JP2007192739A - 反応容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材2の一面に形成された開口部15A、15Bと開口部15A、15Bを覆う蓋部材17A、17Bとを有する反応部4を備え、蓋部材17A、17Bが、開口部15A、15Bの周囲を囲む枠部21A、21Bと枠部21A、21Bに張設された弾性膜22A、22Bとを有する。
【選択図】図1
Description
ここで、流路状の反応部を有する反応容器の場合、流路に供給された反応試薬が流路の開口部からのみ外部に露出しているので、反応時の反応試薬の蒸発を減少することができる。しかし、混入した気泡の膨張、流路状反応部の表面粗さや加工スジなどの表面状態、温度制御装置の挟み込み具合などにより、反応液が移動し、加熱部から外れて効率低下を起こしたり、さらには反応液が開口部まで到達して蒸発したりしてしまうことがある。このとき、より反応試薬の蒸発を防止するため、反応試薬が供給された流路に対して、例えば、ミネラルオイルなどの封止液をさらに供給することで、流路をこの封止液で封止して反応試薬を流路と封止液とで閉塞することがある。
この発明では、ピペットチップなどの先端部を弾性膜に挿通させるときに、スリットにより先端部が案内されるので、反応部内への挿抜が容易となる。
この発明では、互いに交差する2本のスリットの交差部にピペットチップなどの先端部を当接させて押し込むことで、反応部内へのピペットチップなどの挿抜がより容易となる。
この発明では、単一の基材に対して、少なくとも所望の反応を生じさせる処理と、検出処理とを連続的に効率よく実行することができる。
この発明では、単一の基材に対して、少なくとも反応試薬を収容する処理と、所望の反応を生じさせる処理とを連続的に効率よく実行することができる。
本実施形態による反応容器1は、例えば図1(a)〜(c)に示すように、単一のほぼ長方形板状の基材2に設けられた試薬収容部3と、反応部4と、検出部5とを備えている。
複数の試薬収容凹部11には、例えばPCR(Polymerase Chain Reaction:ポリメラーゼ連鎖反応)などの各種の反応処理に用いられる反応試薬などの各種の試薬や、希釈液またはバッファ液などを収容されている。ここで、試薬収容凹部11の大きさは、収容する試薬の量に応じて適宜設定されており、例えば開口径が0.1mm〜10mm、深さが0.1mm〜10mmとなっている。
また、試薬収容凹部11の内面は、例えばPCやPP、PS(ポリスチレン)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、POM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、TPXフィルム(登録商標、三井化学株式会社製)などのメチルペンテン系フィルム、ゼオノア(登録商標、日本ゼオン株式会社製)などのシクロオレフィン系フィルム、シリコン樹脂フィルム、フッ素系ポリマーフィルムなどの各プラスチックまたはこれら複数のプラスチックを適宜組合せたフィルムによって被覆されてもよい。
すなわち、この反応部4は、流路状であって、基材2の表面2A上で開口する一方の開口部15Aから反応部4の内部に供給された溶液が順次一方の注液部16Aと溝部12及びフィルム13によって形成された流路14と他方の注液部16Bとを流通可能となっている。ここで、各開口部15A、15Bは、平面視円形を有している。
また、反応部4は、各開口部15A、15Bを覆うように着脱可能に配置された蓋部材17A、17Bを備えている。
枠部21Aは、例えばPCやPP、シクロオレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、シリコン樹脂などの各プラスチックまたはこれら複数のプラスチックの適宜の組合せで構成されており、円筒形状を有している。そして、枠部21Aは、開口部15A内に挿入されることで基材2に対して嵌合固定されている。
弾性膜22Aは、例えばシリコーンゴムなどの弾性体のシート部材によって構成されており、切れ込みである2本のスリット23Aが互いに交差するように形成されている。
また、蓋部材17Bは、蓋部材17Aと同様に、開口部15Bに嵌合固定されている枠部21Bと、枠部21Bの上面に張設されて2本のスリット23Bが形成された弾性膜22Bとを備えている。
また、金属からなるフィルム13は、好ましくは、熱伝導率が100kcal/mh℃以上であって、例えばアルミニウムでは熱伝導率が177kcal/mh℃程度であり、銅では熱伝導率が324kcal/mh℃程度であり、金では熱伝導率が254kcal/mh℃程度である。
なお、金属からなる単層構造のフィルム13は、例えば軟質アルミニウムの場合、好ましくは、厚さが5μm〜80μm程度であり、硬質アルミニウムの場合、好ましくは、厚さが5μm〜50μm程度である。
また、プラスチックと金属との組み合わせによる多層構造のフィルム13は、例えばアルミニウムの場合、好ましくは、厚さが7μm〜50μm程度であり、さらに、アルミニウムの表面上には、反応容器1の基材2の表面に、例えば熱溶着あるいは圧着により貼付可能なシール層が、アルミニウムと一体となるように設けられている。このシール層は、例えばナイロンなどの樹脂フィルム状のシーラントがアルミニウムの表面上に積層、あるいは、例えばマレイン酸変性ポリプロピレンなどがアルミニウムの表面上に塗工されて形成されている。このフィルム13では、さらに、強度を増大させるために、アルミニウム層側にPETまたはOPPなどのフィルムを積層させても良い。
ここで、検出凹部25は、DNAの分析に用いる試薬の量に応じて適宜設定されているが、試薬の量が微量であるため、例えば開口径が0.01mm〜5mm、深さが0.01mm〜5mmとなっている。
なお、検出凹部25の形状は、試薬収容凹部11と同様に、特に限定されるものではなく、上述した適宜のウェル形状であればよく、成形加工性や溶液の注入性などによって適宜に設定される。また、検出凹部25の内面には、例えば親水化または撥水化などの表面処理を施してもよい。
また、検出凹部25の内面は、上述と同様に、各プラスチックまたはこれら複数のプラスチックを適宜組合せた被覆フィルムによって被覆されてもよい。
この生化学反応装置30は、例えば酵素反応であるPCRなどの所定反応を生じさせる反応装置31と、例えば光学分析などによりDNAなどの検体を検出する検出装置32とを備えている。
検出装置32は、反応装置31によるPCRなどの所定反応によって調整された検体と、検出用の各種の試薬とを、反応容器1の検出部8において反応させ、あらかじめ検体または核酸プローブに付した標識物質(例えば、蛍光物質)の有無を、例えば反応容器1の検出部8の裏面側などから検出する発光検出を行う。
なお、本実施形態では、生化学反応装置30が反応装置31及び検出装置32を備えているが、少なくとも反応装置31を備えていればよい。
まず、例えばPCRなどを生じさせる反応工程を行う。これは、反応試薬供給工程と封止工程と反応生成工程とからなる。
まず、反応試薬を供給する反応試薬供給工程を行う。例えば反応部4の開口部15Aから流路14の内部に反応試薬を供給する。すなわち、最初に試薬収容凹部11内に収容されている反応試薬を分注手段であるピペットチップ(図示略)内に充填する。そして、上記ピペットチップなどの先端部を弾性膜22Aに形成された2本のスリット23Aの交差部に当接させ、流路14に進入させる。その後、ピペットチップなどの中に充填した反応試薬を流路14内に供給する。ここで、ピペットチップなどを流路14に進入させるとスリット23Aがピペットチップなどによって押し広げられるが、ピペットチップを蓋部材17Aから抜去することで、弾性膜22Aの弾性復帰によって流路14の密閉状態が維持される。また、スリット23Aによってピペットチップの先端部が案内される。
ここで、反応試薬は、流路14内に貯留されるように供給する。なお、PCRに対する反応試薬として、例えば血液などから抽出したDNAまたはあらかじめ精製された鋳型DNAと、ポリメラーゼ酵素と、各塩基の材料であるdNTP(デオキシヌクレオチド3リン酸)と、pH及び濃度調整のための希釈液またはバッファ液とからなる。
これは、まず反応試薬中のDNAを熱変性させる変性工程を行う。これは、温度制御装置33により反応部4の温度状態を所定時間(例えば、5秒〜25秒など)にわたって所定温度(例えば、90℃〜100℃程度)となるように制御し、反応試薬のDNAを熱変性させる。
この後、一連の処理を継続するか否かを判定し、継続する場合には上記変性工程に戻り、終了する場合には次の検出工程に進む。
この後、あらかじめ検体または核酸プローブに付した標識物質(例えば、蛍光物質)の有無を、例えば反応容器1の検出部5の裏面側などから検出する発光検出を行う。
以上のようにして、反応容器1を用いた生化学反応試験を行う。
ここで、弾性膜22A、22Bに互いに交差する2本のスリット23A、23Bをそれぞれ形成しているので、ピペットチップなどの先端部を各弾性膜22A、22Bに挿通させるときに先端部が案内されるので、流路14内への挿抜が容易となる。また、各スリット23A、23Bの交差部にピペットチップなどの先端部を当接させて押し込むことで、反応部内へのピペットチップなどの挿抜が容易となる。
しかも、単一の基材2に対して、試薬収容部3と反応部4と検出部5とを備えているので、一連の反応工程及び検出工程を連続的に効率よく実行することができる。
例えば、上記実施形態において、蓋部材が基材に対して着脱可能となっているが、基材と枠体とを一体的に形成し、着脱不能としてもよい。
また、弾性膜に2本のスリットを交差するように形成しているが、スリットは1本であってもよく、ピペットチップなどの先端で良好に突き刺すことができれば、スリットを形成しない構成としてもよい。
また、蓋部材は、枠体と弾性膜とを別体としているが、枠体を弾性膜と同一の材料で構成し、枠体と弾性膜とを一体成形してもよい。
また、容器本体は、例えば、試薬の種類や数、検体の種類や数などに応じて、複数の試薬収容部と複数の反応部と複数の検出部とを備える構成としてもよい。
また、容器本体の基材は、試薬収容凹部や溝部、検出凹部を射出成形法によって形成しているが、基材の厚さは設計に応じて適宜変更してもよく、切削加工法を用いて各凹部や溝部を形成してもよい。さらに、容器本体の基材としてプラスチックを用いているが、耐熱性、耐薬品性、成形加工性などを有していれば、ガラスなど他の材料を用いて形成してもよい。
また、反応部の流路は、基材に形成された溝部の開口端をフィルムで覆うことによって形成されているが、溝部の開口部を基材と同質の材料を用いて形成した他の基材で覆うことや、基材に各開口部を連通する流路状の貫通孔を設けることによって形成されてもよい。
また、反応部は、流路状の反応部に限らず、試薬収容凹部や検出凹部と同様に、基材に形成された凹部によって構成されてもよい。
また、反応部には、封止液としてミネラルオイルを加えているが、反応試薬より比重が軽ければ他の溶液を加えてもよい。
また、検体DNAまたは抗原などは反応部内に固定してもよいし、固定させずに保持させておくだけでもよい。
また、あらかじめ試薬収容部の各試薬収容凹部に反応試薬などを収容し、検出部の検出凹部内にプローブ核酸を収容しているが、生化学反応装置に試薬収容装置を設け、この試薬収容装置を用いて試薬収容部に反応試薬などを収容すると共に検出部にプローブ核酸を収容してもよい。
また、PCRを、マルチプレックスPCRとしてもよい。このマルチプレックスPCRでは、プライマーのミスアニーリングやオリゴマー化の発生を抑制するために反応試薬が相対的に高温状態になってから伸長反応工程の実行を開始するホットスタート法を適用することが好ましい。
抗原抗体反応による抗原検出の場合、例えば、あらかじめ反応部内に抗原を含む試薬を添加し、抗原または抗体に標識物質を付しておくことで、反応の有無を検出できる。ここで、標識物質としては、蛍光などの発光物質が一般的に用いられる。
さらに、生化学反応装置は、SNP(Single Nucleotide Polymorphism:一塩基遺伝子多型)の解析用いることができる。このとき、プローブ核酸やその検出に用いる物質は複数あってもよく、それらの物質の一つが標識されていればよい。
この場合、検体DNAの検出に用いるプローブ核酸などの物質が複数種でもよく、あらかじめ検出部内に少なくとも1種の物質を入れておき、その後、検体DNAと他の物質とを同時または順次注入し、反応を行ってもよい。
2 基材
3 試薬収容部
4 反応部
5 検出部
15A、15B 開口部
17A、17B 蓋部材
21A、21B 枠体
22A、22B 弾性膜
23A、23B スリット
Claims (5)
- 基材の一面に形成された開口部と、該開口部を覆う蓋部材とを有する反応部を備え、
前記蓋部材が、前記開口部の周囲を囲む枠部と該枠部に張設された弾性膜とを有することを特徴とする反応容器。 - 前記弾性膜に、スリットが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の反応容器。
- 前記弾性膜に、前記スリットが互いに交差するように2本形成されていることを特徴とする請求項2に記載の反応容器。
- 前記基材の表面上に、光学分析可能な検出部が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の反応容器。
- 前記基材の表面上に、反応試薬を収容する試薬収容部が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の反応容器。
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