CN111500436A - 反应处理容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种反应处理容器,其能够提高使样品在蛇行状流路中停止的精度。反应处理容器(10)包括：基板(14)；以及槽状的流路(12)，其被形成于基板的上表面(14a)。流路(12)包含：高温蛇行状流路(35)及中温蛇行状流路(37)；高温制动流路(45)及中温制动流路(46)，其与高温蛇行状流路(35)及中温蛇行状流路(37)分别相邻；以及制动流路。高温制动流路(45)及中温制动流路(46)的截面积分别大于高温蛇行状流路(35)及中温蛇行状流路(37)的截面积。

Description

反应处理容器
技术领域
本发明涉及被使用于聚合酶链式反应(PCR：Polymerase Chain Reaction)的反应处理容器。
背景技术
基因检测被广泛应用于各种医学领域中的检查、农作物及病原性微生物的分类确定、以及食品的安全性评价，再者，也被广泛应用于病原性病毒或各种感染病的检查。已知为了高灵敏度地对微小量的DNA进行检测而对由扩增DNA的一部分而得到的物质进行分析的方法。其中，使用PCR的方法是一种选择性地对从生物体等提取的极微量的DNA的某一部分进行扩增的、令人瞩目的技术。
PCR为一种如下的反应：向混合有包含DNA的生物样品与由引物(primer)或酶等构成的PCR试剂的样品提供预定的热循环，并反复使其发生变性、退火、以及延伸反应，从而选择性地对DNA的特定部分进行扩增。
在PCR中，通常，通过将目标样品放入PCR管或形成有多个孔的微孔板(微孔池)等反应处理容器中来进行反应，但近年来，用包括被形成于基板的微细流路的反应处理容器(也称反应处理芯片(chip))来进行反应这一做法逐渐得到了实用化(例如专利文献1～3)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2009-232700号公报
专利文献2：日本特开2007-51881号公报
专利文献3：日本特开2007-285777号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
在使用了如上所述的反应处理容器的PCR中，为了向样品提供热循环，反应处理容器的流路的一部分被形成为蛇行状流路，该蛇行状流路被来自外部的加热器等维持在预定的温度(例如约95℃或55℃)。所谓蛇行状流路，是指组合了曲线状流路与直线状流路的连续折返的流路。通过将用于向样品提供热循环的流路设为蛇行状流路，从而能够提高外部的加热器的加热效率等，以有效地使用有限的基板面积。
关于反应处理容器的流路内的样品，能够通过控制向流路内的送风或流路内的压力来使其移动，但是为了适当地向样品提供热循环，需要使样品准确地停止在被维持在预定的温度的蛇行状流路中。
本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于提供一种能够提高使样品在蛇行状流路中停止的精度的反应处理容器。
[用于解决技术课题的技术方案]
为了解决上述问题，本发明的一个方案的反应处理容器为一种包括基板、以及被形成于基板的主表面的槽状的流路的反应处理容器，其中，流路包含蛇行状流路、以及与蛇行状流路相邻的制动流路。制动流路的截面积大于蛇行状流路的截面积。
在将蛇行状流路的截面积记为Sr，将制动流路的截面积记为Sb时，截面积比Sb/Sr也可以为1＜Sb/Sr≦1.8的范围内。截面积比Sb/Sr也可以为1.02≦Sb/Sr≦1.5的范围内。截面积比Sb/Sr也可以为1.02≦Sb/Sr≦1.2的范围内。
也可以是，蛇行状流路及制动流路包括：开口部；底面；以及锥状的侧面，其从底面向开口部扩大。
也可以是，蛇行状流路具有0.55mm～0.95mm的开口宽度、0mm～0.95mm的底面宽度、0.5mm～0.9mm的深度、以及0°～45°的锥角。也可以是，制动流路具有0.65mm～1.05mm的开口宽度、0mm～1.05mm的底面宽度、0.5mm～0.9mm的深度、以及0°～45°的锥角。
也可以是，底面与侧面的连接部为曲面状。也可以是，连接部的曲率半径为0.2mm～0.4mm。
也可以是，蛇行状流路在俯视下包含弯曲部。也可以是，弯曲部的曲率半径为0.5mm～10mm。
本发明的另一方案也为反应处理容器。该反应处理容器为一种包括基板、以及被形成于基板的主表面的槽状的流路的反应处理容器，其中，流路包含蛇行状流路、以及受激发光的照射以从在流路内流动的样品中检测荧光的检测流路。检测流路的截面积大于蛇行状流路的截面积。
在将蛇行状流路的截面积记为Sr，将检测流路的截面积记为Sd时，截面积比Sd/Sr也可以为1＜Sd/Sr≦1.8的范围内。截面积比Sd/Sr也可以为1.02≦Sd/Sr≦1.5的范围内。截面积比Sd/Sr也可以为1.02≦Sd/Sr≦1.2的范围内。
也可以是，蛇行状流路及检测流路包括：开口部；底面；以及锥状的侧面，其从底面向开口部扩大。
也可以是，蛇行状流路具有0.55mm～0.95mm的开口宽度、0mm～0.95mm的底面宽度、0.5mm～0.9mm的深度、以及0°～45°的锥角。也可以是，检测流路具有0.7mm～1.2mm的开口宽度、0.15mm～1.2mm的底面宽度、0.5mm～1.2mm的深度、以及0°～45°的锥角。
也可以是，检测流路中的底面被形成于与基板的主表面平行的平面。
也可以是，底面与侧面的连接部被形成为有棱角的形状。
本发明的又一方案也为反应处理容器。该反应处理容器为一种包括基板、以及被形成于基板的主表面的槽状的流路的反应处理容器，其中，流路包含蛇行状流路、与蛇行状流路相邻的制动流路、以及受激发光的照射以从在流路内流动的样品中检测荧光的检测流路。制动流路的截面积大于蛇行状流路的截面积，检测流路的截面积大于蛇行状流路的截面积。
本发明的又一方案也为反应处理容器。该反应处理容器为一种包括基板、被形成于基板的主表面的槽状的流路、从流路分岔的分岔流路、以及被设置于分岔流路的样品导入口的反应处理容器，在使用该反应处理容器时，分别被维持在预定的温度的多个反应区域被设定于基板，多个反应区域中最靠近分岔流路及样品导入口的反应区域与分岔流路及样品导入口之间的距离为5mm以上。
本发明的又一方案也为反应处理容器。该反应处理容器为一种包括基板、被形成于基板的主表面的槽状的流路、被设置于流路的两端的一对过滤器、从流路分岔的分岔流路、以及被设置于分岔流路的样品导入口的反应处理容器，在将从样品导入口起到最靠近样品导入口的过滤器为止的流路的体积记为Vf，将从样品导入口导入的样品的体积记为Vs时，满足k×Vs＜Vf(k为0.1～10的实数)。
本发明的又一方案也为反应处理容器。该反应处理容器为一种包括基板、被形成于基板的主表面的槽状的流路、被设置于流路的两端的一对过滤器、从流路分岔的分岔流路、以及被设置于分岔流路的样品导入口的反应处理容器，在从样品导入口导入的样品的体积为1μL～50μL时，从样品导入口起到最靠近样品导入口的过滤器为止的流路的长度为2mm～200mm。
[发明效果]
根据本发明，能够提供一种可提高使样品在蛇行流路中停止的精度的反应处理容器。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的反应处理容器所包括的基板的俯视图。
图2是用于说明反应处理容器的截面构造的图。
图3是用于说明可利用反应处理容器的反应处理装置的示意图。
图4的(a)及图4的(b)是用于说明图1所示的反应处理容器的基板中的流路的形状的图。
图5是表示蛇行流路的变形例的图。
图6是第1实施方式的变形例的反应处理容器所包括的基板的俯视图。
图7是本发明的第2实施方式的反应处理容器所包括的基板的俯视图。
图8是表示第2实施方式的反应处理容器的检测流路的截面的图。
图9是本发明的第3实施方式的反应处理容器所包括的基板的俯视图。
图10是表示分岔流路及样品导入口附近的概略放大俯视图。
图11是图10所示的分岔流路及样品导入口附近的概略A-A剖视图。
图12是本发明的第4实施方式的反应处理容器所包括的基板的俯视图。
[附图标记说明]
10、60、70、90、110反应处理容器、12流路、14基板、16流路密封膜、18第1密封膜、19第2密封膜、20第3密封膜、21第4密封膜、24第1空气连通口、26第2空气连通口、28第1过滤器、29、31空气导入路、30第2过滤器、35高温蛇行状流路、36高温区域、37中温蛇行状流路、38中温区域、39缓冲流路、40连接流路、42分岔流路、44样品导入口、45高温制动流路、46中温制动流路、47、50、62开口部、48、51、63底面、49、52、64侧面、53、56蛇行状流路、54制动流路、55、58、65连接部、57弯曲部、61检测流路、86荧光检测区域、100反应处理装置、104高温用加热器、106中温用加热器、140荧光检测器、142光学头、144荧光检测器驱动器、146光纤。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式的反应处理容器进行说明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，实施方式并不对发明进行限定，仅为例示，并非实施方式所记述的一切特征及其组合都是发明的本质性内容。
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式的反应处理容器由基板、被粘贴于该基板的密封膜、以及过滤器构成。图1是本发明的第1实施方式的反应处理容器所包括的基板的俯视图。图2是用于说明反应处理容器的截面构造的图。应注意的点是：图2是用于说明被形成于基板的流路与薄膜及过滤器的位置关系的图，与实施的反应处理容器的剖视图不同。
反应处理容器10包括：树脂制的基板14，其在上表面14a形成有槽状的流路12；被粘贴在基板14的上表面14a上的流路密封膜16、第1密封膜18及第2密封膜19；被粘贴在基板14的下表面14b上的第3密封膜20、第4密封膜21及第5薄膜(未图示)；以及被配置在基板14内的第1过滤器28及第2过滤器30。
基板14优选由相对于温度变化较为稳定、相对于被使用的样品溶液难以被侵蚀的材质形成。进而，基板14优选由成型性优良、透明性及阻隔性良好、且具有较低的自体荧光性的材质形成。作为这样的材质，可举出丙烯酸、聚丙烯、硅酮等树脂，其中，优选环状聚烯烃树脂。
在基板14的上表面14a，形成有槽状的流路12。在反应处理容器10中，流路12的大部分被形成为露出到基板14的上表面14a的槽状。其原因在于，通过使用了模具的射出成型，使其能够容易地成型。为了对该槽进行密封以将其作为流路来利用，在基板14的上表面14a上，贴有流路密封膜16。此外，为了通过射出成型法来在工业上更为有利地生产基板，流路的构造可包含称为所谓的“脱模锥面”的、相对于基板的主表面而具备一定的角度的侧面。
关于流路密封膜16，既可以是一个主表面具备粘接性，也可以是通过按压或紫外线等能量照射、以及加热等来发挥粘接性或粘附性的功能层被形成于一个主表面，且该流路密封膜16具备如下功能：能够容易地通过与基板14的上表面14a密接而一体化。流路密封膜16优选由也含有粘接剂且具有较低的自体荧光性的材质形成。在这一点上，由环烯聚合物、聚酯、聚丙烯、聚乙烯或丙烯酸等树脂构成的透明膜较为适合，但不被限定于此。此外，流路密封膜16也可以由板状的玻璃或树脂形成。因为在该情况下，能够期待刚性，所以有助于防止反应处理容器10的弯曲或变形。
在流路12的一端12a，设置有第1过滤器28。在流路12的另一端12b，设置有第2过滤器30。被设置于流路12两端的一对第1过滤器28及第2过滤器30会防止污染，以不会因PCR而妨碍目标DNA的扩增及其检测，或是使目标DNA的品质不会发生劣化。第1过滤器28及第2过滤器30的尺寸被形成为可无间隙地收容于被形成于基板14的过滤器设置空间那样的尺寸。
在基板14，形成有第1空气连通口24，该第1空气连通口24经由空气导入路29及第1过滤器28而通向流路12的一端12a。同样，在基板14，形成有第2空气连通口26，该第2空气连通口26经由空气导入路31及第2过滤器30而通向流路12的另一端12b。一对第1空气连通口24及第2空气连通口26被形成为露出到基板14的上表面14a。
在第1实施方式中，作为第1过滤器28及第2过滤器30，使用低杂质特性较为良好，且具有通气性及防水性或防油性的材料。作为第1过滤器28及第2过滤器30，例如优选多孔性树脂或树脂的烧结体等，但不限于此，作为含氟树脂，可例示出PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(可溶性聚四氟乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)等。进而，作为PTFE(聚四氟乙烯)制过滤器，不限于此，可使用PF020(adventic group公司制)等。进而，作为第1过滤器28及第2过滤器30，也可使用以含氟树脂进行涂敷，从而对表面进行防水处理的材料。作为其它过滤器的材料，可举出聚乙烯、聚酰胺、以及聚丙烯等，该材料为可防止被供给到PCR的样品的污染且不会给PCR造成障碍的材料即可，若具备能够使空气通过而不使液体通过那样的性状更佳，当针对所需的性能，满足以上若干要求时，其性能及材质不论。
在反应处理容器10，为了向在流路12中流动的样品提供热循环，设定有可利用后述的反应处理装置来控制多个水平的温度的反应区域。通过使样品在维持了多个水平的温度的反应区域内的流路中连续往复地移动，从而能够向样品提供热循环。
在第1实施方式中，反应区域包含高温区域36、以及中温区域38。高温区域36在反应处理装置搭载有反应处理容器10时，为与高温用加热器的有效面对应的区域，被维持在比较高的温度(例如约95℃)。中温区域38在反应处理装置搭载有反应处理容器10时，为与中温用加热器的有效面对应的区域，被维持在低于高温区域36的温度(例如约62℃)。
在高温区域36及中温区域38，分别包含组合了曲线状流路与直线状流路的连续折返的蛇行状流路。即，高温区域36包含高温蛇行状流路35，中温区域38包含中温蛇行状流路37。因为这样的蛇行状流路能够有效利用有限的基板14的面积，所以能够使反应处理容器的实体大小变小，从而能够促成反应处理装置的小型化。此外，能够有效地使用构成后述温度控制系统的加热器的有限的有效面积，从而易于减小反应区域内的温度的波动。
如图1所示，在高温蛇行状流路35的一端35a与中温蛇行状流路37的一端37a之间，形成有连接流路40。该连接流路40为直线状的流路。在连接流路40的大致中央部，设定有区域(称为“荧光检测区域”)86，该区域86在反应处理装置搭载有反应处理容器10时，为了从在流路内流动的样品中检测荧光而受到激发光的照射。将该荧光检测区域86所包含的流路称为“检测流路61”。
高温蛇行状流路35的另一端35b与高温制动流路45连通。高温制动流路45与高温蛇行状流路35相邻，且被形成在从连接流路40看去比高温蛇行状流路35靠内侧(第2过滤器30侧)。此外，中温蛇行状流路37的另一端37b与中温制动流路46连通。中温制动流路46与中温蛇行状流路37相邻，且被形成在从连接流路40看去比中温蛇行状流路37靠内侧(第1过滤器28侧)。
高温制动流路45为直线状流路，其截面积被形成得比高温蛇行状流路35的截面积更大。同样，中温制动流路46为直线状流路，其截面积被形成得比中温蛇行状流路37的截面积更大。高温制动流路45及中温制动流路46分别具有对在高温蛇行状流路35及中温蛇行状流路37中流动的样品起到制止作用的职责，其详情后述。
在本第1实施方式中，如图1所示，高温蛇行状流路35及高温制动流路45二者被包含在高温区域36中。另一方面，关于中温区域38，中温蛇行状流路37被包含在中温区域38中，而中温制动流路46未被包含在中温区域38中。在PCR中使样品停止在高温区域36时，样品至少存在于高温蛇行状流路35及高温制动流路45这两者中。另一方面，在PCR中使样品停止在中温区域38时，样品至少存在于中温蛇行状流路37。通过对存在于高温区域36及中温区域38所包含的流路内的样品实质性地进行加热并维持预定温度一定时间，从而使其发生变性、退火等反应。
高温制动流路45经由第2过滤器30及空气导入路31而与第2空气连通口26连通。中温制动流路46与缓冲流路(预备流路)39连通。缓冲流路39经由第1过滤器28及空气导入路29而与第1空气连通口24连通。
在缓冲流路39的一部分，设置有分岔点，从该分岔点分岔出分岔流路42。在分岔流路42的前端，以露出到基板14的下表面14b的方式形成有样品导入口44。缓冲流路39能够作为在从样品导入口44投入预定量的样品后，进行向反应处理容器10的反应处理装置导入时的临时性的样品待机流路来使用。
如图2所示，第1密封膜18被以密封第1空气连通口24的方式粘贴于基板14的上表面14a。第2密封膜19被以密封第2空气连通口26的方式粘贴于基板14的上表面14a。第3密封膜20被以密封空气导入路29及第1过滤器28的方式粘贴于基板14的下表面14b。第4密封膜21被以密封空气导入路31及第2过滤器30的方式粘贴于基板14的下表面14b。第5密封膜(未图示)被以密封样品导入口44的方式粘贴于基板14的下表面14b。作为这些密封膜，可使用以环烯烃聚合物、聚酯、聚丙烯、聚乙烯或丙烯等树脂为基材的透明膜。在粘贴有包含流路密封膜16的所有密封膜的状态下，全流路成为密闭空间。
在将后述的送液系统连接到反应处理容器10时，剥下密封第1空气连通口24、第2空气连通口26的第1密封膜18、第2密封膜19，并将送液系统所包括的管与第1空气连通口24、第2空气连通口26连接。或者，也可以是，通过以送液系统所包括的中空的针(前端尖的注射针)在第1密封膜18、第2密封膜19上穿孔来进行。在该情况下，第1密封膜18、第2密封膜19优选由容易进行针穿孔的材质及厚度构成的薄膜。
通过将第5密封膜暂时从基板14上剥下，来进行样品通过样品导入口44向流路12内的导入，在导入预定量的样品后，将第5密封膜再次贴回基板14的下表面14b。此时，因为流路内部的空气会因样品的导入而被挤压，所以为了放出该空气，也可以事先剥下第2密封膜。因此，作为第5密封膜，优选具备可耐数次循环的粘贴/剥离那样的粘接性的薄膜。此外，关于第5密封膜，也可以是在导入样品后贴上新膜的方案，在该情况下，与反复的粘贴/剥离相关的特性的重要性可被缓和。
样品向样品导入口44的导入方法并不被特别限定，例如也可以用移液管或玻璃吸管、针筒等从样品导入口44直接导入适量的样品。或者，也可以是介由内置了由多孔的PTFE或聚乙烯构成的过滤器的抽吸针(needle-chip)来防止污染的导入方法。这种抽吸针通常有很多种类在被销售，可容易地获取，能够安装在移液管或玻璃吸管、针筒等的前端来使用。进而，也可以是，在利用移液管或玻璃吸管、针筒等进行的样品的排出、导入后，再加压以将其推动，从而使样品移动到流路12的预定的场所为止。此外，也可以是，虽未图示，但样品导入口具有多个。在该情况下，能够利用多个样品导入口间的缓冲流路39的区域，从而使其具有以下功能：可简便地计量被提供给PCR等反应处理的一定体积的样品。此时的详细方法可参考日本特开2016-19606号所记载之事项。
作为样品，例如可举出在包含一种或两种以上的DNA的混合物中，作为PCR试剂，添加了耐热酶及4种脱氧核苷三磷酸(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)的样品。进而，将会发生特异性反应的引物，再者，根据情况将TaqMan等荧光探针(TaqMan/タックマン为“ロシユダイアグ丿ノステイツクスゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング”的注册商标)或SYBRGreen(SYBR为“モレキュラープローブスインコーポレイテツド”的注册商标)混合到反应处理对象的DNA中。也能够使用市面上销售的实时PCR用试剂套装等。
图3是用于说明可利用反应处理容器10的反应处理装置100的示意图，是特别地仅将与反应处理容器10直接关联的部分概念性地节选出来的示意图。
反应处理装置100包括：容器设置部(未图示)，其设置有反应处理容器10；高温用加热器104，其用于加热流路12的高温区域36；中温用加热器106，其用于加热流路12的中温区域38；以及例如热电偶等温度传感器(未图示)，其用于计测各反应区域的实际温度。各加热器例如可以是电阻加热元件或帕尔贴元件等。利用这些加热器、适当的加热器驱动器(未图示)及微型计算机等控制装置(未图示)，反应处理容器10的流路12中的高温区域36被维持在约95℃，中温区域38被维持在约62℃，热循环区域的各反应区域的温度得到设定。
反应处理装置100进一步包括荧光检测器140。如上所述，在样品S中，添加了预定的荧光探针。因为伴随DNA放大的进展，从样品S发出的荧光信号的强度会増加，所以能够将该荧光信号的强度值当作作为PCR的进展或其终结的判定材料的指标。
作为荧光检测器140，能够使用日本板硝子株式会社制的光纤型荧光检测器FLE-510，该检测器是一种非常紧凑的光学系统，能够迅速地进行测定，且无论明亮的场所还是阴暗的场所，都能够对荧光进行检测。该光纤型荧光检测器能够预先进行调谐，使得其激发光/荧光的波长特性与样品S所发出的荧光特性相适，并能够针对具有各种特性的样品来提供最优的光学系统及检测系统，进而，因为由光纤型荧光检测器带来的光线的直径较小，所以适于检测来自存在于流路等较小的或较细的区域的样品的荧光，响应速度也较为优异。
光纤型的荧光检测器140包括：光学头142；荧光检测器驱动器144；以及光纤146，其连接光学头142与荧光检测器驱动器144。激发光用光源(LED，激光及其它被调整为会射出特定波长的光源)，光纤型波分复用器及光电转换元件(PD，APD或光电倍增器等光检测器)(均未图示)等被包含于荧光检测器驱动器144，并由用于控制它们的驱动器等构成。光学头142由透镜等光学系统构成，并承担激发光向样品的指向性照射，以及从样品所发出的荧光的聚光的功能。被聚集的荧光通过光纤146而被荧光检测器驱动器144内的光纤型波分复用器与激发光分开，并由光电转换元件转换为电信号。作为光纤型的荧光检测器，可使用日本特开2010-271060号所记载的发明。光纤型荧光检测器也能够进一步用单一或多个光学头来同轴式地进行修改，以能够进行多波长的检测。针对多波长的荧光检测器及其信号处理，可利用国际公开第2014/003714号所记载的发明。
在反应处理装置100中，光学头142被配置为可检测到来自检测流路61内的样品S的荧光。因为样品S在流路内反复往复移动会导致反应进展，而样品S所包含的预定的DNA会扩增，所以能够通过对被检测到的荧光量的变动进行监控来实时地获知DNA扩增的进度。此外，在反应处理装置100中，将来自荧光检测器140的输出值利用到样品S的移动控制中。例如，也可以是，将来自荧光检测器140的输出值发送到控制装置，并将其作为进行后述的送液系统的控制时的参数来利用。荧光检测器为可发挥检测来自样品的荧光的功能的荧光检测器即可，不被限定于光纤型荧光检测器。
反应处理装置100还包括送液系统(未图示)，该送液系统用于使样品S在反应处理容器10的流路12内移动及停止。送液系统不限于此，能够以通过第1空气连通口24或第2空气连通口26来从其中任意一者送入空气(送风)的方式，使样品S在流路12内沿一个方向移动。进而，送液系统能够通过停止向流路的送风，或使流路12内的样品S两侧的压力相等来使其在预定的位置停止。
送液系统中，作为具备送风及加压功能的部件(送风部件)，可使用注射泵或隔膜泵、以及吹风机等。此外，要使具备使样品S在预定的位置停止的功能，可使用组合了送风部件与三通阀(三口阀)等的部件。例如，考虑以下方案：包括第1及第2三通阀，对于第1三通阀，将其第1端口(共用口)与第1空气连通口连接，将第2端口与上述送风部件连接，将第3端口开放在大气压到大气压中，以此方式来进行各端口的连接，对于第2三通阀，将其第1端口(共用口)与第2空气连通口连接，将第2端口与上述的送风部件连接，将第3端口开放到大气压中，以此方式来进行各端口的连接。这些具体的方案例如在日本特开平4-325080号及日本特开2007-285777号中有所记载。例如，通过对被连接于任意一者的空气连通口的三通阀进行操作，以将其置于送风部件与其空气连通口连通那样的状态，且对被连接于另一者的空气连通口的三通阀进行操作，以将其置于其空气连通口与大气压相同那样的状态，从而使样品S沿一个方向移动。接着，通过对两个三通阀进行操作，以将其置于二者的空气连通口均与大气压相同那样的状态，从而使样品S停止。
此外，三通阀及送液部件的操作能够通过适当的驱动器，利用控制装置来进行。尤其是，被如前所述地配置的荧光检测器140通过将基于得到的荧光信号的输出值发送到控制装置，从而使控制装置识别出流路12中的样品S的位置及其通过，以进行由三通阀及送液部件构成的送液系统的控制。
因此，通过对被连接于流路12的两侧的三通阀依次且连续地进行操作，从而使样品S在流路12内，在高温区域36与中温区域38之间连续地往复移动，由此，能够向样品S提供适当的热循环。
图4的(a)及图4的(b)是用于说明图1所示的反应处理容器10的基板14中的流路12的形状的图。图4的(a)表示蛇行状流路53的截面。图4的(b)表示制动流路54的截面。蛇行状流路53与高温蛇行状流路35及中温蛇行状流路37对应。制动流路54与高温制动流路45及中温制动流路46对应。
如图4的(a)所示，蛇行状流路53为台形状的流路，包括：开口部47；底面48；以及侧面49，其位于底面48的两侧。侧面49被形成为从底面48向开口部47扩大的锥状。作为限定蛇行状流路53的形状及尺寸的参数，有深度Dr、锥角Tr、开口宽度Wr1、底面宽度Wr2、以及截面积Sr。底面48及侧面49为平面状，底面48与侧面49的连接部55为有棱角的形状。
如图4的(b)所示，制动流路54也为台形状的流路，包括：开口部50；底面51；以及侧面52，其位于底面51的两侧。侧面52被形成为从底面51向开口部50扩大的锥状。作为规定制动流路54的形状及尺寸的参数，有深度Db、锥角Tb、开口宽度Wb1、底面宽度Wb2、以及截面积Sb。底面51及侧面52为平面状，底面51与侧面52的连接部58为有棱角的形状。
在第1实施方式的反应处理容器10中，制动流路54的截面积Sb大于蛇行状流路53的截面积Sr。样品的移动速度根据流路的截面积而不同，一般地，当使流路截面积变大时，样品的移动速度会变小。通过使制动流路54的截面积Sb大于蛇行状流路53的截面积Sr，从而对样品产生制动作用，因此，反应处理装置100的送液系统所进行的样品的移动、停止控制会变得容易，从而能够提高使样品在蛇行状流路53的预定位置停止的精度。此外，即使在将样品多于预定量地导入到流路12内的情况下，也能够抑制来自蛇行状流路53的样品的过剩超限。
蛇行状流路53的截面积Sr与制动流路54的截面积Sb的截面积比Sb/Sr可为1＜Sb/Sr≦1.8的范围内，优选可为1.02≦Sb/Sr≦1.5的范围内，更优选的是，可为1.02≦Sb/Sr≦1.2的范围内。通过将截面积比Sb/Sr设为这样的范围内的值，从而能够使上述制动作用良好地发生。
在第1实施方式的反应处理容器10中，蛇行状流路53的开口宽度Wr1可为0.55mm～0.95mm，优选可为0.65mm～0.85mm。蛇行状流路53的底面宽度Wr2可为0mm～0.95mm，优选可为0.4mm～0.6mm。蛇行状流路53的深度Dr可为0.5mm～0.9mm，优选可为0.6mm～0.8mm。蛇行状流路53的锥角Tr可为0°～45°，优选可为10°～30°，更优选的是，可为15°～25°。应注意的点是：在第1实施方式的反应处理容器10中，在蛇行状流路53的底面宽度Wr2与开口宽度Wr1相比较小，为0mm或其附近的情况下，蛇行状流路53的截面形状变得接近大致倒三角形状。此外，应注意的点是：在锥角Tr较小，为0°或其附近的情况下，蛇行状流路53的截面形状变得接近大致长方形状。
此外，制动流路54的开口宽度Wb1可为0.65mm～1.05mm，优选可为0.75mm～0.95mm。制动流路54的底面宽度Wb2可为0mm～1.05mm，优选可为0.5mm～0.7mm。制动流路54的深度Db可为0.5mm～0.9mm，优选可为0.6mm～0.8mm。制动流路54的锥角Tb可为0°～45°，优选可为10°～35°。应注意的点是：在第1实施方式的反应处理容器10中，在制动流路54的底面宽度Wb2与开口宽度Wb1相比较小，为0mm或其附近的情况下，制动流路54的截面形状变得接近大致倒三角形状。此外，应注意的点是：在锥角Tb较小，为0°或其附近的情况下，制动流路54的截面形状变得接近大致长方形状。
通过以如上所述的尺寸来形成蛇行状流路53及制动流路54，样品(有时也可包含表面活性剂)的连续移动会变得平滑，也能够利用射出成型等惯用的制造技术来容易地进行制作。
图5表示蛇行状流路的变形例。在图4的(a)所示的蛇行状流路53中，底面48与侧面49的连接部为有棱角的形状，而在图5所示的蛇行状流路56中，底面48与侧面49的连接部55为曲面状。在图5中，底面48为平面状，但也可以将其设为与连接部55连续相连的曲面状。
在本实施方式中，如上所述，以提高加热器的加热效率为目的，采用了蛇行状流路，但由于在模具内树脂被高速填充的射出成型法，这种流路的形状会成为阻力及障碍，从而会存在树脂的填充速度波动或生成空隙等成型无法顺利进行的情况。在这种情况下，会存在如下风险：在包含蛇行状流路的区域形成熔接线，并在流路上形成坑洼(pit)那样的凹部。这种凹部会存在阻碍样品流动的风险。通过像本变形例的蛇行状流路56那样，将连接部55设为曲面状，射出成型时的模具内的树脂流动会变得顺畅，因此，能够抑制反应流路附近的熔接线的产生。连接部55的曲率半径R1例如可为0.2mm～0.38mm，优选可为0.3mm～0.35mm。另外，在制动流路54中也是同样，底面51与侧面52的连接部58也可以被设为曲面状。
如图1所示，在高温蛇行状流路35及中温蛇行状流路37中，包含多个弯曲部57。弯曲部57的曲率半径R2可为0.3mm～10mm，优选可为0.5mm～6mm。通过将弯曲部57的曲率半径设为这样的范围内，从而能够进一步抑制熔接线的产生，进而，在样品在蛇行状流路内移动时，即使在弯曲部57中，也可容易地将其移动速度保持一定。
图6是第1实施方式的变形例的反应处理容器60所包括的基板14的俯视图。本变形例的反应处理容器60中，中温蛇行状流路37及中温制动流路46这两者均被包含于中温区域38，这一点与图1所示的反应处理容器10不同。另一方面，关于高温蛇行状流路35，与反应处理容器10同样，高温蛇行状流路35及高温制动流路45这两者均被包含于高温区域36。在PCR中使样品停止于高温区域36时，样品至少存在于高温蛇行状流路35及高温制动流路45这两者中。另一方面，在PCR中使样品停止于中温区域38时，样品至少存在于中温蛇行状流路37及中温制动流路46这两者中。
在本变形例的反应处理容器60中，高温制动流路45也被形成为：其截面积大于高温蛇行状流路35的截面积。同样，中温制动流路46被形成为：其截面积大于中温蛇行状流路37的截面积。由此，能够对在高温蛇行状流路35及中温蛇行状流路37中流动的样品起到制动作用。
(第2实施方式)
如参照图3所说明的那样，反应处理装置100包括荧光检测器140，以在PCR期间，向在反应处理容器的流路内移动中的样品照射激发光，并对从样品发处的荧光进行计测。在荧光检测器140中，光学头142承担激发光向样品的指向性照射、以及从样品发出的荧光的聚光之功能。光学头142的聚光斑径通常为0.15mm～0.45mm左右，非常地小。因此，在将光学头142配置及固定于反应处理装置100时，需要非常高的精度。结果，会存在组装的操作性降低，并且部件成本变高的可能。因此，在第2实施方式中，提供一种可解决这种问题的反应处理容器。
本发明的第2实施方式的反应处理容器也由基板、被粘贴于该基板的密封膜、以及过滤器构成。针对与第1实施方式的反应处理容器10共通的构成，使用相同的附图标记，并适当省略重复的说明。
图7是本发明的第2实施方式的反应处理容器70所包括的基板14的俯视图。第2实施方式的反应处理容器70不包括与第1实施方式的反应处理容器10的高温制动流路45及中温制动流路46对应的流路。进而，第2实施方式的反应处理容器70具有关于检测流路61与第1实施方式的反应处理容器10不同的构成。
图8表示第2实施方式的反应处理容器70的检测流路61的截面。检测流路61被设置于连接流路40，受激发光的照射以从样品中检测荧光。如图8所示，检测流路61为台形状的流路，包括：开口部62；底面63；以及侧面64，其位于底面63的两侧。侧面64被形成为从底面63向开口部62扩大的锥状。作为规定检测流路61的形状、尺寸的参数，有深度Dd、锥角Td、开口宽度Wd1、底面宽度Wd2、以及截面积Sd。
在第2实施方式的反应处理容器70中，检测流路61的截面积Sd大于蛇行状流路53的截面积Sr(参照图4的(a))。通过像这样将检测流路61的截面积Sd设得比蛇行状流路53的截面积Sr更大，从而将光学头142组装于反应处理装置100时的允许误差会被缓和，因此，组装操作性会提高，并且能够谋求部件的低成本化。
在第2实施方式的反应处理容器70中，蛇行状流路53的截面积Sr与检测流路61的截面积Sd的截面积比Sd/Sr可为1＜Sd/Sr≦1.8的范围内，优选可为1.02≦Sd/Sr≦1.5的范围内，更优选的是，可为1.02≦Sd/Sr≦1.2的范围内。
在第2实施方式的反应处理容器70中，蛇行状流路53的开口宽度Wr1可为0.55mm～0.95mm，优选可为0.65mm～0.85mm。蛇行状流路53的底面宽度Wr2可为0mm～0.95mm，优选可为0.4mm～0.6mm。蛇行状流路53的深度Dr可为0.5mm～0.9mm，优选可为0.6mm～0.8mm。蛇行状流路53的锥角Tr可为0°～45°，优选可为10°～30°，更优选的是，可为15°～25°。应注意的点是：在第2实施方式的反应处理容器70中，在蛇行状流路53的底面宽度Wr2与开口宽度Wr1相比较小，为0mm或其附近的情况下，蛇行状流路53的截面形状变得接近大致倒三角形状。此外，应注意的点是：在锥角Tr较小，为0°或其附近的情况下，蛇行状流路53的截面形状变得接近大致长方形状。
在第2实施方式的反应处理容器70中，检测流路61的开口宽度Wd1可为0.7mm～1.2mm，优选可为0.8mm～1.1mm。检测流路61的底面宽度Wd2可为0.15mm～1.2mm，优选可为0.55mm～0.95mm。检测流路61的深度Dd可为0.5mm～1.2mm，优选可为0.6mm～1.1mm。检测流路61的锥角Td可为0°～45°，优选可为10°～35°，更优选的是，可为15°～30°。
通过以如上所述的尺寸来形成蛇行状流路53及检测流路61，样品(有时也可包含表面活性剂)的连续移动会变得平滑，也能够利用射出成型等惯用的制造技术来容易地进行制作。
进而，在检测流路61的截面中，通过扩大底面宽度Wd2，可谋求与上述的允许误差相关的效果的进一步提高，并且由于相对的侧面64之间的距离变大，因而能够降低侧面64中的反射或折射、散射等妨碍荧光的稳定测定的风险。
检测流路61中的底面63被形成于与基板14的主表面(即，上表面14a及下表面14b)平行的平面。此外，在将反应处理容器70设置于反应处理装置100(参照图3)时，荧光检测器140的光学头142被配置为：其光轴与底面63及基板14的主表面大致垂直。通过像这样地配置，能够抑制被从光学头142向样品照射的激发光或从样品射出的荧光的不期望的折射或反射等，从而能够进行稳定的荧光强度检测。
底面63及侧面64为平面状，底面63与侧面64的连接部65为有棱角的形状。即，底面63与侧面64的连接部65并非实质性地具有曲面，例如其近似曲率半径可为0.02mm以下，优选可为0.01mm以下，更优选的是，可为0.005mm以下。在荧光检测区域86中，当在与荧光的射出部分或激发光的照射部分对应的部分存在曲面等时，由此会发生不规则的折射或散射，从而存在妨碍稳定的荧光测定的风险。因此，能够通过将检测流路61的截面设为尽可能排除曲面等的形状，从而防止这种事态的发生。
(第3实施方式)
图9是本发明的第3实施方式的反应处理容器90所包括的基板14的俯视图。图10是表示分岔流路42及样品导入口44附近的概略放大俯视图。图11是图10所示的分岔流路42及样品导入口44附近的概略A-A剖视图。
如上所述，从缓冲流路39的一部分分岔出分岔流路42，在分岔流路42的前端，以露出到基板14的下表面14b的方式形成有样品导入口44。样品被从该样品导入口44导入，并经由分岔流路42而流入缓冲流路39。被填充到缓冲流路39中的样品被移动到高温蛇行状流路35或中温蛇行状流路37以供给PCR，从而在分岔流路42及样品导入口44，存在样品残留的可能。如上所述，在PCR期间，高温区域36或中温区域38被反应处理装置的加热器加热。当被提供给高温区域36或中温区域38的热量被传递到分岔流路42或样品导入口44时，存在于分岔流路42或样品导入口44的空气会因该热量而膨胀，从而会存在如下可能：残留的样品被该膨胀的空气推出缓冲流路39。即，在流路12中，被提供给PCR的样品(称为“主样品”)与残留样品会分离存在。在主样品与残留样品像这样分离存在于流路12的情况下，即使对流路12内加压，推进力也不会良好地作用于主样品，从而会存在无法适当地进行主样品的移动的可能。
因此，本发明的第3实施方式的反应处理容器90被形成为：靠近分岔流路42及样品导入口44的中温区域38与分岔流路42及样品导入口44之间的距离dε为5mm以上。在基板14为树脂或玻璃制的情况下，通过将距离dε设为5mm以上，从而能够防止或至少抑制从中温区域38向分岔流路42及样品导入口44的热传递，因此，能够防止如上所述的缺陷。距离dε为5mm以上，优选6mm以上，更优选的是7.5mm以上，进一步优选的是，9mm以上。当然，距离dε越大，在防止传热这样的观点上就越为优选，但当使其过大时，反应处理容器90会大型化。距离dε为50mm以下，优选40mm以下，更优选的是30mm以下，进一步优选的是，25mm以下。
在本实施方式中，因为与高温区域36相比，中温区域38更靠近分岔流路42及样品导入口44，所以限定了中温区域38与分岔流路42及样品导入口44之间的距离dε。然而，在另一实施方式中，在与中温区域相比，高温区域更靠近分岔流路42及样品导入口44的情况下，会限定高温区域与分岔流路及样品导入口之间的距离dε。即，将多个反应区域中最接近分岔流路42及样品导入口44的反应区域与分岔流路42及样品导入口44之间的距离dε设为5mm以上为好。
(第4实施方式)
图12是本发明的第4实施方式的反应处理容器110所包括的基板14的俯视图。从缓冲流路39的一部分分岔出分岔流路42，在分岔流路42的前端，以露出到基板14的下表面14b的方式形成有样品导入口44。从该样品导入口44导入的样品流向任意过滤器并与过滤器表面接触，从而会存在过滤器表面的一部分因样品而埋没或堵塞的可能。当在过滤器的一部分或整体中产生堵塞等时，作为送液系统的、注射泵或隔膜泵、吹风机等的推进力会难以通过过滤器而作用于样品，样品在高温区域与中温区域之间的往复移动不会被正常进行，从而会存在给PCR反应造成阻碍的可能。
因此，本发明的第4实施方式的反应处理容器110在将从样品导入口44起到最靠近样品导入口一方的过滤器(在图12中，为第1过滤器28)为止的流路的体积设为Vf，将从样品导入口导入的样品的体积设为Vs的情况下，满足k×Vs＜Vf(其中，k为系数，表示0.1～10的实数)。
此外，系数k由被导入的样品的体积Vs、被导入的样品的溶剂的种类及粘度、被添加到样品中的表面活性剂等物质的量及其性质、以及与基板及流路密封膜等的表面的润湿性及阻抗等决定。系数k的值优选为0.3～5，更优选的是，为0.4～2。此外，即使被导入的样品的全部量都从样品导入口流入到最近的过滤器中，样品的前端也不会与过滤器表面接触，从这样的观点出发，系数k也可以大于1(1＜k)。另一方面，因为在系数k较大的情况下，Vf会变大，所以从基板的主表面的省空间效果的观点出发，系数k也可以为0.4～0.6。
也可以是，被导入的样品的体积Vs为1μL～50μL(微升)，优选为5μL～40μL，更优选的是，为10μL～30μL。在流路的截面形状为图4的(a)所示的情况下，从样品导入口44起到最靠近样品导入口44的过滤器为止的流路的长度Lh为2mm～200mm，优选为5mm～100mm，更优选的是，为10mm～50mm，进一步优选的是，为20mm～40mm。当流路的长度Lh过小时，样品与过滤器接触的可能性会变高，当其过大时，会成为基板14的尺寸变大的原因，不仅从基板的省空间的观点出发，并不优选，还会对反应处理装置的小型化造成障碍。
也可以是，将样品导入口44和到最靠近样品导入口44的过滤器为止的流路的至少一部分设为在图4的(b)中示出的截面或在图8中示出的截面的流路。通过使从样品导入口44到过滤器的流路的截面积变得比较大，从而能够使长度Lh变小。此外，可期待防止PCR等的反应处理中的样品的超限的制动作用，并能够防止样品所导致的过滤器的污染。
例如，即使操作者在将样品从样品导入口44导入时，错误地在剥下密封最靠近样品导入口44的过滤器的密封膜、或密封最靠近该过滤器的空气连通口的密封膜之后，对样品进行了导入，样品也会向靠近样品导入口的过滤器的方向流动而与过滤器接触，从而能够防止污染过滤器的情况。
以上，基于实施方式，对本发明进行了说明。本领域技术人员应理解的是，本实施方式仅为例示，在它们的各构成要素及各处理过程的组合中能够存在各种变形例，并且那样的变形例也在本发明的范围之内。
例如，也可以是，一个实施方式的反应处理容器包括上述第1实施方式的反应处理容器10中的高温制动流路45及中温制动流路46、以及上述第2实施方式的反应处理容器70中的检测流路61。在该情况下，能够实现可起到这2个实施方式双方的效果的反应处理容器。

Claims (21)

1.一种反应处理容器，其包括基板、以及被形成于上述基板的主表面的槽状的流路；
该反应处理容器的特征在于，
上述流路包含蛇行状流路、以及与上述蛇行状流路相邻的制动流路；
上述制动流路的截面积大于上述蛇行状流路的截面积。
2.如权利要求1所述的反应处理容器，其特征在于，
在将上述蛇行状流路的截面积记为Sr，将上述制动流路的截面积记为Sb时，截面积比Sb/Sr为1＜Sb/Sr≦1.8的范围内。
3.如权利要求2所述的反应处理容器，其特征在于，
上述截面积比Sb/Sr为1.02≦Sb/Sr≦1.5的范围内。
4.如权利要求2所述的反应处理容器，其特征在于，
上述截面积比Sb/Sr为1.02≦Sb/Sr≦1.2的范围内。
5.如权利要求1～4的任何一项所述的反应处理容器，其特征在于，
上述蛇行状流路及上述制动流路包括开口部、底面、以及从上述底面向上述开口部扩大的锥状的侧面。
6.如权利要求5所述的反应处理容器，其特征在于，
上述蛇行状流路具有0.55mm～0.95mm的开口宽度、0mm～0.95mm的底面宽度、0.5mm～0.9mm的深度、以及0°～45°的锥角；
上述制动流路具有0.65mm～1.05mm的开口宽度、0mm～1.05mm的底面宽度、0.5mm～0.9mm的深度、以及0°～45°的锥角。
7.如权利要求5或6所述的反应处理容器，其特征在于，
上述底面与上述侧面的连接部为曲面状。
8.如权利要求7所述的反应处理容器，其特征在于，
上述连接部的曲率半径为0.2mm～0.38mm。
9.如权利要求1～8的任何一项所述的反应处理容器，其特征在于，
上述蛇行状流路包含弯曲部；
上述弯曲部的曲率半径为0.3mm～10mm。
10.一种反应处理容器，其包括基板、以及被形成于上述基板的主表面的槽状的流路；
该反应处理容器的特征在于，
上述流路包含蛇行状流路、以及受激发光的照射，以从在上述流路内流动的样品中检测荧光的检测流路；
上述检测流路的截面积大于上述蛇行状流路的截面积。
11.如权利要求10所述的反应处理容器，其特征在于，
在将上述蛇行状流路的截面积记为Sr，将上述检测流路的截面积记为Sd时，截面积比Sd/Sr为1＜Sd/Sr≦1.8的范围内。
12.如权利要求11所述的反应处理容器，其特征在于，
上述截面积比Sd/Sr为1.02≦Sd/Sr≦1.5的范围内。
13.如权利要求11所述的反应处理容器，其特征在于，
上述截面积比Sd/Sr为1.02≦Sd/Sr≦1.2的范围内。
14.如权利要求10～13的任何一项所述的反应处理容器，其特征在于，
上述蛇行状流路及上述检测流路包括开口部、底面、以及从上述底面向上述开口部扩大的锥状的侧面。
15.如权利要求14所述的反应处理容器，其特征在于，
上述蛇行状流路具有0.55mm～0.95mm的开口宽度、0mm～0.95mm的底面宽度、0.5mm～0.9mm的深度、以及0°～45°的锥角；
上述检测流路具有0.7mm～1.2mm的开口宽度、0.15mm～1.2mm的底面宽度、0.5mm～1.2mm的深度、以及0°～45°的锥角。
16.如权利要求14或15所述的反应处理容器，其特征在于，
上述检测流路中的上述底面被形成为与上述基板的主表面平行的平面。
17.如权利要求16所述的反应处理容器，其特征在于，
上述底面与上述侧面的连接部被形成为有棱角的形状。
18.一种反应处理容器，其包括基板、以及被形成于上述基板的主表面的槽状的流路；
该反应处理容器的特征在于，
上述流路包含蛇行状流路、与上述蛇行状流路相邻的制动流路、以及受激发光的照射，以从在上述流路内流动的样品中检测荧光的检测流路；
上述制动流路的截面积大于上述蛇行状流路的截面积；
上述检测流路的截面积大于上述蛇行状流路的截面积。
19.一种反应处理容器，其包括基板、被形成于上述基板的主表面的槽状的流路、从上述流路分岔的分岔流路、以及被设置于上述分岔流路的样品导入口；
该反应处理容器的特征在于，
在使用该反应处理容器时，在上述基板设定有分别被维持在预定的温度的多个反应区域；
上述多个反应区域中最靠近上述分岔流路及上述样品导入口的反应区域与上述分岔流路及上述样品导入口之间的距离为5mm以上。
20.一种反应处理容器，其包括基板、被形成于上述基板的主表面的槽状的流路、被设置于上述流路的两端的一对过滤器、从上述流路分岔的分岔流路、以及被设置于上述分岔流路的样品导入口；
该反应处理容器的特征在于，
在将从上述样品导入口起到最靠近上述样品导入口的过滤器为止的流路的体积记为Vf，将从上述样品导入口导入的样品的体积记为Vs时，满足k×Vs＜Vf，其中，k为0.1～10的实数。
21.一种反应处理容器，其包括基板、被形成于上述基板的主表面的槽状的流路、被设置于上述流路的两端的一对过滤器、从上述流路分岔的分岔流路、以及被设置于上述分岔流路的样品导入口；
该反应处理容器的特征在于，
在从上述样品导入口导入的样品的体积为1μL～50μL时，从上述样品导入口到最靠近上述样品导入口的过滤器为止的流路的长度为2mm～200mm。
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