WO2023189118A1 - 検査容器及び核酸検査方法 - Google Patents

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WO2023189118A1
WO2023189118A1 PCT/JP2023/007397 JP2023007397W WO2023189118A1 WO 2023189118 A1 WO2023189118 A1 WO 2023189118A1 JP 2023007397 W JP2023007397 W JP 2023007397W WO 2023189118 A1 WO2023189118 A1 WO 2023189118A1
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chamber
liquid
test container
sample liquid
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PCT/JP2023/007397
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威史 濱
大亮 衛藤
裕康 石井
直人 磯▲崎▼
和興 込山
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富士フイルム株式会社
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6851Quantitative amplification
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
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    • G01N35/02Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
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    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices

Definitions

  • the present invention relates to a test container and a nucleic acid testing method.
  • test containers such as test cartridges or analysis chips that are used to perform various analyzes on specimens extracted from biological samples are known.
  • the test container includes a plurality of chambers (liquid storage portions) that contain liquid, and a flow path that connects the chambers.
  • a sample liquid is transferred from chamber to chamber using an external force such as electromagnetic force, centrifugal force, or pressure.
  • Japanese Patent Publication No. 2019-515308 discloses a microfluidic chip that uses centrifugal force to send a sample (sample liquid) input from a sample inlet (input port) provided at one end of a sample chamber from the sample chamber to a mixing chamber. is disclosed.
  • the microfluidic chip disclosed in Japanese Patent Publication No. 2019-515308 is equipped with a circuit configured to provide an air connection between the sample chamber and the mixing chamber, that is, a vent channel, so that liquid can be smoothly transferred. I have to.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and is capable of suppressing backflow of a sample liquid from a downstream chamber to an upstream chamber in a test container for transferring liquid by centrifugal force.
  • the purpose is to provide a test container and a nucleic acid testing method.
  • the test container of the present disclosure includes an input port into which a sample liquid is input, a first chamber in which the sample liquid sent from the input port is accommodated, and a second chamber in which the sample liquid transferred from the first chamber is accommodated.
  • a test container having two chambers, which is attached to a centrifuge, and in which a sample liquid is sequentially sent from the first chamber to the second chamber by the centrifugal force caused by the rotation of the centrifuge, A removable lid that covers the input slot; a liquid reservoir for storing the sample liquid input from the input port in front of the first chamber;
  • a valve having a liquid accommodating part disposed between a first chamber and a second chamber and temporarily accommodating a sample liquid to be sent from the first chamber to the second chamber, the valve having a liquid accommodating part disposed between the first chamber and the liquid accommodating part.
  • the sealing part is preferably made of a hydrophobic substance that has a lower specific gravity than the sample liquid.
  • the hydrophobic substance is preferably a low polar solvent or a thermoplastic substance.
  • the hydrophobic substance is preferably provided in the liquid reservoir or the first chamber.
  • It may further include a hydrophobic substance accommodating part for accommodating a hydrophobic substance, which is provided on a side closer to the rotation axis of the centrifuge than the liquid reservoir part.
  • the volume of the liquid reservoir is V1
  • the volume of the first chamber is V2
  • the volume of the liquid storage part is V3
  • the volume of the second chamber is V4, it is preferable that the relationship is V1 ⁇ V2 ⁇ V3 ⁇ V4. .
  • a reagent to be reacted with the sample liquid may be stored in the first chamber, the liquid storage section, or the second chamber.
  • the reagent may include an amplification reagent for amplifying a specific nucleic acid sequence and a probe for determining the nucleic acid sequence.
  • the probe may be a fluorescent probe.
  • the nucleic acid testing method of the present disclosure is a nucleic acid testing method using the test container of the present disclosure, in which a reagent is housed in a liquid container, wherein the valve is in a second state or a second state in an initial state.
  • test container and nucleic acid testing method of the present disclosure it is possible to suppress the backflow of the sample liquid from the downstream chamber to the upstream chamber.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a test container 10 according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the test container 10, and FIG. 2B is a schematic plan view of the flow path structure.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the test container 10, showing a state switched to the first state by the valve 20, and FIG. 3B is a schematic plan view of the flow path structure.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of the test container 10, showing a state switched to the second state by the valve 20, and
  • FIG. 4B is a schematic plan view of the flow path structure.
  • 1 is a diagram showing an aspect of a test container 10.
  • FIG. 4 is a diagram showing before and after sending the sample liquid from the liquid reservoir to the first chamber in the flow path structure 11.
  • FIG. 7 is a diagram showing before and after the sample liquid is sent from the liquid reservoir to the first chamber in a flow path structure 11A of a modified example. It is a schematic diagram showing a test container provided with a reagent.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a modified example of a test container 50.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic plan view of a modified example of a test container 52.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating before and after the sample liquid is sent from the liquid reservoir to the first chamber in the flow path structure 11B of the test container 52.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic plan view of a modified example of a test container 53.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating before and after sending the sample liquid from the liquid reservoir to the first chamber in the test container 54 of a modified example.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an inspection device 100 according to an embodiment. It is a figure showing the schematic structure of inspection device 101 of a modification. It is a figure showing the schematic structure of inspection device 102 of a modification.
  • FIG. 1 is a diagram showing the steps of nucleic acid testing (Part 1). It is a figure showing the process of a nucleic acid test (part 2).
  • FIG. 2 is a diagram showing the steps of ⁇ -glucan testing (Part 1).
  • FIG. 2 is a diagram showing the process of ⁇ -glucan testing (Part 2).
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a test container 10 of one embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the test container 10
  • FIG. 2B is a schematic plan view showing a simplified flow path structure 11 of the test container 10.
  • the test container 10 is a microchannel device that includes a channel structure 11 that includes a plurality of chambers and channels that connect the chambers.
  • the test container 10 is attached to a centrifuge, and the liquid inside is transferred from chamber to chamber by centrifugal force caused by rotation of the centrifuge.
  • the test container 10 of this example is a test container that is loaded into a test device 100 (see FIG. 14) equipped with a centrifuge and is used for biochemical analysis.
  • the test container 10 is composed of a main body member 10A in which recesses, holes, etc. are formed, which constitute a part of a flow path structure 11 including a flow path and a chamber, and a bottom member 10B, which constitutes the bottom surface of the flow path. (See Figure 2).
  • the main body member 10A can be made of any known resin-molded plastic material without particular limitation, but from the viewpoint of heat resistance and transparency, polycarbonate, polypropylene, cycloolefin, or silicone resin is preferable.
  • the bottom member 10B is formed of, for example, a thin plate or a film.
  • any known resin-molded plastic material can be used without particular limitation, but from the viewpoint of adhesion to the main body member 10A, the same material as the main body member 10A is preferable.
  • the bottom member 10B is made of a film from the viewpoint of improving close contact with the heating means and enabling efficient heating. It is preferable that the Note that the portions constituting the first chamber 15 and the second chamber 16 on the upper surface side of the main body member 10A may also be made of a film.
  • the test container 10 includes an input port 12, a lid 12A, a liquid reservoir 13, a first chamber 15, a second chamber 16, and a valve disposed between the first chamber 15 and the second chamber 16. 20, channels 18a to 18c connecting them, and a sealing part 19.
  • the plurality of chambers included in the test container 10 are the liquid reservoir section 13 , the first chamber 15 , the second chamber 16 , and the liquid storage section 24 . In the following, when there is no need to distinguish between the liquid reservoir 13, the first chamber 15, the second chamber 16, and the liquid storage section 24, they may be collectively referred to as chambers.
  • the input port 12 is an opening for inputting the sample liquid 40.
  • the lid portion 12A is a lid portion that covers the input port 12 and is detachable from the opening of the input port 12.
  • the lid portion 12A is formed to be able to be screwed onto the end of the cylindrical portion 14 that forms the input port 12.
  • the lid portion 12A may be attached to and detached from the cylindrical portion 14 using a snap-type cap structure or an adhesive.
  • the lid part 12A opens the input port 12 when a sample liquid is input, but closes the input port 12 except when a sample liquid is input to eliminate contamination from the outside and prevent evaporation of the sample liquid 40 from inside. do.
  • the sample fluid 40 is, for example, a liquid obtained by extracting nucleic acids from a sample collected from a subject's nasal cavity, pharynx, oral cavity, affected area, or the like.
  • the surface where the input port 12 is provided will be referred to as the top surface of the test container 10, and the bottom member 10B side will be referred to as the bottom surface of the test container 10.
  • the top surface of the main body member 10A is the same as the top surface of the test container 10
  • the bottom surface of the main body member 10A is a surface in contact with the top surface of the bottom member 10B
  • the bottom surface of the bottom member 10B is the same as the bottom surface of the test container 10. be.
  • the liquid reservoir 13 is provided at a position facing the input port 12 and accommodates the sample liquid 40 dropped from the input port 12.
  • the shape of the liquid reservoir 13 is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from a columnar shape, a conical shape, a truncated cone shape, and the like.
  • the input port 12 is constituted by the opening of the cylindrical part 14 that extends through the main body member 10A in the thickness direction and protrudes from the upper surface of the main body member 10A.
  • a liquid reservoir 13 is formed by the inner side portion of the member 10A and the bottom member 10B. The liquid reservoir 13 is a space that stores the sample liquid 40 introduced from the input port 12 in front of the first chamber 15 .
  • the first chamber 15 is a chamber that can accommodate a liquid, and is a chamber that accommodates the sample liquid 40 that is sent from the input port 12 through the liquid reservoir 13 .
  • the first chamber 15 is formed by a recess provided on the lower surface of the main body member 10A and a bottom member 10B.
  • the first chamber 15 is, for example, a chamber in which pre-processing in testing is performed, and heat processing is performed by a first heating unit 120 in the testing apparatus 100 (see FIG. 14), which will be described later.
  • the second chamber 16 is a chamber that can accommodate a liquid, and is a chamber that accommodates the sample liquid 40 sent from the first chamber 15.
  • the sample liquid 40 is sent from the first chamber 15 to the second chamber 16 via a liquid storage section 24 of a valve 20, which will be described later.
  • the second chamber 16 is formed by a recess provided on the lower surface of the main body member 10A and a bottom member 10B.
  • the second chamber 16 is, for example, a chamber in which reaction and detection processing for testing is performed, and heat processing is performed by the second heating unit 122 in the testing apparatus 100 (see FIG. 14), which will be described later.
  • the valve 20 has a liquid storage section 24 that temporarily stores the sample liquid 40 sent from the first chamber 15 to the second chamber 16.
  • the valve 20 is a valve that switches the connection state between the first chamber 15 and the second chamber 16 and the liquid storage section 24 to one of the following states: a first state, a second state, and a third state. be.
  • the first state is a state in which the first chamber 15 and the liquid storage section 24 are in communication with each other, and the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are not in communication with each other.
  • the second state is a state in which the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are in communication with each other, and the first chamber 15 and the liquid storage section 24 are not in communication with each other.
  • the third state is a state in which both the first chamber 15 and the second chamber 16 are not in communication with the liquid storage section 24 .
  • FIG. 2A shows a state in which both the first chamber 15 and the second chamber 16 are not in communication with the liquid storage section 24.
  • the x shown on the channel 18b schematically indicates that the first chamber 15 and the liquid storage section 24 are in a closed state where they are not communicating with each other.
  • an x shown on the flow path 18c schematically indicates that the liquid storage section 24 and the second chamber 16 are in a closed state where they are not communicating with each other.
  • the x shown on the flow path means that the chambers connected via the flow path are not communicating with each other.
  • the valve 20 in the present test container 10 includes a rotating member 25 disposed in a cylindrical portion 22 consisting of a cylindrical recess provided on the upper surface of the main body member 10A and a portion surrounding the recess and protruding from the upper surface of the main body member 10A.
  • the rotating member 25 is a cylindrical member whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical portion 22, and is rotatably installed within the cylindrical portion 22.
  • a liquid storage section 24 is provided inside the rotating member 25, and one hole 24a communicating with the liquid storage section 24 is provided on the bottom surface.
  • the bottom surface of the cylindrical portion 22 has a hole 22a communicating with the flow path 18b and a hole 22b communicating with the flow path 18c.
  • An O-ring 26 is provided in each of the holes 22a and 22b.
  • the upper surface of the rotating member 25 is provided with a knob 25a that is used when rotating the rotating member 25.
  • the O-ring 26 aligns the hole 24a on the bottom surface of the rotating member 25 with either the hole 22a or the hole 22b on the bottom surface of the cylindrical portion 22, and communicates the liquid storage portion 24 with the flow path 18b or the flow path 18c. In this case, it functions to prevent leakage from the connection between the hole 24a and the hole 22a or 22b.
  • any known sealing member such as a packing or a gasket can be used as a sealing means for preventing leakage without particular limitation.
  • the material of the sealing means for example, rubber materials such as nitrile rubber, urethane rubber, silicone rubber, and fluororubber, or known elastomers such as olefin and urethane can be used.
  • the seal portion may be integrally formed with the rotating member 25 or the cylindrical portion 22 of the main body member 10A.
  • the hole 24a on the bottom surface of the rotating member 25 and the hole 22a on the bottom surface of the cylindrical portion 22 are aligned, the hole 24a is aligned with the hole 22b, and the hole 24a is aligned with the hole 22a.
  • 22a and 22b may be set.
  • the channels 18a to 18c are all formed by a recess provided on the lower surface of the main body member 10A and the bottom member 10B.
  • the flow path 18a is a flow path that connects the liquid reservoir 13 and the first chamber 15.
  • the flow path 18b is a flow path that connects the first chamber 15 and the liquid storage portion 24 of the valve 20.
  • the flow path 18b communicates with a hole 22a in the bottom surface of the cylindrical portion 22 of the valve 20.
  • the flow path 18c is a flow path that connects the second chamber 16 and the liquid storage portion 24 of the valve 20.
  • the flow path 18c communicates with a hole 22b in the bottom surface of the cylindrical portion 22.
  • the cross-sectional size of the channels 18a to 18c is, for example, approximately 0.5 mm to 1 mm wide and 0.5 mm deep.
  • FIG. 3 and 4 are diagrams for explaining the first state and second state switched by the valve 20.
  • 3 is an explanatory diagram of the test container 10 in the first state
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the test container 10
  • FIG. 3B is a schematic plan view of the flow path structure 11.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the test container 10 in the second state, in which FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of the test container 10, and FIG. 4B is a schematic plan view of the channel structure 11.
  • the hole 24a on the bottom surface of the rotating member 25 coincides with the hole 22a on the bottom surface of the cylindrical portion 22.
  • the first chamber 15 and the liquid storage section 24 are in communication with each other, and the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are in a first state in which they are not communicated with each other.
  • the hole 24a on the bottom surface of the rotating member 25 matches the hole 22b on the bottom surface of the cylindrical portion 22.
  • the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are in communication with each other, and the first chamber 15 and the liquid storage section 24 are in a second state in which they are not communicated with each other.
  • the state in which the hole 24a on the bottom surface of the rotating member 25 is not aligned with either the hole 22a or the hole 22b on the bottom surface of the cylindrical portion 22 is the state in which the first chamber 15 and the second chamber 16 This is a third state in which both and the liquid storage section 24 do not communicate with each other.
  • the valve 20 is a rotary valve that can be switched between the first state, the second state, and the third state by rotating the rotary member 25 within the cylindrical portion 22 of the main body member 10A.
  • the valve 20 is not limited to the rotary valve having the above structure as long as it can realize the first to third states.
  • the sealing part 19 is provided in a part of the channel structure 11 to prevent the sample liquid 40 from flowing backward after the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15. ing.
  • the sealing part 19 is a hydrophobic substance that has a lighter specific gravity than the sample liquid 40 (hereinafter referred to as hydrophobic substance 19).
  • the hydrophobic substance 19 is a low polar solvent or a thermoplastic substance.
  • the hydrophobic substance 19 may be a substance that is liquid at room temperature, or a substance that is solid at room temperature but becomes liquid when heated.
  • low polar solvents include silicone oil, hydrocarbon solvents, fluorine solvents, and carbon tetrachloride.
  • low polarity means that the polarity is such that it does not mix with the specimen liquid 40.
  • thermoplastic substances include various waxes and adhesives.
  • the hydrophobic substance 19 is provided in the liquid reservoir 13 or the first chamber 15. In the example shown in FIG. 2, the hydrophobic substance 19 is provided in the first chamber 15.
  • test container 10 is set in a loading section 111A of a disk-shaped support 111 as shown in FIG. be done.
  • the test container 10 is set in the centrifuge 110 in the order of the liquid reservoir 13, the first chamber 15, the liquid storage part 24, and the second chamber 16 from the inner diameter side closest to the axis A, which is the center of rotation.
  • the sample liquid 40 inputted from the input port 12 is transferred from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15, from the first chamber 15 to the liquid storage section 24, and from the liquid storage section 24 to the second chamber 16.
  • the liquid feeding to each of these is realized by the centrifugal force caused by the rotation of the centrifuge 110.
  • FIG. 6 shows the state of the flow path structure 11 before and after the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15.
  • the injection of the sample liquid 40 is performed in a state where the first chamber 15 and the liquid storage portion 24 of the valve 20 are not in communication with each other.
  • both the first chamber 15 and the second chamber 16 are in the third state in which they do not communicate with the liquid storage section 24, but they may be in the second state.
  • the sample liquid 40 is stored in the liquid reservoir 13.
  • the hydrophobic substance 19 is contained in the first chamber 15.
  • the sexual substance 19 moves toward the inner diameter side, as a result, the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15.
  • the test container 10 of this embodiment has a sealing part 19 (in this example, a hydrophobic It is equipped with substance 19).
  • a sealing part 19 in this example, a hydrophobic It is equipped with substance 19.
  • the hydrophobic substance 19 is provided as the sealing part as in this embodiment, after the sample liquid 40 is sent to the first chamber 15, the sample liquid 40 and the hydrophobic substance 19 are exchanged, and the liquid reservoir 13 is replaced with the hydrophobic substance 19.
  • the hydrophobic substance 19 is accommodated in the area. Since the hydrophobic substance 19 is accommodated in the liquid reservoir 13, the vaporized sample liquid 40 flows into the liquid reservoir 13, compared to the case where only air exists in the liquid reservoir 13 without the hydrophobic substance 19. Backflow can be suppressed. The backflow of the sample liquid 40 from the first chamber 15 to the liquid reservoir 13 can be suppressed without providing any mechanical structure, and the sealing part can be realized very simply and at low cost.
  • the hydrophobic substance 19 be provided in a volume sufficient to fill the liquid reservoir 13 . If the hydrophobic substance 19 fills the liquid reservoir 13 after sending the sample liquid 40 to the first chamber 15, the backflow of the sample liquid 40 from the first chamber 15 to the liquid reservoir 13 can be more effectively prevented. Can be suppressed.
  • the hydrophobic substance 19 When the hydrophobic substance 19 is a low polar solvent, it does not mix with the sample liquid 40, so it is possible to suppress the sample liquid 40 from flowing back into the liquid reservoir 13.
  • the hydrophobic substance 19 is a thermoplastic substance
  • the hydrophobic substance 19 is fed to the liquid reservoir 13 and the hydrophobic substance 19 is transferred to the liquid reservoir 13. It solidifies when cooled. Thereby, backflow of the sample liquid 40 into the liquid reservoir 13 can be effectively suppressed.
  • the hydrophobic substance 19 is provided in the liquid reservoir 13 or the first chamber 15 before the sample liquid 40 is introduced.
  • the portion provided with the hydrophobic substance 19 is not limited to these.
  • the flow path structure 11A of the modified example includes a hydrophobic substance storage part 17 provided closer to the rotation axis of the centrifuge than the liquid reservoir part 13, and the hydrophobic substance 19 is hydrophobic. It may be accommodated in the substance storage section 17.
  • the hydrophobic substance 19 is accommodated in the hydrophobic substance storage unit 17 while the sample liquid 40 is input from the input port 12 and accommodated in the liquid reservoir 13. ing.
  • the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15, as shown in the right diagram of FIG. The liquid is sent to the 13 side.
  • the volume of the liquid reservoir 13 is V1
  • the volume of the first chamber 15 is V2
  • the volume of the liquid storage section 24 is V3
  • the volume of the second chamber 16 is V4.
  • the relationship is V1 ⁇ V2 ⁇ V3 ⁇ V4. That is, it is preferable that adjacent chambers have the same volume, or that among a plurality of chambers arranged from the inner diameter side of the centrifugal center to the outer diameter side, the chambers arranged closer to the outer diameter side have smaller volumes.
  • the volume V1 of the liquid reservoir 13 is more than 100 ⁇ L to 200 ⁇ L
  • the volume V2 of the first chamber 15 is 100 ⁇ L
  • the volume V3 of the liquid storage portion 24 is 50 ⁇ L
  • the volume V4 of the second chamber 16 is 30 ⁇ L.
  • volume V1 of the liquid reservoir 13 is larger than the first chamber 15, more sample liquid 40 can be stored in the liquid reservoir 13 than the volume V2 of the first chamber 15.
  • volume relationship of the plurality of chambers arranged from the inner diameter side of the centrifugal center to the outer diameter side is V1 ⁇ V2 ⁇ V3 ⁇ V4, then the outer diameter When the sample liquid 40 is sent to the chamber arranged on the side, the chamber on the outer diameter side (that is, downstream side) can be filled with the sample liquid 40. Therefore, it is possible to prevent the specimen liquid 40 from running out in the second chamber 16 that is ultimately used for detection.
  • the test container 10 may include a reagent 32 in the channel structure 11 to react with the sample liquid 40.
  • the reagent 32 is a reagent containing an amplification reagent for amplifying a specific nucleic acid sequence and a fluorescent probe for determining the nucleic acid sequence.
  • the reagent 32 may be provided in any of the liquid reservoir 13, the first chamber 15, the liquid storage part 24, and the second chamber 16.
  • the reagent 32 is preferably provided in the first chamber 15 or the liquid storage section 24, and is particularly preferably provided in the liquid storage section 24.
  • a stirring rod for promoting mixing of the sample liquid 40 and the reagent 32 may be included in the chamber containing the reagent 32 or in a chamber downstream thereof.
  • test container 10 of the above embodiment has one flow path structure 11 from the input port 12 to the second chamber 16.
  • one test container 50 may be provided with a plurality of channel structures 11, as shown in FIG.
  • the test container 50 shown in FIG. 9 includes a disc-shaped main body member and a bottom member, and includes four channel structures 11 arranged radially around the rotation axis A.
  • the number of channel structures 11 included in one test container 50 is not limited to four.
  • the flow path structure 11B may be provided with a vent flow path 35.
  • the vent channel 35 is a channel that connects the first chamber 15 and the liquid reservoir 13.
  • the vent channel 35 is a channel through which gas passes.
  • FIG. 11 shows the state of the flow path structure 11B of the test container 52 before and after liquid feeding.
  • the hydrophobic substance 19 fills the liquid reservoir 13, remains partially in the first chamber 15, and vents the first chamber 15.
  • vent flow path 35 may not be completely blocked, it is more preferable not to include a vent flow path like the test container 10.
  • a plurality of second chambers 16a to 16c may be provided, as in a modified example of a test container 53 shown in FIG.
  • test accuracy can be improved by performing the same test on one specimen in the plurality of second chambers 16a to 16c.
  • a plurality of test target substances can be tested in parallel on one specimen.
  • the first second chamber 16a is tested for influenza
  • the second second chamber 16b is tested for the new coronavirus
  • the third second chamber 16c is tested for RS (Respiratory syncytial) virus.
  • RS Respiratory syncytial
  • the hydrophobic substance 19 is provided as the sealing part, but the sealing part is used to prevent the sample liquid 40 from flowing back after the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15. Any structure may be used as long as it has the function of preventing this, and a structure such as a check valve may be provided between the liquid reservoir 13 and the first chamber 15.
  • FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of a modified test container 54. Further, FIG. 13 shows the state of the flow path structure 11 before and after the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15.
  • the flow path 29a connecting the liquid reservoir 13 and the first chamber 15 is formed in a tapered shape whose diameter gradually increases from the liquid reservoir 13 side to the first chamber 15 side.
  • a sphere 29b is provided within the flow path 29a. The diameter of the sphere 29b is larger than the diameter of the channel 29a closest to the liquid reservoir 13 side.
  • a stopper 29c for restricting movement of the sphere 29b toward the first chamber 15 is provided in a portion of the flow path 29a on the first chamber 15 side.
  • the flow path 29a, the sphere 29b, and the stopper 29c constitute a sealing part 29 that prevents the sample liquid 40 from flowing back after the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15. There is.
  • the sphere 29b is movably arranged in the flow path 29a before liquid feeding.
  • a sample liquid 40 is input from the input port 12 and stored in the liquid reservoir 13.
  • the test container 54 is rotated in a centrifuge while the first chamber 15 and the liquid storage section 24 are closed. Thereby, as shown in the lower diagram of FIG. 13, the specimen liquid 40 is sent to the first chamber 15 by centrifugal force.
  • the sphere 29b is gradually pushed toward the liquid reservoir 13 by the sample liquid 40, and is moved to a portion having the same diameter as the sphere 29b. Thereby, the sphere 29b becomes a check valve that closes the flow path 29a.
  • the first chamber 15 when the first chamber 15 is heated for pretreatment of the sample liquid 40 while the sample liquid 40 is stored in the first chamber 15, for example, 90° C.
  • the sample liquid 40 When heated to a high temperature above, if the sample liquid 40 is vaporized and the pressure inside the first chamber 15 increases, the sphere 29b will be pushed further toward the liquid reservoir 13 and seal the flow path 29a. Become. Therefore, it is possible to prevent the sample liquid 40 from flowing back into the liquid reservoir 13.
  • the bottom member 10B that constitutes the bottom surface of the flow path 18c connecting the liquid reservoir 13 and the first chamber 15 is made of a film, and the bottom member 10B is pressed from the outside to form the flow path. It may be provided with a configuration that makes it possible to close 18c.
  • the channel structures 11, 11A, and 11B in each of the test containers 10, 50, 52, and 54 described above may further include a deformable chamber that communicates with the second chamber 16.
  • a deformable chamber that communicates with the second chamber 16.
  • the inside of the deformable chamber and the second chamber 16 communicating with the deformable chamber can be pressurized.
  • pressurizing the inside of the second chamber 16 the temperature raising and cooling characteristics of the liquid contained in the second chamber 16 can be improved.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of the inspection device 100.
  • the testing device 100 is, for example, a nucleic acid testing device.
  • the inspection device 100 includes a centrifuge 110, a first heating section 120, a second heating section 122, a valve control section 124, and a detection section 126.
  • the centrifuge 110 includes a pedestal 112 equipped with a rotation mechanism such as a motor, a disk-shaped support 111 constituting a rotation table equipped with a loading section 111A (see FIG. 5) for loading the test container 10, and a rotation mechanism.
  • a rotary coupler 114 is connected to the shaft and rotatably supports the disc-shaped support 111. By driving the rotation mechanism, the disk-shaped support 111 is rotated about the axis A. Due to the centrifugal force accompanying this rotation, liquid delivery is realized in the channel structure within the test container 10.
  • the disk-shaped support 111 has a presser foot 111B that presses down the test container 10 set in the loading section 111A.
  • the first heating unit 120 is provided so as to be movable between a position where it contacts the bottom surface of the first chamber 15 of the test container 10 set on the disc-shaped support 111 and a position away from it.
  • the first heating unit 120 is disposed at a position apart from the bottom surface of the first chamber 15 while the disc-shaped support 111 is rotating, and is located at a position apart from the bottom surface of the first chamber 15 when the disc-shaped support 111 is stopped. It is placed in a position where it makes contact with the bottom surface.
  • the first heating unit 120 heats the liquid contained in the first chamber 15 .
  • the liquid contained in the first chamber 15 is the sample liquid 40.
  • the first heating unit 120 heats the sample liquid 40 to a high temperature of, for example, 90° C. or higher for pretreatment.
  • the second heating unit 122 is provided so as to be movable between a position in which it contacts the bottom surface of the second chamber 16 of the test container 10 set on the disk-shaped support 111 and a position away from it.
  • the second heating unit 122 is disposed at a position apart from the bottom surface of the second chamber 16 while the disc-shaped support 111 is rotating, and is located at a position apart from the bottom surface of the second chamber 16 when the disc-shaped support 111 is stopped. It is placed in a position where it makes contact with the bottom surface.
  • the second heating unit 122 heats the liquid contained in the second chamber 16.
  • the liquid contained in the second chamber 16 is, for example, a mixed liquid of the specimen liquid 40 and the reagent 32.
  • the second heating unit 122 heats the mixture of the sample liquid 40 and the reagent 32 to promote nucleic acid amplification.
  • the second heating unit 122 is equipped with a Peltier device and the like, and is capable of temperature control, and performs temperature cycles in the nucleic acid amplification process.
  • the first heating section 120 does not require a temperature cycle like the second heating section 122, and is composed of, for example, a heater.
  • the heating mechanisms used for each of the first heating section 120 and the second heating section 122 are not particularly limited and can be any known heating mechanism.
  • the valve control unit 124 includes a mechanism for controlling the valve 20 to switch the communication state of the first chamber 15, second chamber 16, and liquid storage unit 24 to a first state, a second state, and a third state.
  • the valve control unit 124 includes, for example, a gripping portion that grips the knob 25a of the rotating member 25, a rotation mechanism that rotates the gripping portion while the gripping portion grips the knob 25a, and a rotation mechanism that rotates the gripping portion as necessary in the inspection process. and a processor that drives the rotation mechanism accordingly.
  • the detection unit 126 detects whether a detection target object is contained in the sample liquid 40 in the second chamber 16.
  • the detection unit 126 includes a light source 126a, a wavelength selection filter 126b, and a photodetector 126c.
  • the detection unit 126 is arranged above the second chamber 16 of the test container 10. Detection by the detection unit 126 is also carried out in a state where rotation by the centrifuge 110 is stopped.
  • the light source 126a irradiates the second chamber 16 with excitation light L1 of a specific wavelength via the wavelength selection filter 126b.
  • the photodetector 126c is excited by the excitation light L1 and detects fluorescence L2 generated from the fluorescent probe.
  • Excitation light L1 is selected according to the excitation wavelength of the fluorescent probe. Further, if necessary, it may include a filter for adjusting the intensity and light amount, a lens for converging the excitation light L1 and condensing the fluorescence L2 derived from the detection probe onto the photodetector 126c, or an optical system.
  • the light source 126a an LED, a laser, or the like is used.
  • the wavelength selection filter 126b is a filter that transmits only the wavelength corresponding to the excitation wavelength of the probe out of the light emitted from the light source 126a.
  • the photodetector 126c for example, a photodiode or a photomultiplier tube is applied.
  • testing container 10 can also be used in the testing device 101 shown in FIG. 15, or the testing device 102 shown in FIG. 16.
  • FIGS. 15 and 16 components equivalent to those of the inspection apparatus 100 shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the inspection device 101 and the inspection device 102 each include centrifuges 110A and 110B that have a different structure from the centrifuge 110 of the inspection device 100.
  • the inspection apparatus 101 shown in FIG. 15 is configured such that a centrifuge 110A rotates the disk-shaped support 111 with its surface tilted from the horizontal plane.
  • the rotation axis A of the centrifuge 110A is configured to be inclined from a direction perpendicular to a horizontal plane.
  • the centrifuge 110B is equipped with an umbrella-shaped support 131 instead of the disk-shaped support 111.
  • the umbrella-shaped support 131 includes a horizontal portion supported by the rotary coupler 114 and an inclined portion surrounding the horizontal portion with the outer peripheral side located vertically downward with respect to the horizontal portion.
  • test container 10 can be applied to any of the configurations of the various centrifuges 110A, 110B, and 110C shown in FIGS. 14 to 16.
  • the testing devices 100, 101, and 102 are described as nucleic acid testing devices used for nucleic acid testing that involves nucleic acid amplification processing.
  • the first heating section 120, the second heating section 122, and the detection section 126 are configured to be suitable for various tests, so that the testing devices 100, 101, and 102 can be used for various tests other than nucleic acid tests. I can do it.
  • nucleic acid testing method An embodiment of a nucleic acid testing method using the test container 10 of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
  • a test container 10 (see FIG. 8) is used, in which the first chamber 15 is provided with a hydrophobic substance 19 as a sealing part, and the liquid storage part 24 is provided with a reagent 32 for nucleic acid testing.
  • a specimen 40a collected from a living body using a collection tool 60 such as a swab is placed in an extract solution 62 containing a surfactant and ProK (proteinase K). to extract nucleic acids and treat impurities.
  • a liquid containing the sample 40a obtained by mixing the sample 40a with the extract liquid 62 and performing nucleic acid extraction in the extract liquid 62 will be referred to as a sample liquid 40.
  • the specimen 40a is collected, for example, from the nasal cavity, pharynx, oral cavity, or affected area of the subject using a collection tool. or body fluids such as nasal, pharynx, or oral cavity cleaning fluids, saliva, urine, or blood.
  • a nucleic acid extraction method any known nucleic acid extraction method can be used without particular limitations. Examples include a method using a surfactant or a chaotropic substance, and a method applying physical shear such as ultrasonic waves or a bead mill.
  • the valve 20 In the initial state of the test container 10 before the sample liquid 40 is introduced, the valve 20 is placed in the second or third state in which at least the first chamber 15 and the liquid storage section 24 do not communicate with each other. In this embodiment, a third state is set in which neither the first chamber 15 nor the second chamber 16 communicates with the liquid storage section 24 .
  • the valve 20 is left in the initial state as described above, and the filter 64 for removing coarse impurities is placed in the container 63 containing the sample liquid 40 containing the sample 40a from which the nucleic acid has been extracted.
  • a dripping cap 66 equipped with a dripping cap 66 is attached, and the sample liquid 40 filtered through the filter 64 is poured into the test container 10 from the input port 12 (step ST1).
  • the sample liquid 40 is stored in the liquid reservoir 13.
  • the input port 12 is closed by the lid part 12A, and the internal space of the test container 10 is sealed (step ST2).
  • the test container 10 is loaded into the test apparatus 100 with the sample liquid 40 added thereto and the inlet 12 closed by the lid 12A. The following processing is performed within the inspection device 100.
  • the test container 10 is rotated by the centrifuge 110 of the test device 100, and the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15 (step ST3).
  • the sample liquid 40 is sent to the first chamber 15, and the hydrophobic substance 19 contained in the first chamber 15 is moved to the liquid reservoir 13.
  • Step ST4 This heat treatment deactivates ProK.
  • the heating temperature is preferably, for example, 80°C or higher, more preferably 85°C or higher, and even more preferably 90°C or higher.
  • the upper limit temperature is preferably 100°C or lower, more preferably 95°C or lower, from the viewpoint of evaporation of the sample liquid.
  • valve control unit 124 switches the valve 20 to the first state (step ST5). That is, the first chamber 15 and the liquid storage section 24 communicate with each other, and the liquid storage section 24 and the second chamber 16 do not communicate with each other.
  • test container 10 is rotated by the centrifuge 110 of the test device 100, and the sample liquid 40 is sent from the first chamber 15 to the liquid storage section 24 of the valve 20 (step ST6).
  • a reagent 32 is stored in the liquid storage section 24 , and the supplied sample liquid 40 and the reagent 32 are mixed in the liquid storage section 24 .
  • the valve control unit 124 switches the valve 20 to the second state (step ST7). That is, the second chamber 16 and the liquid storage section 24 communicate with each other, and the liquid storage section 24 and the first chamber 15 do not communicate with each other.
  • test container 10 is rotated by the centrifuge 110 of the test device 100, and the mixed liquid 42 of the sample liquid 40 and the reagent 32 is sent from the liquid storage part 24 of the valve 20 to the second chamber 16 (step ST8). .
  • the valve control unit 124 switches the valve 20 to the third state (step ST9).
  • the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are not in communication with each other.
  • neither the first chamber 15 nor the second chamber 16 communicates with the liquid storage section 24, but since it is sufficient that the second chamber 16 and the liquid storage section 24 do not communicate with each other, It does not matter if it is in the 1 state.
  • the nucleic acid amplification process and fluorescence detection are performed on the mixed liquid 42 in a state where the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are not in communication with each other (step ST10).
  • the nucleic acid amplification process is a process in which the mixed liquid 42 in the second chamber 16 is heated by the second heating unit 122 to amplify a specific nucleic acid sequence.
  • the nucleic acid amplification treatment method is not limited, but for example, RT-PCR method or PCR method is used.
  • PCR method there are a step of dissociating double-stranded DNA into single-stranded DNA at high temperature (thermal denaturation step), a step of lowering the temperature and binding the primer to the single-stranded DNA (annealing step), and Using the stranded DNA as a template, a polymerase repeats the step (elongation step) of newly synthesizing double-stranded DNA.
  • one cycle is 94° C. for 1 minute, 50 to 60° C. for 1 minute, and 72° C. for 1 to 5 minutes, which is repeated 20 to 50 times. It will be done. Further, the heat denaturation step and the annealing step may be performed at one temperature.
  • An example of such a temperature cycle is, for example, one cycle consisting of 94° C. for 1 minute and 60° C. for 1 minute, which is repeated 20 to 50 times.
  • the temperature and time of the temperature cycle in the amplification step are not particularly limited and can be arbitrarily selected depending on the performance of the polymerase and primers.
  • Fluorescence detection is performed by the detection unit 126 located above the second chamber 16. Excitation light L1 of a specific wavelength is irradiated into the second chamber 16 from the light source 126a via the wavelength selection filter 126b. The photodetector 126c detects fluorescence L2 generated from the fluorescent probe excited by the excitation light L1. For example, when the nucleic acid amplification process is a PCR method, fluorescence detection is performed every cycle of the above-mentioned temperature cycle to monitor the amplification status in real time.
  • the nucleic acid sequence is amplified in the amplification step, and the fluorescent probe labeled with this specific nucleic acid sequence is irradiated with excitation light L1, whereby fluorescence L2 is detected. be done.
  • the fluorescent probe labeled with this specific nucleic acid sequence is irradiated with excitation light L1, whereby fluorescence L2 is detected.
  • the excitation light L1 is irradiated.
  • the sample liquid 40 sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15 is pretreated by high-temperature heating in the first chamber 15. Since the sample liquid 40 is provided with a sealing portion (hydrophobic substance 19 in this example) that prevents the sample liquid 40 from flowing back into the liquid reservoir 13, the back flow of the sample liquid 40 can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the amount of the sample liquid 40 that is finally processed in the second chamber 16, so that the test accuracy can be improved.
  • a sealing portion hydrophobic substance 19 in this example
  • the presence or absence of nucleic acids is determined by a fluorescence method using a fluorescent probe.
  • Other detection methods such as , light scattering, sequence methods and electrochemical methods may also be used. These can be realized by appropriately changing the detection section, and the test container may be equipped with a reagent containing a probe corresponding to each detection method instead of the fluorescent probe.
  • the nucleic acid test was mentioned as a test using the test container 10, but the test container 10 is applicable not only to nucleic acid tests but also to other genetic tests, microbial tests, etc.
  • test container 10 As an example of a microbial test, an example in which the test container 10 is used for a ⁇ -glucan test will be described with reference to FIGS. 19 and 20.
  • a test container 10 (see FIG. 8) is used, in which the first chamber 15 is equipped with a hydrophobic substance 19 as a sealing part, and the liquid storage part 24 is equipped with an LAL (Limulus Amebocyte Lysate) reagent as a reagent 32.
  • LAL Local Amebocyte Lysate
  • an inspection device having the same configuration as inspection device 100 can be used.
  • a sample liquid 40 is prepared by mixing the sample and a pretreatment liquid.
  • a dripping cap 66 equipped with a filter 64 is attached to the container 63 containing the sample liquid 40, and the sample liquid 40 filtered through the filter 64 is poured into the test container 10 from the inlet (step ST11).
  • the sample liquid 40 is stored in the liquid reservoir 13.
  • the input port 12 is closed by the lid portion 12A, and the internal space of the test container 10 is sealed (step ST12).
  • the test container 10 is loaded into the test apparatus 100 with the sample liquid 40 added thereto and the inlet 12 closed by the lid 12A. The following processing is performed within the inspection device 100.
  • the test container 10 is rotated by the centrifuge 110 of the test device 100, and the sample liquid 40 is sent from the liquid reservoir 13 to the first chamber 15 (step ST13).
  • the sample liquid 40 is sent to the first chamber 15, and the hydrophobic substance 19 contained in the first chamber 15 is moved to the liquid reservoir 13.
  • the first heating unit 120 heats the first chamber 15 to raise the sample liquid 40 to 70°C for 10 minutes. Temperature control is carried out by heating and cooling to 3° C. (step ST14).
  • the pretreatment carried out here is a treatment in which the specimen liquid 40 is heated to stop the reaction cascade of endotoxin.
  • valve control unit 124 switches the valve 20 to the first state (step ST15). That is, the first chamber 15 and the liquid storage section 24 communicate with each other, and the liquid storage section 24 and the second chamber 16 do not communicate with each other.
  • the test container 10 is rotated by the centrifuge 110 of the test device 100, and the sample liquid 40 is sent from the first chamber 15 to the liquid storage part 24 of the valve 20 (step ST16).
  • a reagent 32 is stored in the liquid storage section 24 , and the supplied sample liquid 40 and the reagent 32 are mixed in the liquid storage section 24 .
  • the reagent 32 is a freeze-dried reagent, and is dissolved and mixed with the sample liquid 40.
  • valve 20 is switched to the second state by the valve control unit 124 (see FIG. 14) (step ST17). That is, the second chamber 16 and the liquid storage section 24 communicate with each other, and the liquid storage section 24 and the first chamber 15 do not communicate with each other.
  • test container 10 is rotated by the centrifuge 110 of the test device 100, and the mixed liquid 42 of the sample liquid 40 and the reagent 32 is sent from the liquid storage part 24 of the valve 20 to the second chamber 16 (step ST18). .
  • the valve control unit 124 switches the valve 20 to the third state (step ST19).
  • the second chamber 16 and the liquid storage section 24 are not in communication with each other.
  • neither the first chamber 15 nor the second chamber 16 communicates with the liquid storage section 24, but since it is sufficient that the second chamber 16 and the liquid storage section 24 do not communicate with each other, It does not matter if it is in the 1 state.
  • the LAL reaction is detected for the mixed liquid 42 by a colorimetric method (step ST20). Detection using the colorimetric method is performed by the detection section 126 disposed on the second chamber 16. Irradiation light L having a specific wavelength is irradiated into the second chamber 16 from the light source 126a via the wavelength selection filter 126b. The LAL reaction is detected by detecting the absorbance (or transmittance) of the irradiated light L using the photodetector 126c.

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Abstract

検査容器は、遠心機に取り付けられ、遠心機の回転による遠心力によって、検体液が、第1チャンバから第2チャンバへ順に送液される検査容器であって、投入口から投入された検体液を、第1チャンバの手前で貯留する液溜め部と、第1チャンバから第2チャンバに送液される検体液を一時的に収容する液体収容部を有するバルブであって、第1チャンバと液体収容部とを連通し、かつ第2チャンバと液体収容部とは連通しない第1状態と、第2チャンバと液体収容部とを連通し、かつ第1チャンバと液体収容部とは連通しない第2状態と、第1チャンバ及び第2チャンバの両方と液体収容部とが連通しない第3状態とを切換え可能なバルブと、液溜め部から第1チャンバへ検体液を送液した後に、検体液の逆流を防ぐ封止部と、を備える。

Description

検査容器及び核酸検査方法
 本発明は、検査容器及び核酸検査方法に関する。
 生体試料から抽出された検体に対して各種分析を行うために用いられる検査用カートリッジあるいは分析チップなどの検査容器が知られている。例えば、検査容器は、液体を収容する複数のチャンバ(液体収容部)と、チャンバ間を接続する流路とを備えている。検査容器においては、電磁力、遠心力あるいは圧力などの外力を用いて、チャンバからチャンバへ検体液が送液される。
 特表2019-515308号公報には、試料チャンバの一端に設けられた試料入口(投入口)から投入される試料(検体液)を、遠心力により試料チャンバから混合チャンバへ送液するマイクロ流体チップが開示されている。特表2019-515308号公報のマイクロ流体チップは、試料チャンバと混合チャンバとの間に空気接続を提供するように構成される回路、すなわちベント流路を備えることで、スムーズに液体を送液可能にしている。
 特表2019-515308号公報のマイクロ流体チップにおいては、上流側の試料チャンバから下流側の混合チャンバへ流体を送液した後、両チャンバ間の流路は開放されたままとなっている。下流側チャンバにおいて、加熱温度を90℃以上とする処理が必要な分析の場合、検体液が気化して上流側のチャンバに逆流してしまい、下流側チャンバ中の検体液量が不足する等による検査エラーが生じる場合がある。特表2019-515308号公報においては、検体液に対して前処理等のために検体液が送液された下流側のチャンバで加熱処理を実施することは開示されているが、加熱温度が65℃程度と低いため、検体液の気化することによる上流側チャンバへの逆流の問題については考慮されていない。
 本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであって、遠心力により送液を行うための検査容器において、下流側のチャンバから上流側のチャンバへの検体液の逆流を抑制することができる検査容器及び核酸検査方法を提供することを目的とする。
 本開示の検査容器は、検体液が投入される投入口と、投入口から送液される検体液が収容される第1チャンバと、第1チャンバから送液される検体液が収容される第2チャンバとを有し、遠心機に取り付けられ、遠心機の回転による遠心力によって、検体液が、第1チャンバから第2チャンバへ順に送液される検査容器であって、
 投入口を覆う着脱可能な蓋部と、
 投入口から投入された検体液を、第1チャンバの手前で貯留する液溜め部と、
 第1チャンバと第2チャンバとの間に配置され、第1チャンバから第2チャンバに送液される検体液を一時的に収容する液体収容部を有するバルブであって、第1チャンバと液体収容部とを連通し、かつ第2チャンバと液体収容部とは連通しない第1状態と、第2チャンバと液体収容部とを連通し、かつ第1チャンバと液体収容部とは連通しない第2状態と、第1チャンバ及び第2チャンバの両方と液体収容部とが連通しない第3状態とを切換え可能なバルブと、
 液溜め部から第1チャンバへ検体液を送液した後に、検体液の逆流を防ぐ封止部と、を備える。
 封止部は、検体液よりも比重の軽い疎水性物質であることが好ましい。
 疎水性物質は低極性溶媒又は熱可塑性物質であることが好ましい。
 疎水性物質は、液溜め部又は第1チャンバに備えられていることが好ましい。
 液溜め部よりも遠心機の回転軸に近い側に設けられた疎水性物質を収容する疎水性物質収容部を、さらに備えていてもよい。
 液溜め部の容積をV1、第1チャンバの容積をV2、液体収容部の容積をV3、第2チャンバの容積をV4とした場合に、V1≧V2≧V3≧V4という関係にあることが好ましい。
 検体液と反応させる試薬が、第1チャンバ、液体収容部又は第2チャンバに収容されていてもよい。
 試薬は、特定の核酸配列を増幅する増幅試薬と核酸配列判定用のプローブとを含む試薬とすることができる。
 プローブは蛍光プローブであってもよい。
 本開示の核酸検査方法は、本開示の検査容器であって、試薬が液体収容部に収容されている検査容器を用いた核酸検査方法であって、バルブは初期状態で第2状態、もしくは第3状態にあり、初期状態のまま、検査容器の投入口から、検体液を投入して、液溜め部に検体液を収容させ、
 投入口を蓋部によって密閉し、
 遠心力により液溜め部から第1チャンバへ検体液を送液させ、
 封止部により第1チャンバから液溜め部への検体液の逆流を防いだ状態で、第1チャンバを加熱して検体液を加熱処理し、
 バルブを第1状態に切り替え、
 遠心力により第1チャンバからバルブの液体収容部に検体液を送液して、液体収容部において、検体液と試薬とを混合し、
 バルブを第2状態に切り替え、
 遠心力により、液体収容部から第2チャンバに検体液及び試薬の混合液を送液し、
 バルブを第3状態もしくは第1状態に切り替え、
 第2チャンバにおいて、混合液を温調することにより、混合液中の特定の核酸配列を増幅し、
 励起光を混合液に照射し、蛍光プローブから生じる蛍光を検出し、
 特定の核酸配列の有無もしくは濃度を判定する。
 本開示の検査容器及び核酸検査方法によれば、下流側のチャンバから上流側のチャンバへの検体液の逆流を抑制することができる。
一実施形態の検査容器10の概略構成示す斜視図である。 図2Aは検査容器10の断面模式図であり、図2Bは流路構造の平面模式図である。 バルブ20により第1状態に切り換えた状態を示す、図3Aは検査容器10の断面模式図であり、図3Bは流路構造の平面模式図である。 バルブ20により第2状態に切り換えた状態を示す、図4Aは検査容器10の断面模式図であり、図4Bは流路構造の平面模式図である。 検査容器10の態様を示す図である。 流路構造11における液溜め部から第1チャンバへの検体液の送液前後を示す図である。 変形例の流路構造11Aにおける液溜め部から第1チャンバへの検体液の送液前後を示す図である。 試薬を備えた検査容器を示す模式図である。 変形例の検査容器50の平面模式図である。 変形例の検査容器52の平面模式図である。 検査容器52の流路構造11Bにおける液溜め部から第1チャンバへの検体液の送液前後を示す図である。 変形例の検査容器53の平面模式図である。 変形例の検査容器54における液溜め部から第1チャンバへの検体液の送液前後を示す図である。 一実施形態の検査装置100の概略構成を示す図である。 変形例の検査装置101の概略構成を示す図である。 変形例の検査装置102の概略構成を示す図である。 核酸検査の工程を示す図である(その1)。 核酸検査の工程を示す図である(その2)。 β-グルカン検査の工程を示す図である(その1)。 β-グルカン検査の工程を示す図である(その2)。
 以下、図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜変更している。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付している。
「検査容器」
 図1は、一実施形態の検査容器10を模式的に示す斜視図である。図2Aは、検査容器10の断面模式図であり、図2Bは、検査容器10の流路構造11を簡略化して示す平面模式図である。
 検査容器10は、内部に複数のチャンバ及びチャンバ間を接続する流路を含む流路構造11を有するマイクロ流路デバイスである。検査容器10は、遠心機に取り付けられ、内部の液体は遠心機の回転による遠心力によって、チャンバからチャンバへ移送される。なお、本例の検査容器10は、遠心機を備えた検査装置100(図14参照)に装填され、生化学分析の検査に供される検査容器である。
 検査容器10は、流路及びチャンバを含む流路構造11の一部を構成する凹部及び孔部等が形成された本体部材10Aと、流路の底面を構成する底部材10Bとから構成されている(図2参照)。
 本体部材10Aは、公知の樹脂成型プラスチック材料であれば、特に制限なく利用できるが、耐熱性及び透明性の観点から、ポリカーボネート、ポリプロピレン、シクロオレフィンあるいはシリコーン樹脂が好ましい。
 底部材10Bは、例えば、薄板あるいはフィルムにより形成されている。底部材10Bとしては、公知の樹脂成型プラスチック材料であれば、特に制限なく利用できるが、本体部材10Aとの密着性の観点から、本体部材10Aと同じ材質が好ましい。なお、詳細は後述するが、第1チャンバ15及び第2チャンバ16を加熱する際において、加熱手段との密着を高め加熱を効率的に実施することができる観点から、底部材10Bはフィルムにより構成されていることが好ましい。なお、本体部材10Aの上面側の第1チャンバ15及び第2チャンバ16を構成する部分についてもフィルムで構成されていてもよい。
 検査容器10は、投入口12と、蓋部12Aと、液溜め部13と、第1チャンバ15と、第2チャンバ16と、第1チャンバ15と第2チャンバ16との間に配置されたバルブ20と、それらを接続する流路18a~18cと、封止部19とを備える。なお、検査容器10が備えた複数のチャンバとは、液溜め部13、第1チャンバ15、第2チャンバ16及び液体収容部24である。以下において、液溜め部13、第1チャンバ15、第2チャンバ16及び液体収容部24を区別する必要がない場合には、総括的にチャンバと称する場合がある。
 投入口12は、検体液40を投入するための開口である。蓋部12Aは投入口12を覆い、投入口12の開口に着脱可能な蓋部である。本例においては、蓋部12Aは投入口12を形成する筒状部14の端部に螺合可能に形成されている。着脱方法に関して特に制限はなく、例えば、スナップ式のキャップ構造や粘着剤を用いて蓋部12Aを筒状部14に対して着脱してもよい。蓋部12Aは、検体液投入時には投入口12を開放するが、検体液投入時以外は、投入口12を閉じて外部からのコンタミの混入を排除すると共に内部からの検体液40の蒸発を防止する。検体液40は、例えば、被検者の鼻腔、咽頭、口腔及び患部などから採取した検体から核酸を抽出した液体である。
 なお、以下において、投入口12が設けられている面を検査容器10の上面、底部材10B側を検査容器10の下面と称する。ここで、本体部材10Aの上面は検査容器10の上面と同一であり、本体部材10Aの下面は底部材10Bの上面と接する面であり、底部材10Bの下面は検査容器10の下面と同一である。
 液溜め部13は、投入口12に対向する位置に設けられており、投入口12から滴下された検体液40を収容する。液溜め部13の形状に特に制限はなく、柱状、錐状、錐台状など任意に選択することができる。
 本検査容器10においては、本体部材10Aを厚み方向に貫き、本体部材10Aの上面から突出して形成された筒状部14の開口によって、投入口12が構成されており、筒状部14の本体部材10Aの内部側部分と底部材10Bとによって、液溜め部13が形成されている。液溜め部13は、投入口12から投入された検体液40を第1チャンバ15の手前で貯留する空間である。
 第1チャンバ15は、液体を収容可能なチャンバであり、投入口12から液溜め部13を介して送液される検体液40が収容されるチャンバである。第1チャンバ15は本体部材10Aの下面に設けられた凹部と、底部材10Bとによって形成されている。
 第1チャンバ15は、一例として、検査における前処理が実施されるチャンバであり、後述する検査装置100(図14参照)において、第1加熱部120による加熱処理が実施される。
 第2チャンバ16は、液体を収容可能なチャンバであり、第1チャンバ15から送液される検体液40が収容されるチャンバである。本例においては、第2チャンバ16は、後述のバルブ20の液体収容部24を介して、第1チャンバ15から検体液40が送液される。第2チャンバ16は本体部材10Aの下面に設けられた凹部と、底部材10Bとによって形成されている。
 第2チャンバ16は、一例として、検査のための反応及び検出処理が実施されるチャンバであり、後述する検査装置100(図14参照)において、第2加熱部122による加熱処理が実施される。
 図2Aに示すように、バルブ20は、第1チャンバ15から第2チャンバ16に送液される検体液40を一時的に収容する液体収容部24を有する。バルブ20は、第1チャンバ15及び第2チャンバ16と、液体収容部24との接続状態を、次の第1状態と、第2状態と、第3状態とのいずれかの状態に切換えるバルブである。第1状態は、第1チャンバ15と液体収容部24とを連通し、かつ、第2チャンバ16と液体収容部24とは連通しない状態である。第2状態は、第2チャンバ16と液体収容部24とを連通し、かつ第1チャンバ15と液体収容部24とは連通しない状態である。第3状態は、第1チャンバ15及び第2チャンバ16の両方と液体収容部24とは連通しない状態である。
 図2Aは、第1チャンバ15及び第2チャンバ16の両方と液体収容部24とは連通しない状態を示す。図2Bの流路構造を示す模式図において、流路18b上に示す×は、第1チャンバ15と液体収容部24が連通していない閉じた状態であることを模式的に示す。同様に、流路18c上に示す×は、液体収容部24と第2チャンバ16とが連通していない閉じた状態であることを模式的に示す。以下の図面においても、流路上に示す×は流路を介して接続されたチャンバ間が連通していないことを意味する。
 本検査容器10におけるバルブ20は、本体部材10Aの上面に設けられた円筒状の凹部と凹部を囲み本体部材10A上面から突出する部分とからなる筒状部22中に配置される回転部材25を有する。回転部材25は外径が筒状部22の内径より若干小さい円筒状部材であり、筒状部22内において回転可能に設置される。回転部材25内部に液体収容部24が設けられており、底面に、液体収容部24と連通する孔24aが1つ設けられている。筒状部22の底面には流路18bと連通する孔22aと、流路18cと連通する孔22bとを有する。孔22a及び22bにはそれぞれOリング26が備えられている。回転部材25の上面には、回転部材25を回転させる際に使用される摘み25aを備える。
 Oリング26は、回転部材25の底面の孔24aと筒状部22の底面の孔22a及び孔22bのいずれか一方とを一致させ、液体収容部24を流路18bもしくは流路18cと連通させた場合において、孔24aと孔22aもしくは孔22bとの接続部からの漏れ防止の機能を奏する。漏れ防止のためのシール手段としては、Oリング26の他、パッキンやガスケットなど公知のシール部材を特に制限なく利用できる。シール手段の材料としては、例えばニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム及びフッ素ゴムなどのゴム材料、あるいは、オレフィン及び、ウレタンなどの公知のエラストマーを用いることができる。また、シール部が、回転部材25もしくは本体部材10Aの筒状部22に一体的に成形されていてもよい。
 回転部材25を回転させることで、回転部材25の底面の孔24aと、筒状部22の底面の孔22aとが一致した状態、孔24aと孔22bとが一致した状態、及び孔24aが孔22a及び22bのいずれにも一致しない状態とすることができる。
 流路18a~18cはいずれも、本体部材10Aの下面に設けられた凹部と、底部材10Bとによって形成されている。流路18aは、液溜め部13と第1チャンバ15とを接続する流路である。流路18bは、第1チャンバ15とバルブ20の液体収容部24とを接続する流路である。流路18bは、バルブ20の筒状部22の底面の孔22aと連通している。流路18cは、第2チャンバ16とバルブ20の液体収容部24とを接続する流路である。流路18cは、筒状部22の底面の孔22bと連通している。流路18a~18cの断面サイズは一例として、0.5mm~1mm幅、深さ0.5mm程度である。
 図3及び図4は、バルブ20により切り換えられる第1状態及び第2状態を説明するための図である。図3は第1状態にある検査容器10の説明図であって、図3Aは検査容器10の断面模式図であり、図3Bは流路構造11の平面模式図である。図4は第2状態にある検査容器10の説明図であって、図4Aは検査容器10の断面模式図であり、図4Bは流路構造11の平面模式図である。
 図3では、回転部材25の底面の孔24aが筒状部22の底面の孔22aと一致している。このとき、第1チャンバ15と液体収容部24とを連通し、かつ、第2チャンバ16と液体収容部24とは連通しない第1状態にある。
 図4に示すように、回転部材25の底面の孔24aが筒状部22の底面の孔22bと一致している。このとき、第2チャンバ16と液体収容部24とを連通し、かつ第1チャンバ15と液体収容部24とは連通しない第2状態にある。
 そして、図2に示すように、回転部材25の底面の孔24aが筒状部22の底面の孔22a及び孔22bのいずれとも一致してない状態が、第1チャンバ15及び第2チャンバ16の両方と液体収容部24とが連通しない第3状態である。
 このように、バルブ20は、回転部材25を本体部材10Aの筒状部22内で回転させることにより、第1状態、第2状態及び第3状態を切り替えることができる回転バルブである。なお、バルブ20としては、上記第1状態~第3状態を実現できればよく、上記構造の回転バルブに限定されるものではない。
 図2に示すように、封止部19は、液溜め部13から第1チャンバ15へ検体液40を送液した後に、検体液40の逆流を防ぐために流路構造11の一部に備えられている。
 図2に示す例において、封止部19は、検体液40よりも比重の軽い疎水性物質である(以下において、疎水性物質19という)。
 疎水性物質19は、低極性溶媒又は熱可塑性物質である。疎水性物質19は常温で液体の物質、もしくは、常温で固体であるが加熱により液状になる物質であればよい。低極性溶媒としては、シリコーンオイル、炭化水素系溶媒、フッ素系溶剤及び四塩化炭素などが挙げられる。ここで、低極性とは、検体液40と混ざらない程度の極性であることを意味する。熱可塑性物質としては、各種ワックス及び接着剤などが挙げられる。
 疎水性物質19は、本構成の検査容器10においては、液溜め部13又は第1チャンバ15に備えられる。図2で示す例では、疎水性物質19は第1チャンバ15に備えられている。
 検査容器10は、一例として、図5に示すようなディスク状支持体111の装填部111Aにセットされ、遠心機110が備えられた検査装置100(図13参照)において、軸Aを中心に回転される。検査容器10は、回転中心となる軸Aに近い内径側から液溜め部13、第1チャンバ15、液体収容部24及び第2チャンバ16の順になるように遠心機110にセットされる。
 投入口12から投入される検体液40は、液溜め部13から第1チャンバ15への送液、第1チャンバ15から液体収容部24への送液、及び液体収容部24から第2チャンバ16への送液は、それぞれ、遠心機110の回転による遠心力によって実現される。
 ここで、液溜め部13から第1チャンバ15への検体液40の送液方法及び疎水性物質19の機能について図6を参照して説明する。図6は、流路構造11における、液溜め部13から第1チャンバ15への検体液40の送液前後の状態を示す。
 検体液40の投入は、バルブ20によって、第1チャンバ15と、バルブ20の液体収容部24とが連通しない状態で実施される。図6の例では、第1チャンバ15と第2チャンバ16のいずれもが液体収容部24と連通しない第3状態とされているが、第2状態であっても構わない。
 図6に左図に示すように、投入口12から検体液40が投入された直後は、液溜め部13に検体液40が貯留された状態である。この時点では疎水性物質19は第1チャンバ15に収容されている。この状態で、遠心機にて回転されることにより、図6の右図に示すように、相対的に比重の重い検体液40が中心から離れた外径側に、相対的に比重の軽い疎水性物質19が内径側に移動するため、結果として、検体液40が液溜め部13から第1チャンバ15に送液されることになる。
 このように、本実施形態の検査容器10は、液溜め部13から第1チャンバ15へ検体液40を送液した後に、検体液40の逆流を防ぐ封止部19(本例では、疎水性物質19)を備えている。係る構成によれば、第1チャンバ15に検体液40が収容された状態で、検体液40に対する前処理のために第1チャンバ15が加熱された場合、例えば、90℃以上の高温に加熱された場合に、検体液40が液溜め部13に逆流するのを抑制することができる。
 本実施形態のように、封止部として疎水性物質19を備えている場合、第1チャンバ15へ検体液40を送液した後は、検体液40と疎水性物質19が入れ替わり液溜め部13に疎水性物質19が収容された状態となる。液溜め部13に疎水性物質19が収容されているので、疎水性物質19を備えず液溜め部13に空気のみが存在する場合と比較して、気化した検体液40が液溜め部13へ逆流するのを抑制することができる。機械的な構造を付与することなく第1チャンバ15から液溜め部13への検体液40の逆流を抑制することができ、非常に簡便であり、低コストに封止部を実現できる。
 なお、疎水性物質19が液溜め部13を満たすだけの体積分備えられていることが好ましい。検体液40を第1チャンバ15に送液した後、疎水性物質19が液溜め部13を満たしていれば、第1チャンバ15から液溜め部13への検体液40の逆流をより効果的に抑制することができる。
 疎水性物質19が低極性溶媒である場合、検体液40と混ざらないので、検体液40が液溜め部13に逆流するのを抑制できる。
 疎水性物質19が熱可塑性物質である場合、疎水性物質19を液状化させ、検体液40を送液することで、疎水性物質19を液溜め部13に送液され、液溜め部13で冷却することで固体化する。これにより、液溜め部13への検体液40の逆流を効果的に抑制することができる。
 上記実施形態では、疎水性物質19は、検体液40の投入前において、液溜め部13もしくは第1チャンバ15に備えられている。疎水性物質19を備える部分をこれらに限らない。変形例の流路構造11Aとして、図7に示すように、液溜め部13よりも遠心機の回転軸に近い側に設けられた疎水性物質収容部17を備え、疎水性物質19が疎水性物質収容部17に収容されていてもよい。
 変形例の流路構造11Aを備えた検査容器では、検体液40が投入口12から投入され液溜め部13に収容された状態において、疎水性物質19は、疎水性物質収容部17に収容されている。この状態で、遠心機にて回転されることにより、図7の右図に示すように、検体液40が液溜め部13から第1チャンバ15に送液され、疎水性物質19は液溜め部13側に送液される。
 このように、液溜め部13よりも遠心機の回転軸に近い側に設けられた疎水性物質収容部17に疎水性物質19を備えた場合にも、検体液40の送液後において、液溜め部13に疎水性物質19が収容されているので、検体液40の液溜め部13への逆流を抑制することができる。
 流路構造11(あるいは流路構造11A)において、液溜め部13の容積をV1、第1チャンバ15の容積をV2、液体収容部24の容積をV3、第2チャンバ16の容積をV4とした場合に、V1≧V2≧V3≧V4という関係にあることが好ましい。すなわち、隣り合うチャンバの容積は等しい、もしくは、遠心の中心内径側から外径側に配置されている複数のチャンバのうち、外径側に配置されているチャンバほど容積が小さいことが好ましい。
 一例として、液溜め部13の容積V1は、100μL超~200μL、第1チャンバ15の容積V2は100μL、液体収容部24の容積V3は50μL、第2チャンバ16の容積V4は30μLなどである。
 液溜め部13の容積V1が第1チャンバ15よりも大きければ、液溜め部13に第1チャンバ15の容積V2よりも多くの検体液40を貯留させることができる。そして、遠心の中心内径側から外径側に向けて配置されている複数のチャンバの容積の関係がV1≧V2≧V3≧V4であれば、遠心の中心内径側に配置されたチャンバから外径側に配置されたチャンバに検体液40を送液した際に、外径側(すなわち下流側)のチャンバを検体液40で満たすことができる。そのため、最終的に検出に用いられる第2チャンバ16において、検体液40の不足が生じるのを抑制できる。
 検査容器10は、図8に示すように、検体液40と反応させる試薬32を流路構造11内に備えていてもよい。例えば、検査容器10が核酸検出に用いられる場合、試薬32は、特定の核酸配列を増幅する増幅試薬と核酸配列判定用の蛍光プローブとを含む試薬である。試薬32は、液溜め部13、第1チャンバ15、液体収容部24及び第2チャンバ16のいずれに備えられていてもよい。試薬32は、第1チャンバ15もしくは液体収容部24に備えられていることが好ましく、液体収容部24に備えられていることが特に好ましい。
 なお、試薬32が収容されているチャンバもしくはそれよりも下流側のチャンバに検体液40と試薬32との混合を促進するための攪拌棒が内包されていてもよい。
 なお、上記実施形態の検査容器10は、投入口12から第2チャンバ16までの流路構造11を1つ備える形態である。変形例の検査容器50として、図9に示すように、1つの検査容器50に、複数の流路構造11を備えてもよい。図9に示す検査容器50は、ディスク状の本体部材及び底部材を備え、回転軸Aを中心に放射状に配置された4つの流路構造11を備えている。もちろん、1つの検査容器50が備える流路構造11の数は4つに限るものではない。
 また、図10に示す変形例の検査容器52のように、流路構造11Bに、ベント流路35を備えていてもよい。本例において、ベント流路35は、第1チャンバ15と液溜め部13とを接続する流路である。ベント流路35は、気体が通過する流路である。ベント流路35を備えることにより、液溜め部13から第1チャンバ15への検体液40の送液が容易になり、効率の良い送液が可能になる。一方で、ベント流路35を備えると、検体液40を第1チャンバ15へ送液した後に、第1チャンバ15を前処理のために高温に加熱した場合、気化した検体液40がベント流路35を通じて液溜め部13に戻ってしまう場合がある。しかし、本実施形態においては液溜め部13に疎水性物質が収容されているので、ベント流路35からの検体液40の逆流も抑制することができる。
 図11に、検査容器52の流路構造11Bにおける送液前後の状態を示す。図11に示すように、検体液40を第1チャンバ15に送液した後において、疎水性物質19が液溜め部13を満たし、第1チャンバ15に一部残留させ、第1チャンバ15のベント流路35の入り口を疎水性物質19で塞ぐようにすれば、ベント流路35への検体液40の逆流をより効果的に防止することができる。
 但し、ベント流路35を完全に塞げない場合があることを考慮すると、検査容器10のように、ベント流路を備えないことがより好ましい。
 また、図12に示す変形例の検査容器53のように、複数の第2チャンバ16a~16cを備えてもよい。複数の第2チャンバ16a~16cを備えた場合、1つの検体に対して同一の検査を複数の第2チャンバ16a~16cで実施することにより、検査精度を向上させることができる。 また、複数の第2チャンバ16a~16cを備えた場合、1つの検体に対して、複数の検査対象物質を並行して検査を実施することもできる。1つ目の第2チャンバ16aでインフルエンザ、2つ目の第2チャンバ16bで新型コロナ、3つ目の第2チャンバ16cでRS(Respiratory syncytial)ウイルスを検査するなどであ
る。図12に示す例では3つの第2チャンバ16a~16cを備えた例を挙げているが、第2チャンバの数に制限はない。但し、複数の第2チャンバ16a~16cを備えた場合、全ての第2チャンバ16a~16cの総容積が、バルブ20の液体収容部24の容積よりも小さいことが望ましい。
 上記実施形態においては、封止部として、疎水性物質19を備えているが、封止部は、液溜め部13から第1チャンバ15へ検体液40を送液した後に、検体液40の逆流を防ぐ機能を奏するものであればよく、液溜め部13と第1チャンバ15との間に逆止弁などの構造を備えていてもよい。
 図13は、変形例の検査容器54の断面模式図を示す。また、図13には、流路構造11における、液溜め部13から第1チャンバ15への検体液40の送液前後の状態を示す。
 検査容器54は、液溜め部13と第1チャンバ15とを接続する流路29aは液溜め部13側から第1チャンバ15側に向けて径が徐々に大きくなるテーパ状に形成されている。流路29a内には球体29bが備えられている。球体29bの直径は流路29aの最も液溜め部13側の直径よりも大きい。流路29aの第1チャンバ15側の一部には球体29bが第1チャンバ15への移動を制限するストッパ29cが設けられている。本例においては、流路29a、球体29b及びストッパ29cにより、液溜め部13から第1チャンバ15へ検体液40を送液した後に、検体液40の逆流を防ぐ封止部29が構成されている。
 検査容器54は、送液前において、球体29bは流路29a中において移動可能に配置されている。図13の上図において、検体液40が投入口12から投入され液溜め部13に貯留されている。既述の実施形態の場合と同様に、検査容器54は、第1チャンバ15と液体収容部24との間は閉じられた状態で、遠心機にて回転される。これにより、図13の下図に示すように、検体液40は遠心力により第1チャンバ15に送液される。第1チャンバ15が検体液40で満たされてくると、球体29bは検体液40により徐々に液溜め部13側に押され、球体29bの直径と同等の直径を有する部分まで移動される。これにより、球体29bが流路29aを塞ぐ逆止弁となる。
 本構成によれば、係る構成によれば、第1チャンバ15に検体液40が収容された状態で、検体液40に対する前処理のために第1チャンバ15が加熱された場合、例えば、90℃以上の高温に加熱された場合に、検体液40が気化して第1チャンバ15内の圧力が高まれば、球体29bはより液溜め部13側に押し付けられ、流路29aを封止することになる。したがって、液溜め部13に検体液40が逆流するのを抑制することができる。
 また、封止部としては、液溜め部13と第1チャンバ15とを接続する流路18cの底面を構成する底部材10Bをフィルムで構成し、底部材10Bを外部から押さえ付けることにより流路18cを塞ぐことを可能とした構成を備えてもよい。
 なお、上述した各検査容器10、50、52、54における流路構造11、11A、11Bには、さらに、第2チャンバ16と連通する、変形可能なチャンバを備えていてもよい。変形可能なチャンバを外部から押圧する等により変形させることで、変形可能なチャンバ及びそのチャンバに連通する第2チャンバ16内を加圧することができる。第2チャンバ16内を加圧することにより、第2チャンバ16内に収容される液体の昇温性及び冷却性を向上させることができる。また、第2チャンバ16内を加圧することにより、加熱時において、内部の液体が気化するのを抑制することができる。
「検査装置」
 検査容器10が装填され、検査を実施するための検査装置100について図14を参照して説明する。図14は検査装置100の概略構成を示す図である。検査装置100は、一例として、核酸検査装置である。
 検査装置100は、遠心機110と、第1加熱部120と、第2加熱部122と、バルブ制御部124と、検出部126とを備える。
 遠心機110は、モータ等の回転機構を備えた台座112と、検査容器10を装填する装填部111A(図5参照)を備えた、回転台を構成するディスク状支持体111と、回転機構の軸に接続され、ディスク状支持体111を回転可能に支持する回転カプラ114とを備える。回転機構を駆動することにより、軸Aを中心にディスク状支持体111が回転される。この回転に伴う遠心力により、検査容器10内の流路構造において送液が実現される。図13に示す例において、ディスク状支持体111は、装填部111Aにセットされた検査容器10を押さえる押え111Bを有している。
 第1加熱部120は、ディスク状支持体111にセットされた検査容器10の第1チャンバ15の底面と接触する位置と、離隔した位置との間で移動可能に備えられている。第1加熱部120は、ディスク状支持体111が回転している間は、第1チャンバ15の底面から離隔した位置に配置され、ディスク状支持体111が停止した状態で、第1チャンバ15の底面と接触する位置に配置される。第1加熱部120は、第1チャンバ15に収容された液体を加熱する。ここで、第1チャンバ15に収容される液体は、検体液40である。第1加熱部120は、前処理のために検体液40を、例えば、90℃以上の高温に加熱する。
 第2加熱部122は、ディスク状支持体111にセットされた検査容器10の第2チャンバ16の底面と接触する位置と、離隔した位置との間で移動可能に備えられている。第2加熱部122は、ディスク状支持体111が回転している間は、第2チャンバ16の底面から離隔した位置に配置され、ディスク状支持体111が停止した状態で、第2チャンバ16の底面と接触する位置に配置される。第2加熱部122は、第2チャンバ16に収容された液体を加熱する。ここで、第2チャンバ16に収容される液体は、例えば、検体液40と試薬32との混合液である。第2加熱部122は、検体液40と試薬32との混合液を加熱して、核酸増幅を促進させる。
 第2加熱部122は、ペルチェ素子などを備え温調可能とされており、核酸増幅工程における温度サイクルを実施する。他方、第1加熱部120は、第2加熱部122のような温度サイクルは不要であり、例えば、ヒーターから構成される。第1加熱部120及び第2加熱部122それぞれに用いられる加熱機構は、公知の加熱機構を用いることができ、特に制限されない。
 バルブ制御部124は、バルブ20を制御して第1チャンバ15、第2チャンバ16及び液体収容部24の連通状態を、第1状態、第2状態及び第3状態に切り替えるための機構を備える。バルブ制御部124は、例えば、回転部材25の摘み25aを把持する把持部と、把持部により摘み25aを把持させた状態で、把持部を回転させる回転機構と、検査の処理工程において、必要に応じて回転機構を駆動させるプロセッサとを備える。
 検出部126は、第2チャンバ16において、検体液40中に検出対象物が含まれているか否かを検出する。検出部126は、図17に示すように、光源126aと、波長選択フィルタ126bと、光検出器126cとを備える。検出部126は、検査容器10の第2チャンバ16の上方に配置されている。検出部126による検出も遠心機110による回転が停止された状態で実施される。光源126aは、波長選択フィルタ126bを介して、特定の波長の励起光L1を第2チャンバ16内に照射する。光検出器126cは、励起光L1によって励起されて蛍光プローブから生じる蛍光L2を検出する。励起光L1は蛍光プローブの励起波長に応じて選択される。また、必要に応じて、強度や光量を調整するフィルタ、励起光L1を収束したり検出プローブ由来の蛍光L2を光検出器126cへ集光するためのレンズ、あるいは光学系などを含んでもよい。
 光源126aとしては、LEDあるいはレーザなどが用いられる。波長選択フィルタ126bは、光源126aから発せられた光のうちプローブの励起波長に応じた波長のみを透過するフィルタである。光検出器126cとしては、例えばフォトダイオードあるいは光電子増倍管などが適用される。
 検査容器10が使用される検査装置としては、上述の図14に示した検査装置100の他、図15に示す検査装置101、あるいは図16に示す検査装置102などにおいても適用可能である。図15及び図16において、図14に示す検査装置100と同等の構成要素には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
 検査装置101及び検査装置102は、それぞれ検査装置100の遠心機110と異なる構造を有する遠心機110A,110Bを備えている。
 図15に示す検査装置101は、遠心機110Aが、ディスク状支持体111の面を水
平面から傾けた状態で回転させるよう構成されている。遠心機110Aの回転軸Aが水平面に垂直な方向から傾くように構成されている。
 図16に示す検査装置101は、遠心機110Bが、ディスク状支持体111の代わりに、傘状支持体131を備えている。傘状支持体131は、回転カプラ114に支持された水平部と、水平部を囲むように水平部に対して外周側が鉛直方向下方に位置する傾斜部とを備え、傾斜部に検査容器10がセットされる。
 検査容器10は、図14~図16に示すような各種の遠心機110A,110B及び110Cのいずれの構成の遠心機であっても、適用可能である。
 上記においては、検査装置100、101及び102について、核酸増幅処理を伴う核酸検査に用いられる核酸検査装置として説明している。検査装置100、101及び102において、第1加熱部120、第2加熱部122、及び検出部126を、各種検査に適する構成とすることによって、核酸検査以外の各種検査のための装置とすることができる。
「核酸検査方法」
 上記実施形態の検査容器10を用いた一実施形態の核酸検査方法について図17及び図18を参照して説明する。ここでは、第1チャンバ15に封止部としての疎水性物質19を備え、液体収容部24に核酸検査用の試薬32が備えられた検査容器10(図8参照)を用いる。
 まず、図17に示すように、事前準備として、スワブなどの採取具60を用いて生体から採取された検体40aを、界面活性剤、ProK(プロテイナーゼK(proteinase K))を含む抽出液62中に浸漬させ、核酸の抽出と夾雑物の処理を行う。以下において、抽出液62に検体40aが混合され、抽出液62中で核酸抽出がなされた検体40aを含む液体を検体液40という。
 検体40aは、例えば、被検者の鼻腔、咽頭、口腔内部あるいは患部から採取具を用いて採取する。もしくは、鼻腔、咽頭、口腔内部の洗浄液、唾液、尿あるいは血液などの体液である。核酸抽出方法としては、公知の核酸抽出方法を特に制限なく利用できる。例えば、界面活性剤やカオトロピック物質を用いる方法、超音波やビーズミルなどの物理的なせん断を加える方法が挙げられる。
 検査容器10は検体液40を投入する前の初期状態において、バルブ20は、少なくとも第1チャンバ15と液体収容部24とが連通しない第2状態もしくは第3状態にしておく。本実施形態においては、第1チャンバ15及び第2チャンバ16のいずれもが液体収容部24と連通しない第3状態とする。検査においては、まず、バルブ20を初期状態のまま上記のようにして、抽出液中で核酸抽出がなされた検体40aを含む検体液40を収容する容器63に粗大な夾雑物を除去するフィルタ64を備えた滴下用のキャップ66を取り付け、フィルタ64で濾した検体液40を検査容器10の投入口12から投入する(工程ST1)。検体液40は液溜め部13に貯留される。
 検体液40の投入完了後には蓋部12Aにより投入口12を閉じて、検査容器10の内部空間を密閉する(工程ST2)。検査容器10は、検体液40が投入され、蓋部12Aにより投入口12が閉じられた状態で、検査装置100に装填される。以下の処理は、検査装置100内において実施される。
 検査容器10を検査装置100の遠心機110により、回転させ、検体液40を液溜め部13から第1チャンバ15へ送液する(工程ST3)。検体液40が第1チャンバ15に送液されると共に、第1チャンバ15に収容されていた疎水性物質19が液溜め部13に移動される。
 疎水性物質19により第1チャンバ15から液溜め部13への検体液40の逆流を防いだ状態で、第1加熱部120により第1チャンバ15を加熱して検体液40を加熱処理による前処理を実施する(工程ST4)。この加熱処理によりProKを失活させる。加熱温度としては、例えば80℃以上が好ましく、85℃以上がより好ましく、90℃以上が更に好ましい。上限温度としては、検体液の蒸発の観点で100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましい。
 前処理後、バルブ制御部124(図14参照)によりバルブ20を第1状態に切り換える(工程ST5)。すなわち、第1チャンバ15と液体収容部24とが連通し、かつ、液体収容部24と第2チャンバ16とが連通しない状態とする。
 次に、検査容器10を検査装置100の遠心機110により、回転させ、検体液40を第1チャンバ15からバルブ20の液体収容部24へ送液する(工程ST6)。液体収容部24には試薬32が収容されており、液体収容部24において、送液された検体液40と試薬32とを混合する。
 検体液40と試薬32とを混合させた後、バルブ制御部124(図14参照)によりバルブ20を第2状態に切り換える(工程ST7)。すなわち、第2チャンバ16と液体収容部24とが連通し、かつ、液体収容部24と第1チャンバ15とが連通しない状態とする。
 そして、検査容器10を検査装置100の遠心機110により、回転させ、検体液40と試薬32との混合液42をバルブ20の液体収容部24から第2チャンバ16へ送液する(工程ST8)。
 混合液42を第2チャンバ16へ送液した後、バルブ制御部124(図14参照)によりバルブ20を第3状態に切り換える(工程ST9)。ここでは、少なくとも、第2チャンバ16と液体収容部24とが連通しない状態とする。本例では、第1チャンバ15と第2チャンバ16とのいずれもが液体収容部24と連通しない状態とするが、第2チャンバ16と液体収容部24が連通しない状態であればよいため、第1状態としてもかまわない。
 ここで、第2チャンバ16と液体収容部24とが連通しない状態で、混合液42に対する核酸増幅処理及び蛍光検出が実施される(工程ST10)。
 核酸増幅処理は、第2加熱部122により第2チャンバ16内の混合液42を加熱して、特定の核酸配列を増幅させる処理である。なお、核酸増幅処理方法は限定されるものではないが、例えば、RT-PCR法、あるいはPCR法を用いる。PCR法を用いる場合、二本鎖DNAを高温で一本鎖DNAに解離させる工程(熱変性工程)、その後温度を下げてプライマーを一本鎖DNAに結合させる工程(アニーリング工程)、および一本鎖DNAを鋳型として、ポリメラーゼにより、新たに二重鎖DNAを合成する工程(伸長工程)を繰り返す。熱変性工程、アニーリング工程及び伸長工程の温度サイクルの一例として、94℃で1分、50~60℃で1分、72℃で1~5分を1サイクルとして、20~50回繰り返すものが挙げられる。また、熱変性工程、アニーリング工程を1つの温度で行ってもよい。このような温度サイクルの一例としては、例えば、94℃で1分、60℃で1分を1サイクルとして、20~50回繰り返すものが挙げられる。増幅工程における温度サイクルの温度、時間は特に制限はなく、ポリメラーゼやプライマーの性能により任意に選択される。
 蛍光検出は、第2チャンバ16の上方に配置された検出部126により実施される。光源126aから、波長選択フィルタ126bを介して、特定の波長の励起光L1が第2チャンバ16内に照射される。光検出器126cにより、励起光L1によって励起されて蛍光プローブから生じる蛍光L2を検出する。例えば、核酸増幅処理がPCR法である場合、上記の温度サイクルの1サイクルごとに蛍光検出を行いリアルタイムに増幅状況をモニタリングする。
 検体液40内に特定の核酸配列が存在した場合、増幅工程でその核酸配列が増幅され、この特定の核酸配列に標識される蛍光プローブに励起光L1が照射されることにより、蛍光L2が検出される。他方、検体液40内に特定の核酸配列が存在しない場合には、励起光L1を照射しても蛍光L2が検出されない。これによって、特定の核酸配列の有無を判定することができる。
 本検査容器10を用いた検査方法によれば、液溜め部13から第1チャンバ15に送液された検体液40を第1チャンバ15において、高温加熱による前処理を実施するが、検体液40が液溜め部13に逆流するのを防ぐ封止部(本例では疎水性物質19)を備えているので、検体液40の逆流を抑制できる。これにより、最終的に第2チャンバ16において処理される検体液40の液量の減少を抑制できるので、検査精度を向上させることができる。
 上記検査装置100を用いた検査方法においては、蛍光プローブを用いた蛍光法により、核酸の有無の判定を行っているが、核酸の有無の検出方法としては、蛍光法に限らず、核酸クロマト法、光散乱法、シーケンス法及び電気化学法などの他の検出方法を用いてもよい。これらは、検出部を適宜変更することで実現可能であり、検査容器に、蛍光プローブに代えて、各検出方法に応じたプローブを含む試薬を備えればよい。
 上記において、検査容器10を用いた検査として核酸検査を挙げたが、検査容器10は核酸検査のみならず、他の遺伝子検査あるいは微生物検査などにおいても適用可能である。
 微生物検査の一例として、β-グルカン検査に検査容器10を用いる例を図19及び図20を参照して説明する。ここでは、第1チャンバ15に封止部としての疎水性物質19を備え、液体収容部24に試薬32としてLAL(Limulus Amebocyte Lysate)試薬が備えられた検査容器10(図8参照)を用いる。本例では、検査装置100と同様の構成の検査装置を用いることができる。
 検体と前処理液とを混合して検体液40を調製する。検体液40を収容した容器63にフィルタ64を備えた滴下用のキャップ66を取り付け、フィルタ64で濾した検体液40を検査容器10の投入口から投入する(工程ST11)。検体液40は液溜め部13に貯留される。
 検体液40の投入完了後には蓋部12Aにより投入口12を閉じて、検査容器10の内部空間を密閉する(工程ST12)。検査容器10は、検体液40が投入され、蓋部12Aにより投入口12が閉じられた状態で、検査装置100に装填される。以下の処理は、検査装置100内において実施される。
 検査容器10を検査装置100の遠心機110により、回転させ、検体液40を液溜め部13から第1チャンバ15へ送液する(工程ST13)。検体液40が第1チャンバ15に送液されると共に、第1チャンバ15に収容されていた疎水性物質19が液溜め部13に移動される。
 疎水性物質19により第1チャンバ15から液溜め部13への検体液40の逆流を防いだ状態で、第1加熱部120により第1チャンバ15を加熱して検体液40を70℃10分昇温し、3℃に冷却する温調を実施する(工程ST14)。ここで実施する前処理は検体液40を加熱し、エンドトキシンの反応カスケードを止める処理である。
 前処理後、バルブ制御部124(図14参照)によりバルブ20を第1状態に切り換える(工程ST15)。すなわち、第1チャンバ15と液体収容部24とが連通し、かつ、液体収容部24と第2チャンバ16とが連通しない状態とする。
 次に、検査容器10を検査装置100の遠心機110により、回転させ、検体液40を第1チャンバ15からバルブ20の液体収容部24へ送液する(工程ST16)。液体収容部24には試薬32が収容されており、液体収容部24において、送液された検体液40と試薬32とを混合する。試薬32は凍乾試薬であり、検体液40により溶解して混合される。
 検体液40と試薬32とを混合させた後、バルブ制御部124(図14参照)によりバルブ20を第2状態に切り換える(工程ST17)。すなわち、第2チャンバ16と液体収容部24とが連通し、かつ、液体収容部24と第1チャンバ15とが連通しない状態とする。
 そして、検査容器10を検査装置100の遠心機110により、回転させ、検体液40と試薬32との混合液42をバルブ20の液体収容部24から第2チャンバ16へ送液する(工程ST18)。
 混合液42を第2チャンバ16へ送液した後、バルブ制御部124(図14参照)によりバルブ20を第3状態に切り換える(工程ST19)。ここでは、少なくとも、第2チャンバ16と液体収容部24とが連通しない状態とする。本例では、第1チャンバ15と第2チャンバ16とのいずれもが液体収容部24と連通しない状態とするが、第2チャンバ16と液体収容部24が連通しない状態であればよいため、第1状態としてもかまわない。
 ここで、第2チャンバ16と液体収容部24とが連通しない状態で、混合液42に対し、LAL反応を比色法により検出する(工程ST20)。比色法による検出は、第2チャンバ16上に配置された検出部126により実施される。光源126aから、波長選択フィルタ126bを介して、特定の波長の照射光Lが第2チャンバ16内に照射される。光検出器126cにより、照射光Lの吸光度(もしくは透過率)を検出することによりLAL反応を検出する。
 このように、β-グルカン検査においても、核酸検査の場合と同様に、検査容器10を用い、同様の効果を得ることができる。
 2022年3月30日に出願された日本国特許出願2022-057525号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
 本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (10)

  1.  検体液が投入される投入口と、前記投入口から送液される前記検体液が収容される第1チャンバと、前記第1チャンバから送液される前記検体液が収容される第2チャンバとを有し、遠心機に取り付けられ、前記遠心機の回転による遠心力によって、前記検体液が、前記第1チャンバから前記第2チャンバへ順に送液される検査容器であって、
     前記投入口を覆う着脱可能な蓋部と、
     前記投入口から投入された前記検体液を、前記第1チャンバの手前で貯留する液溜め部と、
     前記第1チャンバと前記第2チャンバとの間に配置され、前記第1チャンバから前記第2チャンバに送液される前記検体液を一時的に収容する液体収容部を有するバルブであって、前記第1チャンバと前記液体収容部とを連通し、かつ前記第2チャンバと前記液体収容部とは連通しない第1状態と、前記第2チャンバと前記液体収容部とを連通し、かつ前記第1チャンバと前記液体収容部とは連通しない第2状態と、前記第1チャンバ及び前記第2チャンバの両方と前記液体収容部とが連通しない第3状態とを切換え可能なバルブと、
     前記液溜め部から前記第1チャンバへ前記検体液を送液した後に、前記検体液の逆流を防ぐ封止部と、を備えた検査容器。
  2.  前記封止部は、前記検体液よりも比重の軽い疎水性物質である、請求項1に記載の検査容器。
  3.  前記疎水性物質が低極性溶媒又は熱可塑性物質である、請求項2に記載の検査容器。
  4.  前記疎水性物質が、前記液溜め部又は前記第1チャンバに備えられている、請求項2又は3に記載の検査容器。
  5.  前記液溜め部よりも前記遠心機の回転軸に近い側に設けられた前記疎水性物質を収容する疎水性物質収容部を、さらに備えた、請求項2又は3に記載の検査容器。
  6.  前記液溜め部の容積をV1、前記第1チャンバの容積をV2、前記液体収容部の容積をV3、前記第2チャンバの容積をV4とした場合に、V1≧V2≧V3≧V4という関係にある、請求項1から5のいずれか1項に記載の検査容器。
  7.  前記検体液と反応させる試薬が、前記第1チャンバ、前記液体収容部又は前記第2チャンバに収容されている、請求項1から6のいずれか1項に記載の検査容器。
  8.  前記試薬が、特定の核酸配列を増幅する増幅試薬と核酸配列判定用のプローブとを含む、請求項7に記載の検査容器。
  9.  前記プローブが蛍光プローブである、請求項8に記載の検査容器。
  10.  請求項9に記載の検査容器であって、前記試薬が前記液体収容部に収容されている検査容器を用いた核酸検査方法であって、
     前記バルブは初期状態で前記第2状態、もしくは前記第3状態にあり、前記初期状態のまま、前記検査容器の前記投入口から、前記検体液を投入して、前記液溜め部に前記検体液を収容させ、
     前記投入口を前記蓋部によって密閉し、
     遠心力により前記液溜め部から前記第1チャンバへ前記検体液を送液させ、
     前記封止部により前記第1チャンバから前記液溜め部への前記検体液の逆流を防いだ状態で、前記第1チャンバを加熱して前記検体液を加熱処理し、
     前記バルブを前記第1状態に切り替え、
     遠心力により前記第1チャンバから前記バルブの前記液体収容部に前記検体液を送液して、前記液体収容部において、前記検体液と前記試薬とを混合し、
     前記バルブを前記第2状態に切り替え、
     遠心力により、前記液体収容部から前記第2チャンバに前記検体液及び前記試薬の混合液を送液し、
     前記バルブを前記第3状態もしくは前記第1状態に切り替え、
     前記第2チャンバにおいて、前記混合液を温調することにより、前記混合液中の前記特定の核酸配列を増幅し、
     励起光を前記混合液に照射し、前記蛍光プローブから生じる蛍光を検出し、
     前記特定の核酸配列の有無もしくは濃度を判定する、核酸検査方法。
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