JP4894684B2 - 反応容器プレート及び反応処理方法 - Google Patents
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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。
本発明の反応容器プレートでは、反応容器及び封止容器は封止されているので、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、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。
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。
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。
さらに、反応容器プレート使用時には、第2突起流路の先端が第2貫通可能部を介して封止容器エアー抜き空間内に挿入されることによって封止容器と封止容器エアー抜き流路が接続されるので、封止容器主空間への液体の注入や封止容器主空間からの液体の吸引の際に、封止容器と封止容器エアー抜き流路の間で気体を流通させることができ、封止容器主空間への液体の注入及び封止容器主空間からの液体の吸引を円滑に行なうことができる。
さらに、封止容器と封止容器流路及び封止容器エアー抜き流路を分離した状態で反応容器プレートを保存することができるので、封止容器主空間に試薬や希釈水などの液体や試薬などの粉末状の固体を予め封入して保存しておいても、保存時にその液体や固体が封止容器流路に入り込むことはない。
さらに、封止容器主空間に予め液体を封入しておいても、封止容器と封止容器流路を分離した状態で反応容器プレートを保存しておけば、封止容器流路を介しての封止容器主空間内の液体の蒸発を防止することができる。そして、封止容器主空間内に予め封入されている液体が試薬である場合は、その試薬の濃縮を防止することができる。
さらに、封止容器主空間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。
切替えバルブはロータリー式バルブとすることができる。その場合、ロータリー式バルブの回転中心にシリンジにつながるポートを配置すれば、流路構成が簡単になる。
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。
さらに、反応容器に接続された反応容器エアー抜き流路を備えているので、注入流路を介しての反応容器への液体の注入の際に反応容器と反応容器エアー抜き流路の間で気体を流通させることができる。これにより、反応容器への液体の注入を円滑に行なうことができる。また、反応容器エアー抜き流路は、反応容器への液体の注入の際に、反応容器エアー抜き流路から反応容器内の気体を吸引して反応容器内を減圧させて液体を注入させる注入方法に用いることもできる。
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。
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に対応して表面に設けられた溝59b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。
図1(A)に示した切替えバルブ63の位置は、シリンジ流路51cは流路13a,35a,37a,39aのいずれにも接続されておらず、エアー抜き流路53bも流路23a,25a,35b,37b,39bのいずれとも接続されていない初期状態の位置を示している。
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を回転させてサンプル流路35aとシリンジ流路51cを接続し、サンプル容器エアー抜き流路35bをエアー抜き流路53bに接続する。このとき、エアー抜き流路37b,39bもエアー抜き流路53bに接続される。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。
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。
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15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16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15、図16又は図17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。
図18は反応容器プレートのさらに他の実施例を示す図であり(A)は概略的な平面図、(B)は(A)のH−H位置での断面に計量流路15、注入流路17、反応容器エアー抜き流路19,21、液体ドレイン空間29、エアードレイン空間31及びベローズ53の断面を加えた概略的な断面図、(C)はシリンジ51及びベローズ53近傍を拡大して示す概略的な断面図である。図19は切替えバルブの概略的な分解図であり、(A)はシール板の平面図及び断面図、(B)はロータアッパーの平面図及び断面図、(C)はロータベースの平面図及び断面図を示す。
シリンジ87は、容器ベース3及び容器ボトム55に形成された貫通孔内に配置されたシリンダ87aと、シリンダ87a内に配置されたプランジャ87bとカバー体87dにより形成されている。
切替えバルブ95は、円盤状のシール板89、ロータアッパー91及びロータベース93によって形成されている。切替えバルブ95はロック65により容器ボトム55に取り付けられている。
シリンダ87aの吐出口を構成する、ロータアッパー91の貫通孔91dは、ロータベース93の溝93a及びロータアッパー91の貫通孔91aを介して、シール板89の貫通孔89aに接続される。
封止空間87e(図18参照)は、シリンジエアー抜き流路53c、ロータベース93の溝93b、ロータアッパー91の貫通孔91c及び貫通溝91bを介して、シール板89の貫通溝89bに接続される。
切替えバルブ95の回転により、シリンダ87aの吐出口を構成する、ロータアッパー91の貫通孔91dが溝93a、貫通孔91a及び貫通孔89aを介して、流路13a,35a,37a,39aのいずれかに接続される。
また、貫通孔91dが流路13a,35a,37a,39aのいずれかに接続されるのと同時に、エアー抜き流路53bが貫通溝89b,91bを介して流路23a,25a,35b,37b,39bのうちの少なくともいずれかに接続される。このとき、封止空間87eはシリンダエアー抜き流路53c、溝93b、貫通孔91c及び貫通溝89b,91bを介してエアー抜き流路53bに接続される。
また、流路に継ぎ目がある場合には、継ぎ目部分で液体や気体の漏れが発生したり、継ぎ目部分に液だまりが発生したりすることがある。この実施例ではシリンダ87aとロータアッパー91は一体成形されているので、シリンジ87と切替えバルブ95の間に流路の継ぎ目が無く、シリンジ87と切替えバルブ95の間での漏れや液だまりの発生を無くすことができる。
また、継ぎ目部分での液だまりが発生すると、送液する液体の容量減少の懸念や、液だまりの液体と送液される他の液体との混合による液体のキャリーオーバーや汚染、濃度変動の懸念などが生じるが、この実施例ではシリンジ87と切替えバルブ95の間でのこれらの懸念もなくすことができる。
例えば反応容器プレート1全体の平面サイズの制限からシリンダ51aの上端面を反応容器プレート1全体の上面から突出して配置しなければならない場合であっても、シリンダ87aの高さをシリンダ51aと同じ容量及び平面サイズでシリンダ51aに比べて低くすることができるので、シリンダ87aの上端面を反応容器プレート1全体の上面と同じ位置かそれよりも低い位置に配置することができる。これにより、シリンダの上端面が反応容器プレート全体の上面から突出している場合の不具合、例えば複数の反応容器プレートを積み重ねて保管する場合の不具合や、反応容器プレートの包装が大きくなる等の不具合をなくすことができる。
また、シリンダ87aの平面サイズをシリンダ51aと同じ容量でシリンダ51aに比べて小さくすれば、反応容器プレート1全体の平面サイズの縮小も可能である。
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、エアードレイン空間31、ドレイン空間エアー抜き流路25及び流路25a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
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
35c 係止ツメ(封止容器保持機構)
35d 突起流路
35e 第2突起流路
35g サンプル容器主空間(封止容器主空間)
35h サンプル容器エアー抜き流路(連結用流路)
35i サンプル容器エアー抜き空間(封止容器エアー抜き空間)
35j フィルム(貫通可能部)
35l フィルム(第2貫通可能部)
35m,35n 係止用溝(封止容器保持機構)
37 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
37c 係止ツメ(封止容器保持機構)
37d 突起流路
37e 第2突起流路
37g 試薬容器主空間(封止容器主空間)
37h 試薬容器エアー抜き流路(連結用流路)
37i 試薬容器エアー抜き空間(封止容器エアー抜き空間)
37j フィルム(貫通可能部)
37l フィルム(第2貫通可能部)
37m,37n 係止用溝(封止容器保持機構)
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
39c 係止ツメ(封止容器保持機構)
39d 突起流路
39e 第2突起流路
39g エアー吸引用容器主空間(封止容器主空間)
39h エアー吸引用容器エアー抜き流路(連結用流路)
39i エアー吸引用容器エアー抜き空間(封止容器エアー抜き空間)
39j フィルム(貫通可能部)
39l フィルム(第2貫通可能部)
39m,39n 係止用溝(封止容器保持機構)
41 セプタム(弾性部材)
51,87 シリンジ
51a,87a シリンダ
51b,87b プランジャ
51d,87d カバー体
51e,87e 封止空間
53 ベローズ(容量可変部)
53c シリンジエアー抜き流路
63,95 切替えバルブ
73 流路スペーサ
75 凸部
77 注入流路
79 反応容器エアー抜き流路
Claims (19)
- 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反応容器流路又は前記封止容器流路に接続するための切替えバルブと、
前記封止容器流路の前記封止容器側の端部に接続された突起状の突起流路と、
前記封止容器に接続される封止容器エアー抜き流路と、
前記封止容器エアー抜き流路の前記封止容器側の端部に接続された突起状の第2突起流路と、を備え、
前記封止容器は、封止容器主空間と、封止容器エアー抜き空間と、前記封止容器主空間及び前記封止容器エアー抜き空間を連通するための連通用流路と、を備え、
前記封止容器主空間は前記突起流路によって貫通可能な貫通可能部を反応容器プレート使用時に液体と接触する位置に備え、
前記封止容器エアー抜き空間は第2突起流路によって貫通可能な第2貫通可能部を備え、
前記連通用流路は前記封止容器主空間の上端に設けられており、
前記突起流路の先端が前記貫通可能部を介して前記封止容器主空間内に挿入されることによって前記封止容器と前記封止容器流路が接続され、
前記第2突起流路の先端が前記第2貫通可能部を介して前記封止容器エアー抜き空間内に挿入されることによって前記封止容器と前記封止容器エアー抜き流路が接続される反応容器プレート。 - 前記封止容器エアー抜き空間の内径は3mm以下である請求項1に記載の反応容器プレート。
- 前記封止容器、前記封止容器流路、前記突起流路、前記封止容器エアー抜き流路及び前記第2突起流路の組を複数備え、
前記切替えバルブは前記シリンジをいずれの前記封止容器流路にも接続可能なものである請求項1又は2に記載の反応容器プレート。 - 前記封止容器を、前記貫通可能部と前記突起流路が対向して配置され、かつ前記第2貫通可能部と前記第2突起流路が対向して配置される第1保持位置と、前記突起流路の先端が前記貫通可能部を介して前記封止容器主空間内に挿入され、かつ前記第2突起流路の先端が前記第2貫通可能部を介して前記封止容器エアー抜き空間内に挿入される第2保持位置とで保持する封止容器保持機構を備えている請求項1、2又は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。 - 前記反応容器に接続された反応容器エアー抜き流路をさらに備え、
前記反応容器流路は、貼り合わされた2枚の部材の接合面に形成された溝、又は前記溝及び前記基板に形成された貫通孔からなり、かつ、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、
前記主流路及び前記反応容器エアー抜き流路は密閉可能になっており、
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。 - 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11に記載の反応容器プレート。
- 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、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11又は12に記載の反応容器プレート。
- 前記注入流路の前記他端は前記反応容器の内側上面に突出して形成された凸部の先端に配置されており、前記凸部は先端部が基端部に比べて細くなっている請求項11から13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14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15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16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17のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
- 請求項11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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