JP2005308668A - 反応装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路内への試薬を注入する際の作業性を向上させた反応装置を得る。
【解決手段】検体が移動する流路１・２を内部に配したデバイス３と、副流路２内に収容されて検体に対する親和性を有する多数の磁気ビーズと、デバイス３の外部において流路１・２に臨ませた状態で配される電磁石５と、電磁石５を流路に沿って移動させる移動手段６とを含む。副流路２から電磁石５の移動範囲外に延びる狭路１０と、狭路１０に繋がっているとともに、デバイス３において電磁石５に対向する後面に開口する注入部１１とを設けている。狭路１０の通路断面積は、副流路２の通路断面積よりも小さくなっており、注入部１１の開口面積が、狭路１０の通路断面積よりも大きくなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療などの分野において遺伝子（ＤＮＡ）構造の解析など用いられる反応装置に関する。

近年、ヒトの遺伝子構造の解析結果に基づいて、医療をより効率的に行なう試みが急速に発達しつつあり、この遺伝子解析などに用いる小型の反応装置が、特許文献１〜５に示すごとく多種類にわたって開発されている。

反応装置のデバイス３の一般的な形態としては、図４に示すごとく、平板状のデバイス本体７の一面に複数本の流路２１を凹み形成し、このデバイス本体７の一面を平板状の蓋９で覆っている。蓋９には、各流路２１の両端にそれぞれ臨む位置に注入口２２を設けてある。そして、注入口２２から試薬および検体を流路２１内に注入し、検体を流路２１内で移動させて、その移動の間に検体と試薬とを反応させたのち、検体を抽出するようにしている。

反応装置のデバイス３の他の形態としては、図５に示すごとく、デバイス本体７の前面に、左右に延びる主流路１と、この主流路１から分岐して下方へ延びる複数本の副流路２とをそれぞれ凹み形成するとともに、デバイス本体７の前側に配した蓋９に、主流路１および各副流路２の端部にそれぞれ臨む注入口２３を設けてある。かかる反応装置にあっては、前記流路１・２に沿って移動する電磁石５をデバイス３の外部に配してあるとともに、検体に対する親和性を持つ磁気ビーズを流路内に多数収容してある。

そして、各副流路２の下端部に臨む注入口２３から各副流路２内にそれぞれ異なる試薬を注入したのち、主流路１の左端部に臨む注入口２３から検体を注入して、各磁気ビーズに検体を吸着させる。次いで、各磁気ビーズを電磁石５で吸引し、その電磁石５を移動させて、各磁気ビーズを検体と共に各副流路２を左側から右側に順次移動させることで、検体と試薬との反応や検体の洗浄などが行なわれる。

特開２００１−２８１２３３号公報（段落番号００２７−００２８、図１） 特開２００２−１５９２８５号公報（段落番号００１５−００１７、図１） 特開２００２−２０４９４５号公報（段落番号００４０、図１） 特開２００３−２７９５３７号公報（段落番号００１６、図１） 特表平９−５０２７９５号公報（第４頁下段、図２）

図５の反応装置は、各副流路２が主流路１を介して繋がっているために、試薬を各副流路２内に長時間収容した状態では、各副流路２内で気化した試薬が、その隣りの副流路２内の試薬に混入して、試薬本来の働きを阻害してしまう。

この対策としては、検体を注入する直前に試薬を各副流路２に注入すればよいが、副流路２の注入口２３を電磁石５の移動範囲内に設置したのでは、注入口２３を塞ぐ栓が邪魔になって電磁石５の移動に制限が生じ、また注入口２３の大きさなどに制約が生じる。さらに、注入口２３が副流路２に直接繋がっている分だけ、試薬を注入する際に空気が注入口２３を介して副流路２内に入り込み易いことになる。

この場合、図６に示すごとく、各副流路２に対して、一端側が副流路２に連通するとともに他端側がデバイス３の下面２５に開口する狭路２６をそれぞれ設け、各狭路２６を介して試薬を各副流路２内にそれぞれ注入することが考えられる。そして、通路断面積の小さい狭路２６を設けた分だけ空気が狭路２６を通り難くなり、試薬注入の際に空気が副流路２内に入り込み難くなる。

ところが、デバイス３の下面２５は前後幅が小さいために各狭路２６の開口２７を大きくできず、前記開口２７への試薬の注入作業が困難であるといった問題がある。特に、作業効率の向上のために自動装置を用いて試薬の注入を行う場合には、前記開口２７が小さい分だけ試薬注入具の位置決めに高い精度が必要となり、作業性が悪いうえ自動装置の高コスト化を招いてしまう。

また、流路１・２内に細菌や埃などが侵入することを防止する手段が必要であるが、注入口を栓で密封しただけでは、試薬の注入の際に栓を着脱する作業が必要となり、その手間の分だけ作業性が悪いことになる。

そこで本発明の目的は、試薬注入の際の作業性の向上を図ることにある。

本発明が対象とする反応装置は、図１および図２に示すごとく、検体が移動する流路を内部に配したデバイス３と、流路内に収容されて検体に対する親和性を有する多数の磁気ビーズと、デバイス３の外部において流路に臨ませた状態で配される電磁石５と、電磁石５を流路に沿って移動させる移動手段６とを含む。

流路から電磁石５の移動範囲外に延びる狭路１０と、狭路１０に繋がっているとともに、デバイス３において電磁石５に対向する面に開口する注入部１１とを設けており、狭路１０の通路断面積が、流路の通路断面積よりも小さくなっており、注入部１１の開口面積が、狭路１０の通路断面積よりも大きくなっていることを特徴とする。ここでの電磁石５に対向する面には、図２に示すごとく電磁石５に直接向かい合うデバイス３の後面と、図３に示すごとく流路を挟んで電磁石５に向かい合うデバイス３の前面とが含まれる。

具体的には、前記流路は主流路１および複数本の副流路２からなり、主流路１はデバイス３の上部において左右方向に延びており、各副流路２は主流路１から分岐して下方へ延びている。狭路１０は各副流路２から下方に延び、注入部１１は、狭路１０の下端に繋がり、かつデバイス３において電磁石５に対向する面に開口する。

注入部１１の開口は、自己シール性を有する軟性のシール部材１２で塞がれているものとすることができる。

本発明によれば、デバイス３において電磁石５に対向する前後の面は、上下左右の側面に比べて面積が大きく、その前後面に注入部１１の開口を設けることで、注入部１１の開口面積を大きく取れる。これにより、注入部１１に注射針１５を容易に差し込むことができ、試薬の注入作業を容易に行なえる。したがって、自動装置を用いて試薬の注入を行う場合でも、注入部１１の開口面積を大きく取れる分だけ試薬注入具の位置決めが容易になる。つまり、自動装置の位置決めに高精度が必要ではなく、作業性が向上するうえ、自動装置の高コスト化を抑えることができる。狭路１０は、その通路断面積が小さくなる分だけ、試薬注入の際に空気が狭路１０を介して副流路２内に入り込み難くなる。

注入部１１が自己シール性を有するシール材１２で塞がれると、このシール材１２に試薬注入具１３の注射針１５を突き刺して試薬を注入することができ、注入部１１内に埃や細菌が侵入することが防がれるうえ、試薬注入の作業性の向上が図れる。しかも、シール材１２は軟性であるため、小口径の注射針１５であっても曲がることがなく容易に突き刺すことができ、試薬の注入量を精密に調節できて、高精度な分析を実現できる。

（第１実施例） 図１および図２は、本発明が対象とする反応装置の第１実施例を示しており、反応装置は、主流路１および複数本の副流路２を内部に配する平板形状のデバイス３と、流路内に収容した多数の磁気ビーズと、デバイス３の外部において前記流路１・２に臨ませた状態で配される電磁石５と、流路１・２に沿って電磁石５を移動させるためのアームなどからなる移動手段６とを含んでいる。

デバイス３は、前後幅寸法よりも上下および左右の寸法がそれぞれ長くなっており、前面に前記流路１・２が凹み形成されたデバイス本体７と、デバイス本体７の前面を覆う蓋９とを含んでいる。デバイス本体７と蓋９とは、熱可塑性プラスチックでそれぞれ成型されており、接着剤や両面テープなどで密着状に接合される。電磁石５は、デバイス本体７の後面に対向しており、電流供給されることで磁力を発生し、この磁力で磁気ビーズを吸引する。デバイス本体７と蓋９とは、熱可塑性プラスチックで成型されることで、多量、かつ安価に生産される。

主流路１は、デバイス本体７の上端部において左右方向に延びており、各副流路２は、主流路１から分岐して下方へ延びている。各副流路２の下端には、デバイス本体７の前面に凹み形成した狭路１０がそれぞれ連設されている。各狭路１０は、下方へ延びており、その下端が、副流路２の下端とデバイス本体７の下面との中間に設けた断面円形の注入部１１に接続されている。電磁石５は、副流路２の下端より下方には移動せず、各狭路１０は、かかる電磁石５の移動範囲外へ延びている。

注入部１１は、デバイス本体７を前後に貫通しており、デバイス本体７の後面側の開口が四角形の平板状のシール材１２で塞がれている。なお、注入部１１は、デバイス本体７の前面側の開口が蓋９で塞がれている。

狭路１０は、その通路断面積が副流路２の通路断面積よりも小さくなっている。注入部１１の開口面積は、狭路１０の通路断面積よりも大きくしてあり、かつ注入部１１の開口の径寸法は、試薬注入具１３の注射針１５の径寸法に対して十分に大きくなっている。

シール材１２は、軟性のシリコンゴムなどのエラストマーからなり、試薬注入具１３の注射針１５が突き通されるようになっている。シール材１２は、その弾性復元力で注射針１５を抜いた跡の穴を液密状に塞ぐ自己シール性を有する。試薬注入具１３は、各副流路２に試薬を注入するためのものである。主流路１には、試薬は収容されず中空状にしてある。

各磁気ビーズは、酸化鉄などの磁性体を含む直径0.１〜１０μｍ程度の球状粒子であり、その表面に検体に対して親和性を有する物質をコーティングしてある。これにより、各磁気ビーズに検体が吸着する。

前記反応装置の動作を説明すると、検体をデバイス３内に注入する直前に、副流路２に繋がる注入部１１のシール材１２に試薬注入具１３の注射針１５を突き通し、注入部１１および狭路１０を介して副流路２内に試薬を注入する。試薬の注入完了後に注射針１５がシール材１２から引き抜かれ、その跡がシール材１２の弾性復元力で塞がれる。同様にして各副流路２に試薬がそれぞれ注入される。

デバイス３を反応装置に装着した状態で試薬を注入する場合は、電磁石５は、副流路２の下端に臨む位置（図２の位置）に待機していて、注入部１１から離れているために試薬注入具１３とは干渉しない。全ての副流路２への試薬の注入完了後に、主流路１の左端に臨む注入口１６を介して検体および磁気ビーズを左端の副流路２内に注入する。注入口１６は、蓋９に設けられて、シール材１２と同様に軟性のエラストマー製の栓１７で塞がれており、注射針を栓１７に突き通して検体および磁気ビーズを主流路１内に注入できるようになっている。

各磁気ビーズには各検体がそれぞれ吸着しており、また副流路２の下端に臨む位置に待機している電磁石５には電流が供給されていて磁力を発生している。この磁力で各磁気ビーズが電磁石５側へ吸引されて、各磁気ビーズが自重で狭路１０内へ入り込むことを低減している。

この後、移動手段６を駆動して電磁石５を左端の副流路２に沿って上方へ移動させることで、各磁気ビーズが各検体と共に左端の副流路２内を上方へ移動する。そして、移動手段６によって電磁石５を、主流路１を介して各副流路２を左側から順に右側へ移動させることで、各副流路２内で各検体と各試薬とが反応し、反応後の各検体が右端の副流路２から抽出される。

デバイス本体７の前後面は、上下左右の側面に比べて面積が大きく、その前後面に注入部１１を設けることで、注入部１１の開口面積を大きく取れる。つまり、注入部１１の開口の径寸法を、試薬注入具１３の注射針１５の径寸法よりも大幅に大きくできる。注入部１１と副流路２とを繋ぐ狭路１０の通路断面積が小さくなる分だけ、空気が狭路１０を介して副流路２内に入り込み難くなる。

注入部１１は、自己シール性を有するシール材１２で塞がれており、このシール材１２に試薬注入具１３の注射針１５を突き通して試薬を注入するため、その注入作業時に注入部１１内に埃や細菌が侵入することが防がれる。

（第２実施例） 第２実施例では、注入部１１が、図３に示すごとくデバイス本体７の前面に対して有底の凹みに形成してあるとともに、蓋９において前記注入部１１の開口に臨む位置には、注入口２０が形成されている。注入口２０は、シール材１２で塞がれている。その他の点は、第１実施例と同じであるので説明を省略する。

第２実施例の形態であっても、第１実施例と同様の効果が得られる。

第１実施例の反応装置の一部を断面にした正面図 図１のＡ−Ａ線断面図 第２実施例の縦断面図 一般的なデバイスを示す正面図 デバイスの別の形態を示す斜視図 課題を説明するための斜視図

符号の説明

１ 主流路
２ 副流路
３ デバイス
５ 電磁石
６ 移動手段
７ デバイス本体
９ 蓋
１０ 狭路
１１ 注入部
１２ シール材
１３ 試薬注入具
１５ 注射針

Claims (3)

1. 検体が移動する流路を内部に配したデバイスと、前記流路内に収容されて前記検体に対する親和性を有する多数の磁気ビーズと、前記デバイスの外部において前記流路に臨ませた状態で配される電磁石と、前記電磁石を前記流路に沿って移動させる移動手段とを含む反応装置において、
   前記流路から前記電磁石の移動範囲外に延びる狭路と、前記狭路に繋がっているとともに、前記デバイスにおいて前記電磁石に対向する面に開口する注入部とを設けており、
   前記狭路の通路断面積が、前記流路の通路断面積よりも小さくなっており、
   前記注入部の開口面積が、前記狭路の通路断面積よりも大きくなっていることを特徴とする反応装置。
2. 主流路および複数本の副流路を内部に有し、かつ前後幅寸法よりも上下および左右の寸法が長いデバイスと、前記流路内に収容されて前記検体に対する親和性を有する多数の磁気ビーズと、前記デバイスの外部において前記流路に臨ませた状態で配される電磁石と、前記電磁石を前記主流路および前記副流路に沿って移動させる移動手段とを含む反応装置において、
   前記主流路は、前記デバイスの上部において左右方向に延びており、
   前記各副流路は、前記主流路から分岐して下方へ延びており、
   前記各副流路から下方にそれぞれ延びる狭路と、前記各狭路の下端に繋がり、かつ前記デバイスにおいて前記電磁石に対向する面にそれぞれ開口する注入部とを設けており、
   前記狭路の通路断面積が、前記副流路の通路断面積よりも小さくなっており、
   前記注入部の開口面積が、前記狭路の通路断面積よりも大きくなっていることを特徴とする反応装置。
3. 前記注入部の開口が、自己シール性を有する軟性のシール部材で塞がれている請求項１または２記載の反応装置。

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