貫通したシール検出孔 7 2 6 が設け られ、 こ のシール検出孔 7 2 6 に対して検出光 を照射する こ と によ り 、 シール 7 5 0 の有無を判別でき る。 外表面 7 4 1 の周縁部には 4つのねじ孔 7 4 7 a 、 7 4 7 b 、 7 4 7 c 及び 7 4 7 d が設け られている。 これらねじ孔 7 4 7 a 〜 7 4 7 d と カセ ッ ト上蓋 7 1 1 に設け られた対応 するねじ孔 7 2 7 a 〜 7 2 7 d の各々 をねじ止めする。 これ によ り 、 カセッ ト下蓋 7 1 2 をカセ ッ ト上蓋 7 1 1 に止着す る こ とができる。

外表面 7 4 1 の周縁部には 2 つのカセ ッ ト位置決め孔 7 4 8 a 及ぴ 7 4 8 b が設け られている。 こ のカセッ ト位置決め 孔 7 4 8 a 及ぴ 7 4 8 b を、 ス ライ ドス テージ 7 0 2 a 及び 7 0 2 b の上に設けられた 2つの位置決め用 ピンにあわせて カセ ッ ト 7 0 3 を配置する。 これによ り 、 ス ライ ドス テージ 7 0 2 a 及ぴ 7 0 2 b に対してカセッ ト 7 0 3 が位置決め配 置され得る。

また、 7 4 9 はカセ ッ ト種類判別用孔であ り 、 こ の孔の有 無によ り 、 カセ ッ ト の種類を判別でき る。 なお、 種類判別は カセ ッ ト種類判別用ピ ン 7 8 9 の押し下げの有無によ り 自動 で行 う こ と ができ る。 カセ ッ ト種類判別用 ピン 7 8 9 の ピン の押 し下げ状態は、 制御機構 1 5 で検知される。 なお、 以下 の例ではカセッ ト種類判別用孔 7 4 9 が設け られたカセ ッ ト 7 0 3 を用いて説明するが、 カセ ッ ト種類判別用孔 7 4 9 が 設け られていないカセ ッ ト 7 0 3 を用いても、 判別される力 セ ッ トの種類が異なるのみで同様の測定が可能である。 も し く は、 カセ ッ ト Ί 0 3 の種類が異なる こ と を表示部 8 9 3 に 制御機構 1 5 が表示させて警告 して、 測定工程に進まないよ う に設計しておく こ と も出来る。 あるいは、 カセ ッ ト種類判 別用 ピン 7 8 9 は固定された固定ピンを用いて、 カセ ッ ト種 類判別用孔 7 4 9 が設け られていないカセ ッ ト 7 0 3 は装着 でき ないよ う に しても よい。 これによ り 、 誤ったカセッ ト 7 0 3 をセ ッ ト しなレヽよ う にする こ と も出来る。

図 3 9 はノヽ。ツキン 7 1 3 の斜視図である。 ノヽ。ッキン 7 1 3 は、 ノ ッ キ ン本体 7 5 1 と、 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 力 らなる。 パッキン本体 7 5 1 ほぼ長方形で所定の 厚さ を有し、 その 4 隅が切欠いて形成されている。 送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 は、 パ ッ キ ン本体 7 5 1 の主 面上であって長辺の両端近傍に位置し、 かつ短辺の中央近傍 に設け られた円筒形状のポー トである。 送入ポー ト 7 5 2及 び送出ポー ト 7 5 3 の先端には開口部 7 5 4及び 7 5 5 が設 けられている。 こ の開 口部 7 5 4及び 7 5 5 力 ら ノ ッキン本 体 7 5 1 にかけて、 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の軸心には、 パッキン本体 7 5 1 の主面に対して垂直な方向 に流路 7 5 6及ぴ 7 5 7 が設け られている。 パッキン本体 7 5 1 の裏面には、 送入ポー ト 7 5 2 の形成位置から送出ポー ト 7 5 3 の形成位置にかけて折れ曲が り 形状の溝 7 5 8 が形 成されている。 ノ ッ キ ン本体 7 5 1 の裏面はほぼ平坦な面を 有している。 溝 7 5 8 は、 流路 7 5 6及び 7 5 7 と接続して いる。 流路 7 5 6 、 流路 7 5 7及び溝 7 5 8 の断面積はほぼ 等しい。

図 4 0 はパッキン 7 1 3 の上面図である。 溝 7 5 8 は、 流 路 7 5 6 から流路 7 5 7 の方向に進んだ後に所定の曲率で力 ープし、 折り 返して再度流路 7 5 7 から流路 7 5 6側に進む とい う よ う に、 流路 7 5 6 と流路 7 5 7 と の間で複数回交互 に進行する よ う に形成されている。 また、 溝 7 5 8 の折り 返 し地点を所定の曲率のカーブとする こ と によ り 、 折り 返し地 点のコーナーな どが設け られた場合に発生する薬液やエアの 滞留を抑制でき る。

図 4 1 は基板 7 1 4 の上面図である。 基板 7 1 4 の主面に は、 3電極系 7 6 1 、 ノ ッ ド 7 6 2及び 7 6 3 が形成されて いる。 また、 3 電極系 7 6 1 とパッ ド' 7 6 2 、 3 電極系 7 6 1 とノ、。ッ ド 7 6 3 は、 図示 しない配線によ り 接続されている , 3電極系 7 6 1 は第 1 実施形態で示した作用極、 対極及び参 照極の組合せからなる電極であ り 、 その作用極には D N Aプ ローブが固定化される。

図 4 1 では、 基板 7 1 4 にパッキン 7 1 3 の配置を重ねて 示してある。 7 6 4 がパッキン配置位置、 7 6 5 は流路形成 位置である。 3 電極系 7 6 1 は、 パッキン配置位置 7 6 4で かつ流路形成位置 7 6 5 にあわせて形成されている。 これに よ り 、 ノ ッキン 7 1 3 と基板 7 1 4 がカセ ッ ト上蓋 7 1 1及 びカセッ ト下蓋 7 1 2 に位置決めされた状態で狭着固定され た際には、 溝 7 5 8 と基板 7 1 4表面によ り 流路が形成され かつその流路表面には 3電極系 7 6 1 が露出する。 すなわち 3電極系 7 6 1 上は、 溝 7 5 8 によ り 間隙が設け られ、 この 間隙によ り 流路が形成される。 また、 この状態では、 パツキ ン 7 1 3 と基板 7 1 4 と はシールが保持される。

また、 7 6 6 と 7 6 7 は、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 及びカセッ ト下蓋 7 1 2 に狭着固定された場合に電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及ぴ 7 2 5 が配置される領域である。 この電気コネク タ接続位置 7 6 6及び 7 6 7 内に形成されたノ ッ ド 7 6 2及 ぴ 7 6 3 には、 電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 を通 して電気コネクタ 7 3 0 が接触配置される。 これによ り 、 3 電極系 7 6 1 と電気コネク タ用ポー ト 7 2 4 を通 して配置さ れた電気コネク タ 7 3 0 と を、 あるいは 3 電極系 7 6 1 と電 気コネク タ用ポー ト 7 2 5 を通 して配置された電気コネクタ 7 3 0 と を導通させる こ とができ る。

パッキン配置位置 7 6 4 は、 D N Aプローブが固定され、 電気化学反応によ り ハイ プリ ダイゼーショ ンの有無を検出す るセンサ領域と して機能する。 ノ ッ ド 7 6 2及ぴ 7 6 3 は、 基板 7 1 4 からカセ ッ ト 7 0 3外部に電気信号を取り 出すた めの電気的接触領域と して機能する。 これらセンサ領域と電 気的接触領域は離間 して配置されている。

図 4 2 及び図 4 3 はそれぞれカセッ ト上蓋 7 1 1側あるい はカセッ ト下蓋 7 1 2側から見たカセ ッ ト 7 0 3 の組立完成 図である。

まず、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 の内表面 7 2 9 のパ ッキン位置 決め溝 7 3 2 にあわせて、 かつノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 に送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 が揷通する よ う に、 パッ キン 7 1 3 をパッキン位置決め溝 7 3 2 に嵌揷する , 次に、 基板 7 1 4 を、 その主面、 すなわち 3 電極系 7 6 1 、 パッ ド 7 6 2及び 7 6 3 が形成された面がカセッ ト上蓋 7 1 1側に向 く よ う に、 基板位置決め溝 7 3 1 に位置決め配置す る。 次に、 カセ ッ ト下蓋 7 1 2 を、 その内表面 7 4 2 がカセ ッ ト上蓋 7 1 1側に向 く よ う に、 またねじ孔 7 4 7 a 〜 7 4 7 d及ぴねじ孔 7 2 7 a 〜 7 2 7 dの位置が対応する よ う に カセ ッ ト上蓋 7 1 1 上に載置する。 そ して、 ねじ孔 7 4 7 a 〜 7 4 7 d及びねじ孔 7 2 7 a 〜 7 2 7 d にねじ 7 7 0 a 〜 7 7 0 d を螺揷する。 これによ り 、 カセ ッ ト上蓋 7 1 1 及び カセ ッ ト下蓋 7 1 2 が螺着され、 かつカセ ッ ト上蓥 7 1 1 及 びカセ ッ ト下蓋 7 1 2 間にはパッキン 7 1 3及ぴ基板 7 1 4 が狭着固定され、 カセ ッ ト 7 0 3 が完成する。 この完成 した 状態では、 ノ ズル差込孔 7 2 2 カゝら ノ ズル差込孔 7 2 3 に力 けて、 開 口部 7 5 4、 流路 7 5 6 、 溝 7 5 8 、 流路 7 5 7 、 開口部 7 5 5 の順に連通 した流路が形成される。

なお、 これら図 4 2及び図 4 3 では、 ねじ止めによ り カセ ッ ト上蓋 7 1 1 及ぴカセ ッ ト下蓋 7 1 2 を固定する例を示し たが、 これに限定されない。 例えば凹凸の部材を用いた係着 手法を用いても よい。 図 5 9 は係着固定によ るカセッ ト 8 2 1 の構成の一例を示す図である。 図 5 9 に示すよ う に、 カセ ッ ト上蓥 8 2 2 には、 その両側部にその内壁から外壁にかけ て 3 つずつ計 6 つ係着用孔 8 2 4 が貫通形成されている。 ― 方、 カセ ッ ト下蓋 8 2 3 には、 その両側部の内表面上に、 爪 状の係着用部材 8 2 5 が 3つずつ計 6っ突設されている。 係 着用部材 8 2 5 と係着用孔 8 2 4以外の構成は図 4 2や図 4 3 に示したカセ ッ ト上蓋 7 1 1 及びカセ ッ ト下蓋 7 1 2 の構 成と共通するので詳細な説明は省略する。

各係着用部材 8 2 5 と各係着用孔 8 2 4 が、 例えば図 6 0 Aの一点鎖線で示される位置に係合する こ と によ り 、 図 6 0 B に示すよ う にカセ ッ ト上蓋 8 2 2 と カセ ッ ト下蓋 8 2 3 が 係着固定される。 図 4 4 は図 4 2及び図 4 3 の手順に従って完成したカセッ ト 7 0 3側面の断面図である。 図 4 4 に示される よ う に、 力 セッ ト 7 0 3 には、 合計 3種類の開口 が設け られている。

第 1 の開口は、 ノ ッ キン位置決め溝 7 3 2、 ノ ズル差込孔 7 2 2及ぴ 7 2 3 によ り 形成された開 口である。 この第 1 の 開口 によ り 、 ノ、。ッキン 7 1 3 の突起部 （ポー ト） に相当する 位置に、 ノ ズル 7 0 7 が装着し、 薬液やエアを送入及び送出 でき る と と もに、 試料溶液をピぺッ ト等で注入する こ と がで さ る。

第 2 の開口は、 第 1 の開 口 と 同一面であってかつパッキン 7 1 3 が固定される部分から離間 して形成され、 電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及び 7 2 5 によ り 形成された開口である。 この第 2 の開口 には、 基板 7 1 4 から装置本体と の電気的接 触を得る ためのノ ッ ド 7 6 2及ぴ 7 6 3 が並んで形成されて おり 、 装置本体に設置されているプローブユニッ ト （電気コ ネク タ 7 3 0 ) が揷入される。 これによ り 、 基板 7 1 4 上の パッ ドと 電気的接触を得る こ と ができ る。

第 3 の開口は、 第 1 及ぴ第 2 の開口 と は基板 7 1 4 を挟ん で反対側の面に形成されている。 この第 3 の開口は、 パツキ ン 7 1 3 が固定される部分の裏面に相当する位置、 すなわち 第 1 の開 口の裏面に開口 してレヽる。 この第 3 の開 口によ り 、 温度制御機構 1 4が基板 7 1 4 の裏面に直接接触し、 基板 7 1 4 の温度を制御する こ とができ る。

よ り具体的には、 ノ ズル差込孔 7 2 2 にはノ ズル 7 0 7が 矢印の方向に圧接され、 また電気コネク タ用ポー ト 7 2 4及 ぴ 7 2 5 の各々 には電気コネク タ 7 3 0 が揷着される。 基板 7 1 4の裏面側、 すなわち 3電極系 7 6 1 が形成されていな い側は、 温調用窓部 7 4 3 によ り 露出 してお り 、 こ の露出面 に温調機構 7 2 0 が接触する よ う にカセッ ト 7 0 3 力 S 7 0 2 上に載置される。 これによ り 、 裏面側から基板 7 1 4 を温調 する こ と ができ る。

図 4 5 はカセ ッ ト 7 0 3 の流路の断面図を示す。 ノ ズル 7 0 7及ぴノ ズル 7 0 8 をノ ズル差込孔 7 2 2及び 7 2 3 に揷 通 し、 かつパッキン 7 1 3 の送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 に圧接させる。 これによ り 、 ノ ズル 7 0 7及びノズ ル 7 0 8 と送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 が連通す る。 この状態で、 ノ ズル 7 0 7 から薬液又はエアを供給する と、 ノ、ツキン 7 1 3 内に設けられた溝 7 5 8 と基板 7 1 4に よ り 形成された流路を通ってノ ズル 7 0 8 から これら薬液又 はエアが送出される。

図 4 6 〜図 5 1 はパッキ ン 7 1 3 のポー ト先端形状の詳細 な構成を示す図である。

図 4 6 はポー ト先端形状の第 1 の例である。 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の先端部分の開 口部 7 5 4及び 7 5 5 の内径 r iが流路 7 5 6及ぴ 7 5 7 の内径 r ₂に比較し て段階的に、 すなわち非連続に太く 形成されている。 パ ツキ ン 7 1 3 の材質はシ リ コ ン ゴム で、 硬度は例えば 6 0程度で ある。 パッキ ン 7 1 3 は、 金型を用いた射出成形によ り パッ キン本体 7 5 1 、 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3、 さ ら には各流路を含め一体で作製される。 6 5 8 の深さ g ， (流路の高さ に相当する） は 0 . 7 m m程度、 幅 w iは 1 m m程度である。 送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 の高 さ h i は 4 m m程度、 外径 は 3 m m程度である。 また、 内径で 及ぴ r ₂はそれぞれ例えば r ！ = 2 m m程度、 r ₂ = 1 m m程度である。 また、 内径 r ェ部分の深さ h ₂は例えば 0 . 5 m m程度である。 ノ、⁰ッ キ ン本体 7 5 1 の厚さ h ₃は 3 m m程度である。 ノ ッキン 7 1 3 と基板 7 1 4が密着する面 は、 鏡面仕上げを しておく こ とが望ま しい。

なお、 以下の第 2 の例以降では特に言及 しない限り 材質、 硬度、 作製方法、 寸法等は共通する。

図 4 7 はポー ト先端形状の第 2 の例である。 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の先端部分の開 口部 7 5 4 の内径 r ₂は 1 m m程度で一定であ り 、 その外径が R から先端に レ、 く に従い連続的に細く なってお り 、 最先端では内径 r ₂ と ほぼ同 じ外径 R ₂ と なっている。 外径が細ま る部分における 外表面 7 7 1 のパッキン本体 7 5 1 主表面に対する角度は 4 5 ° 程度である。 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の 先端から l m m程度までが外径が細ま り 、 外表面 7 7 1 よ り もノ ッキン本体 7 5 1 に近い外表面 7 7 2 では外径はほぼ一 定である。 外表面 7 7 2 も先端に向けて若干細ま る よ う に例 えば内表面 7 7 3 に対して 1 ° 程度の傾斜をつけても よい。 図 4 6や図 4 8 〜図 5 1 の場合も同様である。

図 4 8 はポー ト先端形状の第 3 の例である。 送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 の先端部分の内径が徐々に太く な り 、 かつ外径が徐々 に細まる形状である。 よ り具体的には、 例えば半径 a ！ = 0 . 5 m m程度の半円の断面形状とする。 図 4 9 はポー ト先端形状の第 4 の例である。 送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 の外径は一定であ り 、 その内径が 先端にかけて徐々 に太く形成され、 擂鉢形状をなす。 よ り 具 体的には、 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の先端か ら 0 . 7 5 m m程度までの深さ までは、 内径 r ₃ (例えば 1 4 m m程度） から内径 r ₂まで徐々 に連続的に細ま り 、 それ よ り も深い位置では、 一定の内径 r ₂をなす。 また、 内表面 7 7 3 に対 して内径が太く なる位置の内表面 7 7 4 は 1 5 ° 程度傾斜 している。 こ のよ う に、 擂鉢状に内周を加工する こ と によ り 、 試料をピペッ ト等で注入する際に、 ピペッ ト の先 端が円滑に送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 に注入で き 、 かつノ ッキン 7 1 3 と ピぺッ ト と のシール†生を高める こ とができ る。 したがって、 試料の基板 7 1 4 上への導入が容 易になる。

図 5 0 はポー ト先端形状の第 5 の例である。 送入ポー ト 1 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 は、 先端にかけて内径及び外径と もにほぼ一定である。 先端の外表面 7 7 5 は流路 7 5 6及ぴ 7 5 7 に対してほぼ垂直である。

図 5 1 はポー ト先端形状の第 6 の例である。 送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の基本構成は図 5 0 の例と ほぼ同 じであるが、 その先端に、 O リ ング 7 7 6 が形成されている なお、 上記図 4 6 〜図 5 1 に示したポー ト先端形状の寸法 は一例にすぎず、 成形の しゃすさ、 基板 7 1 4の大き さ等に あわせて適宜変更可能である。 また、 パッキン 7 1 3 の材質 は、 シ リ コ ン ゴムのみな らず、 エ ラ ス ト マ一、 テ フ ロ ン、 ダ ィ フ ロ ン、 その他樹脂などでも よい。

また、 ポー ト先端は、 必ずしもパッキ ン本体 7 5 1 の主表 面に対して垂直に形成されている必要はない。 例えば主表面 に対 して所定の角度傾斜させて形成されていても よい。 また パッキン本体 7 5 1 主表面に対して垂直に設け られ、 その形 成位置途中で折れ曲が り 、 パッキ ン本体 7 5 1 主表面に対し て垂直でない方向に延びても よい。

図 5 2 はバルブュニ ッ ト 7 0 5 の全体構成を示す図である なお、 この図 5 2では、 プロープュ - ッ ト 7 1 0 の構成は省 略して記載してある。 バルブュ - ッ ト 7 0 5 は、 バルプポデ ィ 7 8 1 及び 7 8 2 が連結固定して用いられる。 バルプボデ ィ 7 8 1 には 2方電磁弁 4 0 3、 3方電磁弁 4 1 3、 4 2 3 及び 4 3 3 が設けられてお り 、 またバルブボディ 7 8 2 には 3方電磁弁 4 4 1及び 4 4 5 が設け られている。 バルプポデ ィ 7 8 1 及び 7 8 2 は、 例えば P E E K樹脂によ り作製され る。 なお、 バルブボディ 7 8 1 及ぴ 7 8 2が別個に作製され その両者をつなぎ合わせる場合には、 その継ぎ目部分には P T F Eをノ ッキンと して使用する。 したがって、 バルブポデ ィ 7 8 1 及び 7 8 2 の両者では、 薬液に接する部分の材質は P E E K及び P T F E力 らなる。 また、 パルプボディ 7 8 1 及ぴ 7 8 2 にはほぼ一定の断面形状の空洞が設け られている こ の空洞は、 後述する各電磁弁の間ゃパッキ ン 7 1 3 等との 間を接続する配管と して機能する。 また、 バルブボディ 7 8 2 に設け られた空洞には、 ノ ズル 7 0 7及ぴノ ズル 7 0 8 が 連通 している。 これ らノズル 7 0 7及ぴノ ズル 7 0 8 は P E E K樹脂からなる。

図 6 1 はバルブュニッ ト 7 0 5 の変形例と してのバルブュ ニッ ト 8 3 1 の構成の一例を示す図である。 図 5 2 のバルブ ユニ ッ ト 7 0 5 はフ ェースマウン ト型の電磁弁 4 0 3 、 4 1 3 、 4 2 3 、 4 3 3 、 4 4 1 及び 4 4 5 力 S用いられている力 S これに代えて図 6 1 では埋め込み型の電磁弁 8 3 2、 8 3 3 8 3 4、 8 3 5 、 8 3 6及び 8 3 7 が用い られている。 これ ら電磁弁 8 3 2 、 8 3 3 、 8 3 4 、 8 3 5 、 8 3 6及び 8 3 7 の機能は電磁弁 4 0 3 、 4 1 3 、 4 2 3 、 4 3 3、 4 4 1 及び 4 4 5 と共通する。 また、 他の構成はバルブュ- ッ ト 7 0 5 と共通する。

図 6 2 は他の変形例に係るバルブュニ ッ ト 8 4 1 の構成を 示す図である。 図 5 2 に示すよ う に、 電磁弁 4 0 3、 4 1 3 4 2 3及び 4 3 3 を備えたバルブポディ 7 8 1 と電磁弁 4 4 1 及ぴ 4 4 5 を備えたバルブボディ 7 8 2 は別体であつたが これに代えて一体型のバルブボディ 8 4 2 に電磁弁 4 0 3 、 4 1 3、 4 2 3 、 4 3 3 、 4 4 1 及び 4 4 5 を形成しても よ い

図 6 3 は他の変形例に係るバルブュニッ ト 8 4 6 の構成を 示す図である。 こ のバルブュニ ッ ト 8 4 6 は、 図 5 2 と 同様 に、 2つのバルブボディ 7 8 1 及び 7 8 2 を備えているが、 各バルブボディ 7 8 1 と 7 8 2 と の間はチューブ 8 4 7 で接 続されている。 こ のチューブ 8 4 7 は、 図 1 7 の配管 4 3 5 と 同様に、 3方電磁弁 4 3 3 と 3方電磁弁 4 4 1 を連通する このよ う に、 複数のバルブボディ によ り バルブュニ ッ トが構 成される場合には、 各バルブボディ 同士をチューブな どで連 通 して用いても よい。 この場合、 各バルブボディ について駆 動機構を設けてもよい。

図 6 4 は他の変形例に係るバルブュ -ッ ト 8 5 1 の構成を 示す図である。 この変形例に係るバルブュエツ ト 8 5 1 は、 複数のバルブボディ 8 5 2〜 8 5 7の各々 に電磁弁 4 0 3 、 4 1 3 、 4 2 3 、 4 3 3 、 4 4 1 及び 4 4 5 が設けられてい る。 各バルブボディ 8 5 2〜 8 5 7 は例えば P T F E シール によ り連結固定されてお り 、 これによ り 図 5 2 に示すバルブ ュニ ッ ト 7 0 5 と同様に機能する。 各バルブボディ 8 5 2〜 8 5 7 同士を図 6 3 のよ う にチューブ接続しても よい。

図 5 3 は図 5 2に示すバルブュニッ ト 7 0 5 の機能構成図 である。 図 5 2 では、 2方電磁弁 4 0 3 は省略して示してあ る。 また、 図 1 7 に示す送液系の構成と共通する構成には同 一符号を付 し、 詳細な構成は省略して示してある。

バルブボディ 7 8 1 及ぴ 7 8 2 内には配管が設けられてお り 、 この配管によ り 、 3方電磁弁 4 1 3 、 4 2 3 及ぴ 4 3 3 の間の薬液又はエアの流路が定ま る。

3方電磁弁 4 1 3 は、 エア と ミ リ Q水を切 り換えて下流側 の 3方電磁弁 4 2 3 に供給する。 3方電磁弁 4 2 3 は、 バッ ファ と 3方電磁弁 4 1 3 からのエア又はミ リ Q水を切 り 換え て下流側の 3方電磁弁 4 3 3 に供給する。 3方電磁弁 4 3 3 は揷入剤と 3方電磁弁 4 2 3 からのエア、 ミ リ Q水又はバッ ファ を切 り 換えて下流側のバルブボディ 7 8 2 に供給する。 3方電磁弁 4 4 1 は、 バルブボディ 7 8 1 からのエア又は薬 液のノ ズル 7 0 7への供給又はバイパス配管 4 4 6 を介 した 3方電磁弁 4 4 5への供給を切 り換える。 3方電磁弁 4 4 5 は、 3方電磁弁 4 4 1 からのエア又は薬液の供給又はカセ ッ ト 7 0 3 力、らのノ ズル 7 0 8 を介した薬液又はエアの送出を 切 り 換える。

4 5 4 は、 カセ ッ ト 7 0 3 の下流に配置される。 例えば薬 液毎、 すなわち、 ミ リ Q水、 バ ッ フ ァ及び挿入剤ごと にボン プを設けた場合、 3個のポンプを配置する必要があ り 、 装置 が大型化して しま う。 また、 カセ ッ ト 7 0 3 の上流側にボン プを設置して、 陽圧で液を流す場合、 万一配管に漏れが生じ た場合、 溶液は、 そこから漏れ出 して しま う。 それに対して 上記構成の よ う に、 送液ポンプ 4 5 4 をカセ ッ ト 7 0 3 の下 流側に設置 し、 引圧で液を流す。 これによ り 、 送液ポンプ 4

5 4 はすべての薬液に対して共通で 1 個でよい。 また、 万一 配管に漏れが生じた場合、 薬液は自然に送液されなく な り 、 しかも、 配管の漏れ個所から液体が漏れ出すおそれもない。 上記パ /レブュニッ ト 7 0 5 において、 カセ ッ ト 7 0 3 内に ノ ッ ファ を送液するためには、 3方電磁弁 4 2 3 、 4 4 1 、

4 4 5 、 及ぴ送液ポンプ 4 5 4 を O Nにすればよい。 これに よ り 、 ノ ッ ファが吸い上げられ、 薬液はノ ズル 7 0 7側に切 り 替わり 、 ノズル 7 0 7 力、らカセッ ト 7 0 3 へ、 さ らには力 セ ッ ト 7 0 3 カゝら ノ ズル 7 0 8 に吸い出され、 3方電磁弁 4

5 4 を経由 して廃液する こ とができ る。

カセッ ト 7 0 3 内に ミ リ Q水を送液するためには、 3方電 磁弁 4 2 3 にかえて 3方電磁弁 4 1 3 を O Nにすればよい。 カセ ッ ト 7 0 3 内に挿入剤を送液するためには、 3方電磁弁 4 2 3 にかえて 3方電磁弁 4 3 3 を O Nにすればよい。 カセ ッ ト 7 0 3 内にエアを供給するためには、 3方電磁弁 4 0 3 を O Nに し、 3 方電磁弁 4 1 3 , 4 2 3及ぴ 4 3 3 のいずれ も O F F にすればよい。

上記バ /レブュニッ ト 7 0 5 のバルブボディ 7 8 1及ぴ 7 8 2 内に設け られた空洞部分の配管の内部容量は、 2 0 0 μ L 程度である。 本実施形態と は異な り 各 3方弁をチューブで接 続して同 じフ ローを構成する場合には、 5 0 0 μ L程度の内 部容量が必要であるが、 これと比較する と大幅に試薬量を節 減する こ と が出来る。 更に、 バルブユニッ ト 7 0 5 とカセッ ト 7 0 3 間の内部容量も、 本実施形態と は異なる例では 1 0 0 L以上あるが、 本実施形態では 1 0 μ L と大幅に低減で きる。 このよ う な構造によ り 、 試薬切換え後に、 更に不本意 にカセッ ト 7 0 3 内を流れる溶液も しく は空気の量を大幅に 減らすこ と ができ る。 その結果、 反応及び測定のばらつきを 低減し、 結果の再現性も大幅に向上する。

図 6 5 はバルブュニ ッ ト 8 4 1 の機能構成の変形例を示す 図である。 図 5 3 と共通する構成には同一符号を付し、 詳細 な説明は省略する。 こ の図 6 5 に示すバルブュニ ッ ト 8 4 1 の機能構成では、 カセ ッ ト 7 0 3 内での反応効率及ぴ反応均 一性を向上させるために、 カセ ッ ト 7 0 3 内の薬液を揺動さ せる機構を導入している。

バルブュニ ッ ト 8 4 1 の上流側には、 エアス ト ップ弁と し ての 2方電磁弁 4 0 3 を設け られている。 かつ 2方電磁弁 4 0 3 と 3方電磁弁 4 1 1 の間のチューブ 8 6 3 には、 薬液を 揺動させる液揺動機構 8 6 1 が設け られている。 また、 バル ブュニッ ト 8 4 1 の下流側であって 3方電磁弁 4 4 5 及び送 液ポンプ 4 5 4 の間には、 リ ーク用バルブ 8 6 2 が設け られ ている。 液揺動機構 8 6 1 と しては例えばピンチバルブが用 いられる。 これら 2方電磁弁 4 0 3 、 液摇動機構 8 6 1 及び リ ーク用バルブ 8 6 2 も、 他の電磁弁と 同様に、 制御機構 1 5 からの指示に基づき駆動する。

このバルブュニッ ト 8 4 1 を用いた反応原理の一例を以下 説明する。

パルプュニッ ト 8 4 1 内に、 エアによる流路が通じている よ う に設定する。 具体的には、 電磁弁 4 1 3 、 4 2 3 、 4 3 3 を O F F、 すなわち薬液供給側を止めてエア供給側流路を 開放する。 また、 電磁弁 4 4 1 及び 4 4 5 を O N、 すなわち 流路をバイ パス側力、らカセ ッ ト 7 0 3側に切 り換える。 さ ら には、 電磁弁 4 0 3 を O F F に してエア供給流路を閉鎖し、 リ ーク用バルブ 8 6 2 を O Nに して流路の一端を開放する よ う に設定する。 これによ り 、 エア側の流路は閉鎖され、 リ ー ク側は開放された状態になる。

この状態で、 液揺動機構 8 6 1 を O N / O F F切替を行う と、 液揺動機構 8 6 1 内のチューブの押しつぶしと開放を繰 り返すこ と によ り 体積の変動が生じ、 カセ ッ ト内基板上への 薬液が揺動される。 液を揺動させる量は、 ピンチバルブで用 いるチューブの内径、 チューブをつぶす幅、 つぶし代を変化 させる こ と によ り調整可能である。 内径 l m mのチューブを 幅 5 m mつぶすこ と によ り 、 約 4 μ L の薬液を揺動させる こ とができ る。 ノ ッキン 7 1 3 と基板 7 1 4 で形成される基板 7 1 4上の流路容積は約 3 0 β Lである こ と から、 流路容積 の う ちの約 1 割程度の薬液を揺動させる こ と ができる。

このよ う な薬液の揺動は、 （ 1 ) ハイ ブリ ダィゼーシヨ ン 工程、 （ 2 ) 洗浄工程、 （ 3 ) 揷入剤供給工程な どで行 う の が有効である。 （ 1 ) のハイ プリ ダイゼーシ ヨ ン工程で試料 D N Aを揺動させる こ と によ り 、 ハイ ブリ ダィゼーショ ン効 率を向上させ、 ハイ プリ ダイゼーショ ン時間を短縮させる こ とができ る。 また、 （ 2 ) 洗浄工程でバッファ液を揺動させ る こ と によ り 、 非特異吸着 D N Aを引き剥がす効率を向上さ せる こ と によ り 、 洗浄時間を短縮させる こ と ができる。 また ( 3 ) 挿入剤供給工程で挿入剤を揺動させる こ と によ り 、 挿 入剤の濃度の均一性を向上させ、 また揷入剤の吸着均一性も 向上させる。 その結果、 信号のばらつき、 S / N比を改善す る こ とができ る。 これら （ 1 ) 〜 （ 3 ) のすベての工程に薬 液揺動工程を適用 しても、 一部の工程に適用 しても、 薬液揺 動の効果が得られる。 具体的には、 例えば図 1 8 に示すフ ロ 一チャー ト に沿って説明する と、 （ _s 2 1 ) 、 （ s 2 8 ) 、 ( s 3 3 } で薬液揺動を実行する のが有効である。

なお、 この図 6 5 の例ではピンチバノレブを用いる方法で説 明 したがこれに限定されない。 図 6 6 A及び 6 6 Bは液揺動 機構の変形例を示す図である。

図 6 6 Aは液揺動機構と して偏心カム 8 6 6 を用いる例を 示す。 偏心カム 8 6 6 は略楕円の断面形状を有し、 その中心 から所定の距離に位置する偏心 8 6 7 を中心にカ ム回転機構 8 9 2 によ り 回転させる こ とができ る。 カム回転機構 8 9 2 は制御機構 1 5 によ り 制御される。 また、 チューブ 8 6 3 は 固定部材 8 6 8 及び可動部材 8 6 9 によ り 挟んで保持されて いる。 カム回転機構 8 9 2 によ る回転によ り 、 偏心 8 6 7が 図 6 6 Aの よ う にカ ムの中心と可動部材 8 6 9 の間に位置す る と きには、 偏心カ ム 8 6 6 は可動部材 8 6 9 から比較的離 れて位置している。 従って、 チューブ 8 6 3 は押しつぶされ ず開放されている。 一方、 偏心 8 6 7 が図 6 6 A とは逆に力 ムの中心が可動部材 8 6 9 とは反対側に位置する と き には、 可動部材 8 6 9 は偏心カム 8 6 6 によ り 固定部材 8 6 8 に対 して押し付け られる。 チューブ 8 6 3 は固定部材 8 6 8 と可 動部材 8 6 9 の間で押 しつぶされた状態と なる。 偏心カム 8 6 3 が回転を繰り 返すこ と によ り 、 チューブ 8 6 3 がお しつ ぶされた状態とそ う でない状態が繰り 返され、 その結果チュ ープ 8 6 3 内の薬液が揺動する。

図 6 6 B は図 6 6 Aのさ らなる変形例である。 図 6 6 Aの 偏心カム 8 6 6 の代わり に、 複数の突起 8 7 1 が外周に設け られた略円筒形状の突起付カム 8 7 0 が用い られる。 この突 起付カム 8 7 0 の場合、 その回転中に突起 8 7 1 の位置に応 じてチューブ 8 6 3 が押しつぶされた り しなかった り する。 突起 8 7 1 が可動部材 8 6 9側に位置する と、 可動部材 8 6 9 が固定部材 8 6 8側に押されてチューブ 8 6 3 が押 しつぶ され、 突起 8 7 1 が可動部材 8 6 9側の位置からずれる とチ ユーブ 8 6 3 は押しつぶされな く なる。

なお、 その他にも、 ペリ スタポンプの内部回転機構を応用 する例や、 よ り 高級には圧電素子を用いてよ う配管内容積を 変化させる方法や、 シリ ンジポンプを用いる方法な ど、 薬液 を揺動する構成であれば他の構成を適用可能である。

図 5 4 A〜 5 4 Dはノ ズル 7 0 7先端形状の詳細な構成を 示す図である。

図 5 4 A〜 5 4 Dは先端形状の各種変形例を示 している。 ノ ズル先端形状は、 パッキン 7 1 3 の先端の形状にあわせて 適宜変更する こ とが有効である。

例えば図 5 1 に示すよ う に、 先端部分に O リ ング 7 7 6 が 形成されたパッキン 7 1 3 を用いる場合には、 図 5 4 Aに示 す構成が望ま しい。 図 5 4 Aに示すよ う に、 外表面 8 0 1 が 平坦で、 流路 8 0 2 に対して垂直に形成されている。 これに よ り 、 ノ、。ッキン 7 1 3 と のシール性を良好に保ち、 位置ずれ に対する位置合わせ余裕が生じる。 ノ ズル 7 0 7 の外径 R _a = 3 m m程度、 内径 r _a = l m m程度である。

また、 例えば図 4 6や図 4 9 のよ う に、 ノヽ。ッキン 7 1 3 に 対してノ ズル 7 0 7 を突き刺すよ う に して使用する場合には 図 5 4 B に示す構成が有効である。 図 5 4 Bに示すよ う に、 内径は一定だが、 所定の高さか ら先端部分にかけて外径が 徐々 に細ま っている。 したがって、 その外表面 8 0 3 は流路 8 0 2 に対して例えば 1 5 ° の傾斜をなす。 これによ り 、 図 4 6や図 4 9 に示した送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 の先端の太径の開 口 に差し込み確実にシールする こ と がで き る。 但し、 これらの組み合わせの場合には、 パッキンと ノ ズルの軸の位置合わせが厳密である。 図 4 9 のパッキンに対 して、 図 5 4 A の ノ ズルと の組み合わせでも充分気密性を保 つこ とが出来、 なおかつ位置合わせ余裕が出てく る。

また、 例えばパッキン 7 1 3 の先端が図 5 0のよ う に平坦 な場合や、 窪みがある場合には、 図 5 4 C に示す構成が有効 である。 図 5 4 Cに示すよ う に、 先端部分には O リ ング 8 0 4 が形成されている。

また、 例えばパッキン 7 1 3 の先端が図 4 7のよ う に鋭角 に形成され、 ノ ズル 7 0 7 の内側でシール性を保持する場合 には、 図 5 4 Dに示す構成が有効である。 図 5 4 Dに示すよ う に、 所定の高さまでは流路 8 0 2 の内径は一定で、 先端に かけて連続的に太く なる よ う に形成されている。

なお、 上記組合せに限られる こ と はな く 、 パッキン 7 1 3 の送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 の形状によ り 、 シ 一ル性ゃ位置合わせ余裕とい う観点から、 ノ ズル 7 0 7 の先 端形状を適宜変更可能である。

上記図 5 4 A乃至 5 4 Dの例ではノ ズル 7 0 7 の形状につ いて示したが、 ノ ズル 7 0 8 についても同様に適用可能であ る。

図 5 5 Aはピぺ ッ ト 7 9 1 を用いた送出ポー ト 7 5 3 への 試料注入動作を示す図である。 同図では、 パッキン 7 1 3 は 図 4 9 の送出ポー ト 7 5 3 によ り 示されている。 同図に示す よ う に、 ピぺッ ト 7 9 1 は送出ポー ト 7 5 3 の内表面 7 7 4 に沿って流路 7 5 7 までその先端が延び、 かつピぺッ ト 7 9 1 の外表面は送出ポー ト 7 5 3 の内表面と ほぼ密着している， 仮にノ ズル内表面と ピぺッ ト外表面を完全に密着させてから 試料注入を行わないと、 試料が基板 7 1 4 に供給されない場 合がある。 また、 密着の程度が低いと、 試料は下方向に流れ ていかずに送出ポー ト 7 5 3 カゝら上に漏れだして しま う 。 そ こで、 図 5 5 Aのよ う な構成にずる こ と によ り 、 ほぼシール された状態で試料を注入する こ と ができ、 液漏れなどが低減 する。

図 5 5 B はノ ズル 7 0 8 を送出ポー ト 7 5 3 に対して圧接 してシールした状態を示す図である。 図 5 5 A及ぴ 5 5 Bの 例では、 図 4 9 の送出ポー ト 7 5 3先端形状と、 図 5 4 Aの ノ ズル 7 0 8 の先端形状の組合せによ り 示 してある。 同図に 示すよ う に、 送出ポー ト 7 5 3 の先端にノ ズル 7 0 8 の先端 が圧接され、 送出ポー ト 7 5 3 と ノズノレ 7 0 8がシールされ ている。 この状態で、 ノ ズル 7 0 8側へ矢印の方向に薬液又 はエアが移送される。

この図 5 5 Bのノズル 7 0 8 と送出ポー ト 7 5 3 の糸且合せ は、 ノ、ッキン上面と ノズル下面が接してシールされる最適な 構成である と考え られる。 この図 5 5 B の組合せが最適であ る理由を図 7 4 A乃至 7 4 Cのシールの組合せと 比較 して説 明する。

図 7 4 Aは、 ノ ズル 9 0 1 と送出ポー ト 9 0 2 のシール状 態の断面図である。 ノ ズル 9 0 1 の先端部分の開 口部の内径 は、 その先端部分よ り もバルブュニッ ト 7 0 5 に近い根元の 部分よ り も段階的に大き く 形成されている。 この大きな内径 の先端部分の差込孔 9 0 1 a に送出ポー ト 9 0 2の先端が差 し込まれてシールされる。 ノ ズル 7 0 5 の外径は一定である _t 送出ポー ト 9 0 2 の先端は、 その内径は一定であるが、 そ の外径が先端にいく につれて徐々 に細まる形状をなすテーパ 9 0 2 a を有する。 これら ノ ズル 9 0 1及び送出ポー ト 9 0 2 の組合せの場合、 薬液は差込孔 9 0 1 a と送出ポー ト 9 0 2 の外周 と の間の間隙まで充填される。 したがって、 例えば 図 7 4 B に示すよ う に、 ノ ズル 9 0 1 を上昇させる こ と によ り 送出ポー ト 9 0 2 から離した際に、 薬液が送出ポー ト 9 0 2 の外周のテーパ 9 0 2 a から流れ出 し、 周辺を汚染する危 険性がある。 D N Aな どの塩基配列検査の場合、 多少の汚染 であっても誤判定を引き起こす可能性があるため、 この よ う な薬液の流出は問題である。

特に、 送出ポー ト 9 0 2外壁と ノ ズル 9 0 1 内壁と の間は 薬液の流れに対して 「影」 になっている。 最初に、 送出ポー ト 9 0 2 内部にある D N A溶液が吸い出される と きには、 ま ずこ の 「影」 の部分を充填してか ら ノ ズルで吸い出される、 とい う動き になる。 その後、 洗净液等の試薬を送液する こ と になるが、 最初に D N A溶液が入り 込んだ部分は、 流れに対 して 「影」 になって しまっているため、 充分に希釈される こ とがない。 すなわち、 この 「影」 の部分は薬液が循環 しにく い部分と なっている。

従って、 検査終了後も、 比較的高濃度の D N A溶液が貯留 している可能性が高いため、 汚染によ る問題は顕著に現れて しま う。 更に、 試薬には緩衝液を用いる こ とが多く 、 検査後 に水分が蒸発した際には、 結晶化する恐れがある。 こ の構成 の場合、 送出ポー ト 9 0 2 と ノ ズル 9 0 1 と は、 「線状」 で のシールと なっている。 結晶がシール線上に発生 した際には - 充分なシールが出来ず、 リ ーク して しま う等の送液不良が発 生して しま う。 リ ーク した場合には、 液体によ り 周辺が汚染 されて しま う ばかり でなく 、 電気系統がショ ー ト して しま う 等の障害を発生させかねない。

図 7 4 Cは別のシールの組合せの一例を示す図である。 ノ ズル 9 1 1 は、 図 7 4 Aの送出ポー ト 9 0 2 と同様に、 内径 は一定であるが、 その先端部分の外壁が先端にかけて徐々 に 細ま るテーパ 9 1 1 a を有する。 一方、 送出ポー ト 9 1 2 は. 外径は一定であるが、 その先端に向けて徐々 に内径が大き く なるテーパ 9 1 2 a を有する。 送出ポー ト 9 1 2 に対 してノ ズル 9 1 1 を降下させる こ と によ り 、 送出ポー ト 9 1 2 のテ 一パ 9 1 2 a に ノ ズル 9 1 1 の先端が突き刺さ り 、 ノ ズル 9 1 1 外周のテーパ 9 1 1 a とテーパ 9 1 2 a が接してシール される。 この場合、 図 7 4 Aの構成で想定されたよ う な汚染 物質の外部への漏出は生じないため、 汚染問題は発生しない と考えられる。

しかしながら、 送出ポー ト 9 1 2 と ノ ズル 9 1 1 の位置合 わせ精度が非常に厳しく なる。 多少でも送出ポー ト 9 1 2 と ノ ズル 9 1 1 の軸がずれている と 、 送出ポー ト 9 1 2 内壁と ノ ズル 9 1 1 と の間のシールが充分でな く なるため、 リ ーク が生じ、 その結果、 送液が規定どおり に行なわれなく なる と い う 問題がある。 これら図 7 4 A〜 7 4 C に記載の組合せに対して、 図 5 5 B に示すよ う に、 ノ ズル 7 0 8 と送出ポー ト 7 5 3 の組合せ を採用する こ と によ り 、 上記問題が生じない。

ノ ズル 7 0 8 は、 中心軸 7 0 8 d を有し、 この中心軸 7 0 8 d から所定の距離に所定の内径の内壁 7 0 8 e を有 してい る。 さ らに、 ノ ズル 7 0 8 は、 中心軸 7 0 8 d と略垂直な面 であ り 、 その表面が略平坦なノ ズル下面 7 0 8 c を有 してい る。 ノズル 7 0 8の外壁はその外径は略一定である。

送出ポー ト 7 5 3 は、 中心軸 7 5 3 d を有し、 この中心軸 7 5 3 d カゝら所定の距離の所定の内径の内壁 7 5 3 c を有し ている。 こ の内壁 7 5 3 c は、 その中途か ら先端にかけて 徐々 に内径が大き く なるテーパ 7 5 3 a を有している。 さ ら に、 送出ポー ト 7 5 3 は、 中心軸 7 5 3 d を略垂直な面であ り 、 その表面が略平坦なポー ト上面 7 5 3 b を有している。 ポー ト 7 5 3 の外壁はその外径が略一定である。 なお、 ノ ズ ル 7 0 8 の内壁 7 0 8 e の内径と送出ポー ト 7 5 3 の内壁 7 5 3 c の内径は、 図 5 5 Bのよ う に略等 しく 形成されている また、 ノ ズル 7 0 8 の外壁と送出ポー ト Ί 5 3 の外壁の各々 の外壁も略等し く 形成されている。

このよ う な構成によれば、 送出ポー ト 7 5 3 の外壁には液 が接する こ とはなく 、 なおかつその内壁もテーパ 7 5 3 a を 有するため、 薬液が外部に漏出する恐れはなく 、 汚染を引き 起こす心配はない。 更に、 送出ポー ト 7 5 3 と ノ ズル 7 0 8 の軸合わせに関 しても、 あま り 厳しい精度は求め られず、 ポ — ト上面 7 5 3 b と、 ノ ズル下面 7 0 8 c が充分に接してい る範囲であれば、 シール性の問題は生じないため、 送液も規 定どおり に行なわれる。 また、 送出ポー ト 7 5 3 の内壁 7 5 3 c が先端部分でテーパ形状になっているため、 ピぺッ ト 7 9 1 を用いて試料を注入する際にも、 ピペッ ト 7 9 1 先端を 他の部分にぶっけた り 接触させる こ と な く 、 ス ムーズに挿入 する こ と が出来るため、 不要な汚染等の不都合を発生させる 心配がない。

なお、 図 5 5 B の例では、 ノ ズル 7 0 8 と送出ポー ト 7 5 3 の組合せについて示 したが、 ノ ズル 7 0 7 と送入ポー ト 7 5 2 についても同様に適用可能である。 また、 ノ ズル 7 0 7 と送入ポー ト 7 5 2 の組合せの場合には、 ノ ズル 7 0 7 は試 料注入動作に用いられないため、 図 5 0 に示す送入ポー ト 7 5 2 を図 5 4 Bに組み合わせて用いても よい し、 図 5 0 に示 す送入ポー ト 7 5 2 を図 5 4 Dに示すノ ズル 7 0 7 に組み合 わせて用いてもよい。

本実施形態に係る塩基配列自動解析装置 7 0 0 を用いた自 動解析の動作の概略を図 7 2 のフローチヤ一 トに沿って説明 する。

まず、 1 6 の操作画面上で、 データ及び条件の入力を行う ( s 1 1 ) 。 次に、 カ セ ッ ト 7 0 3 の送出ポー ト 7 5 3 に、 図 5 5 Aに示す要領でピぺッ ト 7 9 1 を用いて試料を注入す る （ s l 2 ) 。 次に、 カセ ッ ト 7 0 3 のカセ ッ ト下蓋 7 1 2 の外表面 7 4 1 に貼付されたシール 7 5 0 を剥がす （ s 1 3 ) 。 このよ う に、 試料注入後にシール 7 5 0 を剥がすこ と によ り 、 試料注入の際に誤って電気コネク タ 7 3 0接続口に 薬液が滴下され、 シ ョ ー トするな どの誤動作を防止する こ と ができ る。

次に、 図 5 6 に示すよ う に、 スライ ドステージ 7 0 2 a を 開いた ト レイオープン状態で、 カセ ッ ト装着溝 7 9 2 にカセ ッ ト 7 0 3 を装着する （ s l 4 ) 。 次に、 ス ライ ド動作ボタ ン 7 0 4 a のボタ ンを押してカセ ッ ト 7 0 3 を筐体 7 0 1 内 に収容し、 ト レイ ク ローズ状態にする （ s i 5 ) 。 この収容 動作と と も に、 自動でバルブュニ ッ ト · プローブュニ ッ ト駆 動機構 7 0 6 a 及ぴ 7 0 6 b 力 Sノ ズル 7 0 7 a 及ぴ 7 0 8 a 及びプローブュニッ ト 7 1 0 を駆動する。 これによ り 、 送入 ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 にノズル 7 0 7 a 及び 7 0 8 a を圧接し、 両者間が液漏れや空気漏れが無いよ う に密 閉される （ s i 6 ) 。 その結果、 ノ ズル 7 0 7 a 及び 7 0 8 a と送入ポー ト 7 5 2及ぴ送出ポー ト 7 5 3 との間に密閉さ れた流路が確保される。 同時に、 電気コネク タ 7 3 0 とパッ ド 7 6 2 、 7 6 3 と の間で電気的接触を確保する。

これに よ り解析準備が整い、 1 6 の操作画面上でス ター ト ポタ ンを押すな どして開始指示を行 う （ s 1 7 ) 。

この開始指示を受ける と、 制御機構 1 5 は測定準備処理を 実行する （ s 1 8 ) 。 測定準備処理の詳細については後述す る。 測定準備処理が終了する と 、 制御機構 1 5 は測定系 1 2 送液系 1 3及び温度制御機構 1 4 の各構成要素をコ ンビユ ー タ 1 6 からの指示に基づき制御 し、 ハイプリ.ダイゼーシ ヨ ン 洗浄、 信号検出などの一連の測定動作を行 う （ s 1 9 ) 。 測 定が終了する と、 測定結果は制御機構 1 5 から コ ンピュータ 1 6 に送信され、 解析され、 解析結果がコ ン ピュータ 1 6 の 表示部に表示され終了する （ s 2 0 ) 。 こ の測定及び解析動 作は第 1 実施形態に示したもの と 同 じであるので詳細は省略 する。

図 7 0 は測定準備処理 （ s i 8 ) の一例のフローチャー ト を示す図である。 こ の図 7 0 に示す測定準備処理 （ s i 8 ) は、 （ s 1 9 ) の測定動作の前であれば、 例えば （ s 1 7 ) の前の段階 （例えば （ s 1 4 ) の前の段階） から実行され得 る。

まず、 ス ライ ド動作ポタ ン 7 0 4 a のボタ ンを押してス ラ ィ ドステージ 7 0 2 a を引き 出 し ト レイオープン状態にする ( s 1 8 1 ) 。 カセ ッ ト を装着 （ s l 4 ) した後にカセ ッ ト 7 0 3 を収容し、 ト レイ ク ローズ状態にする （ s l 8 2 ) 。 ト レイ ク ロ ーズ状態を例えばス テージ駆動機構 8 9 1 の駆動 動作な どによ り 検知 した制御機構 1 5 は、 マイ ク ロスィ ッチ 8 1 1 の切替信号に基づき カセ ッ ト装着の有無を判別する ( s 1 8 3 ) 。 カセ ッ ト無しと判定された場合、 ァラー ト表 示を表示部 8 9 3 に点灯させ （ s 1 8 4 ) 、 ステージ駆動機 構 8 9 1 を駆動 してスライ ドステージ 7 0 2 a又は 7 0 2 b をス ライ ドさせて ト レイオープン状態に し （ s i 8 5 ) 、 表 示部 8 9 3 にカセッ ト入れ直し指示を表示する （ s 1 8 6 ) , カセ ッ ト有無判別 （ s 1 8 3 ) でカセッ ト有り と判定され た場合、 制御機構 1 5 はシールの有無の判別を行 う （ s 1 8 7 ) 。 シールの有無の判別は、 検出光照射手段 8 1 2 から検 出光を照射し、 この検出光が検出光センサ 8 1 3 で検出でき るか否かで判別する。 シールが剥がれていない、 すなわち検 出光が検出 されない場合には、 （ s 1 8 4 ) のァラー ト表示 に進み、 ト レイオープン状態に して （ s i 8 5 ) カセ ッ ト入 れ直 し指示を表示する （ s i 8 6 ) 。 この場合、 さ らにシー ル剥がし指示をあわせて表示するのが望ま しい。

シールが剥がれている、 すなわち検出光が検出光センサ 8 1 3 で検出 された場合には、 バルブュニッ ト ■ プロ ーブュニ ッ ト駆動機構 7 0 6 a 又は 7 0 6 b を駆動 してノ ズル 7 0 7 a 及び 7 0 8 a 又は 7 0 7 b及び 7 0 8 b を降下させる と同 時に電気コネク タ 7 3 0 を降下させてカセ ッ ト 7 0 3 に位置 決めする （ s 1 8 8 ) 。

制御機構 1 5 は、 電気コネク タ 7 3 0 からの検出信号を検 知する。 こ の検出信号によ り 、 プローブが接触したか、 すな わち電気コネク タ 7 3 0の各凸状電極 7 0 3 a と基板 7 1 4 上のパッ ド 7 6 2及び 7 6 3 の各々 とが確実に接触し、 電気 的接続が確実になされたかを判別する （ s 1 8 9 ) 。

接触している と判別した場合には測定準備処理 （ s 1 8 ) を終了して測定を開始する （ s 1 9 ) 。 接触 していない と判 別した場合には、 ァラー ト表示を点灯させ （ s 1 8 4 ) 、 ト レイ オープン状態に し （ s 1 8 5 ) 、 カセ ッ ト入れ直し指示 を表示させる （ s i 8 6 ) 。 この入れ直し表示と と もに、 入 れ直 しの理由 と して、 電気コネク タ 7 3 0 の良好な接触が得 られない旨の表示をあわせて行う こ と によ り 、 基板 7 1 4表 面を清掃するな どの対策を講じる こ と ができ る。

なお、 こ の図 7 0 では特に示さ なかったが、 カセ ッ ト種類 判別用 ピン 7 8 9 の押 し下げの程度を段階的に検知するセ ン サを設けておき、 複数のカセッ ト種類を判別する形態の場合.

( s 1 8 3 ) と （ s 1 8 7 ) と の間に、 カセ ッ ト種類判別ェ 程を付加 しても よい。 この場合、 当該センサが検知 した押し 下げの程度は制御機構 1 5 でカセ ッ トの種類を示すデータに 変換されて表示部 8 9 3 に表示される。 このよ う に、 所望の カセ ッ ト 7 0 3 であるか否かを測定開始前に確認する こ と に よ り 、 誤った種類のカセ ッ ト 7 0 3 を用いた測定を防止でき る。

図 7 1 は （ s 1 8 9 ) における電気的接続の有無の判別手 法を説明するための図である。 図 7 1 に示すよ う に、 予め基 板 7 1 4 上のパッ ド 7 6 2 とノ ッ ド 7 6 3 を 1 つずつ、 あわ せて計 4つのパッ ドを基板 7 1 4 内で短絡 しておく 。 電気コ ネク タ 7 3 0 を基板 7 1 4 上に降下させる と、 電気コネク タ 7 3 0側で端子 Aと端子 Bが、 また端子 C と端子 Dがそれぞ れいずれも短絡している こ と を制御機構 1 5 が検出 した場合 には、 制御機構 1 5 は電気コネク タ 7 3 0 と カセ ッ ト 7 0 3 が確実に電気的に接続されている と判断でき る。 逆に、 端子 Aと端子 B の短絡、 あるいは端子 C と端子 Dの短絡のいずれ かが制御機構 1 5 で検出できない場合には、 制御機構 1 5 は 電気コネク タ 7 3 0 と カセ ッ ト 7 0 3 が電気的に接触が得ら れていないと判断でき る。 なお、 プロープユニッ ト 7 1 0 a 7 1 O b とバルブュニ ッ ト 7 0 5 a 、 7 0 5 b は一体で昇降 移動するため、 この電気的接続の有無の判別で、 ノ ズル 7 0 7 a 、 7 0 7 b _N 7 0 8 a 及び 7 0 8 b と送入及ぴ送出ポー ト Ί 5 2及び 7 5 3 と の機械的接触、 すなわち気密性よ く 密 着しているか否かの確認を同時に行う こ と ができ る。

こ の よ う に本実施形態によれば、 ハイプ リ ダイゼーシ ョ ン から、 バッファ等によ る洗浄、 揷入剤を添加 した後の電気化 学信号の検出などの一連の測定動作を自動的に、 かつ安定的 に行 う こ と ができ る。

また、 本実施形態では、 溶液注入及び排出のポー ト を一体 型に したパッキン 7 1 3 を用いている。 すなわち、 基板 7 1 4側においては、 基板 7 1 4表面の電極の配列にあわせて、 1 次元的な流路を形成するための溝が設け られ、 流路の両端 においては、 基板 7 1 4側と反対側に、 基板 7 1 4表面に対 して垂直に伸びる円筒状の送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 を設け、 これら送入ポー ト 7 5 2及び送出ポー ト 7 5 3 から溶液を注入及び排出する。 これら送入ポー ト 7 5 2及 び送出ポー ト 7 5 3 には、 バルブュ- ッ ト 7 0 5 のノ ズル 7 0 7及ぴ 7 0 8 が、 シール性良く 装着される。 送入ポー ト 7 5 2 からは薬液又はエアが注入される。 そ して、 パッキン 7 1 3 と基板 7 1 4 の間の溝 7 5 8 で定められた流路を薬液又 はエアが流れた後、 も う一方の送出ポー ト 7 5 3 から薬液又 はエアが排出される。 また、 送出ポー ト 7 5 3 は、 基板 7 1 4表面に試料を注入するための試料注入ポー ト も兼用 してい る。 図 5 5 Αに示したよ う に、 ピペッ ト 7 9 1 を用いて試料 を注入する場合、 ピぺッ ト 7 9 1 の先端を送出ポー ト 7 5 3 に差込む。 この差込によ り 、 ピペッ ト 7 9 1 先端部分が送出 ポー ト 7 5 3 の内壁である流路 7 5 6 にシールされる。 この シールの後、 ゆつ く り と ピぺッ ト 7 9 1 内の試料を押 し出す _t これによ り 、 ピぺッ ト 7 9 1 内の試料は基板 7 1 4上に無駄 な く移動する。

本実施形態以外の構成の場合、 すなわち基板 （チップ） 上 に平面状のパツキンを搭載 し、 カセッ ト （チップカー ト リ ツ ジ） 内に流路を形成する構成を と る場合には、 カセ ッ ト内の 流路が長く ない不必要な試薬量が多く なる。 また、 カセ ッ ト に試料を注入する場合には、 流路が基板上のみな らずカセ ッ ト 内にも長く 存在するため、 基板以外の不要な部分に試料が 流れ込み、 無駄と なって しま う。 また、 ノ ッキンに対する力 セ ッ トの密着性が難し く 、 パッキンと カセ ッ ト と の間でリ ー ク が生じて しまい、 送液の不具合が発生する こ と が多い。 本 実施形態のよ う な構成によ り、 不必要な試薬量が少なく な り またパッキン、 基板及ぴカセッ ト の密着性が高く な り 、 送液 の安定性が増す。

送入及び送出ポー ト に比較して基板上の流路の方が極端に 大きい場合には、 基板上の流路ではポー ト よ り も圧力が下が り 、 薬液が沸騰しやすく な り 、 気泡が発生しやすく なる。 こ の気泡は測定に悪影響を及ぼす。 これに対 して本実施形態で は、 流路 7 5 6 , 溝 7 5 8 及び流路 7 5 7 にかけての流路を ほぼ一定の断面積で、 ほぼ一定の断面形状にする。 これによ り 、 圧力変動が少なく 、 薬液の沸騰を抑制でき、 塩基配列の 検出感度が高ま る。

また、 本実施形態のバルブュニ ッ ト 7 0 5 を用いる こ と に よ り 、 測定に使用する試薬量を最小限に抑える こ とが可能と な り 、 ラ ンニ ングコ ス ト の低減が計れる。

すなわち、 例えばカセ ッ トや試験管など、 検査部に試薬を 導入する方法と しては、 金属製のニー ドルやノ ズルが用いら れる こ と が多い。 その理由 と しては、 ゴム製のキャップを二 一ドルで貫通させて薬液を吸引 も しく は排出する必要がある ため、 ゴムを貫通するための強度及び耐久性が要求されてい るためである。 しか しなが ら、 D N Aや塩基配列の検出を行 う際には、 金属イ オ ンは誤検出の原因 と なるため、 使用でき ない。 これに対してバルブュニ ッ ト 7 0 5 は P E E Kや P T F E などによ り 形成されてお り 、 さ らにパッキン 7 1 3 もシ リ コ ンゴムなどで形成されているため、 金属部材が用い られ ない。 したがって、 誤検出を抑制する こ とができ る。

また、 通常、 ニー ドルやノ ズルなど、 検査部へのポー ト と . 試薬切替のパルプと の間はチューブで接続されている。 こ の ため、 検査には直接使用する こ と の無いチューブ内の試薬量 が多く なつて しま う 。 また、 チューブ取り 付けはすべて手作 業で行な う ため、 チューブの長さの管理が困難で、 チューブ 接続の安定性は高く ない。 その結果、 バルブ間のチューブ内 容積が装置毎に微妙に異なる可能性が出てきて しま う。 従つ て、 装置毎にバルブ切換えタイ ミ ングを調整する必要が生じ てきてしま う 。 このよ う に、 試薬量の増大、 送液の不安定性 増大、 バルブ切換えタイ ミ ング調整必要、 な どの問題が発生 して しま う。 これに対して本実施形態のよ う にバルブュニッ ト 7 0 5 を用いる こ と で、 各バルブの間にチューブを用いる 必要がな く なる。 従って、 チューブを用いる こ と に起因する 上記種々 の問題を解消でき る。 すなわち、 流路長を短く する こ と ができ、 必要試薬量を大幅に削減でき る。 また、 バルブ 間の容量を一定に保持でき るため、 バルブ切替タイ ミ ングを 装置毎に調整する必要がな く な り 、 送液の安定性が向上する _c このよ う に、 P E E Kなどの樹脂によ り ノ ズルを作製し、 かっこのノ ズルとバルブ、 さ らには配管を一体型に したマ二 フォール ド型のバルブュニ ッ ト を用いる こ と によ り 、 上記課 題を同時に解決でき る。

このよ う に、 本実施形態のバルブュニッ ト Ί 0 5及びカセ ッ ト 7 0 3 によ り 、 データの再現性が向上する。

なお、 本実施形態では図 3 5 に示す筐体 7 0 1 内に測定系 1 2 、 送液系 1 3 、 温度制御機構 1 4及び制御機構 1 5 を配 置する場合を示 したが、 これに限定されない。 例えば測定系 1 2 、 送液系 1 3 、 温度制御機構 1 4、 制御機構 1 5 の一部 を筐体 7 0 1 外に配置しても よい し、 1 6 を含めて筐体 7 0 1 内に配置しても よい。

バーコー ド 7 4 4 はカセ ッ ト下蓋 7 1 2 の外表面 7 4 1 に 設け られる場合を示 したが、 これに限定されず、 例えばカセ ッ ト上蓋 7 1 1 の外表面 7 2 1 に設け られても よい。

流路 7 5 6 ， 流路 7 5 7及ぴ溝 7 5 8 は断面形状、 断面積 がほぼ等しい場合を説明 したがこれに限定されない。 例えば . 流路 7 5 6 ， 流路 7 5 7及び溝 7 5 8 にかけて最も細い部分 の断面積に対して最も太い部分の断面積が約 1 3 0 %程度以 内であれば望ま しい。

図 5 5 Bでは、 パッキン先端形状と ノ ズル先端形状の組合 せの一例を示したが、 前述したパ ッキン及びノ ズル先端形状 の各種変形例のあ らゆる組合せが可能であ り 、 これによ り 、 パッキン及ぴノ ズルのシール性を高める こ と ができ る。

また、 ノ ズノレ 7 0 7 , ノ ズル 7 0 8 ， バルブボディ 7 8 1 及び 7 8 2 の材質と して P E E K及び P T F Eを用いる場合 を示 したが、 これに限定されず、 例えば P F A、 P C、 P M MA、 P P S、 P B T、 P C T F Eのいずれかを用いても よ い。 また、 こ の他にも加圧によ り 変形可能な樹脂であれば適 用可能である。

また、 バルブボディ 7 8 1 は、 3つのバルブ弁、 あるいは 4つのバルブ弁が設け られたマニフォ一ル ドと して示され、 バルブボディ 7 8 2 は、 2つのバルブが設け られたマエフォ 一ノレ ドと して示されているが、 マニ フ ォ一ノレ ドの ノ ルプの個 数は上記 したものに限定されない。 少な く と も 2つのバルブ が設けられたマニフォ一ル ドや、 少なく と も 2つのバルブと ノ ズル 7 0 7及ぴ 7 0 8 が連通 した構成であればよい。

また、 カセ ッ ト 7 0 3 とバルブュニッ ト 7 0 5 の双方を最 適化する実施形態と して記載したが、 これに限定されない。 例えばカセ ッ ト 7 0 3 のみを上記の通 り 最適化し、 バルプュ エツ ト 7 0 5 にかえて従来のバルブ構成を用いても本実施形 態の効果を奏する し、 パルプュニッ ト 7 0 5 を上記の通 り 最 適化 し、 カセ ッ ト 7 0 3 にかえて従来のカセ ッ ト （チップ力 ー ト リ ッジ） を用いても本実施形態の効果を奏する。

また、 基板 7 1 4 には作用極、 対極及び参照極の組合せか らなる 3 電極系 7 6 1 が形成される例を示したが、 これに限 定されない。 例えば図 7 A、 7 Bや図 1 0、 図 1 1 に示すの と 同様に、 ノ、。ッキン 7 1 3 に対極及び参照極を形成しておき、 基板 7 1 4 には作用極のみを配置しても よい。

また、 バルブュ- ッ ト ■ プローブュニッ ト駆動機構 7 0 6 によ り バルブュニッ ト 5 を駆動させる こ と によ り カセ ッ ト 7 0 3 のポー ト 7 5 2及び 7 5 3 と ノズル 7 0 7及び 7 0 8 と の位置決めを行 う場合を示したが、 これに限定されない。 ポ 一ト 7 5 2及ぴ 7 5 3 と ノ ズル 7 0 7及び 7 0 8 と の間を相 対的に移動させるためのものであれば、 バルブユニッ ト ' プ ローブュ - ッ ト駆動機構 7 0 6 に代えてカセ ッ ト 7 0 3 をバ ルブュエツ ト 7 0 5 に対して駆動させて移動させるカセ ッ ト 駆動機構を用いても よい。

(実施例）

(実施例 1 )

上述した第 1 実施形態の塩基配列検出装置を用い、 S N P s 検出を行った例を以下説明する。 こ こでは、 M x A— 8 8 位遺伝子の S N P s 塩基配列が、 G Z G型であるか T / T型 であるか、 も しく は G Z Tヘテロであるかを判別する場合に 適用する。

塩基配列検出チップの作用極 5 0 1 には、 M _X A遺伝子に 相捕的な配列を持つ D N Aプローブをあ らかじめ固定化 して おく 。 S N P位置の塩基を A T G C と置換した 4種類のプロ ーブ D N A断片と、 全く 異なる配列を持つ D N A断片 （ネガ ティ ブ · コ ン ト ロールと呼ぶ） をそれぞれ別の電極 （作用極 5 0 1 ) 上に固定化 しておく 。 こ こでは、 N末端にシスティ ンを修飾 したそれぞれのプローブを 2 0 0 n Lずつスポッ ト して 1時間放置する こ と によ り 、 A u からなる作用極 5 0 1 への固定化を行った。 この よ う に して、 準備 した塩基配列検 出チップ 2 1 が封止されたプリ ン ト基板 2 2 をチップカー ト リ ッジ 1 1 に装着しておく 。

次に、 S N P位置の塩基が G型であるターゲッ ト と なる D N Aを 2 x S S C — l m m o l / L E D T A溶液に溶解し た後、 試料注入口 1 1 9 から ピぺッ ト等を用いて、 セル 1 1 5 内に注入する。 こ こで、 試料溶液は、 送出ポー ト 1 1 6 b 側の試料注入口 1 1 9 力ゝら、 セル 1 1 5 内に溶液を満た しな が ら送入ポー ト 1 1 6 a側に流れていく 。 送入ポー ト 1 1 6 a の外周は、 シー 材 2 4 a の内周に接する位置に形成され ている こ と 力 ら、 セル 1 1 5 内に気泡を残すこ と なく 、 完全 に試料溶液をセル 1 1 5 内に充填する こ と が出来る。

次に、 このチップカー ト リ ッジ 1 1 を装置本体 （測定系 1 2 , 送液系 1 3 , 温度制御機構 1 4 ) に装着し、 コ ンビユ ー タ 1 6 によ る装置プロ グラムを始動させる こ と によ り 、 以降 の処理は、 すべて自動的に行われる。

こ こでは、 自動処理の内容を説明する。 まず、 4 5 °Cにて 1 5 分間反応 （ハイプリ ダイゼーシヨ ン） させる。 その後、 送液系 1 3 の電磁弁やポンプを制御する こ と によ り 、 0 . 2 x S S C - l m m o 1 / L E D T A溶液をセル 1 1 5 内に 送液する。 そして、 セル 1 1 5 内にこの溶液を充填した状態 で、 5 5 °Cにて 3 0分間保持する こ と によ り 、 塩基配列検出 チップ 2 1 上の配列の異なる電極 2 1 1 ， 2 1 2 に非特異吸 着した D N Aを洗浄する。 次に、 Ι Ο μ πι ο Ι / Lのへキス ト 3 3 2 5 8溶液をセル 1 1 5 内に送液する。 そ して、 セル 1 1 5 内に充填した状態で、 測定系 1 2 によ り 、 各作用極 5 0 1 におけるへキス ト 3 3 2 5 8 からの酸化電流を測定する _t 続いて、 コンピュータ 1 6 は、 解析プロ グラムによ り 、 電 流 · 電圧特性カーブから、 へキス トの酸化電流に相当する領 域を抽出 し、 そのピーク電流値を各電極 （作用極 5 0 1 ) に 対して導出する。 更に、 解析プロ グラムのアルゴリ ズムに従 つて型判定フ ィ ルタ リ ングなどの統計処理を行い、 ターゲッ ト D N Aの型判定を行う。 得られた判定結果はコ ン ピュータ 1 6 のディ スプレイ に表示される。 その結果、 プロープ配列 が C型のプローブに相当する電極からの信号強度が最も大き く 、 ターゲッ ト D N Aの S N P位置の塩基配列は G型と の判 定が出来た。

塩基配列検出チップ 2 1 面內における同一種の電極に対す る電流値の均一性は、 C V値で 5 %以内 と なった。 その結果. S N P s 検出の信頼性が従来方法に比べて向上した。

(実施例 2 )

上述した第 2実施形態の塩基配列検出装置を用い、 S N P s 検出を行った例を以下説明する。 こ こ では、 M x A— 8 8 位遺伝子の S N P s 塩基配列が、 G/ G型であるか T // T型 であるか、 も し く は G / Tヘテロ であるかを判別する場合に 適用する。

基板 7 1 4 の作用極には、 M X A遺伝子に相捕的な配列を 持つ D N Aプローブをあらかじめ固定化しておく 。 S N P位 置の塩基を A T G C と置換した 4種類のプローブ D N A断片 と、 全く 異なる配列を持つ D N A断片 （ネガティ ブ ' コ ン ト ロ ール と呼ぶ） をそれぞれ別の作用極上に固定化しておく 。 こ こでは、 N末端にシスティ ンを修飾したそれぞれのプロ一 ブを 2 0 0 n Lずつスポッ ト して 1 時間放置する こ と によ り 、 A u からなる作用極への固定化を行った。 このよ う に して、 準備 した基板 7 1 4 をカセ ッ ト 7 0 3 に装着 しておく 。

次に、 S N P位置の塩基が G型であるターゲッ ト と なる D N Aを 2 X S S C - l m m o 1 / L E D T A溶液に溶解し た後、 送入ポー ト 7 5 2 力、ら ピペッ ト 7 9 1 を用いて、 溝 7 5 8及ぴ基板 7 1 4 で定まる流路 （セル） 内に注入する。

次に、 このカセ ッ ト 7 0 3 をスライ ドステージ 7 0 2 に載 置して筐体 7 0 1 内に収容し、 コ ン ピュータ 1 6 によ る装置 プロ グラムを始動させる こ と によ り 、 以降の処理は、 すべて 自動的に行われる。

こ こでは、 自動処理の内容を説明する。 まず、 4 5 °Cにて 1 5分間反応 （ハイブリ ダィゼーシヨ ン） させる。 その後、 送液系 1 3 の電磁弁やポンプを制御する こ と によ り 、 0 . 2 X S S C — l m m o 1 / L E D T A溶液をセル内に送液す る。 そ して、 セル内にこ の溶液を充填した状態で、 5 5 °Cに て 3 0分間保持する こ と によ り 、 基板 7 1 4上の配列の異な る電極に非特異吸着 した D N Aを洗浄する。 次に、 Ι Ο μ πι o 1 ZLのへキス ト 3 3 2 5 8溶液をセル内に送液する。 そ して、 セル内に充填した状態で、 測定系 1 2 によ り 、 各作用 極におけるへキス ト 3 3 2 5 8 からの酸化電流を測定する。 続いて、 コ ンピュータ 1 6 は、 解析プロ グラ ムによ り 、 電 流 · 電圧特性カーブから、 へキス ト の酸化電流に相当する領 域を抽出 し、 そのピーク電流値を各作用極に対して導出する。 更に、 解析プロ グラ ムのアルゴ リ ズムに従って型判定フ ィ ル タ リ ングな どの統計処理を行い、 ターゲッ ト D N Aの型判定 を行 う。 得られた判定結果はコ ンピュータ 1 6 のディ ス プレ ィ に表示される。 その結果、 プローブ配列が C型のプローブ に相当する電極からの信号強度が最も大き く 、 ターゲッ ト D N Aの S N P位置の塩基配列は G型との判定が出来た。

基板 7 1 4面内における同一種の電極に対する電流値の均 一性は、 C V値で 3 °/₀以内 と なった。 その結果、 S N P s 検 出の信頼性が従来方法に比べて向上した。

以上詳述したよ う に本実施形態によれば、 電気化学反応特 性の均一性が高ま り 、 検出の信頼性が向上する。

また、 塩基配列検出及び検出 したデータの解析までを含め 自動で実行する こ と ができ るため、 データや測定の再現性が 向上する。

産業上の利用可能性

以上説明 したよ う にこの発明は、 塩基配列を検出するため の塩基配列検出装置の技術分野及び塩基配列を検出するため の塩基配列自動解析装置の技術分野に有効である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 流路内における試料と所定の塩基配列を有するプローブ の反応に基づき試料中の塩基配列を検出する塩基配列検出装 置であって、

基板と、

こ の基板上に設け られ、 薬液又はエアの流れる方向に沿つ て設けられた流路と 、

前記基板上に前記流路に沿って複数設け られ、 前記プロ一 ブが固定化される作用極と、

前記流路の内周面に前記作用極に対応して設け られ、 各々 が前記基板表面に対向する第 1 の面に位置する よ う に配置さ れ、 前記作用極との間に電位差を与える対極と、

前記流路の内周面に前記作用極に対応して設け られ、 各々 が前記基板表面に対向する第 2 の面に位置する よ う に配置さ れ、 前記作用極に検出電圧をフ ィ ー ドバック させる参照極と . 前記流路に開 口 し、 前記流路の上流側から前記流路内に薬 液又はエアを送入する送入ポー ト と、

前記流路に開 口 し、 前記流路の下流側から前記流路内の薬 液又はエアを送出する送出ポー ト と、

前記流路内に試料を注入する試料注入口 と

を具備してなる塩基配列検出装置。

2 . セル上面、 セル側面及ぴセル底面によ り 定め られるセル 内における試料と所定の塩基配列を有するプローブの反応に 基づき試料中の塩基配列を検出する塩基配列検出装置であつ て、 基板と 、 こ の基板上に薬液又はエアの流れる方向に沿って 1 つずつ複数設け られ、 前記プローブが固定化される作用極 と を備え、 前記セル底面を定める塩基配列検出チップと 、 前記作用極に対応して設け られ、 各々 が前記基板表面に対 向する第 1 の面に位置する よ う に配置され、 前記作用極との 間に電位差を与える対極と 、 前記作用極に対応して複数設け られ、 各々 が前記基板表面に対向する第 2 の面に位置する よ う に配置され、 前記作用極に検出電圧をフ ィ ー ドバック させ る参照極と が薬液又はエアの流れる方向に沿つて設け られた チップカー ト リ ッジ上蓋と、

前記作用極、 対極及び参照極近傍の断面が等しい流路が形 成される よ う に前記チップカー ト リ ッジ上蓋と前記基板表面 との間に狭着固定されて前記セル上面及びセル側面を定める シール材と、

前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設け られ、 薬液又はエアの 流れる方向の上流側から前記セル内に薬液又はエアを送入す る送入ポー ト と、

前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設けられ、 薬液又はエアの 流れる方向の下流側から前記セル内の薬液又はエアを送出す る送出ポー ト と、

前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設けられ、 前記セル内に試 料を注入する試料注入口 と

を具備 してなる塩基配列検出装置。

3 . 前記セル側面は、 前記チップカー ト リ ッジ上蓋に設け ら れた ώ状流路と、 こ の凸状流路に沿って設けられた前記シー ル材によ り 定められる請求項 2 に記載の塩基配列検出装置。

4 . 前記セル側面は薬液又はエアの流れる方向に沿つて設け られた流路を備えたシール材によ り 定められる請求項 2 に記 載の塩基配列検出装置。

5 . 前記送入ポー ト は、 前記基板に対する開 口位置に設けら れたザグ リ 孔を備え、 前記送入ポー トの前記基板から離れた 位置の口径は、 前記ザグリ 孔の 口径よ り も よ り も小さレヽこ と を特徴とする請求項 2 に記載の塩基配列検出装置。

6 . 前記請求項 1 に記載の塩基配列検出装置と、

前記送入ポー ト に連通 し、 該送入ポー ト を介して前記流路 内に薬液又はエアを供給する第 1 の配管と 、 前記第 1 の配管 の薬液又はエアの流量を制御する第 1 の弁と を備えた供給系 と、 前記送出ポー ト に連通 し、 該送出ポー ト を介して前記流 路内から薬液又はエアを排出する第 2 の配管と、 前記第 2 の 配管の薬液又はエアの流量を制御する第 2 の弁と、 第 2 の配 管に設け られ、 前記流路内から薬液又はエアを吸い上げるポ ンプとを備えた排出系 と、

前記作用極と対極との間に電位差を与える電圧印加部を備 えた測定系 と 、

前記塩基配列検出チップの温度を制御する温度制御機構と - 前記供給系の第 1 の弁と、 前記排出系の第 2 の弁及びボン プと、 前記測定系の前記電圧印加部と 、 前記温度制御機構と を制御し、 前記作用極又は前記対極から電気化学反応信号を 検出 し、 この電気化学反応信号を測定データ と して格納する 制御機構と、 前記制御機構に制御条件パラ メ ータを与えて前記制御機構 を制御する と と もに、 前記測定データに基づいて塩基配列の 解析処理を実行する コ ンピュータ と

を具備 してなる塩基配列自動解析装置。

7 . 前記請求項 2 に記載の塩基配列検出装置と、

前記送入ポー ト に連通し、 該送入ポー ト を介して前記流路 内に薬液又はエアを供給する第 1 の配管と、 前記第 1 の配管 の薬液又はエアの流量を制御する第 1 の弁と を備えた供給系 と、 前記送出ポー ト に連通 し、 該送出ポー ト を介 して前記流 路内から薬液又はエアを排出する第 2 の配管と、 前記第 2 の 配管の薬液又はエアの流量を制御する第 2 の弁と、 第 2 の配 管に設け られ、 前記流路内から薬液又はエアを吸い上げるポ ンプと を備えた排出系 と、

前記作用極と対極と の間に電位差を与える電圧印加部を備 えた測定系 と、

前記塩基配列検出チップの温度を制御する温度制御機構と 、 前記供給系の第 1 の弁と、 前記排出系の第 2 の弁及びボン プと、 前記測定系の前記電圧印加部と、 前記温度制御機構と を制御し、 前記作用極又は前記対極から電気化学反応信号を 検出 し、 この電気化学反応信号を測定データ と して格納する 制御機構と、

前記制御機構に制御条件パラ メ ータ を与えて前記制御機構 を制御する と と もに、 前記測定データ に基づいて塩基配列の 解析処理を実行する コ ンピュータ と

を具備 してなる塩基配列自動解析装置。

8 . 前記電圧印加部は、 前記対極に与える電圧パター ンを発 生させる電圧パター ン発生回路と、

前記参照極の電圧を前記対極にフ ィ ー ドバックする フ ィ ー ドバ ック 回路と、 前記電圧パターン発生回路と前記フ ィ ー ド バッ ク回路のフ ィ ー ドバッ ク電圧に基づき前記対極に与える 電圧を増幅する増幅器と、

前記増幅器又は前記増幅器と前記対極と の間に設け られた 抵抗と、 こ の抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行う ス ィ ッ チからなる保護回路と

を具備してなる請求項 6 に記載の塩基配列自動解析装置。 9 . 前記電圧印加部は、 前記対極に与える電圧パター ンを発 生させる電圧パター ン発生回路と、

前記参照極の電圧を前記対極にフ ィ ー ドバックする フ ィ ー ドバ ック回路と 、 前記電圧パター ン発生回路と前記フィ ー ド バッ ク回路のフ ィ ー ドバック電圧に基づき前記対極に与える 電圧を増幅する増幅器と、

前記増幅器又は前記増幅器と前記対極と の間に設け られた 抵抗と、 こ の抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行う ス ィ ッ チからなる保護回路と

を具備してなる請求項 7 に記載の塩基配列自動解析装置。 1 0 . 前記作用極は、 S N P位置の塩基を第 1 の塩基と した 第 1 の標的塩基配列と は相補的な第 1 標的相補塩基配列を有 する複数の第 1 のプローブが固定化された第 1 の作用極と、 S N P位置の塩基を第 2の塩基と した第 2 の標的塩基配列と は相補的な第 2標的相補塩基配列を有する複数の第 2 のプロ ープが固定化された第 2 の作用極を有し、

前記コ ン ピュータ は、 前記第 1 の作用極から得られる複数 の第 1 の電気化学信号と、 前記第 2 の作用極から得られる第 2 の電気化学信号の う ち、 信号値が大きい方を選択し、 前記 複数の第 1 の電気化学信号と前記複数の第 2 の電気化学信号 を検定し、 互いに有意な差がある と検定された場合には試料 中の S N P位置の塩基は第 1 の塩基あるいは第 2 の塩基のホ モ型である と判定し、 有意な差が無いと検定された場合には 試料中の S N P位置の塩基は第 1 の塩基と第 2の塩基のへテ 口型である と判定する型判定処理を実行する型判定処理部を 備える請求項 6 に記載の塩基配列自動解析装置。

1 1 . 前記作用極は、 S N P位置の塩基を第 1 の塩基と した 第 1 の標的塩基配列と は相補的な第 1標的相補塩基配列を有 する複数の第 1 のプローブが固定化された第 1 の作用極と、 S N P位置の塩基を第 2 の塩基と した第 2 の標的塩基配列と は相捕的な第 2標的相補塩基配列を有する複数の第 2 のプロ ーブが固定化された第 2 の作用極を有し、

前記コ ン ピュータは、 前記第 1 の作用極から得られる複数 の第 1 の電気化学信号と、 前記第 2 の作用極から得られる第 2の電気化学信号の う ち、 信号値が大きい方を選択し、 前記 複数の第 1 の電気化学信号と前記複数の第 2 の電気化学信号 を検定し、 互いに有意な差がある と検定された場合には試料 中の S N P位置の塩基は第 1 の塩基あるいは第 2 の塩基のホ モ型である と判定し、 有意な差が無いと検定された場合には 試料中の S N P位置の塩基は第 1 の塩基と第 2 の塩基のへテ 口型である と判定する型判定処理を実行する型判定処理部を 備える請求項 7 に記載の塩基配列自動解析装置。

1 2 . 流路内における試料と所定の塩基配列を有するプロ一 プの反応に基づき試料中の塩基配列を検出する塩基配列検出 装置であって、

主表面を有する基板と、

前記主表面上に前記流路に沿って複数設け られ、 前記プロ ーブが固定化される電極と、

主面と平坦な裏面と を有し、 前記裏面が前記基板の主表面 上に接触して配置されるシール部材本体と、 前記裏面に形成 され、 前記電極との間に間隙を設けて前記流路を形成する溝 部と 、 前記流路の一端に連通 し前記基板の主表面から離間 し た位置で前記主面の第 1 の位置に開口する第 1 のポー ト と、 前記流路の他端に連通し前記基板の主表面から離間した位置 で前記主面の第 2 の位置に開口する第 2 のポー ト とを備えた シ一ル部材と

を具備 してなる塩基配列検出装置。

1 3 . 流路内における試料と所定の塩基配列を有するプロ一 ブの反応に基づき試料中の塩基配列を自動解析する塩基配列 自動解析装置であって、

主表面を有し、 該主表面にパッ ドを有する基板と、 前記主表面上に前記流路に沿って複数設け られ、 前記プロ ーブが固定化される作用極と、 参照極及び対極が設け られ、 主面と平坦な裏面と を有し、 前記裏面が前記基板の主表面上 に接触して配置されるシール部材本体と、 前記裏面に形成さ れ、 前記作用極との間に間隙を設けて前記流路を形成する溝 部と、 前記流路の一端に連通 し前記基板の主表面から離間 し た位置で前記主面の第 1 の位置に開口する第 1 のポー ト と、 前記流路の他端に連通し前記基板の主表面から離間 した位置 で前記主面の第 2 の位置に開口する第 2のポー ト と を有する シ一ル部材と、

前記シール部材本体の裏面を前記基板の.主表面上に接触さ せて固定するカセ ッ ト本体と

を備えたカセ ッ ト と、

前記第 1 のポー トから供給される薬液又はエア の切替を行 う 第 1 のバルブと、 前記第 2 のポー トから排出される薬液又 はエアの切替を行う 第 2 のバルブと、 前記第 1 のバルブに接 続された第 1 のノズルと、 前記第 2 のバルブに接続された第 2 のノ ズルとがー体的に形成されたバルブュニッ ト と、 前記バルブュニッ トに固定され、 電気コネク タが設け られ たプローブュニ ッ ト と、

前記バルブュニッ ト又は前記カセ ッ トを駆動して前記第 1 のノ ズルを前記第 1 のポー トに位置決め して連通させ、 かつ 前記第 2 のノ ズルを前記第 2 のポー ト に位置決め して連通さ せる と と も に、 前記基板上の前記パッ ドに対して前記プロ一 プュニッ トの前記電気コネク タを位置決め して前記パッ ドと 前記電気コネク タを電気的に接続する駆動機構と、

前記基板に測定信号を入力 し、 かつ前記基板からの電気信 号を取得する測定機構と、

前記測定機構から得られた電気信号を解析する コ ン ビユー タ と

を具備してなる塩基配列自動解析装置。

1 4 . 前記第 2 のノ ズルは、 略一定の内径の内壁と、 ノ ズル 中心軸に略垂直で略平坦なノ ズル下面を有し、 前記第 2 のポ 一ト は、 内径が先端にかけて徐々 に大き く なるテーパ状の内 壁と、 ポー ト 中心軸に対して略垂直で略平坦なポー ト上面を 有する こ と を特徴とする請求項 1 3 に記載の塩基配列自動解 析装置。

1 5 . 前記カセ ッ ト本体は、 前記基板と前記シール部材を載 置するカセ ッ ト下蓋と、 前記カセ ッ ト下蓋と と もに前記基板 と前記シール部材と を狭着固定するカセ ッ ト上蓋と を備える こ と を特徴とする請求項 1 3 に記載の塩基配列自動解析装置

1 6 . 前記カセ ッ ト上蓋は内表面と、 外表面と、 前記内表面 から前記外表面まで貫通し、 前記第 1 のポー ト に開口する第 1 の ノ ズル差込孔と、 前記第 2 のポー ト に開 口する第 2 の ノ ズル差込孔と を備える こ と を特徴とする請求項 1 5 に記載の 塩基配列自動解析装置。

1 7 . 前記カセ ッ ト上蓋は内表面と、 外表面と、 前記内表面 から前記外表面まで貫通し、 前記電気コネク タを揷通させて 前記電気コネク タ と前記パッ ドを電気的に接続する電気コネ ク タ用ポー ト と を備える こ と を特徴とする請求項 1 5 に記載 の塩基配列自動解析装置。

1 8 . 前記流路の断面積は前記送出ポー トから前記送入ポー ト にかけて略一定である こ と を特徴とする請求項 1 5 に記载 の塩基配列自動解析装置。

1 9 . 前記流路の断面積の最大値は最小値の 1 3 0 %以内で ある こ と を特徴とする請求項 1 5 に記載の塩基配列自動解析 装置。

2 0 . さ ら に、 エア供給源と、 前記エア供給源と前記第 1 の バルブを接続するチューブと、 前記チューブに設けられ、 前 記チューブ内の薬液を揺動させる液揺動機構と を備える こ と を特徴とする請求項 1 5 に記載の塩基配列自動解析装置。

2 1 . 前記測定機構は、 前記作用極と対極と の間に与える電 圧パター ンを発生させる電圧パター ン発生回路と 、

前記参照極の電圧を前記対極にフィ ー ドバックする フィ ー ドバック 回路と、 前記電圧パター ン発生回路と前記フィー ド ノ ック回路のフィ ー ドバック電圧に基づき前記対極に与える 電圧を増幅する増幅器と、

前記増幅器又は前記増幅器と前記対極と の間に設け られた 抵抗と、 こ の抵抗へ流れる電流のオンオフ制御を行う スィ ッ チからなる保護回路と

を具備してなる請求項 1 3 に記載の塩基配列自動解析装置 2 2 . 前記作用極は、 S N P位置の塩基を第 1 の塩基と した 第 1 の標的塩基配列と は相補的な第 1 標的相補塩基配列を有 する複数の第 1 のプローブが固定化された第 1 の作用極と、 S N P位置の塩基を第 2 の塩基と した第 2 の標的塩基配列と は相補的な第 2標的相補塩基配列を有する複数の第 2 のプロ ープが固定化された第 2 の作用極を有し、

前記コ ン ピュータは、 前記第 1 の作用極から得られる複数 の第 1 の電気化学信号と、 前記第 2 の作用極から得られる第 2の電気化学信号の う ち、 信号値が大きい方を選択し、 前記 複数の第 1 の電気化学信号と前記複数の第 2 の電気化学信号 を検定し、 互いに有意な差がある と検定された場合には試料 中の S N P位置の塩基は第 1 の塩基あるいは第 2 の塩基のホ モ型である と判定し、 有意な差が無いと検定された場合には 試料中の S N P位置の塩基は第 1 の塩基と第 2の塩基のへテ 口型である と判定する型判定処理を実行する型判定処理部を 備える請求項 1 3 に記載の塩基配列自動解析装置。