JP2013000012A - Reaction device, and reactor using the same - Google Patents

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Yasunori Shoji
康則 庄司
Muneo Maejima
宗郎 前嶋
Yoshiaki Yazawa
義昭 矢澤
Chihiro Uematsu
千宗 植松
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reaction device enabling minute amounts of nucleic acid to be analyzed, eliminating waste of reaction devices in batch treatment and waiting-time, and enabling simple fluorescence detection and high-speed temperature change to be made compatible with each other.SOLUTION: A plurality of reaction devices in each of which a plurality of reaction wells are formed on a metallic thin plate of high thermal responsiveness, wherein all of the reaction wells are laid on an identical circumference and recessed parts are formed at the bottoms thereof respectively. Because of enabling minute amounts of a specimen to be held in the recessed parts of the reaction wells, the contact area of the metallic thin plate with the minute amounts of specimen increases, also resulting in higher efficiency of thermal response.

Description

本発明は、生物学的試料に含まれる核酸を増幅することによって生物学的試料を分析するための反応デバイスの構造及びこれを用いた反応装置に関する。   The present invention relates to a structure of a reaction device for analyzing a biological sample by amplifying a nucleic acid contained in the biological sample, and a reaction apparatus using the structure.

血液,血漿,組織片などの生物学的試料に含まれる核酸の分析は、生物学,生化学,医学などの学術研究ばかりでなく、診断,農作物の品種改良,食品検査といった産業など多岐の分野で行われている。核酸の分析方法としてもっとも広く普及している方法はPCR(Polymerase Chain Reaction)と呼ばれる、分析したい領域の核酸を塩基配列特異的に増幅させる技術である。PCRの応用として、分析したい核酸に蛍光ラベルを付加し、励起光を照射して経時的に蛍光強度を測定することで、微量の核酸を高感度に検出することも可能である。   Analysis of nucleic acids contained in biological samples such as blood, plasma, and tissue fragments not only in academic research such as biology, biochemistry, and medicine, but also in various fields such as industries such as diagnosis, crop varieties improvement, and food inspection It is done in The most widely used method for analyzing nucleic acids is a technique called PCR (Polymerase Chain Reaction), which specifically amplifies the nucleic acid in the region to be analyzed. As an application of PCR, it is possible to detect a very small amount of nucleic acid with high sensitivity by attaching a fluorescent label to a nucleic acid to be analyzed, irradiating excitation light and measuring the fluorescence intensity over time.

PCRでは、核酸とそれを増幅させるための試薬を含む溶液を、95℃程度に加熱して核酸を熱変性させ、その後60℃程度まで冷却して核酸のアニーリングと伸長反応を進めるというサイクルが30〜40回繰り返される。現在主流のPCR装置では、96〜384個の反応ウェルを有するマイクロタイタープレートと呼ばれる反応デバイスをペルチェ素子上に配置し、ペルチェ素子の温度を上下させることで温度サイクルを与えている。この方法では、ペルチェ素子そのものの温度変化に時間を要するため、分析時間の短縮に向けた大きな課題となっていた。   In PCR, a cycle comprising 30 steps of heating a solution containing a nucleic acid and a reagent for amplifying it to about 95 ° C. to thermally denature the nucleic acid and then cooling to about 60 ° C. to proceed with nucleic acid annealing and extension reaction. Repeated ~ 40 times. In the current mainstream PCR apparatus, a reaction device called a microtiter plate having 96 to 384 reaction wells is arranged on a Peltier element, and a temperature cycle is given by raising and lowering the temperature of the Peltier element. In this method, since it takes time to change the temperature of the Peltier element itself, it has been a big problem for shortening the analysis time.

非特許文献1は、温度サイクルの高速化に対する課題を解決するために、予め複数の温度に設定したヒータ上を、反応ウェルを有するディスク型の反応デバイスが接触回転する構造としたものである。ヒータを温度変化させる必要が無くなり、反応デバイスの温度変化を迅速に行うことが可能となっている。しかし、この構造は反応デバイス全体が熱伝導率の小さいプラスチックで構成されており、異なる設定温度のヒータへ接触回転移動した時の熱応答が悪くなってしまうという課題がある。   Non-Patent Document 1 has a structure in which a disk-type reaction device having a reaction well rotates in contact with a heater set at a plurality of temperatures in advance in order to solve the problem of speeding up the temperature cycle. It is not necessary to change the temperature of the heater, and the temperature of the reaction device can be changed quickly. However, this structure has a problem that the entire reaction device is made of a plastic having a low thermal conductivity, and the thermal response is deteriorated when the reaction device is rotated in contact with a heater having a different set temperature.

この課題を解決する方法としては、例えば特許文献1にあるように、ヒータに接触する面を熱伝導率の大きい金属材料にすることが考えられる。特許文献1では、導管を塞ぐことが主たる目的のため、塑性変形可能な材料ということで金属材料を提案しているものであるが、熱応答という観点からも有用な構造である。   As a method for solving this problem, for example, as disclosed in Patent Document 1, it is conceivable to use a metal material having a high thermal conductivity for the surface in contact with the heater. In Patent Document 1, a metal material is proposed as a plastically deformable material for the main purpose of plugging the conduit, but it is also a useful structure from the viewpoint of thermal response.

しかしながら、特許文献1に記載の文献でも極めて微量のサンプルの場合にはサンプルが球状になり、金属材料と接触する面積が減るため、熱応答が悪くなるという問題がある。   However, even in the document described in Patent Document 1, in the case of a very small amount of sample, there is a problem that the sample becomes spherical and the area in contact with the metal material is reduced, resulting in poor thermal response.

特表2004−516127号公報JP-T-2004-516127

Tsuguto Fujimoto,et al., Jpn.J.Ingect.Dis., 63,31-35 (2010)Tsuguto Fujimoto, et al., Jpn.J.Ingect.Dis., 63,31-35 (2010)

本発明の目的は、微量サンプルであっても高い熱応答の反応デバイスを提供することである。   An object of the present invention is to provide a reaction device having a high thermal response even with a small amount of sample.

上記課題を解決する方法として、本発明の反応デバイスは溶液を収容する溶液収容部と、少なくとも溶液収容部の底部側に熱伝導性の第1層とを備え、溶液収容部の底部には溶液を保持する凹部を有する。   As a method for solving the above-described problem, the reaction device of the present invention includes a solution storage unit that stores a solution, and a thermally conductive first layer at least on the bottom side of the solution storage unit. Having a recess for holding.

本発明による反応デバイスを用いることにより、反応ウェル底部に凹部を形成したことで微量な試料と金属薄板の接触面積が大きくなり、熱応答の高効率化を図ることが可能となる。   By using the reaction device according to the present invention, the contact area between a small amount of the sample and the metal thin plate is increased by forming the recess at the bottom of the reaction well, and it is possible to increase the efficiency of the thermal response.

本発明を適用した反応デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the reaction device to which this invention is applied. 本発明を適用した反応デバイスを反応装置に搭載した模式的図である。It is the schematic diagram which mounted the reaction device to which this invention was applied to the reaction apparatus. 本発明を適用した反応デバイスを反応装置に一部だけ搭載した模式的図である。It is the schematic diagram which mounted the reaction device to which this invention was applied only partially in the reaction apparatus. 本発明を適用した反応デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the reaction device to which this invention is applied. 本発明を適用した反応デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the reaction device to which this invention is applied. 本発明を適用した反応デバイスを示す平面図である。It is a top view which shows the reaction device to which this invention is applied. 本発明の比較例としての反応デバイスの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the reaction device as a comparative example of this invention. 本発明の比較例としての反応デバイスの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the reaction device as a comparative example of this invention. 本発明の比較例としての反応デバイスの平面構成を示す図である。It is a figure which shows the planar structure of the reaction device as a comparative example of this invention. 本発明を適用した反応デバイスの第1の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the 1st cross-sectional structure of the reaction device to which this invention is applied. 図10の反応デバイスの平面構成を示す図である。It is a figure which shows the planar structure of the reaction device of FIG. 図10に示す反応デバイスの拡大図である。It is an enlarged view of the reaction device shown in FIG. 本発明の比較例としての反応デバイスの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the reaction device as a comparative example of this invention. 本発明を適用した反応デバイスの第2の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the reaction device to which this invention is applied. 本発明を適用した反応デバイスの第2の実施形態の斜視図である。It is a perspective view of 2nd Embodiment of the reaction device to which this invention is applied. 本発明を適用した反応デバイスの第3の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of the reaction device to which this invention is applied. 図16に示す反応デバイスの拡大図である。It is an enlarged view of the reaction device shown in FIG.

以下、本発明に係る反応デバイスの構造及びこれを用いた反応装置について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the structure of a reaction device according to the present invention and a reaction apparatus using the same will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の反応デバイスの平面図である。但し、本発明の特徴的構成については、以下の第1〜3の実施形態の欄で説明する。反応デバイス1には複数の反応ウェル2が、いずれも半径r1の円弧上に形成されている。反応ウェル2の数は、図1では8個としてあるが、もちろん、それよりも多くても構わないし、少なくても構わない。反応ウェル2の平面形状も、図1では円としてあるが、多角形であっても構わない。ここで、隣り合う反応ウェル2の間隔d1は全て一定としておく。間隔d1は必ずしも一定でなければならないということではないが、反応装置で反応ウェル2の蛍光強度を測定する際には、間隔d1が一定であった方が、信号処理が容易となるためである。反応デバイスの外形は、半径r1の円弧の中心oと同心で半径r1よりも小さい半径r2の円弧である外形境界10と、半径r1の円弧の中心oと同心で半径r1よりも大きい半径r3の円弧である外形境界11と、半径r2及び半径r3に正接する半径r4の円弧である外形境界12とで構成される。ここで、半径r4の円弧である外形境界12が半径r1の円弧に交わる交点13と、交点13に最も近接した反応ウェル2の間隔d2はd1の半分以下としておく。このようにすることで、複数の反応デバイス1を半径r1の円弧と同一の半径を有する円周上に干渉することなく配置することが可能となる。   FIG. 1 is a plan view of the reaction device of the present invention. However, the characteristic configuration of the present invention will be described in the following first to third embodiments. In the reaction device 1, a plurality of reaction wells 2 are formed on an arc having a radius r1. Although the number of reaction wells 2 is eight in FIG. 1, it may be more or less than that. The planar shape of the reaction well 2 is also a circle in FIG. 1, but may be a polygon. Here, the intervals d1 between the adjacent reaction wells 2 are all constant. The interval d1 does not necessarily have to be constant, but when the fluorescence intensity of the reaction well 2 is measured by the reaction apparatus, signal processing becomes easier when the interval d1 is constant. . The outer shape of the reaction device is an outer boundary 10 that is concentric with the center o of the arc having the radius r1 and having a radius r2 smaller than the radius r1, and a radius r3 that is concentric with the center o of the arc having the radius r1 and larger than the radius r1. The outer boundary 11 is an arc and the outer boundary 12 is an arc having a radius r4 tangent to the radius r2 and the radius r3. Here, the distance d2 between the intersection point 13 where the outer boundary 12 which is an arc of radius r4 intersects the arc of radius r1 and the reaction well 2 closest to the intersection point 13 is set to be half or less of d1. By doing in this way, it becomes possible to arrange | position the several reaction device 1 on the circumference which has the same radius as the circular arc of radius r1, without interfering.

図2は、複数の温度に設定したヒータ上を接触回転してPCRを行う反応装置5に、図1で示した反応デバイス1を複数個配置した例を模式的に示したものである。反応デバイス1は、半径r1と同一半径を有する円周上を回転移動する。回転移動の制御は自由に設定して構わないが、反応デバイス1上の全ての反応ウェル2に同一の温度履歴を持たせることが可能である等速回転移動とすることが望ましい。図2では反応デバイス1を8個配置できる例を示しているが、反応デバイス1の設計によって最大搭載可能な反応デバイスの個数は自由に設定することが可能である。本発明の反応デバイスの場合、全ての反応ウェル2が同一半径r1の円周上に配置されているため、反応ウェル2へ励起光を照射して蛍光強度を測定する光学系29を同一半径r1の円周上に固定しておけば、全ての反応ウェル2が光学系29の下を通過するため、全ての反応ウェル2の蛍光強度測定が可能となる。図2では光学系29が1個の例を示しているが、複数種類の蛍光ラベルに対応できるように、光学系を複数個配置することが必要となる場合がある。その場合は、光学系29と同様に、同一半径r1の円周上の他の任意の場所に配置することが可能である。   FIG. 2 schematically shows an example in which a plurality of reaction devices 1 shown in FIG. 1 are arranged in a reaction apparatus 5 that performs PCR by contact rotation on a heater set to a plurality of temperatures. The reaction device 1 rotates on a circumference having the same radius as the radius r1. Although the control of the rotational movement may be set freely, it is desirable to make the rotational movement constant speed so that all reaction wells 2 on the reaction device 1 can have the same temperature history. Although FIG. 2 shows an example in which eight reaction devices 1 can be arranged, the number of reaction devices that can be mounted on the maximum can be freely set depending on the design of the reaction device 1. In the case of the reaction device of the present invention, since all the reaction wells 2 are arranged on the circumference of the same radius r1, the optical system 29 that measures the fluorescence intensity by irradiating the reaction well 2 with excitation light is used. If all the reaction wells 2 pass under the optical system 29, the fluorescence intensity of all the reaction wells 2 can be measured. Although FIG. 2 shows an example in which there is one optical system 29, it may be necessary to arrange a plurality of optical systems so as to be compatible with a plurality of types of fluorescent labels. In that case, similarly to the optical system 29, it can be arranged at any other location on the circumference of the same radius r1.

反応デバイス1の下面に配置されたヒータ21〜28はそれぞれ個別の温度に制御されているが、例えば、ヒータ21とヒータ22を95℃、ヒータ23〜28を60℃に制御しておけば、ヒータ21及びヒータ22上を反応デバイスが接触移動している時には核酸が熱変性し、ヒータ23〜28上を反応デバイスが接触移動している時には核酸のアニーリングと伸長反応が進むことになり、反応デバイスが円周方向に一周移動することでPCRを1サイクル行うことが可能となる。図2では、8個のヒータ21〜28全ての上に反応デバイス1が配置された例を示したが、分析したいサンプル数が少ない場合には、反応デバイスの数を減らし、必要な数の反応デバイスだけで分析を行うことが可能である。   The heaters 21 to 28 arranged on the lower surface of the reaction device 1 are controlled to individual temperatures. For example, if the heaters 21 and 22 are controlled to 95 ° C. and the heaters 23 to 28 are controlled to 60 ° C., When the reaction device is moved in contact with the heater 21 and the heater 22, the nucleic acid is thermally denatured, and when the reaction device is moved in contact with the heater 23 to 28, the annealing and elongation reaction of the nucleic acid proceeds. One cycle of PCR can be performed by moving the device once in the circumferential direction. FIG. 2 shows an example in which the reaction device 1 is arranged on all the eight heaters 21 to 28. However, when the number of samples to be analyzed is small, the number of reaction devices is reduced and the required number of reactions is obtained. It is possible to perform analysis only with the device.

図3は、分析したいサンプル数が3個の場合を示したものであるが、反応デバイス1を3個反応装置5にセットすれば図2と同様の分析が可能である。図3では3個の反応デバイスを全て隣り合うように配置しているが、必ずしも隣り合う必要はなく、配置位置は自由に決めることができる。このように、本発明では分析したいサンプル数に応じて反応デバイスの数を自由に変更することができ、ディスク型反応デバイスでバッチ処理する場合と比べ、反応デバイスの無駄を軽減することが可能となる。   FIG. 3 shows a case where the number of samples to be analyzed is three. If three reaction devices 1 are set in the reaction apparatus 5, the same analysis as in FIG. 2 is possible. In FIG. 3, the three reaction devices are all arranged adjacent to each other, but are not necessarily adjacent to each other, and the arrangement position can be freely determined. As described above, in the present invention, the number of reaction devices can be freely changed according to the number of samples to be analyzed, and the waste of reaction devices can be reduced as compared with the case of batch processing with a disk-type reaction device. Become.

PCRが開始されると、前述のように温度サイクルを30〜40回かける必要があり、その間3個の反応デバイス1はヒータ21〜28上を回転移動し続けることになる。ところが、分析を開始した後で新たに分析したいサンプルが生じる場合がある。ディスク型反応デバイスでバッチ処理する場合には、開始した分析が終了しなければ次のサンプルをセットすることはできないが、本発明の場合は、空いている場所があれば、反応デバイス1を追加挿入することが可能である。同様に、分析が終了したものがあれば、分析中の反応デバイスがヒータ上を回転移動していても、好きなタイミングでヒータ上から排出することが可能である。すなわち、分析したいサンプルを順次ヒータ上に挿入したり、終了したサンプルを順次ヒータ上から排出したりする連続ローディング/アンローディングが可能となる。このように、本発明では一度分析が開始されるとその分析が終了するまで次の分析が開始できないという待機時間を無くすことが可能となる。   When PCR is started, it is necessary to apply the temperature cycle 30 to 40 times as described above, and during that time, the three reaction devices 1 continue to rotate on the heaters 21 to 28. However, after starting the analysis, a new sample may be generated. In the case of batch processing with a disk-type reaction device, the next sample cannot be set unless the started analysis is completed. However, in the case of the present invention, the reaction device 1 is added if there is an empty space. It is possible to insert. Similarly, if there is a sample that has been analyzed, it can be discharged from the heater at any time even if the reaction device being analyzed is rotating on the heater. That is, it is possible to perform continuous loading / unloading in which samples to be analyzed are sequentially inserted on the heater and finished samples are sequentially discharged from the heater. As described above, in the present invention, once an analysis is started, it is possible to eliminate a waiting time that the next analysis cannot be started until the analysis is completed.

本発明においては全ての反応ウェル2が、同一半径r1の円周上を移動し、光学系29の下を通過するタイミングで蛍光強度の測定を行う。反応デバイス1が等速回転移動している場合、移動速度が速くなると、それに応じて各々の反応ウェル2に割り当てられる測定時間が短くなってしまうため、じゅうぶんな蛍光強度を得ることが難しくなる場合がある。   In the present invention, all reaction wells 2 move on the circumference of the same radius r 1 and measure the fluorescence intensity at the timing when they pass under the optical system 29. When the reaction device 1 is rotating at a constant speed, if the moving speed is increased, the measurement time assigned to each reaction well 2 is shortened accordingly, so that it is difficult to obtain a sufficient fluorescence intensity. There is.

図4は、本発明を適用した図1とは別の反応デバイスを示す平面図である。上記課題を解決するために、反応ウェル2の形状を、半径r1に沿うように湾曲させた長円構造としている。反応ウェル2の構造を図4に示すような湾曲長円構造にすることで、等速回転移動の場合でも各々の反応ウェルが光学系29の下を通過する時間が長くなり、それに伴って測定できる蛍光強度も大きくすることが可能となる。この場合も、半径r4の円弧である外形境界12が半径r1の円弧に交わる交点13と、交点13に最も近接した反応ウェル2の間隔d2は、隣り合う反応ウェル2の間隔d1の半分以下としておく。このようにすることで、複数の反応デバイス1を半径r1の円弧と同一の半径を有する円周上に干渉することなく配置することが可能となる。   FIG. 4 is a plan view showing a reaction device different from FIG. 1 to which the present invention is applied. In order to solve the above problems, the reaction well 2 has an elliptical structure in which the shape is curved along the radius r1. By making the structure of the reaction well 2 into a curved ellipse structure as shown in FIG. 4, the time required for each reaction well to pass under the optical system 29 becomes longer even in the case of constant-speed rotation movement. It is also possible to increase the fluorescence intensity that can be produced. Also in this case, the distance d2 between the intersection point 13 where the outer boundary 12 which is an arc of radius r4 intersects the arc of radius r1 and the reaction well 2 closest to the intersection point 13 is set to be less than half of the distance d1 between the adjacent reaction wells 2. deep. By doing in this way, it becomes possible to arrange | position the several reaction device 1 on the circumference which has the same radius as the circular arc of radius r1, without interfering.

図5は、本発明を適用した反応デバイスを示す平面図である。反応デバイス1には複数の反応ウェル2が、いずれも半径r1の円弧上に形成されている。反応ウェルの数は、図5では8個としてあるが、もちろん、それより多くても構わないし、少なくても構わない。反応ウェル2の平面形状も、図5では円としてあるが、多角形であっても構わない。ここで、隣り合う反応ウェル2の間隔d1は全て一定としておく。間隔d1は必ず一定でなければならないということではないが、反応装置で反応ウェル2の蛍光強度を測定する際には、間隔d1が一定であった方が、信号処理が容易となるためである。反応デバイスの外形は、互いに平行な直線である外形境界10と外形境界11、及び外形境界10と外形境界11に垂直な外形境界14、及び外形境界10または外形境界11と外形境界14に正接する半径r4の円弧である外形境界12とで構成する。ここで、半径r4の円弧である外形境界12が半径r1の円弧に交わる交点13と、交点13に最も近接した反応ウェル2の間隔d2はd1の半分以下としておく。このようにすることで、複数の反応デバイス1を半径r1の円弧と同一の半径を有する円周上に干渉することなく配置することが可能となる。このように、反応デバイス1の形状を略長方形状にすることで、反応デバイスを取り扱う際に平行な2辺を挟み込んで保持することが可能となり、より安定した反応デバイスのハンドリングが可能となる。   FIG. 5 is a plan view showing a reaction device to which the present invention is applied. In the reaction device 1, a plurality of reaction wells 2 are formed on an arc having a radius r1. Although the number of reaction wells is eight in FIG. 5, it may of course be larger or smaller than that. The planar shape of the reaction well 2 is also a circle in FIG. 5, but may be a polygon. Here, the intervals d1 between the adjacent reaction wells 2 are all constant. The interval d1 does not necessarily have to be constant, but when the fluorescence intensity of the reaction well 2 is measured by the reaction apparatus, signal processing becomes easier when the interval d1 is constant. . The external shape of the reaction device is tangent to the external boundary 10 and the external boundary 11 which are straight lines parallel to each other, the external boundary 14 perpendicular to the external boundary 10 and the external boundary 11, and the external boundary 10 or the external boundary 11 and the external boundary 14. The outer boundary 12 is an arc having a radius r4. Here, the distance d2 between the intersection point 13 where the outer boundary 12 which is an arc of radius r4 intersects the arc of radius r1 and the reaction well 2 closest to the intersection point 13 is set to be half or less of d1. By doing in this way, it becomes possible to arrange | position the several reaction device 1 on the circumference which has the same radius as the circular arc of radius r1, without interfering. Thus, by making the shape of the reaction device 1 substantially rectangular, it is possible to sandwich and hold two parallel sides when handling the reaction device, and it is possible to handle the reaction device more stably.

図6は、本発明を適用した反応デバイスを示す平面図である。基本的な構造は図4と同様であるが、半径r4の円弧である外形境界12が半径r1の円弧に交わる交点13に最も近接した反応ウェル2を2箇所欠落させ、代わりに穴3を外形境界近傍に配置したものである。このように反応ウェルを欠落させた場合でも、反応ウェル間の間隔d1は一定にしておくことが望ましい。欠落した反応ウェルの位置情報さえ把握しておけば、信号処理を容易にすることが可能となるためである。そして、隣り合う反応ウェル2の間隔d1で反応ウェルを配置した場合に存在するはずであった交点13に最も近接した反応ウェルの中心位置15と、半径r4の円弧である外形境界12が半径r1の円弧に交わる交点13の間隔d2はd1の半分以下としておく。このようにすることで、複数の反応デバイス1を半径r1の円弧と同一の半径を有する円周上に干渉することなく配置することが可能となる。図6では穴3を4個形成しているが、それより多くても構わないし、少なくても構わない。また、穴3の平面形状も、図6では円としてあるが、多角形であっても構わない。更に、図6では穴3を貫通させているが、必ずしも貫通させる必要はない。なお、図6では穴3を反応デバイス1の外形境界近傍に配置する都合上、半径r4の円弧である外形境界12が半径r1の円弧に交わる交点13に最も近接した反応ウェル2を2箇所欠落させたが、反応ウェル2を欠落させる必要がない位置に穴3を配置しても構わないし、反応デバイス1の中央付近の反応ウェルを欠落させて、中央付近に穴3を配置しても構わない。反応デバイスの一部に穴を形成しておくと、反応デバイスを取り扱う際に穴3に例えばピンを挿入するなどして固定させることができ、反応デバイス1のハンドリングをより確実に行うことが可能となる。   FIG. 6 is a plan view showing a reaction device to which the present invention is applied. The basic structure is the same as in FIG. 4 except that two reaction wells 2 that are closest to the intersection 13 where the outer boundary 12 that is an arc of radius r4 intersects the arc of radius r1 are omitted, and the hole 3 is formed instead. It is arranged near the boundary. Even when the reaction wells are omitted in this way, it is desirable to keep the interval d1 between the reaction wells constant. This is because signal processing can be facilitated if the positional information of the missing reaction well is known. The center position 15 of the reaction well closest to the intersection 13 that should have existed when the reaction wells were arranged at the interval d1 between the adjacent reaction wells 2 and the outer boundary 12 that is an arc of radius r4 are the radius r1. The interval d2 of the intersection 13 that intersects the arc is set to be less than half of d1. By doing in this way, it becomes possible to arrange | position the several reaction device 1 on the circumference which has the same radius as the circular arc of radius r1, without interfering. Although four holes 3 are formed in FIG. 6, it may be more or less than that. The planar shape of the hole 3 is also a circle in FIG. 6, but it may be a polygon. Furthermore, although the hole 3 is penetrated in FIG. 6, it is not necessarily required to penetrate. In FIG. 6, two reaction wells 2 closest to the intersection 13 where the outer boundary 12, which is an arc having a radius r 4, intersects the circular arc having the radius r 1 are missing for the convenience of arranging the hole 3 in the vicinity of the outer boundary of the reaction device 1. However, the hole 3 may be arranged at a position where the reaction well 2 does not need to be deleted, or the reaction well near the center of the reaction device 1 may be deleted and the hole 3 may be arranged near the center. Absent. If a hole is formed in a part of the reaction device, it can be fixed by, for example, inserting a pin into the hole 3 when handling the reaction device, and the reaction device 1 can be handled more reliably. It becomes.

次に、反応デバイス1の断面構造の詳細について説明する。この反応デバイスの説明の前に、比較例としての反応デバイスについて図7を用いて説明する。   Next, the details of the cross-sectional structure of the reaction device 1 will be described. Prior to the description of this reaction device, a reaction device as a comparative example will be described with reference to FIG.

図7は、本発明の比較例としての反応デバイスの断面構成を示す図である。反応デバイス100は下面側から順に、薄板部410,厚板部420,蓋430の大きくは三層で構成される。厚板部420には貫通穴が設けられており、その側壁400と薄板部410で反応ウェル200を構成している。反応ウェル200内にはサンプル溶液460及びオイル470が納められている。そして、薄板部410と厚板部420の間及び厚板部420と蓋430の間には両者を貼りあわせるための接着層440及び450を有している。薄板部410はフラットな形状となっている。   FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a reaction device as a comparative example of the present invention. In the reaction device 100, the thin plate portion 410, the thick plate portion 420, and the lid 430 are roughly composed of three layers in order from the lower surface side. The thick plate portion 420 is provided with a through hole, and the side wall 400 and the thin plate portion 410 constitute the reaction well 200. A sample solution 460 and oil 470 are contained in the reaction well 200. And between the thin plate part 410 and the thick plate part 420 and between the thick plate part 420 and the lid | cover 430, it has the adhesive layers 440 and 450 for bonding both together. The thin plate portion 410 has a flat shape.

しかしながら、限られた試料を多くの反応ウェルに分配して多項目の分析を行おうとすると、項目数の増加に応じて各々の反応ウェル200に分配できるサンプル溶液が減少する。反応ウェル200内に納められるサンプル溶液460が極めて微量になると、図7(比較例)に示したようにサンプル溶液460が反応ウェル200の底面600全域をカバーすることができなくなり、図8(比較例)のようにサンプル溶液460が球状になる(薄い接着層440,450は図示せず)。球状になったサンプル溶液460は底面600が平面形状であると所望の位置に固定しておくことが難しく、図9(比較例)に示すようにサンプル溶液460の位置が半径r1の円周上に配置された光学系の照射検出領域700から外れてしまい、蛍光測定が行えなくなってしまう懸念がある。また、サンプル溶液460が球状になると、底面600と接触する領域が小さくなり、薄板部410を通して行われる熱伝達の効率が下がってしまう問題も発生する。   However, if a limited sample is distributed to many reaction wells for multi-item analysis, the sample solution that can be distributed to each reaction well 200 decreases as the number of items increases. When the amount of the sample solution 460 stored in the reaction well 200 becomes extremely small, the sample solution 460 cannot cover the entire bottom surface 600 of the reaction well 200 as shown in FIG. 7 (comparative example). The sample solution 460 becomes spherical as in the example) (thin adhesive layers 440 and 450 are not shown). When the bottom surface 600 has a planar shape, it is difficult to fix the spherical sample solution 460 at a desired position. As shown in FIG. 9 (comparative example), the position of the sample solution 460 is on the circumference having the radius r1. There is a concern that the fluorescence measurement cannot be performed due to the deviation from the irradiation detection region 700 of the optical system disposed in the optical system. In addition, when the sample solution 460 is spherical, a region in contact with the bottom surface 600 is reduced, which causes a problem that efficiency of heat transfer performed through the thin plate portion 410 is reduced.

〔第1の実施形態〕
図10は、本発明を適用した反応デバイス1の第1の断面構成を示す図である。反応デバイス1は下面側から順に、薄板部41,厚板部42,蓋43の大きくは三層で構成される。そして、薄板部41と厚板部42の間及び厚板部42と蓋43の間には両者を貼りあわせるための接着層44及び45を有している。薄板部41と厚板部42及び厚板部42と蓋43が直接接着することができる材料であれば接着層44及び45はなくても構わない。
[First Embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing a first cross-sectional configuration of the reaction device 1 to which the present invention is applied. The reaction device 1 includes a thin plate portion 41, a thick plate portion 42, and a lid 43 in order of three layers in order from the lower surface side. And between the thin plate part 41 and the thick plate part 42 and between the thick plate part 42 and the lid | cover 43, it has the adhesive layers 44 and 45 for bonding both together. The adhesive layers 44 and 45 may be omitted as long as the thin plate portion 41 and the thick plate portion 42 and the thick plate portion 42 and the lid 43 can be directly bonded.

また、厚板部42には貫通穴が設けられており、その側壁4と薄板部41で反応ウェル2を構成している。反応ウェル2内にはサンプル溶液46及びオイル47が納められている。反応デバイス1をヒータ上に配置した場合、熱の伝達は主として下面側から薄板部41を通して行われるため、薄板部41は熱伝達率の大きい材料であることが望ましい。   Further, the thick plate portion 42 is provided with a through hole, and the side wall 4 and the thin plate portion 41 constitute the reaction well 2. A sample solution 46 and oil 47 are stored in the reaction well 2. When the reaction device 1 is disposed on the heater, heat is transmitted mainly from the lower surface side through the thin plate portion 41, and therefore, the thin plate portion 41 is preferably made of a material having a large heat transfer coefficient.

核酸分析に用いられる反応デバイスは一般にポリプロピレンなどの樹脂が用いられることが多いが、樹脂は熱伝達率が小さいため、薄板部41には、より熱伝達率の大きい金属を用いることが望ましい。   As a reaction device used for nucleic acid analysis, a resin such as polypropylene is generally used. However, since the resin has a low heat transfer coefficient, it is desirable to use a metal having a higher heat transfer coefficient for the thin plate portion 41.

更には、金属の中でも熱伝導率の良い銀,銅,金,アルミニウムなどを用いることが望ましい。また、熱伝達は、距離が小さいほど早く伝わり、損失も小さいことから、薄板部41の厚さt1はできる限り小さい方が望ましい。薄板部41に金属を用いた場合、サンプルを汚染する可能性がある。その場合は、接着層44をパッシベーション層と兼ねることが可能である。例えば、シリコーン材料系の接着剤を用いることができる。   Furthermore, among metals, it is desirable to use silver, copper, gold, aluminum, or the like having good thermal conductivity. In addition, heat transfer is conducted faster as the distance is shorter, and the loss is also smaller. Therefore, it is desirable that the thickness t1 of the thin plate portion 41 be as small as possible. When a metal is used for the thin plate portion 41, the sample may be contaminated. In that case, the adhesive layer 44 can also serve as a passivation layer. For example, an adhesive based on a silicone material can be used.

この場合も、下面からの熱伝達を早く行うためには接着層44の厚さt4をできる限り小さくすることが望ましい。厚板部42には様々な材料を採用することが可能である。例えば、核酸分析に一般的に用いられるポリプロピレンなどの樹脂を用いることができる。反応ウェル2に納められているサンプル溶液46及びオイル47への熱伝達は、下面側、すなわち薄板部41,接着層44側から行われるため、サンプル溶液46及びオイル47の高さt6,t7はできる限り小さくすることが望ましく、それに伴って厚板部42の厚さt2もできる限り小さくすることが望ましい。より具体的には、厚板部42の厚さt2は1mm以下、更に望ましくは0.5mm以下であることが望ましい。   Also in this case, it is desirable to make the thickness t4 of the adhesive layer 44 as small as possible in order to quickly transfer heat from the lower surface. Various materials can be used for the thick plate portion 42. For example, a resin such as polypropylene generally used for nucleic acid analysis can be used. Since heat transfer to the sample solution 46 and the oil 47 stored in the reaction well 2 is performed from the lower surface side, that is, the thin plate portion 41 and the adhesive layer 44 side, the heights t6 and t7 of the sample solution 46 and the oil 47 are It is desirable to make it as small as possible, and accordingly, it is desirable to make the thickness t2 of the thick plate portion 42 as small as possible. More specifically, the thickness t2 of the thick plate portion 42 is 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less.

また、厚板部の材料を、可視光が透過し難い材料にすれば、隣り合うウェルとの光学的な干渉を遮断することが可能となり、蛍光強度測定におけるS/N比を改善させることも可能である。例えば、黒に着色されたポリプロピレンなどの樹脂を用いることができる。反応ウェル2にサンプル溶液46及び、オイル47を納めた後、厚板部42の上面に蒸発防止用の蓋43を取り付ける。ここでオイル47は、蓋43を取り付けるまでのサンプル溶液46の蒸発防止に用いるものであり、反応ウェル2へサンプル溶液46を十分早く収め、蓋43を取り付けることが可能であればオイル47はなくても構わない。   In addition, if the material of the thick plate portion is made of a material that does not easily transmit visible light, optical interference with adjacent wells can be blocked, and the S / N ratio in fluorescence intensity measurement can be improved. Is possible. For example, a resin such as polypropylene colored in black can be used. After the sample solution 46 and the oil 47 are placed in the reaction well 2, an evaporation prevention lid 43 is attached to the upper surface of the thick plate portion 42. Here, the oil 47 is used for preventing evaporation of the sample solution 46 until the lid 43 is attached. If the sample solution 46 can be stored in the reaction well 2 sufficiently quickly and the lid 43 can be attached, the oil 47 is not used. It doesn't matter.

本発明においては、反応デバイス1の下面にヒータを配置する都合上、蛍光強度の測定は反応デバイス1の上面側、すなわち蓋43及び接着層45を介して行われる。そのため、蓋43及び接着層45は可視光透過可能な材料である必要がある。これらの材料には、例えば予め接着層を有する粘着ポリプロピレンシートを用いることができる。蓋43及び接着層45の厚さt3,t5も、蛍光が減衰しないようできる限り小さくすることが望ましい。   In the present invention, for the convenience of arranging a heater on the lower surface of the reaction device 1, the fluorescence intensity is measured through the upper surface side of the reaction device 1, that is, through the lid 43 and the adhesive layer 45. Therefore, the lid 43 and the adhesive layer 45 need to be a material that can transmit visible light. For these materials, for example, an adhesive polypropylene sheet having an adhesive layer in advance can be used. It is desirable to make the thicknesses t3 and t5 of the lid 43 and the adhesive layer 45 as small as possible so that the fluorescence is not attenuated.

サンプル溶液46が極めて微量になった場合に、反応ウェル2内の所望の位置にサンプル溶液46を保持するための底面構造を有している。反応ウェル2の底面6の一部領域に凹部51が形成されている。凹部51の上面矢視形状は図10では円形であるが、多角形であっても構わない。また、凹部51の断面形状は、図10では半円形であるが、方形、その他の形状であっても構わない。また、図10では、凹部51を反応ウェル2の底面6の中心に配置しているが、光学系の照射検出が可能であれば、その配置は中心に限定されるものではない。凹部51にサンプル溶液46を滴下すれば、サンプル溶液46は凹部51に保持されるため、所望の位置にサンプル溶液46を配置することができる。   When the sample solution 46 becomes extremely small, it has a bottom structure for holding the sample solution 46 at a desired position in the reaction well 2. A recess 51 is formed in a partial region of the bottom surface 6 of the reaction well 2. The shape of the recess 51 as viewed from the top is circular in FIG. 10, but may be polygonal. Moreover, although the cross-sectional shape of the recessed part 51 is a semicircle in FIG. 10, it may be a square and other shapes. In FIG. 10, the recess 51 is arranged at the center of the bottom surface 6 of the reaction well 2, but the arrangement is not limited to the center as long as the irradiation detection of the optical system is possible. If the sample solution 46 is dropped into the recess 51, the sample solution 46 is held in the recess 51, so that the sample solution 46 can be disposed at a desired position.

図11は、サンプル溶液46を保持するための底面構造の第1の手段の効果を示す上面図である。凹部51を形成したことで、全ての反応ウェル2内に保持される微量なサンプル溶液46の位置を完全に半径r1の同一円周上に配置することができ、光学系を固定したまま確実に蛍光測定を行うことが可能となる。   FIG. 11 is a top view showing the effect of the first means of the bottom structure for holding the sample solution 46. By forming the concave portion 51, the position of a small amount of the sample solution 46 held in all the reaction wells 2 can be disposed completely on the same circumference having the radius r1, and the optical system is securely fixed. Fluorescence measurement can be performed.

図12は、サンプル溶液46を保持するための底面構造の手段の効果を示す断面図である。薄板部41からサンプル溶液46への熱の流れ61を模式的に示したが、反応ウェル2の底面6に凹部51を形成したことで、薄板部41とサンプル溶液46の接触面積が大きくなり、熱の授受が効率よく行えるようになる。望ましくは、反応ウェル2の底面6と凹部51とで構成される体積を、サンプル溶液46の体積とほぼ同じもしくはやや小さめに設計する。更にこの構造では、光学系の照射検出領域7に、サンプル溶液46を全て包含することが可能となる。サンプル溶液が微量になると蛍光量も小さくなるが、発光する全ての蛍光を捉えることで測定感度の向上を図ることが可能となる。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing the effect of the bottom surface structure means for holding the sample solution 46. Although the heat flow 61 from the thin plate portion 41 to the sample solution 46 is schematically shown, the contact area between the thin plate portion 41 and the sample solution 46 is increased by forming the concave portion 51 on the bottom surface 6 of the reaction well 2. Heat can be exchanged efficiently. Desirably, the volume formed by the bottom surface 6 of the reaction well 2 and the recess 51 is designed to be substantially the same as or slightly smaller than the volume of the sample solution 46. Furthermore, with this structure, it is possible to include all the sample solution 46 in the irradiation detection region 7 of the optical system. When the amount of sample solution becomes small, the amount of fluorescence decreases, but it is possible to improve the measurement sensitivity by capturing all the emitted fluorescence.

〔第2の実施形態〕
図13(比較例)は、図7で示した反応デバイス100が温度上昇時に示す振る舞いを示した断面図である。室温で蓋430を取り付けた反応デバイス1は、PCRの温度サイクル時に95℃程度に温度上昇することになる。その場合、サンプル溶液460が気化し、反応ウェル200の内部圧力が上昇する。蓋430がじゅうぶんな強度を持っていないと、この内部圧力の上昇で蓋430が変形し、場合によっては接着層450が厚板部420から剥がれて、反応ウェル間に連通部480が発生してしまう。連通部480が発生すると、連通した反応ウェル間でコンタミネーションが起こり、正確な分析ができなくなってしまう。そのため、強度を上げるために、蓋430を高剛性の材料とするか、蓋430の厚さt3を大きくするなどの対策を講じる必要が生じる。反応装置では、コンタミネーションを防止するために、分析に一度使用したデバイスは廃棄するのが一般的である。上記のような対策は、反応デバイス1の製造コスト増大につながるため、得策ではない。このような問題は、上記の本発明の第1の実施形態を示す、図10でも起こり得る。
[Second Embodiment]
FIG. 13 (comparative example) is a cross-sectional view showing the behavior of the reaction device 100 shown in FIG. 7 when the temperature rises. The temperature of the reaction device 1 attached with the lid 430 at room temperature rises to about 95 ° C. during the PCR temperature cycle. In that case, the sample solution 460 is vaporized, and the internal pressure of the reaction well 200 increases. If the lid 430 does not have sufficient strength, the lid 430 is deformed by the increase in internal pressure, and in some cases, the adhesive layer 450 is peeled off from the thick plate portion 420, and a communication portion 480 is generated between the reaction wells. End up. When the communication part 480 is generated, contamination occurs between the communicating reaction wells, and accurate analysis cannot be performed. Therefore, in order to increase the strength, it is necessary to take measures such as making the lid 430 a highly rigid material or increasing the thickness t3 of the lid 430. In a reaction apparatus, in order to prevent contamination, a device once used for analysis is generally discarded. The above countermeasure is not a good measure because it leads to an increase in the manufacturing cost of the reaction device 1. Such a problem can also occur in FIG. 10 showing the above-described first embodiment of the present invention.

本実施形態を示す図14は、この課題を解決する、本発明を適用した反応デバイスの第2の断面構成を示す図である。図10に示した構成に加え、蓋43の上に着脱可能な重り49を付加している。重り49は蓋43の上面に配置されるため、直接サンプル溶液46とは接触せず、再利用が可能である。本発明においては、反応デバイス1の下面にヒータを配置する都合上、蛍光強度の測定は反応デバイス1の上面側、すなわち重り49,蓋43及び接着層45を介して行われる。そのため、重り49も可視光透過可能な材料である必要がある。この材料には、石英やガラスなどを用いることができる。石英やガラスは一般に可視光の透過率が大きいので、重り49の厚さt8は光学系の焦点距離などの制約は受けるものの、比較的大きくすることが可能で、温度上昇における反応ウェル2の内部圧力の上昇にじゅうぶん耐えることが可能となる。また、本発明の断面構成は、異なる材料の積層で実現されているため、複数の温度に設定したヒータ上を接触回転すると、バイメタル効果によって反応デバイスが歪む可能性がある。重り49を付加することで、この反応デバイスの歪みを抑制し、反応デバイスとヒータの密着度を向上させることで、熱伝達を効率良く行うことが可能となる。   FIG. 14 which shows this embodiment is a figure which shows the 2nd cross-sectional structure of the reaction device to which this invention is applied which solves this subject. In addition to the configuration shown in FIG. 10, a detachable weight 49 is added on the lid 43. Since the weight 49 is disposed on the upper surface of the lid 43, it does not directly contact the sample solution 46 and can be reused. In the present invention, for the convenience of arranging a heater on the lower surface of the reaction device 1, the fluorescence intensity is measured via the upper surface side of the reaction device 1, that is, through the weight 49, the lid 43 and the adhesive layer 45. Therefore, the weight 49 also needs to be a material that can transmit visible light. Quartz, glass, etc. can be used for this material. Quartz and glass generally have a high visible light transmittance, so that the thickness t8 of the weight 49 can be made relatively large although it is limited by the focal length of the optical system, and the inside of the reaction well 2 when the temperature rises. It will be able to withstand the increased pressure. Further, since the cross-sectional configuration of the present invention is realized by stacking different materials, there is a possibility that the reaction device may be distorted by the bimetal effect when rotating on a heater set at a plurality of temperatures. By adding the weight 49, the distortion of the reaction device is suppressed, and the adhesion between the reaction device and the heater is improved, so that heat transfer can be performed efficiently.

また、本発明の反応デバイスに95℃程度から60℃程度の温度サイクルを与えると、95℃で気化したサンプル溶液46が60℃程度に冷却された際に接着層45に結露する場合がある。結露した液滴は光学系29による蛍光強度測定の際に光の散乱をもたらし、信号強度の低下を招く。これを解決する方法としては、重り49を95〜100℃程度に温度制御しておくことで結露を防止すれば良い。重り49を温度制御する方法としては、離れた熱源からの輻射によって熱を与えてもよいし、蓋43に接触する重りの面50にITO(Indium Tin Oxide)などの可視光透過可能な材料でヒータを形成しても構わない。   Further, when a temperature cycle of about 95 ° C. to about 60 ° C. is applied to the reaction device of the present invention, the sample solution 46 vaporized at 95 ° C. may be condensed on the adhesive layer 45 when cooled to about 60 ° C. Condensed droplets cause light scattering when the fluorescence intensity is measured by the optical system 29, resulting in a decrease in signal intensity. As a method for solving this, condensation may be prevented by controlling the temperature of the weight 49 to about 95 to 100 ° C. As a method for controlling the temperature of the weight 49, heat may be applied by radiation from a remote heat source, or a surface 50 of the weight contacting the lid 43 may be made of a material that can transmit visible light such as ITO (Indium Tin Oxide). A heater may be formed.

図10,図14に示した反応デバイス1の断面構成は、図1,図4,図5,図6で示したいずれの反応デバイス1の実施形態にも適用可能であり、いずれも図2で示したように複数の温度に設定したヒータ上を接触回転してPCRを行う反応装置に、複数個配置することが可能である。   The cross-sectional configuration of the reaction device 1 shown in FIGS. 10 and 14 can be applied to any of the embodiments of the reaction device 1 shown in FIGS. 1, 4, 5, and 6. As shown, a plurality of reactors can be arranged in a reaction apparatus that performs PCR by contact rotation on a heater set at a plurality of temperatures.

図15は、本発明を適用した本実施例の反応デバイスの断面構成で実現した構造を示す斜視図である。図15では、構造を分かりやすく表示するため、破線部を除去して示している。反応デバイス1は下面側から薄板部41,厚板部42,蓋43,重り49で構成されている。薄板部41と厚板部42の間及び厚板部42と蓋43の間にはそれぞれ薄い接着層44,45がある。厚板部42には貫通穴が設けられており、薄板部41を底面とする反応ウェル2を構成する。反応ウェル2にはサンプル溶液46及びオイル47が納められており、蓋43で封止されている。また、蓋43及び厚板部42,薄板部41には貫通する穴3が設けられており、穴3には反応デバイスを移動させる際にピンを挿入するなどして固定することが可能となっている。本実施例では、蓋43の長手方向の寸法が厚板部42の長手方向の寸法よりも短いため、蓋43に穴3は設けていないが、蓋43の長手方向の寸法が厚板部42の長手方向の寸法と同等の長さを有している場合には蓋43にも穴3を設ければよい。全ての反応ウェル2は半径r1の円弧上に配置されており、図2で示したように複数の温度に設定したヒータ上を接触回転してPCRを行う反応装置に、反応デバイス1を複数個配置した場合、全ての反応ウェルが同一半径r1の円周上に配置されることになる。   FIG. 15 is a perspective view showing a structure realized by a cross-sectional configuration of the reaction device of this example to which the present invention is applied. In FIG. 15, in order to display the structure in an easy-to-understand manner, the broken line portion is removed and shown. The reaction device 1 includes a thin plate portion 41, a thick plate portion 42, a lid 43, and a weight 49 from the lower surface side. Thin adhesive layers 44 and 45 are provided between the thin plate portion 41 and the thick plate portion 42 and between the thick plate portion 42 and the lid 43, respectively. The thick plate portion 42 is provided with a through hole, and constitutes the reaction well 2 having the thin plate portion 41 as a bottom surface. The reaction well 2 contains a sample solution 46 and oil 47 and is sealed with a lid 43. Further, the through hole 3 is provided in the lid 43, the thick plate portion 42, and the thin plate portion 41, and it is possible to fix the hole 3 by inserting a pin or the like when moving the reaction device. ing. In this embodiment, since the dimension in the longitudinal direction of the lid 43 is shorter than the dimension in the longitudinal direction of the thick plate portion 42, no hole 3 is provided in the lid 43, but the dimension in the longitudinal direction of the lid 43 is the thick plate portion 42. If the length is equal to the dimension in the longitudinal direction, the hole 3 may be provided in the lid 43 as well. All the reaction wells 2 are arranged on an arc having a radius r1, and a plurality of reaction devices 1 are provided in a reaction apparatus that performs PCR by contact rotation on a heater set at a plurality of temperatures as shown in FIG. When arranged, all the reaction wells are arranged on the circumference of the same radius r1.

〔第3の実施形態〕
図16は、サンプル溶液46が極めて微量になった場合に、反応ウェル2内の所望の位置にサンプル溶液46を保持するための底面構造の第2の手段を示した断面図である。反応ウェル2の底面6の一部領域に凸部52が形成されている。凸部52の上面矢視形状は図16では円形であるが、多角形であっても構わない。また、凸部52の断面形状は、図16では三角形であるが、方形、その他の形状であっても構わない。また、図16では、凸部52を反応ウェル2の底面6の中心に配置しているが、光学系の照射検出が可能であれば、その配置は中心に限定されるものではない。凸部52にサンプル溶液46を滴下すれば、サンプル溶液46は凹部51に保持されるため、所望の位置にサンプル溶液46を配置することができる。
[Third Embodiment]
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the second means of the bottom structure for holding the sample solution 46 at a desired position in the reaction well 2 when the sample solution 46 becomes extremely small. A convex portion 52 is formed in a partial region of the bottom surface 6 of the reaction well 2. The shape of the projection 52 as viewed from the top is circular in FIG. 16, but may be polygonal. Moreover, although the cross-sectional shape of the convex part 52 is a triangle in FIG. 16, it may be a square or other shapes. In FIG. 16, the convex portion 52 is arranged at the center of the bottom surface 6 of the reaction well 2, but the arrangement is not limited to the center as long as the irradiation detection of the optical system is possible. If the sample solution 46 is dropped on the convex portion 52, the sample solution 46 is held in the concave portion 51, so that the sample solution 46 can be disposed at a desired position.

図17は、サンプル溶液46を保持するための底面構造の第2の手段の効果を示す断面図である。薄板部41からサンプル溶液46への熱の流れ61を模式的に示したが、反応ウェル2の底面6に凸部52を形成したことで、薄板部41とサンプル溶液46の接触面積が大きくなり、熱の授受が効率よく行えるようになる。望ましくは、凸部52の形状を球面に近づけ、できる限りサンプル溶液46と接触部となる表面積が大きくなるように設計する。更にこの構造では、光学系の照射検出領域7に、サンプル溶液46を全て包含することが可能となる。サンプル溶液が微量になると蛍光量も小さくなるが、発光する全ての蛍光を捉えることで測定感度の向上を図ることが可能となる。   FIG. 17 is a cross-sectional view showing the effect of the second means of the bottom structure for holding the sample solution 46. Although the heat flow 61 from the thin plate portion 41 to the sample solution 46 is schematically shown, the contact area between the thin plate portion 41 and the sample solution 46 is increased by forming the convex portion 52 on the bottom surface 6 of the reaction well 2. , Heat can be exchanged efficiently. Desirably, the shape of the convex part 52 is designed to be as close to a spherical surface as possible so that the surface area of the sample solution 46 and the contact part becomes as large as possible. Furthermore, with this structure, it is possible to include all the sample solution 46 in the irradiation detection region 7 of the optical system. When the amount of sample solution becomes small, the amount of fluorescence decreases, but it is possible to improve the measurement sensitivity by capturing all the emitted fluorescence.

なお、上記のいずれの実施例においても、サンプルを保持する、凹部または凸部以外の領域に疎水処理膜を形成してもよい。このような膜を形成することにより、より確実にサンプルを所定の位置(凹部または凸部)に保持することができる。   In any of the above embodiments, a hydrophobic treatment film may be formed in a region other than the concave portion or the convex portion that holds the sample. By forming such a film, the sample can be more reliably held at a predetermined position (concave or convex).

図2,図3で述べたように、反応装置には必要な数だけ反応デバイスが搭載され、複数の温度に設定したヒータ上を接触回転することでPCRを行い、光学系29の下を反応ウェル2が通過する際には蛍光強度の測定が行われる。既に測定を開始している反応デバイスがある場合でも、ヒータ上に空きがあれば、順次反応デバイスを挿入でき、測定が終了した反応デバイスは順次排出することができる。また、サンプル溶液46が微量であっても、図10,図14,図16で述べた底面構造とすることで、光学系29により確実に蛍光を捉えることが可能となる。   As described in FIGS. 2 and 3, the reaction apparatus is equipped with the required number of reaction devices, and PCR is performed by contact rotation on a heater set at a plurality of temperatures, and the reaction is performed under the optical system 29. When the well 2 passes, the fluorescence intensity is measured. Even if there is a reaction device that has already started measurement, if there is a space on the heater, the reaction device can be inserted sequentially, and the reaction devices for which measurement has been completed can be sequentially discharged. Further, even if the sample solution 46 is in a very small amount, it is possible to reliably capture fluorescence by the optical system 29 by using the bottom structure described with reference to FIGS. 10, 14, and 16.

以上のように、本発明の反応デバイスを用いることによって、光学系を固定したままで全ての反応ウェルの蛍光強度測定が可能で、複数反応デバイスの連続ローディング/アンローディング可能な高速PCR装置を実現することが可能となる。   As described above, by using the reaction device of the present invention, it is possible to measure the fluorescence intensity of all reaction wells with the optical system fixed, and realize a high-speed PCR apparatus that can continuously load / unload multiple reaction devices. It becomes possible to do.

1 反応デバイス
2 反応ウェル
3 穴
4 貫通穴側壁
5 反応装置
6 反応ウェル底面
7 光学系の照射検出領域
10〜12,14 反応デバイスの外形境界
13 反応デバイスの外形境界と反応ウェルが形成される円弧の交点
15 反応ウェルが欠落した位置の中心
21〜28 ヒータ
29 光学系
41 薄板部
42 厚板部
43 蓋
44,45 接着層
46 サンプル溶液
47 オイル
49 重り
50 蓋に接触する重りの面
51 反応ウェル底面凹部
52 反応ウェル底面凸部
61 熱の流れ
100 反応デバイス
200 反応ウェル
400 貫通孔側壁
410 薄板部
420 厚板部
430 蓋
440,450 接着層
460 サンプル溶液
470 オイル
480 ウェル間連通部
600 反応ウェル底面
700 光学系の照射検出領域
d1 隣り合う反応ウェルの間隔
d2 反応ウェルと反応デバイス外形境界の間隔
o 反応ウェルが形成される円弧の中心
r1 反応ウェルが形成される円弧の半径
r2〜4 反応デバイスの外形境界を形成する円弧の半径
t1 薄板部厚さ
t2 厚板部厚さ
t3 蓋厚さ
t4,t5 接着層厚さ
t6 サンプル溶液高さ
t7 オイル高さ
t8 重り厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction device 2 Reaction well 3 Hole 4 Through-hole side wall 5 Reaction apparatus 6 Reaction well bottom face 7 Radiation detection area | regions 10-12 of an optical system, 14 Outer boundary 13 of reaction device The circular arc in which the outer boundary of reaction device and reaction well are formed Intersection 15 of the center 21-28 of the position where the reaction well is missing Heater 29 Optical system 41 Thin plate portion 42 Thick plate portion 43 Lid 44, 45 Adhesive layer 46 Sample solution 47 Oil 49 Weight 50 Surface of the weight contacting the lid 51 Reaction well Bottom concave portion 52 Reaction well bottom convex portion 61 Heat flow 100 Reaction device 200 Reaction well 400 Through-hole side wall 410 Thin plate portion 420 Thick plate portion 430 Lid 440,450 Adhesive layer 460 Sample solution 470 Oil 480 Interwell communication portion 600 Bottom surface of reaction well 700 Optical system irradiation detection area d1 Distance between adjacent reaction wells d2 Reaction weight The distance between the outer boundary and the reaction device outer boundary o The center r1 of the arc in which the reaction well is formed The radius r2-4 of the arc in which the reaction well is formed The radius t1 of the arc forming the outer boundary of the reaction device Thin plate thickness t2 Part thickness t3 Lid thickness t4, t5 Adhesive layer thickness t6 Sample solution height t7 Oil height t8 Weight thickness

Claims (19)

試料を含む溶液の温度制御に用いる反応デバイスであって、
溶液を収容する溶液収容部と、少なくとも溶液収容部の底部側に熱伝導性の第1層とを備え、
溶液収容部の底部には溶液を保持する凹部を有することを特徴とする、反応デバイス。
A reaction device used for temperature control of a solution containing a sample,
A solution storage section for storing the solution, and at least a thermally conductive first layer on the bottom side of the solution storage section;
A reaction device having a recess for holding a solution at the bottom of the solution storage unit.
試料を含む溶液の温度制御に用いる反応デバイスであって、
溶液を収容する溶液収容部と、少なくとも溶液収容部の底部側に熱伝導性の第1層とを備え、
溶液収容部の底部には溶液を保持する凸部を有することを特徴とする、反応デバイス。
A reaction device used for temperature control of a solution containing a sample,
A solution storage section for storing the solution, and at least a thermally conductive first layer on the bottom side of the solution storage section;
A reaction device having a convex portion for holding a solution at a bottom portion of the solution storage portion.
請求項1または2に記載の反応デバイスであって、
第1層の上部に、上記溶液収容部の側壁を構成する第2層を備えていることを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 1 or 2,
A reaction device comprising a second layer that constitutes a side wall of the solution storage section above the first layer.
請求項3に記載の反応デバイスであって、
溶液収容部を複数備え、
上記第2層は、隣接する溶液収容部間の光学的な干渉を防止することを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 3,
A plurality of solution storage units are provided,
The reaction device according to claim 2, wherein the second layer prevents optical interference between adjacent solution storage units.
請求項3に記載の反応デバイスであって、
第2層の上部には、溶液収容部に収容された溶液の蒸発を防止する、第3層を備えていることを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 3,
A reaction device comprising a third layer on an upper portion of the second layer for preventing evaporation of the solution stored in the solution storage section.
請求項5に記載の反応デバイスであって、
第3層の上部には、第3層の撓みを防止する重りとしての第4層を備えていることを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 5, wherein
A reaction device comprising a fourth layer as a weight for preventing the third layer from being bent on an upper portion of the third layer.
請求項3に記載の反応デバイスであって、
上記第1の層と、第2の層の間には、接着層を有することを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 3,
A reaction device comprising an adhesive layer between the first layer and the second layer.
請求項1に記載の反応デバイスであって、
溶液収容部の底面の凹部以外の箇所に疎水膜を設けたことを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 1,
A reaction device, characterized in that a hydrophobic film is provided in a portion other than the concave portion on the bottom surface of the solution storage portion.
請求項2に記載の反応デバイスであって、
溶液収容部の底面の凸部以外の箇所に疎水膜を設けたことを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 2,
A reaction device, characterized in that a hydrophobic film is provided in a portion other than the convex portion on the bottom surface of the solution storage portion.
請求項5に記載の反応デバイスであって、
第3層は、可視光を透過可能な材料から成ることを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 5, wherein
A reaction device characterized in that the third layer is made of a material capable of transmitting visible light.
請求項6に記載の反応デバイスであって、
第4層は、可視光を透過可能な材料から成ることを特徴とする、反応デバイス。
The reaction device according to claim 6,
The reaction device according to claim 4, wherein the fourth layer is made of a material capable of transmitting visible light.
試料を含む溶液を収容する溶液収容部と、少なくとも溶液収容部の底部側に熱伝導性の第1層とを備えた反応デバイスと、
溶液収容部内の溶液の温度を調節する温度調節部と、を有し、
反応デバイスを複数備え、着脱可能であり、
溶液収容部の底部には溶液を保持する凹部を有することを特徴とする、反応装置。
A reaction device including a solution storage unit that stores a solution containing a sample, and a thermally conductive first layer at least on the bottom side of the solution storage unit;
A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the solution in the solution storage unit,
It is equipped with multiple reaction devices and is detachable.
A reactor having a recess for holding a solution at the bottom of the solution storage unit.
試料を含む溶液を収容する溶液収容部と、少なくとも溶液収容部の底部側に熱伝導性の第1層とを備えた反応デバイスと、
溶液収容部内の溶液の温度を調節する温度調節部と、を有し、
反応デバイスを複数備え、着脱可能であり、
溶液収容部の底部には溶液を保持する凸部を有することを特徴とする、反応装置。
A reaction device including a solution storage unit that stores a solution containing a sample, and a thermally conductive first layer at least on the bottom side of the solution storage unit;
A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the solution in the solution storage unit,
It is equipped with multiple reaction devices and is detachable.
A reaction apparatus having a convex part for holding a solution at a bottom part of the solution storage part.
請求項12または13に記載の反応装置であって、
上記温度調整部は、個別温調可能な複数の温調部が隣接して成ることを特徴とする、反応装置。
A reactor according to claim 12 or 13,
The temperature adjusting unit comprises a plurality of temperature control units that can be individually temperature-adjusted and are adjacent to each other.
請求項14に記載の反応装置であって、
反応デバイスを移動させる駆動部を備え、反応デバイスは駆動部によって温調部間を移動することを特徴とする、反応装置。
15. A reactor according to claim 14, wherein
A reaction apparatus comprising a drive unit for moving a reaction device, wherein the reaction device is moved between temperature control units by the drive unit.
請求項12または13に記載の反応装置であって、
反応デバイスは、温度調整部上で移動可能であることを特徴とする、反応装置。
A reactor according to claim 12 or 13,
A reaction device characterized in that the reaction device is movable on the temperature adjustment unit.
請求項12または13に記載の反応装置であって、
反応デバイスには溶液収容部が複数設けられ、各溶液収容部は円弧状に配置されていることを特徴とする、反応装置。
A reactor according to claim 12 or 13,
The reaction device is provided with a plurality of solution storage portions, and each solution storage portion is arranged in an arc shape.
請求項17に記載の反応装置であって、
溶液収容部の平面形状が上記円弧状に沿って湾曲した長円形状であることを特徴とする、反応装置。
A reactor according to claim 17,
The reaction apparatus characterized in that the planar shape of the solution storage part is an oval shape curved along the arc shape.
請求項12または13に記載の反応装置であって、
励起光を照射して、蛍光を観察する光学ユニットを有することを特徴とする、反応装置。
A reactor according to claim 12 or 13,
A reaction apparatus comprising an optical unit for irradiating excitation light and observing fluorescence.
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