JP4947057B2 - 反応容器プレート及びその反応処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は生物学的分析、生化学的分析、又は化学分析一般の分野において、医療や化学の現場において各種の解析や分析を行なうのに適する反応容器プレート及びその反応容器プレートを処理するための反応処理装置に関するものである。
生化学的分析や通常の化学分析に使用する小型の反応装置としては、マイクロマルチチャンバ装置が使用されている。そのような装置としては、例えば平板状の基板表面に複数のウエルを形成したマイクロタイタープレートなどのマイクロウエル反応容器プレートが用いられている（例えば特許文献１を参照。）。
特開２００５−１７７７４９号公報 特許第３４５２７１７号公報
従来のマイクロウエル反応容器プレートは、使用時には反応容器プレートの上面は大気に開放された状態となる。そのため、サンプルに外部から異物が進入する恐れがあるし、逆に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の処理装置を提供することを目的とするものである。
本発明にかかる反応容器プレートは、基板表面に開口部をもつ反応容器を備えた容器ベースと、上記容器ベースの表面に上記反応容器を覆って配置され、上記反応容器上で表面から裏面に貫通して形成された導入孔をもつ流路ベースと、上記流路ベース上に配置され、上記流路ベースと対向する面に空間を備え、その空間と上記流路ベースの表面により上記導入孔上を通る導入流路を形成するための流路カバーを備え、上記導入流路は密閉可能に形成されており、上記導入孔は上記導入流路内が上記導入流路に液体が導入されるときの導入圧力状態では上記液体を通さず上記導入流路内が上記導入圧力よりも大きく加圧された加圧状態のときに上記導入流路内の上記液体を上記反応容器側に通すものであり、上記流路カバーは少なくとも上記導入流路の一部分に対応する部分に可撓部を備え、上記導入流路に上記液体が導入された後、上記流路カバーの上記可撓部が上記流路ベース側に付勢されることにより上記導入流路内が加圧状態にされて上記液体が上記導入孔を通って上記反応容器に注入されるようにしたものである。
本発明の反応容器プレートにおいて、上記反応容器に連通して設けられたエアー抜き流路を備えているようにしてもよい。
さらに、上記導入流路に連続して設けられた密閉可能なドレイン空間を上記反応容器の配置位置とは異なる位置に備え、上記エアー抜き流路は上記ドレイン空間に接続されているようにしてもよい。
また、上記導入孔は一部分の内径が上記流路カバー側の上記流路ベース表面での内径に比べて狭くなっているようにしてもよい。
上記導入孔の狭くなっている部分の内径は１μｍ（マイクロメートル）〜２ｍｍ（ミリメートル）である例を挙げることができる。
本発明の反応容器プレートにおいて、上記容器ベースに複数の上記反応容器を備え、それらの反応容器上にそれぞれ上記導入孔を備え、上記導入流路は複数の上記導入孔上を通って形成されているようにしてもよい。
また、上記流路ベースは上記反応容器プレートと対向する面に上記反応容器内に突出する凸部を備え、上記凸部は先端部が基端部に比べて細くなっており、上記導入孔は上記凸部を通って形成されているようにしてもよい。
また、上記流路ベースは少なくとも上記導入孔及びその周囲部が弾性部材からなり、上記導入孔は上記導入流路内が上記導入圧力状態では上記液体を通さない程度に弾性的に閉じており、上記導入流路内が上記加圧状態では上記液体を通す程度に弾性的に開くものであるようにしてもよい。
また、上記容器ベースはサンプル液を収容するためのサンプル容器も備えているようにしてもよい。
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ようにしてもよい。
さらに、上記サンプル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。
また、上記容器ベースはサンプル液の反応に使用される試薬を予め収容しフィルムで封止されているか、又は開閉可能なキャップを備えて試薬を注入できるようになった１もしくは複数の試薬容器も備えているようにしてもよい。試薬容器を被って試薬を封止しているフィルムは尖端の鋭利な分注器具で貫通可能なものであるものを例として挙げることができる。
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とすることができる。
この反応容器プレートが遺伝子の分析を対象とする場合には、反応容器プレートは遺伝子増幅反応を行なうための遺伝子増幅容器を備えていることが好ましい。遺伝子増幅容器は所定の温度サイクルで温度制御するのに適した形状になっていることが好ましい。なお、反応容器を遺伝子増幅部とすることもできる。遺伝子増幅反応にはＰＣＲ法やＬＡＭＰ法などを含む。
また、上記サンプル容器内の液体を攪拌し、もしくは上記サンプル容器内の液体を上記導入流路に導入し、又はそれらの両方を行なうためのシリンジを備えているようにしてもよい。
さらに、上記シリンジを上記導入流路又は上記サンプル容器に切り替えて接続するための切替えバルブを備えているようにしてもよい。
また、上記シリンジは、上記サンプル容器内の液体を攪拌し、上記サンプル容器内の液体を上記導入流路又は上記試薬容器に導入し、もしくは上記試薬容器内の液体を上記導入流路に導入し、又はそれらの複数の処理を行なうようにしてもよい。
さらに、上記シリンジを上記導入流路、上記サンプル容器又は上記試薬容器に切り替えて接続するための切替えバルブを備えているようにしてもよい。
さらに、上記切替えバルブの例としてはロータリー式バルブを挙げることができる。
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。
この反応容器プレートを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とする場合には、予め遺伝子増幅反応を行なったサンプルをこの反応容器プレートに導入してもよく、又はこの反応容器プレートの反応容器が遺伝子増幅反応を行なうことができるように、予め遺伝子増幅試薬が収容されるか、遺伝子増幅試薬を分注するように構成することができる。
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２参照。）。
また、上記容器ベースは上記反応容器の底部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ようにしてもよい。
また、上記反応容器は上記導入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。
また、上記プローブは蛍光標識されたものでもよい。
本発明にかかる反応容器プレートの反応処理装置は本発明の反応容器プレートを処理するための装置であって、上記流路カバーの上記可撓部を上記流路ベース側に付勢するための付勢機構を備えている。
本発明の反応容器プレート及び反応処理装置では、容器ベースの反応容器が流路ベースにより覆われ、流路ベースと流路カバーにより密閉可能な導入流路が形成され、導入流路に液体が導入された後、流路カバーの可撓部が流路ベース側に付勢されることにより導入流路内が加圧状態にされて液体が導入孔を通って反応容器に注入されるようにしたので、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。
また、反応容器に連通して設けられたエアー抜き流路を備えているようにすれば、液体が導入孔を通って反応容器に注入される際に反応容器内の気体をエアー抜き流路から反応容器外へ排出することができる。これにより、反応容器への液体の注入に起因する反応容器内圧の上昇を低減することができ、エアー抜き流路がない場合に比べて、液体を反応容器内に分注しやすくすることができる。
さらに、導入流路に連続して設けられた密閉可能なドレイン空間を反応容器の配置位置とは異なる位置に備え、エアー抜き流路はドレイン空間に接続されているようにすれば、エアー抜き流路を介しての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。
ところで、本発明の反応容器プレートで導入孔は導入流路内が導入圧力状態では液体を通さず導入流路内が導入圧力よりも大きく加圧された注入圧力状態のときに導入流路内の液体を反応容器側に通すものであることから、導入孔の内径を小さくする必要があるが、導入孔が均一な内径で形成されていると、導入流路内の液体を反応容器に分注する際に非常に大きな注入圧力を必要とする。特に、流路ベースに対する液体の接触角が大きい、例えば９０°以上の場合に大きな注入圧力を必要とする。
そこで、導入孔の一部分の内径が流路ベース表面での導入孔の内径に比べて狭くなっているようにすれば、導入孔の流路カバー側の流路ベース表面での内径を大きくすることができ、導入孔が均一な内径で形成されている場合に比べて小さい注入圧力で液体を反応容器に分注することができる。
本発明の反応容器プレートにおいて、容器ベースに複数の反応容器を備え、それらの反応容器上にそれぞれ導入孔を備え、導入流路は複数の導入孔上を通って形成されているようにすれば、複数の反応容器に同時に液体を注入することができる。
また、流路ベースは反応容器プレートと対向する面に反応容器内に突出する凸部を備え、凸部は先端部が基端部に比べて細くなっており、導入孔は凸部を通って形成されているようにすれば、導入孔を通って反応容器に注入される液体が反応容器に滴下しやすくなる。
また、流路ベースは少なくとも導入孔及びその周囲部が弾性部材からなり、導入孔は導入流路内が導入圧力状態では液体を通さない程度に弾性的に閉じており、導入流路内が加圧状態では液体を通す程度に弾性的に開くようにすれば、導入流路内が加圧状態時に導入流路内の液体を反応容器に確実に注入することができる。
また、容器ベースはサンプル液を収容するためのサンプル容器も備えているようにすれば、サンプルを収容するための容器を別途準備する必要がなくなる。
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、サンプル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すれば、サンプル容器にサンプル前処理液又は試薬を分注する必要がなくなる。
また、容器ベースはサンプル液の反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された１つ又は複数の試薬容器も備えているようにすれば、試薬を収容するための容器を別途準備する必要がなくなる。
また、容器ベースは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ようにすれば、測定対象の遺伝子を微量にしか含んでいないサンプル液でもＰＣＲ法やＬＡＭＰ法など遺伝子増幅反応によって反応容器プレート上で遺伝子を増幅して分析精度を高めることができるようになる。
また、サンプル容器内の液体を攪拌し、もしくはサンプル容器内の液体を導入流路に導入し、又はそれらの両方を行なうためのシリンジを備えているようにすれば、シリンジを別途準備する必要がなくなる。
さらに、シリンジを導入流路又はサンプル容器に切り替えて接続するための切替えバルブを備えているようにすれば、シリンジ及び切替えバルブにより、サンプル容器内の液体の攪拌や、サンプル容器内の液体の上記導入流路への導入を行なうことができる。
また、容器ベースはサンプル液の反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された試薬容器も備え、シリンジは、サンプル容器内の液体を攪拌し、サンプル容器内の液体を導入流路又は試薬容器に導入し、もしくは試薬容器内の液体を導入流路に導入し、又はそれらの複数の処理を行なうようにすれば、シリンジを別途準備する必要がなくなる。
さらに、シリンジを導入流路、サンプル容器又は試薬容器に切り替えて接続するための切替えバルブを備えているようにすれば、サンプル容器内の液体の攪拌や、サンプル容器内の液体の導入流路又は試薬容器への導入、試薬容器内の液体の導入流路への導入を行なうことができる。
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。
さらにこの反応容器プレートが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となっている場合には、この反応容器プレートに注入され反応容器に導入されたサンプルを密閉系で扱うことができるようになるので、この反応容器プレートの外側の環境を汚染することがなく、又外部からの侵入物によってサンプルが汚染されることを防止することもできる。
また、容器ベースは反応容器の底部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ようにすれば、反応容器内の液体を他の容器へ移動させることなく光学的に測定することができる。
反応容器プレートの一実施例を示す平面図である。 図１ＡのＡ−Ａ位置での断面に切替えバルブの断面を加えた断面図である。 同実施例を分解して示す断面図及び切替えバルブの分解斜視図である。 同実施例の反応容器を拡大して示した断面図である。 同実施例のサンプル容器を拡大して示した平面図である。 図４ＡのＢ−Ｂ位置での断面図である。 同実施例の試薬容器を拡大して示した平面図である。 図５ＡのＣ−Ｃ位置での断面図である。 反応処理装置の一実施例を反応容器プレートの実施例とともに示す断面図である。 サンプル容器からサンプル液を導入流路に導入する動作を説明するための、切替えバルブの接続状態を示す平面図である。 図７に続く動作を説明するための切替えバルブの接続状態を示す平面図である。 図８に続く動作を説明するための切替えバルブの接続状態を示す平面図である。 導入流路内に液体を導入した後の動作を説明するための、反応容器近傍を拡大して示す断面図であり、導入流路内に液体が導入された状態を示す。 図導入流路内に液体を導入した後の動作を説明するための、反応容器近傍を拡大して示す断面図であり、反応容器内に液体が分注された状態を示す。 反応容器プレートの他の実施例を示す平面図である。 図１１ＡのＤ−Ｄ位置での断面図である。 反応容器プレートのさらに他の実施例の反応容器近傍を拡大して示した断面図である。 反応容器プレートのさらに他の実施例の反応容器近傍を拡大して示した断面図である。
符号の説明
１ 反応容器プレート
３ 容器ベース
５ 反応容器
１１ 流路ベース
１１ａ 凸部
１１ｂ 導入孔
１２ 導入孔
１２ａ 流路
１２ｂ 流路
１３ 流路カバー
１５ 導入流路
１７ サンプル容器
１９ 試薬容器
３３ シリンジ
４７ 切替えバルブ
５９ 流路ベース
６０ 導入孔
６０ａ 流路
６０ｂ 流路
図１Ａは反応容器プレートの一実施例を示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ位置での断面に切替えバルブの断面を加えた断面図である。図２はこの実施例を分解して示す断面図及び切替えバルブの分解斜視図である。図３はこの実施例の反応容器を拡大して示した断面図である。図４Ａはサンプル容器を拡大して示した平面図、図４Ｂは図４ＡのＢ−Ｂ位置での断面図である。図５Ａは試薬容器を拡大して示した平面図、図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ位置での断面図である。
図１から図５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。
反応容器プレート１は容器ベース３の一表面に開口部をもつ複数の反応容器５を備えている。この実施例では６×６個の反応容器５がマトリクス状に配列されている。この実施例では反応容器５内に試薬７及びワックス９が収容されている。
反応容器５を含む容器ベース３の材質は特に限定されるものではないが、反応容器プレート１を使い捨て可能として用いる場合には、安価に入手可能な素材があることが好ましい。そのような素材として、例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材が好ましい。反応容器５又は別途設けた検知部で検出を吸光度、蛍光、化学発光又は生物発光などにより行なう場合には、底面側から光学的な検出ができるようにするために光透過性の樹脂で形成されていることが好ましい。特に蛍光検出を行なう場合には、容器ベース３の材質として低自蛍光性（それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと）で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されていることが好ましい。容器ベース３の厚さは０．２〜４.０ｍｍ、好ましくは１.０〜２.０ｍｍである。蛍光検出用の低自蛍光性の観点からは容器ベース３の厚さは薄い方が好ましい。
図１及び図３を参照して説明すると、容器ベース３上に反応容器５の配列領域を覆って流路ベース１１（図１Ａでの図示は省略している。）が配置されている。流路ベース１１は弾性材料、例えばシリコーンゴムやＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなる。流路ベース１１の厚みは例えば１.０ｍｍである。流路ベース１１は容器ベース３と対向する面に反応容器５内に突出している凸部１１ａを反応容器５ごとに備えている。凸部１１ａは断面が略台形に形成されており、例えば基端部の幅は１．０〜２.８ｍｍ、先端部の幅は０．２〜０.５ｍｍであり、先端部が基端部に比べて細くなっている。
流路ベース１１は凸部１１ａの先端部から反対側の面に貫通している導入孔１１ｂを凸部１１ａの形成位置ごとに備えている。導入孔１１ｂは流路ベース１１材料の弾力により、液体を通さない程度に閉じている。
流路ベース１１上に流路カバー１３（図１Ａでの図示は省略している。）が配置されている。流路カバー１３は例えば厚みが０．２〜０．５ｍｍの可撓性材料、例えばシリコーンゴムやＰＤＭＳによって形成されている。流路カバー１３は流路ベース１１と対向する面に凹部を備え、その凹部と流路ベース１１の表面によって導入流路１５が形成されている。導入流路１５は３６個の導入孔１１ｂ上を全部通って形成されている。また、導入流路１５の反応容器５に対応する部分は幅が広く形成されている。
図３においては反応容器５の配列領域の容器ベース３の表面に反応容器に連通しているエアー抜き流路５ａが反応容器５ごとに形成されている。さらに、紙面垂直方向に並び、複数のエアー抜き流路５ａに連通している溝からなるエアー層５ｂが複数形成されている。複数のエアー層５ｂは図示しない領域で連通している。エアー抜き流路５ａ及びエアー層５ｂは流路ベース１１で覆われている。エアー抜き流路５ａは例えば幅５〜５００μｍ、深さ５〜５００μｍの寸法で形成されている。
図１及び図４を参照して説明すると、反応容器５の配列領域とは異なる位置で容器ベース３の表面にサンプル容器１７、試薬容器１９，２１が形成されている。
サンプル容器１７近傍の容器ベース３に、サンプル容器１７の底部から裏面に貫通しているサンプル流路１７ａと表面から裏面に貫通しているサンプルエアー抜き流路１７ｂが形成されている。サンプル容器１７の開口部周囲の容器ベース３上に突起部１７ｃが配置されている。エアー抜き流路１７ｂ上の突起部１７ｃに貫通孔からなるサンプルエアー層１７ｄが形成されている。突起部１７ｃの表面にサンプル容器１７とサンプルエアー層１７ｄを連通しているサンプルエアー抜き流路１７ｅが形成されている。エアー抜き流路１７ｅは例えば幅５〜２００μｍ、深さ５〜２００μｍの寸法に形成されている。突起部１７ｃ上にサンプル容器１７及びエアー層１７ｄを覆って弾性部材であるセプタム２３が形成されている。セプタム２３は例えばシリコーンゴムやＰＤＭＳによって形成されており、尖端が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ができる。セプタム２３上に、サンプル容器１７に対応して開口部をもち、セプタム２３を固定するためのセプタムストッパ２５が配置されている。この実施例ではサンプル容器１７内に予め試薬２７が収容されている。
試薬容器１９近傍の容器ベース３に、試薬容器１９の底部から裏面に貫通している試薬流路１９ａと表面から裏面に貫通している試薬エアー抜き流路１９ｂが形成されている。試薬容器１９の開口部周囲の容器ベース３上に突起部１９ｃが配置されている。エアー抜き流路１９ｂ上の突起部１９ｃに貫通孔からなる試薬エアー層１９ｄが形成されている。突起部１９ｃの表面に試薬容器１９と試薬エアー層１９ｄを連通している試薬エアー抜き流路１９ｅが形成されている。エアー抜き流路１９ｅは例えば幅５〜２００μｍ、深さ５〜２００μｍの寸法に形成されている。突起部１９ｃ上に試薬容器１９及びエアー層１７ｄを覆って例えばアルミニウムからなるフィルム２９が形成されている。試薬容器１９内に試薬３１が収容されている。
詳細な図示は省略するが、試薬容器２１は試薬容器１９と同様の構成をもつ。すなわち、試薬容器２１近傍の容器ベース３に、試薬容器２１の底部から裏面に貫通している試薬容器流路２１ａと表面から裏面に貫通している試薬容器エアー抜き流路２１ｂが形成されている。試薬容器２１の開口部周囲の容器ベース３上にエアー抜き流路及びエアー層を備えたスペーサが配置されている。その突起部上に例えばアルミニウムからなるフィルムが形成されている。
図１及び図２を参照して説明を続けると、反応容器５の配列領域、容器１７，１９，２１とは異なる位置の容器ベース３の表面にシリンジ３３が設けられている。シリンジ３３は容器ベース３に形成されたシリンダ３３ａとシリンダ３３ａ内に配置されたプランジャ３３ｂにより形成されている。容器ベース３にシリンダ３３ａの底部から裏面に貫通しているシリンダ流路３３ｃが形成されている。
容器ベース３には、表面から裏面に貫通している導入流路１５ａ、ドレイン流路１５ｂ及びエアー抜き流路３５も形成されている。導入流路１５ａは流路ベース１１に設けられた貫通孔を介して流路ベース１１、流路カバー１３間の導入流路１５の一端に接続されている。ドレイン流路１５ｂは流路ベース１１に設けられた他の貫通孔を介して導入流路１５の他端に接続されている。ドレイン流路１５ｂにドレイン空間１５ｃが設けられている。図３を参照して説明したエアー層５ｂはドレイン空間１５ｃに接続されている。
反応容器５の配列領域とは異なる位置で容器ベース３の裏面に容器ボトム３７が取り付けられている。容器ボトム３７は流路１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ，１９ａ，１９ｂ，２１ａ，２１ｂ，３３ｃ，３５を所定のポート位置に導くためのものである。
容器ボトム３７の容器ベース３とは反対側の面に円盤状のシール板４１、ロータアッパー４３及びロータベース４５からなるロータリー式の切替えバルブ４７が設けられている。切替えバルブ４７はロック４９により容器ボトム３７に取り付けられている。
シール板４１は、周縁部近傍の同心円上に流路１５ａ，１７ａ，１９ａ，２１ａに対応して設けられた４つの貫通孔と、それよりも内側の同心円上に流路１５ｂ，１７ｂ，１９ｂ，２１ｂ，３５に対応して設けられた１つの貫通溝と、中心に設けられシリンジ流路３３ｃに連通する貫通孔を備えている。
ロータアッパー４３は、流路１５ａ，１７ａ，１９ａ，２１ａのいずれかに接続される１つの貫通穴と、シール板４１の貫通溝に対応して表面に設けられた溝と、中心に設けられシリンジ流路３３ｃに連通する貫通孔を備えている。
ロータベース４５はその表面に、ロータアッパー４３の中心と周縁部に配置された２つの貫通孔を接続するための溝を備えている。
切替えバルブ４７の回転により、シリンジ流路３３ｃが流路１５ａ，１７ａ，１９ａ，２１ａのいずれかに接続されるのと同時に、エアー抜き流路３５が流路１５ｂ，１７ｂ，１９ｂ，２１ｂ，３５のいずれか又はそれらのうちの複数に接続される。
図１Ａに示した切替えバルブ４７の状態はシリンジ流路３３ｃが流路１５ａ，１７ａ，１９ａ，２１ａのいずれにも接続されず、エアー抜き流路３５も流路１５ｂ，１７ｂ，１９ｂ，２１ｂ，３５のいずれとも接続されていない初期状態を示している。流路１５ａ，１５ｂはいずれのポートとも接続されていないので、導入流路１５は密閉された状態になっている。
図６は図１に示した反応容器プレートを処理するための反応処理装置を反応容器プレートとともに示す断面図である。反応容器プレート１の構造は図１と同じなのでその説明は省略する。
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５１と、シリンジ３３を駆動するための駆動ユニット５３と、流路カバー１３を流路ベース１１側へ付勢するための付勢機構５５を備えている。付勢機構５５は反応容器５の周囲に対応する位置の流路カバー１３を押さえつける第１ユニット５５ａと、反応容器５の上方の流路カバー１３を押さえつける第２ユニット５５ｂを備えている。また、切替えバルブ駆動ユニット（図示は省略）も備えている。
図７から図９は、サンプル容器１７からサンプル液を導入流路１５に導入する動作を説明するための図であり、切替えバルブ４７の接続状態を示す平面図である。図１及び図６から図９を参照してこの動作を説明する。
駆動ユニット５３をシリンジ３３に接続する。
図７に示すように、図１Ａに示した切替えバルブ４７の状態から切替えバルブ４７を回転させてサンプル流路１７ａとシリンジ流路３３ｃを接続し、エアー抜き流路１７ｂをエアー抜き流路３５に接続する。このとき、エアー抜き流路１９ｂ，２１ｂもエアー抜き流路３５に接続される。
図示しない尖端が鋭利な分注器具を用い、サンプル容器１７上のセプタム２３を貫通してサンプル液をサンプル容器１７内に分注する。サンプル液を分注後、分注器具を引き抜く。分注器具を引き抜いたときのセプタム２３の貫通孔はセプタム２３の弾性により閉じられる。
シリンジ３３を摺動させてサンプル容器１７内のサンプル液及び試薬２７を混合させる。その後、サンプル容器１７内の混合液を切替えバルブ４７内の流路、シリンジ流路３３ｃ及びシリンジ３３内に吸引する。このとき、サンプル容器１７はエアー抜き流路１７ｂ及び切替えバルブ４７を介してエアー抜き流路３５に接続されているので、サンプル容器１７内の減圧はない。
図８に示すように、切替えバルブ４７を回転させて試薬流路１９ａとシリンジ流路３３ｃを接続し、エアー抜き流路１９ｂをエアー抜き流路３５に接続する。切替えバルブ４７内の流路、シリンジ流路３３ｃ及びシリンジ３３内に吸引した混合液を試薬容器１９内に分注し、さらに試薬３１と混合する。その混合液を切替えバルブ４７内の流路、シリンジ流路３３ｃ及びシリンジ３３内に吸引する。なお、ここで説明する動作では試薬容器２１を使用しない。
図９に示すように、切替えバルブ４７を回転させて導入流路１５ａとシリンジ流路３３ｃを接続し、ドレイン流路１５ｂをエアー抜き流路３５に接続する。これにより、シリンジ３３、導入流路１５ａ，１５、ドレイン流路１５ｂ及びエアー抜き流路３５が連通する。切替えバルブ４７内の流路、シリンジ流路３３ｃ及びシリンジ３３内に吸引した混合液を導入流路１５ａ内に分注し、さらに導入流路１５内に分注する。導入流路１５を介してドレイン流路１５ｂに到達した混合液はドレイン空間１５ｃに溜まる。
図１０Ａ、図１０Ｂは、導入流路１５内に液体を導入した後の動作を説明するための、反応容器近傍を拡大して示す断面図であり、図１０Ａは導入流路１５内に液体が導入された状態、図１０Ｂは反応容器内に液体が分注された状態を示す。
図１０Ａに示すように、導入流路１５内に混合液５７が導入されている。
切替えバルブ４７の接続位置が図９に示した位置の状態で、図１０Ｂに示すように、付勢機構５５を反応容器プレート１側へ移動させると、第２ユニット５５ｂよりも反応容器プレート１側に配置された第１ユニット５５ａが流路カバー１３の反応容器５の周囲に対応する部分を流路ベース１１に押し付ける。これにより、導入孔１１ｂ上を含んで反応容器５上で、混合液５７が収容された密閉導入流路空間が形成される。
さらに付勢機構５５を反応容器プレート１側へ移動させると、第２ユニット５５ｂが密閉導入流路空間上の流路カバー１３を流路ベース１１側へ付勢する。これにより、密閉導入流路空間の内圧が上昇し、導入孔１１ｂが弾性的に開き、混合液５７が反応容器５内に分注される。このとき、反応容器５はエアー抜き流路５ａ、エアー層５ｂ及びドレイン流路１５ｂ及びドレイン空間１５ｃを介してエアー抜き流路３５に接続されており、反応容器５内の気体はエアー抜き流路５ａ側へ移動できるようになっているので、反応容器５の内圧の上昇を低減することができ、混合液５７が反応容器５内に分注されやすくなっている。
付勢機構５５を反応容器プレート１とは反対側へ移動させると、導入流路１５内圧が低下し、導入孔１１ｂが弾性的に閉じる。その後、切替えバルブ４７を回転させて図１Ａの状態にすると、導入流路１５が密閉されるので混合液５７及び反応容器５内の液体が外部に漏れることはない。
温調機構５１により反応容器５を過熱してワックス９を融解させて混合液５７と試薬７を反応させる。なお、混合液５７を反応容器５内に分注する前に、温調機構５１により反応容器５を過熱してワックス９を融解させておき、反応容器５内に分注時にワックス９が融解しているようにしてもよい。
図１１Ａは反応容器プレートの他の実施例を示す平面図、図１１Ｂは図１１ＡのＤ−Ｄ位置での断面に切替えバルブの断面を加えた断面図である。図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。
この実施例が図１に示した実施例と異なる点は、シリンジ３３が切替えバルブ４７上に配置されている点である。これにより、切替えバルブ４７−シリンジ３３間の流路を無くすことができ、構造が簡単になる。また、切替えバルブ４７上の領域を有効に利用することができ、シリンジ３３を切替えバルブ４７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１の平面サイズの縮小化を図ることもできる。
図１２は反応容器プレートのさらに他の実施例の反応容器近傍を拡大して示す断面図である。この実施例は、流路ベースに形成された導入孔の形状以外の構成は図１から図５を参照して説明した上記実施例と同じである。
流路ベース１１に設けられた導入孔１２は、流路カバー１３側の流路ベース１１表面に設けられた流路１２ａと流路１２ａの底部から凸部１１ａの先端に貫通して設けられた流路１２ｂにより構成されている。流路１２ｂの内径は流路１２ａの流路ベース１１表面での内径に比べて狭くなっている。流路１２ｂは流路ベース１１材料の弾力により、液体を通さない程度に閉じている。流路ベース１１表面での流路１２ａの内径は例えは１００μｍ〜２ｍｍである。
これにより、接続孔１２の流路カバー１３側の流路ベース１１表面での内径を大きくすることができ、導入孔が均一な内径で形成されている場合に比べて小さい注入圧力で液体を反応容器５に分注することができる。
反応容器５内への液体の分注時には、図１０Ｂに示したのと同様に、流路１２ｂが弾性的に開き、液体が反応容器５内に分注される。
図１３は反応容器プレートのさらに他の実施例の反応容器近傍を拡大して示す断面図である。この実施例は、流路ベースの材質及び導入孔の形状以外の構成は図１から図５を参照して説明した上記実施例と同じである。
流路ベース５９は硬質材料、例えばＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）からなる。流路ベース５９は凸部１１ａの先端部から反対側の面に貫通している導入孔６０を凸部１１ａの形成位置ごとに備えている。導入孔６０は、流路カバー１３側の流路ベース５９表面に設けられた流路６０ａと、流路６０ａの底部から凸部１１ａの先端に貫通して設けられた流路６０ｂにより構成されている。流路６０ｂの内径は例えば１μｍ〜２ｍｍであり、流路６０ａの流路ベース１１表面での内径（例えば１００μｍ〜３ｍｍ）に比べて狭くなっている。
流路６０ｂは導入流路１５内が導入流路１５に液体が導入されるときの導入圧力状態では液体を通さず、導入流路１５内が導入圧力よりも大きく加圧された加圧状態のときに導入流路１５内の液体を反応容器５側に通す大きさに形成されている。例えば、導入流路１５に導入される液体が親水性である場合、流路６０ｂの内壁を疎水性材料により形成すれば、導入圧力時に液体が流路６０ｂを通って反応容器５へ導入させるのを抑制しやすくなる。ただし、流路６０ｂは内壁が疎水性材料により形成されたものに限定されるものではない。
この実施例では、接続孔６０の流路カバー１３側の流路ベース５９表面での内径を大きくすることができ、導入孔が均一な内径で形成されている場合に比べて小さい注入圧力で液体を反応容器５に分注することができる。
図１２及び図１３に示した実施例ではエアー抜き流路５ａ及びエアー層５ｂを備えているが、エアー抜き流路を備えていなくてもよい。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、形状、材料、配置、個数などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施例では、流路カバー１３全体が本発明の反応容器プレートの流路カバーの可撓部を構成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。流路カバーは、例えば導入孔に対応する部分のみに可撓性材料からなる可撓部を備えている構成など、少なくとも一部分に可撓部を備え、その可撓部を流路ベース側に付勢することにより導入流路内が加圧状態にされて導入流路内の液体が導入孔を通って反応容器に注入されることができる構成であればどのような構成であってもよい。
また、上記実施例では、流路ベース１１全体が弾性材料によって形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば導入孔及びその周囲部のみが弾性部材によって形成されている構成など、流路ベースは、流路ベースに形成された導入孔が、導入流路内が導入流路に液体が導入されるときの導入圧力状態では液体を通さず導入流路内が導入圧力よりも大きく加圧された加圧状態のときに導入流路内の液体を反応容器側に通す構成であれば、どのような構成であってもよい。
また、上記実施例では付勢機構５５は流路カバー１３を流路ベース１１側へ付勢するものであるが、付勢機構５５に変えて加熱機構を設けてもよい。例えば、図１０において第２ユニット５５ｂを加熱機構とする。その場合、図１０Ａに示すように、導入流路１５内に混合液５７を導入するときに導入流路１５の内部空間の上部に空気層が存在するようにする。そして、図１０Ｂに示すように、第１ユニット５５ａを反応容器プレート１側へ移動させて第１ユニット５５ａにより流路カバー１３の反応容器５の周囲に対応する部分を流路ベース１１に押し付ける。これにより、導入孔１１ｂ上を含んで反応容器５上で、混合液５７が収容された密閉導入流路空間が形成される。その後、加熱機構とした第２ユニット５５ｂを密閉導入流路空間上の流路カバー１３に接触させる。これにより、密閉導入流路空間が加熱されてその内圧が上昇し、導入孔１１ｂが弾性的に開き、混合液５７が反応容器５内に分注される。
また、上記実施例では容器ベース３は１つの部品により形成されているが、容器ベースは複数の部品によって形成されていてもよい。
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１７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、流路ベース１１は必ずしも凸部１１ａを備えていなくてもよい。
また、上記実施例では、エアー抜き流路５ａはエアー層５ｂを介してドレイン空間１５ｃに接続されているが、これに限定されるものではない。エアー抜き流路は、反応容器内への液体の導入にともなう反応容器内圧の上昇を十分に低減できる構成であればよい。なお、エアー抜き流路は、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ために、外部雰囲気とは遮断されているか密閉可能な構成であることが好ましい。
また、容器ベース３に遺伝子増幅反応を行なうための遺伝子増幅容器を備えているようにしてもよい。例えば、試薬容器１９，２１のいずれか一方を空の状態にしておけば、遺伝子増幅容器として用いることができる。
また、反応容器５内に遺伝子増幅反応を行なうための試薬を収容しておけば、反応容器５内で遺伝子増幅反応を行なうことができる。
また、導入流路１５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。
本発明は種々の化学反応や生物化学反応の測定に利用することができる。

Claims (23)

  1. 基板表面に開口部をもつ反応容器を複数個備えた容器ベースと、
    前記容器ベースの表面に前記反応容器を覆って配置された流路ベースであって、該流路ベースは前記反応容器のそれぞれの位置で表面から裏面に貫通して形成された反応容器ごとの導入孔をもつ流路ベースと、
    前記流路ベース上に配置され、前記流路ベースと対向する面に空間を備え、その空間と前記流路ベースの表面により全ての前記導入孔上を通るように構成された１つの共通の導入流路を形成するための流路カバーを備え、
    前記導入流路は密閉可能に形成されており、
    前記流路カバーは前記導入流路において前記導入孔のそれぞれに対向する部分に前記導入孔側が凹んだ凹部を有する可撓部を備え、前記可撓部は前記凹部の反対側から前記流路ベース側に上方から垂直方向に機械的に押しつけられることにより変形できるものであり、
    前記導入孔のそれぞれは、前記導入流路内が前記導入流路に液体が導入されるときの導入圧力状態では液体を通さず、前記導入流路が密閉された状態で前記可撓部が押しつけられて変形し前記導入流路内が前記導入圧力よりも大きく加圧された加圧状態のときに前記導入流路内の液体を前記反応容器側に通すように形成されており、
    前記導入流路に液体が導入された後、前記流路カバーの前記可撓部が前記流路ベース側に押しつけられることにより前記導入流路内が加圧状態にされて前記導入流路内の液体が前記導入孔のそれぞれを通って全ての前記反応容器に同時に注入される反応容器プレート。
  2. 前記反応容器に連通して設けられたエアー抜き流路をさらに備えている請求項１に記載の反応容器プレート。
  3. 前記導入流路に連続して設けられた密閉可能なドレイン空間を前記反応容器の配置位置とは異なる位置に備え、
    前記エアー抜き流路は前記ドレイン空間に接続されている請求項２に記載の反応容器プレート。
  4. 前記導入孔の一部分の内径が前記流路カバー側の前記流路ベース表面での前記導入孔の内径に比べて狭くなっている請求項１、２又は３のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
  5. 前記導入孔の狭くなっている部分の内径は１μｍ〜２ｍｍである請求項４に記載の反応容器プレート。
  6. 前記流路ベースは前記反応容器プレートと対向する面に前記反応容器内に突出する凸部を備え、
    前記凸部は先端部が基端部に比べて細くなっており、
    前記導入孔は前記凸部を通って形成されている請求項１から５のいずれかに記載の反応容器プレート。
  7. 前記流路ベースは少なくとも前記導入孔及びその周囲部が弾性部材からなり、
    前記導入孔は前記導入流路内が前記導入圧力状態では前記液体を通さない程度に弾性的に閉じており、前記導入流路内が前記加圧状態では前記液体を通す程度に弾性的に開くものである請求項１から６のいずれかに記載の反応容器プレート。
  8. 前記容器ベースはサンプル液を収容するためのサンプル容器も備えている請求項１から７のいずれかに記載の反応容器プレート。
  9. 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８に記載の反応容器プレート。
  10. 前記サンプル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９に記載の反応容器プレート。
  11. 前記容器ベースはサンプル液の反応に使用される試薬を予め収容しフィルムで封止されているか、又は開閉可能なキャップを備えて試薬を注入できるようになった１もしくは複数の試薬容器も備えている請求項１から１０のいずれかに記載の反応容器プレート。
  12. 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１１のいずれかに記載の反応容器プレート。
  13. 前記容器ベースは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１２のいずれかに記載の反応容器プレート。
  14. 前記サンプル容器内の液体を攪拌し、もしくは前記サンプル容器内の液体を前記導入流路に導入し、又はそれらの両方を行なうためのシリンジを備えている請求項８から１３のいずれかに記載の反応容器プレート。
  15. 前記シリンジを前記導入流路又は前記サンプル容器に切り替えて接続するための切替えバルブを備えている請求項１４に記載の反応容器プレート。
  16. 前記シリンジは、前記サンプル容器内の液体を攪拌し、前記サンプル容器内の液体を前記導入流路又は前記試薬容器に導入し、もしくは前記試薬容器内の液体を前記導入流路に導入し、又はそれらの複数の処理を行なうものである請求項１５に記載の反応容器プレート。
  17. 前記シリンジを前記導入流路、前記サンプル容器又は前記試薬容器に切り替えて接続するための切替えバルブを備えている請求項１６に記載の反応容器プレート。
  18. 前記切替えバルブはロータリー式バルブである請求項１５、１６又は１７に記載の反応容器プレート。
  19. 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１８に記載の反応容器プレート。
  20. 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１９に記載の反応容器プレート。
  21. 前記容器ベースは前記反応容器の底部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２０のいずれかに記載の反応容器プレート。
  22. 前記反応容器は、前記導入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請求項１から２１のいずれか一項に記載の反応容器プレート。
  23. 請求項１から２２に記載の前記反応容器プレートを処理するための反応処理装置であって、
    前記流路カバーの前記可撓部を前記凹部の反対側から前記流路ベース側に上方から垂直方向に押しつけるための付勢機構を複数備え、
    前記付勢機構のそれぞれは前記反応容器のそれぞれの周囲に対応する位置の前記流路カバーを弾性的に押さえつける第１ユニットと、前記反応容器のそれぞれの上方の前記可撓部を弾性的に押さえつける第２ユニットとを備えており、
    前記付勢機構を反応容器プレート側へ移動させるとき前記第２ユニットが前記可撓部を押さえつける前に前記第１ユニットが前記流路カバーを前記流路ベースに押さえつけるように、前記第１ユニットが前記第２ユニットよりも反応容器プレート側に配置されている反応処理装置。
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