JP2009250694A - 反応容器プレート及び反応処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】封止された反応容器5と、反応容器5に接続された反応容器流路13,15,17からなる流路ユニット6a,6bと、封止容器35,37,39と、封止容器35,37,39に接続される封止容器流路35a,37a,39aと、シリンジ51と、切替えバルブ63を備えている。切替えバルブ63の切替えにより、シリンジ51を流路13,35a,37a,39aのいずれかに接続する。また、切替えバルブ63により、流路13,21,23,35a,37a,39aの端部を封止する。
【選択図】図1
Description
また、微量の液体を定量的に扱うことができる微量液体秤取構造として、第1流路及び第2流路と、上記第1流路の流路壁に開口する第3流路と、第2流路の流路壁に開口して第3流路の一端と第2流路を連結し第3流路よりも相対的に毛管引力が働きにくい性質を第4流路とを有する構造を備えたものがある(例えば特許文献2,3を参照。)。その微量液体秤取構造によれば、第1流路に導入された液体が第3流路内に引き込まれた後、第1流路に残存する上記液体を取り除き、第3流路の容積に応じた体積の液体を第2流路に秤取することができる。
また、特許文献2,3に開示された微量液体秤取構造では、第1流路の両端及び第2流路の両端に液体導入用のポートが形成されているが、それらのポートは大気に開放されており、それらのポートを介して反応生成物が外部の環境を汚染することもありうる。
そこで本発明は、反応容器プレートの外部からの異物の進入や、外部への環境汚染を防ぐことができる反応容器プレート及びその反応容器プレートを用いた反応処理方法を提供することを目的とするものである。
ここで、「注入流路は計量流路よりも細く形成されている」とは、注入流路が複数の流路により構成されている場合には、注入流路を構成する複数の流路がそれぞれ計量流路よりも細く形成されていることを意味する。
また、上記反応容器に接続された反応容器エアー抜き流路をさらに備えているようにしてもよい。
上記サンプル容器は、尖端の鋭利な分注器具により貫通でき、かつ貫通後に上記分注器具を引き抜くとその貫通孔を弾性によって閉じることのできる弾性部材によって密封されている例を挙げることができる。
また、上記封止容器に予めサンプル前処理液(サンプルを前処理するための液)又は試薬が収容されているようにしてもよい。
さらに、上記ロータリー式バルブはその回転中心に上記シリンジにつながるポートを備え、上記シリンジは上記ロータリー式バルブ上に配置されているようにしてもよい。
遺伝子増幅反応にはPCR法やLAMP法などを含む。DNAを増幅するPCR法に着目すれば、前処理なしで血液などのサンプルから直接PCR反応を行なわせる方法も提案されている。そこでは、遺伝子を含むサンプル中の目的とする遺伝子を増幅する核酸合成法において、遺伝子を含むサンプル中の遺伝子包含体もしくは遺伝子を含むサンプルそのものを遺伝子増幅反応液に添加して、添加後の該反応液のpHが8.5−9.5(25℃)で遺伝子を含むサンプル中の目的とする遺伝子を増幅する(特許文献4参照。)。
上記反応容器は上記反応容器流路に導入される液体に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブを備えているようにしてもよい。
さらに、上記プローブは蛍光標識されたものでもよい。
本発明の反応容器プレートを用いた反応処理方法では、本発明の反応容器プレートを用い、導入圧力で主流路及び計量流路に液体を充填し、主流路に気体を流して計量流路内に上記液体を残存させつつ主流路内の上記液体を排出し、主流路内を導入圧力よりも大きく陽圧に若しくは反応容器内を陰圧に又は陽圧及び陰圧の両方にすることにより注入流路を介して計量流路内の上記液体を上記反応容器に注入するようにした。
本発明の反応容器プレート及びそれを用いた反応処理方法によれば、反応容器プレートの外部からの異物の進入や、液体の外部への環境汚染を防ぐことができる。
さらに、複数組の流路ユニットを備えているようにしたので、反応容器に注入するサンプルや試薬の濃度、温度条件、反応条件などを流路ユニットごとで互いに異ならせることができる。また、試験する項目に合わせて、使用する流路ユニットの反応容器にのみ液体を注入するようにすれば、すべての反応容器に液体を注入する場合に比べて、反応容器に液体を注入する時間、ひいては処理時間を短縮することができる。また、反応容器内に予め試薬を収容しておく場合、試験する項目に合わせて、使用する流路ユニットの反応容器にのみ試薬を収容しておけば、すべての反応容器に試薬を収容しておく場合に比べて、低コスト化を図ることができる。
さらに、封止容器内で液体を攪拌することができるので、液体を攪拌するための攪拌専用容器を設ける必要はなく、攪拌専用容器を設ける場合に比べて反応容器プレートのサイズを小さくすることもできる。
さらに、サンプル容器は、尖端の鋭利な分注器具により貫通でき、かつ貫通後に分注器具を引き抜くとその貫通孔を弾性によって閉じることのできる弾性部材によって密封されているようにすれば、弾性部材を介してサンプル容器内にサンプル液を注入することができ、その後サンプル液がサンプル容器外に漏れるのを防止することができる。
さらに、ロータリー式バルブはその回転中心にシリンジにつながるポートを備え、シリンジはロータリー式バルブ上に配置されているようにすれば、上記ポート−シリンジ間の流路を短くする又は無くすことができ、構造が簡単になる。さらに、切替えバルブ上の領域を有効に利用することができ、シリンジを切替えバルブ上とは異なる領域に配置する場合に比べて、反応容器プレートの平面サイズの縮小化を図ることもできる。
図1から図6を参照して反応容器プレートの一実施例について説明する。
流路ベース11は、流路ユニット6a,6bの形成領域を含んで一体成形で形成されたものであってもよいし、流路ユニット6a,6bごとに成形されたものであってもよい。流路ベース11が流路ユニット6a,6bごとに成形されている場合、流路ユニット6a,6bの形成領域を含んで一体成形されたものに比べて、流路ベース11は平面サイズが小さくなる。
流路ベース11がPDMSやシリコーンゴムなどの弾性樹脂によって形成されている場合、流路ベース11の平面サイズを小さくすることにより、流路ベース11と容器ベース3の密着性を向上させることができる。これにより、反応容器プレート1の製造歩留まりを向上させることができ、製造コストを低減することができる。
また、流路ベース11がポリプロピレンやポリカーボネートなどの硬質樹脂で形成されている場合、流路ベース11の平面サイズを小さくすることにより、流路ベース11における歪みやヒケ(望まない凹部)の形成を低減できる。これにより、流路ベース11、ひいては反応容器プレート1の製造歩留まりを向上させることができ、製造コストを低減することができる。
試薬容器収容部38は図4を参照して説明したサンプル容器収容部36と同様の構造をもつ。すなわち、試薬流路37a、試薬容器エアー抜き流路37b、係止ツメ37c、突起流路37d、第2突起流路37e及びパッキン37f,37fを備えている。
エアー吸引用容器収容部40は図5を参照して説明した試薬容器収容部38と同様の構造をもつ。すなわち、エアー吸引用流路39a、エアー吸引用容器エアー抜き流路39b、係止ツメ39c、突起流路39d、第2突起流路39e及びパッキン39f,39fを備えている。
このように、一端が封止空間51eに接続され、他端がベローズ53されているシリンジエアー抜き流路53cを備えているので、封止空間51eを反応容器プレート1外部雰囲気とは遮断しつつ、プランジャ51bが摺動するときに封止空間51eの内部容量の変化にともなう封止空間51e内部の圧力変化を緩和することができ、プランジャ51bを円滑に摺動させることができる。
ロータアッパー59は、シール板57の貫通孔57aと同じ位置に設けられた貫通孔59aと、シール板57の貫通溝57b,57d,57eに対応して表面に設けられた溝59b,59d,59eと、中心に設けられた貫通孔59cを備えている。
ロータベース61はその表面に、ロータアッパー59の周縁部と中心に配置された2つの貫通孔59a,59cを接続するための溝61aを備えている。
便宜上、図1(A)にも溝59b,59d,59e,61aを示す(太線参照)。
反応処理装置は反応容器5の温度調整をするための温調機構67と、シリンジ51を駆動するためのシリンジ駆動ユニット69と、切替えバルブ63を切り替えるための切替えバルブ駆動ユニット71を備えている。
図8に示すように、図1(A)に示した切替えバルブ63の状態から切替えバルブ63を回転させて、溝61aによってサンプル流路35aとシリンジ流路51cを接続する。同時に、溝59eによって、サンプル容器エアー抜き流路35bを、流路55aを介してエアー抜き流路53bに接続する。サンプル容器35には例えば45μLの試薬45が収容されている。
図15に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図9の接続状態と同じく、溝61aによって試薬流路37aとシリンジ流路51cを接続し、溝59dによって試薬容器エアー抜き流路37bとエアー抜き流路53bを接続する。試薬容器37内に残っている希釈混合液を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に例えば全部、すなわち100μL吸引する。このとき、試薬容器37は、図9の接続状態で説明したのと同様にベローズ53に接続されているので、試薬容器37内の気体容量の変化にともなってベローズ53が伸縮する。
これにより、流路ユニット6bに対して、希釈混合液を反応容器5に導入する動作が完了する。
また、希釈混合液を反応容器5内に注入する前に、温調機構67により反応容器5を加熱してワックス9を融解させておき、反応容器5内への希釈混合液の注入時にワックス9が融解しているようにしてもよい。この場合、反応容器5に注入された希釈混合液は直ちにワックス9の下に入り、希釈混合液と試薬7が混ざり反応する。切替えバルブ63の接続状態が図14の状態であっても、ベローズ53により密閉系は確保されている。希釈混合液の注入後に切替えバルブ63を図1の接続状態にすれば、反応容器プレート1内部の容器、流路及びドレイン空間を密閉することができる。ここで切替えバルブ63を図1の接続状態に切り替えるタイミングは、希釈混合液の注入直後から希釈混合液と試薬7の反応終了までのいずれのタイミングであってもよいし、希釈混合液と試薬7の反応終了後であってもよい。
このように、反応容器プレート1によれば、反応処理を密閉系で行なうことができ、反応処理前及び反応処理後も密閉系にすることができる。
また、流路ユニットの数は3つ以上であってもよい。
また、流路ユニット6a,6bで、注入する希釈混合液のサンプル液濃度を異ならせてもよい。例えば、図8から図20を参照して説明した上記動作において、図14を参照して説明した動作(希釈混合液を流路ユニット6aの反応容器5へ注入する動作)と、図15を参照して説明した動作(流路ユニット6bに注入する希釈混合液をシリンジ51内に吸引する動作)との間に、図9の接続状態にしてシリンジ51内にサンプル液と試薬の混合液を所定量だけ吸引する動作と、図14の接続状態にしてシリンジ51内の混合液と試薬容器37内の希釈混合液を混合する動作を追加するようにしてもよい。これにより、流路ユニット6aの反応容器5に注入する希釈混合液よりもサンプル液濃度が濃い希釈混合液を流路ユニット6bの反応容器5に注入することができる。
さらに、流路スペーサ73は流路ベース11の反応容器エアー抜き流路19と反応容器5を連通させるための貫通孔からなる反応容器エアー抜き流路79も備えている。
この実施例は、図21を参照して説明した実施例と比べて、反応容器5の内部に突起部81をさらに備えている。突起部81の先端は凸部75の先端の下方に配置されている。これにより、凸部75の先端に形成される液滴を反応容器5内に導きやすくなる。特に、突起部81の少なくとも先端の表面に親水性処理を施しておけば、特に有効である。
この実施例は、図22を参照して説明した実施例と比べて、反応容器5の側壁に形成された段差部83と、反応容器5の上面とは間隔をもって段差部83の上面に形成された凸条部85をさらに備えている。段差部83及び凸条部85は上方から見て環状に形成されている。凸条部85の先端は反応容器5の側壁とは間隔をもって配置されている。
凸条部85の先端が反応容器5の上面及び側面とは間隔をもって配置されていることにより、反応容器5の内部に収容された液体が反応容器の側壁を伝って反応容器5の上面に到達するのを防止することができる。この効果は凸条部85の少なくとも先端部分に撥水処理を施しておくと特に有効である。
また、図21、図22又は図23を参照して説明した各実施例では、流路13,15,17,19,21,23を形成するための溝は流路ベース11に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらの流路の全部又は一部分を形成するための溝は、流路スペーサ73の流路ベース11側表面、流路スペーサ73の容器ベース3側表面、容器ベース3表面のいずれに形成されていてもよい。
また、ベローズ53等の容量可変部材は必ずしも備えていなくてもよい。
また、容器35,37,39に試薬等の液体を予め収容しないのであれば、エアー抜き流路の一部分に細孔からなる流路35e,37e,39eを必ずしも備えている必要はない。
また、容器35,37,39の封止方法として開閉可能なキャップを用いてもよい。
また、反応容器5内の試薬は乾燥試薬でもよい。
また、サンプル容器35内や反応容器5内に予め試薬は収容されていなくてもよい。
また、上記実施例では試薬容器37に希釈水49が収容されているが、希釈水49に変えて試薬を収容するようにしてもよい。
また、主流路13に導入される液体に遺伝子が含まれている場合、反応容器5内にその遺伝子と反応するプローブを備えているようにしてもよい。
また、上記実施例では切替えバルブとしてロータリー式の切替えバルブ63を用いているが、切替えバルブはこれに限定されるものではなく、種々の流路切替えバルブを用いることができる。また、切替えバルブを複数備えていてもよい。
また、本発明の反応容器プレートにおいて、反応容器エアー抜き流路は密閉可能なものであるが、反応容器エアー抜き流路の反応容器とは反対側の端部が開閉可能になっていることにより反応容器エアー抜き流路が密閉可能になっている例を挙げることができる。ここで、「反応容器エアー抜き流路の反応容器とは反対側の端部が開閉可能になっている」とは、反応容器エアー抜き流路の反応容器とは反対側の端部に他の空間が接続され、この他の空間の、反応容器エアー抜き流路とは反対側の端部が開閉可能になっている場合も含む。例えば、上記実施例では、流路24が上記他の空間に相当する。
このような態様では、主流路及び計量流路に液体が導入され、次に主流路内の上記液体がパージされ、さらに計量流路内に残存する上記液体が反応容器内に注入された後、主流路の両端、及び反応容器エアー抜き流路の反応容器とは反対側の端部が閉じられて主流路及び反応容器エアー抜き流路が密閉される。
3 容器ベース
5 反応容器
6a,6b 流路ユニット
11 流路ベース
13 主流路
15 計量流路
17 注入流路
19,21 反応容器エアー抜き流路
35 サンプル容器(封止容器)
35a サンプル容器流路(封止容器流路)
35b サンプル容器エアー抜き流路
337 試薬容器(封止容器)
37a 試薬容器流路(封止容器流路)
37b 試薬容器エアー抜き流路
39 エアー吸引用容器(封止容器)
39a エアー吸引用容器流路(封止容器流路)
39b エアー吸引用容器エアー抜き流路
41 セプタム(弾性部材)
51 シリンジ
63 切替えバルブ
Claims (15)
- 封止された反応容器と前記反応容器に接続された反応容器流路からなる流路ユニットを複数組と、
前記反応容器とは別途設けられた封止容器と、
前記封止容器に接続される封止容器流路と、
液体を送液するためのシリンジと、
前記シリンジを前記封止容器流路又は前記反応容器流路のいずれかに接続するための切替えバルブと、を備え、
前記反応容器流路は、前記シリンジに接続される主流路と、前記主流路から分岐した所定容量の計量流路と、一端が前記計量流路に接続され他端が前記反応容器に接続された注入流路を備え、
前記注入流路は前記計量流路よりも細く形成されて前記主流路及び前記計量流路に液体が導入されるときの液体導入圧力状態並びに前記主流路内の前記液体がパージされるときのパージ圧力状態では前記液体を通さず、それらよりも加圧状態で前記液体を通すものであり、
前記シリンジ及び前記切替えバルブの駆動により、前記封止容器に収容された液体を前記封止容器流路、前記シリンジ、前記切替えバルブ及び前記反応容器流路を介して前記反応容器に注入する反応容器プレート。 - 前記注入流路の水滴に対する接触角は90度以上であり、前記注入流路と前記計量流路の境界の面積は1〜10000000μm2である請求項1に記載の反応容器プレート。
- 前記反応容器に接続された反応容器エアー抜き流路をさらに備えている請求項1又は2に記載の反応容器プレート。
- 前記流路ユニットごとに複数の前記反応容器を備え、それらの反応容器ごとに前記計量流路及び前記注入流路を備え、各流路ユニットで前記主流路に複数の前記計量流路が接続されている請求項1から3のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記封止容器はサンプル液を収容するためのサンプル容器である請求項1から4のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記サンプル容器は、尖端の鋭利な分注器具により貫通でき、かつ貫通後に前記分注器具を引き抜くとその貫通孔を弾性によって閉じることのできる弾性部材によって密封されている請求項5に記載の反応容器プレート。
- 前記封止容器に予めサンプル前処理液又は試薬が収容されている請求項1から6のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記封止容器からなり遺伝子増幅反応を行なうための遺伝子増幅容器も備えている請求項1から7のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記切替えバルブはロータリー式バルブである請求項1から8のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記ロータリー式バルブはその回転中心に前記シリンジにつながるポートを備え、
前記シリンジは前記ロータリー式バルブ上に配置されている請求項9に記載の反応容器プレート。 - 前記反応容器は少なくとも呈色反応、酵素反応、蛍光や化学発光又は生物発光を生じる反応のいずれかの反応を行なうためのものである請求項1から10のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 遺伝子を含んだサンプルを測定するための反応容器プレートであり、前記反応容器で遺伝子増幅反応を行なうことができるようになっている請求項1から11のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記反応容器はその底部又は上方から光学的に測定が可能なように光透過性の材質にて構成されている請求項1から12のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 前記反応容器は、前記反応容器に注入される液体に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブを備えている請求項1から13のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 請求項1から14のいずれか一項に記載の前記反応容器プレートを用いた反応処理方法であって、
前記導入圧力で前記主流路及び前記計量流路に液体を充填し、
前記主流路に気体を流して前記計量流路内に前記液体を残存させつつ前記主流路内の前記液体を排出し、
前記主流路内を前記導入圧力よりも大きく陽圧に若しくは前記反応容器内を陰圧に又は前記陽圧及び前記陰圧の両方にすることより前記注入流路を介して前記計量流路内の前記液体を前記反応容器に注入することを特徴とする反応処理方法。
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