JP2007192740A - 反応容器用蓋体及び反応容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材5の一面に形成された開口部を有して反応試薬を収容する試薬収容部6と、検出試薬を収容する検出部8とを備える容器本体2の一面に配置可能であり、試薬収容部6の開口部に対応する位置に形成された収容側貫通孔22と、検出部8の開口部に対応する位置に形成された検出側貫通孔24と、収容側貫通孔22及び検出側貫通孔23を接続する貫通溝25とが設けられている。
【選択図】図1
Description
一般に、これらに収容された試薬は、ピペットチップや注射針などを用いて分取される。そして、この分取された試薬を同一チップ上に配置された反応部などに分注して、その後の反応過程を行っている。
すなわち、ピペットチップなどをその先端が貫通溝内に位置するようにしながら貫通溝に沿って移動させることで、分注を行っている間はピペットチップなどの先端が貫通溝または各貫通孔の内周面により囲まれる。これにより、ピペットチップなどの内部に保持されている試薬を先端から液滴として噴射させたときに、液滴が飛散した場合であっても、飛散した液滴が貫通溝や核貫通孔の内周壁に付着する。したがって、液滴が反応容器本体の周囲に飛散されることを防止する。同様に、ピペットチップなどを移動させている間にその先端から液滴が落下した場合においても、その液滴が反応容器の周囲に飛散されることを防止する。
以上より、反応容器本体の周囲への汚染を抑制してクリーニングを行う必要がなくなり、試験を容易に行うことができる。
この発明では、収容側貫通孔の開口部に内接する円の直径を貫通溝の幅よりも広くすることで、ピペットチップなどの移動が円滑に行えると共に反応容器本体上への液滴の飛散量を抑制できる。すなわち、ピペットチップなどの先端部は、その径が先端から基端側に向かうにしたがって漸次大きくなっている。そこで、貫通溝の幅をピペットチップの先端を含む先端部の一部分のみが挿入できる程度の幅とすることで反応容器本体上への液滴の飛散量が抑制され、汚染が低減される。そして、貫通孔の開口部の大きさを先端部が挿通可能な程度の大きさとすることで、ピペットチップなどを貫通孔の形成方向で移動させた試薬の充填及び供給が円滑に行える。
この発明では、上述と同様に、ピペットチップなどが検出側貫通孔における貫通孔の形成方向で円滑に移動できると共に、貫通溝の幅を狭くすることで反応容器本体上への液滴の飛散量を抑制できる。
この発明では、収容側貫通孔、検出側貫通孔及び反応側貫通孔の間で、貫通溝を介してピペットチップなどを移動させることができる。
この発明では、上述と同様に、ピペットチップなどが反応側貫通孔における貫通孔の形成方向で円滑に移動できると共に、反応容器本体上への液滴の飛散量を抑制できる。
この発明では、上述した反応容器用蓋体を備えているので、ピペットチップを先端が貫通溝の開口端よりも反応容器用蓋体の外部に露出しないように貫通溝内で移動させることで、反応容器本体の周囲への汚染を抑制できる。したがって、クリーニングを行う必要がなくなり、試験を容易に行うことができる。
また、試薬収容部及び検出部を備えているので、単一の反応容器本体に対して、少なくとも反応試薬を収容する処理と、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、上述と同様に、上述した反応容器用蓋体を備えているので、ピペットチップを先端が貫通溝の開口端よりも反応容器用蓋体の外部に露出しないように貫通溝内で移動させることで、反応容器本体の周囲への汚染を抑制できる。したがって、クリーニングを行う必要がなくなり、試験を容易に行うことができる。
また、試薬収容部、検出部及び反応部を備えているので、単一の反応容器本体に対して、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、検出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)、(b)に示すように、単一のほぼ長方形板状の容器本体2と、容器本体2の表面(一面)に係合固定された蓋体(反応容器用蓋体)3とを備えている。
基材5は、例えばPC(ポリカーボネート)やPP(ポリプロピレン)、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、射出成形法により形成されている。また、基材5は、耐熱性、耐薬品性、成形加工性などに優れている。
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7は、流路状であって、基材5の表面5A上で開口する一方の開口部15Aから反応部7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。
また、反応部7は、各開口部15A、15Bを囲むように基材5上に配置されたアダプタ17A、17Bを備えている。このアダプタ17A、17Bは、筒状を有しており、基材5に形成された係合溝(図示略)と係合することによって基材5に取り付け固定されている。ここで、アダプタ17A、17Bに形成された貫通孔の径は、開口部15A、15Bと同等である。
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5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18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18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18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18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。
反応側貫通孔23は、収容側貫通孔22と同様に、反応部7の開口部15A、15Bと平面視において重なる位置にそれぞれ形成されており、平面視で円形を有している。ここで、反応側貫通孔23の開口径は、収容側貫通孔22と同様に、貫通溝25の幅よりも大きく形成されている。
検出側貫通孔24は、収容側貫通孔22及び反応側貫通孔23と同様に、検出部8の検出凹部18の開口部と平面視において重なる位置にそれぞれ形成されており、平面視で円形を有している。ここで、検出側貫通孔24は、収容側貫通孔22及び反応側貫通孔23と同様に、貫通溝25の幅よりも大きく形成されている。
なお、収容側貫通孔22の開口部の直径は、例えば0.5mm以上10.0mm以下となっており、1.0mm以上5.0mm以下が好ましく、特に2.0mmが好ましい。
また、反応側貫通孔23の開口部の直径は、例えば0.5mm以上10.0mm以下となっており、1.0mm以上3.0mm以下が好ましく、特に1.5mmが好ましい。
そして、検出側貫通孔24の開口部の直径は、例えば0.5mm以上10.0mm以下となっており、1.0mm以上4.0mm以下が好ましく、特に1.8mmが好ましい。
なお、貫通溝25の幅は、例えば0.4mm以上2.0mm以下となっており、1.4mmが好ましい。
また、基材21には、反応側貫通孔23の近傍に、後述するペルチェ素子部34a、34bを容器本体2に当接させて流路14内を加熱するための貫通孔を形成してもよい。
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。
まず、容器本体2の試薬収容凹部11に反応試薬や希釈液またはバッファ液などを収容すると共に、検出凹部18内にプローブ核酸を収容する。そして、蓋体3を容器本体2に係合させ、生化学反応装置30の所定位置に配置する。
まず、反応試薬を流路14内に供給する反応試薬供給工程を行う。これは、図4に示す軌跡A1のように、ピペットチップPを下降させることで先端部を収容側貫通孔22の開口端から試薬収容凹部11に進入させ、試薬収容凹部11内に収容された反応試薬を吸引してピペットチップP内に充填する。そして、図4に示す軌跡A2のように、ピペットチップPを上昇させて試薬収容凹部11から離間させた後、貫通溝25に沿って反応側貫通孔23まで移動させる。ここで、ピペットチップPの先端が貫通溝25の開口端から蓋体3の外部に露出しないようにして移動させる。これにより、ピペットチップPの先端に反応試薬の液滴が付着し、移動中に液滴が先端から離間した場合であっても、液滴が反応容器1の外に飛散することを回避する。
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。
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、反応部7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。
ここで、各開口部15A、15Bを囲むようにアダプタ17A、17Bを配置しているので、反応試薬供給工程や封止工程において流路14内に気泡が混入され、混入された気泡が反応生成工程において加熱により膨張しても、アダプタ17A、17Bの開口端から反応試薬が押し出されることが防止されている。これにより、反応試薬の閉塞状態が維持できるので、反応試薬の蒸発などによる損失が回避されている。
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る。
すなわち、図4に示す軌跡A4のように、ピペットチップPを下降させることで先端部を開口部15Aに設けられたアダプタ17Aの開口端から流路14内に進入させ、ピペットチップP内に調整された検体を吸引して充填する。そして、図4に示す軌跡A5のように、ピペットチップPを上昇させてアダプタ17Aから離間させた後、貫通溝25に沿って検出側貫通孔24まで移動させる。ここで、ピペットチップPの先端が貫通溝25の開口端から蓋体3の外部に露出しないようにして移動させる。
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8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。
また、収容側貫通孔22、反応側貫通孔23及び検出側貫通孔24のそれぞれの開口部の直径を貫通溝25の幅よりも大きくすることで、各貫通孔の形成方向においてピペットチップPが円滑に移動できる。
しかも、単一の基材5に対して、試薬収容部6と反応部7と検出部8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、上記実施形態では、ピペットチップを用いて分注を行っているが、注射針など、他の分注手段を用いてもよい。
また、蓋体の基材の厚さは、分注作業中に各貫通孔や貫通溝の開口端からピペットチップなどの先端が蓋体の外部に露出しないように移動できれば、適宜変更してもよい。さらに、蓋体は、基材としてプラスチックを用いているが、耐熱性や検出部における検出性が維持できれば、他の材料を用いて形成してもよい。
また、収容側貫通孔、反応側貫通孔及び検出側貫通孔の開口形状は、それぞれ円形に限らず、他の形状であってもよい。
また、各貫通孔の開口部の直径や貫通溝の幅は、使用する分注手段などに応じて適宜変更してもよい。
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、反応部にはアダプタを設けているが、反応試薬供給工程や封止工程において流路内に供給した反応試薬が開口部から押し流されなければ、設けなくてもよい。
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 容器本体(収容容器本体)
3 蓋体(反応容器用蓋体)
5 基材
6 試薬収容部
7 反応部
8 検出部
15A、15B 開口部
21 基材
22 収容側貫通孔
23 反応側貫通孔
24 検出側貫通孔
25 貫通溝
Claims (7)
- 基材の一面に形成された開口部を有し、反応試薬を収容する試薬収容部と、検出試薬を収容する検出部とを備える反応容器本体の一面に配置可能であり、
前記試薬収容部の開口部に対応する位置に形成された収容側貫通孔と、前記検出部の開口部に対応する位置に形成された検出側貫通孔と、前記収容側貫通孔及び前記検出側貫通孔を接続する貫通溝とが設けられていることを特徴とする反応容器用蓋体。 - 前記収容側貫通孔の開口部に内接する円の直径が、前記貫通溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の反応容器用蓋体。
- 前記検出側貫通孔の開口部に内接する円の直径が、前記貫通溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項1または2に記載の反応容器用蓋体。
- 前記貫通溝によって前記収容側貫通孔及び前記検出側貫通孔と接続される反応側貫通孔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用蓋体。
- 前記反応側貫通孔の開口部に内接する円の直径が、前記貫通溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項4に記載の反応容器用蓋体。
- 基材の一面に形成された開口部を有して反応試薬を収容する試薬収容部と、検出試薬を収容する検出部とを有する反応容器本体を備え、
前記一面に、請求項1から3のいずれか1項に記載の反応容器用蓋体が配置されていることを特徴とする反応容器。 - 基材の一面に形成された開口部を有して反応試薬を収容する試薬収容部と、検出試薬を収容する検出部と、反応部とを有する反応容器本体を備え、
前記一面に、請求項4または5に記載の反応容器用蓋体が配置され、
前記反応部が、前記反応側貫通孔と対応する位置に設けられていることを特徴とする反応容器。
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