JPWO2010001636A1 - Ｄｎａアレイ - Google Patents

Abstract

ミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５の幅は、第１接続ポート３６１から第１スポットエリア３６６ａに向かって徐々に広がるように形成され、反応流路３６５の深さは、反応流路３６５の幅が広いほど浅く、反応流路３６５の幅が狭いほど深く形成されており、幅の広狭に拘らず一定の深さを有する場合に比して、第１接続ポートから第１スポットエリア３６６ａまでの反応流路３６５の断面積の変化は小さくなっている。このため、幅の広狭に拘らず一定の深さを有する場合に比して、第１スポットエリア３６６ａ内の場所の違いによる溶液の流速の違いは小さく抑えられる。

Description

本発明は、 本発明は、ＤＮＡアレイに関する。

従来、ＤＮＡスポットを複数形成した流路を有するＤＮＡアレイが知られている。例えば、特許文献１に記載のＤＮＡアレイは、複数のＤＮＡスポットが形成され溶液注入口（入口）や溶液排出口（出口）と同じ直径のキャピラリ構造（反応流路）を複数有している。そして、このＤＮＡアレイは、この反応流路の中にターゲットＤＮＡを含む溶液を流すことによりこのターゲットＤＮＡと反応流路に形成されたプローブＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させるようにして使用される。
特開２００４−１９１２５４号公報

ところで、特許文献１に記載のＤＮＡアレイのように反応流路の途中に複数種類のプローブＤＮＡを形成したＤＮＡアレイにおいて、例えば、多数のプローブＤＮＡを形成する必要のある場合や比較的小さな溶液の入口を設ける必要のある場合など、その入口よりも広い幅の反応流路を設ける必要のある場合がある。ここで、反応流路の幅を、入口に近い部分についてはこの入口の幅と等しくし、プローブＤＮＡの形成されている領域に近づくにつれ徐々に広くして、プローブＤＮＡの形成されている領域の間はほぼ一定の幅とすることが考えられる。

しかしながら、こうした場合には、入口から流入した溶液がプローブＤＮＡの形成されている領域を通過するときにこの領域内の溶液の流速に場所による偏りが生じる場合がある。その結果として、流速が早い場所ほどより多くのターゲットＤＮＡが流れていくことになり、各プローブＤＮＡ間でターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会に差が生じる場合がある。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、反応流路の幅方向に形成された複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができるＤＮＡアレイを提供することを主目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１のＤＮＡアレイは、
入口から出口に向かってターゲットＤＮＡを含む溶液を流すための反応流路と、
前記反応流路の途中に幅がほぼ一定となるように設けられ、複数種類のプローブＤＮＡが少なくとも前記反応流路の幅方向に沿って形成された第１プローブ形成領域と、
を備えたＤＮＡアレイであって、
前記反応流路の幅は、前記入口から前記第１プローブ形成領域に向かって徐々に広がるように形成され、
前記反応流路の深さは、該反応流路の幅が広いほど浅く、該反応流路の幅が狭いほど深く形成されているものである。

この第１のＤＮＡアレイでは、反応流路の幅は、入口から第１プローブ形成領域に向かって徐々に広がるように形成され、反応流路の深さは、反応流路の幅が広いほど浅く、反応流路の幅が狭いほど深く形成されている。このため、幅の広狭に拘らず一定の深さを有する場合に比して、入口から第１プローブ形成領域までの反応流路の断面積の変化が小さくなり、第１プローブ形成領域内の場所の違いによる溶液の流速の違いが小さく抑えられる。したがって、反応流路の幅方向に形成された複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができる。また、同様の理由により、ハイブリダイゼーション反応後のプローブ形成領域を比較的均等に洗浄することができ、結果として少ない量の洗浄液で全体を洗浄することができる。

本発明の第１のＤＮＡアレイにおいて、前記反応流路は、前記入口から前記出口までの間、断面積がほぼ一定であるものとしてもよい。こうすれば、第１プローブ形成領域内の場所の違いによる溶液の流速の違いをより小さく抑えることができる。

本発明の第１のＤＮＡアレイは、前記第１プローブ形成領域の前記幅方向の両隣に設けられた前記反応流路に沿う方向の溝である第１溝を備えたものとしてもよい。こうすれば、溶液が第１プローブ形成領域を通過するときには、この第１溝を流れる溶液に沿って第１プローブ形成領域を溶液が流れるため、第１プローブ形成領域の端の部分を流れる溶液の流速の低下を抑制することが可能である。このため、第１プローブ形成領域内の場所の違いによる溶液の流速の違いをより一層小さく抑えることができる。

本発明の第１のＤＮＡアレイは、前記第１プローブ形成領域の下流に幅がほぼ一定となるように設けられ複数種類のプローブＤＮＡが少なくとも前記反応流路の幅方向に沿って形成された第２プローブ形成領域を備え、前記反応流路は、両端が前記入口と前記出口とに接続され、湾曲部分の幅が直線部分より狭く形成されたＵ字状の形状をなし、前記第１プローブ形成領域は、前記反応流路の湾曲部分と前記入口との間の直線部分に設けられ、前記第２プローブ形成領域は、前記反応流路の湾曲部分と前記出口との間の直線部分に設けられているものとしてもよい。こうすれば、Ｕ字状の湾曲部分で幅と深さを直線部分と同じにした場合に比して、Ｕ字状の湾曲部分での溶液の流速の偏りを小さく抑えることが可能である。このため、この湾曲部分の下流に設けられた第２プローブ形成領域の複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができる。このとき、前記反応流路の幅は、前記第２プローブ形成領域から前記出口に向かって徐々に狭くなるように形成されているものとしてもよい。こうすれば、第２プローブ形成領域を通過した溶液を、反応流路内の場所の違いによる流速の違いの小さな状態で出口から排出することが可能となる。

反応流路がＵ字状の形状をなす本発明の第１のＤＮＡアレイは、前記第１プローブ形成領域の前記幅方向の両隣に設けられた前記反応流路に沿う方向の溝である第１溝と、前記第２プローブ形成領域の前記幅方向の両隣に設けられた前記反応流路に沿う方向の溝である第２溝と、を備えるものとしてもよい。こうすれば、溶液が第１プローブ形成領域を通過するときには、この第１溝を流れる溶液に沿って第１プローブ形成領域を溶液が流れ、溶液が第２プローブ形成領域を通過するときには、この第２溝を流れる溶液に沿って第２プローブ形成領域を溶液が流れるため、各プローブ形成領域の端の部分を流れる溶液の流速の低下を抑制することが可能である。このため、第１及び第２プローブ形成領域内の場所の違いによる溶液の流速の違いをより一層小さく抑えることができる。

本発明の第２のＤＮＡアレイは、
入口から出口に向かってターゲットＤＮＡを含む溶液を流すための反応流路と、
前記反応流路の途中に設けられ、複数種類のプローブＤＮＡが少なくとも幅がほぼ一定の前記反応流路の幅方向に沿って形成されたプローブ形成領域と、
を備えたＤＮＡアレイであって、
前記プローブ形成領域の前記幅方向の両隣には、前記反応流路に沿う方向の溝が設けられているものである。

この第２のＤＮＡアレイでは、プローブ形成領域の幅方向の両隣には反応流路に沿う方向の溝が設けられており、溶液がプローブ形成領域を通過するときには、この溝を流れる溶液に沿ってプローブ形成領域を溶液が流れるため、プローブ形成領域の端の部分を流れる溶液の流速の低下を抑制することが可能である。このため、溝のない場合に比して、プローブ形成領域の場所の違いによる溶液の流速の違いは小さく抑えられる。したがって、反応流路の幅方向に形成された複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができる。

本発明の第１及び第２ＤＮＡアレイは、前記入口と接続され液体を該入口から供給する供給ポートと、廃液を収容する廃液タンクと、前記出口と接続され該出口から排出される廃液を前記廃液タンクへ収容する排出ポートとを有する溶液収容器具に装着され、前記供給ポートを介して前記ターゲットＤＮＡを含む溶液が前記入口から供給されて前記プローブ形成領域のプローブＤＮＡとターゲットＤＮＡとがハイブリダイゼーション反応してから前記出口を介してハイブリダイゼーション反応後の廃液が前記廃液タンクに収容されたあと、供給される液体が洗浄液に切り替えられ、前記供給ポートを介して該洗浄液が前記入口から供給されて前記プローブ形成領域が洗浄されてから前記出口を介して洗浄液の廃液が前記廃液タンクに収容されるようにして使用されるものとしてもよい。こうすれば、プローブＤＮＡとターゲットＤＮＡとのハイブリダイゼーション反応及びプローブ形成領域の洗浄の一連の処理を１つの溶液収容器具で比較的簡単に実行することができる。

反応装置９０の構成の概略を示す構成図。 カートリッジ装着機構８０及びカートリッジ装着後の断面の説明図。 反応槽３０に設けられた脱気溝の説明図。 カートリッジ３５０の外観図。 カートリッジ本体３５０ａの第１層３５１ａの説明図。 カートリッジ本体３５０ａの第２層３５１ｂの説明図。 カートリッジ本体３５０ａの第３層３５１ｃの説明図。 カートリッジ本体３５０ａの第４層３５１ｄの説明図。 ミニアレイ３５０ｂの外観図。 ミニアレイ３５０ｂの説明図。 ミニアレイ３５０ｂのＣ−Ｃ’断面図。 カートリッジ３５０のＢ−Ｂ’部分断面図。 反応装置９０の断熱構造の説明図。 米のゲノムＤＮＡを増幅して調整するときの手順の説明図。 調整したＤＮＡをプローブＤＮＡと反応させる手順の説明図。 ミニアレイアタッチメント３３３の説明図。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は反応装置９０の構成の概略を示す構成図、図２はカートリッジ装着機構８０の説明図であり、図２（ａ）が分解斜視図、図２（ｂ）が斜視図、図２（ｃ）が図２（ｂ）のＡ−Ａ’断面図、図３は反応槽３０に設けられた脱気溝の説明図、図４はカートリッジ３５０の外観図、図５はカートリッジ３５０の第１層３５１ａの説明図、図６はカートリッジ３５０の第２層３５１ｂの説明図、図７はカートリッジ３５０の第３層３５１ｃの説明図、図８はカートリッジ３５０の第４層３５１ｄの説明図、図９はミニアレイ３５０ｂの外観図、図１０はミニアレイ３５０ｂの説明図、図１１は図１０のミニアレイ３５０ｂのＣ−Ｃ’断面図、図１２は図４のＢ−Ｂ’部分断面図、図１３は、断熱構造の説明図である。なお、カートリッジ３５０では、詳しくは後述するが、液体を収容可能である液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５及び廃液タンク３２７，３２８を「チェンバー」と総称するものとする。更に、本実施形態では、反応装置９０はＤＮＡから米の品種を識別するものとして説明する。

反応装置９０は、図１に示すように、複数種類の試薬（液体）を取り出し可能にそれぞれ個別の液体収容部に収容し上面にガイド部３５２を有するカートリッジ３５０を装着可能なカートリッジ装着機構８０と、装着されたカートリッジ３５０に配設された複数のポートに接続可能でありその接続したポートから供給された液体を収容可能な反応槽３０と、カートリッジ３５０のいずれかのポートを接続する反応槽３０の位置にカートリッジ３５０をその中心軸の周りに回転移動させる回転機構３２と、カートリッジ３５０の液体収容部へ差圧を作用してその液体収容部に収容された液体を反応槽３０へ供給可能であり反応槽３０に収容された液体をカートリッジ３５０へ移送可能なポンプ３４と、反応槽３０を支持部材９２に固定する反応槽固定部３６と、カートリッジ装着機構８０により装着されたカートリッジ３５０の温度を調節可能なカートリッジ用ペルチェ素子３８ａと、反応槽３０の温度を調節可能な反応槽用ペルチェ素子３６ａと、反応装置９０での処理の開始をユーザが指示する図示しないスタートボタンと、反応装置９０の全体をコントロールするコントローラ４０とを備えている。また、この反応装置９０は、その最下部に配置される矩形状のベース９０ａと、ベース９０ａの手前側に配設された側面Ｌ字状の支持部材９２とを備えている。この支持部材９２には、中段面９２ａとその中段面９２ａの背面側に上方へ立設した立壁部９２ｂが形成されている。また、支持部材９２の背面側に、ポンプ３４やコントローラ４０などが配設されている。

カートリッジ装着機構８０は、図２に示すように、反応槽３０が差し込まれカートリッジ３５０のガイド部３５２に嵌め込まれる回転ディスク８２と、この回転ディスク８２を上方から下方へ付勢する押さえ８４と、カートリッジ３５０を載置する回転ステージ３８（図１参照）とを備えている。回転ディスク８２には、撥水性や撥油性を考慮してフッ素系材料（例えばテフロン（登録商標、以下同じ））を用いた。また、押さえ８４には、耐熱性や断熱性、回転ディスク８２が滑り込みやすいこと等を考慮してフッ素系材料（例えばテフロン）を用いた。回転ディスク８２は、図２（ｃ）のＡ−Ａ’断面図に示すように、複数のポートが円状に配設されたカートリッジ３５０のガイド部３５２の内周側の当接面３５２ａにパッキン３５４を介して当接し、各ポートのうちいずれか１つのポートと反応槽３０とを連通させる１つの流通路８２ａを有している。ここで、パッキン３５４は各ポートに対応した複数のＯリングが連なった形状に一体成形されたものである。この回転ディスク８２は、カートリッジ３５０のガイド部３５２に回転可能にはめ込まれ、配設された流通路８２ａを介して各ポートのうちいずれか１つのポート（即ちいずれか１つのチェンバー）と反応槽３０とを連通させるものである。また、この回転ディスク８２は、ガイド部３５２に嵌め込まれた状態で、流通路８２ａへ連通していない他のポートと外気との流通を遮断し、流通路８２ａへ接続したポートからのみ液体の移送を可能とするものである。押さえ８４は、回転ステージ３８上に載置されたカートリッジ３５０の当接面３５２ａに回転ディスク８２を当接させた状態で、カートリッジ３５０を回転可能に回転ディスク８２を上方から下方へ付勢する部材である。この押さえ８４は、回転ディスク８２の上面の２つの段差部分８２ｂを挟むように上方から下方へ付勢することでカートリッジ３５０の上下方向の移動及び回転移動を制限することにより、カートリッジ３５０が回転移動しても回転ディスク８２の流通路８２ａの絶対位置を同じ位置に維持するものである。これにより、カートリッジ３５０を回転させることで、各ポートのうちのいずれか１つのポートのみが反応槽３０と連通する状態となることを可能としている。

回転機構３２は、図１に示すように、カートリッジ３５０を載置する回転ステージ３８と、所定の接続位置で固定するようステップ的にこの回転ステージ３８を回転移動させるモータ３７を備えている。回転ステージ３８は、円板状であり、支持部材９２の中段面９２ａに回転可能に軸支されている。この回転ステージ３８は、材質が銅をニッケル無電解メッキしたもので、図示しない複数の凸部がその上面の不規則な位置に形成されている。カートリッジ３５０の底面には、この凸部が入り込む複数の凹部（溝３４２（図８参照））が各凸部の配置に対応する位置に形成されており、この凸部と凹部とを嵌め込んだ状態でカートリッジ３５０を回転ステージ３８に載置すると、所定の初期接続位置でカートリッジ３５０を固定可能となる。この回転ステージ３８には、その内部にカートリッジ３５０の温度を調節可能なカートリッジ用ペルチェ素子３８ａが配設されている。このカートリッジ用ペルチェ素子３８ａによりこの回転ステージ３８の温度を調節することによって、載置されたカートリッジ３５０を一定の温度に調節可能となっている。なお、回転ステージ３８の材質としてはアルミをアルマイト処理したものを用いてもよい。

反応槽固定部３６は、材質が銅をニッケル無電解メッキしたもので、支持部材９２の立壁部９２ｂの中央に固定されており、回転ステージ３８に載置されたカートリッジ３５０の上方で反応槽３０を着脱可能に固定するものである。この反応槽固定部３６は、内部に反応槽３０の温度を調節可能な反応槽用ペルチェ素子３６ａを含んでいる。この反応槽用ペルチェ素子３６ａによりこの反応槽固定部３６の温度を調節することにより、反応槽３０を一定の温度に調節可能となっている。なお、反応槽固定部３６の材質としてはアルミをアルマイト処理したものを用いてもよい。

反応槽３０は、材質がポリプロピレンにより形成された部材であり、図１，２に示すように、下部側ほど、即ちポートに近いほど細くなるチューブ形状の部材である。この反応槽３０は下端にはＯリング５４ｂを介して回転ディスク８２が装着され（図２（ｃ）参照）、上端には図１に示すように送排気チューブ３４ａが接続されている。この反応槽３０には、ポンプ３４の作動により発生した圧力が送排気チューブ３４ａを介して作用し、回転ディスク８２を介して接続されたカートリッジ３５０のいずれかのチェンバーにその圧力が作用する。また、この反応槽３０は、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から吸い出した液体を収容したり、収容した液体を攪拌したり、収容した液体による各種の反応を行ったりするものである。更に、図３に示すように、この反応槽３０の内部には、縦方向の溝である脱気溝３０ａが設けられている。

ポンプ３４は、ローラでチューブをしごくことによりそのチューブに接続された先に圧力を作用させるいわゆるチューブポンプである。このポンプ３４は、図１に示すように、送排気チューブ３４ａに接続されこの送排気チューブ３４ａや反応槽３０を介してカートリッジ３５０のチェンバーに収容された液体に圧力を作用させるものである。また、このポンプ３４は、このポンプ３４に接続されたステッピングモータの回転方向、ステップ数（回転数）及び速度を設定することにより、チューブに接続された先に作用する圧力を高くしたり、低くしたりすることができる。本実施形態の以下の説明において、反応槽３０からカートリッジ３５０側へ液体を収容する動作とカートリッジ３５０側から反応槽３０へ液体を供給する動作とを切り替えるときには、このポンプ３４に接続されたステッピングモータの回転方向、ステップ数（回転数）及び速度を設定したあとポンプ３４を作動させて行うものとする。また、チューブに接続された先に作用する圧力の調節が必要なときには、送排気チューブ３４ａに設置された図示しない圧力計の出力値が目標の圧力を示すようにステッピングモータの回転方向、ステップ数（回転数）及び速度を設定して行うものとする。

コントローラ４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種処理プログラムを記憶したフラッシュＲＯＭ４３と、一時的にデータを記憶したりデータを保存したりするＲＡＭ４４とを備えている。このコントローラ４０からは、ポンプ３４への送排気チューブ３４ａとの接続状態の変更信号を含む制御信号やモータ３７への制御信号、反応槽用ペルチェ素子３６ａやカートリッジ用ペルチェ素子３８ａへの供給電圧などが出力される。

カートリッジ３５０は、図４に示すように、米の品種を識別するための各種の液体を収容するカートリッジ本体３５０ａと、この本体に着脱自在に装着されるミニアレイ３５０ｂとを備えている。

カートリッジ本体３５０ａは、材質がシクロオレフィンコポリマーにより形成された部材であり、円板形状に形成された第１層３５１ａ〜第４層３５１ｄの４層から構成され、第１層３５１ａの上面には、図５に示すように、回転ディスク８２（図２参照）が嵌め込まれるガイド部３５２を備えている。また、このカートリッジ本体３５０ａは、第４層３５１ｄの下面に半径方向に延びる３本の溝３４２とカラム充填用の充填穴３４１とを備え、第３層３５１ｃ及び第４層３５１ｄにＯリング設置用の補助穴３４０ｃ、３４０ｄを備えている。このカートリッジ本体３５０ａの第２層３５１ｂ及び第３層３５１ｃはそれぞれ複数のチェンバーを有している。このカートリッジ本体３５０ａは、図５〜図８に示すように、収容する液体により定められる所定容積で液体を収容可能な複数の液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５と、カートリッジ３５０を回転移動させて切り替えることによりそれら液体収容部のいずれかと反応槽３０とを連通して接続する所定の接続位置に各々が配設された流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａと、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５と外気とを連通し液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５に外気を取り入れたり液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から気体を排出する外気流通部３２６と、反応槽３０から供給される廃液を収容可能な廃液タンク３２７，３２８と、反応槽３０で反応した生成物を吸着可能なカラム部３０６と、カートリッジ３５０を回転移動させて切り替えることにより廃液タンク３２７，３２８のいずれかと反応槽３０とを連通して接続する所定の接続位置に各々が配設された結合流通ポート３０６ａ，３１３ａと、孔の空いていない閉鎖ポート３０１ａ，３０５ａ，３０７ａ，３１２ａ，３２２ａ，３２４ａと、外気と連通しておらず液体を収容可能な閉鎖流路３１０と、閉鎖流路３１０に液体を注入したり閉鎖流路３１０に収容されている液体を反応槽３０に供給したりするのに用いられる注入ポート３１０ａとを備えている。

液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５は、両端が細くなる形状に形成された空間である。これらの液体収容部のうち、収容する液体の量の多い液体収容部３０４，３０８，３０９，３１５，３１６，３１８，３１９，３２１，３２３は第２層３５１ｂ及び第３層３５１ｃに亘って１つの空間として形成され、収容する液体の量の少ない液体収容部３０２，３０３，３１１，３１７，３２０，３２５は第２層３５１ｂか第３層３５１ｃの一方のみに形成されている。また、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５，３１６，３１８，３１９，３２１，３２３，３２５のカートリッジ３５０の中心に近い側の一端は、第３層３５１ｃの下面に形成され各液体収容部の底付近の側面に接続された流路３０２ｂ〜３０４ｂ，３０８ｂ，３０９ｂ，３１１ｂ，３１５ｂ，３１６ｂ，３１８ｂ，３１９ｂ，３２１ｂ，３２３ｂ，３２５ｂと、第３層３５１ｃ及び第２層３５１ｂの縦方向の流路とを介して、それぞれ流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ，３１６ａ，３１８ａ，３１９ａ，３２１ａ，３２３ａ，３２５ａへ接続されている。液体収容部３１７，３２０のカートリッジ３５０の中心に近い側の一端は、第２層３５１ｂの下面に形成され各液体収容部の底付近の側面に接続された流路３１７ｂ，３２０ｂと、第２層３５１ｂの縦方向の流路とを介して、それぞれ流通ポート３１７ａ，３２０ａへ接続されている。液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５のカートリッジ３５０の中心から遠い側の一端は、それぞれ外気流通部３２６に接続されている。なお、外気流通部３２６の詳細については後述する。

流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａは、それぞれ液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５と連通し、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から液体を供給する際に用いられる孔であり、第１層３５１ａの内周側（当接面３５２ａ）に設けられている。この流通ポート３０２ａ〜３０４ａ，３０８ａ，３０９ａ，３１１ａ，３１５ａ〜３２１ａ，３２３ａ，３２５ａは、カートリッジ３５０が回転機構３２により回転する回転軸つまりカートリッジ３５０の中心軸と同軸の円状の同一平面上に各々が配設されている。また、それらの流通ポートに接続された液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５へ収容された液体に作用した差圧によりそれらの液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５に収容された液体を反応槽３０へ供給可能なものである。

外気流通部３２６は、第３層３５１ｃの下面に形成され液体収容部３０２，３０３，３０９，３１１，３２５のカートリッジの中心から遠い側の一端から半径外方向に延びる外気流通路３０２ｃ，３０３ｃ，３０９ｃ，３１１ｃ，３２５ｃと、第２層３５１ｂの下面に形成され液体収容部３１７，３２０のカートリッジの中心から遠い側の一端から半径外方向に延びる外気流通路３１７ｃ，３２０ｃと、第１層３５１ａに縦方向に形成された通気孔３０２ｄ〜３０４ｄ，３０８ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３１５ｄ〜３２１ｄ，３２３ｄ，３２５ｄとの総称である。この通気孔３０２ｄ〜３０４ｄ，３０８ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３１５ｄ〜３２１ｄ，３２３ｄ，３２５ｄのうち、通気孔３０２ｄ，３０３ｄ，３０９ｄ，３１１ｄ，３２５ｄは、それぞれ外気流通路３０２ｃ，３０３ｃ，３０９ｃ，３１１ｃ，３２５ｃ、第２層３５１ｂ及び第３層３５１ｃの縦方向に形成された流路を介して、液体収容部３０２，３０３，３０９，３１１，３２５と外気とを連通させるものである。また、通気孔３１７ｄ，３２０ｄは、それぞれ外気流通路３１７ｃ，３２０ｃ、第２層３５１ｂに縦方向に形成された流路を介して、液体収容部３１７，３２０と外気とを直接連通させるものである。また、通気孔３０４ｄ，３０８ｄ，３１５ｄ，３１６ｄ，３１８ｄ，３１９ｄ，３２１ｄ，３２３ｄは、流路を介すことなく、液体収容部３０４，３０８，３１５，３１６，３１８，３１９，３２１，３２３と外気とを連通させるものである。なお、この外気流通部３２６には、液体は通過しないが外気は通過させる疎水性多孔質材を配設してもよい。こうすれば、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５に収容した液体が外気流通部３２６を介して外部へ流出しないようにすることができる。なお、疎水性多孔質材としては、例えば、テフロン多孔材（日東電工社製 テミッシュ）を用いることができる。

廃液タンク３２７，３２８は、図６，７に示すように、カートリッジ３５０の最外周に設けられた空間であり、第２層３５１ｂと第３層３５１ｃとに亘る１つの空間として形成されている。この廃液タンク３２７は、この廃液タンク３２７に接続され第２層３５１ｂに形成された半径方向に延びる廃液流路３２７ｅと、この廃液流路３２７ｅのカートリッジ３５０の中心に近い側の一端から第２層３５１ｂを縦方向に貫通する流路と、この流路に接続された半径方向に延びる拡散流路３２７ｆとを介して、カラム部３０６に接続されている。つまり、結合流通ポート３０６ａからカラム部３０６を通過した流体は、この廃液タンク３２７へ放出される。ここで、図７に示すように、拡散流路３２７ｆの幅は、カラム部３０６の幅とほぼ同じ幅となっている。一方、廃液タンク３２８は、この廃液タンク３２８に接続された廃液流路３２８ｅを介して、第２層３５１ｂに設けられた縦方向の流路３２８ｆに接続されている。また、第１層３５１ａには、廃液タンク３２７，３２８と外気とを連通する通気孔３２７ｄ、３２８ｄが設けられている。なお、この廃液タンク３２７，３２８の内部には、一旦流入した廃液が廃液タンク３２７，３２８内に確実に保持されるよう、廃液を吸収する吸水性多孔質材を配設してもよい。吸水性多孔質材としては、例えばスポンジなどを用いることができる。

カラム部３０６は、結合流通ポート３０６ａと拡散流路３２７ｆとの間に設けられ、カラムを含むものである。ここでは、カラムとしてセラミックカラム（例えばシリカゲルなど）を利用するものとする。ポンプ３４を作動させて反応槽３０内を加圧して反応槽３０内に収容されていた液体をカラム部３０６に流通させ拡散流路３２７ｆに溜めたあと、さらに加圧すればこの拡散流路３２７ｆに溜められた液体は廃液タンク３２７に収容され、減圧すれば再びこのカラム部３０６を通過して反応槽３０の内部に収容される。このカラム部３０６へのカラムの充填は、充填穴３４１を介して第４層３５１ｄの下面側からカラムを充填したあと第４層３５１ｄの下面に蓋をすることにより行う。

結合流通ポート３０６ａ，３１３ａは、それぞれ廃液タンク３２７，３２８と連通し、これら廃液タンク３２７，３２８へ液体を収容する際に用いられる孔であり、第１層３５１ａの内周側（当接面３５２ａ）に設けられている。この結合流通ポート３０６ａ，３１３ａはカートリッジ３５０が回転機構３２（図１参照）により回転する回転軸つまりカートリッジ３５０の中心軸と同軸の円状の同一平面上に各々が配設されている。

閉鎖ポート３０１ａ，３０５ａ，３０７ａ，３１２ａ，３２２ａ，３２４ａは、第１層３５１ａの孔の空いていない部分であり、パッキン３５４によりその位置が規定される。これらの閉鎖ポートは、反応槽３０と対向した状態に位置決めされると反応槽３０の下面を閉鎖するため、ポンプ３４の加圧操作や減圧操作によって反応槽３０内に吸い出した液体を加圧したり減圧したりすることが可能となる。

閉鎖流路３１０は、第３層３５１ｃに一筋の溝として形成され、第３層３５１ｃに形成された半径方向に延びる流路３１０ｂと、第３層３５１ｃ及び第２層３５１ｂに形成された縦方向の流路とを介して注入ポート３１０ａに接続されている。この閉鎖流路３１０のカートリッジ３５０の中心から離れた側の一端は、上述した液体収容部と異なり、外気流通部３２６に接続されていない。このため、この閉鎖流路３１０と反応槽３０とが連通していないときには、回転ディスク８２の下面が注入ポート３１０ａを塞ぎこの閉鎖流路３１０は密閉された空間となる。

注入ポート３１０ａは、閉鎖流路３１０と連通し、この閉鎖流路３１０へ液体を収容したり閉鎖流路３１０に収容された液体を反応槽３０へ供給する際に用いられる孔であり、第１層３５１ａの内周側（当接面３５２ａ）に設けられている。この注入ポート３１０ａはカートリッジ３５０が回転機構３２により回転する回転軸つまりカートリッジ３５０の中心軸と同軸の円状の同一平面上に他のポートと共に配設されている。

ミニアレイ３５０ｂは、図４に示すように、カートリッジ本体３５０ａの第３層３５１ｃ及び第４層３５１ｄによって形成されたスロット３３０に抜き差し可能に形成されている。。また、ミニアレイ３５０ｂの基端部には取っ手３６７が設けられているため、ミニアレイ３５０ｂをスロット３３０に差し込んだりスロット３３０から抜き取ったりしやすい。

このミニアレイ３５０ｂは、図９及び図１０に示すように、先端側に並んで設けられた第１及び第２接続ポート３６１，３６２と、この第１及び第２接続ポート３６１，３６２に両端が接続されたＵ字状の反応流路３６５と、この反応流路３６５内の２箇所の直線部分に設けられた第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂと、この第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂのそれぞれの両隣に設けられた第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂと、このミニアレイ３５０ｂの側面に設けられた段差部３７１とを備えている。また、このミニアレイ３５０ｂの先端側には傾斜部３６８が設けられており、このミニアレイ３５０ｂには先端に向かって細くなるテーパ形状部３６９ｂが設けられている。このため、ミニアレイ３５０ｂをスロット３３０に差し込んで押し当てたときに、テーパ形状部３６９ｂに対応する角度でスロット３３０に形成されたテーパ形状部３６９ａ（図７参照）に、このテーパ形状部３６９ｂが当接することにより、ミニアレイ３５０ｂの位置決めが確実になされる。

ミニアレイ３５０ｂをスロット３３０に差し込んだ状態では、第１接続ポート３６１は、図１２（ｂ）に示すように、第２層３５１ｂに形成され結合流通ポート３１３ａに連通する縦方向の流路３２８ｇに２つのＯリングが接続された形状のパッキン３５５を介して接続される。また、第２接続ポート３６２は、第２層３５１ｂに形成された縦方向の流路３２８ｆ（図６も参照）にパッキン３５５を介して接続される。なお、ミニアレイ３５０ｂをスロット３３０に差し込む前のスロット３３０の断面図を図１２（ａ）に示す。ここで、パッキン３５５は、ミニアレイ３５０ｂがスロット３３０に差し込まれたときには、ミニアレイ３５０ｂに設けられた傾斜部３６８が最初に当たるため、このミニアレイ３５０ｂに引っかかることがない。また、パッキン３５５は、第３層３５１ｃ及び第４層３５１ｄにそれぞれ設けられた補助穴３４０ｃ（図７も参照）、３４０ｄ（図８も参照）を介して、第４層３５１ｄの下面側から装着される。

ミニアレイ３５０ｂの第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂには、図１０（ａ）に示すように、それぞれ、第１接続ポート３６１を介して反応槽３０からＤＮＡ溶液が流入したときにハイブリダイゼーションさせる複数のプローブＤＮＡが形成されている。具体的には、例えば第１スポットエリア３６６ａには、プローブＤＮＡが反応流路３６５の幅方向に一定間隔で複数並ぶと共に、長さ方向にも一定間隔で複数並んでいる。この点は、第２スポットエリア３６６ｂも同様である。

また、このミニアレイ３５０ｂは、図１０（ａ）に示すように、下側部材３６３と、上側部材３６４とが、粘着シート３７０（例えば、５３１Ｎ＃８０（日東電工株式会社製）やタイタースティック（カジックス株式会社製））によって貼り合わされて形成されている。下側部材３６３は、ポリカーボネート製の厚さ０．３ｍｍの板状部材である。上側部材３６４は、同じくポリカーボネート製の厚さ１ｍｍの板状部材であり、裏面には反応流路３６５に応じた溝が形成されている。粘着シート３７０にも、反応流路３６５に応じた形状のＵ字状の貫通穴が形成されている。このため、この上側部材３６４と下側部材３６３と粘着シート３７０とを重ね合わせて接着することにより、反応流路３６５が形成される。なお、ミニアレイ３５０ｂがスロット３３０に装着されたときに、厚さの薄い下側部材３６３がカートリッジ本体３５０ａの４層３５１ｄと接し、この第４層３５１ｄが回転ステージ３８（図１参照）と接するため、反応流路３６５内の液体を回転ステージ３８内部のカートリッジ用ペルチェ素子３８ａにより温度調節しやすい。また、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂのプローブＤＮＡは、上側部材３６４の下面（反応流路３６５が形成される側の面）に形成されている。

反応流路３６５は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１接続ポート３６１から第１スポットエリア３６６ａに向かって、幅が徐々に広くなり、深さが徐々に浅くなるように形成されている。また、第２スポットエリア３６６ｂから第２接続ポート３６２に向かって、幅が徐々に狭くなり、深さが徐々に深くなるように形成されている。更に、Ｕ字状の形状の湾曲部分３６５ａの幅は、直線部分３６５ｂよりも狭く形成され、直線部分３６５ｂから湾曲部分３６５ａに向かって徐々に深さが深くなるように形成されている。この反応流路３６５は、第１接続ポート３６１から第２接続ポート３６２までの間、断面積が一定となるようにその幅や深さ、第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂの幅や深さが設定されている。ここで、第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂは、図１１に示すように、上側部材３６４に設けられており、この反応流路３６５の両スポットエリア３６６ａ，３６６ｂの幅方向の両隣の部分は、この第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂにより、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂよりも深さが深くなっている。また、この反応流路３６５の幅及び深さは、直線部分３６５ｂを除き、粘着シート３７０の形状と厚みに加え、上側部材３６４に溝を掘ることにより形成されている。反応流路３６５の直線部分３６５ｂについては、その幅及び深さは、粘着シート３７０の形状と厚みにより形成されている。

こうして構成された反応装置９０では、予め容器本体３５０ａにミニアレイ３５０ｂが差し込まれたカートリッジ３５０を使用する。このカートリッジ３５０は、所定の反応に用いる試薬などを含む液体を所望量カートリッジ３５０の液体収容部に各々収容しておき、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５から反応槽３０へ液体を供給し反応槽３０で所定の反応を進めたり、反応槽３０から廃液タンク３２７，３２８へこの反応後の液体を移送したりするために、モータ３７によりカートリッジ３５０を順次回転移動させて反応槽３０と接続されるカートリッジ３５０のポートの位置を適宜変更する。特に、反応生成物の精製を行う際には、カラムに反応生成物を吸着させて不要な液体を廃液タンク３２７へ放出したり、カラムに吸着した反応生成物をいずれかの液体収容部に収容された液体により溶出させて一旦拡散流路３２７ｆに溜めたあと、反応槽３０に供給したりすることにより行う。また、この反応装置９０は、図１３に示すように、反応槽３０がカートリッジ３５０の外部に設けられているので、反応槽３０の温度変化がカートリッジ３５０へは伝わりにくく、反応槽３０とカートリッジ３５０とをそれぞれ異なる温度（例えば反応温度や保存用温度など）に保持することができる。また、反応槽固定部３６の横に磁石７０を回転可能なモータ７２が設けられ、反応槽３０内に磁石を含む回転子７４が入れられており、モータ７２によって磁石７０を回転させることにより回転子７４を回転させて反応槽３０内の液体を撹拌することができる。ここで、回転子７４に含まれる磁石や磁石７０としては、ネオジウム磁石を用いるものとしてもよい。

ここで、反応装置９０の動作、特に試料としての米のゲノムＤＮＡを増幅して調整しミニアレイ３５０ｂの第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂに形成したプローブＤＮＡと反応させるまでの動作について説明する。図１４は米のゲノムＤＮＡを増幅して調整するときの手順の説明図であり、図１５は調整したゲノムＤＮＡをミニアレイ３５０ｂの第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂに形成したプローブＤＮＡと反応させる手順の説明図である。これらの図では、カートリッジ３５０の液体収容部及び廃液タンク３２７，３２８と、接続される流通ポートや注入ポートと、反応槽３０とを模式的に示している。これらの図中、液体収容部３０２〜３０４，３０８，３０９，３１１，３１５〜３２１，３２３，３２５及び廃液タンク３２７，３２８には、液体の種類及びその収容量と、図５〜図８に記載した各構成の符号を記載している。空欄のチェンバーは、内部に液体が収容されていない状態であることを表している。また、反応槽３０については、反応槽３０内に液体が収容されている場合には長円で表し、収容されている液体に処理を実行する場合には長方形で表し、反応槽３０に何も収容されていない場合には空欄の長円で表している。また、図中の矢印は、液体又は気体の流れる方向を表している。更に、説明の便宜上、反応槽３０の部分にステップ番号を付している。

まず、ゲノムＤＮＡの増幅・調整処理について図１，図２及び図１４を用いて説明する。ユーザは品種を識別したい米のゲノムＤＮＡを反応槽３０に入れて回転ディスク８２と接続し、これをカートリッジ３５０に嵌め込み、反応ユニットとする（図２（ｂ）参照）。そして、反応槽固定部３６の側面に設けられた図示しない扉を開いて反応槽３０の上部が送排気チューブ３４ａと連通し回転ディスク８２が押さえ８４により下方へ付勢されるよう側面からスライドさせてこの反応ユニットを回転ステージ３８に載置する。このとき、押さえ８４は材質がテフロンであるために撓むことにより、回転ステージ３８の上面に設けられた複数の凸部に、カートリッジ３５０の底面に形成された複数の凹部が嵌るように載置され、押さえ８４により下方に付勢された状態で装着される。そして、図示しないスタートボタンを押下する。するとコントローラ４０のＣＰＵ４２は、フラッシュＲＯＭ４３に記憶されているＤＮＡ調整処理ルーチンを読み出して実行する。このルーチンを実行すると、ＣＰＵ４２は、まず、モータ３７を駆動させることによりカートリッジ３５０を回転させて流通ポート３０２ａを反応槽３０と連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を低くし、液体収容部３０２に収容されている液体を反応槽３０内に吸い出す（ステップＳ１１００）。

次に、流通ポート３０３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０３に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１１１０）。続いて、閉鎖ポート３０５ａと反応槽３０が接続されるようにカートリッジ３５０を回転させ、反応槽３０内の温度を９５℃に保ち１５分間攪拌して反応させたあと、反応槽３０内の温度を９５℃に保ち１分間の攪拌、温度６６℃で１分３０秒間攪拌、温度７２℃で３０秒間攪拌のサイクルを４０サイクル繰り返し、最後に温度７２℃で１０分間攪拌して反応させる（ステップＳ１１２０）。ここで、「攪拌」とは、反応槽３０に入れられた回転子４７をモータ７２によって回転させることにより反応槽３０内の溶液を混合することをいう。続いて、流通ポート３０４ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０４に収容されている液体（吸着バッファ（３．８ｍｏｌ／Ｌ 硫酸アンモニウム））を吸い出す（ステップＳ１１３０）。続いて、結合流通ポート３０６ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の混合溶液をカラム部３０６に流通させる（ステップＳ１１４０）。混合溶液が図５に示すカートリッジ３５０の第１層３５１ａの結合流通ポート３０６ａを介して流入しカラム部３０６を流通すると、反応混合物のうちＤＮＡのみがカラム部３０６内のカラムに吸着される。そして、カラムを通過した廃液は、既述したように、図７に示す拡散流路３２７ｆを介して、最終的には廃液タンク３２７へと放出される。

続いて、流通ポート３２３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３２３に収容されている液体（第１洗浄バッファ（１．９ｍｏｌ／Ｌ 硫酸アンモニウム））を吸い出し、反応槽３０内の温度を２５℃に保つと共に１分間攪拌し、反応槽３０の内部を洗浄する（ステップＳ１１５０）。ここで、反応槽３０の内部を洗浄するのは、塩が析出するのを防止するためである。続いて、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の洗浄後の液体を、液体収容部３２３へ収容する（ステップＳ１１６０）。続いて、流通ポート３０８ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０８に収容されている液体（第２洗浄バッファ（ｐＨ６．０ １０ｍｍｏｌ／Ｌ リン酸−エタノール混合液（混合比１：２．８）））を吸い出す（ステップＳ１１７０）。続いて、結合流通ポート３０６ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の第２洗浄バッファをカラム部３０６に流通させてカラムを洗浄する（ステップＳ１１８０）。続いて、流通ポート３０９ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３０９に収容されている液体（溶出バッファ（ｐＨ８．０ ２０ｍｍｏｌ／Ｌ トリス−塩酸））を吸い出す（ステップＳ１１９０）。続いて、結合流通ポート３０６ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の溶出バッファをカラム部３０６に流通させたあと、溶出液が廃液タンク３２７に流出せず拡散流路３２７ｆに溜まるようにする（ステップＳ１２００）。具体的には、溶出バッファをカラム部３０６に流通させたあとポンプ３４（チューブポンプ）によるチューブをしごくのを停止する。このとき、カラムに吸着された増幅されたＤＮＡが溶出バッファに溶出するため、拡散流路３２７ｆ内にはその増幅されたＤＮＡを含む溶液が溜まった状態となる。

ここで、拡散流路３２７ｆは、既述したように、その幅がカラム部３０６の幅とほぼ等しくなっており、カラムを流通したあとの溶出バッファに溶出したＤＮＡの拡散の度合いは、この拡散流路３２７ｆの幅よりも狭い幅の流路の場合に比して大きくなる。このため、溶出バッファ中のＤＮＡの分布の偏りが小さくなる。このように拡散流路３２７ｆの幅とカラム部３０６の幅をほぼ等しくするのは、以下の理由による。すなわち、溶出バッファをカラム部３０６に流通させたときには、最初の方に流通した溶出バッファには吸着されていたＤＮＡが多く溶出し、最後の方に流通した溶出バッファには吸着されていたＤＮＡは既に多くの部分が溶出されておりあまり溶出しない。その結果、仮に拡散流路３２７ｆの幅をカラム部３０６よりも狭くしたとすると、溶出バッファの溶出完了後、カラム部３０６に近いところはＤＮＡの濃度が低く、拡散流路３２７ｆのカラム部３０６から遠いところはＤＮＡの濃度が高くなる。そうした状態で、反応槽３０内に溶出バッファと共にＤＮＡを吸い戻そうとすると、ＤＮＡを溶出したときとは逆の向きにカラム部３０６を溶出バッファが流通することになり、最後の方に流通する溶出バッファのＤＮＡの濃度が高くなってしまう。すると、溶出バッファを反応槽３０に戻し終わった時点でカラム部３０６にＤＮＡが残りやすい。これに対して、拡散流路３２７ｆの幅をカラム部３０６とほぼ等しくすると、カラム部３０６を最初の方に流通する溶出バッファのＤＮＡの濃度が高く、後から流通する溶出バッファのＤＮＡの濃度が低かったとしても、拡散されてＤＮＡの濃度分布の偏りがおきにくい。このため、ＤＮＡの回収率を高くすることができる。

さて、ステップＳ１２００のあと、ポンプ３４を作動させて拡散流路３２７ｆに溜まっていたＤＮＡの溶出した溶出バッファを反応槽３０内へ吸い戻す（ステップＳ１２１０）。このとき、拡散流路３２７ｆの幅がカラム部３０６の幅とほぼ等しいため、幅の狭い場合に比して、溶出したＤＮＡの拡散の程度が大きく、反応槽３０内に溶出したＤＮＡと共に溶出バッファを吸い出すときに、カラム部３０６に溶出したＤＮＡが残りにくい。続いて、注入ポート３１０ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて反応槽３０内の溶出バッファを閉鎖流路３１０に注入する（ステップＳ１２２０）。このとき、閉鎖流路３１０に充填されていた空気は、注入される液体により圧縮され圧力が高くなった状態となる。ここで、ポンプ３４により反応槽３０に作用させる圧力を調節すれば、閉鎖流路３１０の容積と、加えた圧力とから閉鎖流路３１０内に注入される混合溶液の量を調節することが可能である。例えば、圧力を２０２ｋＰａ（２気圧）にすれば、閉鎖流路３１０の容積の半分の量の混合溶液を注入することができる。続いて、流通ポート３０９ａと反応槽３０を連通させ、反応槽３０内に残存する混合溶液を液体収容部３０９に放出する（ステップＳ１２３０）。ここで、ステップＳ１２２０で混合溶液を閉鎖流路３１０に注入したときの圧力が反応槽３０内部に残っているため、流通ポート３０９ａと反応槽３０を連通したときに、その圧力により反応槽３０内の混合溶液が液体収容部３０９に放出される。続いて、注入ポート３１０ａと反応槽３０を連通させ、反応流路３１０に注入した混合溶液を反応槽３０に供給し（ステップＳ１２４０）、調整済みのＤＮＡを得る。このとき、ステップＳ１２４０で反応槽３０内の圧力により混合溶液を液体収容部３０９に放出したため反応槽３０内の圧力は下がっている一方、閉鎖流路３１０内の空気はステップＳ１２２０で混合溶液が注入されたときの圧力を保っている。このため、閉鎖流路３１０に注入された混合溶液はこの圧力の差によって反応槽３０に供給される。なお、液体収容部３０９内の混合溶液を確実に反応槽３０に供給するために、ポンプ３４を作動させて混合溶液を反応槽３０内に供給してもよい。

次に、調整済みのＤＮＡをミニアレイ３５０ｂの第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂに形成したプローブＤＮＡと反応させる手順について図１５を用いて説明する。コントローラ４０のＣＰＵ４２は、フラッシュＲＯＭ４３に記憶されている反応処理ルーチンを読み出して実行する。このルーチンは、既述のＤＮＡ調整処理ルーチンが終了した後に続けて実行される。このルーチンを実行すると、ＣＰＵ４２は、まず、流通ポート３１１ａと調整済みのＤＮＡを有する反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３１１に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１３００）。次に、閉鎖ポート３１２ａと反応槽３０が接続されるようにカートリッジ３５０を回転させ、反応槽３０内の温度を９０℃に保つと共に５分間攪拌する（ステップＳ１３１０）。続いて、反応槽３０内の温度を１０℃に保つと共に５分間攪拌する（ステップＳ１３２０）。続いて、結合流通ポート３１３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている混合溶液をミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５に一旦溜め、カートリッジ用ペルチェ素子３８ａにより、この反応流路３６５内を６０分間４２℃に保ち第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂに形成されたプローブＤＮＡと混合溶液内のＤＮＡとをハイブリダイゼーション反応させたあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路３６５に一旦溜めた液体を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１３３０）。このとき、ミニアレイ３５０ｂの第１接続ポート３６１から第２接続ポート３６２までの間は、この反応流路３６５の深さは、反応流路３６５の幅が広いほど浅く、幅が狭いほど深くなり断面積がほぼ一定となっていることと、第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂが設けられていることから、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂ内の場所の違いによるターゲットＤＮＡを含む混合溶液の流速の違いは小さく抑えられ、プローブＤＮＡがターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差も小さく抑えられる。また、ミニアレイ３５０ｂを流通した混合溶液は、既述した経路を通って廃液タンク３２８に収容される。なお、ハイブリダイゼーション反応させる場合、反応槽３０に収容されている混合溶液をミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５に溜めたあと、混合溶液を流動させるとハイブリダイゼーション反応の効率を向上させることができる。これにより反応時間を短縮することができる。また、幅が徐々に広くなり深さが徐々に浅くなる流路と、幅が徐々に広くなり深さが一定の流路とを用意し、それぞれの流路に、同じ濃度の同じプローブＤＮＡを複数形成し、このプローブＤＮＡと相補な配列を持ちＣｙ３で標識したＤＮＡを含む溶液を流して、ハイブリダイゼーション反応させた後の蛍光強度のバラツキを比較した。その結果、幅が徐々に広くなっても深さが一定のものについては、流速分布に起因すると思われる蛍光強度分布が観測された。

続いて、流通ポート３１５ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３１５に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１３４０）。続いて、結合流通ポート３１３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている洗浄液をミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５に一旦溜め、この反応流路３６５内をカートリッジ用ペルチェ素子３８ａにより５分間２５℃に保ち第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂを洗浄したあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路３６５に一旦溜めた洗浄液を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１３５０）。続いて、ステップＳ１３４０及びステップＳ１３５０と同様の処理を液体収容部３１６に収容されている液体を用いて行い、ミニアレイ３５０ｂの第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂを洗浄する（ステップＳ１３６０〜Ｓ１３７０）。続いて、流通ポート３１７ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３１７に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１３８０）。続いて、結合流通ポート３１３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている液体をミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５に一旦溜め、この反応流路３６５内を３０分間２５℃に保ち第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂのＤＮＡを化学発光反応させたあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路３６５に一旦溜めた液体を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１３９０）。続いて、ステップＳ１３４０及びステップＳ１３５０と同様の処理を液体収容部３１８，３１９に収容されている液体を用いてそれぞれ行い、ミニアレイ３５０ｂの第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂを洗浄する（ステップＳ１４００〜Ｓ１４３０）。続いて、流通ポート３２０ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３２０に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１４４０）。続いて、結合流通ポート３１３ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４の作動を調整することにより反応槽３０に収容されている液体をミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５に一旦溜め、この反応流路３６５内を３０分間２５℃に保ち第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂのＤＮＡを色素沈着反応させたあと、再びポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を高くし、反応流路３６５に一旦溜めた液体を廃液タンク３２８へ放出する（ステップＳ１４５０）。続いて、流通ポート３２１ａと反応槽３０を連通させ、ポンプ３４を作動させて液体収容部３２１に収容されている液体を吸い出す（ステップＳ１４６０）。続いて、結合流通ポート３１３ａと反応槽３０を連通させ、反応槽３０に収容されている液体をミニアレイ３５０ｂの反応流路３６５を流通させて第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂのＤＮＡの色素沈着反応を停止させる（ステップＳ１４７０）。すると、ミニアレイ３５０ｂには、色素が沈着したＤＮＡが得られる（ステップＳ１４８０）。

こうして反応させた後は、ミニアレイ３５０ｂの下側部材３６３を剥がし、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂの形成された上側部材３６４のみを、例えば、図１４に示したようなミニアレイアタッチメント３３３にセットし、そのミニアレイアタッチメント３３３を既存のスキャナにセットし解析する。なお、このスキャナについては、一般的なＤＮＡアレイ解析用のものを使用するものとし、ここでは詳細な説明を省略する。このミニアレイアタッチメント３３３には、ミニアレイ３５０ｂの段差部３７１に対応する段差部３７２が設けられており、この段差部３７１，３７２が合わせられるようにセットされる。また、このミニアレイアタッチメント３３３の外形は、既存のスキャナに適合する形となっている。このようにミニアレイ３５０ｂのセットされたミニアレイアタッチメント３３３を既存のスキャナ、例えば、ＯＡ用スキャナ（ＧＴ−８７００Ｆ、エプソン社製）を用いて画像スキャンし、スキャン画像に現れた色素沈着パターンから米の品種判定を行う。また目視による色素沈殿パターンの判定も可能である。なお、ミニアレイ３５０ｂは、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂの２つのスポットエリアを有しているため、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂに異なるプローブＤＮＡを形成した場合には、どちらか一方のみ有している場合に比して、より多くの種類のプローブＤＮＡを形成することができる。このため、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂのどちらか一方のみ有している場合に比して、判定精度を向上させることができる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のミニアレイ３５０ｂが本発明のＤＮＡアレイに相当し、第１接続ポートが入口に相当し、第２接続ポートが出口に相当し、反応流路３６５が反応流路に相当し、第１スポットエリア３６６ａが第１プローブ形成領域に相当する。また、第２スポットエリア３６６ｂが第２プローブ形成領域に相当し、湾曲部分３６５ａが湾曲部分に相当し、直線部分３６５ｂが直線部分に相当し、カートリッジ本体３５０ａが溶液収容器具に相当し、流路３２８ｇが供給ポートに相当し、廃液タンク３２８が廃液タンクに相当し、流路３２８ｆが排出ポートに相当する。

以上詳述した本実施形態のミニアレイ３５０ｂによれば、反応流路３６５の幅は、第１接続ポート３６１から第１スポットエリア３６６ａに向かって徐々に広がるように形成され、反応流路３６５の深さは、反応流路３６５の幅が広いほど浅く、反応流路３６５の幅が狭いほど深く形成されている。このため、幅の広狭に拘らず一定の深さを有する場合に比して、第１接続ポートから第１スポットエリア３６６ａまでの反応流路３６５の断面積の変化は小さくなり、第１スポットエリア３６６ａ内の場所の違いによる溶液の流速の違いは小さく抑えられる。したがって、反応流路３６５の幅方向に形成された複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路３６５を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができる。また、同様の理由により、ハイブリダイゼーション反応後の第１スポットエリア３６６ａを比較的均等に洗浄することができ、結果として少ない量の洗浄液で全体を洗浄することができる。

また、反応流路３６５は、第１接続ポート３６１から第２接続ポート３６２までの間、断面積がほぼ一定であるから、第１スポットエリア３６６ａ内の場所の違いによる溶液の流速の違いをより小さく抑えることができる。

更に、反応流路３６は、湾曲部分３６５ａの幅が直線部分３６５ｂより狭く形成されたＵ字状の形状をなし、このＵ字状の湾曲部分３６５ａでも幅が広いほど深さが浅く幅が狭いほど深さが深く形成されているから、Ｕ字状の湾曲部分で幅と深さを直線部分と同じにした場合に比して、Ｕ字状の湾曲部分３６５ａでの溶液の流速の偏りを小さく抑えることが可能である。このため、この湾曲部分３６５ａの下流に設けられた第２スポットエリア３６６ｂの複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路３６５を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができる。

更にまた、反応流路３６５の幅は、第２スポットエリア３６６ｂから第２接続ポート３６２に向かって徐々に狭くなるように形成されているから、第２スポットエリア３６６を通過した溶液を、反応流路３６５内の場所の違いによる流速の違いの小さな状態で第２接続ポート３６２から排出することが可能となる。

そして更に、第１スポットエリア３６６ａの両隣に第１溝３８１ａが設けられ、第２スポットエリア３６６ｂの両隣に第２溝３８１ｂが設けられているから、溶液が第１スポットエリア３６６ａを通過するときには、この第１溝３８１ａを流れる溶液に沿って第１スポットエリア３６６ａを溶液が流れるため、第１スポットエリア３６６ａの端の部分を流れる溶液の流速の低下を抑制することが可能である。また、溶液が第２スポットエリア３６６ｂを通過するときには、この第２溝３８１ｂを流れる溶液に沿って第２スポットエリア３６６ｂを溶液が流れるため、第２スポットエリア３６６ｂの端の部分を流れる溶液の流速の低下を抑制することが可能である。このため、第１及び第２スポットエリア３６６ｂ内の場所の違いによる溶液の流速の違いをより一層小さく抑えることができる。

そして更にまた、ミニアレイ３５０ｂは、カートリッジ本体３５０ａに装着されて使用されるから、プローブＤＮＡとターゲットＤＮＡとのハイブリダイゼーション反応及び第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂの洗浄の一連の処理を１つのカートリッジ本体３５０ａで比較的簡単に実行することができる。

なお、本発明は上述した第３実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ミニアレイ３５０ｂは、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂを備えるものとしたが、いずれか一方のみを備えるものとしてもよい。

上述した実施形態では、反応流路３６５は、第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂを備えたものとしたが、これら第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂがなく、断面が長方形の反応流路３６５としてもよい。このとき、第１接続ポート３６１から第２接続ポート３６２までの間、断面積がほぼ一定としてもよい。

上述した実施形態では、反応流路３６５は、第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂを含めて、第１接続ポート３６１から第２接続ポート３６２までの間、断面積がほぼ一定のものとしたが、第１及び第２溝３８１ａ，３８１ｂがあれば断面積を一定にしなくても構わない。こうした場合であっても、溝のない場合に比して、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂ内の場所の違いによる溶液の流速の違いは小さく抑えられる。したがって、反応流路の幅方向に形成された複数種類のプローブＤＮＡ間の、その反応流路を流れるターゲットＤＮＡとハイブリダイゼーション反応する機会の差を抑制することができる。

上述した実施形態では、反応流路３６５の形状をＵ字状としたが、例えば、直線状やＬ字状など、Ｕ字状以外の形状としてもよい。

上述した実施形態では、ステップＳ１３３０でハイブリダイゼーション反応させるときには、一旦反応流路３６５に混合溶液を溜め、反応流路３６５内を６０分間４２℃に保って行うものとしたが、このとき、反応流路３６５内を６０分間４２℃に保っている間に、ポンプ３４のチューブをしごく方向を連続して切り替えて、混合溶液を反応流路３６５の内部で混合溶液を振動させるものとしてもよい。このような場合には、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂ内を混合溶液がハイブリダイゼーション反応の期間中、連続して流れることになる。このため、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂ内の場所の違いによる流速の違い小さく抑え、場所の違いによるハイブリダイゼーション反応の機会の差を小さく抑える本発明の効果がより高く現われる。

上述した実施形態では、図１４のステップＳ１２１０の処理の後に、閉鎖流路３１０を利用して調節された量の混合溶液を反応槽３０内に供給して、調整済みのＤＮＡを得るものとしたが（ステップＳ１２２０〜Ｓ１２４０）、ステップＳ１２１０の処理の後に、閉鎖ポート３１２ａと反応槽３０が接続されるようにカートリッジ３５０を回転させ、ポンプ３４に接続されたステッピングモータの回転方向、ステップ数（回転数）及び速度を設定しポンプ３４を作動させて反応槽３０内の気圧を７０ｋＰａとし、反応槽３０内の温度を５０分間８０℃に保持して反応槽３０内の混合溶液を濃縮させて、調整済みのＤＮＡを得るものとしてもよい。

上述した実施形態では、カートリッジ本体３５０ａは第１層３５１ａ〜第４層３５１ｄの４層からなるものとしたが、液体を収容可能であり廃液を放出可能なチェンバーが形成されていれば４層からなるものに限られず、３層からなるものとしてもよいし、５層からなるものとしてもよい。

上述した実施形態では、ミニアレイ３５０ｂは、米の品種を識別するためのものとしたが、他の反応用のものとしてもよい。このとき、第１及び第２スポットエリア３６６ａ，３６６ｂには、その他の反応用のプローブＤＮＡを形成するものとしてもよい。また、カートリッジ本体３５０ａは、その他の反応用の液体を収容するものとしてもよい。

本出願は、２００８年７月１日に出願された日本国特許出願第２００８−１７２６０８号を優先権主張の基礎としており、その内容の全てが本明細書に含まれる。

本発明は、遺伝子配列の解析に用いることができ、例えば、医療産業における病気の診断や食品産業における品種の診断などに利用することができる。

Claims (8)

1. 入口から出口に向かってターゲットＤＮＡを含む溶液を流すための反応流路と、
   前記反応流路の途中に幅がほぼ一定となるように設けられ、複数種類のプローブＤＮＡが少なくとも前記反応流路の幅方向に沿って形成された第１プローブ形成領域と、
   を備えたＤＮＡアレイであって、
   前記反応流路の幅は、前記入口から前記第１プローブ形成領域に向かって徐々に広がるように形成され、
   前記反応流路の深さは、該反応流路の幅が広いほど浅く、該反応流路の幅が狭いほど深く形成されている、
   ＤＮＡアレイ。
2. 前記反応流路は、前記入口から前記出口までの間、断面積がほぼ一定である、
   請求項１に記載のＤＮＡアレイ。
3. 請求項１又は２に記載のＤＮＡアレイであって、
   前記第１プローブ形成領域の前記幅方向の両隣に設けられた前記反応流路に沿う方向の溝である第１溝
   を備えたＤＮＡアレイ。
4. 請求項１又は２に記載のＤＮＡアレイであって、
   前記第１プローブ形成領域の下流に幅がほぼ一定となるように設けられ、複数種類のプローブＤＮＡが少なくとも前記反応流路の幅方向に沿って形成された第２プローブ形成領域、
   を備え、
   前記反応流路は、両端が前記入口と前記出口とに接続され、湾曲部分の幅が直線部分より狭く形成されたＵ字状の形状をなし、
   前記第１プローブ形成領域は、前記反応流路の湾曲部分と前記入口との間の直線部分に設けられ、
   前記第２プローブ形成領域は、前記反応流路の湾曲部分と前記出口との間の直線部分に設けられている、
   ＤＮＡアレイ。
5. 前記反応流路の幅は、前記第２プローブ形成領域から前記出口に向かって徐々に狭くなるように形成されている、
   請求項４に記載のＤＮＡアレイ。
6. 請求項４又は５に記載のＤＮＡアレイであって、
   前記第１プローブ形成領域の前記幅方向の両隣に設けられた前記反応流路に沿う方向の溝である第１溝と、
   前記第２プローブ形成領域の前記幅方向の両隣に設けられた前記反応流路に沿う方向の溝である第２溝と、
   を備えたＤＮＡアレイ。
7. 入口から出口に向かってターゲットＤＮＡを含む溶液を流すための反応流路と、
   前記反応流路の途中に幅がほぼ一定となるように設けられ、複数種類のプローブＤＮＡが少なくとも前記反応流路の幅方向に沿って形成されたプローブ形成領域と、
   を備えたＤＮＡアレイであって、
   前記プローブ形成領域の前記幅方向の両隣には、前記反応流路に沿う方向の溝が設けられている、
   ＤＮＡアレイ。
8. 前記入口と接続され液体を該入口から供給する供給ポートと、廃液を収容する廃液タンクと、前記出口と接続され該出口から排出される廃液を前記廃液タンクへ収容する排出ポートとを有する溶液収容器具に装着され、前記供給ポートを介して前記ターゲットＤＮＡを含む溶液が前記入口から供給されて前記プローブ形成領域のプローブＤＮＡとターゲットＤＮＡとがハイブリダイゼーション反応してから前記出口を介してハイブリダイゼーション反応後の廃液が前記廃液タンクに収容されたあと、供給される液体が洗浄液に切り替えられ、前記供給ポートを介して該洗浄液が前記入口から供給されて前記プローブ形成領域が洗浄されてから前記出口を介して洗浄液の廃液が前記廃液タンクに収容されるようにして使用される、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＮＡアレイ。

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