JP6578405B2 - Ｐｃｒ用容器及び試薬入りｐｃｒ用容器 - Google Patents

Description

この発明はＰＣＲ用容器及び試薬入りＰＣＲ用容器に関し、特に、ＤＮＡ検出装置によりＰＣＲを行う際に用いるＰＣＲ用容器及び試薬入りＰＣＲ用容器に関するものである。

従来から、特許文献１に開示されているように、ポリメラーゼ連鎖反応（本明細書において「ＰＣＲ」と称する）によりＤＮＡを増幅する際に用いられるＰＣＲ用容器が存在する。

図１３は従来のＰＣＲ用容器の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。

同図を参照して、ＰＣＲ用容器７１は、例えば透明なポリプロピレンからなり、水平断面が円形リング状であって、その底部８４にＰＣＲの際に検体及び試薬を収納して反応させる反応室８２を有する容器本体８１と、容器本体８１に嵌合自在な蓋体７６と、容器本体８１内部における蓋体７６の下面７７と反応室８２との間の箇所に収納される試薬カセット８６とから主に構成されている。

容器本体８１と蓋体７６とは、互いの上部外側面に設けられた雌ねじ部７９及び雄ねじ部８３によって密閉状態に嵌合自在である。蓋体７６と容器本体８１との嵌合を解除した開封状態において、容器本体８１内部への検体の注入や、試薬カセット８６の容器本体８１に対する取出し又は収納等が可能である。

図１４は図１３で示したＰＣＲ用容器の容器本体の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図であり、図１５は図１４で示した容器本体の外観形状を示す側面図である。

これらの図を参照して、容器本体８１は上方が開放された略円筒形状であって、その底部８４に有する反応室８２は、下方に向かって先細りの四角錐台形状であり、透明材料で構成されている。このように構成することで、ＰＣＲ後に増幅ＤＮＡの蛍光検出を行う際に、反応室８２の対向する面を貫通するように光を照射することで検出の安定性を向上させている。

図１６は図１３で示したＰＣＲ用容器の蓋体の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。

同図を参照して、蓋体７６は、例えばポリプロピレン等の合成樹脂からなり、その下面７７には、検体７２との接触によりその少なくとも一部を収納することができる上方に凹んだ凹部８０が形成されている。使用時には、矢印７８で示すように、蓋体７６の凹部８０を検体７２（例えば口腔内粘膜）に対して接触させることで、凹部８０に検体７２の一部（例えば標的ＤＮＡを含んだ唾液）を、実験器具等を用いることなく簡便に採取することができる。

図１７は図１３で示したＰＣＲ用容器の試薬カセットの外観形状を示す正面図であり、図１８は図１７で示したＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩラインの端面図であって、（１）は試薬を収納する前の状態であり、（２）は試薬を収納し封止した後の状態である。

これらの図を参照して、試薬カセット８６は、例えばポリプロピレン等の合成樹脂からなり、上下方向に貫通する円筒形状を基本骨格として構成されており、その側壁９４には、上下方向に延び試薬収納部９１ａ〜９１ｃにそれぞれ連通するスリット９３ａ〜９３ｃが形成されている。

又、試薬カセット８６の試薬収納部９１ａ〜９１ｃにおいては、ＰＣＲ前には固体状でありＰＣＲの加熱により溶融するパラフィン９５ａ〜９５ｃによって試薬７３ａ〜７３ｃを封止することができる。尚、パラフィンの融点は約５０℃に設定されている。即ち、試薬収納部９１ａ〜９１ｃの各々は、試薬７３ａ〜７３ｃの各々（それぞれ異なる試薬）を収納した状態で、上下方向の開口（図示せず）及びスリット９３ａ〜９３ｃをパラフィン９５ａ〜９５ｃ等の封止手段により封止することができる。

ＰＣＲ用容器７１の使用に際しては、図１８の（２）に示すように試薬収納部９１ａ〜９１ｃにあらかじめ試薬７３ａ〜７３ｃを収納して封止した状態の試薬カセット８６を、図１３で示したように容器本体８１内部に密閉収納し、更に容器本体８１にＰＣＲに必要な検体を収納してＰＣＲを行う。最高９０℃超にも達するＰＣＲの加熱により合成樹脂製の試薬カセット８６自体は溶けることなくパラフィン９５ａ〜９５ｃが溶け、試薬収納部９１ａ〜９１ｃが下方に開放される。そして、下方の反応室８２へ検体及び試薬７３ａ〜７３ｃが移動する。反応室８２において検体及び試薬が混合され、所定のＤＮＡ検出装置によりＰＣＲを進行させることができる。

ここで、試薬カセットから反応室へ検体又は試薬（蓋体の凹部を用いて検体を採取した場合は検体及び試薬の両方であって、蓋体の凹部を用いず検体を容器本体に直接収納した場合は試薬のみである。）が流れ込む箇所について説明する。

図１９は図１３で示したＸＩＸ−ＸＩＸラインの概略断面図である。

同図を参照して、図１３で示したような収納状態において、試薬カセット８７（上述した図１８の試薬カセット８６において、スリット９３が形成されていない態様のもの）の試薬収納部８８ａ〜８８ｃから、破線で描いた反応室８２の上縁８９に対して検体又は試薬が流れ込む。

特許第６２４３５６６号公報

しかしながら、上述した従来のＰＣＲ用容器は、図１９で示したように、従来のＰＣＲ用容器は、反応室８２の上縁８９の平面視投影面積が試薬収納部８８ａ〜８８ｃのそれよりも小さいものであった。そのため、ＰＣＲの際に反応室８２に流れ込む検体又は試薬の移動ルートが、出発地点（試薬収納部８８ａ〜８８ｃ）に対して到着地点（反応室８２の上縁８９）が狭い状態であり、検体又は試薬がスムーズに流れ込まない虞があった。

又、試薬カセット８６は平面視において回転対称形状であるため、図１９で示した状態と比べて周方向に回転した状態で収納される場合もある。このような場合、反応室８２の上縁８９が略矩形状であるのに対し、試薬収納部８８ａ〜８８ｃが円形状内部の一部分であることから平面視投影の適合面積が減少してしまうことで同様に検体又は試薬がスムーズに流れ込まない虞があった。

更に、図１３及び図１９で示すように、試薬カセット８６（その外面）と容器本体８１（その内面）との間には遊びとしての隙間８５が存在しており、試薬カセット８６が図１９で示した中央位置と比べて平面視においてやや逸れた位置に収納される場合もある。このような場合にも同様に検体又は試薬がスムーズに流れ込まない虞があった。

更に、ＰＣＲの際に検体又は試薬が表面張力により上述した隙間８５に誘導され、反応室へ流れ込む量が減少する虞があった。

以上のように、従来のＰＣＲ用容器は、ＰＣＲの際に試薬カセット８６の試薬収納部８８ａ〜８８ｃから反応室８２に検体又は試薬がスムーズに流れ込まない事態が発生する虞があり、ＰＣＲの安定性の向上、ひいてはＰＣＲ効率の向上といった点で未だ改善の余地があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＰＣＲの安定性が向上するＰＣＲ用容器及び試薬入りＰＣＲ用容器を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、ＰＣＲ用容器であって、ＰＣＲの際に検体及び試薬を収納して反応させる反応室をその底部に有する容器本体と、容器本体に嵌合自在であって、検体との接触によりその少なくとも一部を収納することができる上方に凹んだ凹部がその下面に形成された蓋体と、容器本体内部における蓋体と反応室との間の箇所に収納される試薬カセットとを備え、試薬カセットは、上下方向に開放された筒形状の基本骨格を備え、基本骨格の内部には試薬を収納することができる試薬収納部が形成されており、試薬収納部は、ＰＣＲ前には固体状でありＰＣＲの加熱により溶融する封止手段によって試薬を封止することができ、反応室の上縁は、平面視円形状であると共に、収納時の試薬収納部の外縁が、平面視円形状であり、反応室は、下方に向かって先細りの円錐形状であるものである。

このように構成すると、試薬カセットが周方向に回転した状態で容器本体に収納された場合でも、ＰＣＲの際に検体又は試薬が反応室に安定して流れ込む。又、反応室が半球状のものや円柱形状のものに比べて先端が鋭くなる。又、反応室部分の厚さを薄くすることが製造上容易となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、基本骨格の内部には、上下方向に延びる隔壁によって互いに仕切られその各々に試薬を収納することができる複数の試薬収納部が形成されており、隔壁の上端縁は、基本骨格の上端縁よりも下方に位置し、隔壁の上端縁と基本骨格の内周壁との接続箇所の隣接箇所の全周には、内方に突出するリブが形成されているものである。

このように構成すると、リブが封止手段の抜け止めとなる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明の構成において、反応室の上縁は、収納時の試薬収納部の下端の外縁の最大可動領域より外側に位置するように設定されているものである。

このように構成すると、試薬カセットが横方向にずれて収納された状態であっても反応室に安定して検体又は試薬が流れ込む。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の構成において、基本骨格の内部には、上下方向に延びる隔壁によって互いに仕切られその各々に試薬を収納することができる複数の試薬収納部が形成されており、隔壁の上端縁は、基本骨格の上端縁よりも下方に位置し、蓋体及び試薬カセットが容器本体に取り付けられた状態において、蓋体の下面は、隔壁の上端縁と基本骨格の上端縁との間に配置されるものである。

このように構成すると、容器本体に取り付けられた状態において、蓋体の下面が試薬カセットの封止手段に入り込み易くなる。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の構成において、隔壁の上端縁は、平面視投影において蓋体の凹部の下縁よりも内側となる部分において上方に凸状である凸部を更に備え、凸部の上端縁は、蓋体の下面と基本骨格の上端縁との間の上下高さ位置であって、且つ、凹部の上端縁よりも下方に配置されるものである。
このように構成すると、容器本体に取り付けられた状態において、試薬カセットの凸部が蓋体の凹部に入り込み易くなる。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明の構成において、反応室は、透明材料で構成されているものである。

このように構成すると、反応室の光透過性が高くなる。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明の構成において、容器本体の反応室は、その厚さが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるものである。

このように構成すると、反応室に対する容器外部からの熱伝達効率が良好となる。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発明の構成において、封止手段は、蝋、グリース、パラフィン又はワックスであるものである。

このように構成すると、常温では固体状であり、ＰＣＲの最初の加熱時に液体状となる封止手段となる。

請求項９記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載のＰＣＲ用容器を用いた試薬入りＰＣＲ用容器であって、試薬カセットは、その試薬収納部に試薬が収納され、封止手段によって封止されたものである。

このように構成すると、あらかじめ試薬が収納されると共に封止された試薬カセットとなる。

以上説明したように、請求項１記載の発明は、試薬カセットが周方向に回転した状態で容器本体に収納された場合でも、ＰＣＲの際に検体又は試薬が反応室に安定して流れ込むため、ＰＣＲの安定性が向上する。又、反応室が半球状のものや円柱形状のものに比べて先端が鋭くなるので、ＰＣＲ用容器を加熱するヒーターへの密着性が高まる。更に、反応室部分の厚さを薄くすることが製造上容易となるので、加熱時間を短くすることができる。そのため、ＰＣＲの効率が向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、リブが封止手段の抜け止めとなるため、不用意に試薬の封止が解除されることを防止する。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、試薬カセットが横方向にずれて収納された状態であっても反応室に安定して検体又は試薬が流れ込むため、ＰＣＲの安定性がより向上する。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、容器本体に取り付けられた状態において、蓋体の下面が試薬カセットの封止手段に入り込み易くなるため、蓋体に収納された検体が試薬カセットに流れ込み易くなり、ＰＣＲの安定性がより向上する。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の効果に加えて、容器本体に取り付けられた状態において、試薬カセットの凸部が蓋体の凹部に入り込み易くなるため、蓋体の凹部に収納された検体が試薬カセットの凸部に押し出され易くなり、凹部に検体が残留することを防止する。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、反応室の光透過性が高くなるため、ＰＣＲ後の反応室に対して水平方向に光検出を行う場合の光検出の確実性が向上する。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、反応室に対する容器外部からの熱伝達効率が良好となるため、封止手段がＰＣＲの加熱を利用して適切に溶融すると共に、ＰＣＲが適切に行われる。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発明の効果に加えて、常温では固体状であり、ＰＣＲの最初の加熱時に液体状となる封止手段となるため、ＰＣＲの確実性が向上する。

請求項９記載の発明は、あらかじめ試薬が収納されると共に封止された試薬カセットとなるため、所望の量及び種類の試薬をあらかじめ収納することができ、ＰＣＲ用容器に用いることで簡便且つ安定的に、ＰＣＲの確実性及び迅速性を向上させることができる。

この発明の第１の実施の形態によるＰＣＲ用容器の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。 図１で示したＰＣＲ用容器の試薬カセットの中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図であって、（１）は試薬を収納する前の状態であり、（２）は試薬を収納し封止した後の状態である。 図１で示したＰＣＲ用容器の試薬カセットの構造を示す平面図である。 図１で示したＩＶ−ＩＶラインの断面図である。 図１で示したＰＣＲ用容器を用いたＤＮＡ検出装置の動作前の状態を示す概略正面図である。 図５に対応した図であって、ＤＮＡ検出装置の動作状態を示す概略正面図である。 図６で示したＡ部分におけるＰＣＲ用容器の内部構造を示す模式図である。 図５に対応した図であって、ＰＣＲが完了しＰＣＲ用容器が検出部へ移動した状態を示す概略正面図である。 図８で示したＩＸ−ＩＸラインの矢視図である。 この発明の第２の実施の形態によるＰＣＲ用容器の試薬カセットの上部及び蓋体の下部周辺における中央断面構造を示す断面図であって、（１）は蓋体が取り付けられる前の状態であり、（２）は蓋体が取り付けられた状態である。 図１０で示したＸＩ−ＸＩラインの断面図である。 この発明の他の実施の形態によるＰＣＲ用容器の試薬カセットの構造を示す断面図であって、図１０に対応する図である。 従来のＰＣＲ用容器の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。 図１３で示したＰＣＲ用容器の容器本体の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。 図１４で示した容器本体の外観形状を示す側面図である。 図１３で示したＰＣＲ用容器の蓋体の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。 図１３で示したＰＣＲ用容器の試薬カセットの外観形状を示す正面図である。 図１７で示したＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩラインの端面図であって、（１）は試薬を収納する前の状態であり、（２）は試薬を収納し封止した後の状態である。 図１３で示したＸＩＸ−ＸＩＸラインの概略断面図である。

図１はこの発明の第１の実施の形態によるＰＣＲ用容器の外観形状及び中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図である。

尚、この発明の第１の実施の形態によるＰＣＲ用容器１は、従来のＰＣＲ用容器と基本的な構造は同様であるため、相違点を中心に以下説明する。

同図を参照して、ＰＣＲ用容器１は、容器本体１１と、容器本体１１に嵌合自在な蓋体６と、容器本体１１内部に収納される試薬カセット１６とから主に構成されている。容器本体１１は、ＰＣＲの際に検体及び試薬を収納して反応させる反応室１２をその底部１３に有する。蓋体６は、検体（図示せず）との接触により検体の少なくとも一部を収納することができる上方に凹んだ凹部８がその下面７に形成されている。試薬カセット１６は、容器本体１１内部における蓋体６と反応室１２との間の箇所に収納されている。

尚、ＰＣＲ用容器１の使用時には、図１に示すような上下方向で、反応室１２を最も下方に位置させて検体及び試薬を収納して反応させることとなる。本明細書において、上方向とはＰＣＲ用容器の使用時に反応室に対して試薬カセットや蓋体が位置する方向をいい、逆に下方向とはＰＣＲ用容器の使用時に試薬カセットや蓋体に対して反応室が位置する方向をいう。

又、試薬とは、ＰＣＲに必要な試薬であって、用途により所望の種類を選択すれば良く、例えば水、緩衝液、プライマー、ｄＮＴＰ、マグネシウム化合物、ＤＮＡポリメラーゼ、蛍光試薬等が挙げられる。尚、蛍光試薬はＰＣＲ自体には必要ないが、光検出をＰＣＲ完了後にＤＮＡ検出装置内で同時に行う目的から、本発明の実施の形態にあっては蛍光試薬を含めた状態で説明する。

更に、検体とは、標的ＤＮＡを含む検体をいう。

図２は図１で示したＰＣＲ用容器の試薬カセットの中央断面構造を示す正面図及び一部破断した断面図であって、（１）は試薬を収納する前の状態であり、（２）は試薬を収納し封止した後の状態であり、図３は図１で示したＰＣＲ用容器の試薬カセットの構造を示す平面図である。

これらの図を参照して、試薬カセット１６は、上下方向に開放された円筒形状の基本骨格としての側壁１７を備える。

そして、側壁１７の内部には、上下方向に延びる平面視Ｔ字型の隔壁２１によって互いに仕切られその各々に試薬を収納することができる複数の試薬収納部２０ａ〜２０ｃが形成されている。

又、隔壁２１の上端縁２２は、側壁１７の上端縁１８よりも下方に位置するようにして、段差部分２３ａが形成されている。尚、試薬カセット１６の下方側にも同様に段差部分２３ｂが形成されており、試薬カセット１６が上下反転して収納された場合にも支障なく使用可能である。

尚、図２の（１）で示した試薬カセット１６を使用する際には、例えば、まず試薬カセット１６の下方面を溶融状態のパラフィンに押し当てた後冷却することで下方面にパラフィンを布設し、所望の種類・量の試薬を自動分注器によって試薬収納部２０ａ〜２０ｃの各々に収納した後、試薬カセット１６の上方面もパラフィンによって埋めることで封止する。このようにすることで、図２の（２）で示すように、試薬カセット１６の上下の段差部分２３ａ、２３ｂが、ＰＣＲ前には固体状でありＰＣＲの加熱により溶融する封止手段としてのパラフィン２４ａ、２４ｂで埋まり、試薬収納部２０ａ〜２０ｃに試薬を封止した状態となる。尚、パラフィン２４ａ、２４ｂは、段差部分２３ａ、２３ｂよりも外側（例えば側壁１７の上下端縁）まで覆っても良い。

戻って図１を併せて参照して、蓋体６及び試薬カセット１６が容器本体１１に取り付けられた状態において、蓋体６の下面７は、隔壁２１の上端縁２２と側壁１７の上端縁１８との間に配置される。即ち、蓋体６の下面７は、試薬カセット１６の段差部分２３ａ（封止後は、これを埋めるパラフィン２４ａ）に入り込むこととなる。

上述した従来のＰＣＲ用容器では、蓋体７６の下面７７と試薬カセット８６（その上端面）とはほぼ接する寸法関係に設定されていたため、ＰＣＲの際に検体又は試薬が試薬カセット８６の外部へ漏れ出す虞があったが、本発明の実施の形態によるＰＣＲ用容器１にあっては、上述したように試薬カセット１６の段差部分２３に蓋体６の下面７が入り込む構成（規制手段）を備えることで、蓋体６の下面７の凹部８からの試薬又は検体がスムーズに試薬カセット１６内部へ流れ込むように誘導する（即ち、図１で示した反応室１２外部へ漏れ出さないように規制する）ことができ、ＰＣＲの安定性が向上する。

又、段差部分２３の根元（隔壁２１の上端面２２と側壁１７との接続箇所の上方側隣接箇所）の全周には、内方に突出するリブ１９が形成されている。このリブ１９は、パラフィン等の封止手段の抜け止めとなり、不用意に試薬の封止が解除されることを防止する。尚、リブ１９は上方側及び下方側に存在する。

次に、ＰＣＲ用容器１が有する他の規制手段について説明する。

図４は図１で示したＩＶ−ＩＶラインの断面図である。

図１及び図４を併せて参照して、破線で描いた反応室１２の上縁１４は、平面視円形状に構成されている。このように構成することで、試薬カセット１６が周方向に回転した状態で容器本体１１に収納された場合でも、試薬カセット１６の試薬収納部２０ａ〜２０ｃに対する反応室１２の上縁１４の相対的な投影位置は変化しないので、ＰＣＲの際に検体又は試薬が反応室１２に安定して流れ込むため、ＰＣＲの安定性が向上する。

又、図１で示すように、反応室１２は、下方に向かって先細りの円錐形状である。このように構成する効果は後述する。

又、容器本体１１（その内面）と試薬カセット１６（その外面）との隙間２５は、従来のＰＣＲ用容器の隙間８５と比べて狭くなるように設定されている。即ち、反応室１２の上縁１４は、収納時の試薬収納部２０の下端の外縁２６の最大可動領域より外側に位置するように設定されている。換言すれば、試薬カセット１６が横方向（試薬カセット１６が容器本体１１に収納された状態においても移動可能な方向）の一方側の端まで移動した場合であっても他方側の端まで移動した場合であっても、図４で示す破線で描いた反応室１２の上縁１４は試薬収納部２０の下端の外縁２６よりも常に外側に位置する。

このように構成することで、試薬カセット１６が横方向にずれて収納された状態であっても反応室１２に安定して検体又は試薬が流れ込むため、ＰＣＲの安定性が向上する。

次に、検体及び試薬を収納したＰＣＲ用容器１を用いて、ＤＮＡ検出装置によってＰＣＲを進行させる工程について説明する。

図５は図１で示したＰＣＲ用容器を用いたＤＮＡ検出装置の動作前の状態を示す概略正面図である。

同図を参照して、ＤＮＡ検出装置３１は、加熱及び冷却を行うことでＰＣＲを進行させるＤＮＡ増幅構造体３２と、ＰＣＲが完了したＰＣＲ用容器に収納されたＰＣＲ産物を光検出により測定する検出部５２と、制御部（図示せず）とから主に構成されている。

ＤＮＡ増幅構造体３２は、ＰＣＲ用容器１を保持する容器ホルダー３７と、容器ホルダー３７を支持する支持部３８と、プレート状の高温側の第１のヒーター４１と、第１のヒーター４１の上方に固定されたリングプレート状の加熱板４２と、プレート状の低温側の第２のヒーター４６と、第１のヒーター４１及び第２のヒーター４６をその上面に固定する台座５０とから主に構成されている。

ＰＣＲ用容器１は、上述したように試薬を収納した試薬カセット１６を収納すると共に、蓋体６の凹部８により又は手作業により検体を収納した状態で、蓋体６によって密閉されている。

容器ホルダー３７は、ＰＣＲ用容器１（反応室１２）の底面が第１のヒーター４１及び第２のヒーター４６の表面と水平になるようにしてＰＣＲ用容器１を保持する。

支持部３８は、容器ホルダー３７を支持するように構成されている。又、制御部からの指示に従って、支持部３８は容器ホルダー３７を同図の上部の一点鎖線で描いた矢印で示すように左右方向（第１のヒーター４１から第２のヒーター４６への方向又はその逆方向、換言すると、これらから検出部５２への方向又はその逆方向）にスライドさせることができ、これによってＰＣＲ用容器１を第１のヒーター４１の上方、第２のヒーター４６の上方又は検出部５２へと自在に移動させることができる。

第１のヒーター４１は、例えばシリコンゴムで覆われた加熱体からなり、その温度を制御部によって調整自在に構成されており、その上面にＰＣＲ用容器１の反応室１２が嵌入できる凹み４４を有する。凹み４４の表面は、制御部によって例えば１２０℃の高温に設定されている。

又、加熱板４２は、例えば熱伝導性の高いアルミニウムからなり、その中央部にＰＣＲ用容器１が挿通可能な貫通孔４３を有する。加熱板４２の厚さは試薬カセット１６の上下方向高さと略同一である。貫通孔４３の内面は、第１のヒーター４１からの熱伝導により温められ例えば８０℃となる。

第２のヒーター４６は、温度以外は上述した第１のヒーター４１と同様であって、例えばシリコンゴムで覆われた加熱体からなり、その温度を制御部によって調整自在に構成されており、その上面にＰＣＲ用容器１の反応室１２が嵌入できる凹み４９を有する。凹み４９の表面は、制御部によって例えば５０℃の低温に設定されている。

台座５０は、その上面に第１のヒーター４１及び第２のヒーター４６が固定されている。又、台座５０は、制御部によって、同図の下部の一点鎖線で描いた矢印で示すように上下方向（図５の状態における反応室１２から凹み４４に対する方向又はその逆方向）にスライド自在に制御されている。これによって、第１のヒーター４１及び第２のヒーター４６は上昇又は下降自在である。

図６は図５に対応した図であって、ＤＮＡ検出装置の動作状態を示す概略正面図である。

同図を参照して、図５で示した動作前の状態から、まず制御部からの指示に従って台座５０が図の実線で描いた矢印の方向に上昇し、これによって、ＰＣＲ用容器１が加熱板４２の貫通孔４３を挿通すると共に、ＰＣＲ用容器１の反応室１２が第１のヒーター４１の凹み４４に嵌入する。

そして、ＰＣＲ用容器１の試薬カセット１６が収納された箇所がＰＣＲの加熱により貫通孔４３を介して温められ、試薬カセット１６の上下の段差部分のパラフィンを溶融させ、その内部の試薬又は検体を下方の反応室１２へ放出する（後述の図７も参照）。又、ＰＣＲ用容器１の反応室１２の表面と第１のヒーター４１の凹み４４の表面との接触（第１の接触）によって、ＰＣＲ用容器１の反応室１２内に収納された検体及び試薬が加熱される。

ここで、検体や試薬の反応室への流れ込みについて説明する。

図７は図６で示したＡ部分におけるＰＣＲ用容器の内部構造を示す模式図である。

同図を参照して、まず上述したように試薬カセット１６は、ＰＣＲの最初の加熱により図示しない上下のパラフィンが溶け、上下方向に貫通した状態となる。このとき、上述したように蓋体６の下面７が試薬カセット１６の段差部分２３に入り込むように構成されているため、蓋体６の凹部８に収納されていた検体は、試薬カセット１６の側壁１７の上端縁１８に回り込んで反応室１２外部に漏れ出さないように規制されている。したがって、矢印２７ａ、２７ｂで示すように、検体は隔壁２１を避けながら試薬収納部２０に安定して移動する。

そして、その検体と試薬収納部２０に収納されていた試薬とが混合され、矢印２８ａ、２８ｂで示すように、下方の反応室１２に移動してＰＣＲに必要な検体及び試薬であるＰＣＲ溶液３３となる。

戻って図６を併せて参照して、ＰＣＲ用容器１の反応室１２は、第１のヒーター４１の凹み４４に嵌入しており、反応室１２に収納されたＰＣＲ溶液３３が加熱される。

ここで、上述したように反応室１２は下方に向かって先細りの円錐形状であることから、反応室１２が半球状のものや円柱形状のものに比べて先端が鋭くなるので、ＰＣＲ用容器１を加熱する第１のヒーター４１や図５で示した第２のヒーター４６への密着性が高まる。即ち、これらのヒーターにおけるＰＣＲ用容器１との接触箇所はシリコンゴムからなるため、シリコンゴムが弾力性（圧縮変形からの形状回復性）に優れることから、先細りである（換言すれば、上方に向かって徐々に幅広となる）反応室１２表面への高い密着性を奏することができる。

又、反応室１２部分の形状により下方向や横方向からの力に対して強度的に有利となるため、その厚さを薄くすることが製造上容易となるので、ヒーターからの加熱効率が高まり、加熱時間を短くすることができる。本実施の形態にあっては、反応室１２の平均厚さは０．３ｍｍであり、容器本体１１の他の部分における厚さ０．５ｍｍよりも薄くなるように構成されている。又、これは従来のＰＣＲ用容器の反応室の厚さ０．５ｍｍよりも薄いものである。

以上のように、本実施の形態のＰＣＲ用容器１は、反応室１２を下方に向かって先細りの円錐形状とすることでＰＣＲの効率が向上したものである。

そして、所定時間の第１の接触による加熱が完了すると、制御部からの指示に従って台座５０は下降し、第１の接触が解除され図５で示した状態に戻る。以下、図示は省略するが、その後、制御部からの指示に従って、支持部３８は容器ホルダー３７を、ＰＣＲ用容器１が第２のヒーター４６の上方に来るように水平移動させ、図６で上述した第１の接触の場合と同様に、台座５０が上昇することでＰＣＲ用容器１の反応室１２が第２のヒーター４６の凹み４９に嵌入し、ＰＣＲ用容器１の反応室１２の表面と第２のヒーター４６の凹み４９の表面との接触（第２の接触）が起こる。この第２の接触によって、ＰＣＲ溶液３３が例えば６５℃に冷却され、アニーリングが行われる。

所定時間の第２の接触による冷却が完了すると、制御部からの指示に従って台座５０が下降し、支持部３８により容器ホルダー３７が水平移動し、ＰＣＲ用容器１は第１のヒーター４１の上方に位置する図５で示した状態に戻る。

このように第１の接触と第２の接触とが交互に繰り返されることにより、ＰＣＲが進行する。そして、第１の接触及び第２の接触が所定回数繰り返されＰＣＲが完了すると、増幅したＤＮＡの検出工程に進む。

図８は図５に対応した図であって、ＰＣＲが完了しＰＣＲ用容器が検出部へ移動した状態を示す概略正面図である。

同図を参照して、ＰＣＲが完了した後、制御部からの指示に従って、支持部３８が容器ホルダー３７を同図の矢印で示す方向に移動させることにより、ＰＣＲ用容器１は検出部５２に移動する。

図９は図８で示したＩＸ−ＩＸラインの矢視図である。

図を参照して、検出部５２は、発光素子５３及び受光素子５４から主に構成されている。発光素子５３と受光素子５４とは水平方向に同軸直線上で対面するように配置されている。ＰＣＲ用容器１は、増幅したＤＮＡが収納されている反応室１２を当該直線が貫くように位置する。発光素子５３は有効波長が４５０ｎｍ〜５７０ｎｍのＬＥＤランプである。受光素子５４は有効波長が３００ｎｍ〜８２０ｎｍのフォトダイオードである。

検出に際しては、制御部からの指示に従って、発光素子５３がＰＣＲ用容器１の反応室１２に向かって励起光を発光する。反応室１２内の増幅したＤＮＡは試薬中に含まれる蛍光試薬と結合しており、励起光に反応し蛍光する。反応室１２は透明材料で構成されているため、光を透過し、受光素子５４が蛍光したＤＮＡの発光強度を受光することができる。これによって、ＰＣＲ産物をＰＣＲ用容器から他の検出用容器に移し替えることなくＤＮＡの光検出が可能である。そして、この受光した発光強度に基づいて、増幅したＤＮＡの定量測定を行うことができる。

以上説明したように、本発明のＰＣＲ用容器１にあっては、容器本体１１、蓋体６及び試薬カセット１６の少なくとも一つは、ＰＣＲの際に検体又は試薬が反応室１２外部に漏れ出さないように規制する規制手段を備えるものである。

このように構成することで、規制手段によりＰＣＲの際に試薬カセット１６の試薬収納部２０ａ〜２０ｃから反応室１２に検体又は試薬が安定して流れ込むように誘導されるため、ＰＣＲの安定性が向上し、ひいてはＰＣＲ効率が向上する。

次に、図１０はこの発明の第２の実施の形態によるＰＣＲ用容器の試薬カセットの上部及び蓋体の下部周辺における中央断面構造を示す断面図であって、（１）は蓋体が取り付けられる前の状態であり、（２）は蓋体が取り付けられた状態であり、図１１は図１０で示したＸＩ−ＸＩラインの断面図である。

尚、第２の実施の形態によるＰＣＲ用容器５５は、上述した第１の実施の形態によるＰＣＲ用容器１と基本的に同様の構造であるため、相違点を中心に以下説明する。

まず図１０の（１）を参照して、蓋体５６は、その凹部５８に検体６４が収納された状態である。矢印６９で示すように蓋体５６を容器本体５１に取り付けることで、図１０の（２）に示す容器本体に取り付けられた状態となる。

ＰＣＲ用容器５５の試薬カセット５９の隔壁６２の上端縁６３は、図１１で間接的に示す平面視投影において、蓋体５６の凹部５８の下縁（下方の周縁）６６（６６ａ、６６ｂ）よりも内側となる部分において上方に凸状である凸部６５を更に備えている。

そして、凸部６５の上端縁６７は、蓋体５６の下面５７と基本骨格としての側壁６０の上端縁６１との間の上下高さ位置（矢印７０で示す範囲）であって、凹部５８の上端縁６８よりも下方に配置される。

そのため、図示しないパラフィン等で封止する際の障害ともならず、凸部６５が蓋体５６の凹部５８に入り込むことで、蓋体５６の凹部５８に収納された検体６４が凸部６５に押し出され、矢印７４ａ、７４ｂで示すように、凹部５８外部（試薬カセット５９内部）に放出される。このようにして、凹部５８に検体６４が残留することを防止するものである。

次に、図１２はこの発明の他の実施の形態によるＰＣＲ用容器の試薬カセットの構造を示す断面図であって、図１０に対応する図である。

これらの実施の形態によるＰＣＲ用容器は、上述した第２の実施の形態によるＰＣＲ用容器５５と基本的に同様の構造であるため、相違点を中心に以下説明する。

まず同図の（１）を参照して、試薬カセット１００の凸部１０１は、隔壁１０７の上端縁１０８全体の上方において、上端縁１０２を頂点とする断面視三角形状となるように設けられている。このようなものも、蓋体１０３の凹部１０５の下縁１０６ａ、１０６ｂよりも内側となる部分において上方に凸状である態様として本発明に含まれる。

次に同図の（２）を参照して、試薬カセット１１０の凸部１１１は、その上端縁１１２が蓋体１１３の凹部１１５の上端縁１１６の一部と接するように配置される。このようなものも、凸部１１１の上端縁１１２が凹部１１５の上端縁１１６よりも下方に配置される態様として本発明に含まれる。

尚、上記の各実施の形態にあっては、容器本体、蓋体及び試薬カセットの全てにおいて規制手段が設けられていたが、主に容器本体に規制手段（反応室の上縁を円形とする構成、あるいは反応室の上縁や隙間の寸法関係の構成）を設けても良いし、主に蓋体に規制手段（蓋体の先端を細く長くする構成）を設けても良いし、主に試薬カセットに規制手段（試薬カセットに段差部分を設ける構成）を設けても良い。

又、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットは円筒形状であったが、他の筒形状であっても良い。例えば断面多角形リング状の筒形状であっても良い。但し、平面視において回転対称形状であることが収納の自由度の観点から好ましい。

更に、上記の各実施の形態にあっては、ＰＣＲ用容器並びにこれを構成する容器本体、蓋体及び試薬カセットは特定形状であったが、他の形状であっても良い。例えば用途に応じてその容量を変更しても良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットは複数の試薬収納部を有し、複数の試薬収納部は互いに隔壁によって仕切られていたが、試薬カセットは試薬収納部を少なくとも１つ有していれば良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットの側壁に上下方向に延びて試薬収納部に連通するスリットが形成されていなかったが、スリットが形成されていても良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、反応室の上縁が、平面視円形状であり、且つ、収納時の試薬収納部の下端の外縁の最大可動領域より外側に位置するように設定されていたが、一方の規制手段のみを備える構成であっても良い。即ち、反応室の上縁が試薬収納部の下端の外縁よりも狭くなるように設定されている場合でも、平面視円形状であれば、試薬カセットの周方向に回転した状態で収納される場合への適合性は向上する。又、反応室の上縁が平面視円形状でなくとも、収納時の試薬収納部の下端の外縁の最大可動領域より外側に位置するように設定されていれば、他の平面視形状であっても良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、反応室は下方に向かって先細りの円錐形状であったが、例えば下方に凸状の半球形状等の他の形状であっても良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、反応室は透明材料で構成されていたが、透明材料でなくともＰＣＲ自体には影響を及ぼさず本発明を適用することができる。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットの段差部分の根元の全周にリブが形成されていたが、リブが形成されていなくとも良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、容器本体の反応室の厚さは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。このように構成すると、反応室に対する容器外部からの熱伝達効率が良好となるため、封止手段がＰＣＲの加熱を利用して適切に溶融すると共に、ＰＣＲが適切に行われる。

更に、上記の各実施の形態にあっては、封止手段としてパラフィンが用いられていたが、封止手段は蝋、グリース、パラフィン又はワックスであっても良い。これらはいずれも常温では固体状であり、ＰＣＲの最初の加熱時に液体状となる封止手段となるため、ＰＣＲの確実性が向上する。尚、固体状とは、封止可能であれば半固体やガラス状等も含む。又、液体状（溶融状態）とは、固体状に比して流動性が高くなり封止が解除される状態であれば良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、封止手段の融点は約５０℃であったが、融点（上述した溶融状態に移行する温度）は４０℃〜８０℃であることが好ましく、４５℃〜６０℃であることが更に好ましい。又、比重が水よりも小さいものであることが好ましい。これによって、常温では固体状であって試薬又は検体を隔離し、ＰＣＲの最初の加熱により溶融し試薬又は検体を下方の反応室に誘導する作用効果をより確実に奏することができる。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットの試薬収納部に試薬が収納されていない状態であったが、例えば販売時には試薬が収納され、封止手段によって封止された状態であっても良い。このように構成すると、あらかじめ試薬が収納されると共に封止された試薬カセットとなるため、所望の量及び種類の試薬をあらかじめ収納することができ、ＰＣＲ用容器に用いることで簡便且つ安定的に、ＰＣＲの確実性及び迅速性を向上させることができる。

更に、上記の各実施の形態にあっては、反応室はＰＣＲを開始するまで何も収納していないかあるいは検体のみ収納していた状態であったが、化学的又は物理的処理により脱気し減圧状態や真空状態としても良い。

又、反応室を封止手段により充填された状態としても良い。このように構成すると、反応室はＰＣＲ前には空気が排出された状態となり、ＰＣＲに際しては封止手段が溶融し試薬カセットを介して検体及び試薬が収納されるため、反応室に検体及び試薬を導き易くなり、ＰＣＲの確実性が向上する。

更に、上記の各実施の形態にあっては、ＤＮＡ検出装置のヒーターがシリコンゴムからなるものであったが、他の素材からなるものであっても良い。例えば熱伝導性の高い金属からなり、凹みがあらかじめ形成されているものが挙げられる。このように構成することで、反復使用した際の形状変化に対する耐久性が高いものとなる。又、このような場合にも、反応室が下方に向かって先細りの円錐形状である場合には、ヒーターの凹みを反応室の表面に高い密着性を奏するように形成することができる。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットの全ての試薬収納部に試薬が収納されたが、使用時に試薬が収納されていない試薬収納部があっても良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセット内部を平面視Ｔ字型の隔壁によって分割され３つの試薬収納部が形成されていたが、隔壁は他の形状であっても良いし、試薬収納部は他の個数であっても良い。

更に、上記の各実施の形態にあっては、試薬カセットの基本骨格が上下方向に垂直に延びる円筒形状であったが、基本骨格（側壁）を容器本体の内面に沿わせたテーパー状であっても良い。容器本体の内面及び基本骨格が下方に向かって徐々に幅が狭くなるテーパー状であれば、容器本体の内面と試薬カセットの外面との隙間を狭くすることができ、表面張力により隙間に試薬又は検体が漏れ出さないように規制することができる。

更に、上記の各実施の形態にあっては、ＰＣＲ用容器がポリプロピレンからなるものであったが、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、アクリル、環状ポリオレフィン及び芳香族ナイロンからなる群から選ばれる少なくとも１種の素材からなることが好ましい。試薬カセットを含め、ＰＣＲ用容器全体がＰＣＲの加熱により変形等しないものとするためである。

更に、上記の各実施の形態にあっては、ＤＮＡの増幅及び増幅したＤＮＡの検出において特定のＤＮＡ検出装置を用いているが、他のＤＮＡ増幅装置や増幅したＤＮＡの検出を行う装置を用いても良い。

更に、上記の第２の実施の形態にあっては、試薬カセットの凸部が隔壁の上端縁に備えられる態様のみ説明したが、上下対称となるように隔壁の下端縁にも同様に下方に凸状の凸部が備えられていても良い。

更に、上記の第２の実施の形態にあっては、試薬カセットの凸部が、隔壁とは異なる素材であるかのように描かれていたが、凸部と隔壁とが同一素材であって一体的に形成されるものであっても良い。

１、５５…ＰＣＲ用容器
６、５６、１０３、１１３…蓋体
７、５７…下面
８、５８、１０５、１１５…凹部
１１、５１…容器本体
１２…反応室
１３…底部
１４…上縁
１６、５９、１００、１１０…試薬カセット
１７、６０…側壁
１８、６１…上端縁
２０…試薬収納部
２１、６２、１０７…隔壁
２２、６３、１０８…上端縁
２３…段差部分
２４…パラフィン
２６…外縁
６４…検体
６５、１０１、１１１…凸部
６６、１０６…下縁
６７、１０２、１１２…上端縁
６８、１１６…上端縁
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (9)

1. ＰＣＲ用容器であって、
   ＰＣＲの際に検体及び試薬を収納して反応させる反応室をその底部に有する容器本体と、
   前記容器本体に嵌合自在であって、検体との接触によりその少なくとも一部を収納することができる上方に凹んだ凹部がその下面に形成された蓋体と、
   前記容器本体内部における前記蓋体と前記反応室との間の箇所に収納される試薬カセットとを備え、
   前記試薬カセットは、上下方向に開放された筒形状の基本骨格を備え、前記基本骨格の内部には試薬を収納することができる試薬収納部が形成されており、
   前記試薬収納部は、ＰＣＲ前には固体状でありＰＣＲの加熱により溶融する封止手段によって試薬を封止することができ、
   前記反応室の上縁は、平面視円形状であると共に、収納時の前記試薬収納部の外縁が、平面視円形状であり、
   前記反応室は、下方に向かって先細りの円錐形状である、ＰＣＲ用容器。
2. 前記基本骨格の内部には、上下方向に延びる隔壁によって互いに仕切られその各々に試薬を収納することができる複数の試薬収納部が形成されており、
   前記隔壁の上端縁は、前記基本骨格の上端縁よりも下方に位置し、
   前記隔壁の上端縁と前記基本骨格の内周壁との接続箇所の隣接箇所の全周には、内方に突出するリブが形成されている、請求項１記載のＰＣＲ用容器。
3. 前記反応室の上縁は、収納時の前記試薬収納部の下端の外縁の最大可動領域より外側に位置するように設定されている、請求項１又は請求項２記載のＰＣＲ用容器。
4. 前記基本骨格の内部には、上下方向に延びる隔壁によって互いに仕切られその各々に試薬を収納することができる複数の試薬収納部が形成されており、
   前記隔壁の上端縁は、前記基本骨格の上端縁よりも下方に位置し、前記蓋体及び前記試薬カセットが前記容器本体に取り付けられた状態において、前記蓋体の下面は、前記隔壁の上端縁と前記基本骨格の上端縁との間に配置される、請求項１から請求項３のいずれかに記載のＰＣＲ用容器。
5. 前記隔壁の上端縁は、平面視投影において前記蓋体の前記凹部の下縁よりも内側となる部分において上方に凸状である凸部を更に備え、
   前記凸部の上端縁は、前記蓋体の下面と前記基本骨格の上端縁との間の上下高さ位置であって、且つ、前記凹部の上端縁よりも下方に配置される、請求項４記載のＰＣＲ用容器。
6. 前記反応室は、透明材料で構成されている、請求項１から請求項５のいずれかに記載のＰＣＲ用容器。
7. 前記容器本体の前記反応室は、その厚さが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれかに記載のＰＣＲ用容器。
8. 前記封止手段は、蝋、グリース、パラフィン又はワックスである、請求項１から請求項７のいずれかに記載のＰＣＲ用容器。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載のＰＣＲ用容器を用いた試薬入りＰＣＲ用容器であって、
   前記試薬カセットは、その前記試薬収納部に試薬が収納され、前記封止手段によって封止された、試薬入りＰＣＲ用容器。

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