JPWO2003004596A1 - Reaction vessel and reactor - Google Patents

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務 浅野
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Abstract

反応液を反応室に収容する際に遠心を必須せず反応の自動化を可能とし、反応室に収容された反応液の温度を迅速に制御することができるとともに、反応室に収容された反応液の量が微量であっても反応を進行させることができ、さらには反応室内で生じている反応をリアルタイムにモニタリングすることができる反応容器、反応装置及び方法を提供することを目的とし、密閉空間S1aに収容された反応液4aの温度制御を、反応容器本体2aを構成する底板部22a及び蓋材3aを構成する押圧部32aを介して行なうとともに、反応液4aへの励起光の照射及び当該反応液4aから発せられる蛍光の検出を、反応容器本体2aを構成する第一側板部23aを介して行なう。When the reaction solution is accommodated in the reaction chamber, centrifugation is not essential and the reaction can be automated, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber can be quickly controlled, and the reaction solution accommodated in the reaction chamber can be controlled. A reaction vessel, a reaction apparatus, and a method capable of realizing monitoring of a reaction occurring in a reaction chamber in real time even if the amount of The temperature control of the reaction solution 4a accommodated in S1a is performed via the bottom plate portion 22a constituting the reaction vessel main body 2a and the pressing portion 32a constituting the lid member 3a, and the irradiation of the reaction solution 4a with excitation light and Detection of the fluorescence emitted from the reaction solution 4a is performed via the first side plate 23a constituting the reaction vessel main body 2a.

Description

技術分野
本発明は、反応液の温度を迅速に制御できるとともに反応をリアルタイムでモニタリングできる反応容器、反応装置及び方法に関する。
背景技術
ポリメラーゼ連鎖反応(以下「PCR」という。)は、耐熱性ポリメラーゼとプライマーとを利用し、温度の昇降によって標的核酸を増幅させる技術であり、遺伝子工学や生物学的試験法・検出法等の分野で広く利用されている。
PCRの原理は、標的DNA配列を含む2本鎖DNAが1本鎖に解離する温度に維持する第1段階と、解離した1本鎖DNAに正方向及び逆方向のプライマーがアニーリングする温度に維持する第2段階と、DNAポリメラーゼによって1本鎖DNAに相補的なDNA鎖が合成される温度に維持する第3段階の3段階に設定したサーマルプロフィール(温度昇降)に従ったサイクルを多数回繰り返すことにより、標的DNAを幾何級数的に増幅させる点にある。
例えば、標的DNA配列を含む2本鎖DNAと過剰量の1対のプライマーと耐熱性ポリメラーゼとを含む反応液を、95℃で30秒、65℃で30秒、72℃で1分を1サイクルとして30〜40サイクル反応させることによりPCRを進行させることができる。95℃では2本鎖DNAは解離して1本鎖DNAとなる。次いで、プライマーの塩基配列に応じて適当な温度(上記例では65℃)に冷却すると、プライマーと1本鎖DNAとがアニーリングする。次いで、ポリメラーゼの反応温度(上記例では72℃)に上昇させると、ポリメラーゼによるDNA合成反応が進行する。
このように、PCRにおいては反応液の温度制御が重要であるので、PCRは、通常、温度コントロールをプログラムできる恒温装置と該装置に使用できる反応容器とを利用して実施される。
最も一般的には、加熱・冷却装置が装備された金属ブロックの穴にマイクロチューブを密着させ、金属ブロックを介して、マイクロチューブ中の反応液に対し、加熱(2本鎖DNAの解離)、冷却(プライマーのアニーリング)、加熱(ポリメラーゼによる伸長反応)のサイクルを繰り返す装置が使用される。金属ブロックの冷却方式には、コンプレッサーを用いるものと、ペルチェ冷却方式のものの2種類がある。最近では、金属ブロックを使用するのではなく、マイクロチューブをラックごと移動して、3つの温度の独立した液相又は固相のインキュベーターに順次浸漬することにより、マイクロチューブ中の反応液に対し、加熱(2本鎖DNAの解離)、冷却(プライマーのアニーリング)、加熱(ポリメラーゼによる伸長反応)のサイクルを繰り返す装置もある。
スクリーニングを目的してPCRを行なう場合のように検体数が多い場合には、多数の検体を一度に処理するために、PCR用マイクロタイタープレート(96ウェル)を用いて96検体のPCRを一度に行なうことができる装置も開発されている。
特に最近、遺伝子診断やゲノムプロジェクトにおいて多数の検体を効率よく処理するために、標的核酸を含む試料の調製(例えば、細胞からの核酸の抽出など)、PCRによる標的核酸の増幅、PCRの進行状況(例えば、標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)のモニタリング(例えば、検出、測定、定性分析、定量分析など)といった一連の作業を自動化し、多数の検体を並列的に効率よく処理する必要性が高まっている。そして、これら一連の作業を自動化し、多数の検体を並列的に効率よく処理するためには、第一にPCRに要する時間を出来るだけ短縮すること、第二にPCRに要する検体の量を出来るだけ少量にすること、第三にPCRの進行状況をリアルタイムに(すなわちPCRの進行中に即座に)モニタリングにすることが必要となる。
しかし、従来のPCR用反応装置及びPCR用反応容器は、95℃で30秒、65℃で30秒、72℃で1分を1サイクルとして30〜40サイクル反応させるといった典型的な温度制御によってPCRを実施することを目的としているため、従来のPCR用反応装置及びPCR用反応容器を用いて、PCRに要する時間を出来るだけ短縮するという目的を達成することは困難である。例えば、従来のPCR用反応装置及びPCR用反応容器を用いて、95℃で30秒、65℃で30秒、72℃で1分を1サイクルとして30〜40サイクル反応させた場合には、PCRを完了するまでに1時間程度の時間を要することとなる。
また、従来のPCR用反応装置及びPCR用反応容器において、検体(反応液)の量が少なすぎると、PCRの途中で反応液中の溶媒(通常は水)が蒸発し、反応が停止してしまう場合がある。これは、PCRが進行する反応室(例えば、マイクロチューブ、マイクロタイタープレートのウェル)内における空気と反応液との接触面積が大きいため、反応液中の溶媒が蒸発しやすい環境にあること、並びに、反応室内壁の温度が不均一であり、反応室内壁に反応液の温度よりも低い部分が存在するため(例えば、マイクロチューブの上部、マイクロタイタープレートのウェルの上部)、蒸発した溶媒がその部分で液化してしまうこと、等が原因である。従って、従来のPCR用反応装置及びPCR用反応容器を用いて、反応液の量を出来るだけ少量とするという目的を達成することは困難である。
このような状況の下、少量の反応液を、表面積が大きく熱伝導性のよいマイクロキャピラリーに封入して、ハロゲンランプ等を熱源とする熱風と室温の冷風で加熱・冷却を行なう装置が開発された。このタイプの装置としては、例えば、ライトサイクラー(LightCycler)(Roche Molecular Biochemicals製)が市販されている。この装置では、表面積が大きく熱伝導性のよいマイクロキャピラリーを利用することによって、約20℃/秒の温度制御が可能となり、1サイクルに30〜60秒程度しか要せず、30サイクルを15〜30分程度で完了することができる。また、マイクロキャピラリーを利用することによって5〜20μl程度の微量の反応液を用いたPCRを実現することができる。さらには、キャピラリーの先端部に照射光のほとんどが集光するというガラスキャピラリーの特性などによって、反応液からPCR増幅産物量に応じて発せられる蛍光を迅速かつ感度よく測定することができるので、PCRの進行状況をリアルタイムで測定することが可能である。
このように、PCR用反応容器としてマイクロキャピラリーを用いたPCR用反応装置は、反応液の迅速な温度制御によってPCRに要する時間を短縮できるとともに、PCRに要する反応液の量を微量とすることができ、さらにはPCRの進行状況をリアルタイムで測定することができるので、PCRを単独で実施する際には極めて有用である。
しかしながら、このPCR用反応装置では、マイクロキャピラリーに反応液を封入する際に、ガラスキャピラリーの上部に設置されたプラスチックコンテナに反応液を添加し、プラスチックストッパーで封止した後、遠心機にかけて反応液をプラスチックコンテナからガラスキャピラリー内へ移動させ、その後、各キャピラリーを遠心機から取り外し反応装置に設置する作業が必要となる。また、マイクロキャピラリーに反応液を封入する際に空気が混入すると、PCRの過程で加熱により空気が膨張し、マイクロキャピラリー内を反応液が移動してPCRの増幅効率の低下等を引き起こすため、マイクロキャピラリーに反応液を封入する際には細心の注意を払う必要がある。
従って、PCR用反応容器としてマイクロキャピラリーを用いたPCR用反応装置を、標的核酸を含む試料の調製(例えば、細胞からの核酸の抽出など)、PCRによる標的核酸の増幅、PCRの進行状況(例えば、標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)のモニタリングといった一連の作業を自動化するために利用することは困難である。
また、いずれのPCR用反応装置及びPCR用反応容器を使用する場合であっても、PCRの途中で反応液中の溶媒(通常は水)が蒸発して反応が停止してしまうことを防止するために、反応液が収容された反応容器本体に蓋材を被着して、PCRが進行する反応室(例えば、マイクロチューブ、マイクロタイタープレートのウェル)内を密閉する必要がある。したがって、従来のPCR用反応装置及びPCR用反応容器においては、PCRによって得られた増幅断片を取得するために、一旦、反応容器本体から蓋材を脱着する必要があり、PCRによる標的核酸の増幅から増幅断片の取得に至るまでの作業を自動化することは困難である。
発明の開示
そこで、本発明の第一の目的は、反応液を反応室に収容する際に遠心を必須せず反応の自動化を可能とし、反応室に収容された反応液の温度を迅速に制御することができるとともに、反応室に収容された反応液の量が微量であっても反応を進行させることができ、さらには反応室内で生じている反応をリアルタイムに(すなわち反応進行中に即座に)モニタリングすることができる反応容器、反応装置及び方法を提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、上記第一の目的を達成できるとともに、蓋材を反応容器本体に被着した状態で反応を行なった後、蓋材を反応容器本体から脱着することなく、反応容器内の反応液に含まれる反応産物を取得できる反応容器、反応装置及び方法を提供することにある。
(1)上記目的を達成するために、本発明の反応容器は、開口部を有し反応液を収容し得る反応室を具備する反応容器本体と、前記反応室の開口部を封止し得る蓋材とを備えた反応容器であって、前記蓋材及び前記反応室は、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記反応室に収容された反応液と接触する接触面を有しており、前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記蓋材の接触面を介して光が透過し得るように、前記蓋材が光透過性材料で構成されているか、あるいは、前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記反応室の接触面を介して光が透過し得るように、前記反応容器本体が光透過性材料で構成されていることを特徴とする。
反応容器本体が具備する反応室は、開口部を有し反応液を収容し得るものであり、反応液は、反応室の開口部から添加され反応室に収容される。反応室は、目的の反応を生じさせる場所であり、反応室に収容される反応液には、目的の反応を生じさせるために必要な成分、反応の進行性を測定するために必要な試薬(例えば蛍光色素などの発光物質)などが含まれる。
反応室は、開口部を有し反応液を収容し得るものであれば、その構造は特に限定されるものではない。一般的には、反応室は、上端に開口部を有する凹部として反応容器本体に形成される。反応室は、薄板によって構成された凹部として反応容器本体に形成されていることが好ましい。この場合、反応室の外部と反応室内の反応液との熱移動を、当該薄板を介して行なうことによって、反応液の温度制御を迅速かつ効率よく行なうことができる。また、反応室への光の照射及び反応液から発せられる光の検出を、当該薄板を介して行なうことによって、照射条件や受光条件の設定が容易となる。
反応室は、キャピラリー(毛細管)のような構造を有している必要はなく、反応室に反応液を収容する際に遠心は必須とならない。本発明の反応容器においては、反応容器本体に蓋材を被着すると、蓋材(例えば蓋材に設けられた凸部)が反応室の開口部から反応室の内部に進入し、反応室に収容された反応液と接触するようになっているので、反応室は蓋材(例えば蓋材に設けられた凸部)が進入しやすい構造を有していることが好ましい。また、反応室は、反応液の分注を自動化する点から、開口部から添加された反応液がそのまま(反応液に下方へ重力以外の力を加えなくても)反応室の底面に到達し得るような構造を有していることが好ましい。従って、本発明の反応容器において、反応室がキャピラリーのような構造を有していることはむしろ適当ではない。
蓋材が反応容器本体に被着されると、反応室の開口部は蓋材によって封止される。これによって、反応室に収容された反応液へのコンタミネーションを防止でき、反応室内において目的の反応を正確に生じさせることが可能となる。反応容器本体が複数の反応室を具備する場合には、各反応室の開口部が蓋材によって封止され、一の反応室に収容された反応液が他の反応室の反応液に混入することを防止することができ、これにより各反応室内において目的の反応を正確に生じさせることが可能となる。
反応室に収容された反応液へのコンタミネーションを防止する点からは、蓋材が、反応室の開口部の周部と密着し得る第一の密着部を有することが好ましい。この場合、蓋材が有する第一の密着部と反応室の開口部の周部とが密着して反応室が密封され、反応液へのコンタミネーションを防止することができる。
また、反応室に収容された反応液へのコンタミネーションを防止する点からは、蓋材が、反応室の内周面(反応容器本体に形成された凹部の内周面)と密着し得る第二の密着部を有することが好ましい。この場合、蓋材が有する第二の密着部と反応室の内周面とが密着して反応室が密閉され、反応液へのコンタミネーションを防止することができる。
蓋材の構造は、蓋材が反応容器本体に被着された状態において反応液と接触し得る接触面を有する限り特に限定されない。蓋材の構造としては、凸部が形成された平板を例示することができる。この場合、反応容器本体に蓋材を被着すると、凸部が反応室の開口部から反応室の内部に進入し、反応室に収容された反応液と接触する。蓋材に形成される凸部は、薄板によって構成されることが好ましい。この場合、蓋材の外部と反応室内の反応液との熱移動を、当該薄板を介して行なうことによって、反応液の温度制御を迅速かつ効率よく行なうことができる。また、反応室への光の照射及び反応液から発せられる光の検出を、当該薄板を介して行なうことによって、照射条件や受光条件の設定が容易となる。
蓋材及び反応室は、蓋材が反応容器本体に被着された状態において、反応室に収容された反応液と接触する接触面を有する。本発明において、反応液と接触する反応室の面を「反応室の接触面」といい、反応液と接触する蓋材の面を「蓋材の接触面」という。なお、反応室の接触面及び蓋材の接触面は、必ずしも一定の面を意味するのではなく、条件(例えば反応室に収容される反応液の容量)によって変化する(例えば接触面積が増減する)場合がある。例えば、蓋材の凸部が反応液を押圧することによって、反応液の液面が上昇し、反応室の接触面及び蓋材の接触面が増加する場合がある。
本発明の反応容器において、反応室内において目的の反応を生じさせる際には、必要に応じて反応液の温度を制御する。反応液の温度制御は、通常、蓋材が反応容器本体に被着された後に行なう。但し、反応液の温度制御は、蓋材が反応容器本体に被着される前及び/又は被着される過程においても行なってよい。反応液の温度制御を蓋材が反応容器本体に被着された後に行なう場合には、反応室の接触面及び/又は蓋材の接触面を介した熱移動により反応液の温度を制御することができる。本発明の反応容器においては、反応室の接触面を介した熱移動ばかりでなく、蓋材の接触面を介した熱移動も可能であるため、反応液の温度制御を迅速に行なうことができる。
本発明の反応容器において、反応室内で生じさせる反応は特に限定されないが、本発明の反応容器は、反応を開始、進行又は停止させる際に反応液の温度を制御する必要がある反応(例えば、酵素反応)に好適に使用することができ、反応を進行させる際に反応液の温度を周期的又は経時的に制御する必要がある反応(例えばPCR)に特に好適に使用することができる。ここで、「反応液の温度制御」には、反応液の温度を変化(昇降)させること、及び反応液の温度を維持することの両者が含まれる。
本発明の反応容器は、反応容器本体及び/又は蓋材と接触するように設けられた熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板をさらに備えていてもよい。この場合、反応容器本体と熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板との接触面を介して反応容器本体の温度制御が行なわれ、蓋材と熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板との接触面を介して蓋材の温度制御が行なわれる。そして、反応室の接触面及び/又は蓋材の接触面を介して、反応液の温度制御が行なわれる。熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板は、反応容器本体と蓋材のいずれか一方に接触するように設けられていてもよいし、両方に接触するように設けられていてもよい。熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板は、反応容器本体及び蓋材のそれぞれの形状に従って容易に成形できるので、反応容器本体及び蓋材との接触面積を大きくすることが可能であり、これによって熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板を介した熱移動を効率よく行なうことができる。熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板は、熱移動の媒体(熱交換器)として使用できる他、反応容器本体を保持する部材や、蓋材を反応容器本体に被着する際に蓋材を加圧する部材としても使用することができる。
本発明の反応容器においては、蓋材が反応容器本体に被着されると、蓋材(例えば蓋材に設けられた凸部)が反応室の開口部から反応室の内部に進入し、反応室内に存在する空気等の気体は反応室外に押出され、その状態で反応室の開口部が封止される。従って、反応室内に存在する空気等の気体の量は蓋材の被着前よりも減少している。さらに、反応室の内部に進入した蓋材(例えば蓋材に設けられた凸部)は、反応室内に収容された反応液と接触するので、反応室に存在する空気等の気体と反応液との接触面積は蓋材の被着前よりも減少している。このように、蓋材が反応容器本体に被着されると、反応室内に存在する空気等の気体が減少するとともに、反応室内に存在する空気等の気体と反応液との接触面積が減少するので、反応室内で目的の反応を進行させる際に、反応室内に存在する空気等の気体への反応液の蒸発を抑制することができる。これによって、反応室に収容された反応液の量が微量であっても反応を進行させることができる。
本発明の反応容器においては、反応室に収容された反応液から反応容器の外部へ、蓋材の接触面を介して光が透過し得るように、蓋材が光透過性材料で構成されているか、あるいは、反応室に収容された反応液から反応容器の外部へ、反応室の接触面を介して光が透過し得るように、反応容器本体が光透過性材料で構成されている。
反応室に収容された反応液から反応容器の外部への光は、蓋材の接触面の一部を介して透過し得るようになっていてもよいし、蓋材の接触面の全体を介して透過し得るようになっていてもよい。また、反応室に収容された反応液から反応容器の外部へ蓋材の接触面を介して光が透過し得る限り、蓋材の一部のみが光透過性材料で構成されていてもよいし、蓋材の全体が光透過性材料で構成されていてもよい。
反応室に収容された反応液から反応容器の外部への光は、反応室の接触面の一部を介して透過し得るようになっていてもよいし、反応室の接触面の全体を介して透過し得るようになっていてもよい。また、反応室に収容された反応液から反応容器の外部へ反応室の接触面を介して光が透過し得る限り、反応容器本体の一部のみが光透過性材料で構成されていてもよいし、反応容器の全体が光透過性材料で構成されていてもよい。
本発明の反応容器においては、蓋材及び反応容器本体のいずれか一方のみを光透過性材料で構成してもよいし、両方を光透過性材料で構成してもよい。蓋材及び反応容器本体のいずれか一方のみを光透過性材料で構成したとき、他方は光不透過性材料で構成する。
光透過性材料の種類は特に限定されるものではなく、透明又は半透明であって蓋材及び反応容器本体に必要とされる強度を有する材料であればいかなるものを使用してもよい。このような材料としては、例えばプラスチックやガラスなどが挙げられる。
本発明の反応容器において、反応室に収容された反応液から発せられる光(例えば蛍光や化学発光)は、蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して反応容器の外部へ透過する。すなわち、本発明の反応容器においては、反応液を反応室に収容した状態のままで、反応液から発せられる光(例えば蛍光や化学発光)を反応容器の外部にて検出することができる。したがって、反応液から発せられる光が反応室で生じている反応の進行状況の指標となる場合には、反応液から発せられる光を検出することによって、反応の進行状況をリアルタイムで(すなわち反応進行中に即座に)モニタリングすることができる。
ここで、「モニタリング」には、反応進行中に連続的又は断続的に行なわれる定量的又は定性的な測定や分析のほか、反応が定常状態に達した後や反応終了後における定量的又は定性的な測定や分析なども含まれる。また、「反応の進行状況」には、反応の進行の有無や程度などが含まれる。
反応液から発せられる光の検出は、蓋材の接触面及び反応室の接触面のいずれか一方のみを介して行なってもよいし、両方を介して行なってもよい。また。反応液から発せられる光の検出は、蓋材及び/又は反応室の接触面の一部を介して行なってもよいし全体を介して行なってもよい。
(2)本発明の反応容器の第一態様においては、前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、前記蓋材の接触面を介して光が透過し得るように、前記蓋材が光透過性材料で構成されているか、あるいは、前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、前記反応室の接触面を介して光が透過し得るように、前記反応容器本体が光透過性材料で構成されている。
本態様に係る反応容器において、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ、蓋材の接触面を介して光が透過し得るように、蓋材が光透過性材料で構成されている場合には、本発明の反応容器の外部に設けられたレーザーなどの光源から発せられる励起光を、蓋材の接触面を介して反応室に収容された反応液に照射することができる。反応液に蛍光色素などの蛍光体を添加しておけば、反応液への励起光の照射によって蛍光体が励起され、反応液から蛍光が発せられる。反応液から発せられる蛍光は、蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して本発明の反応容器の外部へ透過するので、本発明の反応容器の外部に設けられた蛍光検出器によって検出することができる。
また、本態様に係る反応容器において、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ、反応室の接触面を介して光が透過し得るように、反応容器本体が光透過性材料で構成されている場合には、本発明の反応容器の外部に設けられたレーザーなど光源から発せられる励起光を、反応室の接触面を介して反応室に収容された反応液に照射することができる。反応液に蛍光色素などの蛍光体を添加しておけば、反応液への励起光の照射によって蛍光体が励起され、反応液から蛍光が発せられる。反応液から発せられる蛍光は、蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して本発明の反応容器の外部へ透過するので、本発明の反応容器の外部に設けられた蛍光検出器によって検出することができる。
本態様に係る反応容器において、反応容器の外部から反応室に収容された反応液への光は、蓋材及び/又は反応室の接触面の一部を介して透過し得るようになっていてもよいし、全体を介して透過し得るようになっていてもよい。また、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ蓋材の接触面を介して光が透過し得る限り、蓋材の一部のみが光透過性材料で構成されていてもよいし、蓋材の全体が光透過性材料で構成されていてもよい。また、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ反応室の接触面を介して光が透過し得る限り、反応容器本体の一部のみが光透過性材料で構成されていてもよいし、反応容器本体の全体が光透過性材料で構成されていてもよい。
本態様に係る反応容器においては、反応液を反応室に収容した状態のままで、反応液への励起光の照射及び反応液から発せられる蛍光の検出を、反応容器の外部から行なうことができる。したがって、反応液中に反応の進行状況の指標となり得る蛍光体を添加しておけば、反応進行中に当該蛍光体が発する蛍光を検出することによって、反応の進行状況をリアルタイムで(すなわち反応進行中に即座に)モニタリングすることができる。
反応の進行状況の指標となり得る蛍光体は、反応室内で生じさせる反応の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、反応室内で生じさせる反応がPCRである場合には、反応液中の核酸(例えばDNA)量によって蛍光強度や蛍光波長などの蛍光特性を変化させる蛍光体を用いることができる。具体的には、2本鎖DNAにインターカレートすることによって、蛍光強度や蛍光波長などの特性を変化させる蛍光色素を用いることができる。測定の容易さの点からは、インターカレーションにより蛍光強度が増加する性質を有する蛍光色素が好ましい。このような蛍光色素の具体例としては、エチジウムブロマイド(EtBr)、SYBR GreenI、PicoGreen、チアゾールオレンジ、オキサゾールイエローなどが挙げられる。例えば、DNAにインターカレートしたエチジウムブロマイドは、DNAが吸収した紫外線(260nm)のエネルギー転移又は自身の吸収光により励起され、蛍光を発する。また、DNAにインターカレートしたSYBR GreenIは、260nm前後の紫外線又は470nm前後の可視光で励起されて緑色の蛍光を発する。これらの蛍光色素が発する蛍光強度は2本鎖DNA量に比例するので、蛍光色素の蛍光強度を測定することにより、反応室内におけるPCRの進行状況(例えば、PCRによる標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)をリアルタイムで(すなわちPCRの反応進行中に即座に)モニタリングすることができる。
また、PCRの進行状況の指標となり得る蛍光体として、標的配列の中間部分と相補的なオリゴヌクレオチドプローブにリポーターとクエンチャーという2種類の蛍光色素を結合させたものを用いることができる。リポーターは励起光を照射すると蛍光を発する分子であるが、リポーターの近傍にクエンチャーが存在するオリゴヌクレオチドプローブの場合には、リポーターが吸収したエネルギーはクエンチャーに吸収され、リポーターは励起されず、本来ならば生じるはずの蛍光が生じないことになる(クエンチング)。クエンチングを起しているオリゴヌクレオチドプローブを反応室に収容されたPCR反応液に添加すると、標的配列に結合する。その後、Tagポリメラーゼによってプライマーの3’末端から伸長鎖が合成されるが、その途中でプローブにぶつかると、5’→3’エンドヌクレアーゼ活性により既にアニーリングしているプローブが分解され、隣接していたリポーターとクエンチャーとが分離し、クエンチャーの抑制を受けていたリポーターが蛍光を発するようになる。この反応はPCRのサイクルにほぼ比例して起こるので、リポーターの蛍光強度を測定することにより、反応室内におけるPCRの進行状況をリアルタイムでモニタリングすることができる。
また、PCRの進行状況の指標となり得る蛍光体として、標的核酸に隣接してハイブリダイズする2種類のオリゴヌクレオチドプローブに蛍光色素を結合させたものを用いることができる。5’側のプローブの3’末端にはドナー色素が、3’側のプローブの5’末端にはアクセプター色素が結合しており、2種類のプローブが標的核酸に隣接してハイブリダイズすると、ドナー色素は外部光源の励起光によって蛍光を発し、その光はアクセプター色素に吸収され、そのときアクセプター色素は異なった波長光を放出する。PCR増幅産物が増加するのに伴って、標的核酸にハイブリダイズするプローブ量も増加するので、蛍光強度を測定することにより、反応室内におけるPCRの進行状況をリアルタイムでモニタリングすることができる。
(3)本発明の反応容器の第二態様においては、前記蓋材の接触面の一部又は全体が平面である。
本態様に係る反応容器においては、反応液への励起光の照射又は反応液から発せられる蛍光の検出を、平面である蓋材の接触面の一部又は全体を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。
(4)本発明の反応容器の第三態様においては、前記蓋材の接触面が、前記蓋材を構成する厚みの略均一な壁部の面である。
本態様に係る反応容器においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、蓋材の接触面を有する厚みが略均一な壁部(例えば板状)を介して行なうことができ、これにより反応液の温度制御を迅速かつ効率的に行なうことができる。また、そのときの温度制御条件の設定も容易である。また、反応室に収容された反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、蓋材の接触面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。特に、蓋材の接触面の一部又は全体が平面である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における蓋材の接触面及びそれと反対側の面が略平行となるので、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定がより容易となる。
(5)本発明の反応容器の第四態様においては、前記反応室の接触面の一部又は全体が平面である。
本態様に係る反応容器においては、反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、平面である反応室の接触面の一部又は全体を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。
(6)本発明の反応容器の第五態様においては、前記反応室の接触面が、前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部の面である。
本態様に係る反応容器においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、反応室の接触面を有する厚みが略均一な壁部(例えば板状)を介して行なうことができ、これにより反応液の温度制御を迅速かつ効率的に行なうことができる。また、そのときの温度制御条件の設定も容易である。また、反応室に収容された反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、反応室の接触面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。特に、反応室の接触面の一部又は全体が平面である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における反応室の接触面及びそれと反対側の面が略平行となるので、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定がより容易となる。
(7)本発明の反応容器の第六態様においては、前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記蓋材の接触面と前記反応室の接触面とによって密閉空間が形成され、前記密閉空間に前記反応液の一部又は全部が収容される。
本態様に係る反応容器においては、蓋材が反応容器本体に被着されると、蓋材の接触面の端部と反応室の接触面の端部とが密着し、密閉空間が形成される。この密閉空間に反応液の一部が収容されるか全部が収容されるかは、反応室に収容される反応液の容量、形成される密閉空間の容積などに応じて決まる。
本態様に係る反応容器においては、密閉空間に収容された反応液の外面は、その全体(又はほとんど全体)が蓋材及び反応室との接触面となるので、蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介した反応液の温度制御を迅速に行なうことができる。
また、密閉空間には空気等の気体が存在しない(又はほとんど存在しない)ので、密閉空間内で目的の反応を進行させる際に気体への反応液の蒸発を抑制することができ、これにより反応室に収容された反応液の量が微量であっても反応を進行させることができる。
(8)本発明の反応容器の第七態様においては、前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記密閉空間に収容され得ない前記反応液の残部を収容し得る反応液残部収容部が、前記反応室内に形成される。
本態様に係る反応容器においては、密閉空間に収容され得る容量よりも多い容量の反応液を反応室に収容しておき、蓋材(例えば蓋材に設けられた凸部)で反応液を押圧することによって、密閉空間に収容され得ない反応液とともに、反応室内の空気や反応液中の泡などが反応液残部収容部に押し出され、これによって密閉空間内に収容される反応液中に泡や空気が入ることを防止することができる。また、密閉空間には一定量の反応液が収容されるので、反応室に収容された反応液の容量に関わらず、一定量の反応液について反応を進行させることができ、これにより反応液を精密に計量して反応室に収容する労力を軽減することができる。
本態様に係る反応容器においては、反応液残部収容部は例えば次のようにして反応室内に形成される。蓋材を反応容器本体に被着したときに、蓋材の凸部の外周面と反応室の内周面とが完全に密着せずに、蓋材の凸部の外周面と反応室の内周面との間に空間が形成されるとき、この空間が反応液残部収容部となる。
(9)本発明の反応容器の第八態様においては、前記反応室が、前記蓋材の接触面と対向する対向面を有しており、前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記反応室に収容された反応液の一部又は全体が、前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面との間に薄状となって収容される。
本発明において、反応室の接触面のうち、蓋材の接触面と対向する面を「反応室の対向面」という。反応室の対向面は、例えば、蓋材の接触面が平面であれば、それに対向するように平面とし、蓋材の接触面が曲面であれば、それに対向するように曲面とすることが好ましい。
本態様に係る反応容器においては、蓋材の接触面と反応室の対向面との間に薄状となって収容された反応液における反応をモニタリングする。この際、薄状となって存在する反応液は、反応液の容積に対する表面積の割合が大きいので、反応室の接触面及び/又は蓋材の接触面を介した熱移動によって、反応液の温度制御を迅速に行なうことができる。また、反応液が薄状であると、反応液全体に対して温度制御を均一に行なうことができる。
(10)本発明の反応容器の第九態様においては、前記反応室の対向面が、前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部の面である。
本態様に係る反応容器においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、反応室の対向面を有する厚みが略均一な壁部(例えば板状)を介して行なうことができ、これにより反応液の温度制御を迅速かつ効率的に行なうことができる。また、そのときの温度制御条件の設定も容易である。また、反応室に収容された反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、反応室の対向面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。特に、反応室の対向面の一部又は全体が平面である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における反応室の対向面及びそれと反対側の面が略平行となるので、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定がより容易となる。
(11)本発明の反応容器の第十態様においては、前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、及び/又は前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記反応室の対向面を介して光が透過し得るように、前記反応室の対向面を有する前記壁部が光透過性材料で構成されている。
本態様に係る反応容器において、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ反応室の対向面を介して光が透過し得る場合には、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ、反応室の対向面を介して光を照射することができる。また、反応室に収容された反応液から反応容器の外部へ反応室の対向面を介して光が透過し得る場合には、反応室に収容された反応液から発せられる光(例えば蛍光や化学発光)を、反応室の対向面を介して反応容器の外部で検出することができる。したがって、反応のモニタリングの際に行なう反応液への光の照射及び/又は反応液から発せられる光の検出を、反応室の対向面を介して行なうことができる。
(12)本発明の反応容器の第十一態様においては、前記反応容器本体が、前記蓋材と当接して前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面との距離を規定する当接面を有する。
本態様に係る反応容器においては、蓋材の接触面と反応室の対向面との距離が一定に保たれることによって、蓋材の接触面と反応室の対向面との間に収容された反応液の厚みが一定に保たれるので、当該反応液全体に対して温度制御を均一に行なうことができる。また、蓋材の接触面と反応室の対応面との距離を調節することによって、反応液の厚みを調節することができる。
本態様に係る反応容器において、反応容器本体は、反応室内に当接面を有していてもよいし、反応室外に当接面を有していてもよい。例えば、当接面は反応室の内周面に沿って設けることができる。この場合、蓋材が反応容器本体に被着されると、蓋材は反応室の内周面の周囲と密着して反応室内は密閉される。
(13)本発明の反応容器の第十二態様においては、前記反応室が、前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面との間に存在する前記反応液を包囲する包囲面を有しており、前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面と前記反応室の包囲面とによって密閉空間が形成され、前記反応液の一部又は全体が前記密閉空間に薄状となって収容される。
本発明において、反応室の接触面のうち、蓋材の接触面と反応室の対向面との間に存在する反応液を包囲する面が「反応室の包囲面」である。反応室の包囲面の形状は、蓋材の接触面及び反応室の対向面の形状によって決定され、例えば、蓋材の接触面及び反応室の対向面が円形状のとき、反応室の包囲面は円筒状となり、蓋材の接触面及び反応室の対向面が矩形状のとき、反応室の包囲面は角筒状となる。包囲面の横断面の形状は、円形状、矩形状(正方形及び長方形のいずれをも含む。)、半円半方形状、平行四辺形状など任意の形状とすることができる。
本態様に係る反応容器において、反応室の対向面の端部と反応室の包囲面の端部(通常は下端部)とは連続しており、蓋材が反応容器本体に被着されると、蓋材の接触面の端部と反応室の包囲面の端部(通常は上端部)とが密着する。これによって、蓋材の接触面と反応室の対向面と反応室の包囲面とによって密閉空間が形成される。
本態様に係る反応容器においては、密閉空間に薄状となって収容された反応液における反応をモニタリングする。この際、薄状となって存在する反応液は、反応液の容積に対する表面積の割合が大きいので、反応室の接触面及び/又は蓋材の接触面を介した熱移動によって、反応液の温度制御を迅速に行なうことができる。また、反応液が薄状であるとき、反応液の厚みは略均一であるので、反応液全体に対して温度制御を均一に行なうことができる。さらに、密閉空間には空気等の気体が存在しない(又はほとんど存在しない)ので、密閉空間内で目的の反応を進行させる際に気体への反応液の蒸発を抑制することができ、これにより反応室に収容された反応液の量が微量であっても反応を進行させることができる。
(14)本発明の反応容器の第十三態様においては、前記反応室の包囲面の一部又は全体が平面である。
本態様に係る反応容器においては、反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、平面である反応室の包囲面の一部又は全体を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。
(15)本発明の反応容器の第十四態様においては、前記反応室の包囲面の横断面が矩形状である。
本態様に係る反応容器においては、反応室の包囲面は、4つの平面から構成され、対向する2つの面は平行である。したがって、光が直進する特性を利用することによって、反応室の包囲面を構成する1つの平面を介して、反応液の全体に対して光を照射するとともに、反応液の全体から発せられる光を検出することが可能である。また、そのときの励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定も容易である。
(16)本発明の反応容器の第十五態様においては、前記反応室の包囲面が、前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部の面である。
本態様に係る反応容器においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、反応室の包囲面を有する厚みが略均一な壁部(例えば板状)を介して行なうことができ、これにより反応液の温度制御を迅速かつ効率的に行なうことができる。また、そのときの温度制御条件の設定も容易である。また、反応室に収容された反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、反応室の包囲面を有する厚みが略均一な壁部の面を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。特に、反応室の包囲面の一部又は全体が平面である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における反応室の包囲面及びそれと反対側の面が略平行となるので、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定がより容易となる。
(17)本発明の反応容器の第十六態様においては、前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、及び/又は前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記反応室の包囲面を介して光が透過し得るように、前記反応室の包囲面を有する前記壁部が光透過性材料で構成されている。
本態様に係る反応容器において、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ反応室の包囲面を介して光が透過し得る場合には、反応容器の外部から反応室に収容された反応液へ、反応室の包囲面を介して光を照射することができる。また、反応室に収容された反応液から反応容器の外部へ反応室の包囲面を介して光が透過し得る場合には、反応室に収容された反応液から発せられる光(例えば蛍光や化学発光)を、反応室の包囲面を介して反応容器の外部で検出することができる。したがって、反応のモニタリングの際に行なう反応液への光の照射及び/又は反応液から発せられる光の検出を、反応室の包囲面を介して行なうことができる。
本態様に係る反応容器においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、蓋材の接触面及び/又は反応室の対向面を介した熱移動によって行なうとともに、反応のモニタリングの際に行なう反応液への光の照射及び/又は反応液から発せられる光の検出を、反応室の包囲面を介して行なうことができる。このように、反応液の温度制御に利用する面と、反応の進行状況のモニタリングに利用する面とを別個のものとすることによって、反応液の温度制御を迅速に行なうことができるとともに、反応の進行状況をモニタリングする領域を自由に設定することができる。反応液全体における反応の進行状況をモニタリングすることも可能である。
(18)本発明の反応容器の第十七態様においては、第六態様に係る反応容器の蓋材に、液体を吸引及び吐出し得るノズルに装着されたノズルチップを嵌装し得るノズルチップ嵌装空間が形成されているとともに、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記ノズルチップ嵌装空間に前記ノズルチップを嵌装し得るように、前記ノズルチップ嵌装空間に通じるノズルチップ嵌装口が形成されており、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記反応容器の外部に設けられた穿孔針により、前記反応容器の外部と前記密閉空間と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記反応容器本体及び前記蓋材に形成し得る。
本態様に係る反応容器を利用して目的の反応を行なう際、反応液の一部又は全体を、蓋材の接触面と反応室の接触面とによって形成される密閉空間に収容し、目的の反応を生じさせる。
反応前又は反応後、蓋材が反応容器本体に被着された状態にある反応容器のノズルチップ嵌装空間に、ノズルに装着されたノズルチップをノズルチップ嵌装口から嵌装する。ノズルチップ嵌装空間に嵌装されるノズルチップは、ノズルによる吸引力(減圧)及び吐出力(加圧)をノズルチップの外部に伝達できる媒介部材であり、例えば、ノズル装着口が一端に形成されており、ノズル装着口に通じる吸引吐出口が他端に形成されているノズルチップを使用できる。このようなノズルチップを使用する場合、例えば、ノズルチップの吸引吐出口がノズルチップ嵌装空間に通じるように、ノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装する。このとき、ノズルチップ嵌装空間内におけるノズルチップの吸引吐出口の位置は、例えば、蓋材とノズルチップの当接部とが当接することにより規定される。
ノズルチップ嵌装空間へのノズルチップの嵌装前又は嵌装後に、反応容器の外部に設けられた穿孔針により、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を反応容器本体及び蓋材に形成する。穿孔針は、まず反応容器本体を穿孔して、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とを連通させる貫通孔を形成し、次いで蓋材を穿孔して、反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を形成する。ノズルチップの嵌装及び穿孔針による穿孔が完了した反応容器においては、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とが反応容器本体に形成された貫通孔を通じて連通しており、反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とが蓋材に形成された貫通孔を通じて連通しており、ノズルチップ嵌装空間がノズルチップの吸引吐出口に通じているので、ノズルによる吸引力及び吐出力を反応容器の外部に伝達できるようになっている。したがって、反応容器を液体に浸漬して反応容器本体に形成された貫通孔を当該液体に浸漬し、ノズルによる吸引及び吐出を開始すると、上記液体は、ノズルによる吸引に伴って反応液が収容された密閉空間へ流入するとともに、ノズルによる吐出に伴って当該密閉空間から流出する。ノズルによる吸引及び吐出を繰り返すことにより、反応容器の密閉空間に収容された反応液は、上記液体中に抽出される。反応液の抽出に伴って、反応液に含まれる反応産物も上記液体中に抽出される。
このように、本態様に係る反応容器を利用すれば、蓋材を反応容器本体に被着した状態で反応を行なった後、蓋材を反応容器本体から脱着することなく、反応液に含まれる反応産物を取得できる。
なお、ノズルチップの吸引吐出口がノズルチップ嵌装空間を形成する蓋材の壁部と接触して封止されるように、ノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装してもよい。但し、ノズルチップの吸引吐出口を封止する蓋材の壁部が、反応液が収容された密閉空間との接触面を有することが必要となる。この場合には、ノズルチップ嵌装空間へのノズルチップの嵌装前又は嵌装後に、反応容器の外部に設けられた穿孔針により、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とノズルチップの吸引吐出口とを連通させる貫通孔を反応容器本体及び蓋材に形成する。反応液が収容された密閉空間とノズルチップの吸引吐出口とを連通させる貫通孔は、ノズルチップの吸引吐出口を封止する蓋材の壁部に形成される。ノズルチップの嵌装及び穿孔針による穿孔が完了した反応容器においては、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とが反応容器本体に形成された貫通孔を通じて連通しており、反応液が収容された密閉空間とノズルチップの吸引吐出口とが蓋材に形成された貫通孔を通じて連通しているので、ノズルによる吸引力及び吐出力を反応容器の外部に伝達できるようになっている。したがって、上記と同様に、反応容器を液体に浸漬して反応容器本体に形成された貫通孔を当該液体に浸漬し、ノズルによる吸引及び吐出を繰り返すことにより、反応液に含まれる反応産物は、上記液体中に抽出される。
本態様に係る反応容器において、蓋材に形成されるノズルチップ嵌装空間及び該ノズルチップ嵌装空間に通じるノズルチップ嵌装口の形状及び大きさは、ノズルチップ嵌装空間に嵌装されるノズルの形状及び大きさに応じて適宜調節される。また、ノズルチップ嵌装口は、蓋材が反応容器本体に被着された状態において、ノズルチップ嵌装口からノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装し得る位置に形成される。
本態様に係る反応容器において、反応容器本体及び蓋材の材質は、反応液によって腐食されず、反応条件(例えば、反応温度)に耐え得る材料であって、かつ反応容器の外部に設けられた穿孔針により反応容器本体及び蓋材を穿孔し得る材料が選択される。穿孔針がステンレススチール等の金属から構成されている場合には、反応容器本体及び蓋材の材質として、例えば、プラスチック、ガラス等を選択できる。
本態様に係る反応容器において、反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間との相対位置は、反応容器の外部に設けられた穿孔針により、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記反応容器本体及び前記蓋材に形成し得るように調節される。
本態様に係る反応容器の外部に設けられる穿孔針の形状は、蓋材及び反応容器本体を穿孔し得る限り特に限定されるものではなく、穿孔針の形状としては、例えば、先端部が尖形状となっている形状、具体的には、円錐形状、角錐形状、針状等が挙げられる。ここで、「尖形状」とは、先端に向かって細くなっている形状を意味し、先端が鋭くなっている形状の他、先端が丸みを帯びた形状、先端が平面となっている形状等も含まれる。穿孔針の材質は、蓋材及び反応容器本体を穿孔し得るように、これらの材質に応じて適宜決定されるが、通常はステンレススチール等の金属である。穿孔に利用される穿孔針の本数は特に限定されるものではない。穿孔針の長さは目的の貫通孔を形成し得るように適宜調節される。
(19)本発明の反応容器の第十八態様においては、第十二態様に係る反応容器の蓋材に、液体を吸引及び吐出し得るノズルに装着されたノズルチップを嵌装し得るノズルチップ嵌装空間が形成されているとともに、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記ノズルチップ嵌装空間に前記ノズルチップを嵌装し得るように、前記ノズルチップ嵌装空間に通じるノズルチップ嵌装口が形成されており、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記反応容器の外部に設けられた穿孔針により、前記反応容器の外部と前密閉空間と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記反応容器本体及び前記蓋材に形成し得る。
本態様に係る反応容器を利用して目的の反応を行なう際、反応液の一部又は全体を、蓋材の接触面と反応室の対向面と反応室の包囲面とによって形成される密閉空間に収容し、目的の反応を生じさせる。
本態様に係る反応容器を利用すれば、第十七態様に係る反応容器と同様に、蓋材を反応容器本体に被着した状態で反応を行なった後、蓋材を反応容器本体から脱着することなく、反応液に含まれる反応産物を取得できる。
(20)本発明の反応容器の第十九態様においては、前記ノズルチップ嵌装口が封止されると前記ノズルチップ嵌装空間が密閉されるように、前記ノズルチップ嵌装空間が形成されている。
本態様に係る反応容器においては、ノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装することにより、ノズルチップ嵌装空間が密閉されるので、ノズルによる吸引力及び吐出力をノズルチップ嵌装空間に効率よく伝達できる。ここで、「密閉」とは、ノズルによる吸引力(減圧)及び吐出力(加圧)をノズルチップ嵌装空間に伝達する上で妨げとなる間隙、細孔等が存在していない状態を意味し、ノズルチップ嵌装空間がノズルチップの吸引吐出口と通じている状態は「密閉」に含まれる。また、ノズルによる吸引力(減圧)及び吐出力(加圧)をノズルチップ嵌装空間に伝達する上で支障を来たさない程度の間隙、細孔等が存在する状態も「密閉」に含まれる。
(21)本発明の反応容器の第二十態様においては、前記ノズルチップ嵌装空間を形成する前記蓋材の壁部が、前記ノズルチップの外周面と密着し得る内周面を有する。
本態様に係る反応容器においては、ノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装すると、ノズルチップ嵌装空間を形成する蓋材の壁部の内周面とノズルチップの外周面とが密着して、ノズルチップ嵌装空間が密閉される。
(22)本発明の反応容器の第二十一態様においては、前記ノズルチップの外周面と密着し得る前記蓋材の壁部の内周面に、前記ノズルチップの外周面に設けられた凹部及び/又は凸部と嵌合し得る凸部及び/又は凹部が設けられている。
本態様に係る反応容器においては、ノズルチップ嵌装空間へのノズルチップの嵌装状態が強固なものとなり、ノズルチップ嵌装空間に嵌装されたノズルチップにノズルチップ嵌装空間への嵌装方向と逆方向の力が加えられたても、ノズルチップがノズルチップ嵌装空間から脱着することはない。したがって、ノズルチップ嵌装空間に嵌装されたノズルチップが装着されているノズルの移送によって、蓋材が反応容器本体に被着された状態にある反応容器を移送することが可能となる。
(23)本発明の反応容器の第二十二態様においては、前記蓋材の接触面が、前記ノズルチップ嵌装空間を形成する前記蓋材の壁部の面である。
本態様に係る反応容器においては、ノズルチップ嵌装空間を形成する蓋材の壁部であって反応液との接触面を有する蓋材の壁部に、反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を形成できる。また、当該蓋材の壁部は、反応液が収容された密閉空間を形成する反応容器本体の壁部のいずれかの部分と対向するので、反応容器の外部に設けられた1本の穿孔針により、反応容器の外部と反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を反応容器本体及び蓋材に形成できる。
(24)本発明の反応容器の第二十三態様においては、前記蓋材の接触面が、前記ノズルチップ嵌装空間の最深部を形成する前記蓋材の壁部の面である。
ここで、「ノズルチップ嵌装空間の最深部」とは、ノズルチップ嵌装空間のうちノズルチップ嵌装口から最も離反した部分を意味し、本態様に係る反応容器において、ノズルチップは、ノズルチップ嵌装口からノズルチップ嵌装空間の最深部に向けて嵌装される。
(25)本発明の反応容器の第二十四態様においては、前記ノズルチップ嵌装空間の最深部を形成する前記蓋材の壁部が、前記密閉空間の最深部を形成する前記反応容器本体の壁部と対向するように設けられている。
ここで、「密閉空間の最深部」とは、反応液が収容される密閉空間のうち、反応容器が載置される面に最も近接した部分を意味する。本態様に係る反応容器においては、反応容器が載置される面に垂直又は略垂直に設けられた穿孔針により、反応容器の外部と皮応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を反応容器本体及び蓋材に形成できる。
(26)本発明の反応容器の第二十五態様においては、前記ノズルチップ嵌装空間への前記ノズルチップの嵌装方向が、前記反応容器が載置される面に対して垂直又は略垂直となるように、前記ノズルチップ嵌装空間が形成されている。
本態様に係る反応容器において、ノズルチップをノズルチップ嵌装空間に嵌装する際に反応容器がノズルチップから受ける力は、反応容器が載置される面に対して垂直又は略垂直な方向への力である。したがって、ノズルチップをノズルチップ嵌装空間に嵌装する際に反応容器がずれることはなく、ノズルチップをノズルチップ嵌装空間に容易に嵌装できる。
(27)本発明の反応容器の第二十六態様においては、前記蓋材が、前記反応室の内周面と密着し得る外周面を有する。
本態様に係る反応容器においては、蓋材の外周面と反応室の内周面とが密着することにより、反応液が収容された密閉空間の密閉性がより確実なものとなる。したがって、ノズルによる吸引力及び吐出力を反応容器の外部に効率よく伝達できる。
(28)本発明の反応容器の第二十七態様においては、前記反応室の内周面に凹部及び/又は凸部が設けられており、前記蓋材の外周面に、前記反応室の内周面に設けられた凹部及び/又は凸部と嵌合し得る凸部及び/又は凹部が設けられている。
本態様に係る反応容器においては、蓋材の反応容器本体への被着状態が強固なものとなり、蓋材が反応容器本体に被着された状態にある反応容器を移送しても(例えば、反応容器本体を支持することなく蓋材を保持して移送しても)、蓋材が反応容器本体から脱着することはない。したがって、ノズルチップ嵌装空間に嵌装されたノズルチップが装着されているノズルの移送によって、蓋材が反応容器本体に被着された状態にある反応容器を移送することが可能となる。
(29)本発明の反応容器の第二十八態様においては、前記反応容器はPCR用反応容器である。
本態様に係る反応容器において、反応室内で生じさせる反応はPCRであり、反応室に収容する反応液はPCR用反応液である。PCR用反応液には、例えば、HO、バッファー、MgCl、dNTPミックス、プライマー、鋳型DNA、Taqポリメラーゼ等が含まれ、反応後のPCR用反応液には、反応産物としてPCR増幅断片(例えばDNA断片)が含まれる。
PCRは、反応液の温度を経時的又は周期的に制御する必要があるが、本発明の反応容器は反応液の温度を迅速に制御することができるので、本発明の反応容器をPCR用反応容器として使用することにより、PCRに要する時間を短縮することができる。また、PCRは、非常に微量の鋳型DNAを増幅する技術であるため、他のDNAのコンタミネーションが深刻な問題となるが、本発明の反応容器は反応液へのコンタミネーションを防止することができるので、本発明の反応容器をPCR用反応容器として使用することにより、目的とするPCRを正確に行なうことができる。さらに、本発明の反応容器は反応室に収容された反応液の蒸発を抑制することができるので、本発明の反応容器をPCR用反応容器として使用することにより、PCR用反応液が微量であってもPCRを進行させることが可能である。さらに、本発明の反応容器をPCR用反応容器として使用することにより、PCRの進行状況をリアルタイムでモニタリングすることができる。
本態様に係る反応容器を利用すれば、標的核酸を含む試料の調製(例えば、細胞からの核酸の抽出など)、PCRによる標的核酸の増幅、PCRの進行状況(例えば、標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)のモニタリング(例えば、検出、測定、定性分析、定量分析など)、PCR増幅産物の取得といった一連の作業を自動化できる。
(30)上記目的を達成するために、本発明の第一の反応装置は、第一態様に係る反応容器と温度制御装置と光源と蛍光検出器とを備えた反応装置であって、前記温度制御装置が、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して前記反応室に収容された反応液の温度を制御し得るように、前記蓋材及び/又は前記反応容器本体に取付けられており、前記光源が、前記反応室に収容された反応液へ前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して光を照射し得るように設けられており、前記蛍光検出器が、前記反応室に収容された反応液から発せられる蛍光を前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して検出し得るように設けられていることを特徴とする。
本発明の第一の反応装置においては、温度制御装置が蓋材及び/又は反応容器本体に取付けられており、蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介した熱移動によって反応液の温度制御を迅速に行なうことができる。温度制御装置は蓋材及び/又は反応容器本体に直接取付けられていてもよいし、他の部材を介して取付けられていてもよい。例えば、本発明の反応容器において、反応容器本体及び/又は蓋材と接触するように熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板が設けられている場合には、熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板を介して温度制御装置を蓋材及び/又は反応容器本体に取付けることができる。本発明の第一の反応装置において、温度制御装置は、蓋材及び反応容器本体のいずれか一方のみに取付けてもよいが、反応液の温度制御を迅速に行なう点からは蓋材及び反応容器本体の両方に取付けることが好ましい。
本発明の第一の反応装置において、光源は、反応室に収容された反応液へ蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して励起光を照射することができる。
また、本発明の第一の反応装置において、蛍光検出器は、反応室に収容された反応液から発せられる蛍光を蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して検出することができる。
本発明の第一の反応装置においては、蓋材の接触面及び反応室の接触面を任意に組み合わせて、反応液への励起光の照射及び反応液から発せられる蛍光の検出を行なうことができる。すなわち、反応液への励起光の照射及び反応液から発せられる蛍光の検出を、ともに蓋材の接触面を介して行なってもよいし、ともに反応室の接触面を介して行なってもよいし、それぞれ蓋材の接触面及び反応室の接触面を介して行なってもよいし、それぞれ反応室の接触面及び蓋材の接触面を介して行なってもよい。
本発明の第一の反応装置においては、反応液を反応室に収容した状態のままで、反応液に励起光を照射し、反応液から発せられる蛍光を検出することができる。したがって、反応液中に反応の進行状況の指標となり得る蛍光体を添加しておけば、反応進行中に当該蛍光体が発する蛍光を検出することによって、反応の進行状況をモニタリングすることができる。特に本発明の第一の反応装置においては、反応室に収容された反応液の温度を迅速に制御して反応を進行させつつ、反応室で生じている反応の進行状況をリアルタイムで(すなわち反応進行中に即座に)モニタリングすることができる。
(31)本発明の第一の反応装置の第一態様においては、前記温度制御装置が、前記蓋材を構成する厚みの略均一な壁部であって前記蓋材の接触面を有する壁部、及び/又は前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部であって前記反応室の接触面を有する壁部に取付けられている。
本態様に係る第一の反応装置においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、蓋材の接触面を有する厚みが略均一な壁部及び/又は反応室の接触面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより反応液の温度制御を迅速かつ効率的に行なうことができる。また、そのときの温度制御条件の設定も容易である。
また、反応室に収容された反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、蓋材の接触面を有する厚みが略均一な壁部及び/又は反応室の接触面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。特に、蓋材の接触面又は反応室の接触面の一部又は全体が平面である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における蓋材の接触面及びそれと反対側の面、又は反応室の接触面とそれと反対側の面が略平行となるので、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定がより容易となる。
本態様に係る第一の反応装置において、温度制御装置は上記壁部に直接取付けられていてもよいし、他の部材を介して取付けられていてもよい。例えば、上記壁部と接触するように熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板が設けられている場合には、熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板を介して温度制御装置を取付けることができる。
(32)本発明の第一の反応装置の第二態様においては、前記反応容器が第十二態様に係る反応容器であり、前記温度制御装置が、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の対向面を介して前記反応室に収容された反応液の温度を制御し得るように、前記蓋材及び/又は前記反応容器本体に取付けられており、前記光源が、前記反応室に収容された反応液へ前記反応室の包囲面を介して光を照射し得るように設けられており、前記蛍光検出器が、前記反応室に収容された反応液から発せられる蛍光を前記反応室の包囲面を介して検出し得るように設けられている。
本態様に係る第一の反応装置においては、蓋材の接触面及び/又は反応室の対向面を介した熱移動によって、反応室に収容された反応液を迅速に温度制御しながら、反応室の包囲面を介した反応液への励起光の照射及び反応液から発せられる蛍光の検出によって、反応室で生じている反応の進行状況をリアルタイムでモニタリングすることができる。特に本態様に係る第一の反応装置においては、反応液の温度制御に利用する面(蓋材の接触面及び/又は反応室の対向面)と、反応の進行状況のモニタリングに利用する面(反応室の包囲面)とが別であるので、反応の進行状況をモニタリングする領域を自由に設定でき、反応液全体における反応の進行状況をモニタリングすることも可能となる。
(33)本発明の第一の反応装置の第三態様においては、前記温度制御装置が、前記蓋材を構成する厚みの略均一な壁部であって前記蓋材の接触面を有する壁部、及び/又は前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部であって前記反応室の対向面を有する壁部に取付けられている。
本態様に係る第一の反応装置においては、反応室に収容された反応液の温度制御を、蓋材の接触面を有する厚みが略均一な壁部及び/又は反応室の対向面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより反応液の温度制御を迅速かつ効率的に行なうことができる。また、そのときの温度制御条件の設定も容易である。
また、反応室に収容された反応液への励起光の照射又は反応液からの蛍光の検出を、蓋材の接触面を有する厚みが略均一な壁部及び/又は反応室の対向面を有する厚みが略均一な壁部を介して行なうことができ、これにより励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。特に、蓋材の接触面又は反応室の対向面の一部又は全体が平面である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における蓋材の接触面及びそれと反対側の面、又は反応室の対向面とそれと反対側の面が略平行となるので、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定がより容易となる。
本態様に係る第一の反応装置において、温度制御装置は上記壁部に直接取付けられていてもよいし、他の部材を介して取付けられていてもよい。例えば、上記壁部と接触するように熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板が設けられている場合には、熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板を介して温度制御装置を取付けることができる。
(34)本発明の第一の反応装置の第四態様においては、前記反応室の包囲面の周囲に配置された複数の光ファイバーをさらに備え、前記光源から前記反応液への光の照射及び/又は前記反応液から発せられる蛍光の検出が前記光ファイバーを利用して行なわれる。
本態様に係る第一の反応装置において、光ファイバーは、例えば、蓋材を構成し反応室の包囲面を有する壁部の、反応室の包囲面と反対側の面の周囲に配置される。反応室の包囲の一部又は全体が平面であって、反応室の包囲面を有する壁部の厚みが略均一である場合には、当該壁部は平板状となり、当該壁部における反応室の包囲面とそれと反対側の面が略平行となるので、反応室の包囲面を有する壁部に対して光ファイバーを垂直に配置することによって、励起光の照射条件や蛍光の受光条件の設定が容易となる。
反応液への光の照射及び反応液からの蛍光の検出に複数の光ファイバーを使用する場合、各光ファイバーの照射面積は小さいので、照射光が反応液中を透過する距離が短いと、各光ファイバーによって励起される領域が小さくなり、その領域から発せられる蛍光強度は弱いものとなる。したがって、蓋材の接触面と反応室の対向面との間に薄状となって存在する反応液へ、蓋材の接触面及び/又は反応室の対向面を介して励起光の照射する際に光ファイバーを用いると、各光ファイバーによる検出感度は低いものとなる。
これに対して、蓋材の接触面と反応室の対向面との間に薄状となって存在する反応液へ、反応室の包囲面を介して励起光の照射すれば、各光ファイバーの照射面積は小さくても、照射光が反応液中を透過する距離が長いので、各光ファイバーによって励起される領域が大きく、その領域から発せられる蛍光強度は強いものとなる。したがって、各光ファイバーによる検出感度は高いものとなる。
したがって、本態様に係る反応容器においては、蓋材の接触面と反応室の対向面との間に薄状となって存在する反応液における反応の進行状況を、光ファイバーを用いて感度よくモニタリングすることができる。
本態様に係る第一の反応装置において、一つの光ファイバーで、光源から反応液への光の照射及び反応液から発せられる蛍光の検出の両方を行なってもよいし、一方のみをおこなってもよい。また、光源から反応液への光の照射に利用される光ファイバー、及び反応液から発せられる蛍光の検出に利用される光ファイバーは、反応室の包囲面の周囲に任意に配置することができる。また、照射光の種類及び検出される蛍光の種類は、全ての光ファイバーで同一であってもよいし、各光ファイバーごと又は各光ファイバー群ごとに異なっていてもよい。
本態様に係る第一の反応装置において、反応室に収容される反応液中に異なる複数の蛍光色素を含有させておき、各蛍光色素に対応する励起光の照射及び各蛍光色素から発せられる蛍光の検出を、光ファイバーごと又は光ファイバー群ごとに行なうことによって、異なるPCRを同時に進行させ、それぞれの反応の進行状況(それぞれのPCRによる標的核酸の増幅の有無、それぞれのPCR増幅産物の量など)をリアルタイムでモニタリングすることができる。また、複数の光ファイバーによって同一の励起光を照射し、同一の蛍光を検出する場合には、光ファイバーを反応室の包囲面の周囲全体に配置することによって、反応液全体における反応の進行状況をモニタリングすることができる。
(35)上記目的を達成するために、本発明の第二の反応装置は、第十七態様又は第十八態様に係る反応容器が設置される反応容器設置部と、第一の温度制御装置と、第二の温度制御装置と、光源と、蛍光検出器とを備えた反応装置であって、前記第一の温度制御装置が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液の温度を、前記反応室の接触面を介して制御し得るように設けられており、前記第二の温度制御装置が、前記蓋材のノズルチップ嵌装空間に脱着可能に装着され、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液の温度を、前記蓋材の接触面を介して制御し得るように設けられており、前記光源が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液へ、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して光を照射し得るように設けられており、前記蛍光検出器が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液から発せられる蛍光を、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して検出し得るように設けられていることを特徴とする。
本発明の第二の反応装置においては、反応前の反応容器を反応容器設置部に設置し、反応容器内の密閉空間に収容された反応液の温度を、第一及び第二の温度制御装置によって制御する。第一及び第二の温度制御部は、例えば、反応容器本体又は蓋材と接触するように設けられた熱伝導性金属ブロック又は熱伝導性金属板を備え、第一の温度制御装置は、反応室の接触面を介して反応液の温度を制御し、第二の温度制御装置は、蓋材の接触面を介して反応液の温度を制御する。第二の温度制御装置は、蓋材のノズルチップ嵌装空間に対して装着及び脱着できるようになっており、反応時にはノズルチップ嵌装空間に装着され、反応後にはノズルチップ嵌装空間から脱着される。
本発明の第二の反応装置においては、光源から反応液へ蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して励起光を照射できるとともに、反応液から発せられる蛍光を蓋材の接触面及び/又は反応室の接触面を介して蛍光検出器により検出できる。これにより、反応液の温度を制御して目的の反応を進行させつつ、反応液中で生じている反応の進行状況をリアルタイムで(すなわち反応進行中に即座に)モニタリングすることができる。
(36)本発明の第二の反応装置の第一態様においては、前記反応容器が第十八態様に係る反応容器であり、前記第一の温度制御装置が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液の温度を、前記反応室の対向面を介して制御し得るように設けられており、前記光源が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液へ、前記反応室の包囲面を介して光を照射し得るように設けられており、前記蛍光検出器が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液から発せられる蛍光を、前記反応室の包囲面を介して検出し得るように設けられている。
本態様に係る第二の反応装置においては、蓋材の接触面及び反応室の対向面を介した熱移動によって、反応室に収容された反応液を迅速に温度制御しながら、反応室の包囲面を介した反応液への励起光の照射及び反応液から発せられる蛍光の検出によって、反応室で生じている反応の進行状況をリアルタイムでモニタリングすることができる。特に本態様に係る第二の反応装置においては、反応液の温度制御に利用する面(蓋材の接触面及び反応室の対向面)と、反応の進行状況のモニタリングに利用する面(反応室の包囲面)とが別であるので、反応の進行状況をモニタリングする領域を自由に設定でき、反応液全体における反応の進行状況をモニタリングすることも可能となる。
(37)本発明の第二の反応装置の第二態様においては、前記反応室の包囲面の周囲に配置された複数の光ファイバーをさらに備え、前記光源から前記反応液への光の照射及び/又は前記反応液から発せられる蛍光の検出が前記光ファイバーを利用して行なわれる。
本態様に係る第二の反応装置において、光ファイバーを利用した蛍光の検出は、第四態様に係る第一の反応装置と同様に行なうことができ、第四態様に係る第一の反応装置と同様の効果を得ることができる。
(38)本発明の第二の反応装置の第三態様においては、前記第二の温度制御部を前記ノズルチップ嵌装空間に装着及び脱着させる温度制御部着脱部をさらに備え、前記温度制御部着脱部が、反応前において前記第二の温度制御装置を前記ノズルチップ嵌装空間に装着する動作と、反応後において前記第二の温度制御装置を前記ノズルチップ嵌装空間から脱着させる動作を行なう。
(39)本発明の第二の反応装置の第四態様においては、穿孔用容器が設置される穿孔用容器設置部と、液体を吸引及び吐出し得るノズルと、ノズル移送部とをさらに備え、前記穿孔用容器が、液体を収容し得る液体収容空間と、前記液体収容空間に通じる開口部と、穿孔針とを備えており、前記液体収容空間が、前記開口部から前記液体収容空間に前記反応容器を収容できるように形成されており、前記穿孔針が、前記液体収容空間を形成する前記穿孔用容器の壁部から前記液体収容空間に突出するように設けられており、前記ノズル移送部が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記ノズルチップ嵌装空間に、前記ノズルに装着されたノズルチップを嵌装させる動作と、前記ノズルチップが嵌装された前記反応容器を、前記穿孔用容器設置部に移送する動作と、前記穿孔用容器設置部に設置された前記穿孔用容器の液体収容空間に前記反応容器を収容し、前記穿孔用容器に設けられた前記穿孔針により、前記穿孔用容器の液体収容空間と前記反応容器の前記密閉空間と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記蓋材及び前記反応容器本体に形成させる動作とを行ない、前記ノズルが、前記貫通孔を介して前記穿孔用容器の液体収容空間に収容された液体を吸引及び吐出することにより、前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液を前記液体中に抽出する動作を行なう。
本態様に係る第二の反応装置においては、ノズル移送部によってノズルを移送し、反応容器設置部に設置されている反応後の反応容器のノズルチップ嵌装空間に、ノズルに装着されたノズルチップを嵌装させる。ノズルチップ嵌装空間へのノズルチップの嵌装後、ノズル移送部によってノズルを移送し、反応容器を反応容器設置部から穿孔容器設置部に移送する。次いで、ノズル移送部によってノズルを移送し、穿孔用容器設置部に設置された穿孔用容器の液体収容空間に反応容器を収容する。この際、反応容器を穿孔用容器に設けられた穿孔針に対して押圧し、当該穿孔針により目的の貫通孔(すなわち、穿孔用容器の液体収容空間と反応液が収容された密閉空間とノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔)を蓋材及び反応容器本体に形成させる。次いで、ノズルによる吸引及び吐出を開始させ、上記貫通孔を介して穿孔用容器の液体収容空間に収容された液体を吸引及び吐出する。ノズルによる吸引及び吐出を繰り返すことにより、反応容器の密閉空間に収容された反応液は、上記液体中に抽出される。反応液の抽出に伴って、反応液に含まれる反応産物も上記液体中に抽出される。
このように、本態様に係る第二の反応装置を利用すれば、蓋材を反応容器本体に被着した状態で反応を行なった後、蓋材を反応容器本体から脱着することなく、反応容器内の反応液に含まれる反応産物を取得できる。
本態様に係る第二の反応装置において、ノズルは、液体を吸引及び吐出し得る限り、いかなる構造のものを使用してもよく、例えば、公知の分注装置で利用されるノズルと同様の構造を有するノズルを使用できる。また、ノズル移送部は、所定の動作を行なう限り、いかなる構造のものを使用してもよい。
なお、ノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装させる動作は、第二の温度制御装置をノズルチップ嵌装空間から脱着させる動作の後に行なわれる。また、ノズルチップ嵌装空間にノズルチップを嵌装させる動作と、第二の温度制御装置をノズルチップ嵌装空間から脱着させる動作とは干渉し合わないように制御される。
(40)本発明の第一及び第二の反応装置の第五態様においては、前記反応装置はPCR用反応装置である。
本態様に係る反応装置において、反応室内で生じさせる反応はPCRであり、反応室に収容する反応液はPCR用反応液である。本態様に係る反応装置においては、PCR用反応液の温度を迅速に制御してPCRを短時間で行ないつつ、PCRの進行状況(例えば、PCRによる標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)をリアルタイムでモニタリングすることができる。
本態様に係る反応装置は、標的核酸を含む試料の調製(例えば、細胞からの核酸の抽出など)、PCRによる標的核酸の増幅、PCRの進行状況(例えば、標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)のモニタリング(例えば、検出、測定、定性分析、定量分析など)といった一連の作業の自動化を可能する。
(41)上記目的を達成するために、本発明の方法は、反応室に収容された反応液を接触部材と接触させる工程(a)と、前記反応液と前記反応室との接触面及び/又は前記反応液と前記接触部材との接触面を介して前記反応液の温度を制御する工程(b)と、前記反応液と前記反応室との接触面及び/又は前記反応液と前記接触部材との接触面を介して前記反応液へ光を照射する工程(c)と、前記反応液と前記反応室との接触面及び/又は前記反応液と前記接触部材との接触面を介して前記反応液から発せられる蛍光を検出する工程(d)とを含む。
本発明の方法において、好ましくは工程(a)の後に工程(b)が行なわれる。これにより、反応液と反応室との接触面及び反応液と接触部材との接触面を介して反応液の温度を迅速に制御することができる。なお、工程(b)における反応液と反応室との接触面を介した反応液の温度制御は、工程(a)の前及び工程(a)と同時に行なうことができる。
また、本発明の方法において、好ましくは工程(a)の後に工程(c)及び工程(d)が行なわれる。これにより、反応液の温度を迅速に制御して反応を進行させながら、反応の進行状況をモニタリングすることができる。なお、工程(c)における反応液と反応室との接触面を介した反応液へ光の照射、及び工程(d)における反応液と反応室との接触面を介した反応液から発せられる蛍光の検出は、工程(a)の前及び工程(a)と同時に行なうことができる。
また、本発明の方法において、好ましくは工程(b)と工程(c)と工程(d)とは同時に行なわれる。これにより、反応液の温度を迅速に制御して反応を進行させながら、反応の進行状況をリアルタイムでモニタリングすることができる。
本発明の方法は、例えば、本発明の反応容器又は本発明の反応装置を使用して実施することができる。
(42)本発明の方法の第一態様においては、前記反応液の温度制御に利用する前記反応室の接触面と、前記反応液への光の照射に利用する前記反応室の接触面及び/又は前記反応液からの蛍光の検出に利用する前記反応室の接触面とが異なる面である。
本態様に係る反応においては、反応室が反応液と接触する面(反応室の接触面)のうち、反応液の温度制御に利用する面(工程(b)で利用する面)と、反応の進行状況のモニタリングに利用する面(工程(c)及び/又は工程(d)で利用する面)とを別個のものとすることによって、反応液の温度制御を迅速に行なうことができるとともに、反応の進行状況をモニタリングする領域を自由に設定することができる。これにより反応液全体における反応の進行状況をモニタリングすることもできる。
(43)本発明の方法の第二態様においては、前接触部材に、液体を吸引及び吐出し得るノズルに装着されたノズルチップを嵌装し得るノズルチップ嵌装空間が形成されており、前記反応室における反応の終了後に、前記反応室の外部に設けられた穿孔針により、前記反応室の外部と前記反応室の内部と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を形成する工程(e)と、前記ノズルに装着された前記ノズルチップを前記ノズルチップ嵌装空間に嵌装する工程(f)と、前記反応室の外部を液体と接触させる工程(g)と、前記ノズルを操作して前記貫通孔を介した前記液体の吸引及び吐出を行なうことにより、前記反応室に収容された反応液を前記液体中に抽出する工程(h)とをさらに含む。
本態様に係る方法において、工程(e)、(f)及び(g)は任意の順序で行なうことができる。工程(e)は、反応室における反応の終了後に行なわれるが、工程(f)及び(g)は、前記反応室における反応の終了前(反応開始前及び反応進行段階のいずれをも含む)に行なってもよいし、当該反応の終了後に行なってもよい。第四態様に係る第二の反応装置を利用する場合には、工程(e)、(f)及び(g)のうち、工程(f)を最初に行ない、次いで、工程(e)及び(g)を任意の順序で行なう。工程(h)は、工程(e)、(f)及び(g)を行なった後、行なう。
(44)本発明の方法の第三態様においては、前記反応室で生じる反応がPCRである。
本態様に係る方法において、反応室に収容する反応液はPCR用反応液である。本態様に係る方法においては、PCR用反応液の温度を迅速に制御してPCRを短時間で行ないつつ、PCRの進行状況(例えば、PCRによる標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)をリアルタイムでモニタリングすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第一実施形態〕
図1は、本発明に係る反応容器の第一実施形態を示す断面図、図2は、第一実施形態に係る反応容器の反応容器本体の上面図、図3は、第一実施形態に係る蓋材の下面図、図4は、第一実施形態に係る反応容器において、蓋材を反応容器本体に被着した状態を示す断面図、図5は、本発明に係る反応装置の第一実施形態を示す概略一部断面図、図6(i)〜(iii)は、光ファイバーの配置例を示す説明図である。
図1及び図4に示すように、本実施形態に係る反応容器1aは、反応容器本体2aと蓋材3aとを備える。
図1及び図2に示すように、反応容器本体2aは、平面視矩形状の底板部22aと、底板部22aの周縁から上方に同一径を維持して立設された角筒状の第一側板部23aと、第一側板部23aの上端部から上方に漸次拡径するように立設された角筒状の第二側板部24aと、第二側板部24aの上端部から上方に同一径を維持して立設された角筒状の第三側板部25aと、第三側板部25aの上端部に設けられた突縁部26aとを有する。
図2に示すように、第一側板部23a、第二側板部24a及び第三側板部25aの横断面は矩形状となっており、第一側板部23aの内周面213a、第二側板部24aの内周面214a及び第三側板部25aの内周面215aは、それぞれ4つの平面によって構成されている。なお、矩形状には長方形のほか正方形も含まれる。
図1に示すように、反応容器本体2aの突縁部26aには凹部261aが設けられており、蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、反応容器本体2aの凹部261aと蓋材3aの凸部37aとが嵌合して蓋材3aが反応容器本体2aに固定されるようになっている。
図1に示すように、反応容器本体2aは、上端に開口部211aを有し反応液4aを収容し得る反応室21aを具備する。図1に示すように、反応室21aは、上端に開口部211aを有する凹部として反応容器本体2aに形成されている。反応室21aは、底板部22aと第一側板部23aと第二側板部24aと第三側板部25aとによって形成された凹部であり、底板部22aの上面212aは反応室21aの底面に相当し、第一側板部23aの内周面213a、第二側板部24aの内周面214a及び第三側板部25aの内周面215aは反応室21aの内周面に相当する。
図1に示すように、反応室21aの開口部211aの開口面積は、反応室21aの底面の面積よりもやや大きくなっており、開口部211aから添加された反応液4aがそのまま(反応液4aに下方へ重力以外の力を加えなくても)反応室21aの底面に到達しやすい構造になっている。反応液4aの添加の仕方によっては反応室21aの内周面に反応液4aが付着する場合もあるが、そのような場合にはボルテックスミキサー等を利用して反応容器本体2aに振動を与えることによって、反応液4aを反応室21aの底面に到達させることができる。
図1に示すように、底板部22a、第一側板部23a、第二側板部24a及び第三側板部25aは、略均一の厚みを有している。なお、「略均一の厚み」には厚みが均一である場合も含まれる。各板部の厚みは適宜変更することができるが、底板部22aは、反応室21aに収容された反応液4aの迅速な温度制御の点から薄板であることが好ましい。また、第一側板部23aは、反応室21aに収容された反応液4aへの励起光の照射条件及び反応液4aから発せられる蛍光の検出条件を簡易に設定する点から薄板であることが好ましい。薄板の厚みは、薄板を構成する材料などによって適宜決定し得るが、例えばプラスチックの場合には0.1〜0.5mm程度であることが好ましい。
図1に示すように、反応容器本体2aが具備する反応室21aの個数は1個であるが、反応容器本体が具備する反応室の個数及び位置は適宜変更することができる。例えば、反応容器本体は、一列に並んだ8個の反応室を具備していてもよいし、縦列8個×横列12個の合計96個の反応室を具備していてもよい。反応容器本体が具備する反応室の個数が複数である場合には、サンプル処理を効率よく行なうことができる。例えば、8連ノズルユニットを搭載したサンプル分注装置が市販されているので、反応容器本体が1列に8個の反応室を具備している場合には、このようなサンプル分注装置を利用することにより、反応室への反応液の分注を自動化することができる。
図1に示すように、蓋材3aが反応容器本体2aに被着される前の状態においては、反応室21aに収容された反応液4aは、反応室21aの底面及び内周面と接触している。
図1に示すように、蓋材3aは、下方に突出した凸部31aと、凸部31aの上端部に設けられた平板部36aとを有する。
図1に示すように、平板部36aの周縁部には下方に突出した突縁部が設けられており、この突縁部の下端部には凸部31の方向へ突出する凸部37aが設けられている。蓋材3aを反応容器本体2に被着すると、図4に示すように、反応容器本体2aの凹部261aと蓋材3aの凸部37aとが嵌合して蓋材3aが反応容器本体2aに固定されるようになっている。
図1及び図3に示すように、凸部31aは、平面視矩形状の平板からなる押圧部32aと、押圧部32aの周縁から上方に漸次拡径するように立設された角筒状の第一側板部33aと、第一側板部33aの上端部から上方に漸次拡径するように立設された角筒状の第二側板部34aと、第二側板部34aの上端部から上方に同一径を維持して立設された角筒状の第三側板部35aとから構成されており、第三側板部35aの上端部において平板部36aと連続している。
図3に示すように、第一側板部33a、第二側板部34a及び第三側板部35aの横断面は矩形状となっており、第一側板部33aの外周面313a、第二側板部34の外周面314a及び第三側板部35aの外周面315aは、それぞれ4つの平面によって構成されている。なお、矩形状には長方形のほか正方形も含まれる。
図1に示すように、押圧部32a、第一側板部33a、第二側板部34a及び第三側板部35aは、略均一の厚みを有している。なお、「略均一の厚み」には厚みが均一である場合も含まれる。各板部の厚みは適宜変更することができるが、押圧部32aは、反応室21aに収容された反応液4aの迅速な温度制御の点から薄板であることが好ましい。薄板の厚みは、薄板を構成する材料などによって適宜決定し得るが、例えばプラスチックの場合には0.1〜0.5mm程度であるのが好ましい。
図1及び図3に示すように、蓋材3aが有する凸部31aの個数は1個であるが、蓋材における凸部の個数及び位置は、反応容器本体が具備する反応室の個数及び位置に応じて適宜変更することができる。
凸部31aは、反応容器本体2aに凹部として形成されている反応室21aと嵌合するように、蓋材3aに設けられており、蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、蓋材3aによって反応室21aの開口部211aが封止されるようになっている。
凸部31aは、蓋材3aが反応容器本体2aに被着された状態において、凸部31aの押圧部32aの下面312aが反応室21aの底面と接触しないように設けられている。したがって、蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、凸部31aの押圧部32aの下面312aと反応室21aの底面との間に間隙(密閉空間S1a)が形成されるようになっている。
凸部31aの押圧部32aは、蓋材3aが反応容器本体2aに被着された状態において、反応容器本体2aの底板部22aと対向するように設けられており、蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、凸部31aの押圧部32aの下面312(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との間に反応液4aが薄状となって収容されるようになっている。
このとき、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との間に薄状となって存在する反応液4aは、反応容器本体2aの第一側板部23aの内周面213a(反応室の包囲面)によって包囲された状態となっている。すなわち、蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)と反応容器本体2aの第一側板部23aの内周面213a(反応室の包囲面)とによって密閉空間S1aが形成されて、反応液4aの一部は密閉空間S1aに薄状となって収容されるようになっている。
図4に示すように、密閉空間S1aに収容された反応液4aは、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)、反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)、及び反応容器本体2aの第一側板部23aの内周面213a(反応室の包囲面)のいずれの面とも接触した状態にある。
凸部31aの押圧部32aは、蓋材3aが反応容器本体2aに被着される過程において、反応室21aに収容された反応液4aを押圧するように設けられており、押圧部32aの押圧によって反応液4aは反応室21aの上部へと徐々に押出されるようになっている。そして、蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、蓋材3aの第一側板部33aの外周面313aと、反応容器本体2aの第二側板部24aの内周面214aとが当接するようになっている。これによって、押圧部32aの下方への移動は制限され、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との距離は一定となるようになっている。なお、本実施形態において、蓋材3aと反応容器本体2aとが当接する面(当接面)はテーパ状となっているが、例えば、蓋材の反応容器本体への被着方向に対して垂直な面を当接面とすることもできる。
蓋材3aが反応容器本体2aに被着されると、図4に示すように、蓋材3aの第一側板部33aの外側面313aと反応容器本体2aの第二側板部24aの内周面214aとが密着するようになっているとともに、蓋材3aの第三側板部35aの外側面315aと反応容器本体2aの第三側板部25aの内周面215aとが密着するようになっている。これによって、密閉空間S1aの密閉性を保持することができるとともに、密閉空間S1aに収容された反応液4aへのコンタミネーションを防止することができる。
一方、蓋材3aが反応容器本体2aに被着しても、図4に示すように、蓋材3aの第二側板部34aと反応容器本体2aの第二側板部24a及び第三側板部25aとは密着しないようになっている。すなわち、蓋材3aの第二側板部34aと反応容器本体2aの第二側板部24a及び第三側板部25aとの間には、密閉空間S1aに収容しきれない反応液4aの残部が収容される密閉空間S2a(反応液残部収容部)が形成されるようになっている。
押圧部32aによって反応液4aが押圧されると、反応液4aとともに反応室21a内の空気や反応液4a中の気泡などが反応室21aの上部へと押出され、密閉空間S2aに収容されるとともに、その一部は反応室21a外へ排出されるようになっているので、密閉空間S1aへの空気の混入や密閉空間S1aに収容された反応液4aへの気泡の混入を防止することができる。
凸部31aは、蓋材3aが反応容器本体2aに被着された状態において、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との間に存在する反応液4aが薄状となるように設けられている。すなわち、凸部31aは、蓋材3aが反応容器本体2aに被着された状態において、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との距離が短くなるように設けられている。
凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との距離(すなわち、薄状の反応液4aの厚さ)は、好ましくは0.1〜0.5mmである。また、凸部31aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)との距離(すなわち、薄状の反応液4の厚さ)は、いずれの位置においても均等であることが好ましい。
反応容器本体2a及び蓋材3aの材質は、反応液4aによって腐食されず、反応室21aで生じる反応の条件(例えば、反応温度)に耐え得る材料であって、かつ光透過性を有する材料である。
反応容器本体2aはその全体が光透過性材料から構成されているので、反応容器本体2aの外部から密閉空間S1aに収容された反応液4aへ、及び密閉空間S1aに収容された反応液4aから反応容器本体2aの外部へ、反応容器本体2aの底板部22a及び第一側板部23aを介して光が透過できるようになっている。
また、蓋材3aもその全体が光透過性材料から構成されているので、反応容器本体2aの外部から密閉空間S1aに収容された反応液4aへ、及び密閉空間S1aに収容された反応液4aから反応容器本体2aの外部へ、蓋材3aの押圧部32aを介して光が透過できるようになっている。
但し、反応容器本体2a及び蓋材3aは、その全体が光透過性材料から構成されている必要はなく、反応室21aで生じている反応の進行状況をモニタリングするために光の透過をさせる必要がある部分が光透過性材料で構成されていれば十分である。
例えば、反応容器本体2aの第一側板部23aを介して反応液4aへの励起光の照射及び反応液4aから発せられる蛍光の検出を行なう場合には、反応容器本体2aの第一側板部23aが光透過性材料で構成されていれば十分である。また、反応容器本体2aの底板部22aを介して反応液4aへの励起光の照射及び反応液4aから発せられる蛍光の検出を行なう場合には、反応容器本体2aの底板部22aが光透過性材料で構成されていれば十分である。また、蓋材3aの押圧部32aを介して反応液4aへの励起光の照射及び反応液4aから発せられる蛍光の検出を行なう場合には、蓋材3aの押圧部32aが光透過性材料で構成されていれば十分である。
また、反応容器本体2a及び蓋材3aの一方のみを光透過性材料で構成し、他方を光不透過性材料で構成してもよい。例えば、反応容器本体2aの第一側板部23aを介して反応液4aへの励起光の照射及び反応液4aから発せられる蛍光の検出を行なう場合、蓋材3aを光不透過性材料で構成してもよい。
反応容器本体2a及び蓋材3aの材質としては、例えば、透明又は半透明である熱可塑性樹脂、ガラスなどが挙げられる。反応容器本体2a及び蓋材3aの材質として熱可塑性樹脂を選択すれば、射出成形等の常法によって反応容器本体2a及び蓋材3aを容易に成形することができる。反応温度が高温(例えば90〜100℃)に達する場合には、耐熱性に優れた材料、例えばエンジニアリングプラスチックを使用することが好ましい。
図5に示すように、本実施形態に係る反応装置10aは、台座53aによって保持された反応容器1aと、熱電半導体素子61a,62aを具備する温度制御装置6aと、光源7aと、蛍光検出器8aと、複数の光ファイバー9aとを備える。
図5に示すように、温度制御装置6aが具備する熱電半導体素子61aは、蓋材3aの押圧部32a(押圧部32aの上面)に熱伝導性金属板51aを介して取付けられており、熱電半導体素子62aは、反応容器本体2aの底板部22a(底板部22aの下面)に熱伝導性金属板51aを介して取付けられている。熱電半導体素子は冷却素子としての利用(冷却)及び/又は発熱素子としての利用(加熱)が可能なものであり、例えばペルチェ素子などである。
温度制御装置6aは、熱電半導体素子61a,62aによる冷却及び加熱を制御することができるように構成されており、熱電半導体素子61a,62aは温度制御装置6aに電気的に接続されている。また、図5に示すように、熱電半導体素子61a,62aには冷却フィンを有する放熱部52aが装着されており、熱電半導体素子61a,62aを強制冷却できるようになっている。温度制御装置6aによれば、蓋材3aの押圧部32aを介した熱移動と反応容器本体2aの底板部22aを介した熱移動とによって、反応容器1aの密閉空間S1aに収容された反応液4aの温度制御を迅速に行なうことができる。
反応液4aはPCR用反応液であり、密閉空間S1aに収容される反応液4aの量は好ましくは2〜50μl程度である。温度制御装置6aによって反応液4aの温度制御が行なわれることによって、PCRが進行する。このとき、反応液4aは密閉空間S1aに薄状に収容されているので、容積に対する表面積の割合が大きくなっており、しかもその表面積のほとんどが薄層の上下の面、すなわち、蓋材3aの押圧部32aの下面312a(蓋材の接触面)と反応容器本体2aの底板部22aの上面212a(反応室の対向面)によって占められている。したがって、蓋材3aの押圧部32aを介した熱移動と反応容器本体2aの底板部22aを介した熱移動とによって、密閉空間S1aに収容された反応液4aの温度制御を迅速に行なうことができ、PCRに要する時間を短縮化することができる。
光源7aは、反応液4aに含有される蛍光色素を励起させる励起光を発することができる装置である。図5に示すように、光源7aには複数の光ファイバー9aが装着されており、光源7aから発せられた励起光は光ファイバー9aを通じて照射されるようになっている。光ファイバー9aは、図5及び図6(ii)に示すように、反応容器本体2aの第一側板部23aの周囲(第一側板部23aの外周面)に配置されており、光源7aから光ファイバー9aを通じて発せられた励起光は、反応容器本体2aの第一側板部23aを介して密閉空間S1aに収容された反応液4aに照射されるようになっている。
反応液4aには、HO、バッファー、MgCl、dNTPミックス、プライマー、鋳型DNA、Taqポリメラーゼなどに加え、PCRの進行状況(標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)の指標となる蛍光色素、例えば、エチジウムブロマイド、SYBR GreenI、PicoGreenなどが含有されている。したがって、密閉空間S1aに収容された反応液4aに励起光が照射されると、これらの蛍光色素から蛍光が発せられる。密閉空間S1aに収容された反応液4aから発せられた蛍光は、反応容器本体2aの第一側板部23aを介して反応容器本体2aの外部へ透過してくる。
蛍光検出器8aは、反応液4aから発せられる蛍光を検出することができる装置である。図5に示すように、蛍光検出器8aには複数の光ファイバー9aが装着されており、密閉空間S1aに収容された反応液4から発せられ、反応容器本体2aの第一側板部23aを介して反応容器本体2aの外部へ透過してきた蛍光は、光ファイバー9aを通じて受光され、蛍光検出器8aによって検出されるようになっている。
光源7a及び蛍光検出器8aの構成は特に限定されるものではなく、フィルタ、反射鏡、レンズなどを備えた一般的な装置を使用することができる。
反応液4aから発せられる蛍光強度は反応液4aに含まれるDNA量に比例するので、蛍光強度を検出することによって、PCRの進行状況(例えば、PCRによる標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)をリアルタイムで(すなわちPCRの反応進行中に即座に)モニタリングすることができる。
光ファイバー9aは、その一端が光源7a又は蛍光検出器8aに装着されているとともに、他端は反応容器本体2aの第一側板部23aの周囲(第一側板部23aの外周面)に配置されている。
光ファイバー9aの配置例を図6に示す。なお、図6は、図5のA−A断面図に対応する図である。
図6(i)では、横断面矩形状である第一側板部23aの外周面のうち、1つの面に複数の光ファイバー9aの一端が配置され、それぞれの光ファイバー9aによって反応液4aへの励起光の照射と反応液4aから発せられる蛍光の受光の両方を行なうことができるようになっている。
図6(ii)では、横断面矩形状である第一側板部23aの外周面の対向する2つの面に複数の光ファイバー9aの一端が配置され、一方の面に配置された光ファイバー9aによって反応液4aへの励起光の照射を行ない、他方の面に配置された光ファイバー9aによって反応液4aから発せられる蛍光の受光を行なうことができるようになっている。
図6(iii)では、横断面矩形状である第一側板部23の外側面の直交する2つの面に複数の光ファイバー9の一端が配置され、一方の面に配置された光ファイバー9によって反応液4への励起光の照射を行ない、他方の面に配置された光ファイバー9によって反応液4から発せられる蛍光の受光を行なうことができるようになっている。
図6(i)〜(iii)に示す例では、第一側板部23aの外周面に対して直交するように各光ファイバーを配置しており、これによって照射条件及び受光条件の設定が容易となる。
反応装置10aにおいては、反応容器本体2a及び蓋材3aのうち、反応液4aの温度制御に利用する部分(蓋材3aの押圧部32a及び反応容器本体2aの底板部22a)と、反応の進行状況のモニタリングに利用する部分(反応容器本体2aの第一側板部23a)とが別個のものであるため、反応液4aの温度制御を迅速に行なうことができるとともに、反応の進行状況をモニタリングする領域を自由に設定することができる。
反応装置10aにおいて、照射される励起光の種類及び検出される蛍光の種類は、各光ファイバー間で同一であってもよいし、光ファイバーごと又は光ファイバー群ごとに異なっていてもよい。反応液4a中に異なる複数の蛍光色素を含有させておき、各蛍光色素に対応する励起光の照射、及び各蛍光色素から発せられる蛍光の検出を、光ファイバーごと又は光ファイバー群ごとに行なうことによって、異なるPCRを同時に進行させ、それぞれの反応の進行状況(それぞれのPCRによる標的核酸の増幅の有無、それぞれのPCR増幅産物の量など)をリアルタイムでモニタリングすることができる。また、複数の光ファイバーによって同一の励起光を照射し、同一の蛍光を検出する場合には、複数の光ファイバーを横断面矩形状である第一側板部23aの外周面のうち、1つの面全体に配置することによって、反応液4a全体に励起光を照射し、反応液4a全体から発せられる蛍光を検出することができ、反応液4a全体における反応の進行状況をモニタリングすることができる。
以上に説明した第一実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を何ら限定するものではない。したがって、第一実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
例えば、光ファイバー9aを蓋材3aの押圧部32aの上面に配置することができる。この場合、蓋材3aの押圧部32aを介して、反応液4aへの励起光の照射及び/又は反応液4aから発せられる蛍光の検出を行なうことができる。
また、光ファイバー9aを反応容器本体2aの底板部22aの下面に配置することができる。この場合、反応容器本体2aの底板部22aを介して、反応液4aへの励起光の照射及び/又は反応液4aから発せられる蛍光の検出を行なうことができる。
また、反応液4aへの励起光の照射及び反応液4aから発せられる蛍光の検出を、光ファイバーを利用して行なうのではなく、レンズなどを利用して行なうこともできる。レンズを利用することによって、反応液4a全体する励起光の照射及び反応液4a全体から発せられる蛍光の検出を容易に行なうことができる。
〔第二実施形態〕
図7は、本発明に係る反応容器の第二実施形態を示す断面図、図8(i)は、第二実施形態に係る反応容器において、蓋材を反応容器本体に被着した状態を示す断面図、図8(ii)は、第二実施形態に係る反応容器において、反応容器本体に被着された蓋材にノズルチップを嵌装した状態を示す断面図、図9は、本発明に係る反応装置の第二実施形態を示す一部断面図、図10(i)は、第二実施形態に係る反応装置に設けられた第一温度制御部及び第二温度制御部の構造を示す分解斜視図、図10(ii)は、反応時における第一温度制御部及び第二温度制御部の状態を示す斜視図、図11は、第二実施形態に係る反応装置において、反応時の反応容器付近の状態を示す断面図、図12は、第二実施形態に係る反応装置の反応産物抽出までの動作を示す一部断面図である。
図7及び図8に示すように、本実施形態に係る反応容器1bは、反応容器本体2bと蓋材3bとを備える。
図7に示すように、反応容器本体2bは、円板状の底板部22bと、底板部22bの周縁から上方に同一径を維持するように立設された円筒状の第一側板部23bと、第一側板部23bの上端部から上方に漸次拡径するように立設されたテーパ状の第二側板部24bと、第二側板部24bの上端部から上方に同一径を維持するように立設された円筒状の第三側板部25bと、第三側板部25bの上端周縁部に設けられたフランジ部26bとを有する。
反応容器本体2bの底板部22b及び第一側板部23b〜第三側板部25bは、反応液によって腐食されず、反応室で生じる反応の条件(例えば、反応温度)に耐え得る材料であって、かつ光透過性を有する材料(例えば、透明又は半透明である熱可塑性樹脂、ガラス等)で構成される薄板からなり、薄板の厚さは好ましくは0.1〜0.5mm程度である。
図7に示すように、反応容器本体2bには、底板部22b及び第一側板部23b〜第三側板部25bによって囲繞された反応室20bが形成されており、反応容器本体2の上端には、反応室20bに通じる開口部21bが形成されている。
反応室20bには、開口部21bから反応液を収容できるようになっている。また、反応室20bは、開口部21b以外の開口部に通じていないので、開口部21bが封止されると密閉されるようになっている(図8(i)参照)。
反応容器本体2bの第三側板部25bの内径は、蓋材3bの第二側板部34bの外径と略同一となっており、蓋材3bが反応容器本体2に被着されるとき、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面と、蓋材3bの第二側板部34bの外周面とが密着するようになっている(図8(i)参照)。
図7に示すように、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面には、凸部27bが設けられており、凸部27bは、蓋材3bの第二側板部34bの外周面に設けられた凹部36bと嵌合できるようになっている(図8(i)参照)。
図7に示すように、反応容器本体2bの第一側板部23bの上端部には、当接面28bが設けられており、当接面28bは、蓋材3bが反応容器本体2bに被着されるとき、蓋材3bの底板部32bと当接するようになっている(図8(i)参照)。
図7に示すように、蓋材3bは、円板状の底板部32bと、底板部32bの周縁から上方に漸次拡径するように立設されたテーパ状の第一側板部33bと、第一側板部33bの上端部から上方に同一径を維持するように立設された円筒状の第二側板部34bと、第二側板部34bの上端周縁部に設けられたフランジ部35bとを有する。
蓋材3bの底板部32b、第一側板部33b及び第二側板部34bは、反応液によって腐食されず、反応室で生じる反応の条件(例えば、反応温度)に耐え得る材料であって、かつ光透過性を有する材料(例えば、透明又は半透明である熱可塑性樹脂、ガラス等)で構成される薄板からなり、薄板の厚さは好ましくは0.1〜0.5mm程度である。
図7に示すように、蓋材3bには、底板部32b、第一側板部33b及び第二側板部34bによって囲繞されたノズルチップ嵌装空間30bが形成されており、蓋材3bの上端には、ノズルチップ嵌装空間30bに通じるノズルチップ嵌装口31bが形成されている。
ノズルチップ嵌装空間30bは、ノズルチップ嵌装口31bからノズルチップ4bを嵌装できるように形成されている(図8(ii)参照)。また、ノズルチップ嵌装空間30bは、ノズルチップ嵌装口31b以外の開口部に通じていないので、ノズルチップ嵌装口31bが封止されると密閉されるようになっている(図8(ii)参照)。
ノズルチップ嵌装口31bは、蓋材3bのうち、反応容器本体2bの開口部21bを封止する部分以外の部分に形成されているので、蓋材3bが反応容器本体2bに被着された状態においても、ノズルチップ嵌装口31bからノズルチップ嵌装空間30bにノズルチップ4を嵌装できるようになっている(図8(ii)参照)。
ノズルチップ嵌装空間30bの最深部(ノズルチップ嵌装空間30bのうちノズルチップ嵌装口31bから最も離反した部分)は、蓋材3bの底板部32bによって形成されており、ノズルチップ4bはノズルチップ嵌装口31bからノズルチップ嵌装空間30bの最深部に向けて嵌装されるようになっている(図8(ii)参照)。
ノズルチップ嵌装空間30bへのノズルチップ4bの嵌装方向は、反応容器1bが載置される面(反応容器1bの底板部22bの下面)に対して垂直又は略垂直となるように形成されているので(図8(ii)参照)、ノズルチップ4bの嵌装の際に反応容器1bがノズルチップ4bから力を受ける力は、反応容器1bが載置される面に対して垂直又は略垂直な方向への力である。したがって、ノズルチップ4bの嵌装の際に反応容器1bの位置がずれることはなく、ノズルチップ4bをノズルチップ嵌装空間30bに容易に嵌装できるようになっている。
蓋材3bの第二側板部34bの外径は、反応容器本体2bの第三側板部25bの内径と略同一となっており、蓋材3bが反応容器本体2bに被着されるとき、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面と、蓋材3bの第二側板部34bの外周面とが密着するようになっている(図8(i)参照)。
図7に示すように、蓋材3bの第二側板部34bの外周面には、凹部36bが設けられており、凹部36bは、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面に設けられた凸部27bと嵌合できるようになっている(図8(i)参照)。
図7に示すように、蓋材3bの第二側板部34bの内周面には、凸部37bが設けられており、凸部37bは、ノズルチップ4bの第二側板部44bの外周面に設けられた凹部49bと嵌合できるようになっている(図8(ii)参照)。
図7に示すように、蓋材3bの第二側板部34bの上端部には、当接面38bが設けられており、当接面38bは、ノズルチップ4bがノズルチップ嵌装空間30bに嵌装されるとき、ノズルチップ4bの第三側板部46bと当接するようになっている。(図8(ii)参照)。
蓋材3bが反応容器本体2bに被着されると、図8(i)に示すように、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面と蓋材3bの第二側板部34bの外周面とが密着し、蓋材3bの底板部32b、第一側板部33b及び第二側板部34bによって反応容器本体2bの開口部21bが封止され、反応容器本体2bの反応室20bが密閉される。このとき、図8(i)に示すように、反応容器本体2bの第三側板部25bに設けられた凸部27bと、蓋材3bの第二側板部34bに設けられた凹部36bとが嵌合して、蓋材3bが反応容器本体2bに固着され、蓋材3bの反応容器本体2bへの被着状態が強固なものとなる。
また、蓋材3bが反応容器本体2bに被着されると、図8(i)に示すように、反応容器本体2bの第一側板部23bの上端部に設けられた当接面28bと蓋材3bの底板部32bとが当接することにより、反応室20b内における蓋材3bの底板部32bの位置が規定され(本実施形態では、蓋材3bの底板部32bが反応容器本体2bの底板部22bと接触しないように規定される)、反応容器本体2bの底板部22bと蓋材3bの底板部32bとの間に密閉空間S1bが形成される。すなわち、蓋材3bの底板部32bの下面(蓋材の接触面)と、反応容器本体2bの底板部22bの上面(反応室の対向面)と、反応容器本体2bの第一側板部23bの内周面(反応室の包囲面)とによって密閉空間S1bが形成されて、反応液の一部は密閉空間S1bに薄状となって収容されるようになっている。そして、密閉空間S1bに収容された反応液は、蓋材3bの底板部32bの下面(蓋材の接触面)、反応容器本体2bの底板部22bの上面(反応室の対向面)、及び反応容器本体2bの第一側板部23bの内周面(反応室の包囲面)のいずれの面とも接触した状態にある。
また、蓋材3bが反応容器本体2bに被着されると、図8(i)に示すように、反応容器本体2bの第二側板部24b及び第三側板部25bと蓋材3bの第一側板部33bとの間に密閉空間S2bが形成される。反応液は、蓋材3bの被着によって反応室20b内に形成された密閉空間S1bに収容され、密閉空間S1bに収容しきれない反応液の残部は密閉空間S2bに収容される。このとき、反応液は蓋材3bの底板部32bによって押圧され、反応液とともに反応室20b内の空気や反応液中の気泡等が反応室20bの上部へと押出され、密閉空間S2bに収容されるとともに、その一部は開口部21bから反応室20b外へ排出される。これにより、密閉空間S1bへの空気の混入や密閉空間S1bに収容された反応液への気泡の混入が防止される。
図7に示すように、本実施形態に係るノズルチップ4bは、ノズルチップ4bの先端部を構成する円板状の先端板部43bと、先端板部43bの周縁から上方に漸次拡径するように立設されたテーパ状の第一側板部44bと、第一側板部44bの上端部から上方に同一径を維持するように立設された円筒状の第二側板部45bと、第二側板部45bの上端部から漸次拡径するように立設されたテーパ状の第三側板部46bと、第三側板部46bの上端部から上方に同一径を維持するように立設された円筒状の第四側板部47bと、第四側板部47bの上端周縁部に設けられたフランジ部48bとを有する。
図7に示すように、ノズルチップ4bには、先端板部43b及び第一側板部44b〜第四側板部47bによって囲繞された内部空間40bが形成されている。ノズルチップ4bの上端には、内部空間40bに通じるノズル装着口41bが形成されており、ノズルチップ4bの先端板部43bには、内部空間40bを介してノズル装着口41bに通じる吸引吐出口42bが形成されている。
ノズルチップ4bには、ノズルチップ装着口41bから内部空間40bにノズル16bを装着できるようになっており(図12参照)、ノズル16bによる吸引力及び吐出力は、内部空間40b及び吸引吐出口42bを介してノズルチップ4bの外部に伝達できるようになっている。
図7に示すように、ノズルチップ4bの内部空間40bには、フィルター6bが設けられている。図7に示すように、フィルター6bは、吸引吐出口42bの近傍に位置するように設けられており、吸引吐出口42bから内部空間40bへの液体の飛沫の進入を防止し、内部空間40bの汚染を防止できるようになっている。
ノズルチップ4bの第二側板部45bの外径は、蓋材3bの第二側板部34bの内径と略同一となっており、ノズルチップ4bが蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに嵌装されるとき、ノズルチップ4bの第二側板部45bの外周面と、蓋材3bの第二側板部34bの内周面とが密着するようになっている(図8(ii)参照)。
図7に示すように、ノズルチップ4bの第二側板部45bの外周面には、凹部49bが設けられており、凹部49bは、蓋材3bの第二側板部34bの内周面に設けられた凸部37bと嵌合できるようになっている(図8(ii)参照)。
ノズルチップ4bが蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに嵌装されると、図8(ii)に示すように、蓋材3bの第二側板部34bの内周面とノズルチップ4bの第二側板部45bの外周面とが密着し、ノズルチップ4bの先端板部43b、第一側板部43b及び第二側板部45bによってノズルチップ嵌装口31bが封止され、ノズルチップ嵌装空間30bが密閉される。ここで、「密閉」とは、ノズル16bによる吸引力及び吐出力をノズルチップ嵌装空間30bに伝達する上で妨げになる間隙、細孔等が存在していない状態を意味し、ノズルチップ4bの吸引吐出口42bに通じている状態は「密閉」に含まれる。
また、ノズルチップ4bが蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに嵌装されると、図8(ii)に示すように、蓋材3bの第二側板部34bに設けられた凸部37bと、ノズルチップ4bの第二側板部45bに設けられた凹部49bとが嵌合して、ノズルチップ4bが蓋材3bに固着され、ノズルチップ嵌装空間30bへのノズルチップ4bの嵌装状態が強固なものとなる。
また、ノズルチップ4bが蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに嵌装されると、図8(ii)に示すように、蓋材3bの第二側板部34bの上端部に設けられた当接面38bとノズルチップ4bの第三側板部46bとが当接することにより、ノズルチップ嵌装空間30b内におけるノズルチップ4bの先端板部43bの位置が規定され(本実施形態では、ノズルチップ4bの先端板部43bが蓋材3bの底板部32bと接触してノズルチップ4bの吸引吐出口42bが封止されることがないように規定される)、蓋材3bの底板部32bとノズルチップ4bの先端板部43bとの間に、ノズルチップ4bの吸引吐出口42bに通じる密閉空間S3bが形成される。密閉空間S3bはノズルチップ4bの吸引吐出口42b以外の開口部を有しないので、ノズル6bによる吸引力及び吐出力は、ノズルチップ4bの吸引吐出口42bから密閉空間S3bに効率よく伝達できるようになっている。
蓋材3bが反応容器本体2bに被着され、かつノズルチップ4bが蓋材3bに嵌装された状態において、密閉空間S1bは、図8(ii)に示すように、反応容器本体2bの底板部22bとの接触面を有するとともに、蓋材3bの底板部32bとの接触面を有する。また、密閉空間S3bは、図8(ii)に示すように、蓋材3bの底板部32bとの接触面を有する。したがって、反応容器1bの外部に設けられた穿孔針で、反応容器本体2bの底板部22b及び蓋材の底板部32bに貫通孔を形成することにより、反応容器1bの外部と密閉空間S1bと密閉空間S3bとを連通させることができる(図12(iii)参照)。このとき、蓋材3bの底板部32bは、密閉空間S1bの最深部(反応容器1bが載置される面を構成する反応容器本体2bの底板部22b)と対向しているので、反応容器1bが載置される面(反応容器本体2bの底板部22bの下面)に垂直又は略垂直に設けられた穿孔針により(例えば、穿孔用容器5bに設けられた穿孔針51bにより)、反応容器1bの外部と密閉空間S1bと密閉空間S3bとを連通させる貫通孔を、反応容器本体2bの底板部22b及び蓋材の底板部32bに形成することができる(図12(iii)参照)。
図9に示すように、本実施形態に係る穿孔用容器5bは、本体部50bと穿孔針51bとを備える。本体部50bは、平面視矩形状の底板部と、底板部の周縁から立設された角筒状の側板部と、側板部の上端周縁部に設けられたフランジ部とを有する。本体部50bには、底板部と側板部とによって囲繞された液体収容空間501bが形成されており、本体部50bの上端には、液体収容空間501bに通じる開口部502bが形成されている。
穿孔用容器5bの液体収容空間501bには、開口部502bから液体を収容できるとともに、反応容器1bを収容できるようになっている(図12(iii)参照)。
図9に示すように、穿孔針51bは、本体部50bの底板部から液体収容空間501bに突出するように、かつ反応容器1bが載置される面(本体部50bの底板部の上面)に対して略垂直となるように設けられており、蓋材3bが反応容器本体2bに被着された状態にある反応容器1bが液体収容空間501bに収容されると、反応容器本体2bの底板部22b及び蓋材3bの底板部32bに貫通孔を形成できるようになっている(図12(iii)参照)。
図9に示すように、穿孔針51bの先端部は尖形状となっており、穿孔針51bの材質は、反応容器本体2b及び蓋材3bを構成するプラスチック、ガラス等を穿孔できるステンレススチール等の金属である。
図9に示すように、本実施形態に係る反応装置10bは、反応容器1bが設置される反応容器設置部17bと、穿孔用容器5bが設置される穿孔用容器設置部18bと、液体を吸引及び吐出し得るノズル16bと、ノズル16bを所定の方向へ移送するノズル移送部15bと、反応容器設置部17bに設けられた第一温度制御部11bと、第二温度制御部13bと、第二温度制御部13bを所定の方向に移送する温度制御部着脱部14bとを備える。
図9に示すように、反応容器設置部17b及び穿孔用容器設置部18bは基台100b上に設けられており、基台100bの上方には、第二温度制御部13b及びノズル16bが上下左右に移動できる空間が設けられている。
図9に示すように、反応容器設置部17bには、第一温度制御部11bが設けられており、反応容器1bは第一温度制御部11bに設置されるようになっている。
図9〜図11に示すように、第一温度制御部11bは、断熱リング110b、伝熱体111b、断熱筐体112b、熱電半導体素子113b及びヒートシンク114bを備える。
図9〜図11に示すように、断熱リング110bの略中央には、上端開口部から反応容器本体2bを収容できるとともに、下端開口部から伝熱体111bの突起部を嵌装できる空間が形成されており、当該空間に収容される反応容器本体2bは、当該空間に嵌装された伝熱体111bの突起部によって支持されるようになっている。断熱リング110bは、セラミックス等の断熱材料によって構成されており、伝熱体111bと反応容器本体2bとの熱移動が効率よく行なわれるようになっている。
また、図9〜11に示すように、断熱リング110bには、反応容器本体2bが収容される空間に連通する光ファイバー嵌装孔115bが設けられており、光ファイバーを光ファイバー嵌装孔115bに嵌装することによって、伝熱体111bの突起部によって支持された反応容器本体2bの第一側板部23bの周囲(第一側板部23bの外周面)に光ファイバーを配置できるようになっている。光ファイバー嵌装孔115bは、断熱リング110bに複数設けられており、これら複数の光ファイバー嵌装孔115bには、光源(図示せず)に接続された光ファイバー及び蛍光検出器(図示せず)に接続された光ファーバーが嵌装され、光源から光ファイバーを通じて発せられた励起光を、反応容器本体2bの第一側板部23bを介して密閉空間S1bに収容された反応液に照射できるとともに、密閉空間S1bに収容された反応液から発せられ、反応容器本体2bの第一側板部23bを介して反応容器本体2bの外部へ透過してきた蛍光を、光ファイバーを通じて受光し、蛍光検出器によって検出できるようになっている。
図9〜図11に示すように、伝熱体111bは、円板部と突起部とから構成されており、突起部は断熱リング110bに嵌装され、円板部は、ヒートシンク114b上に設けられた熱電半導体素子113bの上面と接触している。伝熱体111bは、銅等の金属によって構成されており、熱電半導体素子113bが発生する熱を効率よく反応容器本体2bに伝達できるようになっている。
熱電半導体素子113bは冷却素子としての利用(冷却)及び/又は発熱素子としての利用(加熱)が可能なもの、例えばペルチェ素子である。熱電半導体素子113bは電源(図示せず)に接続されており、電源から電力が供給されると、伝熱体111bを冷却及び/又は加熱できるようになっている。図9〜11に示すように、熱電半導体素子113bの下面は、冷却フィンを有するヒートシンク114bと接触しており、熱電半導体素子113bはヒートシンク114によって強制冷却されるようになっている。
図9〜図11に示すように、伝熱体111b及び熱電半導体素子113bは、セラミックス等の断熱材料によって構成された断熱筐体112bの内部に収容されており、熱電半導体素子113bによる伝熱体111bの冷却及び/又は加熱が効率よく行なわれるようになっている。
第一温度制御部11bは、熱電半導体素子113bによって伝熱体111bに加えられた熱を、反応容器本体2bの下面と伝熱体111bの突起部との接触面を介して反応容器本体2bに伝達し、反応容器本体2bの底板部22bを介した熱移動によって、密閉空間S1bに収容された反応液の温度を制御できるようになっている。
図9〜図11に示すように、第二温度制御部13bは、断熱リング130b、伝熱体131b、断熱筐体132b、熱電半導体素子133b、ヒートシンク134b、及び温度制御部着脱部14bの伸縮アーム142bが取り付けられるアーム取付部135bを備える。
図9〜図11に示すように、断熱リング130bの略中央には、上端開口部から伝熱体131bの突起部を挿入できるとともに、下端開口部から蓋材3bを挿入できる空間が形成されている。断熱リング130bは、セラミックス等の断熱材料によって構成されており、伝熱体131bと蓋材3bとの熱移動が効率よく行なわれるようになっている。
図9〜図11に示すように、伝熱体131bは、円板部と突起部とから構成されており、突起部は断熱リング130bに挿入され、円板部は熱電半導体素子133bの下面と接触している。伝熱体131bの突起部は、蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに装着できるように形成されており、ノズルチップ嵌装空間30bに装着された伝熱体131bの突起部は、蓋材3bの底板部32b、第一側板部33b及び第二側板部34bと接触するようになっている。伝熱体131bの突起部の外径は、断熱リング130bの内径よりも小さくなっており、伝熱体131bの突起部が断熱リング130bに挿入されると、伝熱体131bの突起部の外周面と断熱リング130bの内周面との間に、断熱リング130bの下端開口部に通じる間隙が形成されるようになっている。当該間隙には、蓋材3bが挿入できるようになっており、伝熱体131bの突起部が断熱リング130bに挿入された状態においても、伝熱体131bの突起部を蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに装着できるようになっている。伝熱体131bは、銅等の金属によって構成されており、熱電半導体素子133bが発生する熱を効率よく蓋材3bに伝達できるようになっている。
熱電半導体素子133bは冷却素子としての利用(冷却)及び/又は発熱素子としての利用(加熱)が可能なもの、例えばペルチェ素子である。熱電半導体素子133bは電源(図示せず)に接続されており、電源から電力が供給されると、伝熱体131bを冷却及び/又は加熱できるようになっている。図9〜図11に示すように、熱電半導体素子133bの上面は、冷却フィンを有するヒートシンク134bと接触しており、熱電半導体素子131bはヒートシンク134bによって強制冷却されるようになっている。
図9〜図11に示すように、伝熱体131b及び熱電半導体素子133bは、セラミックス等の断熱材料によって構成された断熱筐体132bの内部に収容されており、熱電半導体素子133bによる伝熱体131bの冷却及び/又は加熱を効率よく行なうことができるようになっている。
第二温度制御部13bは、伝熱体131bの突起部が蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに装着されると、熱電半導体素子133bによって伝熱体131bに加えられた熱を、蓋材3bの底板部32b、第一側板部33b及び第二側板部34bと伝熱体111bの突起部との接触面を介して蓋材3bに伝達し、蓋材3bの底板部32bを介した熱移動によって、密閉空間S1bに収容された反応液の温度を制御できるようになっている。
図9に示すように、温度制御部着脱部14bは、基台100bの上面に略垂直に設けられたレール140bと、レール140bに沿って移動できる可動部141bと、可動部141bに設けられた伸縮アーム142bとを備える。
図9に示すように、伸縮アーム142bは、基台100bの上面に対して水平方向に伸縮できるように可動部141bに設けられている。図9に示すように、伸縮アーム142bの先端部には、アーム取付部135bを介して第二温度制御部13bが取り付けられており、第二温度制御部13bは、伸縮アーム142bの伸縮によって、基台100bの上面に対して水平方向に移送されるとともに、可動部141bの移動によって、基台100bの上面に対して垂直方向に移送されるようになっている。
温度制御部着脱部14bは、第二温度制御部13bを基台100bの上面に対して水平方向及び垂直方向に移送することによって、伝熱体131bの突起部を、第一温度制御部11bに設置された反応容器1bの蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに装着できるとともに、ノズルチップ嵌装空間30bから脱着できるようになっている。
ノズル16bは、液体吸引吐出装置(図示せず)に接続されており、吸引吐出孔160b(図12参照)を介して液体を吸引及び吐出できるようになっている。また、吸引吐出孔160bはノズル16bの先端部に通じており、Oリング等を介してノズル16bの先端部に装着されたノズルチップ4bに、吸引力及び吐出力を伝達できるようになっている。
図9に示すように、ノズル移送部15bは、基台100bの上面に対して水平方向に設けられたレール150bと、レール150bに沿って移動できる可動部151bと、可動部151bに設けられた伸縮アーム152bとを備える。
図9に示すように、伸縮アーム152bは、基台100bの上面に対して垂直方向に伸縮できるように、可動部151bに設けられている。図9に示すように、伸縮アーム152bの先端部に取り付けられたノズル16bは、伸縮アーム152bの伸縮によって、基台100bの上面に対して垂直方向に移送されるとともに、可動部151bの移動によって、基台100bの上面に対して水平方向に移送されるようになっている。
ノズル移送部15bは、ノズル16bを基台100bの上面に対して水平方向及び垂直方向に移送することによって、ノズル16bに装着されたノズルチップ4bを、第一温度制御部11bに設置された反応容器1bの蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに嵌装できるようになっている。さらに、ノズル移送部15bは、ノズルチップ4bが嵌装された反応容器1bを、穿孔用容器設置部18bに移送して、穿孔用容器設置部18bに設置された穿孔用容器5bの液体収容空間501bに開口部502bから収容し、穿孔用容器5bに設けられた穿孔針51bにより、反応容器本体2bの底板部22b及び蓋材3bの底板部32bに貫通孔を形成できるようになっている。
なお、温度制御部着脱部14bの動作とノズル移送部15bの動作は、干渉し合わないように制御されている。
反応装置10bの動作を、反応容器1bにPCR反応液を収容してPCRを行なう場合を例にとって説明する。
反応容器本体2bの反応室20bに開口部21bからPCR反応液を収容した後、蓋材3bを反応容器本体2bに被着する。このとき、反応容器本体2bの凸部27bと蓋材3bの凹部36bとが嵌合し、蓋材3bが反応容器本体2bに固着される(図8(i)参照)。また、蓋材3bの被着によって反応室20b内に密閉空間S1b及び密閉空間S2bが形成され、PCR反応液は密閉空間S1bに収容されるとともに、密閉空間S1bに収容しきれないPCR反応液の残部は密閉空間S2bに収容される(図8(i)参照)。この状態の反応容器1bを、反応容器設置部17bに設けられた第一温度制御部11bに設置する(図9及び図11参照)。
反応装置10bは、第一温度制御部11bに設置された反応容器1bへ、温度制御部着脱部14bによって第二温度制御部13bを移送し、第二温度制御部13bの伝熱体131bの突起部を、蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに装着する動作を行なう(図9及び図11参照)。
反応装置10bは、伝熱体131bの突起部をノズルチップ嵌装空間30bに装着した後、第一温度制御部11b及び第二温度制御部13bによって、密閉空間S1bに収容されたPCR反応液の温度を制御する動作を行なう。これにより、密閉空間S1bに収容されたPCR反応液中でPCRが進行し、PCR反応液中には反応産物としてPCR増幅断片7bが生成する(図12(i)参照)。
このとき、PCR反応液は、密閉空間S1bに薄状に収容されているので、容積に対する表面積の割合が大きくなっており、しかもその表面積のほとんどが薄層の上下の面、すなわち蓋材3bの底板部32bの下面(蓋材の接触面)と反応容器本体2bの底板部22bの上面(反応室の対向面)によって占められている。したがって、蓋材3bの底板部32bを介した熱移動と反応容器本体2bの底板部22bを介した熱移動とによって、密閉空間S1bに収容されたPCR反応液の温度制御を迅速に行なうことができ、PCRに要する時間を短縮化することができる。
また、断熱リング110bの光ファイバー嵌装孔115bに嵌装された光ファイバーを通じて、光源から発せられる励起光を密閉空間S1bに収容されたPCR反応液に照射するとともに、密閉空間S1bに収容されたPCR反応液から発せられる蛍光を受光し、蛍光検出器で検出することにより、PCRの進行状況(例えば、PCRによる標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)をリアルタイムでモニタリングすることができる。
反応装置10bは、PCR終了後、温度制御部着脱部14bによって第二温度制御部13bを移送し、第二温度制御部13bの伝熱体131bの突起部を、蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bから脱着させる動作を行なう(図9参照)。
反応装置10bは、伝熱体131bの突起部をノズルチップ嵌装空間30bから脱着させた後、第一温度制御部11bに設置された反応容器1bの上方へ、ノズル移送部15bによってノズル16bを移送し、ノズル16bに装着されたノズルチップ4bをノズルチップ嵌装口31bからノズルチップ嵌装空間30bに嵌装する動作を行なう(図12(i)及び(ii)参照)。このとき、蓋材3bの凸部37bとノズルチップ4bの凹部49bとが嵌合して、ノズルチップ4bが蓋材3bに固着される。また、ノズルチップ嵌装空間30bへのノズルチップ4bの嵌装によって、ノズルチップ嵌装空間30b内には、ノズルチップ4bの吸引吐出口42bに通じる密閉空間S3bが形成される。
反応装置10bは、ノズル16bに装着されたノズルチップ4bをノズルチップ嵌装空間30bに嵌装した後、ノズル移送部15bによってノズル16bを移送し、ノズル16bに装着されたノズルチップ4bが嵌装されている反応容器1bを、穿孔用容器設置部18bの上方に移送する動作を行なう(図9参照)。蓋材3bは反応容器本体2bに固着されており、ノズルチップ4bは蓋材3bに固着されているので、移送中に、蓋材3bが反応容器本体2bから脱着することはなく、ノズルチップ4bが蓋材3bから脱着することもない。
反応装置10bは、反応容器1bを穿孔用容器設置部18bの上方に移送した後、伸縮アーム152bを伸ばし、反応容器1bを穿孔用容器設置部18bに設置された穿孔用容器5bの液体収容空間501bに開口部502bから収容し(このとき、反応容器本体2bの底板部22bの下面が、穿孔容器5bに設けられた穿孔針51bに押し付けられる)、穿孔用容器5bに設けられた穿孔針51bにより、穿孔用容器5bの液体収容空間501bと反応容器1bの密閉空間S1bとノズルチップ嵌装空間30bとを連通させる貫通孔を、反応容器本体2bの底板部22b及び蓋材3bの底板部32bに形成させる動作を行なう(図12(c)参照)。このとき、穿孔針51bは、まず反応容器本体2bの底板部22bを穿孔して、穿孔用容器5bの液体収容空間501bと反応容器1bの密閉空間S1bとを連通させる貫通孔を形成し、次いで蓋材3bの底板部32bを穿孔して、反応容器1bの密閉空間S1bとノズルチップ嵌装空間30b内の密閉空間S3bとを連通させる貫通孔を形成する。
穿孔針51bによって穿孔された反応容器1bは、穿孔用容器5bの液体収容空間501bと反応容器1bの密閉空間S1bとが反応容器本体2bの底板部22bに形成された貫通孔を通じて連通しており、反応容器1bの密閉空間S1bとノズルチップ嵌装空間30b内の密閉空間S3bとが蓋材3bの底板部32bに形成された貫通孔を通じて連通しており、ノズルチップ嵌装空間30b内の密閉空間S3bがノズルチップ4bの吸引吐出口42bに通じているので、ノズル16bによる吸引力及び吐出力を穿孔用容器5bの液体収容空間501bに伝達できるようになっている。
反応装置10bは、穿孔針51bによる穿孔後、ノズル16bによる吸引及び吐出を開始し、上記貫通孔を介して穿孔用容器5bの液体収容空間501bに収容された抽出液8b(例えば緩衝液)を吸引及び吐出することにより、反応容器1bの密閉空間S1bのPCR反応液中に含まれるPCR増幅断片7bを抽出液8b中に抽出する動作を行なう(図12(iii)参照)。このとき、ノズル16bによる吸引及び吐出を開始すると、穿孔用容器5bの液体収容空間501bに収容された抽出液8bは、ノズル16bによる吸引に伴って密閉空間S1bへ流入するとともに、ノズル16bによる吐出に伴って密閉空間S1bから流出する。ノズル16bによる吸引及び吐出を繰り返すことにより、抽出液8bの密閉空間S1bへの流入及び密閉空間S1bからの流出が繰り返され、反応容器1bの密閉空間S1bのPCR反応液に含まれるPCR増幅断片7bは、穿孔用容器5bの液体収容空間501bに収容された抽出液8b中に抽出される。
こうして、蓋材3bを反応容器本体2bに被着した状態でPCRを行なった後、蓋材3bを反応容器本体2bから脱着することなく、反応容器1bの密閉空間S1bのPCR反応液中に含まれるPCR増幅断片7bを取得できる。
以上に説明した第二実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を何ら限定するものではない。したがって、第二実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
蓋材3bを反応容器本体2bに被着して反応室20bを密閉する際には、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面と蓋材3bの第二側板部34bの外周面とを直接密着させるのではなく、Oリング等の密閉性を保持できる部材を介在させて密着させることができる。ノズルチップ4bを蓋材3bのノズルチップ嵌装空間30bに嵌装してノズルチップ嵌装空間30bを密閉する際にも同様に、蓋材3bの第二側板部34bの内周面とノズルチップ4bの第二側板部45bの外周面とを直接密着させるのではなく、Oリング等の密閉性を保持できる部材を介在させて密着させることができる。このとき、Oリング等の部材に反応室20b又はノズルチップ嵌装空間30bの内部と外部とを連通させる間隙、細孔等を形成しておき、蓋材3bを反応容器本体2bに被着させるときに又はノズルチップ4bをノズルチップ嵌装空間30bに嵌装させるときに、反応室20b又はノズルチップ嵌装空間30bの内部の空気を外部へ排出することができる。また、反応容器本体2bの第三側板部25bの内周面又は蓋材3bの第二側板部34bの外周面に、あるいは蓋材3bの第二側板部34bの内周面又はノズルチップ4bの第二側板部45bの外周面に、反応室20b又はノズルチップ嵌装空間30bの内部と外部とを連通させる間隙、細孔等を形成しておくこともできる。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、反応液を反応室に収容する際に遠心を必須とせず反応の自動化を可能とし、反応室に収容された反応液の温度を迅速に制御することができるとともに、反応室に収容された反応液の量が微量であっても反応を進行させることができ、さらには反応室内で生じている反応をリアルタイムに(すなわち反応進行中に即座に)モニタリングすることができる反応容器、反応装置及び方法が提供される。
また、本発明によれば、蓋材を反応容器本体に被着した状態で反応を行なった後、蓋材を反応容器本体から脱着することなく、反応容器内の反応液に含まれる反応産物を取得できる反応容器、反応装置及び方法が提供される。
本発明の反応容器、反応装置及び方法によれば、標的核酸を含む試料の調製(例えば、細胞からの核酸の抽出など)、PCRによる標的核酸の増幅、PCRの進行状況(例えば、標的核酸の増幅の有無、PCR増幅産物の量など)のモニタリング(例えば、検出、測定、定量など)、PCR増幅断片の取得といった一連の作業の自動化が可能となり、多数の検体を並列的に効率よく処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係る反応容器の第一実施形態を示す断面図である。
図2は、第一実施形態に係る反応容器の反応容器本体の上面図である。
図3は、第一実施形態に係る蓋材の下面図である。
図4は、第一実施形態に係る反応容器において、蓋材を反応容器本体に被着した状態を示す断面図である。
図5は、本発明に係る反応装置の第一実施形態を示す概略一部断面図である。
図6(i)〜(iii)は、光ファイバーの配置例を示す説明図である(図6(ii)は図5のA−A断面図に相当する)。
図7は、本発明に係る反応容器の第二実施形態を示す断面図である。
図8(i)は、第二実施形態に係る反応容器において、蓋材を反応容器本体に被着した状態を示す断面図であり、図8(ii)は、第二実施形態に係る反応容器において、反応容器本体に被着された蓋材にノズルチップを嵌装した状態を示す断面図である。
図9は、本発明に係る反応装置の第二実施形態を示す一部断面図である。
図10(i)は、第二実施形態に係る反応装置に設けられた第一温度制御部及び第二温度制御部の構造を示す分解斜視図であり、図10(ii)は、反応時における第一温度制御部及び第二温度制御部の状態を示す斜視図である。
図11は、第二実施形態に係る反応装置において、反応時の反応容器付近の状態を示す断面図である。
図12は、第二実施形態に係る反応装置の反応産物抽出までの動作を示す一部断面図である。
Technical field
The present invention relates to a reaction vessel, a reaction apparatus, and a method capable of rapidly controlling the temperature of a reaction solution and monitoring the reaction in real time.
Background art
The polymerase chain reaction (hereinafter, referred to as “PCR”) is a technology that uses a thermostable polymerase and primers to amplify a target nucleic acid by raising or lowering the temperature. The fields include genetic engineering, biological test methods and detection methods. Widely used in
The principle of PCR is to maintain the temperature at which the double-stranded DNA containing the target DNA sequence dissociates into single strands at the first stage, and the temperature at which the forward and reverse primers anneal to the dissociated single-stranded DNA. The second step is repeated a number of times, and the third step of maintaining a temperature at which a DNA strand complementary to the single-stranded DNA is synthesized by the DNA polymerase is repeated a number of times according to the thermal profile (temperature rise / fall) set in the three steps. In this case, the target DNA is geometrically amplified.
For example, a reaction solution containing a double-stranded DNA containing a target DNA sequence, an excessive amount of a pair of primers, and a thermostable polymerase is subjected to one cycle of 95 ° C. for 30 seconds, 65 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute. The reaction can be performed for 30 to 40 cycles to allow the PCR to proceed. At 95 ° C., the double-stranded DNA dissociates into single-stranded DNA. Next, when the primer is cooled to an appropriate temperature (65 ° C. in the above example) according to the base sequence of the primer, the primer and the single-stranded DNA are annealed. Next, when the reaction temperature of the polymerase is increased (72 ° C. in the above example), the DNA synthesis reaction by the polymerase proceeds.
As described above, since temperature control of a reaction solution is important in PCR, PCR is usually carried out using a thermostat that can be programmed for temperature control and a reaction vessel that can be used for the device.
Most commonly, a microtube is brought into close contact with a hole in a metal block equipped with a heating / cooling device, and the reaction solution in the microtube is heated (dissociation of double-stranded DNA) through the metal block, A device that repeats a cycle of cooling (annealing of primer) and heating (extension reaction by polymerase) is used. There are two types of metal block cooling systems, one using a compressor and the other using a Peltier cooling system. Recently, rather than using a metal block, the reaction solution in the microtube is moved by moving the microtube along with the rack and sequentially immersing it in an independent liquid or solid phase incubator at three temperatures. There is also an apparatus which repeats a cycle of heating (dissociation of double-stranded DNA), cooling (annealing of primer), and heating (extension reaction by polymerase).
When the number of specimens is large, such as when PCR is performed for screening purposes, PCR of 96 specimens is performed at once using a PCR microtiter plate (96 wells) in order to process many specimens at once. Devices that can do so have also been developed.
In recent years, in order to efficiently process a large number of samples in genetic diagnosis and genome projects, preparation of samples containing target nucleic acids (eg, extraction of nucleic acids from cells), amplification of target nucleic acids by PCR, and progress of PCR A series of operations such as monitoring (for example, presence or absence of target nucleic acid amplification, amount of PCR amplification product, etc.) (for example, detection, measurement, qualitative analysis, quantitative analysis, etc.) are automated, and a large number of samples can be efficiently processed in parallel. The need for processing is increasing. In order to automate these series of operations and efficiently process a large number of samples in parallel, firstly, the time required for PCR should be reduced as much as possible, and secondly, the amount of samples required for PCR can be reduced. Third, it is necessary to monitor the progress of the PCR in real time (ie, immediately during the progress of the PCR).
However, the conventional PCR reaction apparatus and PCR reaction container perform PCR by typical temperature control such as 30 to 40 cycles of 95 ° C. for 30 seconds, 65 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute. Therefore, it is difficult to achieve the object of shortening the time required for PCR as much as possible using a conventional PCR reaction device and PCR reaction container. For example, when a conventional PCR reaction apparatus and PCR reaction vessel are used to perform 30 to 40 cycles at 95 ° C. for 30 seconds, 65 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute, the PCR is performed. It takes about one hour to complete.
In addition, in the conventional PCR reaction apparatus and PCR reaction container, if the amount of the sample (reaction liquid) is too small, the solvent (usually water) in the reaction liquid evaporates during the PCR, and the reaction stops. In some cases. This is because, in a reaction chamber where PCR proceeds (for example, a microtube, a well of a microtiter plate), the contact area between the air and the reaction solution is large, so that the environment in which the solvent in the reaction solution tends to evaporate; Since the temperature of the reaction chamber wall is not uniform and there is a portion of the reaction chamber wall lower than the temperature of the reaction solution (for example, the upper part of a microtube or the upper part of a well of a microtiter plate), the evaporated solvent This is due to liquefaction at a part. Therefore, it is difficult to achieve the object of minimizing the amount of the reaction solution using a conventional PCR reaction apparatus and PCR reaction vessel.
Under such circumstances, a device has been developed in which a small amount of reaction solution is sealed in a microcapillary with a large surface area and good thermal conductivity, and heating and cooling are performed with hot air from a halogen lamp or the like and cold air at room temperature. Was. As this type of apparatus, for example, a light cycler (LightCycler) (manufactured by Roche Molecular Biochemicals) is commercially available. In this apparatus, by using a microcapillary having a large surface area and good thermal conductivity, it is possible to control the temperature at about 20 ° C./sec. One cycle requires only about 30 to 60 seconds, and 30 cycles require 15 to 15 seconds. It can be completed in about 30 minutes. Further, by using a microcapillary, PCR using a small amount of a reaction solution of about 5 to 20 μl can be realized. Furthermore, the fluorescence emitted from the reaction solution in accordance with the amount of the PCR amplification product can be measured quickly and with high sensitivity due to the characteristics of the glass capillary, such as that most of the irradiation light is focused on the tip of the capillary. Can be measured in real time.
As described above, the PCR reaction device using the microcapillary as the PCR reaction container can shorten the time required for PCR by rapid temperature control of the reaction solution, and can reduce the amount of the reaction solution required for PCR to a very small amount. Since it is possible to measure the progress of PCR in real time, it is extremely useful when performing PCR alone.
However, in this PCR reaction apparatus, when enclosing the reaction solution in the microcapillary, the reaction solution is added to a plastic container placed above the glass capillary, sealed with a plastic stopper, and then centrifuged. Is required to be moved from the plastic container into the glass capillary, and then each capillary is removed from the centrifuge and installed in the reactor. Also, if air is mixed in when enclosing the reaction solution in the microcapillary, the air expands due to heating in the course of PCR, and the reaction solution moves inside the microcapillary, causing a decrease in PCR amplification efficiency and the like. Great care must be taken when enclosing the reaction solution in the capillary.
Therefore, a PCR reaction device using a microcapillary as a PCR reaction container can be used to prepare a sample containing a target nucleic acid (eg, extraction of a nucleic acid from a cell), amplify a target nucleic acid by PCR, and the progress of PCR (eg, , Monitoring of target nucleic acid amplification, the amount of PCR amplification product, etc.) is difficult to use for automation.
In addition, no matter which PCR reaction apparatus or PCR reaction vessel is used, it is possible to prevent the reaction (usually water) in the reaction solution from evaporating during the PCR and stopping the reaction. For this purpose, it is necessary to cover a reaction chamber (e.g., a microtube, a well of a microtiter plate) in which a PCR proceeds by sealing a lid material on a reaction vessel main body containing a reaction solution. Therefore, in the conventional PCR reaction device and PCR reaction container, it is necessary to temporarily remove the lid material from the reaction container body in order to obtain the amplified fragment obtained by PCR, and to amplify the target nucleic acid by PCR. It is difficult to automate the operation from to the acquisition of an amplified fragment.
Disclosure of the invention
Therefore, a first object of the present invention is to enable the reaction to be automated without the necessity of centrifugation when accommodating the reaction solution in the reaction chamber, and to quickly control the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber. The reaction can proceed even if the amount of the reaction solution contained in the reaction chamber is very small, and the reaction occurring in the reaction chamber is monitored in real time (that is, immediately during the progress of the reaction). To provide a reaction vessel, a reaction apparatus and a method that can be used.
In addition, the second object of the present invention can achieve the first object, and after performing the reaction in a state where the lid member is attached to the reaction container body, without detaching the lid member from the reaction container body. It is an object of the present invention to provide a reaction container, a reaction apparatus, and a method capable of obtaining a reaction product contained in a reaction solution in a reaction container.
(1) In order to achieve the above object, the reaction container of the present invention can have a reaction chamber body having an opening and having a reaction chamber capable of containing a reaction solution, and can seal the opening of the reaction chamber. A reaction container provided with a lid member, wherein the lid member and the reaction chamber are in contact with a reaction solution contained in the reaction chamber when the lid member is attached to the reaction container body. Having a surface, so that light can be transmitted from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel through the contact surface of the lid material, and the lid material is made of a light-transmitting material. The reaction vessel main body is formed of a light-transmissive material so that light can be transmitted from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel through the contact surface of the reaction chamber. It is characterized by comprising.
The reaction chamber provided in the reaction vessel main body has an opening and can accommodate a reaction solution. The reaction solution is added from the opening of the reaction chamber and accommodated in the reaction chamber. The reaction chamber is a place where a desired reaction is generated, and a reaction solution contained in the reaction chamber contains components necessary for generating the desired reaction, reagents necessary for measuring the progress of the reaction ( For example, a light-emitting substance such as a fluorescent dye) is included.
The structure of the reaction chamber is not particularly limited as long as it has an opening and can accommodate a reaction solution. Generally, the reaction chamber is formed in the reaction vessel main body as a concave portion having an opening at the upper end. The reaction chamber is preferably formed in the main body of the reaction vessel as a recess formed by a thin plate. In this case, by performing heat transfer between the outside of the reaction chamber and the reaction liquid in the reaction chamber through the thin plate, the temperature of the reaction liquid can be quickly and efficiently controlled. In addition, by performing irradiation of light to the reaction chamber and detection of light emitted from the reaction solution through the thin plate, setting of irradiation conditions and light receiving conditions becomes easy.
The reaction chamber does not need to have a structure like a capillary (capillary tube), and centrifugation is not indispensable when accommodating the reaction solution in the reaction chamber. In the reaction vessel of the present invention, when the lid material is attached to the reaction vessel body, the lid material (for example, a convex portion provided on the lid material) enters the inside of the reaction chamber from the opening of the reaction chamber, and enters the reaction chamber. Since the reaction chamber comes into contact with the accommodated reaction liquid, it is preferable that the reaction chamber has a structure in which a lid (for example, a projection provided on the lid) can easily enter. In addition, in order to automate the dispensing of the reaction solution, the reaction solution added from the opening reaches the bottom of the reaction chamber as it is (without applying a force other than gravity downward to the reaction solution). It is preferable to have such a structure as to obtain. Therefore, in the reaction vessel of the present invention, it is rather inappropriate that the reaction chamber has a structure like a capillary.
When the lid is attached to the reaction container body, the opening of the reaction chamber is sealed with the lid. As a result, contamination with the reaction solution contained in the reaction chamber can be prevented, and a desired reaction can be accurately generated in the reaction chamber. When the reaction container body has a plurality of reaction chambers, the opening of each reaction chamber is sealed with a lid material, and the reaction solution contained in one reaction chamber is mixed with the reaction solution in another reaction chamber. Can be prevented, whereby the desired reaction can be accurately generated in each reaction chamber.
From the viewpoint of preventing contamination to the reaction solution accommodated in the reaction chamber, it is preferable that the lid member has a first contact portion that can adhere to the periphery of the opening of the reaction chamber. In this case, the first contact portion of the lid member and the peripheral portion of the opening of the reaction chamber are in close contact with each other, whereby the reaction chamber is sealed and contamination with the reaction solution can be prevented.
Further, from the viewpoint of preventing contamination of the reaction solution contained in the reaction chamber, the lid member can be in close contact with the inner peripheral surface of the reaction chamber (the inner peripheral surface of the concave portion formed in the reaction vessel main body). It is preferable to have two contact parts. In this case, the second contact portion of the lid member and the inner peripheral surface of the reaction chamber are in close contact with each other, and the reaction chamber is hermetically sealed, so that contamination to the reaction solution can be prevented.
The structure of the lid member is not particularly limited as long as the lid member has a contact surface that can come into contact with the reaction solution in a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body. As a structure of the lid member, a flat plate having a convex portion can be exemplified. In this case, when the lid member is attached to the reaction container main body, the convex portion enters the inside of the reaction chamber from the opening of the reaction chamber, and comes into contact with the reaction solution contained in the reaction chamber. It is preferable that the projection formed on the lid member is formed of a thin plate. In this case, by performing heat transfer between the outside of the lid member and the reaction solution in the reaction chamber through the thin plate, the temperature of the reaction solution can be quickly and efficiently controlled. In addition, by performing irradiation of light to the reaction chamber and detection of light emitted from the reaction solution through the thin plate, setting of irradiation conditions and light receiving conditions becomes easy.
The lid member and the reaction chamber have a contact surface that comes into contact with the reaction solution contained in the reaction chamber when the lid member is attached to the reaction container body. In the present invention, the surface of the reaction chamber that comes into contact with the reaction solution is referred to as a “contact surface of the reaction chamber”, and the surface of the lid material that comes into contact with the reaction solution is referred to as a “contact surface of the lid material”. In addition, the contact surface of the reaction chamber and the contact surface of the lid material do not necessarily mean a fixed surface, but change depending on conditions (for example, the volume of the reaction solution accommodated in the reaction chamber) (for example, the contact area increases or decreases). ) In some cases. For example, when the convex portion of the lid material presses the reaction liquid, the liquid level of the reaction liquid may rise, and the contact surface of the reaction chamber and the contact surface of the lid material may increase.
In the reaction vessel of the present invention, when a desired reaction is caused in the reaction chamber, the temperature of the reaction solution is controlled as necessary. The temperature control of the reaction solution is usually performed after the lid material is attached to the reaction vessel main body. However, the temperature control of the reaction solution may be performed before and / or during the process in which the lid member is attached to the reaction vessel body. When the temperature of the reaction solution is controlled after the lid material is attached to the reaction vessel main body, the temperature of the reaction solution is controlled by heat transfer through the contact surface of the reaction chamber and / or the contact surface of the lid material. Can be. In the reaction vessel of the present invention, not only the heat transfer through the contact surface of the reaction chamber but also the heat transfer through the contact surface of the lid member is possible, so that the temperature of the reaction solution can be quickly controlled. .
In the reaction vessel of the present invention, the reaction generated in the reaction chamber is not particularly limited. However, the reaction vessel of the present invention requires a reaction to control the temperature of the reaction solution when starting, proceeding or stopping the reaction (for example, It can be suitably used for an enzyme reaction), and particularly preferably for a reaction (eg, PCR) in which the temperature of a reaction solution needs to be controlled periodically or over time when the reaction proceeds. Here, the “temperature control of the reaction solution” includes both changing (raising and lowering) the temperature of the reaction solution and maintaining the temperature of the reaction solution.
The reaction container of the present invention may further include a heat conductive metal block or a heat conductive metal plate provided so as to be in contact with the reaction container main body and / or the lid member. In this case, the temperature control of the reaction vessel main body is performed through the contact surface between the reaction vessel main body and the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate, and the lid member and the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate are connected to each other. The temperature of the lid is controlled via the contact surface. Then, the temperature of the reaction solution is controlled via the contact surface of the reaction chamber and / or the contact surface of the lid member. The heat conductive metal block or the heat conductive metal plate may be provided so as to be in contact with one of the reaction vessel main body and the lid member, or may be provided so as to be in contact with both. Since the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate can be easily formed according to the respective shapes of the reaction vessel main body and the lid material, it is possible to increase the contact area with the reaction vessel main body and the lid material. Thereby, heat transfer through the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate can be efficiently performed. The heat conductive metal block or the heat conductive metal plate can be used as a medium for heat transfer (heat exchanger), a member for holding the reaction vessel main body, and a lid material for attaching the lid material to the reaction vessel main body. Can also be used as a member for applying pressure.
In the reaction container of the present invention, when the lid member is attached to the reaction container body, the lid member (for example, a convex portion provided on the lid member) enters the inside of the reaction chamber from the opening of the reaction chamber, and Gas such as air existing in the chamber is pushed out of the reaction chamber, and the opening of the reaction chamber is sealed in that state. Therefore, the amount of gas such as air existing in the reaction chamber is smaller than before the lid material is attached. Further, since the lid material (for example, a convex portion provided on the lid material) that has entered the inside of the reaction chamber comes into contact with the reaction liquid accommodated in the reaction chamber, the gas such as air existing in the reaction chamber and the reaction liquid Is smaller than before the lid material is attached. As described above, when the lid member is attached to the reaction container main body, the gas such as air existing in the reaction chamber decreases, and the contact area between the gas such as air existing in the reaction chamber and the reaction solution decreases. Therefore, when a target reaction proceeds in the reaction chamber, evaporation of the reaction solution into a gas such as air existing in the reaction chamber can be suppressed. This allows the reaction to proceed even if the amount of the reaction solution contained in the reaction chamber is very small.
In the reaction vessel of the present invention, the lid is made of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the lid from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel. The reaction vessel main body is made of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the reaction chamber from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel.
Light from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel may be transmitted through a part of the contact surface of the lid member, or may be transmitted through the entire contact surface of the lid member. May be able to transmit light. Further, as long as light can be transmitted from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel through the contact surface of the lid member, only a part of the lid member may be made of a light transmitting material. Alternatively, the entire lid may be made of a light-transmitting material.
Light from the reaction solution accommodated in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel may be transmitted through a part of the contact surface of the reaction chamber, or may be transmitted through the entire contact surface of the reaction chamber. May be able to transmit light. In addition, as long as light can be transmitted from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel through the contact surface of the reaction chamber, only a part of the reaction vessel main body may be made of a light transmitting material. However, the entire reaction vessel may be made of a light-transmitting material.
In the reaction container of the present invention, only one of the lid member and the reaction container body may be formed of a light-transmitting material, or both may be formed of a light-transmitting material. When only one of the lid member and the reaction vessel body is made of a light-transmitting material, the other is made of a light-impermeable material.
The type of the light-transmitting material is not particularly limited, and any material may be used as long as it is transparent or translucent and has the strength required for the lid member and the reaction container body. Examples of such a material include plastic and glass.
In the reaction vessel of the present invention, light (for example, fluorescence or chemiluminescence) emitted from the reaction solution contained in the reaction chamber is transmitted to the outside of the reaction vessel through the contact surface of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber. I do. That is, in the reaction vessel of the present invention, light (for example, fluorescence or chemiluminescence) emitted from the reaction solution can be detected outside the reaction vessel while the reaction solution is contained in the reaction chamber. Therefore, when the light emitted from the reaction solution serves as an indicator of the progress of the reaction occurring in the reaction chamber, by detecting the light emitted from the reaction solution, the progress of the reaction can be monitored in real time (that is, the reaction progress). (Instantly during monitoring).
Here, “monitoring” includes quantitative or qualitative measurement or analysis performed continuously or intermittently during the progress of the reaction, as well as quantitative or qualitative measurement after the reaction reaches a steady state or after the reaction is completed. It also includes basic measurement and analysis. The “reaction progress” includes the presence or absence of the progress of the reaction and the degree thereof.
Detection of light emitted from the reaction solution may be performed via only one of the contact surface of the lid member and the contact surface of the reaction chamber, or may be performed through both. Also. Detection of light emitted from the reaction solution may be performed through a part of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber, or may be performed through the whole.
(2) In the first embodiment of the reaction container of the present invention, the light is transmitted from the outside of the reaction container to the reaction solution accommodated in the reaction chamber through the contact surface of the lid member. The lid material is made of a light-transmitting material, or, from outside the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber, so that light can be transmitted through the contact surface of the reaction chamber, The reaction container main body is made of a light transmissive material.
In the reaction vessel according to this aspect, the lid is formed of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the lid from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber. In such a case, the reaction liquid contained in the reaction chamber can be irradiated with excitation light emitted from a light source such as a laser provided outside the reaction container of the present invention via the contact surface of the lid member. If a fluorescent substance such as a fluorescent dye is added to the reaction liquid, the fluorescent substance is excited by irradiating the reaction liquid with excitation light, and the reaction liquid emits fluorescence. Since the fluorescence emitted from the reaction solution passes through the contact surface of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber to the outside of the reaction vessel of the present invention, the fluorescence detector provided outside the reaction vessel of the present invention Can be detected by
Further, in the reaction vessel according to this aspect, the reaction vessel main body is made of a light-transmitting material so that light can be transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber via the contact surface of the reaction chamber. When configured, it is possible to irradiate the reaction liquid contained in the reaction chamber with the excitation light emitted from a light source such as a laser provided outside the reaction vessel of the present invention via the contact surface of the reaction chamber. it can. If a fluorescent substance such as a fluorescent dye is added to the reaction liquid, the fluorescent substance is excited by irradiating the reaction liquid with excitation light, and the reaction liquid emits fluorescence. Since the fluorescence emitted from the reaction solution passes through the contact surface of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber to the outside of the reaction vessel of the present invention, the fluorescence detector provided outside the reaction vessel of the present invention Can be detected by
In the reaction vessel according to this aspect, light from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber can be transmitted through the lid member and / or a part of the contact surface of the reaction chamber. Alternatively, the light may be transmitted through the whole. Further, as long as light can be transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber via the contact surface of the lid member, only a part of the lid member may be made of a light transmitting material. Alternatively, the entire lid may be made of a light-transmitting material. Further, as long as light can be transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber via the contact surface of the reaction chamber, only a part of the reaction vessel main body may be made of a light transmitting material. However, the entire reaction container body may be made of a light-transmitting material.
In the reaction container according to this aspect, irradiation of the reaction solution with excitation light and detection of fluorescence emitted from the reaction solution can be performed from outside the reaction container while the reaction solution is contained in the reaction chamber. . Therefore, if a phosphor that can be an indicator of the progress of the reaction is added to the reaction solution, the progress of the reaction can be monitored in real time (ie, the progress of the reaction) by detecting the fluorescence emitted by the phosphor during the progress of the reaction. (Instantly during monitoring).
The phosphor that can be an indicator of the progress of the reaction can be appropriately selected according to the type of reaction to be generated in the reaction chamber. For example, when the reaction generated in the reaction chamber is PCR, a fluorescent substance whose fluorescence characteristics such as fluorescence intensity and fluorescence wavelength are changed depending on the amount of nucleic acid (eg, DNA) in the reaction solution can be used. Specifically, a fluorescent dye that changes properties such as fluorescence intensity and fluorescence wavelength by intercalating into double-stranded DNA can be used. From the viewpoint of easy measurement, a fluorescent dye having a property of increasing the fluorescence intensity by intercalation is preferable. Specific examples of such a fluorescent dye include ethidium bromide (EtBr), SYBR Green I, Pico Green, thiazole orange, oxazole yellow and the like. For example, ethidium bromide intercalated into DNA emits fluorescence when excited by energy transfer of ultraviolet rays (260 nm) absorbed by DNA or light absorbed by itself. SYBR GreenI intercalated into DNA emits green fluorescence when excited by ultraviolet light of about 260 nm or visible light of about 470 nm. Since the fluorescence intensity emitted from these fluorescent dyes is proportional to the amount of double-stranded DNA, measuring the fluorescence intensity of the fluorescent dye allows the progress of PCR in the reaction chamber (for example, the presence or absence of amplification of target nucleic acid by PCR, PCR The amount of the amplification product can be monitored in real time (ie, immediately during the progress of the PCR reaction).
In addition, as a fluorescent substance that can be an indicator of the progress of PCR, a fluorescent substance in which two types of fluorescent dyes of a reporter and a quencher are bound to an oligonucleotide probe complementary to an intermediate portion of a target sequence can be used. The reporter is a molecule that emits fluorescence when irradiated with excitation light, but in the case of an oligonucleotide probe having a quencher near the reporter, the energy absorbed by the reporter is absorbed by the quencher, and the reporter is not excited, No fluorescence that would otherwise occur is produced (quenching). When the quenched oligonucleotide probe is added to the PCR reaction solution contained in the reaction chamber, it binds to the target sequence. Thereafter, an extended chain is synthesized from the 3 'end of the primer by Tag polymerase. When the probe collides with the probe on the way, the probe which has been annealed is decomposed by the 5' → 3 'endonuclease activity, and is adjacent to the probe. The reporter and the quencher are separated, and the reporter that has been suppressed by the quencher emits fluorescence. Since this reaction occurs almost in proportion to the PCR cycle, the progress of PCR in the reaction chamber can be monitored in real time by measuring the fluorescence intensity of the reporter.
In addition, as a fluorescent substance that can be an indicator of the progress of PCR, one obtained by binding a fluorescent dye to two types of oligonucleotide probes that hybridize adjacent to a target nucleic acid can be used. A donor dye is bound to the 3 ′ end of the 5 ′ probe, and an acceptor dye is bound to the 5 ′ end of the 3 ′ probe. When two types of probes hybridize adjacent to the target nucleic acid, the donor dye The dye fluoresces when excited by an external light source, and the light is absorbed by the acceptor dye, which then emits light of a different wavelength. As the amount of the probe that hybridizes to the target nucleic acid increases as the PCR amplification product increases, the progress of PCR in the reaction chamber can be monitored in real time by measuring the fluorescence intensity.
(3) In the second aspect of the reaction container of the present invention, a part or the whole of the contact surface of the lid member is a flat surface.
In the reaction vessel according to this aspect, irradiation of the reaction solution with excitation light or detection of fluorescence emitted from the reaction solution can be performed through a part or the whole of the contact surface of the lid material that is a flat surface. This facilitates setting of the irradiation condition of the excitation light and the reception condition of the fluorescence.
(4) In the third aspect of the reaction vessel of the present invention, the contact surface of the lid member is a surface of a wall portion of the lid member having a substantially uniform thickness.
In the reaction vessel according to this aspect, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber can be controlled via a substantially uniform-thickness wall (for example, a plate) having a contact surface of the lid member. Thus, the temperature of the reaction solution can be quickly and efficiently controlled. Further, setting of the temperature control condition at that time is also easy. Further, irradiation of excitation light to the reaction solution accommodated in the reaction chamber or detection of fluorescence from the reaction solution can be performed through a substantially uniform wall portion having a contact surface of the lid material, whereby It is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence. In particular, when a part or the whole of the contact surface of the lid member is a flat surface, the wall portion has a flat plate shape, and the contact surface of the lid member on the wall portion and the surface on the opposite side thereof are substantially parallel. It becomes easier to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence.
(5) In the fourth embodiment of the reaction vessel of the present invention, a part or the whole of the contact surface of the reaction chamber is a flat surface.
In the reaction vessel according to this aspect, irradiation of the reaction solution with excitation light or detection of fluorescence from the reaction solution can be performed through a part or the whole of the contact surface of the reaction chamber which is a flat surface, whereby It is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence.
(6) In the fifth aspect of the reaction container of the present invention, the contact surface of the reaction chamber is a surface of a wall portion having a substantially uniform thickness which constitutes the reaction container main body.
In the reaction vessel according to this aspect, the temperature of the reaction solution contained in the reaction chamber can be controlled through a substantially uniform wall (for example, a plate) having a contact surface of the reaction chamber. Thus, the temperature of the reaction solution can be quickly and efficiently controlled. Further, setting of the temperature control condition at that time is also easy. Further, irradiation of excitation light to the reaction solution contained in the reaction chamber or detection of fluorescence from the reaction solution can be performed through a substantially uniform wall having a contact surface of the reaction chamber. It is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence. In particular, when a part or the whole of the contact surface of the reaction chamber is a flat surface, the wall is flat, and the contact surface of the reaction chamber and the surface on the opposite side of the wall are substantially parallel. It becomes easier to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence.
(7) In the sixth aspect of the reaction container of the present invention, when the lid is attached to the reaction container main body, a closed space is formed by the contact surface of the lid and the contact surface of the reaction chamber. A part or all of the reaction solution is accommodated in the closed space.
In the reaction container according to this aspect, when the lid is attached to the reaction container main body, the end of the contact surface of the lid and the end of the contact surface of the reaction chamber are in close contact with each other to form a closed space. . Whether part or all of the reaction solution is accommodated in the closed space depends on the volume of the reaction solution accommodated in the reaction chamber, the volume of the sealed space formed, and the like.
In the reaction vessel according to this aspect, the entire outer surface (or almost the entirety) of the reaction solution accommodated in the closed space is a contact surface with the lid member and the reaction chamber, and therefore, the contact surface of the lid member and / or The temperature of the reaction solution can be quickly controlled through the contact surface of the reaction chamber.
Further, since gas such as air does not exist (or hardly exists) in the closed space, it is possible to suppress evaporation of the reaction solution into gas when a target reaction proceeds in the closed space. The reaction can proceed even if the amount of the reaction solution contained in the chamber is very small.
(8) In the seventh aspect of the reaction container of the present invention, when the lid is attached to the reaction container main body, a reaction liquid residual portion capable of storing a residual portion of the reaction liquid that cannot be stored in the closed space. A housing is formed in the reaction chamber.
In the reaction container according to the present embodiment, a larger volume of the reaction solution than can be accommodated in the closed space is accommodated in the reaction chamber, and the reaction solution is pressed by a lid member (for example, a convex portion provided on the lid member). As a result, air in the reaction chamber, bubbles in the reaction solution, and the like are pushed out to the reaction solution remaining storage section together with the reaction solution that cannot be contained in the closed space, thereby causing bubbles in the reaction solution contained in the closed space. And air can be prevented from entering. In addition, since a certain amount of the reaction solution is contained in the closed space, the reaction can proceed for a certain amount of the reaction solution regardless of the volume of the reaction solution contained in the reaction chamber. The labor required to accurately measure and accommodate the reaction in the reaction chamber can be reduced.
In the reaction vessel according to the present embodiment, the reaction solution remaining portion accommodating portion is formed in the reaction chamber as follows, for example. When the lid material is attached to the reaction vessel body, the outer peripheral surface of the convex portion of the lid material does not completely adhere to the inner peripheral surface of the reaction chamber. When a space is formed between itself and the peripheral surface, this space becomes the reaction liquid remaining portion storage portion.
(9) In an eighth aspect of the reaction container of the present invention, the reaction chamber has a facing surface facing a contact surface of the lid member, and the lid member is attached to the reaction container body. Then, a part or the whole of the reaction solution accommodated in the reaction chamber is thinly accommodated between the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber.
In the present invention, among the contact surfaces of the reaction chamber, a surface facing the contact surface of the lid member is referred to as a “facing surface of the reaction chamber”. The facing surface of the reaction chamber is preferably, for example, a flat surface facing the lid material if the contact surface is flat, and a curved surface facing the contact surface of the lid material if the contact surface is a curved surface. .
In the reaction vessel according to the present aspect, the reaction in the reaction solution thinly accommodated between the contact surface of the lid member and the opposite surface of the reaction chamber is monitored. At this time, since the reaction solution existing in a thin state has a large ratio of the surface area to the volume of the reaction solution, the heat transfer through the contact surface of the reaction chamber and / or the contact surface of the lid member causes the temperature of the reaction solution to be reduced. Control can be performed quickly. Further, when the reaction liquid is thin, temperature control can be uniformly performed on the entire reaction liquid.
(10) In a ninth aspect of the reaction container of the present invention, the opposed surface of the reaction chamber is a surface of a wall portion having a substantially uniform thickness constituting the reaction container main body.
In the reaction vessel according to this aspect, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber can be controlled through a substantially uniform thickness wall (for example, a plate) having an opposing surface of the reaction chamber. Thus, the temperature of the reaction solution can be quickly and efficiently controlled. Further, setting of the temperature control condition at that time is also easy. Further, the irradiation of the reaction solution contained in the reaction chamber with the excitation light or the detection of the fluorescence from the reaction solution can be performed through the substantially uniform thickness wall having the opposing surface of the reaction chamber. It is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence. In particular, when a part or the whole of the opposing surface of the reaction chamber is a flat surface, the wall is flat, and the opposing surface of the reaction chamber and the surface on the opposite side of the wall are substantially parallel. It becomes easier to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence.
(11) In the tenth aspect of the reaction vessel of the present invention, the reaction solution contained in the reaction chamber may be supplied from the outside of the reaction vessel and / or from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel. The wall having the opposed surface of the reaction chamber is made of a light transmitting material so that light can be transmitted through the opposed surface of the reaction chamber.
In the reaction vessel according to this aspect, when light can be transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber via the opposing surface of the reaction chamber, the light is contained in the reaction chamber from outside the reaction vessel. The reaction solution can be irradiated with light through the opposite surface of the reaction chamber. In addition, when light can be transmitted from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel through the opposite surface of the reaction chamber, light emitted from the reaction solution contained in the reaction chamber (for example, fluorescence or chemical Luminescence) can be detected outside the reaction vessel via the opposing surface of the reaction chamber. Therefore, irradiation of light to the reaction solution and / or detection of light emitted from the reaction solution at the time of monitoring the reaction can be performed through the opposed surface of the reaction chamber.
(12) In the eleventh aspect of the reaction vessel of the present invention, the reaction vessel main body is in contact with the lid member to define a distance between a contact surface of the lid member and an opposing surface of the reaction chamber. Having a surface.
In the reaction container according to this aspect, the distance between the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber is kept constant, so that the reaction container is accommodated between the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber. Since the thickness of the reaction solution is kept constant, temperature control can be uniformly performed on the entire reaction solution. The thickness of the reaction solution can be adjusted by adjusting the distance between the contact surface of the lid member and the corresponding surface of the reaction chamber.
In the reaction container according to this aspect, the reaction container body may have a contact surface inside the reaction chamber or may have a contact surface outside the reaction chamber. For example, the contact surface can be provided along the inner peripheral surface of the reaction chamber. In this case, when the lid member is attached to the reaction vessel main body, the lid member is in close contact with the periphery of the inner peripheral surface of the reaction chamber, and the reaction chamber is sealed.
(13) In a twelfth aspect of the reaction container of the present invention, the reaction chamber has an enclosing surface for enclosing the reaction solution existing between the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber. When the lid is attached to the reaction vessel main body, a closed space is formed by the contact surface of the lid, the opposing surface of the reaction chamber, and the surrounding surface of the reaction chamber, and the reaction liquid A part or the whole is stored in the closed space in a thin shape.
In the present invention, among the contact surfaces of the reaction chamber, the surface surrounding the reaction liquid existing between the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber is the “enclosure surface of the reaction chamber”. The shape of the surrounding surface of the reaction chamber is determined by the shape of the contact surface of the lid material and the shape of the facing surface of the reaction chamber. For example, when the contact surface of the lid material and the facing surface of the reaction chamber are circular, the surrounding surface of the reaction chamber is Is cylindrical, and when the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber are rectangular, the surrounding surface of the reaction chamber is rectangular. The shape of the cross section of the surrounding surface can be any shape such as a circular shape, a rectangular shape (including both squares and rectangles), a semi-circular half-square shape, and a parallelogram shape.
In the reaction vessel according to this aspect, the end of the opposing surface of the reaction chamber and the end (usually the lower end) of the surrounding surface of the reaction chamber are continuous, and when the lid material is attached to the reaction vessel main body. The end of the contact surface of the lid material and the end (usually the upper end) of the surrounding surface of the reaction chamber are in close contact with each other. Thus, a closed space is formed by the contact surface of the lid member, the opposing surface of the reaction chamber, and the surrounding surface of the reaction chamber.
In the reaction container according to the present embodiment, the reaction in the reaction solution stored in a thin space in the closed space is monitored. At this time, since the reaction solution existing in a thin state has a large ratio of the surface area to the volume of the reaction solution, the heat transfer through the contact surface of the reaction chamber and / or the contact surface of the lid member causes the temperature of the reaction solution to be reduced. Control can be performed quickly. Further, when the reaction solution is thin, the thickness of the reaction solution is substantially uniform, so that the temperature control can be uniformly performed on the entire reaction solution. Further, since gas such as air does not exist (or hardly exists) in the closed space, it is possible to suppress evaporation of the reaction solution into gas when a target reaction proceeds in the closed space. The reaction can proceed even if the amount of the reaction solution contained in the chamber is very small.
(14) In the thirteenth aspect of the reaction container of the present invention, a part or the whole of the surrounding surface of the reaction chamber is a flat surface.
In the reaction container according to this aspect, irradiation of the reaction solution with excitation light or detection of fluorescence from the reaction solution can be performed through a part or the whole of the surrounding surface of the reaction chamber which is a flat surface. It is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence.
(15) In a fourteenth aspect of the reaction vessel of the present invention, the cross section of the surrounding surface of the reaction chamber is rectangular.
In the reaction vessel according to this aspect, the surrounding surface of the reaction chamber is constituted by four planes, and the two opposing surfaces are parallel. Therefore, by utilizing the characteristic that light travels straight, the entire reaction liquid is irradiated with light through one plane constituting the surrounding surface of the reaction chamber, and the light emitted from the entire reaction liquid is emitted. It is possible to detect. Further, it is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence at that time.
(16) In a fifteenth aspect of the reaction container of the present invention, the surrounding surface of the reaction chamber is a surface of a wall portion having a substantially uniform thickness that constitutes the reaction container main body.
In the reaction vessel according to this aspect, the temperature of the reaction solution contained in the reaction chamber can be controlled through a substantially uniform thickness wall (for example, a plate) having an enclosing surface of the reaction chamber. Thus, the temperature of the reaction solution can be quickly and efficiently controlled. Further, setting of the temperature control condition at that time is also easy. Further, the irradiation of the excitation light to the reaction solution contained in the reaction chamber or the detection of fluorescence from the reaction solution can be performed through the surface of the substantially uniform wall having the surrounding surface of the reaction chamber, This facilitates setting of the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence. In particular, when a part or the whole of the surrounding surface of the reaction chamber is flat, the wall portion has a flat plate shape, and the surrounding surface of the reaction chamber in the wall portion and the surface on the opposite side thereof are substantially parallel. It becomes easier to set the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence.
(17) In the sixteenth aspect of the reaction vessel of the present invention, the reaction vessel contained in the reaction chamber may be supplied from outside the reaction vessel to / from the reaction vessel contained in the reaction chamber. The wall having the surrounding surface of the reaction chamber is made of a light-transmitting material so that light can be transmitted to the outside through the surrounding surface of the reaction chamber.
In the reaction vessel according to the present embodiment, when light can be transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber via the surrounding surface of the reaction chamber, the reaction solution is contained in the reaction chamber from outside the reaction vessel. The reaction solution can be irradiated with light through the surrounding surface of the reaction chamber. Further, when light can be transmitted from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel through the surrounding surface of the reaction chamber, light emitted from the reaction solution contained in the reaction chamber (for example, fluorescence or chemical Luminescence) can be detected outside the reaction vessel via the surrounding surface of the reaction chamber. Therefore, irradiation of light to the reaction solution and / or detection of light emitted from the reaction solution at the time of monitoring the reaction can be performed through the surrounding surface of the reaction chamber.
In the reaction vessel according to the present embodiment, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber is controlled by heat transfer through the contact surface of the lid member and / or the opposing surface of the reaction chamber, and when the reaction is monitored. Irradiation of the reaction solution with light and / or detection of light emitted from the reaction solution can be performed through the surrounding surface of the reaction chamber. As described above, by separately providing the surface used for controlling the temperature of the reaction solution and the surface used for monitoring the progress of the reaction, the temperature of the reaction solution can be quickly controlled, and The area for monitoring the progress of the process can be set freely. It is also possible to monitor the progress of the reaction in the entire reaction solution.
(18) In the seventeenth aspect of the reaction container of the present invention, a nozzle tip fitted to a nozzle capable of sucking and discharging a liquid may be fitted to the lid of the reaction vessel according to the sixth aspect. A mounting space is formed, and in a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body, the nozzle chip is mounted in the nozzle chip mounting space so that the nozzle chip can be mounted in the nozzle chip mounting space. A nozzle tip fitting opening communicating therewith is formed, and in a state where the lid member is attached to the reaction container main body, the outside of the reaction container and the closed space are formed by a perforated needle provided outside the reaction container. A through-hole may be formed in the reaction vessel main body and the lid member to communicate the nozzle space with the nozzle tip fitting space.
When performing a target reaction using the reaction vessel according to the present embodiment, a part or the whole of the reaction solution is accommodated in a closed space formed by the contact surface of the lid member and the contact surface of the reaction chamber, and A reaction occurs.
Before or after the reaction, the nozzle tip mounted on the nozzle is fitted from the nozzle tip fitting opening into the nozzle chip fitting space of the reaction vessel in a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body. The nozzle tip fitted in the nozzle tip fitting space is a mediating member capable of transmitting the suction force (decompression) and the discharge force (pressure) of the nozzle to the outside of the nozzle tip. For example, a nozzle mounting port is formed at one end. In this case, a nozzle tip having a suction / discharge port formed at the other end which communicates with the nozzle mounting port can be used. When such a nozzle tip is used, for example, the nozzle tip is fitted in the nozzle tip fitting space such that the suction / discharge port of the nozzle tip communicates with the nozzle tip fitting space. At this time, the position of the suction / ejection port of the nozzle chip in the nozzle chip fitting space is defined, for example, by the contact between the lid member and the contact portion of the nozzle chip.
Before or after the fitting of the nozzle tip into the nozzle tip fitting space, by means of a puncture needle provided outside the reaction vessel, the outside of the reaction vessel and the closed space containing the reaction solution, the nozzle tip fitting space, Are formed in the reaction vessel main body and the lid member. The piercing needle first pierced the reaction vessel body to form a through-hole communicating the outside of the reaction vessel with the sealed space containing the reaction solution, and then pierced the lid material to contain the reaction solution. A through hole is formed to allow the closed space and the nozzle chip fitting space to communicate with each other. In a reaction container in which the nozzle tip has been fitted and the hole has been pierced by the piercing needle, the outside of the reaction container and the closed space containing the reaction solution communicate with each other through a through-hole formed in the reaction container main body. And the nozzle chip fitting space communicates through a through hole formed in the lid material, and the nozzle chip fitting space communicates with the suction / discharge port of the nozzle chip. And the discharge force can be transmitted to the outside of the reaction vessel. Therefore, when the reaction container is immersed in the liquid, the through-hole formed in the reaction container body is immersed in the liquid, and the suction and discharge by the nozzle are started. And flows out of the closed space with the discharge by the nozzle. By repeating suction and discharge by the nozzle, the reaction liquid contained in the closed space of the reaction container is extracted into the liquid. With the extraction of the reaction solution, the reaction products contained in the reaction solution are also extracted into the liquid.
As described above, if the reaction container according to the present embodiment is used, the reaction is performed in a state where the lid member is attached to the reaction container body, and the reaction solution is contained in the reaction solution without detaching the lid member from the reaction container body. A reaction product can be obtained.
The nozzle chip may be fitted in the nozzle chip fitting space such that the suction / discharge port of the nozzle chip contacts and is sealed with the wall of the lid material forming the nozzle chip fitting space. However, it is necessary that the wall of the lid member that seals the suction / discharge port of the nozzle tip has a contact surface with the closed space containing the reaction liquid. In this case, before or after fitting of the nozzle tip into the nozzle tip fitting space, the outside of the reaction vessel and the closed space containing the reaction solution and the nozzle are perforated by a piercing needle provided outside the reaction vessel. A through-hole communicating with the suction / discharge port of the chip is formed in the reaction vessel main body and the lid. A through-hole that allows the closed space containing the reaction liquid to communicate with the suction / discharge port of the nozzle tip is formed in the wall of the lid member that seals the suction / discharge port of the nozzle tip. In a reaction container in which the nozzle tip has been fitted and the hole has been pierced by the piercing needle, the outside of the reaction container and the closed space containing the reaction solution communicate with each other through a through-hole formed in the reaction container main body. The suction space and the suction / discharge port of the nozzle tip communicate with each other through the through-hole formed in the lid member, so that the suction and discharge forces of the nozzle can be transmitted to the outside of the reaction vessel. . Therefore, as described above, the reaction product contained in the reaction solution is obtained by immersing the reaction container in the liquid and immersing the through-hole formed in the reaction container body in the liquid, and repeating the suction and discharge by the nozzle. Extracted into the liquid.
In the reaction vessel according to this aspect, the shape and size of the nozzle chip fitting space formed in the lid member and the nozzle chip fitting opening communicating with the nozzle chip fitting space are fitted in the nozzle chip fitting space. It is appropriately adjusted according to the shape and size of the nozzle. Further, the nozzle chip fitting port is formed at a position where the nozzle chip can be fitted into the nozzle chip fitting space from the nozzle chip fitting port in a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body.
In the reaction vessel according to this aspect, the material of the reaction vessel body and the lid material is a material that is not corroded by the reaction solution, can withstand the reaction conditions (for example, reaction temperature), and is provided outside the reaction vessel. A material that can pierce the reaction vessel main body and the lid material with the piercing needle is selected. When the perforation needle is made of a metal such as stainless steel, for example, plastic, glass or the like can be selected as the material of the reaction vessel main body and the lid material.
In the reaction vessel according to the present aspect, the relative position between the sealed space containing the reaction solution and the nozzle chip fitting space is such that the reaction solution and the outside of the reaction container are contained by a perforated needle provided outside the reaction container. It is adjusted so that a through hole for communicating the closed space and the nozzle chip fitting space can be formed in the reaction vessel main body and the lid member.
The shape of the piercing needle provided outside the reaction vessel according to the present embodiment is not particularly limited as long as it can pierce the lid member and the reaction vessel main body, and the shape of the piercing needle is, for example, a pointed tip. , Specifically, a conical shape, a pyramid shape, a needle shape, and the like. Here, the term "pointed shape" means a shape that becomes thinner toward the tip, and in addition to a shape with a sharp tip, a shape with a rounded tip, a shape with a flat tip, etc. Is also included. The material of the puncture needle is appropriately determined according to these materials so as to pierce the lid member and the reaction vessel main body, but is usually a metal such as stainless steel. The number of perforation needles used for perforation is not particularly limited. The length of the puncture needle is appropriately adjusted so that a desired through-hole can be formed.
(19) In an eighteenth aspect of the reaction container of the present invention, a nozzle tip capable of fitting a nozzle tip attached to a nozzle capable of sucking and discharging a liquid into a lid of the reaction container according to the twelfth aspect. The nozzle chip fitting space is formed so that the fitting space is formed and the nozzle tip can be fitted in the nozzle chip fitting space in a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body. A nozzle tip fitting opening communicating with the reaction vessel is formed, and in a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body, the outside of the reaction vessel is pre-sealed with a perforation needle provided outside the reaction vessel. A through-hole may be formed in the reaction vessel main body and the lid member for communicating the space with the nozzle chip fitting space.
When a target reaction is performed using the reaction vessel according to the present embodiment, a part or the whole of the reaction solution is sealed in a closed space formed by the contact surface of the lid member, the facing surface of the reaction chamber, and the surrounding surface of the reaction chamber. To produce the desired reaction.
When the reaction vessel according to this aspect is used, similarly to the reaction vessel according to the seventeenth aspect, the reaction is performed in a state where the lid is attached to the reaction vessel main body, and then the lid is detached from the reaction vessel main body. The reaction product contained in the reaction solution can be obtained without the need.
(20) In the nineteenth aspect of the reaction vessel of the present invention, the nozzle chip fitting space is formed such that the nozzle chip fitting space is sealed when the nozzle chip fitting opening is sealed. ing.
In the reaction vessel according to this aspect, since the nozzle chip fitting space is sealed by fitting the nozzle chip into the nozzle chip fitting space, the suction force and the discharge force of the nozzle are efficiently applied to the nozzle chip fitting space. Can communicate well. Here, “sealing” means a state in which there are no gaps, pores, and the like that hinder the transmission of the suction force (pressure reduction) and the discharge force (pressure) by the nozzle to the nozzle chip fitting space. The state in which the nozzle chip fitting space communicates with the suction / discharge port of the nozzle chip is included in “sealing”. In addition, “sealing” includes a state in which there are gaps and pores that do not impede transmission of suction force (pressure reduction) and discharge force (pressure) by the nozzle to the nozzle chip fitting space. It is.
(21) In the twentieth aspect of the reaction container of the present invention, the wall of the lid forming the nozzle chip fitting space has an inner peripheral surface that can be in close contact with the outer peripheral surface of the nozzle tip.
In the reaction vessel according to the present aspect, when the nozzle tip is fitted into the nozzle tip fitting space, the inner peripheral surface of the wall portion of the lid member forming the nozzle chip fitting space and the outer peripheral surface of the nozzle tip are in close contact. Thus, the nozzle chip fitting space is sealed.
(22) In the twenty-first aspect of the reaction container of the present invention, a concave portion provided on an outer peripheral surface of the nozzle tip is provided on an inner peripheral surface of a wall portion of the lid member which can be in close contact with an outer peripheral surface of the nozzle tip. And / or a convex portion and / or a concave portion capable of fitting with the convex portion are provided.
In the reaction vessel according to this aspect, the fitting state of the nozzle tip into the nozzle tip fitting space becomes strong, and the nozzle tip fitted into the nozzle tip fitting space is fitted into the nozzle tip fitting space. Even when a force in the opposite direction is applied, the nozzle tip does not detach from the nozzle chip fitting space. Therefore, it is possible to transfer the reaction vessel in a state in which the lid member is attached to the reaction vessel main body by transferring the nozzle having the nozzle tip fitted in the nozzle tip fitting space.
(23) In a twenty-second aspect of the reaction container of the present invention, the contact surface of the lid is a wall surface of the lid forming the nozzle tip fitting space.
In the reaction vessel according to the present aspect, the closed space containing the reaction liquid and the nozzle are formed on the wall of the lid forming the nozzle chip fitting space and having the contact surface with the reaction liquid. A through-hole that communicates with the chip fitting space can be formed. In addition, since the wall of the lid opposes any part of the wall of the reaction vessel main body forming a closed space containing the reaction solution, one piercing needle provided outside the reaction vessel is provided. Thereby, a through-hole that allows the outside of the reaction vessel to communicate with the sealed space containing the reaction solution and the nozzle chip fitting space can be formed in the reaction vessel main body and the lid member.
(24) In a twenty-third aspect of the reaction vessel of the present invention, the contact surface of the lid is a wall surface of the lid forming a deepest portion of the nozzle tip fitting space.
Here, the “deepest part of the nozzle chip fitting space” means a part of the nozzle chip fitting space that is most separated from the nozzle chip fitting opening, and in the reaction vessel according to this embodiment, the nozzle tip is a nozzle. The nozzle is fitted from the tip fitting port to the deepest part of the nozzle tip fitting space.
(25) In a twenty-fourth aspect of the reaction container of the present invention, the wall portion of the lid member forming the deepest portion of the nozzle chip fitting space forms the deepest portion of the closed space. Is provided so as to face the wall portion of the slab.
Here, “the deepest part of the closed space” means a portion of the closed space in which the reaction solution is stored, which is closest to the surface on which the reaction vessel is placed. In the reaction vessel according to this aspect, the outside of the reaction vessel, the closed space containing the skin solution, and the nozzle chip fitting space are provided by a piercing needle provided perpendicularly or substantially perpendicularly to the surface on which the reaction vessel is placed. Can be formed in the reaction vessel main body and the lid member.
(26) In the twenty-fifth aspect of the reaction vessel of the present invention, the fitting direction of the nozzle tip into the nozzle tip fitting space is perpendicular or substantially perpendicular to a surface on which the reaction vessel is mounted. Thus, the nozzle chip fitting space is formed.
In the reaction vessel according to this aspect, the force received by the reaction vessel from the nozzle tip when fitting the nozzle tip into the nozzle tip fitting space is perpendicular or substantially perpendicular to the surface on which the reaction vessel is placed. Power. Therefore, when the nozzle tip is fitted into the nozzle chip fitting space, the reaction container does not shift, and the nozzle tip can be easily fitted into the nozzle chip fitting space.
(27) In a twenty-sixth aspect of the reaction container of the present invention, the lid member has an outer peripheral surface that can be in close contact with the inner peripheral surface of the reaction chamber.
In the reaction vessel according to this aspect, the outer peripheral surface of the lid member and the inner peripheral surface of the reaction chamber are in close contact with each other, so that the hermeticity of the closed space containing the reaction liquid is more reliable. Therefore, the suction force and the discharge force by the nozzle can be efficiently transmitted to the outside of the reaction container.
(28) In the twenty-seventh aspect of the reaction container of the present invention, a concave portion and / or a convex portion are provided on an inner peripheral surface of the reaction chamber, and an inner peripheral surface of the lid is provided on an inner peripheral surface of the reaction chamber. Protrusions and / or recesses that can be fitted with recesses and / or protrusions provided on the peripheral surface are provided.
In the reaction container according to the present embodiment, the state in which the lid member is adhered to the reaction container body becomes strong, and even when the reaction container in which the lid member is adhered to the reaction container body is transferred (for example, Even if the lid is held and transported without supporting the reaction vessel main body), the lid does not detach from the reaction vessel main body. Therefore, it is possible to transfer the reaction vessel in a state in which the lid member is attached to the reaction vessel main body by transferring the nozzle having the nozzle tip fitted in the nozzle tip fitting space.
(29) In a twenty-eighth aspect of the reaction container of the present invention, the reaction container is a PCR reaction container.
In the reaction vessel according to this aspect, the reaction generated in the reaction chamber is PCR, and the reaction solution contained in the reaction chamber is a PCR reaction solution. The reaction solution for PCR includes, for example, H2O, buffer, MgCl2, DNTP mix, primers, template DNA, Taq polymerase, etc., and the PCR reaction solution after the reaction contains a PCR amplified fragment (eg, DNA fragment) as a reaction product.
In PCR, it is necessary to control the temperature of the reaction solution over time or periodically. However, the reaction container of the present invention can rapidly control the temperature of the reaction solution. By using it as a container, the time required for PCR can be reduced. In addition, PCR is a technique for amplifying a very small amount of template DNA, so contamination of other DNA becomes a serious problem.However, the reaction container of the present invention can prevent contamination to a reaction solution. Since the reaction container of the present invention can be used as a reaction container for PCR, the intended PCR can be performed accurately. Furthermore, since the reaction container of the present invention can suppress evaporation of the reaction solution contained in the reaction chamber, by using the reaction container of the present invention as a reaction container for PCR, a very small amount of the reaction solution for PCR can be obtained. However, it is possible to proceed with PCR. Furthermore, by using the reaction container of the present invention as a PCR reaction container, the progress of PCR can be monitored in real time.
When the reaction container according to this aspect is used, preparation of a sample containing a target nucleic acid (for example, extraction of a nucleic acid from a cell), amplification of a target nucleic acid by PCR, progress of PCR (for example, presence or absence of amplification of a target nucleic acid) , The amount of PCR amplification product, etc.) (for example, detection, measurement, qualitative analysis, quantitative analysis, etc.), and a series of operations such as acquisition of PCR amplification product can be automated.
(30) In order to achieve the above object, a first reaction apparatus of the present invention is a reaction apparatus including the reaction vessel according to the first aspect, a temperature control device, a light source, and a fluorescence detector, wherein The lid member and / or the reaction vessel body so that a control device can control the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber via the contact surface of the lid member and / or the contact surface of the reaction chamber. The light source is provided so as to be able to irradiate the reaction liquid contained in the reaction chamber with light through the contact surface of the lid material and / or the contact surface of the reaction chamber, The fluorescence detector is provided so as to be able to detect fluorescence emitted from a reaction solution contained in the reaction chamber via a contact surface of the lid member and / or a contact surface of the reaction chamber. And
In the first reaction device of the present invention, the temperature control device is attached to the lid and / or the reaction vessel main body, and the reaction liquid is moved by heat transfer through the contact surface of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber. Temperature control can be performed quickly. The temperature control device may be directly attached to the lid member and / or the reaction vessel main body, or may be attached via another member. For example, when the reaction container of the present invention is provided with a heat conductive metal block or a heat conductive metal plate so as to be in contact with the reaction container main body and / or the lid member, the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate may be used. The temperature control device can be attached to the lid member and / or the reaction vessel main body via the conductive metal plate. In the first reaction apparatus of the present invention, the temperature control device may be attached to only one of the lid member and the reaction vessel main body, but from the viewpoint of quickly controlling the temperature of the reaction solution, the lid member and the reaction vessel Preferably, it is attached to both of the main bodies.
In the first reaction apparatus of the present invention, the light source can irradiate the reaction liquid contained in the reaction chamber with excitation light via the contact surface of the lid member and / or the contact surface of the reaction chamber.
Further, in the first reaction device of the present invention, the fluorescence detector may detect the fluorescence emitted from the reaction solution contained in the reaction chamber via the contact surface of the lid member and / or the contact surface of the reaction chamber. it can.
In the first reaction device of the present invention, the reaction surface can be irradiated with excitation light and the fluorescence emitted from the reaction solution can be detected by arbitrarily combining the contact surface of the lid member and the contact surface of the reaction chamber. . That is, both the irradiation of the excitation light to the reaction solution and the detection of the fluorescence emitted from the reaction solution may be performed through the contact surface of the lid material, or both may be performed through the contact surface of the reaction chamber. May be performed through the contact surface of the lid member and the contact surface of the reaction chamber, respectively, or may be performed through the contact surface of the reaction chamber and the contact surface of the lid member, respectively.
In the first reaction apparatus of the present invention, the reaction solution can be irradiated with excitation light while the reaction solution is housed in the reaction chamber, and fluorescence emitted from the reaction solution can be detected. Therefore, if a phosphor that can be an indicator of the progress of the reaction is added to the reaction solution, the progress of the reaction can be monitored by detecting the fluorescence emitted by the phosphor during the progress of the reaction. In particular, in the first reaction apparatus of the present invention, the progress of the reaction occurring in the reaction chamber is monitored in real time (that is, Monitoring (on the fly).
(31) In the first aspect of the first reaction device of the present invention, the temperature control device is a wall portion having a substantially uniform thickness constituting the lid member and having a contact surface with the lid member. And / or is attached to a wall having a substantially uniform thickness constituting the reaction vessel main body and having a contact surface with the reaction chamber.
In the first reaction apparatus according to the present aspect, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber is controlled by controlling the thickness of the wall having the contact surface of the lid material and the thickness of the wall having a substantially uniform thickness and / or the contact surface of the reaction chamber. Can be performed through a substantially uniform wall portion, whereby temperature control of the reaction solution can be performed quickly and efficiently. Further, setting of the temperature control condition at that time is also easy.
Irradiation of the excitation light to the reaction solution accommodated in the reaction chamber or detection of fluorescence from the reaction solution is performed by using a wall portion having a contact surface of a lid material and a substantially uniform thickness and / or a contact surface of the reaction chamber. This can be performed through a wall portion having a substantially uniform thickness, which facilitates setting of irradiation conditions of excitation light and light reception conditions of fluorescence. In particular, when a part or the whole of the contact surface of the lid material or the contact surface of the reaction chamber is a flat surface, the wall portion has a flat plate shape, and the contact surface of the lid material on the wall portion and the surface on the opposite side thereof, Alternatively, since the contact surface of the reaction chamber and the surface on the opposite side are substantially parallel, setting of the irradiation condition of the excitation light and the reception condition of the fluorescence becomes easier.
In the first reaction device according to this aspect, the temperature control device may be directly attached to the wall, or may be attached via another member. For example, when a heat conductive metal block or a heat conductive metal plate is provided so as to be in contact with the wall, the temperature control device is attached via the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate. Can be.
(32) In the second aspect of the first reaction apparatus of the present invention, the reaction vessel is the reaction vessel according to the twelfth aspect, and the temperature control device is configured such that the contact surface of the lid material and / or the reaction The lid and / or the reaction vessel main body are attached to the reaction chamber so that the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber can be controlled through the facing surface of the chamber, and the light source is accommodated in the reaction chamber. The reaction solution is provided so as to be able to irradiate light through the surrounding surface of the reaction chamber, and the fluorescence detector emits fluorescence emitted from the reaction solution accommodated in the reaction chamber to the reaction chamber. It is provided so that it can be detected through the surrounding surface.
In the first reaction apparatus according to this aspect, the temperature of the reaction solution contained in the reaction chamber is rapidly controlled by heat transfer through the contact surface of the lid member and / or the opposing surface of the reaction chamber. By irradiating the reaction solution with the excitation light through the surrounding surface and detecting the fluorescence emitted from the reaction solution, the progress of the reaction occurring in the reaction chamber can be monitored in real time. In particular, in the first reaction apparatus according to this embodiment, the surface used for controlling the temperature of the reaction solution (the contact surface of the lid member and / or the surface facing the reaction chamber) and the surface used for monitoring the progress of the reaction ( Since the reaction chamber is separated from the reaction chamber, the area for monitoring the progress of the reaction can be freely set, and the progress of the reaction in the entire reaction solution can be monitored.
(33) In the third aspect of the first reaction device of the present invention, the temperature control device may be a wall having a substantially uniform thickness constituting the lid and having a contact surface with the lid. And / or is attached to a wall having a substantially uniform thickness constituting the reaction vessel main body and having a wall facing the reaction chamber.
In the first reaction apparatus according to this aspect, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber is controlled by controlling the thickness of the wall having a contact surface of the lid member and having a substantially uniform thickness and / or the opposing surface of the reaction chamber. Can be performed through a substantially uniform wall portion, whereby temperature control of the reaction solution can be performed quickly and efficiently. Further, setting of the temperature control condition at that time is also easy.
Irradiation of the excitation light to the reaction solution accommodated in the reaction chamber or detection of fluorescence from the reaction solution is performed by using a wall portion having a contact surface of a lid material and having a substantially uniform thickness and / or a facing surface of the reaction chamber. This can be performed through a wall portion having a substantially uniform thickness, which facilitates setting of irradiation conditions of excitation light and light reception conditions of fluorescence. In particular, when a part or the whole of the contact surface of the lid material or the opposing surface of the reaction chamber is a flat surface, the wall portion has a flat plate shape, and the contact surface of the lid material on the wall portion and the surface on the opposite side thereof, Alternatively, since the opposing surface of the reaction chamber and the surface on the opposite side are substantially parallel, setting of the irradiation condition of the excitation light and the light receiving condition of the fluorescence becomes easier.
In the first reaction device according to this aspect, the temperature control device may be directly attached to the wall, or may be attached via another member. For example, when a heat conductive metal block or a heat conductive metal plate is provided so as to be in contact with the wall, the temperature control device is attached via the heat conductive metal block or the heat conductive metal plate. Can be.
(34) In a fourth aspect of the first reaction apparatus of the present invention, the reaction apparatus further includes a plurality of optical fibers arranged around a surrounding surface of the reaction chamber, and irradiates the reaction solution with light from the light source and / or Alternatively, detection of fluorescence emitted from the reaction solution is performed using the optical fiber.
In the first reaction apparatus according to this aspect, the optical fiber is disposed, for example, around a surface of the wall that forms the lid member and has the surrounding surface of the reaction chamber, on a surface opposite to the surrounding surface of the reaction chamber. When a part or the whole of the surrounding of the reaction chamber is flat and the thickness of the wall having the surrounding surface of the reaction chamber is substantially uniform, the wall has a flat plate shape, and the reaction chamber in the wall has Since the surrounding surface and the surface on the opposite side are almost parallel, by arranging the optical fiber perpendicular to the wall having the surrounding surface of the reaction chamber, it is easy to set the irradiation condition of the excitation light and the reception condition of the fluorescence. It becomes.
When multiple optical fibers are used to irradiate the reaction liquid and detect fluorescence from the reaction liquid, the irradiation area of each optical fiber is small. The area to be excited becomes smaller, and the fluorescence intensity emitted from that area becomes weaker. Therefore, when irradiating the reaction liquid existing in a thin state between the contact surface of the lid member and the facing surface of the reaction chamber with excitation light via the contact surface of the lid member and / or the facing surface of the reaction chamber. When optical fibers are used, the detection sensitivity of each optical fiber is low.
On the other hand, when the excitation light is applied to the reaction liquid existing in a thin state between the contact surface of the lid member and the opposite surface of the reaction chamber through the surrounding surface of the reaction chamber, the irradiation of each optical fiber is performed. Even though the area is small, the distance through which the irradiation light passes through the reaction solution is long, so that the region excited by each optical fiber is large, and the intensity of the fluorescence emitted from that region is high. Therefore, the detection sensitivity of each optical fiber is high.
Therefore, in the reaction vessel according to this aspect, the progress of the reaction in the reaction solution present in a thin state between the contact surface of the lid member and the facing surface of the reaction chamber is monitored with high sensitivity using an optical fiber. be able to.
In the first reaction device according to the present embodiment, one optical fiber may perform both irradiation of light from the light source to the reaction solution and detection of fluorescence emitted from the reaction solution, or may perform only one of them. . Further, an optical fiber used for irradiating the reaction solution with light from a light source and an optical fiber used for detecting fluorescence emitted from the reaction solution can be arbitrarily arranged around the surrounding surface of the reaction chamber. The type of irradiation light and the type of detected fluorescence may be the same for all optical fibers, or may be different for each optical fiber or each optical fiber group.
In the first reaction apparatus according to the present embodiment, a plurality of different fluorescent dyes are contained in a reaction solution accommodated in a reaction chamber, and irradiation of excitation light corresponding to each fluorescent dye and fluorescence emitted from each fluorescent dye are performed. Is performed for each optical fiber or each optical fiber group, whereby different PCRs are allowed to proceed simultaneously, and the progress of each reaction (the presence or absence of amplification of the target nucleic acid by each PCR, the amount of each PCR amplification product, etc.) is determined. It can be monitored in real time. When the same excitation light is irradiated by multiple optical fibers and the same fluorescence is detected, the progress of the reaction in the entire reaction solution is monitored by arranging the optical fibers around the entire surrounding surface of the reaction chamber. can do.
(35) In order to achieve the above object, a second reaction apparatus of the present invention includes a reaction vessel installation section in which the reaction vessel according to the seventeenth aspect or the eighteenth aspect is installed, and a first temperature control device. And a second temperature control device, a light source, and a fluorescence detector, wherein the first temperature control device is configured to seal the reaction container installed in the reaction container installation portion. The temperature of the reaction solution contained in the space is provided so as to be controllable through the contact surface of the reaction chamber, and the second temperature control device is attached to and detached from the nozzle chip fitting space of the lid member. Is mounted so as to be able to control the temperature of the reaction solution contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section through the contact surface of the lid material, The light source is provided in the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section. The reaction solution accommodated in the space is provided so as to be able to irradiate light through the contact surface of the lid material and / or the contact surface of the reaction chamber, and the fluorescence detector is provided in the reaction container installation section. Provided so that fluorescence emitted from a reaction solution contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel can be detected through the contact surface of the lid member and / or the contact surface of the reaction chamber. It is characterized by the following.
In the second reaction apparatus of the present invention, the reaction vessel before the reaction is installed in the reaction vessel installation portion, the temperature of the reaction solution contained in the closed space in the reaction vessel, the first and second temperature control device Controlled by. The first and second temperature control units include, for example, a heat conductive metal block or a heat conductive metal plate provided so as to be in contact with the reaction vessel main body or the lid material, and the first temperature control device The temperature of the reaction solution is controlled via the contact surface of the chamber, and the second temperature control device controls the temperature of the reaction solution via the contact surface of the lid. The second temperature control device is adapted to be attached to and detached from the nozzle chip fitting space of the lid member, is attached to the nozzle chip fitting space at the time of reaction, and is detached from the nozzle chip fitting space after the reaction. Is done.
In the second reaction apparatus of the present invention, the excitation light can be radiated from the light source to the reaction solution via the contact surface of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber, and the fluorescence emitted from the reaction solution is brought into contact with the lid. It can be detected by a fluorescence detector via the surface and / or the contact surface of the reaction chamber. Thus, the progress of the reaction occurring in the reaction solution can be monitored in real time (that is, immediately during the progress of the reaction) while controlling the temperature of the reaction solution to progress the target reaction.
(36) In the first aspect of the second reaction apparatus of the present invention, the reaction vessel is the reaction vessel according to the eighteenth aspect, and the first temperature control device is installed in the reaction vessel installation section. The temperature of the reaction solution accommodated in the closed space of the reaction vessel is provided so as to be controllable through the opposed surface of the reaction chamber, and the light source is installed in the reaction vessel installation section. The reaction solution accommodated in the closed space of the reaction container is provided so as to be able to irradiate light through the surrounding surface of the reaction chamber, the fluorescence detector is installed in the reaction container installation part The fluorescent light emitted from the reaction solution contained in the closed space of the reaction container is provided so as to be detectable through the surrounding surface of the reaction chamber.
In the second reaction apparatus according to the present embodiment, the temperature of the reaction solution contained in the reaction chamber is rapidly controlled by heat transfer through the contact surface of the lid member and the opposing surface of the reaction chamber, thereby enclosing the reaction chamber. By irradiating the reaction solution with the excitation light through the surface and detecting the fluorescence emitted from the reaction solution, the progress of the reaction occurring in the reaction chamber can be monitored in real time. In particular, in the second reaction apparatus according to this embodiment, the surface used for controlling the temperature of the reaction solution (the contact surface of the lid member and the surface facing the reaction chamber) and the surface used for monitoring the progress of the reaction (the reaction chamber) ), The region for monitoring the progress of the reaction can be freely set, and the progress of the reaction in the entire reaction solution can be monitored.
(37) In the second embodiment of the second reaction apparatus of the present invention, the reaction apparatus further includes a plurality of optical fibers arranged around the surrounding surface of the reaction chamber, and the light source irradiates the reaction solution with light and / or Alternatively, detection of fluorescence emitted from the reaction solution is performed using the optical fiber.
In the second reaction device according to the present embodiment, the detection of fluorescence using an optical fiber can be performed in the same manner as in the first reaction device according to the fourth embodiment, and similar to the first reaction device according to the fourth embodiment. The effect of can be obtained.
(38) In the third aspect of the second reaction apparatus of the present invention, the temperature control section further includes a temperature control section attaching / detaching section for attaching and detaching the second temperature control section to / from the nozzle chip fitting space. The attaching / detaching unit performs an operation of attaching the second temperature control device to the nozzle chip fitting space before the reaction, and an operation of detaching the second temperature control device from the nozzle chip fitting space after the reaction. .
(39) In a fourth embodiment of the second reaction apparatus of the present invention, the apparatus further comprises a perforation container installation section in which a perforation container is installed, a nozzle capable of sucking and discharging a liquid, and a nozzle transfer section, The perforation container includes a liquid storage space capable of storing a liquid, an opening communicating with the liquid storage space, and a piercing needle, and the liquid storage space extends from the opening to the liquid storage space. A reaction container is formed, the perforation needle is provided so as to protrude from the wall of the perforation container forming the liquid storage space into the liquid storage space, and the nozzle transfer unit is provided. However, the operation of fitting the nozzle tip mounted on the nozzle into the nozzle chip fitting space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation part, and the reaction vessel fitted with the nozzle tip , Said The operation of transferring to the container container for hole, and the reaction container is accommodated in the liquid storage space of the container for perforation installed in the container installation unit for perforation, and the perforation needle provided in the container for perforation, Performing an operation of forming a through-hole in the lid member and the reaction vessel main body, which communicates the liquid storage space of the perforation container, the sealed space of the reaction vessel, and the nozzle chip fitting space, and performs the nozzle, An operation of extracting the reaction liquid contained in the closed space of the reaction container into the liquid is performed by sucking and discharging the liquid contained in the liquid containing space of the perforating container through the through hole. .
In the second reaction device according to this aspect, the nozzle is transferred by the nozzle transfer unit, and the nozzle tip mounted on the nozzle is inserted into the nozzle chip fitting space of the reaction container after the reaction, which is installed in the reaction container installation unit. Is fitted. After fitting the nozzle tip into the nozzle tip fitting space, the nozzle is transferred by the nozzle transfer unit, and the reaction container is transferred from the reaction container installation unit to the perforated container installation unit. Next, the nozzle is transferred by the nozzle transfer unit, and the reaction container is accommodated in the liquid accommodating space of the perforation container installed in the perforation container installation unit. At this time, the reaction vessel is pressed against a perforation needle provided in the perforation container, and the perforation needle is used to pass through the target through-hole (that is, the liquid storage space of the perforation container, the closed space containing the reaction solution, and the nozzle). A through-hole communicating with the chip fitting space is formed in the lid member and the reaction vessel main body. Next, suction and discharge by the nozzle are started, and the liquid stored in the liquid storage space of the container for perforation is suctioned and discharged through the through hole. By repeating suction and discharge by the nozzle, the reaction liquid contained in the closed space of the reaction container is extracted into the liquid. With the extraction of the reaction solution, the reaction products contained in the reaction solution are also extracted into the liquid.
As described above, if the second reaction apparatus according to the present embodiment is used, the reaction is performed in a state where the lid member is attached to the reaction container main body, and then the reaction container is removed without detaching the lid member from the reaction container main body. The reaction product contained in the reaction solution inside can be obtained.
In the second reaction device according to the present embodiment, the nozzle may have any structure as long as it can suck and discharge the liquid, for example, the same structure as the nozzle used in a known dispensing device. Can be used. Further, the nozzle transfer section may have any structure as long as it performs a predetermined operation.
The operation of fitting the nozzle chip into the nozzle chip fitting space is performed after the operation of detaching the second temperature control device from the nozzle chip fitting space. Further, the operation of fitting the nozzle chip into the nozzle chip fitting space and the operation of attaching and detaching the second temperature control device from the nozzle chip fitting space are controlled so as not to interfere with each other.
(40) In the fifth embodiment of the first and second reactors of the present invention, the reactor is a PCR reactor.
In the reaction device according to this aspect, the reaction generated in the reaction chamber is PCR, and the reaction solution accommodated in the reaction chamber is a reaction solution for PCR. In the reaction apparatus according to the present embodiment, the PCR is performed in a short time by rapidly controlling the temperature of the reaction solution for PCR, and the progress of the PCR (for example, whether or not the target nucleic acid is amplified by the PCR, the amount of the PCR amplification product). Etc.) in real time.
The reaction apparatus according to this aspect includes preparation of a sample containing a target nucleic acid (for example, extraction of a nucleic acid from a cell), amplification of a target nucleic acid by PCR, progress of PCR (for example, presence or absence of amplification of a target nucleic acid, PCR amplification). It enables the automation of a series of tasks such as monitoring of the amount of product (eg, detection, measurement, qualitative analysis, quantitative analysis, etc.).
(41) In order to achieve the above object, the method of the present invention comprises a step (a) of bringing a reaction solution contained in a reaction chamber into contact with a contact member, and a step of contacting the reaction solution with the reaction chamber and / or Or (b) controlling the temperature of the reaction solution via a contact surface between the reaction solution and the contact member, and a contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and / or the reaction solution and the contact member. (C) irradiating the reaction solution with light via a contact surface with the reaction solution, and / or via a contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and / or a contact surface between the reaction solution and the contact member. (D) detecting the fluorescence emitted from the reaction solution.
In the method of the present invention, step (b) is preferably performed after step (a). Thus, the temperature of the reaction solution can be quickly controlled through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact surface between the reaction solution and the contact member. The temperature control of the reaction solution via the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber in the step (b) can be performed before the step (a) and simultaneously with the step (a).
In the method of the present invention, step (c) and step (d) are preferably performed after step (a). Thus, the progress of the reaction can be monitored while the reaction proceeds while rapidly controlling the temperature of the reaction solution. The reaction solution is irradiated with light through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber in step (c), and the fluorescence emitted from the reaction solution through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber in step (d). Can be detected before step (a) and simultaneously with step (a).
Further, in the method of the present invention, preferably, step (b), step (c) and step (d) are performed simultaneously. Thus, the progress of the reaction can be monitored in real time while the temperature of the reaction solution is quickly controlled to progress the reaction.
The method of the present invention can be carried out, for example, using the reaction vessel of the present invention or the reactor of the present invention.
(42) In the first embodiment of the method of the present invention, a contact surface of the reaction chamber used for controlling the temperature of the reaction solution, and a contact surface of the reaction chamber used for irradiating the reaction solution with light. Or, the contact surface of the reaction chamber used for detection of fluorescence from the reaction solution is different from the contact surface.
In the reaction according to this embodiment, of the surfaces where the reaction chamber comes into contact with the reaction solution (the contact surfaces of the reaction chambers), the surface used for controlling the temperature of the reaction solution (the surface used in step (b)) and the reaction By making the surface used for monitoring the progress (the surface used in step (c) and / or step (d)) separate, the temperature of the reaction solution can be quickly controlled and the reaction can be performed quickly. The area for monitoring the progress of the process can be set freely. This makes it possible to monitor the progress of the reaction in the entire reaction solution.
(43) In the second aspect of the method of the present invention, the front contact member is formed with a nozzle chip fitting space in which a nozzle chip mounted on a nozzle capable of sucking and discharging a liquid can be fitted. After the reaction in the reaction chamber is completed, a step of forming a through hole for communicating the outside of the reaction chamber, the inside of the reaction chamber, and the nozzle chip fitting space with a perforation needle provided outside the reaction chamber ( e), a step (f) of fitting the nozzle tip mounted on the nozzle into the nozzle chip fitting space, a step (g) of bringing the outside of the reaction chamber into contact with a liquid, and operating the nozzle. And (h) extracting the reaction liquid contained in the reaction chamber into the liquid by sucking and discharging the liquid through the through-hole.
In the method according to this embodiment, steps (e), (f) and (g) can be performed in any order. Step (e) is performed after completion of the reaction in the reaction chamber. Steps (f) and (g) are performed before the completion of the reaction in the reaction chamber (including both before the start of the reaction and in the reaction progress stage). The reaction may be performed, or may be performed after completion of the reaction. When using the second reactor according to the fourth aspect, of the steps (e), (f) and (g), the step (f) is performed first, and then the steps (e) and (g) are performed. ) In any order. Step (h) is performed after performing steps (e), (f) and (g).
(44) In the third aspect of the method of the present invention, the reaction occurring in the reaction chamber is PCR.
In the method according to this aspect, the reaction solution accommodated in the reaction chamber is a reaction solution for PCR. In the method according to the present embodiment, the progress of the PCR (for example, whether or not the target nucleic acid is amplified by PCR, the amount of ) Can be monitored in real time.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a reaction vessel according to the present invention, FIG. 2 is a top view of a reaction vessel body of the reaction vessel according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the lid member is attached to the reaction container body in the reaction vessel according to the first embodiment, and FIG. 5 is a first embodiment of the reaction apparatus according to the present invention. FIGS. 6 (i) to (iii) are schematic partial cross-sectional views showing the configuration, and are explanatory diagrams showing examples of the arrangement of optical fibers.
As shown in FIGS. 1 and 4, the reaction vessel 1a according to the present embodiment includes a reaction vessel main body 2a and a lid 3a.
As shown in FIGS. 1 and 2, the reaction vessel main body 2a has a rectangular bottom plate portion 22a in plan view, and a rectangular tubular first member standing upright from the periphery of the bottom plate portion 22a while maintaining the same diameter. The side plate portion 23a, a rectangular cylindrical second side plate portion 24a that is erected so as to gradually increase in diameter upward from the upper end portion of the first side plate portion 23a, and the same diameter upward from the upper end portion of the second side plate portion 24a. The third side plate 25a has a rectangular tubular shape and stands upright while maintaining the above-mentioned condition, and a protruding edge 26a provided at the upper end of the third side plate 25a.
As shown in FIG. 2, the cross section of the first side plate portion 23a, the second side plate portion 24a, and the third side plate portion 25a is rectangular, and the inner peripheral surface 213a of the first side plate portion 23a, the second side plate portion The inner peripheral surface 214a of 24a and the inner peripheral surface 215a of the third side plate portion 25a are each formed by four planes. The rectangular shape includes a square as well as a rectangle.
As shown in FIG. 1, a concave portion 261a is provided in the protruding edge portion 26a of the reaction vessel main body 2a, and when the lid member 3a is attached to the reaction vessel main body 2a, as shown in FIG. The concave portion 261a of the main body 2a and the convex portion 37a of the lid 3a are fitted to fix the lid 3a to the reaction vessel main body 2a.
As shown in FIG. 1, the reaction vessel main body 2a includes a reaction chamber 21a having an opening 211a at an upper end and capable of storing a reaction solution 4a. As shown in FIG. 1, the reaction chamber 21a is formed in the reaction vessel main body 2a as a recess having an opening 211a at the upper end. The reaction chamber 21a is a recess formed by the bottom plate 22a, the first side plate 23a, the second side plate 24a, and the third side plate 25a, and the upper surface 212a of the bottom plate 22a corresponds to the bottom of the reaction chamber 21a. The inner peripheral surface 213a of the first side plate portion 23a, the inner peripheral surface 214a of the second side plate portion 24a, and the inner peripheral surface 215a of the third side plate portion 25a correspond to the inner peripheral surface of the reaction chamber 21a.
As shown in FIG. 1, the opening area of the opening 211a of the reaction chamber 21a is slightly larger than the area of the bottom surface of the reaction chamber 21a, and the reaction liquid 4a added from the opening 211a remains unchanged (the reaction liquid 4a). (Without applying any force other than gravity downward). Depending on the manner in which the reaction solution 4a is added, the reaction solution 4a may adhere to the inner peripheral surface of the reaction chamber 21a. In such a case, the reaction container body 2a is vibrated using a vortex mixer or the like. Thereby, the reaction liquid 4a can reach the bottom of the reaction chamber 21a.
As shown in FIG. 1, the bottom plate 22a, the first side plate 23a, the second side plate 24a, and the third side plate 25a have a substantially uniform thickness. The “substantially uniform thickness” includes a case where the thickness is uniform. The thickness of each plate portion can be appropriately changed, but the bottom plate portion 22a is preferably a thin plate from the viewpoint of quick temperature control of the reaction solution 4a accommodated in the reaction chamber 21a. Further, the first side plate portion 23a is preferably a thin plate from the viewpoint that the conditions for irradiating the reaction solution 4a contained in the reaction chamber 21a with the excitation light and the conditions for detecting the fluorescence emitted from the reaction solution 4a are easily set. . The thickness of the thin plate can be appropriately determined depending on the material constituting the thin plate and the like. For example, in the case of plastic, the thickness is preferably about 0.1 to 0.5 mm.
As shown in FIG. 1, the number of the reaction chambers 21a provided in the reaction vessel main body 2a is one, but the number and the position of the reaction chambers provided in the reaction vessel main body can be appropriately changed. For example, the reaction vessel main body may include eight reaction chambers arranged in a line, or may include a total of 96 reaction chambers of eight columns × 12 rows. When the number of reaction chambers provided in the reaction vessel main body is plural, sample processing can be performed efficiently. For example, since a sample dispensing device equipped with an eight-nozzle unit is commercially available, such a sample dispensing device is used when the reaction vessel body has eight reaction chambers in one row. By doing so, the dispensing of the reaction solution into the reaction chamber can be automated.
As shown in FIG. 1, before the lid member 3a is attached to the reaction vessel main body 2a, the reaction solution 4a contained in the reaction chamber 21a contacts the bottom surface and the inner peripheral surface of the reaction chamber 21a. ing.
As shown in FIG. 1, the lid member 3a has a convex portion 31a projecting downward, and a flat plate portion 36a provided at an upper end portion of the convex portion 31a.
As shown in FIG. 1, a protruding edge protruding downward is provided at the peripheral edge of the flat plate portion 36a, and a protruding portion 37a protruding in the direction of the protruding portion 31 is provided at the lower end of the protruding edge. Have been. When the lid member 3a is attached to the reaction container main body 2, as shown in FIG. 4, the concave portion 261a of the reaction container main body 2a and the convex portion 37a of the lid member 3a are fitted, and the lid member 3a is fitted to the reaction container main body 2a. It is fixed.
As shown in FIGS. 1 and 3, the convex portion 31 a has a pressing portion 32 a formed of a flat plate having a rectangular shape in a plan view, and a rectangular cylindrical shape that is erected so as to gradually increase in diameter upward from the periphery of the pressing portion 32 a. A first side plate portion 33a, a second side plate portion 34a of a rectangular tubular shape erected so as to gradually increase in diameter upward from an upper end portion of the first side plate portion 33a, and upward from an upper end portion of the second side plate portion 34a. The third side plate portion 35a is a rectangular tubular member that stands upright while maintaining the same diameter, and is continuous with the flat plate portion 36a at the upper end of the third side plate portion 35a.
As shown in FIG. 3, the cross section of the first side plate portion 33a, the second side plate portion 34a and the third side plate portion 35a is rectangular, and the outer peripheral surface 313a of the first side plate portion 33a and the second side plate portion 34 are formed. And the outer peripheral surface 315a of the third side plate portion 35a are each formed by four planes. The rectangular shape includes a square as well as a rectangle.
As shown in FIG. 1, the pressing portion 32a, the first side plate portion 33a, the second side plate portion 34a, and the third side plate portion 35a have a substantially uniform thickness. The “substantially uniform thickness” includes a case where the thickness is uniform. Although the thickness of each plate portion can be appropriately changed, the pressing portion 32a is preferably a thin plate in terms of quick temperature control of the reaction solution 4a accommodated in the reaction chamber 21a. The thickness of the thin plate can be appropriately determined depending on the material constituting the thin plate and the like. For example, in the case of plastic, the thickness is preferably about 0.1 to 0.5 mm.
As shown in FIGS. 1 and 3, the number of the convex portions 31 a included in the lid member 3 a is one, and the number and the position of the convex portions in the lid member are determined by the number and the position of the reaction chambers provided in the reaction container body. Can be changed as appropriate.
The convex portion 31a is provided on the lid member 3a so as to fit with the reaction chamber 21a formed as a concave portion on the reaction container main body 2a. When the lid member 3a is attached to the reaction container main body 2a, As shown in FIG. 4, the opening 211a of the reaction chamber 21a is sealed by the lid 3a.
The convex portion 31a is provided such that the lower surface 312a of the pressing portion 32a of the convex portion 31a does not contact the bottom surface of the reaction chamber 21a when the lid 3a is attached to the reaction vessel main body 2a. Therefore, when the lid member 3a is attached to the reaction vessel main body 2a, as shown in FIG. 4, a gap is formed between the lower surface 312a of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and the bottom surface of the reaction chamber 21a (sealed space S1a). Is formed.
The pressing portion 32a of the convex portion 31a is provided so as to face the bottom plate portion 22a of the reaction container main body 2a when the lid 3a is attached to the reaction container main body 2a. 4, the lower surface 312 (contact surface of the lid member) of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and the upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction vessel main body 2a (opposing surface of the reaction chamber) as shown in FIG. ), The reaction liquid 4a is accommodated in a thin shape.
At this time, the lower surface 312a (the contact surface of the lid member) of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and the upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction vessel main body 2a (the facing surface of the reaction chamber) are present in a thin shape. The reaction solution 4a is in a state of being surrounded by the inner peripheral surface 213a (surrounding surface of the reaction chamber) of the first side plate 23a of the reaction vessel main body 2a. That is, when the lid member 3a is attached to the reaction container body 2a, as shown in FIG. 4, the lower surface 312a (contact surface of the lid member) of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and the bottom plate portion 22a of the reaction container body 2a. And the inner peripheral surface 213a (surrounding surface of the reaction chamber) of the first side plate portion 23a of the reaction vessel body 2a, form a closed space S1a, and a part of the reaction solution 4a The thin space is accommodated in the closed space S1a.
As shown in FIG. 4, the reaction liquid 4a contained in the closed space S1a is applied to the lower surface 312a (the contact surface of the lid member) of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and the upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction container main body 2a (the reaction surface). And the inner peripheral surface 213a (surrounding surface of the reaction chamber) of the first side plate 23a of the reaction vessel main body 2a.
The pressing portion 32a of the convex portion 31a is provided so as to press the reaction solution 4a contained in the reaction chamber 21a in the process of attaching the lid member 3a to the reaction container body 2a. Thereby, the reaction liquid 4a is gradually extruded to the upper part of the reaction chamber 21a. Then, when the lid 3a is attached to the reaction vessel main body 2a, as shown in FIG. 4, the outer peripheral surface 313a of the first side plate 33a of the lid 3a and the second side plate 24a of the reaction vessel main body 2a are formed. The inner peripheral surface 214a comes into contact with the inner peripheral surface 214a. As a result, the downward movement of the pressing portion 32a is restricted, and the lower surface 312a (the contact surface of the lid member) of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and the upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction vessel main body 2a (the opposing surface of the reaction chamber). ) Is constant. In the present embodiment, the surface (contact surface) where the lid member 3a and the reaction vessel main body 2a come into contact with each other is tapered, but, for example, with respect to the direction in which the lid material is attached to the reaction vessel main body. A vertical surface may be used as the contact surface.
When the lid 3a is attached to the reaction vessel main body 2a, as shown in FIG. 4, the outer surface 313a of the first side plate 33a of the lid 3a and the inner peripheral surface of the second side plate 24a of the reaction vessel main body 2a. 214a and the outer surface 315a of the third side plate 35a of the lid 3a and the inner peripheral surface 215a of the third side plate 25a of the reaction vessel body 2a. . Thus, the hermeticity of the sealed space S1a can be maintained, and contamination of the reaction solution 4a contained in the sealed space S1a can be prevented.
On the other hand, even if the lid 3a is attached to the reaction vessel main body 2a, as shown in FIG. 4, the second side plate 34a of the lid 3a and the second side plate 24a and the third side plate 25a of the reaction vessel main body 2a. And do not adhere. That is, between the second side plate portion 34a of the lid member 3a and the second side plate portion 24a and the third side plate portion 25a of the reaction vessel main body 2a, the remaining portion of the reaction liquid 4a that cannot be accommodated in the closed space S1a is accommodated. A closed space S2a (reaction liquid remaining portion accommodating portion) is formed.
When the reaction liquid 4a is pressed by the pressing portion 32a, the air in the reaction chamber 21a and the bubbles in the reaction liquid 4a are pushed out to the upper part of the reaction chamber 21a together with the reaction liquid 4a, and are stored in the closed space S2a. , A part of which is discharged to the outside of the reaction chamber 21a, it is possible to prevent air from entering the sealed space S1a and air bubbles from entering the reaction solution 4a accommodated in the sealed space S1a. .
The convex portion 31a has a lower surface 312a (contact surface of the lid member) of the pressing portion 32a of the convex portion 31a and an upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction container main body 2a when the lid member 3a is attached to the reaction container main body 2a. The reaction solution 4a existing between the reaction solution 4a and the reaction solution 4a is provided to be thin. That is, when the lid 3a is attached to the reaction vessel body 2a, the projection 31a is formed between the lower surface 312a (contact surface of the lid) of the pressing portion 32a of the projection 31a and the bottom plate 22a of the reaction vessel body 2a. It is provided so that the distance to the upper surface 212a (the opposing surface of the reaction chamber) is reduced.
The distance between the lower surface 312a of the pressing portion 32a of the convex portion 31a (the contact surface of the lid member) and the upper surface 212a of the bottom plate 22a of the reaction vessel main body 2a (the surface facing the reaction chamber) (that is, the thickness of the thin reaction solution 4a). Is preferably 0.1 to 0.5 mm. Further, the distance between the lower surface 312a of the pressing portion 32a of the convex portion 31a (the contact surface of the lid member) and the upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction vessel main body 2a (the surface facing the reaction chamber) (that is, the thin reaction solution 4). Is preferably uniform at any position.
The material of the reaction vessel main body 2a and the lid material 3a is a material that is not corroded by the reaction solution 4a, can withstand the reaction conditions (for example, reaction temperature) generated in the reaction chamber 21a, and has a light transmitting property. is there.
Since the whole reaction vessel body 2a is made of a light transmitting material, the reaction vessel 4a contained in the closed space S1a and the reaction solution 4a contained in the closed space S1a from the outside of the reaction vessel body 2a. Light can be transmitted to the outside of the reaction vessel main body 2a through the bottom plate 22a and the first side plate 23a of the reaction vessel main body 2a.
Further, since the entire lid 3a is also made of a light-transmitting material, the reaction solution 4a contained in the sealed space S1a and the reaction solution 4a contained in the sealed space S1a from outside the reaction vessel main body 2a. Light can be transmitted to the outside of the reaction vessel main body 2a through the pressing portion 32a of the lid 3a.
However, the reaction vessel body 2a and the lid 3a do not need to be entirely made of a light-transmitting material, and need to transmit light in order to monitor the progress of the reaction occurring in the reaction chamber 21a. It is sufficient if a certain portion is made of a light transmitting material.
For example, when irradiating the reaction solution 4a with excitation light and detecting fluorescence emitted from the reaction solution 4a via the first side plate portion 23a of the reaction container body 2a, the first side plate portion 23a of the reaction container body 2a is used. Is sufficient if it is composed of a light transmitting material. When irradiating the reaction solution 4a with excitation light and detecting fluorescence emitted from the reaction solution 4a via the bottom plate portion 22a of the reaction container body 2a, the bottom plate portion 22a of the reaction container body 2a is not transparent. It is sufficient if it is composed of a material. When the excitation light is applied to the reaction solution 4a and the fluorescence emitted from the reaction solution 4a is detected via the pressing portion 32a of the lid 3a, the pressing portion 32a of the lid 3a is made of a light-transmitting material. It is enough if it is configured.
Alternatively, only one of the reaction vessel main body 2a and the lid 3a may be made of a light-transmissive material, and the other may be made of a light-impermeable material. For example, when irradiating the reaction solution 4a with excitation light and detecting fluorescence emitted from the reaction solution 4a via the first side plate portion 23a of the reaction container body 2a, the lid 3a is made of a light-impermeable material. You may.
Examples of the material of the reaction container main body 2a and the lid material 3a include transparent or translucent thermoplastic resin and glass. If a thermoplastic resin is selected as the material for the reaction vessel main body 2a and the lid 3a, the reaction vessel main body 2a and the lid 3a can be easily formed by a conventional method such as injection molding. When the reaction temperature reaches a high temperature (for example, 90 to 100 ° C.), it is preferable to use a material having excellent heat resistance, for example, an engineering plastic.
As shown in FIG. 5, a reaction device 10a according to the present embodiment includes a reaction container 1a held by a pedestal 53a, a temperature control device 6a having thermoelectric semiconductor elements 61a and 62a, a light source 7a, and a fluorescence detector. 8a and a plurality of optical fibers 9a.
As shown in FIG. 5, the thermoelectric semiconductor element 61a included in the temperature control device 6a is attached to the pressing portion 32a (the upper surface of the pressing portion 32a) of the lid member 3a via the heat conductive metal plate 51a. The semiconductor element 62a is attached to the bottom plate portion 22a (the lower surface of the bottom plate portion 22a) of the reaction vessel main body 2a via a heat conductive metal plate 51a. The thermoelectric semiconductor element can be used as a cooling element (cooling) and / or used as a heating element (heating), and is, for example, a Peltier element.
The temperature control device 6a is configured to be able to control cooling and heating by the thermoelectric semiconductor devices 61a and 62a, and the thermoelectric semiconductor devices 61a and 62a are electrically connected to the temperature control device 6a. Further, as shown in FIG. 5, a heat radiating portion 52a having a cooling fin is mounted on the thermoelectric semiconductor elements 61a and 62a, so that the thermoelectric semiconductor elements 61a and 62a can be forcibly cooled. According to the temperature control device 6a, the reaction liquid accommodated in the closed space S1a of the reaction container 1a by the heat transfer through the pressing portion 32a of the lid 3a and the heat transfer through the bottom plate portion 22a of the reaction container main body 2a. 4a can be quickly controlled.
The reaction solution 4a is a reaction solution for PCR, and the amount of the reaction solution 4a accommodated in the closed space S1a is preferably about 2 to 50 μl. When the temperature of the reaction solution 4a is controlled by the temperature controller 6a, the PCR proceeds. At this time, since the reaction solution 4a is accommodated in the closed space S1a in a thin shape, the ratio of the surface area to the volume is large, and most of the surface area is the upper and lower surfaces of the thin layer, that is, the cover material 3a. It is occupied by the lower surface 312a of the pressing portion 32a (the contact surface of the lid member) and the upper surface 212a of the bottom plate portion 22a of the reaction vessel main body 2a (the surface facing the reaction chamber). Therefore, the temperature of the reaction solution 4a accommodated in the closed space S1a can be quickly controlled by the heat transfer through the pressing portion 32a of the lid member 3a and the heat transfer through the bottom plate portion 22a of the reaction vessel main body 2a. Thus, the time required for PCR can be reduced.
The light source 7a is a device that can emit excitation light that excites a fluorescent dye contained in the reaction solution 4a. As shown in FIG. 5, a plurality of optical fibers 9a are mounted on the light source 7a, and the excitation light emitted from the light source 7a is radiated through the optical fiber 9a. As shown in FIGS. 5 and 6 (ii), the optical fiber 9a is disposed around the first side plate portion 23a of the reaction vessel main body 2a (the outer peripheral surface of the first side plate portion 23a). The excitation light emitted through the reaction vessel 4a is applied to the reaction solution 4a contained in the closed space S1a via the first side plate 23a of the reaction vessel main body 2a.
The reaction solution 4a contains H2O, buffer, MgCl2, DNTP mix, primers, template DNA, Taq polymerase, etc., and a fluorescent dye which serves as an indicator of the progress of PCR (amplification of target nucleic acid, amount of PCR amplification product, etc.) such as ethidium bromide, SYBR Green I, Pico Green Etc. are contained. Therefore, when the reaction liquid 4a contained in the closed space S1a is irradiated with the excitation light, the fluorescent dye emits fluorescence. The fluorescent light emitted from the reaction solution 4a contained in the closed space S1a is transmitted to the outside of the reaction vessel main body 2a through the first side plate 23a of the reaction vessel main body 2a.
The fluorescence detector 8a is a device that can detect fluorescence emitted from the reaction solution 4a. As shown in FIG. 5, a plurality of optical fibers 9a are mounted on the fluorescence detector 8a, emitted from the reaction solution 4 contained in the closed space S1a, and passed through the first side plate 23a of the reaction container body 2a. The fluorescence transmitted to the outside of the reaction vessel main body 2a is received through the optical fiber 9a and is detected by the fluorescence detector 8a.
The configurations of the light source 7a and the fluorescence detector 8a are not particularly limited, and a general device including a filter, a reflecting mirror, a lens, and the like can be used.
Since the fluorescence intensity emitted from the reaction solution 4a is proportional to the amount of DNA contained in the reaction solution 4a, by detecting the fluorescence intensity, the progress of PCR (for example, the presence or absence of amplification of the target nucleic acid by PCR, the PCR amplification product Amount, etc.) can be monitored in real time (ie, immediately while the PCR reaction is in progress).
One end of the optical fiber 9a is attached to the light source 7a or the fluorescence detector 8a, and the other end is disposed around the first side plate portion 23a of the reaction vessel main body 2a (the outer peripheral surface of the first side plate portion 23a). I have.
FIG. 6 shows an example of the arrangement of the optical fibers 9a. FIG. 6 is a view corresponding to the AA cross-sectional view of FIG.
In FIG. 6 (i), one end of a plurality of optical fibers 9a is arranged on one surface of the outer peripheral surface of the first side plate portion 23a having a rectangular cross section, and the excitation light to the reaction liquid 4a is generated by each optical fiber 9a. And the reception of the fluorescence emitted from the reaction solution 4a.
In FIG. 6 (ii), one end of a plurality of optical fibers 9a is arranged on two opposing outer peripheral surfaces of a first side plate portion 23a having a rectangular cross section, and the reaction solution is formed by the optical fibers 9a arranged on one surface. The excitation light is radiated to 4a, and the optical fiber 9a arranged on the other surface can receive the fluorescence emitted from the reaction solution 4a.
In FIG. 6 (iii), one end of the plurality of optical fibers 9 is arranged on two orthogonal surfaces of the outer surface of the first side plate portion 23 having a rectangular cross section, and the reaction liquid is formed by the optical fibers 9 arranged on one surface. 4 is irradiated with excitation light, and the fluorescence emitted from the reaction liquid 4 can be received by the optical fiber 9 arranged on the other surface.
In the examples shown in FIGS. 6 (i) to (iii), the optical fibers are arranged so as to be orthogonal to the outer peripheral surface of the first side plate portion 23a, which facilitates setting of irradiation conditions and light receiving conditions. .
In the reaction device 10a, a portion (the pressing portion 32a of the lid 3a and the bottom plate 22a of the reaction container 2a) used for controlling the temperature of the reaction solution 4a, of the reaction container main body 2a and the lid 3a, Since the part used for monitoring the situation (the first side plate 23a of the reaction vessel body 2a) is separate, the temperature of the reaction solution 4a can be quickly controlled and the progress of the reaction is monitored. The area can be set freely.
In the reaction device 10a, the type of the excitation light to be irradiated and the type of the detected fluorescence may be the same for each optical fiber, or may be different for each optical fiber or each optical fiber group. A plurality of different fluorescent dyes are contained in the reaction solution 4a, and irradiation of excitation light corresponding to each fluorescent dye and detection of fluorescence emitted from each fluorescent dye are performed for each optical fiber or each optical fiber group, Different PCRs can proceed simultaneously, and the progress of each reaction (such as the presence or absence of amplification of the target nucleic acid by each PCR, the amount of each PCR amplification product, etc.) can be monitored in real time. In the case where the same excitation light is irradiated by a plurality of optical fibers and the same fluorescence is detected, the plurality of optical fibers are applied to the entire outer peripheral surface of the first side plate portion 23a having a rectangular cross section. By arranging, the entire reaction solution 4a can be irradiated with excitation light, fluorescence emitted from the entire reaction solution 4a can be detected, and the progress of the reaction in the entire reaction solution 4a can be monitored.
The first embodiment described above is described to facilitate understanding of the present invention, and does not limit the present invention in any way. Therefore, each element disclosed in the first embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
For example, the optical fiber 9a can be arranged on the upper surface of the pressing portion 32a of the lid 3a. In this case, it is possible to irradiate the reaction solution 4a with excitation light and / or detect fluorescence emitted from the reaction solution 4a via the pressing portion 32a of the lid 3a.
Further, the optical fiber 9a can be arranged on the lower surface of the bottom plate 22a of the reaction vessel main body 2a. In this case, irradiation of the reaction liquid 4a with excitation light and / or detection of fluorescence emitted from the reaction liquid 4a can be performed via the bottom plate portion 22a of the reaction container main body 2a.
Further, the irradiation of the reaction solution 4a with the excitation light and the detection of the fluorescence emitted from the reaction solution 4a can be performed not by using an optical fiber but by using a lens or the like. By using the lens, it is possible to easily irradiate the entire reaction solution 4a with excitation light and detect fluorescence emitted from the entire reaction solution 4a.
(Second embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the reaction vessel according to the present invention, and FIG. 8 (i) shows a state in which a lid member is attached to the reaction vessel body in the reaction vessel according to the second embodiment. FIG. 8 (ii) is a cross-sectional view showing a state in which a nozzle tip is fitted to a lid member attached to a reaction vessel main body in the reaction vessel according to the second embodiment, and FIG. FIG. 10 (i) is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of such a reaction device, and FIG. 10 (i) is an exploded view showing the structure of a first temperature control unit and a second temperature control unit provided in the reaction device according to the second embodiment. FIG. 10 (ii) is a perspective view showing a state of the first temperature control unit and the second temperature control unit at the time of reaction, and FIG. 11 is a reaction vessel at the time of reaction in the reaction apparatus according to the second embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the vicinity, and FIG. It is a partial sectional view illustrating the operation.
As shown in FIGS. 7 and 8, the reaction container 1b according to the present embodiment includes a reaction container main body 2b and a lid 3b.
As shown in FIG. 7, the reaction vessel main body 2b includes a disc-shaped bottom plate portion 22b, and a cylindrical first side plate portion 23b standing upright from the periphery of the bottom plate portion 22b so as to maintain the same diameter. The tapered second side plate 24b erected so as to gradually increase in diameter upward from the upper end of the first side plate 23b, and maintain the same diameter upward from the upper end of the second side plate 24b. It has an upright cylindrical third side plate portion 25b and a flange portion 26b provided on an upper peripheral portion of the third side plate portion 25b.
The bottom plate portion 22b and the first side plate portion 23b to the third side plate portion 25b of the reaction vessel main body 2b are made of a material that is not corroded by the reaction liquid and can withstand the reaction conditions (for example, reaction temperature) generated in the reaction chamber. It is made of a thin plate made of a material having light transmissivity (for example, a transparent or translucent thermoplastic resin, glass, or the like), and the thickness of the thin plate is preferably about 0.1 to 0.5 mm.
As shown in FIG. 7, a reaction chamber 20b surrounded by a bottom plate 22b and a first side plate 23b to a third side plate 25b is formed in the reaction vessel main body 2b. An opening 21b communicating with the reaction chamber 20b is formed.
The reaction chamber 20b can accommodate a reaction solution from the opening 21b. Further, since the reaction chamber 20b does not communicate with an opening other than the opening 21b, the opening 21b is sealed when the opening 21b is sealed (see FIG. 8 (i)).
The inner diameter of the third side plate portion 25b of the reaction container body 2b is substantially the same as the outer diameter of the second side plate portion 34b of the lid member 3b, and when the lid member 3b is attached to the reaction container main body 2, a reaction occurs. The inner peripheral surface of the third side plate portion 25b of the container main body 2b and the outer peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b are in close contact with each other (see FIG. 8 (i)).
As shown in FIG. 7, a convex portion 27b is provided on the inner peripheral surface of the third side plate portion 25b of the reaction vessel main body 2b, and the convex portion 27b is provided on the outer peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b. (See FIG. 8 (i)).
As shown in FIG. 7, a contact surface 28b is provided at an upper end portion of the first side plate portion 23b of the reaction vessel main body 2b, and the contact surface 28b is attached to the lid 3b by the reaction vessel main body 2b. When this is done, it comes into contact with the bottom plate 32b of the lid 3b (see FIG. 8 (i)).
As shown in FIG. 7, the lid member 3b includes a disc-shaped bottom plate portion 32b, a tapered first side plate portion 33b that is erected so as to gradually increase in diameter upward from the periphery of the bottom plate portion 32b, It has a cylindrical second side plate portion 34b erected so as to maintain the same diameter upward from the upper end portion of the one side plate portion 33b, and a flange portion 35b provided at an upper peripheral edge of the second side plate portion 34b. .
The bottom plate portion 32b, the first side plate portion 33b, and the second side plate portion 34b of the lid member 3b are made of a material that is not corroded by the reaction liquid and can withstand a reaction condition (for example, a reaction temperature) generated in the reaction chamber, and It is made of a thin plate made of a material having light transmittance (for example, a transparent or translucent thermoplastic resin, glass, or the like), and the thickness of the thin plate is preferably about 0.1 to 0.5 mm.
As shown in FIG. 7, a nozzle chip fitting space 30b surrounded by a bottom plate portion 32b, a first side plate portion 33b, and a second side plate portion 34b is formed in the lid member 3b, and is provided at an upper end of the lid member 3b. Is formed with a nozzle tip fitting opening 31b communicating with the nozzle tip fitting space 30b.
The nozzle tip fitting space 30b is formed so that the nozzle tip 4b can be fitted from the nozzle tip fitting opening 31b (see FIG. 8 (ii)). Further, since the nozzle chip fitting space 30b does not communicate with an opening other than the nozzle chip fitting port 31b, the nozzle chip fitting port 31b is sealed when the nozzle chip fitting port 31b is sealed (FIG. 8 ( ii))).
Since the nozzle tip fitting port 31b is formed in a portion of the lid 3b other than the portion that seals the opening 21b of the reaction vessel main body 2b, the lid 3b is attached to the reaction vessel main body 2b. Also in the state, the nozzle tip 4 can be fitted into the nozzle tip fitting space 30b from the nozzle tip fitting opening 31b (see FIG. 8 (ii)).
The deepest part of the nozzle chip fitting space 30b (the part of the nozzle chip fitting space 30b furthest away from the nozzle chip fitting opening 31b) is formed by the bottom plate portion 32b of the lid 3b, and the nozzle chip 4b is The tip is fitted from the tip fitting opening 31b toward the deepest part of the nozzle tip fitting space 30b (see FIG. 8 (ii)).
The fitting direction of the nozzle tip 4b into the nozzle tip fitting space 30b is formed to be perpendicular or substantially perpendicular to the surface on which the reaction vessel 1b is placed (the lower face of the bottom plate 22b of the reaction vessel 1b). (See FIG. 8 (ii)), the force of the reaction vessel 1b receiving the force from the nozzle tip 4b when fitting the nozzle tip 4b is perpendicular or substantially perpendicular to the surface on which the reaction vessel 1b is placed. The force in the vertical direction. Therefore, the position of the reaction vessel 1b does not shift when the nozzle tip 4b is fitted, and the nozzle tip 4b can be easily fitted into the nozzle chip fitting space 30b.
The outer diameter of the second side plate portion 34b of the lid member 3b is substantially the same as the inner diameter of the third side plate portion 25b of the reaction container main body 2b, and when the lid member 3b is attached to the reaction container main body 2b, a reaction occurs. The inner peripheral surface of the third side plate portion 25b of the container main body 2b and the outer peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b are in close contact with each other (see FIG. 8 (i)).
As shown in FIG. 7, a concave portion 36b is provided on the outer peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b, and the concave portion 36b is provided on the inner peripheral surface of the third side plate portion 25b of the reaction vessel main body 2b. The protrusion 27b can be fitted (see FIG. 8 (i)).
As shown in FIG. 7, a convex portion 37b is provided on the inner peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b, and the convex portion 37b is provided on the outer peripheral surface of the second side plate portion 44b of the nozzle tip 4b. The recess 49b provided can be fitted (see FIG. 8 (ii)).
As shown in FIG. 7, a contact surface 38b is provided at an upper end portion of the second side plate portion 34b of the lid member 3b, and the contact surface 38b allows the nozzle tip 4b to be fitted into the nozzle chip fitting space 30b. When mounted, it comes into contact with the third side plate portion 46b of the nozzle tip 4b. (See FIG. 8 (ii)).
When the lid 3b is attached to the reaction vessel main body 2b, as shown in FIG. 8 (i), the inner peripheral surface of the third side plate 25b of the reaction vessel main body 2b and the second side plate 34b of the lid 3b. The opening 21b of the reaction container body 2b is sealed by the bottom plate portion 32b, the first side plate portion 33b, and the second side plate portion 34b of the lid member 3b, and the reaction chamber 20b of the reaction container body 2b is sealed. Is done. At this time, as shown in FIG. 8 (i), the convex portion 27b provided on the third side plate portion 25b of the reaction vessel main body 2b and the concave portion 36b provided on the second side plate portion 34b of the lid 3b are fitted. Accordingly, the lid 3b is fixed to the reaction vessel main body 2b, and the state of attachment of the lid 3b to the reaction vessel main body 2b becomes strong.
When the lid member 3b is attached to the reaction container main body 2b, as shown in FIG. 8 (i), the contact surface 28b provided on the upper end of the first side plate 23b of the reaction container main body 2b and the lid The position of the bottom plate 32b of the lid 3b in the reaction chamber 20b is defined by the contact of the bottom plate 32b of the member 3b (in the present embodiment, the bottom plate 32b of the lid 3b is attached to the bottom plate of the reaction vessel body 2b. The closed space S1b is formed between the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b and the bottom plate portion 32b of the lid 3b. That is, the lower surface of the bottom plate portion 32b of the lid member 3b (contact surface of the lid material), the upper surface of the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b (opposing surface of the reaction chamber), and the first side plate 23b of the reaction vessel main body 2b. A sealed space S1b is formed by the inner peripheral surface (the surrounding surface of the reaction chamber), and a part of the reaction solution is thinly accommodated in the sealed space S1b. The reaction liquid contained in the closed space S1b is supplied to the lower surface of the bottom plate 32b of the lid 3b (contact surface of the lid), the upper surface of the bottom plate 22b of the reaction vessel main body 2b (the surface facing the reaction chamber), and the reaction liquid. It is in contact with any surface of the inner peripheral surface (the surrounding surface of the reaction chamber) of the first side plate portion 23b of the container body 2b.
When the lid 3b is attached to the reaction container main body 2b, as shown in FIG. 8 (i), the second side plate 24b and the third side plate 25b of the reaction container main body 2b and the first side of the lid 3b. A sealed space S2b is formed between the side plate 33b. The reaction liquid is accommodated in the closed space S1b formed in the reaction chamber 20b by the attachment of the lid member 3b, and the remainder of the reaction liquid that cannot be accommodated in the closed space S1b is accommodated in the closed space S2b. At this time, the reaction solution is pressed by the bottom plate portion 32b of the lid member 3b, and the air in the reaction chamber 20b and bubbles in the reaction solution are pushed out to the upper part of the reaction chamber 20b together with the reaction solution, and stored in the closed space S2b. At the same time, a part thereof is discharged from the opening 21b to the outside of the reaction chamber 20b. This prevents air from being mixed into the closed space S1b and air bubbles from being mixed into the reaction solution contained in the closed space S1b.
As shown in FIG. 7, the nozzle tip 4b according to the present embodiment has a disk-shaped tip plate 43b constituting the tip of the nozzle tip 4b, and has a diameter gradually increasing upward from the periphery of the tip plate 43b. A first side plate portion 44b having a tapered shape, a cylindrical second side plate portion 45b standing upright from the upper end of the first side plate portion 44b so as to maintain the same diameter, and a second side plate. A tapered third side plate portion 46b erected so as to gradually increase in diameter from the upper end portion of the portion 45b, and a cylindrical shape erected upward from the upper end portion of the third side plate portion 46b to maintain the same diameter. Of the fourth side plate portion 47b, and a flange portion 48b provided on a peripheral edge of an upper end of the fourth side plate portion 47b.
As shown in FIG. 7, the nozzle tip 4b is formed with an inner space 40b surrounded by the end plate 43b and the first to fourth side plates 44b to 47b. A nozzle mounting port 41b communicating with the internal space 40b is formed at the upper end of the nozzle tip 4b, and a suction / discharge port 42b communicating with the nozzle mounting port 41b via the internal space 40b is formed at the tip plate 43b of the nozzle chip 4b. Is formed.
The nozzle tip 4b is configured such that the nozzle 16b can be attached to the internal space 40b from the nozzle tip attachment port 41b (see FIG. 12). Through the nozzle tip 4b.
As shown in FIG. 7, a filter 6b is provided in the internal space 40b of the nozzle tip 4b. As shown in FIG. 7, the filter 6b is provided so as to be located in the vicinity of the suction / discharge port 42b, and prevents liquid droplets from entering the internal space 40b from the suction / discharge port 42b. It is designed to prevent contamination.
The outer diameter of the second side plate portion 45b of the nozzle tip 4b is substantially the same as the inner diameter of the second side plate portion 34b of the lid 3b, and the nozzle tip 4b is fitted in the nozzle chip fitting space 30b of the lid 3b. At this time, the outer peripheral surface of the second side plate portion 45b of the nozzle tip 4b and the inner peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b are in close contact with each other (see FIG. 8 (ii)).
As shown in FIG. 7, a concave portion 49b is provided on the outer peripheral surface of the second side plate portion 45b of the nozzle tip 4b, and the concave portion 49b is provided on the inner peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b. The projection 37b can be fitted (see FIG. 8 (ii)).
When the nozzle tip 4b is fitted in the nozzle tip fitting space 30b of the lid 3b, as shown in FIG. 8 (ii), the inner peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid 3b and the nozzle tip 4b of the nozzle tip 4b. The outer peripheral surface of the second side plate portion 45b is in close contact with the outer peripheral surface of the second side plate portion 45b, and the tip end portion 43b, the first side plate portion 43b, and the second side plate portion 45b of the nozzle tip 4b seal the nozzle chip fitting opening 31b, and the nozzle chip fitting space 30b Is sealed. Here, “sealing” means a state in which there is no gap, pore, or the like that hinders transmission of the suction force and the discharge force by the nozzle 16b to the nozzle chip fitting space 30b. The state in which it is connected to the suction / ejection port 42b is included in “sealing”.
Further, when the nozzle tip 4b is fitted into the nozzle tip fitting space 30b of the lid 3b, as shown in FIG. 8 (ii), the projection 37b provided on the second side plate portion 34b of the lid 3b The concave portion 49b provided in the second side plate portion 45b of the nozzle tip 4b is fitted, the nozzle tip 4b is fixed to the cover 3b, and the fitting state of the nozzle tip 4b into the nozzle tip fitting space 30b is changed. It will be strong.
Further, when the nozzle tip 4b is fitted into the nozzle tip fitting space 30b of the lid 3b, as shown in FIG. 8 (ii), the nozzle tip 4b is provided at the upper end of the second side plate 34b of the lid 3b. When the contact surface 38b and the third side plate portion 46b of the nozzle tip 4b abut, the position of the tip plate portion 43b of the nozzle tip 4b in the nozzle tip fitting space 30b is defined (in the present embodiment, the nozzle tip 4b The tip plate 43b of the lid 3b is not in contact with the bottom plate 32b of the lid 3b, so that the suction / discharge port 42b of the nozzle tip 4b is not sealed.) A sealed space S3b communicating with the suction / discharge port 42b of the nozzle tip 4b is formed between the front end plate 43b and the distal end plate 43b. Since the closed space S3b has no opening other than the suction / discharge port 42b of the nozzle tip 4b, the suction force and discharge force by the nozzle 6b can be efficiently transmitted from the suction / discharge port 42b of the nozzle chip 4b to the closed space S3b. Has become.
When the lid 3b is attached to the reaction vessel main body 2b and the nozzle tip 4b is fitted on the lid 3b, the closed space S1b is, as shown in FIG. 8 (ii), a bottom plate of the reaction vessel main body 2b. It has a contact surface with the portion 22b and a contact surface with the bottom plate portion 32b of the lid member 3b. As shown in FIG. 8 (ii), the closed space S3b has a contact surface with the bottom plate 32b of the lid 3b. Therefore, by forming through holes in the bottom plate portion 22b of the reaction container body 2b and the bottom plate portion 32b of the lid member with a perforated needle provided outside the reaction container 1b, the outside of the reaction container 1b and the closed space S1b are sealed. The space S3b can be communicated (see FIG. 12 (iii)). At this time, since the bottom plate portion 32b of the lid member 3b faces the deepest portion of the closed space S1b (the bottom plate portion 22b of the reaction container body 2b constituting the surface on which the reaction container 1b is placed), the reaction container 1b The reaction vessel 1b is provided by a piercing needle provided perpendicularly or substantially perpendicularly to the surface on which is mounted (the lower surface of the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b) (for example, by a piercing needle 51b provided in the piercing vessel 5b). Can be formed in the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b and the bottom plate portion 32b of the lid member (see FIG. 12 (iii)).
As shown in FIG. 9, the perforating container 5b according to the present embodiment includes a main body 50b and a perforating needle 51b. The main body 50b has a rectangular bottom plate in a plan view, a rectangular tubular side plate erected from the periphery of the bottom plate, and a flange provided on the upper edge of the side plate. A liquid storage space 501b surrounded by a bottom plate and a side plate is formed in the main body 50b, and an opening 502b communicating with the liquid storage space 501b is formed at the upper end of the main body 50b.
In the liquid storage space 501b of the perforation container 5b, a liquid can be stored from the opening 502b, and the reaction container 1b can be stored (see FIG. 12 (iii)).
As shown in FIG. 9, the perforation needle 51 b is projected from the bottom plate of the main body 50 b into the liquid storage space 501 b and on the surface on which the reaction vessel 1 b is placed (the upper surface of the bottom plate of the main body 50 b). When the reaction container 1b in which the lid 3b is attached to the reaction container main body 2b is accommodated in the liquid accommodation space 501b, the bottom plate portion of the reaction container main body 2b is provided. A through hole can be formed in the bottom plate portion 32b of the cover member 22b and the lid member 3b (see FIG. 12 (iii)).
As shown in FIG. 9, the tip of the puncture needle 51b has a pointed shape, and the material of the puncture needle 51b is a material such as stainless steel or the like that can pierce the plastic, glass, or the like constituting the reaction vessel main body 2b and the lid member 3b. Metal.
As shown in FIG. 9, the reaction apparatus 10b according to the present embodiment includes a reaction vessel installation section 17b in which the reaction vessel 1b is installed, a perforation vessel installation section 18b in which the perforation vessel 5b is installed, and a liquid suction device. And a nozzle 16b capable of discharging the nozzle 16b, a nozzle transfer unit 15b for transferring the nozzle 16b in a predetermined direction, a first temperature control unit 11b provided in the reaction container installation unit 17b, a second temperature control unit 13b, and a second A temperature control unit attaching / detaching unit 14b for transferring the temperature control unit 13b in a predetermined direction.
As shown in FIG. 9, the reaction vessel setting section 17b and the perforating vessel setting section 18b are provided on a base 100b. Above the base 100b, a second temperature control section 13b and a nozzle 16b are arranged vertically and horizontally. There is a space that can be moved.
As shown in FIG. 9, a first temperature control unit 11b is provided in the reaction container setting unit 17b, and the reaction container 1b is set in the first temperature control unit 11b.
As shown in FIGS. 9 to 11, the first temperature control unit 11b includes a heat insulating ring 110b, a heat transfer body 111b, a heat insulating housing 112b, a thermoelectric semiconductor element 113b, and a heat sink 114b.
As shown in FIG. 9 to FIG. 11, a space is formed at the approximate center of the heat insulating ring 110b so that the reaction vessel main body 2b can be accommodated from the upper end opening and the projection of the heat transfer body 111b can be fitted from the lower end opening. The reaction vessel main body 2b accommodated in the space is supported by a protrusion of the heat transfer body 111b fitted in the space. The heat insulating ring 110b is made of a heat insulating material such as ceramics, so that heat transfer between the heat transfer body 111b and the reaction vessel main body 2b is efficiently performed.
As shown in FIGS. 9 to 11, the heat insulating ring 110b is provided with an optical fiber fitting hole 115b communicating with the space in which the reaction vessel main body 2b is accommodated, and the optical fiber is fitted into the optical fiber fitting hole 115b. By doing so, the optical fiber can be arranged around the first side plate 23b of the reaction vessel body 2b supported by the protrusion of the heat transfer body 111b (the outer peripheral surface of the first side plate 23b). A plurality of optical fiber fitting holes 115b are provided in the heat insulating ring 110b, and the plurality of optical fiber fitting holes 115b are connected to an optical fiber connected to a light source (not shown) and a fluorescence detector (not shown). The optical fiber is fitted therein, and the excitation light emitted from the light source through the optical fiber can be applied to the reaction solution contained in the closed space S1b via the first side plate 23b of the reaction vessel main body 2b, and the closed space S1b Fluorescence emitted from the reaction solution contained in the reaction vessel 2b and transmitted through the first side plate 23b of the reaction vessel main body 2b to the outside of the reaction vessel main body 2b is received through an optical fiber and can be detected by a fluorescence detector. ing.
As shown in FIGS. 9 to 11, the heat transfer body 111 b includes a disk portion and a protrusion, and the protrusion is fitted on the heat insulating ring 110 b, and the disk portion is provided on the heat sink 114 b. The upper surface of the thermoelectric semiconductor element 113b. The heat transfer body 111b is made of a metal such as copper, so that heat generated by the thermoelectric semiconductor element 113b can be efficiently transmitted to the reaction vessel main body 2b.
The thermoelectric semiconductor element 113b can be used as a cooling element (cooling) and / or can be used as a heating element (heating), for example, a Peltier element. The thermoelectric semiconductor element 113b is connected to a power supply (not shown), so that when power is supplied from the power supply, the heat transfer body 111b can be cooled and / or heated. As shown in FIGS. 9 to 11, the lower surface of the thermoelectric semiconductor element 113b is in contact with a heat sink 114b having cooling fins, and the thermoelectric semiconductor element 113b is forcibly cooled by the heat sink 114.
As shown in FIGS. 9 to 11, the heat transfer body 111b and the thermoelectric semiconductor element 113b are housed inside a heat insulating casing 112b made of a heat insulating material such as ceramics. The cooling and / or heating of 111b is performed efficiently.
The first temperature control unit 11b transfers the heat applied to the heat transfer member 111b by the thermoelectric semiconductor element 113b to the reaction container body 2b via the contact surface between the lower surface of the reaction container body 2b and the protrusion of the heat transfer member 111b. The temperature of the reaction solution accommodated in the closed space S1b can be controlled by the transmission and the heat transfer through the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b.
As shown in FIGS. 9 to 11, the second temperature control unit 13b includes a heat insulating ring 130b, a heat transfer body 131b, a heat insulating housing 132b, a thermoelectric semiconductor element 133b, a heat sink 134b, and a telescopic arm of the temperature control unit attaching / detaching unit 14b. An arm mounting portion 135b to which 142b is mounted is provided.
As shown in FIGS. 9 to 11, a space is formed at substantially the center of the heat insulating ring 130 b so that the protrusion of the heat transfer body 131 b can be inserted from the upper end opening and the lid 3 b can be inserted from the lower end opening. I have. The heat insulating ring 130b is made of a heat insulating material such as ceramics, so that heat transfer between the heat transfer body 131b and the lid member 3b is efficiently performed.
As shown in FIGS. 9 to 11, the heat transfer body 131 b includes a disk portion and a protrusion, and the protrusion is inserted into the heat insulating ring 130 b, and the disk portion is connected to the lower surface of the thermoelectric semiconductor element 133 b. In contact. The protrusion of the heat transfer body 131b is formed so as to be mounted in the nozzle chip fitting space 30b of the lid 3b, and the protrusion of the heat transfer body 131b mounted in the nozzle chip fitting space 30b is formed of a lid material. 3b, the bottom plate 32b, the first side plate 33b, and the second side plate 34b are in contact with each other. The outer diameter of the protrusion of the heat transfer body 131b is smaller than the inner diameter of the heat insulation ring 130b, and when the protrusion of the heat transfer body 131b is inserted into the heat insulation ring 130b, the outer circumference of the protrusion of the heat transfer body 131b. A gap leading to the lower end opening of the heat insulating ring 130b is formed between the surface and the inner peripheral surface of the heat insulating ring 130b. The cover 3b can be inserted into the gap, and even when the protrusion of the heat transfer body 131b is inserted into the heat insulating ring 130b, the protrusion of the heat transfer body 131b can be inserted into the nozzle tip of the cover 3b. It can be mounted in the fitting space 30b. The heat conductor 131b is made of a metal such as copper, so that heat generated by the thermoelectric semiconductor element 133b can be efficiently transmitted to the lid 3b.
The thermoelectric semiconductor element 133b can be used as a cooling element (cooling) and / or can be used as a heating element (heating), for example, a Peltier element. The thermoelectric semiconductor element 133b is connected to a power supply (not shown), so that when power is supplied from the power supply, the heat conductor 131b can be cooled and / or heated. As shown in FIGS. 9 to 11, the upper surface of the thermoelectric semiconductor element 133b is in contact with a heat sink 134b having cooling fins, and the thermoelectric semiconductor element 131b is forcibly cooled by the heat sink 134b.
As shown in FIGS. 9 to 11, the heat transfer body 131b and the thermoelectric semiconductor element 133b are housed inside a heat insulating casing 132b made of a heat insulating material such as ceramics. The cooling and / or heating of 131b can be performed efficiently.
When the protrusion of the heat transfer member 131b is mounted in the nozzle chip fitting space 30b of the cover member 3b, the second temperature control section 13b transfers the heat applied to the heat transfer member 131b by the thermoelectric semiconductor element 133b to the cover member 3b. The heat is transmitted to the lid 3b via the contact surface between the bottom plate portion 32b, the first side plate portion 33b, and the second side plate portion 34b and the protrusion of the heat transfer body 111b, and the heat generated through the bottom plate portion 32b of the lid material 3b. By the movement, the temperature of the reaction solution accommodated in the closed space S1b can be controlled.
As shown in FIG. 9, the temperature control unit attaching / detaching unit 14b is provided on the rail 140b provided substantially vertically on the upper surface of the base 100b, the movable unit 141b movable along the rail 140b, and the movable unit 141b. And a telescopic arm 142b.
As shown in FIG. 9, the telescopic arm 142b is provided on the movable part 141b so as to be able to expand and contract horizontally with respect to the upper surface of the base 100b. As shown in FIG. 9, a second temperature control unit 13b is attached to a distal end of the telescopic arm 142b via an arm mounting unit 135b. It is transported in the horizontal direction with respect to the upper surface of the base 100b, and is also transported in the vertical direction with respect to the upper surface of the base 100b by the movement of the movable portion 141b.
The temperature control unit attaching / detaching unit 14b transfers the protrusion of the heat transfer body 131b to the first temperature control unit 11b by transferring the second temperature control unit 13b in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the upper surface of the base 100b. It can be mounted in the nozzle chip fitting space 30b of the lid 3b of the installed reaction vessel 1b, and can be detached from the nozzle chip fitting space 30b.
The nozzle 16b is connected to a liquid suction / discharge device (not shown), and can suck and discharge the liquid through the suction / discharge hole 160b (see FIG. 12). Further, the suction / discharge hole 160b communicates with the tip of the nozzle 16b, so that the suction force and the discharge force can be transmitted to the nozzle tip 4b mounted on the tip of the nozzle 16b via an O-ring or the like. .
As shown in FIG. 9, the nozzle transfer unit 15b is provided on a rail 150b provided in a horizontal direction with respect to the upper surface of the base 100b, a movable unit 151b movable along the rail 150b, and a movable unit 151b. And a telescopic arm 152b.
As shown in FIG. 9, the telescopic arm 152b is provided on the movable part 151b so as to be able to expand and contract in the vertical direction with respect to the upper surface of the base 100b. As shown in FIG. 9, the nozzle 16b attached to the distal end of the telescopic arm 152b is moved vertically by the expansion and contraction of the telescopic arm 152b with respect to the upper surface of the base 100b, and is moved by the movement of the movable part 151b. Are transported in the horizontal direction with respect to the upper surface of the base 100b.
The nozzle transfer unit 15b transfers the nozzle tip 4b mounted on the nozzle 16b to the reaction set in the first temperature control unit 11b by transferring the nozzle 16b in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the upper surface of the base 100b. The nozzle tip fitting space 30b of the lid 3b of the container 1b can be fitted. Further, the nozzle transfer section 15b transfers the reaction vessel 1b, in which the nozzle tip 4b is fitted, to the perforating vessel setting section 18b, and the liquid accommodating space of the perforating vessel 5b installed in the perforating vessel setting section 18b. A through-hole can be formed in the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b and the bottom plate portion 32b of the lid member 3b by a piercing needle 51b provided in the opening container 502b and provided in the piercing container 5b.
The operation of the temperature control unit attaching / detaching unit 14b and the operation of the nozzle transfer unit 15b are controlled so as not to interfere with each other.
The operation of the reaction device 10b will be described by taking as an example a case where PCR is carried out while a PCR reaction solution is accommodated in the reaction container 1b.
After accommodating the PCR reaction solution through the opening 21b in the reaction chamber 20b of the reaction vessel body 2b, the lid 3b is attached to the reaction vessel body 2b. At this time, the convex portion 27b of the reaction vessel main body 2b and the concave portion 36b of the lid 3b are fitted, and the lid 3b is fixed to the reaction vessel main body 2b (see FIG. 8 (i)). In addition, the closed space S1b and the closed space S2b are formed in the reaction chamber 20b by the attachment of the lid member 3b, and the PCR reaction solution is accommodated in the closed space S1b and the PCR reaction solution that cannot be accommodated in the closed space S1b. The remainder is accommodated in the closed space S2b (see FIG. 8 (i)). The reaction vessel 1b in this state is installed in the first temperature control section 11b provided in the reaction vessel installation section 17b (see FIGS. 9 and 11).
The reaction device 10b transfers the second temperature control unit 13b to the reaction vessel 1b installed in the first temperature control unit 11b by the temperature control unit attachment / detachment unit 14b, and the protrusion of the heat transfer body 131b of the second temperature control unit 13b. The part is mounted on the nozzle chip fitting space 30b of the lid member 3b (see FIGS. 9 and 11).
The reaction device 10b mounts the protrusion of the heat transfer body 131b in the nozzle chip fitting space 30b, and then controls the first temperature control unit 11b and the second temperature control unit 13b to use the PCR reaction solution contained in the closed space S1b. An operation for controlling the temperature is performed. Thereby, PCR proceeds in the PCR reaction solution accommodated in the closed space S1b, and a PCR amplified fragment 7b is generated as a reaction product in the PCR reaction solution (see FIG. 12 (i)).
At this time, since the PCR reaction solution is contained in the closed space S1b in a thin shape, the ratio of the surface area to the volume is large, and most of the surface area is the upper and lower surfaces of the thin layer, that is, the lid material 3b. It is occupied by the lower surface of the bottom plate portion 32b (the contact surface of the lid member) and the upper surface of the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b (the surface facing the reaction chamber). Therefore, the temperature of the PCR reaction solution accommodated in the closed space S1b can be quickly controlled by the heat transfer through the bottom plate portion 32b of the lid member 3b and the heat transfer through the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b. Thus, the time required for PCR can be reduced.
In addition, the excitation light emitted from the light source is irradiated to the PCR reaction solution contained in the closed space S1b through the optical fiber fitted in the optical fiber fitting hole 115b of the heat insulating ring 110b, and the PCR reaction contained in the closed space S1b. By receiving the fluorescence emitted from the solution and detecting it with a fluorescence detector, the progress of PCR (for example, whether or not the target nucleic acid is amplified by PCR, the amount of PCR amplification product, etc.) can be monitored in real time.
After completion of the PCR, the reaction device 10b transfers the second temperature control unit 13b by the temperature control unit attaching / detaching unit 14b, and fits the protrusion of the heat transfer body 131b of the second temperature control unit 13b with the nozzle tip of the lid 3b. An operation of detaching from the space 30b is performed (see FIG. 9).
After detaching the projection of the heat transfer member 131b from the nozzle chip fitting space 30b, the reaction device 10b moves the nozzle 16b by the nozzle transfer unit 15b to above the reaction vessel 1b installed in the first temperature control unit 11b. Then, the nozzle tip 4b mounted on the nozzle 16b is fitted into the nozzle tip fitting space 30b from the nozzle tip fitting opening 31b (see FIGS. 12 (i) and (ii)). At this time, the convex portion 37b of the lid 3b and the concave portion 49b of the nozzle tip 4b are fitted, and the nozzle tip 4b is fixed to the lid 3b. Further, by fitting the nozzle tip 4b into the nozzle tip fitting space 30b, a closed space S3b communicating with the suction / discharge port 42b of the nozzle tip 4b is formed in the nozzle tip fitting space 30b.
After fitting the nozzle tip 4b attached to the nozzle 16b into the nozzle tip fitting space 30b, the reaction device 10b transfers the nozzle 16b by the nozzle transfer unit 15b, and the nozzle tip 4b attached to the nozzle 16b is fitted. An operation of transporting the reaction vessel 1b, which has been performed, to above the perforated vessel installation section 18b is performed (see FIG. 9). Since the lid member 3b is fixed to the reaction container main body 2b, and the nozzle tip 4b is fixed to the lid member 3b, the lid member 3b does not detach from the reaction container main body 2b during transfer. Does not detach from the lid 3b.
After transferring the reaction vessel 1b above the perforating vessel setting section 18b, the reaction device 10b extends the telescopic arm 152b, and moves the reaction vessel 1b to the liquid storage space of the perforating vessel 5b installed on the perforating vessel setting section 18b. 501b is received from the opening 502b (at this time, the lower surface of the bottom plate 22b of the reaction vessel body 2b is pressed against the piercing needle 51b provided in the piercing vessel 5b), and the piercing needle 51b provided in the piercing vessel 5b. Thereby, a through hole for communicating the liquid storage space 501b of the perforation container 5b, the sealed space S1b of the reaction container 1b, and the nozzle chip fitting space 30b is formed in the bottom plate portion 22b of the reaction container body 2b and the bottom plate portion 32b of the lid member 3b. (See FIG. 12 (c)). At this time, the piercing needle 51b first pierces the bottom plate portion 22b of the reaction vessel main body 2b to form a through hole for communicating the liquid storage space 501b of the piercing vessel 5b with the closed space S1b of the reaction vessel 1b, and then The bottom plate portion 32b of the lid member 3b is perforated to form a through hole for communicating the closed space S1b of the reaction vessel 1b with the closed space S3b in the nozzle chip fitting space 30b.
In the reaction vessel 1b pierced by the piercing needle 51b, the liquid storage space 501b of the piercing vessel 5b and the closed space S1b of the reaction vessel 1b communicate with each other through a through hole formed in the bottom plate 22b of the reaction vessel main body 2b. The closed space S1b of the reaction vessel 1b and the closed space S3b in the nozzle chip fitting space 30b communicate with each other through a through hole formed in the bottom plate portion 32b of the lid member 3b. Since the space S3b communicates with the suction / discharge port 42b of the nozzle tip 4b, the suction force and the discharge force of the nozzle 16b can be transmitted to the liquid storage space 501b of the perforation container 5b.
After piercing with the piercing needle 51b, the reaction device 10b starts suction and discharge by the nozzle 16b, and removes the extract 8b (eg, buffer solution) stored in the liquid storage space 501b of the piercing container 5b through the through hole. By performing suction and discharge, the operation of extracting the PCR amplified fragment 7b contained in the PCR reaction solution in the closed space S1b of the reaction container 1b into the extraction solution 8b is performed (see FIG. 12 (iii)). At this time, when the suction and discharge by the nozzle 16b are started, the extract 8b stored in the liquid storage space 501b of the perforation container 5b flows into the closed space S1b with the suction by the nozzle 16b, and is discharged by the nozzle 16b. Flows out of the closed space S1b. By repeating the suction and discharge by the nozzle 16b, the flow of the extract 8b into and out of the closed space S1b is repeated, and the PCR amplified fragment 7b contained in the PCR reaction solution in the closed space S1b of the reaction vessel 1b is repeated. Is extracted into the extraction liquid 8b stored in the liquid storage space 501b of the perforation container 5b.
After the PCR is performed with the lid 3b attached to the reaction vessel main body 2b in this manner, the PCR is contained in the PCR reaction solution in the closed space S1b of the reaction vessel 1b without removing the lid 3b from the reaction vessel main body 2b. PCR amplified fragment 7b can be obtained.
The second embodiment described above is described to facilitate understanding of the present invention, and does not limit the present invention in any way. Therefore, each element disclosed in the second embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
When the lid 3b is attached to the reaction vessel body 2b to seal the reaction chamber 20b, the inner peripheral surface of the third side plate 25b of the reaction vessel main body 2b and the outer peripheral surface of the second side plate 34b of the lid 3b. Can be brought into close contact with each other through a member capable of maintaining airtightness such as an O-ring. Similarly, when the nozzle tip 4b is fitted into the nozzle tip fitting space 30b of the lid 3b to seal the nozzle tip fitting space 30b, the inner peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid 3b and the nozzle tip Instead of directly contacting the outer peripheral surface of the second side plate portion 45b of the second side plate 4b, the second side plate portion 45b can be brought into close contact with a member such as an O-ring that can maintain airtightness. At this time, a gap, a pore, and the like are formed in a member such as an O-ring so as to communicate the inside and the outside of the reaction chamber 20b or the nozzle tip fitting space 30b, and the lid member 3b is attached to the reaction vessel main body 2b. When or when fitting the nozzle tip 4b into the nozzle tip fitting space 30b, the air inside the reaction chamber 20b or the nozzle tip fitting space 30b can be discharged to the outside. Also, on the inner peripheral surface of the third side plate portion 25b of the reaction vessel main body 2b or the outer peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b, or on the inner peripheral surface of the second side plate portion 34b of the lid member 3b or the nozzle tip 4b. On the outer peripheral surface of the second side plate portion 45b, gaps, pores, and the like that allow the inside and the outside of the reaction chamber 20b or the nozzle chip fitting space 30b to communicate with each other may be formed.
Industrial potential
According to the present invention, it is possible to automate the reaction without the necessity of centrifugation when accommodating the reaction solution in the reaction chamber, and to quickly control the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber, A reaction vessel that allows the reaction to proceed even if the amount of the reaction solution contained in the reaction chamber is very small, and that can monitor the reaction occurring in the reaction chamber in real time (ie, immediately during the reaction). , A reaction apparatus and a method are provided.
Further, according to the present invention, after performing a reaction in a state where the lid member is attached to the reaction container body, the reaction product contained in the reaction solution in the reaction container can be removed without detaching the lid member from the reaction container body. A reaction vessel, a reaction apparatus and a method that can be obtained are provided.
According to the reaction vessel, reaction apparatus and method of the present invention, preparation of a sample containing a target nucleic acid (for example, extraction of a nucleic acid from a cell), amplification of a target nucleic acid by PCR, and progress of PCR (for example, Monitoring (eg, detection, measurement, quantification, etc.) of the presence or absence of amplification, the amount of PCR amplification products, etc. (eg, detection, measurement, quantification, etc.), and automation of a series of operations such as the acquisition of PCR amplified fragments can be performed. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the reaction vessel according to the present invention.
FIG. 2 is a top view of the reaction vessel main body of the reaction vessel according to the first embodiment.
FIG. 3 is a bottom view of the lid member according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the lid member is attached to the reaction container main body in the reaction container according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic partial sectional view showing a first embodiment of the reaction apparatus according to the present invention.
FIGS. 6 (i) to (iii) are explanatory diagrams showing examples of the arrangement of optical fibers (FIG. 6 (ii) corresponds to a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5).
FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the reaction vessel according to the present invention.
FIG. 8 (i) is a cross-sectional view showing a state in which a lid member is attached to a reaction vessel main body in the reaction vessel according to the second embodiment, and FIG. 8 (ii) is a reaction vessel according to the second embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a nozzle tip is fitted to a lid material attached to a reaction container body.
FIG. 9 is a partial sectional view showing a second embodiment of the reactor according to the present invention.
FIG. 10 (i) is an exploded perspective view showing the structure of the first temperature control unit and the second temperature control unit provided in the reaction device according to the second embodiment, and FIG. It is a perspective view showing the state of the 1st temperature control part and the 2nd temperature control part.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state near a reaction vessel during a reaction in the reaction device according to the second embodiment.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing the operation of the reaction device according to the second embodiment up to the extraction of the reaction product.

Claims (44)

開口部を有し反応液を収容し得る反応室を具備する反応容器本体と、前記反応室の開口部を封止し得る蓋材とを備えた反応容器であって、
前記蓋材及び前記反応室は、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記反応室に収容された反応液と接触する接触面を有しており、
前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記蓋材の接触面を介して光が透過し得るように、前記蓋材が光透過性材料で構成されているか、あるいは、前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記反応室の接触面を介して光が透過し得るように、前記反応容器本体が光透過性材料で構成されていることを特徴とする反応容器。
A reaction vessel including a reaction vessel body having an opening and having a reaction chamber capable of containing a reaction solution, and a lid member capable of sealing the opening of the reaction chamber,
The lid member and the reaction chamber each have a contact surface that comes into contact with the reaction solution contained in the reaction chamber in a state where the lid member is attached to the reaction container main body.
The lid is made of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the lid from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel, or The reaction vessel main body is made of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the reaction chamber from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel. Characteristic reaction vessel.
前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、前記蓋材の接触面を介して光が透過し得るように、前記蓋材が光透過性材料で構成されているか、あるいは、前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、前記反応室の接触面を介して光が透過し得るように、前記反応容器本体が光透過性材料で構成されていることを特徴とする請求項1記載の反応容器。The lid is made of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the lid from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber, or The reaction container main body is made of a light-transmitting material so that light can pass through the contact surface of the reaction chamber from the outside of the reaction container to a reaction solution contained in the reaction chamber. The reaction vessel according to claim 1, wherein 前記蓋材の接触面の一部又は全体が平面であることを特徴とする請求項1又は2記載の反応容器。The reaction container according to claim 1, wherein a part or the whole of a contact surface of the lid member is a flat surface. 前記蓋材の接触面が、前記蓋材を構成する厚みの略均一な壁部の面であることを特徴とする請求項1又は2記載の反応容器。The reaction container according to claim 1, wherein the contact surface of the lid member is a wall surface having a substantially uniform thickness that forms the lid member. 前記反応室の接触面の一部又は全体が平面であることを特徴とする請求項1又は2記載の反応容器。The reaction vessel according to claim 1 or 2, wherein a part or the whole of a contact surface of the reaction chamber is a flat surface. 前記反応室の接触面が、前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部の面であることを特徴とする請求項1又は2記載の反応容器。3. The reaction container according to claim 1, wherein the contact surface of the reaction chamber is a surface of a wall portion having a substantially uniform thickness that forms the reaction container body. 前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記蓋材の接触面と前記反応室の接触面とによって密閉空間が形成され、前記密閉空間に前記反応液の一部又は全部が収容されることを特徴とする1又は2記載の反応容器。When the lid is attached to the reaction vessel body, a closed space is formed by the contact surface of the lid and the contact surface of the reaction chamber, and a part or all of the reaction solution is contained in the closed space. 3. The reaction vessel according to 1 or 2, wherein 前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記密閉空間に収容され得ない前記反応液の残部を収容し得る反応液残部収容部が、前記反応室内に形成されることを特徴とする請求項7記載の反応容器。When the lid member is attached to the reaction container main body, a reaction solution remaining portion accommodating portion capable of accommodating a remaining portion of the reaction solution that cannot be accommodated in the closed space is formed in the reaction chamber. The reaction container according to claim 7, wherein 前記反応室が、前記蓋材の接触面と対向する対向面を有しており、前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記反応室に収容された反応液の一部又は全体が、前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面との間に薄状となって収容されることを特徴とする請求項1又は2記載の反応容器。The reaction chamber has an opposing surface opposing a contact surface of the lid material, and when the lid material is attached to the reaction container main body, a part of the reaction solution contained in the reaction chamber or The reaction vessel according to claim 1, wherein the entirety is housed in a thin shape between a contact surface of the lid member and an opposing surface of the reaction chamber. 前記反応室の対向面が、前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部の面であることを特徴とする請求項9記載の反応容器。10. The reaction container according to claim 9, wherein the opposed surface of the reaction chamber is a surface of a wall having a substantially uniform thickness constituting the reaction container body. 前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、及び/又は前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記反応室の対向面を介して光が透過し得るように、前記反応室の対向面を有する前記壁部が光透過性材料で構成されていることを特徴とする請求項10記載の反応容器。Light is transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber and / or from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel via the opposing surface of the reaction chamber. 11. The reaction vessel according to claim 10, wherein the wall having an opposing surface of the reaction chamber is made of a light-transmitting material so as to obtain the reaction chamber. 前記反応容器本体が、前記蓋材と当接して前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面との距離を規定する当接面を有することを特徴とする請求項9記載の反応容器。10. The reaction vessel according to claim 9, wherein the reaction vessel main body has a contact surface that comes into contact with the lid member and defines a distance between a contact surface of the lid member and an opposing surface of the reaction chamber. 前記反応室が、前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面との間に存在する前記反応液を包囲する包囲面を有しており、
前記蓋材が前記反応容器本体に被着されると、前記蓋材の接触面と前記反応室の対向面と前記反応室の包囲面とによって密閉空間が形成され、前記反応液の一部又は全体が前記密閉空間に薄状となって収容されることを特徴とする請求項9記載の反応容器。
The reaction chamber has a surrounding surface surrounding the reaction solution existing between the contact surface of the lid member and the facing surface of the reaction chamber,
When the lid is attached to the reaction container body, a closed space is formed by the contact surface of the lid, the opposing surface of the reaction chamber, and the surrounding surface of the reaction chamber, and a part of the reaction solution or 10. The reaction vessel according to claim 9, wherein the whole is accommodated in the closed space in a thin shape.
前記反応室の包囲面の一部又は全体が平面であることを特徴とする請求項13記載の反応容器。14. The reaction vessel according to claim 13, wherein a part or the entire surrounding surface of the reaction chamber is flat. 前記反応室の包囲面の横断面が矩形状であることを特徴とする請求項14記載の反応容器。The reaction vessel according to claim 14, wherein the cross section of the surrounding surface of the reaction chamber is rectangular. 前記反応室の包囲面が、前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部の面であることを特徴とする請求項13記載の反応容器。14. The reaction container according to claim 13, wherein the surrounding surface of the reaction chamber is a surface of a wall portion having a substantially uniform thickness that constitutes the reaction container main body. 前記反応容器の外部から前記反応室に収容された反応液へ、及び/又は前記反応室に収容された反応液から前記反応容器の外部へ、前記反応室の包囲面を介して光が透過し得るように、前記反応室の包囲面を有する前記壁部が光透過性材料で構成されていることを特徴とする請求項16記載の反応容器。Light is transmitted from the outside of the reaction vessel to the reaction solution contained in the reaction chamber and / or from the reaction solution contained in the reaction chamber to the outside of the reaction vessel via the surrounding surface of the reaction chamber. 17. The reaction vessel according to claim 16, wherein the wall having the surrounding surface of the reaction chamber is made of a light-transmitting material so as to obtain the reaction chamber. 前記蓋材に、液体を吸引及び吐出し得るノズルに装着されたノズルチップを嵌装し得るノズルチップ嵌装空間が形成されているとともに、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記ノズルチップ嵌装空間に前記ノズルチップを嵌装し得るように、前記ノズルチップ嵌装空間に通じるノズルチップ嵌装口が形成されており、
前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記反応容器の外部に設けられた穿孔針により、前記反応容器の外部と前記密閉空間と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記反応容器本体及び前記蓋材に形成し得ることを特徴とする請求項7記載の反応容器。
A state in which a nozzle chip fitting space in which a nozzle chip mounted on a nozzle capable of sucking and discharging a liquid is fitted is formed in the lid member, and the lid member is attached to the reaction container body. A nozzle tip fitting opening communicating with the nozzle tip fitting space is formed so that the nozzle tip can be fitted into the nozzle tip fitting space,
In a state where the lid member is attached to the reaction vessel main body, a penetrating needle provided outside the reaction vessel communicates the outside of the reaction vessel with the closed space and the nozzle chip fitting space. The reaction vessel according to claim 7, wherein a hole can be formed in the reaction vessel body and the lid member.
前記蓋材に、液体を吸引及び吐出し得るノズルに装着されたノズルチップを嵌装し得るノズルチップ嵌装空間が形成されているとともに、前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記ノズルチップ嵌装空間に前記ノズルチップを嵌装し得るように、前記ノズルチップ嵌装空間に通じるノズルチップ嵌装口が形成されており、
前記蓋材が前記反応容器本体に被着された状態において、前記反応容器の外部に設けられた穿孔針により、前記反応容器の外部と前密閉空間と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記反応容器本体及び前記蓋材に形成し得ることを特徴とする請求項13記載の反応容器。
A state in which a nozzle chip fitting space in which a nozzle chip mounted on a nozzle capable of sucking and discharging a liquid is fitted is formed in the lid member, and the lid member is attached to the reaction container body. A nozzle tip fitting opening communicating with the nozzle tip fitting space is formed so that the nozzle tip can be fitted into the nozzle tip fitting space,
In a state where the lid member is attached to the reaction container main body, a penetrating needle provided outside the reaction container allows the outside of the reaction container to communicate with the front sealed space and the nozzle chip fitting space. 14. The reaction vessel according to claim 13, wherein a hole can be formed in the reaction vessel body and the lid.
前記ノズルチップ嵌装口が封止されると前記ノズルチップ嵌装空間が密閉されるように、前記ノズルチップ嵌装空間が形成されていることを特徴とする請求項18又は19記載の反応容器。20. The reaction vessel according to claim 18, wherein the nozzle chip fitting space is formed so that the nozzle chip fitting space is sealed when the nozzle chip fitting opening is sealed. . 前記ノズルチップ嵌装空間を形成する前記蓋材の壁部が、前記ノズルチップの外周面と密着し得る内周面を有することを特徴とする請求項20記載の反応容器。21. The reaction vessel according to claim 20, wherein a wall portion of the lid forming the nozzle chip fitting space has an inner peripheral surface that can be in close contact with an outer peripheral surface of the nozzle tip. 前記ノズルチップの外周面と密着し得る前記蓋材の壁部の内周面に、前記ノズルチップの外周面に設けられた凹部及び/又は凸部と嵌合し得る凸部及び/又は凹部が設けられていることを特徴とする請求項21記載の反応容器。On the inner peripheral surface of the wall portion of the lid member that can be in close contact with the outer peripheral surface of the nozzle tip, a convex portion and / or concave portion that can be fitted with a concave portion and / or a convex portion provided on the outer peripheral surface of the nozzle tip. 22. The reaction container according to claim 21, wherein the reaction container is provided. 前記蓋材の接触面が、前記ノズルチップ嵌装空間を形成する前記蓋材の壁部の面であることを特徴とする請求項18又は19記載の反応容器。20. The reaction vessel according to claim 18, wherein the contact surface of the lid is a surface of a wall of the lid forming the nozzle chip fitting space. 前記蓋材の接触面が、前記ノズルチップ嵌装空間の最深部を形成する前記蓋材の壁部の面であることを特徴とする請求項18又は19記載の反応容器。20. The reaction vessel according to claim 18, wherein the contact surface of the lid is a surface of a wall of the lid forming a deepest portion of the nozzle chip fitting space. 前記ノズルチップ嵌装空間の最深部を形成する前記蓋材の壁部が、前記密閉空間の最深部を形成する前記反応容器本体の壁部と対向するように設けられていることを特徴とする請求項24記載の反応容器。The wall portion of the lid member forming the deepest portion of the nozzle chip fitting space is provided so as to face the wall portion of the reaction vessel main body forming the deepest portion of the closed space. The reaction container according to claim 24. 前記ノズルチップ嵌装空間への前記ノズルチップの嵌装方向が、前記反応容器が載置される面に対して垂直又は略垂直となるように、前記ノズルチップ嵌装空間が形成されていることを特徴とする請求項18又は19記載の反応容器。The nozzle chip fitting space is formed such that a fitting direction of the nozzle tip into the nozzle chip fitting space is perpendicular or substantially perpendicular to a surface on which the reaction vessel is mounted. The reaction vessel according to claim 18 or 19, wherein: 前記蓋材が、前記反応室の内周面と密着し得る外周面を有することを特徴とする請求項18又は19記載の反応容器。20. The reaction container according to claim 18, wherein the lid has an outer peripheral surface that can be in close contact with an inner peripheral surface of the reaction chamber. 前記反応室の内周面に凹部及び/又は凸部が設けられており、
前記蓋材の外周面に、前記反応室の内周面に設けられた凹部及び/又は凸部と嵌合し得る凸部及び/又は凹部が設けられていることを特徴とする請求項27記載の反応容器。
A concave portion and / or a convex portion are provided on an inner peripheral surface of the reaction chamber,
28. A convex portion and / or a concave portion which can be fitted to a concave portion and / or a convex portion provided on an inner peripheral surface of the reaction chamber on an outer peripheral surface of the lid member. Reaction vessel.
PCR用反応容器であることを特徴とする請求項1又は2記載の反応容器。3. The reaction container according to claim 1, which is a reaction container for PCR. 請求項2記載の反応容器と温度制御装置と光源と蛍光検出器とを備えた反応装置であって、
前記温度制御装置が、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して前記反応室に収容された反応液の温度を制御し得るように、前記蓋材及び/又は前記反応容器本体に取付けられており、
前記光源が、前記反応室に収容された反応液へ前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して光を照射し得るように設けられており、
前記蛍光検出器が、前記反応室に収容された反応液から発せられる蛍光を前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して検出し得るように設けられていることを特徴とする反応装置。
A reaction device comprising the reaction container according to claim 2, a temperature control device, a light source, and a fluorescence detector,
The lid and / or the reaction so that the temperature controller can control the temperature of the reaction solution contained in the reaction chamber via the contact surface of the lid and / or the contact surface of the reaction chamber. It is attached to the container body,
The light source is provided so as to be able to irradiate the reaction solution contained in the reaction chamber with light through the contact surface of the lid member and / or the contact surface of the reaction chamber,
The fluorescence detector is provided so that fluorescence emitted from a reaction solution contained in the reaction chamber can be detected through a contact surface of the lid member and / or a contact surface of the reaction chamber. And the reactor.
前記温度制御装置が、前記蓋材を構成する厚みの略均一な壁部であって前記蓋材の接触面を有する壁部、及び/又は前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部であって前記反応室の接触面を有する壁部に取付けられていることを特徴とする請求項30記載の反応装置。The temperature control device may be a wall portion having a substantially uniform thickness that forms the lid member, the wall portion having a contact surface with the lid member, and / or a wall portion having a substantially uniform thickness that forms the reaction vessel body. 31. The reactor of claim 30, wherein the reactor is attached to a wall having a contact surface of the reaction chamber. 前記反応容器が請求項13記載の反応容器であり、
前記温度制御装置が、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の対向面を介して前記反応室に収容された反応液の温度を制御し得るように、前記蓋材及び/又は前記反応容器本体に取付けられており、
前記光源が、前記反応室に収容された反応液へ前記反応室の包囲面を介して光を照射し得るように設けられており、
前記蛍光検出器が、前記反応室に収容された反応液から発せられる蛍光を前記反応室の包囲面を介して検出し得るように設けられていることを特徴とする請求項30記載の反応装置。
The reaction vessel is the reaction vessel according to claim 13,
The lid and / or the reaction so that the temperature controller can control the temperature of the reaction solution contained in the reaction chamber via the contact surface of the lid and / or the opposing surface of the reaction chamber. It is attached to the container body,
The light source is provided so as to be able to irradiate the reaction solution contained in the reaction chamber with light through the surrounding surface of the reaction chamber,
31. The reaction apparatus according to claim 30, wherein the fluorescence detector is provided so as to be able to detect fluorescence emitted from a reaction solution contained in the reaction chamber via an enclosing surface of the reaction chamber. .
前記温度制御装置が、前記蓋材を構成する厚みの略均一な壁部であって前記蓋材の接触面を有する壁部、及び/又は前記反応容器本体を構成する厚みの略均一な壁部であって前記反応室の対向面を有する壁部に取付けられていることを特徴とする請求項32記載の反応装置。The temperature control device may be a wall portion having a substantially uniform thickness that forms the lid member, the wall portion having a contact surface with the lid member, and / or a wall portion having a substantially uniform thickness that forms the reaction vessel body. 33. The reaction apparatus according to claim 32, wherein the reaction apparatus is attached to a wall having an opposing surface of the reaction chamber. 前記反応室の包囲面の周囲に配置された複数の光ファイバーをさらに備え、
前記光源から前記反応液への光の照射及び/又は前記反応液から発せられる蛍光の検出が前記光ファイバーを利用して行なわれることを特徴とする請求項32記載の反応装置。
Further comprising a plurality of optical fibers disposed around the surrounding surface of the reaction chamber,
33. The reaction apparatus according to claim 32, wherein irradiation of light from the light source to the reaction solution and / or detection of fluorescence emitted from the reaction solution are performed using the optical fiber.
請求項18又は19記載の反応容器が設置される反応容器設置部と、第一の温度制御装置と、第二の温度制御装置と、光源と、蛍光検出器とを備えた反応装置であって、
前記第一の温度制御装置が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液の温度を、前記反応室の接触面を介して制御し得るように設けられており、
前記第二の温度制御装置が、前記蓋材のノズルチップ嵌装空間に脱着可能に装着され、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液の温度を、前記蓋材の接触面を介して制御し得るように設けられており、
前記光源が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液へ、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して光を照射し得るように設けられており、
前記蛍光検出器が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液から発せられる蛍光を、前記蓋材の接触面及び/又は前記反応室の接触面を介して検出し得るように設けられていることを特徴とする反応装置。
20. A reaction device comprising a reaction container installation part in which the reaction container according to claim 18 or 19 is installed, a first temperature control device, a second temperature control device, a light source, and a fluorescence detector. ,
The first temperature control device is provided so that the temperature of the reaction solution contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section can be controlled via the contact surface of the reaction chamber. Has been
The second temperature control device is detachably attached to the nozzle chip fitting space of the lid member, and adjusts the temperature of the reaction solution contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section. , Is provided so that it can be controlled via the contact surface of the lid material,
The light source irradiates the reaction liquid contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section with light through the contact surface of the lid member and / or the contact surface of the reaction chamber. Is provided to obtain
The fluorescence detector emits fluorescence emitted from a reaction solution contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section, by using a contact surface of the lid member and / or a contact surface of the reaction chamber. A reaction device, which is provided so as to be detectable through a reactor.
前記反応容器が請求項19記載の反応容器であり、
前記第一の温度制御装置が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液の温度を、前記反応室の対向面を介して制御し得るように設けられており、
前記光源が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液へ、前記反応室の包囲面を介して光を照射し得るように設けられており、
前記蛍光検出器が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液から発せられる蛍光を、前記反応室の包囲面を介して検出し得るように設けられていることを特徴とする請求項35記載の反応装置。
The reaction container is the reaction container according to claim 19,
The first temperature control device is provided so as to be able to control the temperature of the reaction solution accommodated in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section via the facing surface of the reaction chamber. Has been
The light source is provided so as to be able to irradiate the reaction liquid contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section with light through the surrounding surface of the reaction chamber,
The fluorescence detector is provided so as to be able to detect fluorescence emitted from a reaction solution contained in the closed space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation section via the surrounding surface of the reaction chamber. The reaction device according to claim 35, wherein:
前記反応室の包囲面の周囲に配置された複数の光ファイバーをさらに備え、
前記光源から前記反応液への光の照射及び/又は前記反応液から発せられる蛍光の検出が前記光ファイバーを利用して行なわれることを特徴とする請求項36記載の反応装置。
Further comprising a plurality of optical fibers disposed around the surrounding surface of the reaction chamber,
37. The reaction apparatus according to claim 36, wherein irradiation of light from the light source to the reaction solution and / or detection of fluorescence emitted from the reaction solution is performed using the optical fiber.
前記第二の温度制御部を前記ノズルチップ嵌装空間に装着及び脱着させる温度制御部着脱部をさらに備え、
前記温度制御部着脱部が、反応前において前記第二の温度制御装置を前記ノズルチップ嵌装空間に装着する動作と、反応後において前記第二の温度制御装置を前記ノズルチップ嵌装空間から脱着させる動作を行なうことを特徴とする請求項35記載の反応産装置。
The apparatus further includes a temperature control unit attaching / detaching unit for attaching and detaching the second temperature control unit to / from the nozzle chip fitting space,
An operation of attaching the second temperature control device to the nozzle chip fitting space before the reaction, and attaching and detaching the second temperature control device from the nozzle chip fitting space after the reaction. 36. The reaction product apparatus according to claim 35, wherein an operation of causing the reaction product is performed.
穿孔用容器が設置される穿孔用容器設置部と、液体を吸引及び吐出し得るノズルと、ノズル移送部とをさらに備え、
前記穿孔用容器が、液体を収容し得る液体収容空間と、前記液体収容空間に通じる開口部と、穿孔針とを備えており、
前記液体収容空間が、前記開口部から前記液体収容空間に前記反応容器を収容できるように形成されており、
前記穿孔針が、前記液体収容空間を形成する前記穿孔用容器の壁部から前記液体収容空間に突出するように設けられており、
前記ノズル移送部が、前記反応容器設置部に設置された前記反応容器の前記ノズルチップ嵌装空間に、前記ノズルに装着されたノズルチップを嵌装させる動作と、前記ノズルチップが嵌装された前記反応容器を、前記穿孔用容器設置部に移送する動作と、前記穿孔用容器設置部に設置された前記穿孔用容器の液体収容空間に前記反応容器を収容し、前記穿孔用容器に設けられた前記穿孔針により、前記穿孔用容器の液体収容空間と前記反応容器の前記密閉空間と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を前記蓋材及び前記反応容器本体に形成させる動作とを行ない、
前記ノズルが、前記貫通孔を介して前記穿孔用容器の液体収容空間に収容された液体を吸引及び吐出することにより、前記反応容器の前記密閉空間に収容された反応液を前記液体中に抽出する動作を行なうことを特徴とする請求項35記載の反応装置。
A perforation container installation unit in which a perforation container is installed, a nozzle capable of sucking and discharging a liquid, and a nozzle transfer unit,
The perforation container includes a liquid storage space capable of storing a liquid, an opening communicating with the liquid storage space, and a perforation needle.
The liquid storage space is formed so that the reaction container can be stored in the liquid storage space from the opening,
The perforation needle is provided to protrude from the wall of the perforation container forming the liquid storage space to the liquid storage space,
An operation of fitting the nozzle tip mounted on the nozzle to the nozzle tip fitting space of the reaction vessel installed in the reaction vessel installation part, wherein the nozzle tip is fitted; The operation of transferring the reaction vessel to the perforation vessel installation section, and accommodating the reaction vessel in the liquid accommodation space of the perforation vessel installed in the perforation vessel installation section, and provided in the perforation vessel. The operation of forming a through-hole in the lid member and the reaction container main body by the perforation needle to communicate the liquid storage space of the perforation container, the closed space of the reaction container, and the nozzle chip fitting space of the reaction container. Do,
The nozzle extracts and extracts the reaction liquid contained in the closed space of the reaction container into the liquid by sucking and discharging the liquid contained in the liquid storage space of the perforation container through the through hole. The reaction device according to claim 35, wherein the reaction is performed.
PCR用反応装置であることを特徴とする請求項30又は35記載の反応装置。The reaction device according to claim 30 or 35, which is a reaction device for PCR. 反応室に収容された反応液を接触部材と接触させる工程(a)と、前記反応液と前記反応室との接触面及び/又は前記反応液と前記接触部材との接触面を介して前記反応液の温度を制御する工程(b)と、前記反応液と前記反応室との接触面及び/又は前記反応液と前記接触部材との接触面を介して前記反応液へ光を照射する工程(c)と、前記反応液と前記反応室との接触面及び/又は前記反応液と前記接触部材との接触面を介して前記反応液から発せられる蛍光を検出する工程(d)とを含む方法。(A) contacting the reaction solution accommodated in the reaction chamber with the contact member; and the reaction via the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and / or the contact surface between the reaction solution and the contact member. Controlling the temperature of the solution (b), and irradiating the reaction solution with light through a contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and / or a contact surface between the reaction solution and the contact member ( c) and detecting (d) fluorescence emitted from the reaction solution via a contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and / or a contact surface between the reaction solution and the contact member. . 前記反応液の温度制御に利用する前記反応室の接触面と、前記反応液への光の照射に利用する前記反応室の接触面及び/又は前記反応液からの蛍光の検出に利用する前記反応室の接触面とが異なる面であることを特徴とする請求項41記載の方法。A contact surface of the reaction chamber used for controlling the temperature of the reaction solution; and a reaction surface used for detecting fluorescence from the contact surface of the reaction chamber and / or the reaction solution used for irradiating the reaction solution with light. 42. The method of claim 41, wherein the contact surface of the chamber is a different surface. 前接触部材に、液体を吸引及び吐出し得るノズルに装着されたノズルチップを嵌装し得るノズルチップ嵌装空間が形成されており、
前記反応室における反応の終了後に、前記反応室の外部に設けられた穿孔針により、前記反応室の外部と前記反応室の内部と前記ノズルチップ嵌装空間とを連通させる貫通孔を形成する工程(e)と、前記ノズルに装着された前記ノズルチップを前記ノズルチップ嵌装空間に嵌装する工程(f)と、前記反応室の外部を液体と接触させる工程(g)と、前記ノズルを操作して前記貫通孔を介した前記液体の吸引及び吐出を行なうことにより、前記反応室に収容された反応液を前記液体中に抽出する工程(h)とをさらに含む請求項41記載の方法。
In the front contact member, a nozzle chip fitting space in which a nozzle tip mounted on a nozzle capable of sucking and discharging liquid is fitted is formed,
After the reaction in the reaction chamber is completed, a step of forming a through hole for communicating the outside of the reaction chamber, the inside of the reaction chamber, and the nozzle chip fitting space with a perforated needle provided outside the reaction chamber. (E), a step (f) of fitting the nozzle tip mounted on the nozzle into the nozzle chip fitting space, a step (g) of bringing the outside of the reaction chamber into contact with a liquid, and 42. The method according to claim 41, further comprising the step of: (h) extracting the reaction liquid contained in the reaction chamber into the liquid by operating to suck and discharge the liquid through the through-hole. .
前記反応室で生じる反応がPCRであることを特徴とする請求項41記載の方法。The method according to claim 41, wherein the reaction occurring in the reaction chamber is PCR.
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