WO2002002736A1 - Cuve de reaction, dispositif de reaction et procede de commande de la temperature pour liquide de reaction - Google Patents

Cuve de reaction, dispositif de reaction et procede de commande de la temperature pour liquide de reaction Download PDF

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    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]

Definitions

  • the present invention relates to a reaction vessel (particularly, a reaction vessel that can be suitably used for a reaction requiring temperature control), a reaction apparatus using the reaction vessel, and a method for controlling a temperature of a reaction solution.
  • PCR Polymerase chain reaction
  • the principle of PCR is the first step of maintaining the temperature at which the double-stranded DNA containing the target DNA sequence dissociates into single strands, and annealing of the dissociated single-stranded DNA with forward and reverse primers Temperature profile, and a third temperature profile, in which the DNA polymerase synthesizes a DNA strand complementary to the single-stranded DNA. By repeating the cycle many times, the target DNA is amplified geometrically.
  • a reaction solution containing a double-stranded DNA containing the target DNA sequence, an excess amount of a pair of primers, and a thermostable polymerase is mixed at 95 ° C for 30 seconds and at 65 ° C for 30 seconds.
  • PCR can be advanced by reacting 30 to 40 cycles with 1 minute as one cycle in 72 seconds.
  • double-stranded DNA dissociates into single-stranded DNA.
  • the base sequence of the primer When cooled to an appropriate temperature (65 ° C in the above example), the primer and the single-stranded DNA anneal. Then, when the reaction temperature of the polymerase is increased to 72 ° C. in the above example, the DNA synthesis reaction by the polymerase proceeds.
  • the PCR is usually carried out by using a constant temperature apparatus capable of programming the temperature control and a reaction vessel usable in the apparatus.
  • a micropore tube is placed in close contact with the hole of a metal block equipped with a heating / cooling device, and the reaction solution in the microtube is heated (dissociated double-stranded DNA) through the metal block. ), Cooling (primer ring) and heating (polymerase extension reaction) cycle are used.
  • Cooling primary ring
  • heating polymerase extension reaction
  • the microtube was moved along with the rack and immersed sequentially in three independent liquid or solid phase incubators at three temperatures, so that the reaction solution in the microtube could be added.
  • the solvent (usually water) in the reaction solution evaporates during the PCR and the reaction stops. In some cases. This is due to the large contact area between the air and the reaction solution in the reaction chamber where the PCR proceeds (for example, microtubes and microplate plates), so that the solvent in the reaction solution is likely to evaporate.
  • the temperature of the reaction chamber wall is not uniform, and there is a portion of the reaction chamber wall that is lower than the temperature of the reaction solution (for example, the top of a microtube or the top of a microtiter plate well). The reason is that the evaporated solvent is liquefied in that part.
  • 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 using hot air from a halogen lamp or the like and cold air at room temperature.
  • a halogen lamp or the like for example, LightCycler (Roche Molecular Biochemicals) is commercially available. This device can control the temperature at about 20 ° C / sec by using a micro-cavity with a large surface area and good thermal conductivity, and it takes only 30 to 60 seconds per cycle. Without this, 30 cycles can be completed in about 15 to 30 minutes.
  • a PCR using a small amount of a reaction solution of about 5 to 20 l can be realized.
  • a PCR reaction device using a microcapillary as a PCR reaction container can shorten the time required for PCR by rapid temperature control of the reaction solution, and minimize the amount of reaction solution required for PCR. This is extremely useful when performing PCR alone. Disclosure of the invention
  • reaction solution is added to a plastic container placed above the glass capillary when the reaction solution is sealed in the microcapillary. After sealing with a plastic stopper, it is necessary to move the reaction solution from the plastic container into the glass capillary using a centrifuge, and then remove each capillary from the centrifuge and install it in the reactor.
  • a microcapillary as a PCR reaction vessel. It is difficult to use the PCR reactor that was used to automate a series of tasks such as preparing a sample containing target nucleic acid (extracting nucleic acid from cells), amplifying target nucleic acid by PCR, and analyzing target nucleic acid. is there.
  • a first object of the present invention is to eliminate the necessity of centrifugation when accommodating a reaction solution in the reaction chamber, to quickly control the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber, and to increase the temperature of the reaction chamber. It is an object of the present invention to provide a reaction vessel that allows a reaction to proceed even when the amount of a contained reaction solution is very small.
  • a second object of the present invention is to provide a reaction device using the above-mentioned reaction vessel.
  • a third object of the present invention is to provide a method for controlling the temperature of a reaction solution that can quickly control the temperature of a reaction solution accommodated in a reaction chamber.
  • the present invention provides a reaction container body having a reaction chamber having an opening at an upper end and capable of containing a reaction solution, and sealing the opening of the reaction chamber.
  • a reaction vessel provided with a cover member capable of pressing the reaction solution accommodated in the reaction chamber.
  • the reaction chamber has an opening at an upper end and can accommodate a reaction solution.
  • the reaction solution is added from the opening at the upper end of the reaction chamber and accommodated in the reaction chamber.
  • the reaction chamber is a place where the desired reaction occurs, and the reaction solution contained in the reaction chamber contains reagents, etc., that cause the desired reaction. It is.
  • the lid is attached to the reaction vessel body.
  • the reaction chamber may be any one having an opening at the upper end and capable of storing a reaction solution, and the structure of the reaction chamber is not particularly limited.
  • the reaction chamber does not need to have a structure like a capillary (capillary tube), and centrifugation is not indispensable when the reaction solution is accommodated in the reaction chamber.
  • the pressing portion of the lid material enters the inside of the reaction chamber from the opening of the reaction chamber, and presses the reaction solution contained in the reaction chamber. Therefore, it is preferable that the reaction chamber has a structure in which the pressing portion of the lid member easily enters.
  • the reaction chamber must have a structure that allows the reaction solution added from the opening to reach the bottom surface of the reaction chamber as it is (without applying a force other than gravity downward to the reaction solution). Is preferred. Therefore, in the reaction vessel of the present invention, it is rather inappropriate that the reaction chamber has a structure like a capillary.
  • the lid member can seal the opening of the reaction chamber. When the lid member is attached to the reaction container body, the opening of the reaction chamber is sealed with the lid member. You. As a result, it is possible to prevent the reaction liquid contained in the reaction chamber from being contaminated, and it is possible to accurately generate a desired reaction in the reaction chamber.
  • the opening of each reaction chamber is sealed with a lid material to prevent the reaction solution contained in one reaction chamber from being mixed into another reaction chamber. Thus, the desired reaction can be accurately generated in each reaction chamber.
  • the lid has a pressing portion capable of pressing the reaction solution accommodated in the reaction chamber.
  • the pressing portion of the lid is The liquid enters the inside of the reaction chamber through the opening of the reaction chamber, comes into contact with the reaction liquid contained in the reaction chamber, and presses the reaction liquid.
  • the pressing part of the lid material, Oite to the lid member is course and Z 7 or deposited is deposited in the reaction vessel main body, is provided a reaction solution so as to press. Therefore, in the process of and / or in a state in which the lid member is attached to the reaction container body, the reaction solution accommodated in the reaction chamber has a contact surface with the reaction chamber and has a contact surface with the lid member. Will have a surface.
  • This also makes it possible to quickly control the temperature of the reaction solution. For example, by raising the temperature of the reaction chamber and the lid, heat is transferred from the reaction chamber and the lid to the reaction liquid through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact surface between the reaction liquid and the lid. And the temperature of the reaction solution can be raised. In addition, by lowering the temperature of the reaction chamber and the lid member, heat is transferred from the reaction solution to the reaction chamber and the lid member through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact surface between the reaction solution and the lid member. It can be moved to lower the temperature of the reaction solution.
  • the pressing portion of the lid member has a constant contact surface with the reaction liquid as long as the lid member can press the reaction liquid in the process of being attached to the reaction container main body and / or in a state of being attached. May be provided so as to press the reaction solution while maintaining the pressure, or may be provided so as to press the reaction solution while increasing the contact surface with the reaction solution.
  • the pressing portion of the lid member enters the inside of the reaction chamber from the opening of the reaction chamber, and a gas such as air existing in the reaction 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 pressing portion of the lid material that has entered the inside of the reaction chamber comes into contact with the reaction solution accommodated in the reaction chamber, the contact area between the reaction solution and the gas such as air existing in the reaction chamber is reduced. Less than before You.
  • 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, the 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.
  • a desired reaction occurs in the reaction chamber.
  • the temperature of the reaction solution is controlled as necessary.
  • the temperature control of the reaction solution is mainly performed by heat transfer through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact surface between the reaction solution and the lid.
  • heat transfer via a gas such as air may occur.
  • the temperature control of the reaction solution is usually performed after the lid material is attached to the reaction vessel body.
  • the temperature control of the reaction solution can be performed before and / or during the process in which the lid member is attached to the reaction vessel body.
  • the temperature of the reaction solution can be controlled by heat transfer through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber.
  • the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact between the reaction liquid and the lid if the pressing portion of the lid presses the reaction liquid
  • the temperature of the reaction solution can be controlled by heat transfer through the surface.
  • the reaction to be generated in the reaction chamber is not particularly limited.
  • 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, suitable for enzyme reaction) It can be particularly suitably used 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.
  • 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 pressing portion is provided on the lid member so that a contact area between the reaction liquid and the reaction chamber can be increased by pressing the reaction liquid.
  • “increase the contact area between the reaction solution and the reaction chamber” means to increase the contact area between the reaction solution and the reaction chamber as compared to before the reaction solution is pressed. This includes gradually or stepwise increasing the contact area between the reaction solution and the reaction chamber according to the pressure of the reaction solution. In this aspect, by increasing the contact area between the reaction solution and the reaction chamber by pressing the reaction solution, heat transfer through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber can be performed efficiently. This makes it possible to more quickly control the temperature of the reaction solution.
  • the pressing portion is provided on the lid member so that a contact area between the reaction solution and the pressing portion can be increased by pressing the reaction liquid.
  • “increase the contact area between the reaction solution and the pressing portion” includes gradually or stepwise increasing the contact area between the reaction solution and the pressing portion in accordance with the pressing of the reaction solution.
  • heat transfer through the contact surface between the reaction solution and the pressing portion can be performed efficiently, thus, the temperature of the reaction solution can be more quickly controlled.
  • the pressing portion is provided on the lid so that the reaction solution can be made thin by pressing the reaction chamber.
  • the contact area between the reaction solution and the reaction chamber and the contact area between the reaction solution and the lid can be further increased by pressing the reaction solution to such an extent that the reaction solution becomes thin. This allows efficient heat transfer through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact area between the reaction solution and the lid, and more quickly controls the temperature of the reaction solution. It becomes possible. Further, in this embodiment, the temperature of the reaction solution can be controlled substantially uniformly over the entire reaction solution, and the temperature of the reaction solution can be controlled with high accuracy.
  • most of the surface area of the reaction solution can be made to be a contact surface with the reaction chamber and the lid member, whereby the gas such as air existing in the reaction chamber and the reaction solution can be separated. Since the contact area can be further reduced, the evaporation of the reaction solution into a gas such as air existing in the reaction chamber can be more efficiently suppressed.
  • the lid member has a first contact portion that can be in close contact with a peripheral portion of an opening of the reaction chamber.
  • 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, and the reaction chamber is sealed. This can prevent contamination of the reaction solution in a state where the lid member is attached to the reaction container main body.
  • the lid member has a second contact portion that can adhere to the inner surface of the reaction chamber.
  • the second contact portion of the lid member and the inner surface of the reaction chamber come into close contact with each other, Is sealed. This can prevent the process of attaching the lid member to the reaction vessel main body and the contamination of the reaction solution in the Z or attached state.
  • the reaction solution is opened by pressing. It can also be prevented from being pushed out of the reaction chamber from the mouth.
  • the lid has a lifting portion capable of lifting the lid.
  • the lid material attached to the reaction vessel main body can be easily detached from the reaction vessel.
  • the detachment of the lid member from the reaction vessel main body is performed, for example, after a desired reaction is caused in the reaction chamber, whereby it is possible to collect a reaction product generated by the desired reaction.
  • the reaction container further includes a heat conductive metal block provided so as to come into contact with the reaction container main body and / or the lid member.
  • the temperature of the reaction vessel main body is controlled through the contact surface between the reaction vessel main body and the heat conductive metal block
  • the lid material is controlled through the contact surface between the lid material and the heat conductive metal block. Temperature control is performed. Then, the temperature of the reaction solution is controlled via the contact surface between the reaction solution and the reaction vessel main body and the contact surface between the reaction solution and the lid member.
  • the heat conductive metal block 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.
  • the heat conductive metal block can be easily formed according to the shape of the reaction vessel main body and the lid, the contact area between the reaction vessel main body and the heat conductive metal block and the contact area between the lid and the heat conductive metal block are increased. Thus, heat transfer through the heat conductive metal block can be efficiently performed, and the temperature of the reaction vessel main body and the lid can be quickly controlled.
  • the heat conductive metal block can be used as a medium for heat transfer (heat exchanger), a member that holds the reaction vessel main body, and a member that presses the lid when attaching the lid to the reaction vessel main body. It can also be used as
  • the reaction solution is for PCR A reaction solution, wherein the reaction container is a PCR reaction container.
  • the reaction generated in the reaction chamber is PCR.
  • PCR it is necessary to control the temperature of the reaction solution over time or periodically.However, the reaction vessel of the present invention can rapidly control the temperature of the reaction solution. It is possible to shorten the time required for PCR by using it as a reaction container for PCR.
  • PCR is a technique for amplifying a very small amount of type I DNA, so contamination of other DNA becomes a serious problem.However, the reaction container of the present invention is intended to prevent contamination of the reaction solution.
  • reaction container of the present invention as a PCR reaction container, PCR can be performed with high accuracy. 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, the reaction solution for PCR can be used. PCR can proceed even with a small amount.
  • the present invention provides a reaction device comprising the reaction container of the present invention and a temperature control device, wherein the temperature control device comprises the reaction chamber and the lid material.
  • a reaction apparatus provided so as to control the temperature of the reaction vessel.
  • the temperature of the reaction chamber and the lid member is controlled by the temperature control device, so that the reaction liquid is passed through the contact surface between the reaction liquid and the reaction chamber and the contact surface between the reaction liquid and the lid member. Temperature can be quickly controlled.
  • the temperature control of the reaction chamber and the lid by the temperature controller can be performed, for example, via a contact surface between the temperature controller and the reaction chamber and a contact surface between the temperature controller and the lid.
  • a heat conductive metal block may be provided so as to be in contact with the reaction vessel main body and Z or the lid member. In the case where is provided, the temperature of the reaction chamber and the temperature of the lid or the cover can be controlled via the heat conductive metal block.
  • the temperature of the entire space in which the reaction solution exists can be controlled by controlling the temperature of the lid member and the reaction container main body constituting the space in which the reaction solution exists.
  • the reaction device further includes a lid member attaching / detaching device capable of detaching the lid member attached to the reaction container body from the reaction container body.
  • the lid material attached to the reaction vessel main body can be easily detached from the reaction vessel by the lid material removing device.
  • a lid member attaching / detaching device can be attached to the lifting portion. The detachment of the lid material from the reaction vessel main body is performed, for example, after the desired reaction has occurred in the reaction chamber, whereby the reaction product generated by the desired reaction can be recovered.
  • the reaction container is a PCR reaction container
  • the reaction device is a PCR reaction device.
  • the reaction generated in the reaction chamber is PCR.
  • PCR it is necessary to control the temperature of the reaction solution over time or periodically, but the reaction device of the present invention can quickly control the temperature of the reaction solution. By using it as a PCR reaction device, the time required for PCR can be reduced.
  • the present invention provides a method in which (A) pressing the reaction solution with a pressing member, and controlling the temperature of the reaction solution via a contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and a contact surface between the reaction solution and the pressing member.
  • the temperature control method of the present invention can be carried out using, for example, the reaction vessel of the present invention or the reaction apparatus of the present invention.
  • the reaction vessel or the reaction apparatus other than the reaction vessel of the present invention or the reaction apparatus of the present invention can be used. It can also be implemented using
  • the reaction solution in the step (a), is pressed so as to increase a contact area between the reaction solution and the reaction chamber.
  • the pressing of the reaction solution in step (a) is performed such that the contact area between the reaction solution and the reaction chamber is increased as compared to before the reaction solution is pressed.
  • the pressing of the reaction solution in the step (a) is performed, for example, so that the contact area between the reaction solution and the reaction chamber gradually or stepwise increases in accordance with the pressing of the reaction solution.
  • the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber By pressing the reaction solution so that the volume increases, heat can be efficiently transferred through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber, and the temperature of the reaction solution can be controlled more quickly. Become.
  • the reaction liquid in the step (a), is pressed so that a contact area between the reaction liquid and the pressing member increases.
  • the pressing of the reaction solution in the step (a) is performed so that, for example, the contact area between the reaction solution and the pressing member gradually or stepwise increases in accordance with the pressing of the reaction solution.
  • the reaction liquid by pressing the reaction liquid so that the contact area between the reaction liquid and the pressing member increases, heat transfer through the contact surface between the reaction liquid and the pressing member can be performed efficiently.
  • the temperature of the reaction solution can be controlled more quickly.
  • the reaction solution in the step (a), the reaction solution is pressed so that the reaction solution becomes thin.
  • the contact area between the reaction solution and the reaction chamber and the contact area between the reaction solution and the pressing member can be further increased.
  • heat can be efficiently transferred through the contact surface between the reaction solution and the reaction chamber and the contact surface between the reaction solution and the pressing member, and the temperature of the reaction solution can be controlled more quickly.
  • the temperature of the reaction solution can be controlled substantially uniformly over the entire reaction solution, and the temperature of the reaction solution can be controlled with high accuracy.
  • most of the surface area of the reaction solution can be used as a contact surface with the reaction chamber and the pressing member, whereby the gas such as air existing in the reaction chamber and the reaction solution can be separated. Since the contact area can be further reduced, it is possible to more efficiently suppress the evaporation of the reaction liquid to a gas such as air existing in the reaction chamber.
  • the reaction solution is PC This is a reaction solution for R.
  • the reaction generated in the reaction chamber is PCR.
  • PCR it is necessary to control the temperature of the reaction solution over time or periodically.However, the reaction device of the present invention can quickly control the temperature of the reaction solution. By using it as an apparatus, the time required for PCR can be reduced.
  • FIG. 2 is a top view of a reaction vessel main body according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of the lid according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views of a reaction vessel main body according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a top view of a reaction vessel main body according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views of a reaction vessel according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a bottom view of a lid member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a cover according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a reaction vessel main body according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a reaction vessel using a lid material detaching apparatus including a lid material detaching section and a reaction vessel body fixing section.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a state when a lid member is detached from a main body.
  • FIG. 12 is a sectional view of a reaction vessel according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 13 shows the state of the reaction solution during the process of attaching the lid to the reaction vessel body.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a change in the state of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state where a Peltier device is mounted on the reaction vessel according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the reaction vessel of the present invention.
  • a reaction vessel 1 As shown in FIG. 1, a reaction vessel 1 according to the present embodiment includes a reaction vessel main body 2, a lid member 3, and a heat conductive metal block 5.
  • FIG. 2 is a top view of the reaction vessel main body 2 according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a bottom view of the lid member 3 according to the present embodiment.
  • the reaction vessel body 2 has a circular bottom plate 2.
  • the reaction vessel main body 2 includes a reaction chamber 21 having an opening 211 at an upper end and capable of storing a reaction solution 4.
  • the opening 21 1 of the reaction chamber 21 is formed on the upper surface of the flat plate 24 of the reaction vessel body 2, and the reaction chamber 21 contains the reaction solution 4.
  • the space that can be formed is formed by the bottom plate portion 22 and the cylindrical portion 23 of the reaction vessel main body 2, and the reaction chamber 21 is formed in the reaction vessel main body 2 as a recess having an opening 2 11 at the upper end. ing.
  • the manner in which the reaction chamber 21 is formed in the reaction vessel body 2 can be changed as long as the reaction chamber 21 has an opening 211 at the upper end and can accommodate the reaction solution 4.
  • a circular or rectangular bottom plate 22 is formed with a cylindrical or rectangular cylindrical portion 23 erected on the upper surface thereof.
  • the formed recess may be used as the reaction chamber 21 or, as shown in FIG. 4 (b), the recess formed as a hollow inside the reaction vessel body 2 may be used as the reaction chamber 21. It is possible.
  • the opening 2 11 of the reaction chamber 21 has a circular shape, and the side surface 2 12 of the reaction chamber 21 gradually moves downward from the opening 2 11. It has a cylindrical shape with a reduced diameter, and the bottom surface 21 3 of the reaction chamber 21 is a circular flat surface. Therefore, the structure of the reaction chamber 21 has a trapezoidal longitudinal cross-section that is recessed so as to gradually decrease in diameter from the opening 2 11 downward.
  • the structure of the reaction chamber 21 can be changed as long as it has an opening 211 at the upper end and can accommodate the reaction solution 4.
  • the shape of the opening 2 11 1 and the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 may be rectangular, or the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 may be curved as shown in FIG. Is possible.
  • the structure of the reaction chamber 21 may be formed into a semicircular longitudinal cross-section that is concave so as to gradually decrease in diameter from the opening 2 11 as shown in FIG. 5 (b). As shown in FIG. 5 (c), it is also possible to maintain the same diameter downward from the opening 211 and form a depressed vertical cross-sectional rectangular shape.
  • the reaction solution 4 may be a curved surface as shown in FIG. 5 (d).
  • the area of the opening 2 11 is larger than the area of the bottom 2 13, and the reaction added from the opening 2 11
  • the structure is such that the liquid 4 can easily reach the bottom surface 2 13 as it is (without applying a force other than gravity downward to the reaction liquid 4).
  • the reaction solution 4 may adhere to the side surface 212 of the reaction chamber 21.
  • a portex mixer or the like is used to attach the reaction solution 4 to the reaction vessel body 2. By applying the vibration, the reaction solution 4 can reach the bottom surface 21 3 of the reaction chamber 21.
  • the diameter of the opening 2 11 of the reaction chamber 2 1 is not particularly limited, but is preferably 4-5 mm.
  • the depth of the reaction chamber 21 is not particularly limited, but is preferably 3 to 5 mm.
  • the diameter of the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 is not particularly limited, but is preferably 2 to 3 mm.
  • the reaction vessel main body 2 includes eight reaction chambers 21 arranged in a line.
  • the number and positions of the reaction chambers 21 provided in the reaction vessel body 2 can be changed. For example, as shown in FIG. 6, it is possible to provide a total of 96 reaction chambers 21 of 8 columns ⁇ 12 rows in the reaction vessel main body 2.
  • the number of reaction chambers provided in the reaction vessel main body 2 may be one, but it is preferable that the number is two or more from the viewpoint of sample processing efficiency. Since a sample dispenser equipped with an 8-unit nozzle unit is commercially available, when dispensing the reaction solution into the reaction chamber 21 automatically, as shown in Figs. 2 and 6, the reaction vessel The main body 2 preferably has eight reaction chambers 21 in one row.
  • the size of the reaction vessel main body 2 is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the number of the reaction chambers 21 and the like.
  • the material of the reaction vessel body 2 is not particularly limited as long as it is not corroded by the reaction solution 4 and can withstand the reaction conditions (for example, reaction temperature) generated in the reaction chamber 21.
  • Examples of the material of the reaction vessel main body 2 include a thermoplastic resin, a metal, and glass. If a thermoplastic resin is used as the material of the reaction vessel body 2, the reaction vessel body 2 can be easily molded by a conventional method such as injection molding. When the reaction temperature reaches a high temperature (for example, 90 to 100 ° C), a material having excellent heat resistance, for example, an engineering plastic (for example, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyester, etc.) may be used. preferable.
  • a high temperature for example, 90 to 100 ° C
  • an engineering plastic for example, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyester, etc.
  • reaction solution 4 contains enzymes and DNA. If the reaction chamber 21 is rare, the inner surface of the reaction chamber 21 can be treated with siliconization or the like to prevent the enzyme and DNA from adhering to the side surface 21 and the bottom surface 21 of the reaction chamber 21. .
  • the bottom plate 22, the cylindrical portion 23, and the flat plate 24 that constitute the reaction vessel body 2 have a substantially uniform thickness as shown in FIG. 1, but the bottom plate 22, the cylindrical portion 2
  • the thickness of 3 and the flat portion 24 can be changed. It is preferable that the thickness of the bottom plate portion 22 and the thickness of the cylindrical portion 23 be thin in order to quickly control the temperature of the reaction solution 4 contained in the reaction chamber 21.
  • the thickness of the bottom plate portion 22, the cylindrical portion 23, and the flat plate portion 24 is preferably 0.1 to 0.5 mm.
  • the lid member 3 includes a convex portion 36 protruding downward, a donut plate-shaped first contact portion 33 provided at the upper end of the convex portion 36, and a first It comprises a cylindrical portion 3 erected on the periphery of the close contact portion 33, and a flat plate portion 35 provided at the upper end of the cylindrical portion 34.
  • the lid 3 is provided with eight projections 36 at positions (see FIG. 2) corresponding to the reaction chamber 21 provided in the reaction vessel main body 2.
  • the number and position of the protrusions 36 in the lid member 3 can be changed according to the number and position of the reaction chambers 21 provided in the reaction vessel main body 2.
  • the convex portion 36 is provided on the lid member 3 so as to fit with a concave portion formed as the reaction chamber 21 in the reaction container main body 2, and the lid member 3 is attached to the reaction container main body 2.
  • the convex portion 36 is fitted in the concave portion formed as the reaction chamber 21 in the reaction vessel main body 2 so that the opening 2 11 of the reaction chamber 21 is sealed (see FIG. 13).
  • the convex portion 36 When the convex portion 36 is fitted with the concave portion formed as the reaction chamber 21 in the reaction vessel main body 2, the distal end portion of the convex portion 36 (the first contact portion 3 1 1 of the pressing portion 31) Is provided on the lid member 3 so as not to contact the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 (see FIG. 13). Tip of convex part 3 6 and bottom of reaction chamber 2 1 2 1 When 3 comes in contact, the contact area between the reaction solution 4 and the tip of the convex portion 36 and the contact area between the reaction solution 4 and the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 decrease, and these contact surfaces This is because it becomes difficult to control the temperature of the reaction solution 4 thus obtained. As shown in FIGS. 8 and 9, it is preferable to provide a rib 37 below the convex portion 36 in order to prevent the convex portion 36 from contacting the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21. .
  • the convex portion 36 includes a pressing portion 31 and a second contact portion 32.
  • the pressing portion 31 includes a first contact portion 3 11, a second contact portion 3 12, and a third contact portion 3 13 .
  • the first contact portion 3 1 1 1 has a disk shape as shown in FIGS. 1 and 2, and the bottom surface of the reaction chamber 2 1 with the lid 3 attached to the reaction vessel main body 2. It is provided to face 2 13.
  • the second contact portion 312 has a cylindrical shape that is erected from the periphery of the first contact portion 311 so as to gradually increase in diameter.
  • the member 3 is provided so as to face the side surface 212 of the reaction chamber 21 in a state where the material 3 is attached to the reaction container body 2.
  • the third contact portion 3 13 has a donut shape provided at the upper end of the second contact portion 3 12, and the lid 3 is attached to the reaction vessel body 2. It is provided so as to face the bottom surface 21 3 of the reaction chamber 21 in the attached state.
  • the reaction solution 4 contained in the reaction chamber 21 first comes into contact with the first contact portion 311 and then the second contact portion. It makes contact with 312 and finally with the third contact 311 (see Figure 13). That is, the pressing portion 31 is provided on the lid member 3 so as to press the reaction solution 4 while increasing the contact area with the reaction solution 4. Depending on the amount of the reaction solution 4 contained in the reaction chamber 21, the reaction solution 4 does not contact the second contact portion 3 12 and the third contact portion 3 13, or the reaction solution 4 In some cases, the third contact portion 3 1 3 may not contact.
  • the contact area between the reaction solution 4 and the gas such as air existing in the reaction chamber 21 can be reduced, whereby Since the evaporation of the reaction solution 4 can be suppressed, the pressing portion 3 1 is provided on the cover member 3 so that the reaction solution 4 and the third contact portion 3 1 3 come into contact with each other from the viewpoint of suppressing the evaporation of the reaction solution 4. Is preferred.
  • the pressing portion 31 is provided on the lid member 3 so as to be able to press the reaction solution 4 contained in the reaction chamber 21 in the process of attaching the lid member 3 to the reaction vessel main body 2.
  • the pressing portion 31 enters the inside of the reaction chamber 21 and comes into contact with the reaction liquid 4 contained in the reaction chamber 21. Press the reaction solution 4 (see Fig. 13).
  • the cover 3 is attached to the reaction container body 2 in the process of being applied to the pressing portion 31.
  • the reaction solution 4 contained in the reaction chamber 21 can be pressed.
  • the pressing portion 31 is provided on the lid member 3 so that the reaction solution 4 can be made thin when the lid member 3 is attached to the reaction vessel main body 2. That is, when the lid 3 is attached to the reaction vessel main body 2, the pressing portion 3 1 is formed between the first contact portion 3 1 1 of the pressing portion 3 1 and the bottom surface 2 1 3 of the reaction chamber 2 1.
  • the cover 3 is provided so that the distance and the distance between the second contact portion 3 1 2 of the pressing portion 3 1 and the side surface 2 1 2 of the reaction chamber 2 1 are shortened.
  • Reaction solution 4 Are between the first contact portion 3 1 1 of the pressing portion 3 1 and the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 and the second contact portion 3 1 2 of the pressing portion 3 1 and the side surface 2 of the reaction chamber 21.
  • the thin film exists between them and 12 (see Fig. 13).
  • the distance between the first contact portion 3 1 1 and the bottom surface 2 1 3 of the reaction chamber 2 1 and the distance between the second contact portion 3 1 2 and the side surface 2 1 2 of the reaction chamber 2 1 that is, The thickness of the reaction solution 4 is preferably 0.1 to 0.5 mm, the distance between the first contact portion 3 11 1 and the bottom surface 21 3 of the reaction chamber 21 and the second contact portion 3 It is further preferable that the distance (ie, the thickness of the thin reaction solution 4) between 1 2 and the side surface 2 12 of the reaction chamber 21 is uniform.
  • the structure of the pressing portion 31 can be changed as long as the reaction solution 4 accommodated in the reaction chamber 21 can be pressed.
  • the first contact portion 311 of the pressing portion 3 1 may be formed in a rectangular plate shape
  • the lower surface of the first contact portion 3 1 1 1 may be formed as a curved surface
  • the second contact portion 3 1 2 Can be formed in a cylindrical shape or a rectangular tube shape maintaining the same diameter upward from the peripheral edge of the first contact portion 311.
  • a rib 37 may be provided below the pressing portion 31.
  • the ribs 37 are arranged in a cross shape from the peripheral portion of the first contact portion 311 to the lower portion of the second contact portion 312. Four can be provided.
  • the rib 37 serves to prevent contact between the convex portion 36 and the bottom surface 21 of the reaction chamber 21 and also serves as a spacer forming a space where the reaction solution 4 exists. . Further, the ribs 37 react with the distance between the first contact portion 3 1 1 of the pressing portion 3 1 and the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 and the second contact portion 3 1 2 of the pressing portion 3 1.
  • the size of the rib 37 is preferably large enough to make the reaction solution 4 thin.
  • the rib 37 is preferably provided so as not to divide the reaction solution 4. This is because if the reaction solution 4 is divided, the efficiency of the reaction generated in the reaction chamber 21 is reduced.
  • the number, shape, structure, position, etc. of the ribs 37 can be changed.
  • the number of the ribs 37 should be three as shown in FIG. 8 (b), or only the first contact part 3 11 or the second contact part 3 1 2 of the pressing part 31 should be provided. Is possible.
  • the rib 37 can be provided on one or both of the bottom surface 2 13 and the side surface 2 12 of the reaction chamber 21. Also, the rib 37 can be omitted.
  • the second contact portion 32 has a cylindrical shape provided so as to gradually increase its diameter upward from the periphery of the third contact portion 3113 of the pressing portion 31. And is continuous with the first contact portion 33 at the upper end thereof.
  • the second contact portion 3 2 is provided so as to be able to adhere to the side surface 212 of the reaction chamber 21 in the process of attaching the lid member 3 to the reaction vessel main body 2 and in the attached state. I have.
  • the structure, size, and the like of the second contact portion 32 can be changed within a range in which the second contact portion 32 can adhere to the side surface 212 of the reaction chamber 21.
  • the second contact portion 32 may be provided so as not to be continuous with the first contact portion 33 as shown in FIG. 7 (a), or the reaction chamber 2 may be provided as shown in FIG. 7 (b). It is possible to provide such that the side surface 2 1 2 is in line contact rather than surface contact.
  • the first contact portion 3 3 is provided with the cover member 3 attached to the reaction vessel body 2, and the peripheral portion 2 4 1 of the opening 2 11 of the reaction chamber 21 (the flat plate of the reaction vessel body 2). It is provided on the lid member 3 so that it can be in close contact with the upper surface of the part 24 and around the opening part 211 of the reaction chamber 21.
  • the structure, size, and the like of the first contact portion 33 can be changed within a range in which the first contact portion 33 can be in close contact with the peripheral portion 241 of the opening portion 211 of the reaction chamber 21.
  • a concave portion 25 is provided in the peripheral portion 24 1 of the opening portion 21 1 of the reaction chamber 21, and the concave portion 25 is fitted in the first contact portion 33.
  • a convex portion 26 is provided on the peripheral portion 24 1 of the opening portion 21 of the reaction chamber 21 as shown in FIG. 10 (b). It is possible to provide a concave portion 39 that can fit with the convex portion 26 in the attachment portion 33.
  • the flat portion 35 of the lid 3 can be used as a lifting portion that can lift the lid 3. For example, it is possible to hold and lift the flat plate portion 35 and detach the lid 3 attached to the reaction vessel main body 2 from the reaction vessel main body 2. Further, as shown in FIG. 11, the lid 3 is lifted by a lid detaching device having a lid detaching section 6 and a reaction vessel main body fixing section 7, and the lid 3 attached to the reaction vessel main body 2 is reacted. It can be detached from the container body 2.
  • the lid-removing part 6 of the lid-removing device is inserted between the flat part 35 of the lid 3 and the flat part 24 of the reaction vessel main body 2, and comes into contact with the lower surface of the flat part 35 of the lid 3. Then, lift the flat plate part 35 of the lid member 3.
  • the reaction vessel main body fixing portion 7 of the lid material removing device is inserted between the flat plate portion 35 of the lid material 3 and the flat plate portion 24 of the reaction vessel main body 2, and is connected to the upper surface of the flat plate portion 24 of the reaction vessel main body 2. Then, the reactor body 2 is fixed.
  • the structure, size, etc. of the lid material attaching / detaching portion 6 and the reaction vessel fixing portion 7 of the lid material attaching / detaching apparatus are determined by the structure, size, etc. Changes can be made accordingly.
  • the structure, size, and the like of the flat plate portion 35 can be changed.
  • the flat plate portion 35 can be changed as long as it can be used as a lifting portion that can lift the lid member 3, and can have a structure other than a flat plate.
  • the cylindrical portion 34 of the lid 3 Between the flat portion 35 of the lid 3 and the flat portion 24 of the reaction vessel body 2, there is a space formed by the cylindrical portion 34 of the lid 3, and this space allows the lid to be formed.
  • the flat plate portion 35 of the lid material 3 When the material 3 is lifted, the flat plate portion 35 of the lid material 3 is easily gripped, and the lid material attaching / detaching portion 6 of the lid material attaching / detaching device and the reaction vessel main body fixing portion 7 are easily inserted.
  • the structure, size, etc. of the cylindrical portion 34 can be changed.
  • the structure of the lid member 3 can be changed as long as the opening portion 211 of the reaction chamber 21 can be sealed and the pressing portion 31 that can press the reaction solution 4 contained in the reaction chamber 21 can be provided. It is.
  • a second contact is made to the pressing portion 31 of the lid member 3.
  • the first contact portion 311 and the second contact portion 32 can be continuous without providing the contact portion 312 and the third contact portion 313.
  • the third contact part 3 13 and the first contact part 33 may be continuous without providing the second contact part 32 on the lid member 3. It is possible. However, from the viewpoint of increasing the degree of sealing of the reaction chamber 4, it is preferable to provide the second contact portion 32.
  • the first contact portion 33 and the flat plate portion 35 can be continuous without providing the tubular portion 34.
  • the material of the lid member 3 is not particularly limited as long as it is not corroded by the reaction solution 4 and can withstand the reaction conditions (for example, reaction temperature) generated in the reaction chamber 21.
  • the material of the lid member 3 include plastic, metal, and glass. If a thermoplastic is used as the material of the lid member 3, the lid member 3 can be easily formed by a conventional method such as injection molding. If the reaction temperature reaches a high temperature (for example, 90 to 100 ° C), use a material with excellent heat resistance, for example, engineering plastics (for example, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyester, etc.). Is preferred.
  • the size of the lid member 3 is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the size of the reaction vessel main body 2 and the like.
  • the thickness of the lid 3 is not particularly limited, but it is preferable to reduce the thickness of the lid 3 from the viewpoint of increasing the efficiency of heat transfer.
  • the plate thickness of the lid member 3 is preferably 0.1 to 0.5 mm.
  • the reaction vessel 1 is provided with two heat conductive metal blocks 5. One of them is provided on lid 3 and the other is It is provided on the reaction vessel main body 2.
  • the heat conductive metal block 5 provided on the lid 3 has a convex portion projecting downward, and the convex portion is formed inside the convex portion 36 of the lid 3. Is provided so as to be fitted with the concave portion formed in the second member.
  • the contact surface between the heat conductive metal block 5 and the reaction vessel main body 2 and the contact surface between the heat conductive metal block 5 and the lid 3 can be formed.
  • the reaction liquid 4 is formed through the contact surface between the reaction liquid 4 and the reaction vessel main body 2 and the contact surface between the reaction liquid 4 and the lid 3. It is possible to control the temperature.
  • the temperature control device to be mounted on the heat conductive metal block 5 a commercially available temperature control device can be used.
  • the temperature controller may be provided so as to control the temperature of the reaction vessel main body 2 and the lid 3, and the temperature controller may be directly mounted on the reaction vessel main body 2 and the lid 3.
  • the cooling / heating means of the temperature control device is not particularly limited, and for example, a Peltier element or the like can be used.
  • a Peltier element is used as the cooling and heating means of the temperature control device, for example, as shown in FIG. 14, the Peltier element 8 is brought into contact with the lower surface of the heat conductive metal block 5 provided on the lower surface of the reaction vessel main body 2.
  • the Peltier element 8 into contact with the upper surface of the heat conductive metal block 5 provided on the upper surface of the lid 3, it is possible to quickly control the temperature of the reaction vessel body 2 and the lid 3. Become.
  • the structure, size and the like of the heat conductive block 5 can be changed.
  • Thermal conductivity By increasing the contact area between the metal block 5 and the reaction vessel body 2 and the lid 3, it becomes possible to quickly control the temperature of the reaction vessel body 2 and the lid 3, so that heat conduction is achieved.
  • the conductive metal block 5 has a structure in which the contact area between the reaction vessel main body 2 and the lid member 3 is large.
  • the heat conductive block 5 can be provided only on the lid member 3 or can be provided only on the reaction vessel body 2. It is also possible that the heat conductive block 5 is not provided on the lid 3 or the reaction vessel body 2.
  • the heat conductive metal block 5 can be appropriately changed in its structure, size, etc., so as to serve as a heat exchanger, as a holder for supporting the reaction vessel body 2, and as a reaction vessel body 2. It is also possible to serve as a pressure member for pressing the lid material 3 when the lid material 3 is applied to the cover.
  • the material of the heat conductive metal block 5 is not particularly limited as long as it is a metal having heat conductivity, but is preferably a metal having good heat conductivity such as aluminum, copper, and iron. Further, the material of the heat conductive metal block 5 may be an alloy of two or more heat conductive metals.
  • FIG. 13 is a diagram showing a change in the state of the reaction solution 4 in the process of attaching the lid member 3 to the reaction vessel main body 2.
  • the pressing portion 3 1 is not in contact with the reaction solution 4, and the reaction solution 4 is not in the reaction chamber 2. It is in contact only with the side 2 1 2 and the bottom 2 1 3 of 1. At this time, the contact area between the reaction solution 4 and the side surface 2 12 and the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 21 is kept constant.
  • the first contact portion 3 1 1 of the pressing portion 3 1 comes into contact with the upper surface of the reaction solution 4, as shown in FIG. 13 (c), the first contact portion 3 1 1 of the lid 3 is Press 4.
  • the liquid level of the reaction liquid 4 rises, and the second contact part 3 1 2 of the pressing part 31 comes into contact with the reaction liquid 4 to press the reaction liquid 4, and the reaction liquid 4
  • the contact area with the side surface 2 12 of the reaction chamber 21 increases.
  • the pressing by the first contact part 3 1 1 and the second contact part 3 1 2 is continued, the liquid level of the reaction liquid 4 further rises, and the contact area between the reaction liquid 4 and the second contact part 3 1 2 Further, the contact area between the reaction solution 4 and the side surface 212 of the reaction chamber 21 further increases.
  • the third contact portion 3 13 of the pressing portion 31 also comes into contact with the reaction solution 4 and presses the reaction solution 4.
  • the pressing portion 31 presses the reaction solution 4 while increasing the contact area with the reaction solution 4, and the reaction solution 4 and the side surface 2 of the reaction chamber 21 follow the pressing of the reaction solution 4 by the pressing portion 31.
  • the contact area with 12 increases.
  • the pressing of the reaction solution 4 by the pressing portion 3 1 may be terminated at that time, and furthermore, the reaction solution 4 The pressing may be continued.
  • the pressurizing of the lid 3 is required.
  • gas such as air existing in the reaction chamber 21 is passed through the second contact portion 32 and the first contact portion 33 to the reaction chamber. 2 1 Can be exhausted outside. At this time, the degree of adhesion between the second contact part 3 and the side surface 21 2 of the reaction chamber 21 and the degree of contact between the first contact part 33 and the flat plate part 24 of the reaction vessel body 2 are perfect.
  • the degree of adhesion is such that gas such as air existing in the reaction chamber 21 can be exhausted to the outside of the reaction chamber 21 by pressurizing the lid member 3.
  • the pressure of the lid 3 causes It is possible to achieve a degree of closeness that allows air or the like existing in the reaction chamber 21 to be exhausted to the outside of the reaction chamber 21.
  • the reaction solution 4 is applied to the pressing portion 31 of the lid 3 and the side surface 21 of the reaction chamber 21. 2 and the bottom surface 2 1 3.
  • the temperature control of the reaction solution 4 is performed by attaching the lid 3 to the reaction vessel body 2 and then contacting the contact surface between the pressing portion 31 and the reaction solution 4 and the contact between the reaction chamber 21 and the reaction solution 4. Through the surface. However, if the first contact portion 3 1 1 of the pressing portion 3 1 comes into contact with the upper surface of the reaction liquid 4, the temperature of the reaction liquid 4 in the process of attaching the lid 3 to the reaction vessel body 2. It is also possible to perform control.
  • the reaction solution 4 can be appropriately selected depending on the desired reaction to be generated in the reaction chamber 21.
  • the reaction to be performed in the reaction vessel 1 is not particularly limited, but is preferably used for a reaction that requires adjusting the reaction temperature when the reaction proceeds. Adjusting the reaction temperature includes maintaining the reaction temperature within a certain range, changing the reaction temperature over time or periodically, and the like. Enzymatic reactions, PCR, and the like can be exemplified as reactions requiring a reaction temperature to be adjusted when the reaction proceeds. Since enzymes are proteins and may be denatured by extreme heat, enzymatic reactions require control of the reaction temperature when the reaction proceeds.
  • the temperature at which the type II double-stranded DNA dissociates into single-stranded DNA the temperature at which the oligonucleotide primer is integrated with the dissociated single-stranded DNA, the primer site It is necessary to change over time and periodically to three temperatures, the temperature at which complementary DNA strands are synthesized from.
  • the reaction vessel 1 is particularly suitable for a reaction requiring a multi-stage temperature control such as a PC scale.
  • the reaction solution 4 is a reaction solution for PCR.
  • the reaction solution for PCR typically, H 2 0, buffer , MgCl 2 , dNTP mix, primers, type I DNA, Tag polymerase and the like.
  • a fluorescent dye such as ethidium ore, SYBR Green I, or Pico Green to Reaction Solution 4. Since these fluorescent dyes interact with DNA, the fluorescence emitted by the fluorescent dye can be detected using a CCD camera, a microplate reader for fluorescence detection, a spectrofluorometer, etc. The amount of DNA generated by PCR can be quantified.
  • dNTPs mix labeled with radioisotope (e.g. [o! _ 32 P] d CTP) Hey You may.
  • the amount of the reaction solution 4 is not particularly limited as long as it can be accommodated in the reaction chamber 21.
  • the amount of the reaction solution 4 is preferably 2 to 501111.
  • the diameter of the opening 21 1 of the reaction chamber 21 is 4 mm
  • the depth of the reaction chamber 21 is 3 mm
  • the diameter of the bottom 2 13 of the reaction chamber 21 is 2 mm
  • the first contact part 3 1 1 The distance between the bottom surface 2 13 of the reaction chamber 2 1 and the distance between the second contact portion 3 1 2 and the side surface 2 1 2 of the reaction chamber 2 1 (that is, the thickness of the thin reaction solution 4) is approximately
  • the amount of the reaction solution 4 is preferably 2 to 41, and more preferably about 31.
  • the diameter of the opening 2 1 1 of the reaction chamber 2 1 is 4 mm
  • the depth of the reaction chamber 2 1 is 3 mm
  • the diameter of the bottom 2 13 of the reaction chamber 2 1 is 2 mm
  • the first contact section 3 1 1 Distance between the bottom surface 2 1 3 of the reaction chamber 2 1 and the distance between the second contact portion 3 1 2 and the side surface 2 1 2 of the reaction chamber 2 1 (that is, the thickness of the thin reaction solution 4) ) Is about 0.5 mm
  • the amount of the reaction solution 4 is preferably 15 to 171, and more preferably about 161.
  • the diameter of the opening 2 11 of the reaction chamber 21 is 5 mm
  • the depth of the reaction chamber 21 is 5 mm.
  • the amount of the reaction solution 4 is preferably 6 to 8 ⁇ 1. And more preferably about 71.
  • the diameter of the opening 2 11 of the reaction chamber 2 1 is 5 mm
  • the depth of the reaction chamber 21 is 5 mm
  • the diameter of the bottom 2 13 of the reaction chamber 21 is 3 mm
  • the first contact section 3 Distance between 1 1 and bottom 2 1 3 of reaction chamber 2 1 and distance between second contact 3 1 2 and side 2 1 2 of reaction chamber 2 1 that is, thickness of thin reaction solution 4
  • the amount of the reaction solution 4 is preferably 34 to 361, more preferably about 351.
  • centrifugation is not indispensable when accommodating the reaction solution in the reaction chamber, the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber can be quickly controlled, and the reaction solution is accommodated in the reaction chamber.
  • a reaction container capable of allowing a reaction to proceed even when the amount of a reaction solution is very small.
  • a reactor using the above-mentioned reaction vessel.
  • a method for controlling the temperature of a reaction solution which can quickly control the temperature of the reaction solution accommodated in the reaction chamber.

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Description

明 細 書 反応容器、 反応装置および反応液の温度制御方法 技術分野
本発明は、 反応容器 （特に、 温度制御が必要な反応に好適に使用し得 る反応容器） および該反応容器を利用した反応装置、 並びに反応液の温 度制御方法に関する。 背景技術
ポリメラ一ゼ連鎖反応 （以下 「P CR」 という。） は、 耐熱性ポリメラ —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。
P CRの原理は、 標的 DN A配列を含む 2本鎖 DN A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 DN Aに正方向および 逆方向のプライマーがァニーリングする温度に維持する第 2段階と、 D NA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段階に設定したサ一マルプロフィール （ 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 DN A配列を含む 2本鎖 DN Aと過剰量の 1対のプライ マ一と耐熱性ポリメラーゼとを含む反応液を、 9 5 °Cで 3 0秒、 6 5°C で 3 0秒、 7 2 で 1分を 1サィクルとして3 0〜40サイクル反応さ せることにより P C Rを進行させることができる。 9 5°Cでは 2本鎖 D NA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 6 5 °C ) に冷却すると、 プライマ一と 1 本鎖 D N Aとがアニーリングする。 次いで、 ポリメラ一ゼの反応温度 （ 上記例では 7 2 °C ) に上昇させると、 ポリメラ一ゼによる D N A合成反 応が進行する。
このように、 P C Rにおいては反応液の温度制御が重要であるので、 P C R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 イク口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 D N Aの解離）、 冷却 （プライマ一のァ 二一リング）、 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または固相のィンキュベータ一に順次 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 D N A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 P C R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、 P C R用マイクロタイ タープレート （9 6ゥエル） を用いて 9 6検体の P C R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 （細胞からの核酸の 抽出）、 P C Rによる標的核酸の増幅、 標的核酸の解析、 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 つている。 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 P C Rに要する時間を出来るだけ 短縮すること、 第二に P C Rに要する検体の量を出来るだけ少量にする ことが必要となる。
しかし、 従来の P C R用反応装置および P C R用反応容器は、 9 5 °C で 3 0秒、 6 5 °Cで 3 0秒、 7 2 °Cで 1分を 1サイクルとして 3 0〜4 0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 P C Rを実施 することを目的としているため、 従来の P C R用反応装置および P C R 用反応容器を用いて、 P C R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 P C R用反応装置お よび P C R用反応容器を用いて、 9 5 t:で 3 0秒、 6 5 °Cで 3 0秒、 7 2 °Cで 1分を 1サイクルとして 3 0〜4 0サイクル反応させた場合には 、 P C R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 P C R用反応装置および P C R用反応容器において、 検 体 （反応液） の量が少なすぎると、 P C R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、 P C R が進行する反応室 （例えば、 マイクロチューブ、 マイクロタイ夕ープレ 一トのゥエル） 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 のゥエルの上部）、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。 一般に、 反応液中の溶媒の蒸発を防止するため、 ミネラル オイル等を反応液上に重層することが行なわれているが、 反応液が微量 になると反応後にミネラルオイル下の反応液をサンプリングすることが 困難となる。 従って、 従来の P C R用反応装置および P C R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 いマイクロキヤ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 トサイクラ一 （LightCycler) (Roche Mole cular 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ヤビラリ一を利用することによって、 約 20°C/秒の温度制御が可能となり、 1サイクルに 3 0〜 6 0秒程度し か要せず、 3 0サイクルを 1 5〜 3 0分程度で完了することができる。 また、 マイクロキヤビラリ一を利用することによって 5〜 2 0 l程度 の微量の反応液を用いた P C Rを実現することができる。
このように、 P CR用反応容器としてマイクロキヤピラリーを用いた P C R用反応装置は、 反応液の迅速な温度制御によって P C Rに要する 時間を短縮できるとともに、 P C Rに要する反応液の量を微量とするこ とができるので、 P C Rを単独で実施する際には極めて有用である。 発明の開示
P CR用反応容器としてマイクロキヤビラリ一を用いた P CR用反応 装置では、 マイクロキヤピラリーに反応液を封入する際に、 ガラスキヤ 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ヤピラリー内へ移動させ、 その後、 各キヤ 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、 マイクロキヤビラリーに反応液を封入する際に空気が混入すると 、 P CRの過程で加熱により空気が膨張し、 マイクロキヤピラリー内を 反応液が移動して P C Rの増幅効率の低下等を引き起こすため、 マイク 口キヤビラリ一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、 P C R用反応容器としてマイクロキヤピラリーを用いた P C R用反応装置を、 標的核酸を含む試料の調製 （細胞からの核酸の抽出） 、 P C Rによる標的核酸の増幅、 標的核酸の解析、 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。
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 を必須とせず、 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る反応容器を提供することにある。
また、 本発明の第二の目的は、 上記反応容器を利用した反応装置を提 供することにある。
さらに、 本発明の第三の目的は、 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反応液の温度制御方法を提供することにあ る。
( 1 ) 上記第一の目的を達成するために、 本発明は、 上端に開口部を有 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る反応容器であって、 前記蓋材が、 前 記反応室に収容された反応液を押圧し得る押圧部を有することを特徴と する反応容器を提供する。
本発明の反応容器において、 反応室は、 上端に開口部を有し反応液を 収容し得るものであり、 反応液は、 反応室の上端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試薬等が含ま れる。 本発明の反応容器においては、 反応液が反応室に収容された後、 蓋材が反応容器本体に被着される。
本発明の反応容器において、 反応室は、 上端に開口部を有し反応液を 収容し得るものであればよく、 反応室の構造は特に限定されるものでは ない。 本発明の反応容器において、 反応室がキヤビラリ一 （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。 本発明の反応容器は、 反応容器本体に蓋材を被着 すると、 蓋材の押圧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を押圧するようになっているので、 反応室は蓋 材の押圧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、 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 キヤ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。 本発明の反応容器において、 蓋材は、 反応室の開口部を封止し得るも のであり、 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。 これによつて、 反応室に収容された反応液へのコ ン夕ミネ一ションを防止でき、 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に混入することを防止することができ、 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。
本発明の反応容器において、 蓋材は、 反応室に収容された反応液を押 圧し得る押圧部を有するものであり、 蓋材が反応容器本体に被着される と、 蓋材の押圧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し、 該反応液を押圧する。 蓋材の押圧部は、 蓋材が反応容器本体に被着される過程および Z7または被着された状態に おいて、 反応液を押圧し得るように設けられている。 従って、 蓋材が反 応容器本体に被着される過程および/または被着された状態において、 反応室に収容された反応液は、 反応室との接触面を有するとともに、 蓋 材との接触面を有するようになる。 これによつて、 反応液と反応室との 接触面を介した熱移動だけでなく、 反応液と蓋材との接触面を介した熱 移動も可能となるため、 反応液を押圧する前よりも迅速に反応液の温度 を制御することが可能となる。 例えば、 反応室および蓋材の温度を上昇 させることにより、 反応液と反応室との接触面および反応液と蓋材との 接触面を介して、 反応室および蓋材から反応液へ熱を移動させ、 反応液 の温度を上昇させることができる。 また、 反応室および蓋材の温度を降 下させることにより、 反応液と反応室との接触面および反応液と蓋材と の接触面を介して、 反応液から反応室および盖材へ熱を移動させ、 反応 液の温度を降下させることができる。
本発明の反応容器において、 盖材の押圧部は、 蓋材が反応容器本体に 被着される過程および/または被着された状態において反応液を押圧し 得る限り、 反応液と一定の接触面を維持した状態で反応液を押圧するよ うに設けられていてもよいし、 反応液との接触面を増加させながら反応 液を押圧するように設けられていてもよい。
本発明の反応容器において、 蓋材が反応容器本体に被着されると、 蓋 材の押圧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の押 圧部は、 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。 これによつて、 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可能となる。
本発明の反応容器においては、 反応室内において目的とする反応を生 じさせる。 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、 主として、 反応液 と反応室との接触面および反応液と蓋材との接触面を介した熱移動によ り行われる。 反応室内に空気等の気体が存在する場合には、 空気等の気 体を介した熱移動も起こり得る。 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。 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、 反応液と反応室との接触面お よび反応液と蓋材と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。 反応液の温度制御は、 蓋材が反応容器本体に被着さ れる前および/または被着される過程においても行なうことができる。 蓋材が反応容器本体に被着される前においては、 反応液と反応室との接 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。 蓋材 が反応容器本体に被着される過程においては、 反応液と反応室との接触 面および （蓋材の押圧部が反応液を押圧する状態であれば） 反応液と蓋 材と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、 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、 進行または停止させる際 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ま たは経時的に制御する必要がある反応 （例えば P C R ) 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、 および反応液の温度を維持することの両者 が含まれる。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記押圧部が、 前記反 応液の押圧により前記反応液と前記反応室との接触面積を増加させ得る ように、 前記蓋材に設けられている。 ここで、 「反応液と反応室との接触 面積を増加させる」 とは、 反応液が押圧される前と比較して反応液と反 応室との接触面積を増加させることを意味し、 例えば、 反応液と反応室 との接触面積を反応液の押圧に従って漸次または段階的に増加させるこ とが含まれる。 この態様においては、 反応液の押圧によって反応液と反 応室との接触面積を増加させることにより、 反応液と反応室との接触面 を介した熱移動を効率よく行なうことができ、 これによつて反応液の温 度をより迅速に制御することが可能となる。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記押圧部が、 前記反 応液の押圧により前記反応液と前記押圧部との接触面積を増加させ得る ように、 前記蓋材に設けられている。 ここで、 「反応液と押圧部との接触 面積を増加させる」 ことには、 反応液と押圧部との接触面積を反応液の 押圧に従って漸次または段階的に増加させることが含まれる。 この態様 においては、 反応液の押圧によって反応液と押圧部との接触面積を増加 させることにより、 反応液と押圧部との接触面を介した熱移動を効率よ く行なうことができ、 これによつて反応液の温度をより迅速に制御する ことが可能となる。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記押圧部が、 前記反 応室の押圧により前記反応液を薄状とし得るように、 前記蓋材に設けら れている。 この態様においては、 反応液が薄状となる程度まで反応液を 押圧することによって、 反応液と反応室との接触面積および反応液と蓋 材との接触面積をより一層増加させることができる。 これによつて、 反 応液と反応室との接触面および反応液と蓋材との接触面積を介した熱移 動を効率よく行なうことができ、 反応液の温度をより迅速に制御するこ とが可能となる。 また、 この態様においては、 反応液の温度制御を反応 液全体に対してほぼ均一に行なうことができ、 反応液の温度を精度よく 制御することが可能となる。 さらに、 この態様においては、 反応液の表 面積のうち大部分を反応室および蓋材との接触面にすることができ、 こ れによって、 反応室に存在する空気等の気体と反応液との接触面積をよ り一層減少させることができるので、 反応室内に存在する空気等の気体 への反応液の蒸発をより効率よく抑制することが可能となる。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記蓋材が、 前記反応 室の開口部の周部と密着し得る第一の密着部を有する。 この態様におい ては、 蓋材が反応容器本体に被着された状態において、 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、 反応室が密封される。 これによつて、 盖材が反応容器本体に被着された状態における反応液へ のコンタミネ一ションを防止することができる。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記蓋材が、 前記反応 室の内面と密着し得る第二の密着部を有する。 この態様においては、 蓋 材が反応容器本体に被着される過程および Zまたは被着された状態にお いて、 蓋材が有する第二の密着部と反応室の内面とが密着し、 反応室が 密閉される。 これによつて、 蓋材が反応容器本体に被着される過程およ び Zまたは被着された状態における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。 さらに、 蓋材が反応容器本体に被着される過程お よびノまたは被着された状態において、 押圧により反応液が反応室の開 口部から反応室外に押出されることを防止することもできる。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記蓋材が、 前記蓋材 を持ち上げ得る持ち上げ部を有する。 この態様においては、 持ち上げ部 を持ち上げることによって、 反応容器本体に被着した蓋材を反応容器か ら容易に脱着させることができる。 反応容器本体からの蓋材の脱着は、 例えば、 反応室内で目的の反応を生じさせた後に行ない、 これによつて 目的の反応によって生じた反応産物を回収することが可能となる。
本発明の反応容器の好ましい態様において、 前記反応容器は、 前記反 応容器本体および/または前記蓋材と接触するように設けられた熱伝導 性金属ブロックをさらに備える。 この態様においては、 反応容器本体と 熱伝導性金属プロック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プロック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、 反応液と反応容器本体との接触面および反応 液と蓋材との接触面を介して、 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は、 反応容器本体および蓋材の形状に従って 容易に成形できるので、 反応容器本体と熱伝導性金属ブロックとの接触 面積および蓋材と熱伝導性金属プロックとの接触面積を大きくすること が可能であり、 これによつて熱伝導性金属ブロックを介した熱移動を効 率よく行なうことができ、 反応容器本体および蓋材の温度を迅速に制御 することが可能となる。 熱伝導性金属ブロックは、 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。
本発明の反応容器の好ましい態様においては、 前記反応液が P C R用 反応液であって、 前記反応容器が P C R用反応容器である。 この態様に おいて、 反応室内で生じさせる反応は P C Rである。 P C Rは、 反応液 の温度を経時的また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 P C R用反応容器として使用することにより、 P C Rに要する時間 を短縮することが可能となる。 また、 P C Rは、 非常に微量の铸型 D N Aを増幅する技術であるため、 他の D N A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 P C R用反応容器とし て使用することにより、 P C Rを精度よく行なうことが可能となる。 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 P C R用反応容器として使用す ることにより、 P C R用反応液が微量であっても P C Rを進行させるこ とが可能である。
( 2 ) 上記第二の目的を達成するために、 本発明は、 本発明の反応容器 と温度制御装置とを備える反応装置であって、 前記温度制御装置が、 前 記反応室および前記蓋材の温度を制御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を提供する。
本発明の反応装置においては、 温度制御装置によって反応室および蓋 材の温度を制御することにより、 反応液と反応室との接触面および反応 液と蓋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可 能である。 温度制御装置による反応室および蓋材の温度制御は、 例えば 、 温度制御装置と反応室との接触面および温度制御装置と蓋材との接触 面を介して行なうことができる。 また、 本発明の反応容器において、 反 応容器本体および Zまたは蓋材と接触するように熱伝導性金属プロック が設けられている場合には、 熱伝導性金属ブロックを介して、 反応室お よびノまたは蓋材の温度制御を行なうことができる。
本発明の反応装置においては、 反応液が存在する空間を構成する蓋材 および反応容器本体の温度を制御することにより、 反応液が存在する空 間全体の温度を制御することができる。 これによつて、 仮に反応室内に 存在する空気中へ反応液が蒸発したとしても、 蒸発した反応液が液化し て反応液が漸次蒸発することを防止することができ、 反応液が微量であ つても反応を進行させることが可能となる。
本発明の反応装置の好ましい態様において、 前記反応装置は、 前記反 応容器本体に被着した前記蓋材を前記反応容器本体から脱着させ得る蓋 材脱着装置をさらに備える。 この態様においては、 蓋材脱着装置により 反応容器本体に被着した蓋材を反応容器から容易に脱着させることがで きる。 本発明の反応容器の蓋材が、 蓋材を持ち上げ得る持ち上げ部を有 する場合には、 該持ち上げ部に蓋材脱着装置を装着することができる。 反応容器本体からの蓋材の脱着は、 例えば、 反応室内で目的の反応を生 じさせた後に行ない、 これによつて目的の反応によって生じた反応産物 を回収することが可能となる。
本発明の反応装置の好ましい態様においては、 前記反応容器が P C R 用反応容器であって、 前記反応装置が P C R用反応装置である。 この態 様において、 反応室内で生じさせる反応は P C Rである。 P C Rは、 反 応液の温度を経時的または周期的に制御する必要があるが、 本発明の反 応装置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 応装置を P C R用反応装置として使用することにより、 P C Rに要する 時間を短縮することができる。
( 3 ) 上記第三の目的を達成するために、 本発明は、 反応室に収容され た反応液を押圧部材で押圧する工程 （a ) と、 前記反応液と前記反応室 との接触面および前記反応液と前記押圧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 ) とを含むことを特徴とする反応液の温 度制御方法を提供する。
本発明の温度制御方法では、 工程 （a ) において、 反応室に収容され た反応液を押圧部材で押圧することにより、 反応室に収容された反応液 が、 反応室との接触面とともに押圧部材との接触面も有するようになる 。 これによつて、 反応液と反応室との接触面を介した熱移動だけでなく 、 反応液と蓋材との接触面を介した熱移動も可能となる。 従って、 工程 ( b ) において、 反応液と反応室との接触面および反応液と押圧部材と の接触面を介して反応液の温度を制御することにより、 反応液を押圧す る前よりも迅速に反応液の温度を制御することが可能となる。 工程 （b ) における反応液の温度制御は、 反応液が押圧部材との接触面を有する 限り、 反応液を押圧部材で押圧しながら行なってもよいし、 反応液を押 圧部材で押圧した後に行なってもよい。
本発明の温度制御方法は、 例えば、 本発明の反応容器または本発明の 反応装置を使用して実施することができるが、 本発明の反応容器または 本発明の反応装置以外の反応容器または反応装置を使用しても実施する ことができる。
本発明の温度制御方法の好ましい態様においては、 前記工程 （a ) に おいて、 前記反応液と前記反応室との接触面積が増加するように、 前記 反応液を押圧する。 この態様においては、 工程 （a ) における反応液の 押圧を、 反応液と反応室との接触面積が反応液の押圧前と比較して増加 するように行なう。 工程 （a ) における反応液の押圧は、 例えば、 反応 液と反応室との接触面積が反応液の押圧に従って漸次または段階的に増 加するように行なう。 この態様においては、 反応液と反応室との接触面 積が増加するように反応液を押圧することによって、 反応液と反応室と の接触面を介した熱移動を効率よく行なうことができ、 反応液の温度を より迅速に制御することが可能となる。
本発明の温度制御方法の好ましい態様においては、 前記工程 （a ) に おいて、 前記反応液と前記押圧部材との接触面積が増加するように、 前 記反応液を押圧する。 この態様においては、 工程 （a ) における反応液 の押圧を、 例えば、 反応液と押圧部材との接触面積が反応液の押圧に従 つて漸次または段階的に増加するように行なう。 この態様においては、 反応液と押圧部材との接触面積が増加するように反応液を押圧すること によって、 反応液と押圧部材との接触面を介した熱移動を効率よく行な うことができ、 反応液の温度をより迅速に制御することが可能となる。 本発明の温度制御方法の好ましい態様においては、 前記工程 （a ) に おいて、 前記反応液が薄状となるように、 前記反応液を押圧する。 この 態様においては、 反応液が薄状となるように反応液を押圧することによ つて、 反応液と反応室との接触面積および反応液と押圧部材との接触面 積がより一層増加させることができる。 これによつて、 反応液と反応室 との接触面および反応液と押圧部材との接触面を介した熱移動を効率よ く行なうことができ、 反応液の温度をより迅速に制御することが可能と なる。 また、 この態様においては、 反応液の温度制御を反応液全体に対 してほぼ均一に行なうことができ、 反応液の温度を精度よく制御するこ とが可能となる。 さらに、 この態様においては、 反応液の表面積のうち 大部分を反応室および押圧部材との接触面にすることができ、 これによ つて、 反応室に存在する空気等の気体と反応液との接触面積をより一層 減少させることができるので、 反応室内に存在する空気等の気体への反 応液の蒸発をより効率よく抑制することが可能となる。
本発明の温度制御方法の好ましい態様においては、 前記反応液が P C R用反応液である。 この態様において、 反応室内で生じさせる反応は P C Rである。 P C Rは、 反応液の温度を経時的または周期的に制御する 必要があるが、 本発明の反応装置は反応液の温度を迅速に制御すること ができるので、 本発明の反応装置を P C R用反応装置として使用するこ とにより、 P C Rに要する時間を短縮することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態に係る反応容器の断面図である。
図 2は、 本発明の一実施形態に係る反応容器本体の上面図である。 図 3は、 本発明の一実施形態に係る蓋材の下面図である。
図 4 ( a ) および （b ) は、 それぞれ本発明の別の実施形態に係る反 応容器本体の断面図である。
図 5 ( a ) 〜 （d ) は、 それぞれ本発明の別の実施形態に係る反応容 器本体の断面図である。
図 6は、 本発明の別の実施形態に係る反応容器本体の上面図である。 図 7 ( a ) および （b ) は、 本発明の別の実施形態に係る反応容器の 断面図である。
図 8は、 本発明の別の実施形態に係る蓋材の下面図である。
図 9は、 本発明の別の実施形態に係る蓋材の断面図である。
図 1 0は、 本発明の別の実施形態に係る反応容器本体の断面図である 図 1 1は、 蓋材脱着部と反応容器本体固定部とを備える蓋材脱着装置 を使用して反応容器本体から蓋材を脱着する際の状態を示す説明図であ る。
図 1 2は、 本発明の別の実施形態に係る反応容器の断面図である。 図 1 3は、 蓋材を反応容器本体に被着する過程における反応液の状態 の変化を示す説明図である。
図 1 4は、 本発明の一実施形態に係る反応容器にペルチェ素子を装着 した状態を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の反応容器の実施形態を図面に基づいて説明する。
図 1は、 本発明の反応容器の一実施形態を示す断面図である。
図 1に示すように、 本実施形態に係る反応容器 1は、 反応容器本体 2 と蓋材 3と熱伝導性金属ブロック 5とを備える。
図 2は、 本実施形態に係る反応容器本体 2の上面図であり、 図 3は、 本実施形態に係る蓋材 3の下面図である。
反応容器本体 2は、 図 1および図 2に示すように、 円形状の底板部 2
2と、 底板部 2 2の周縁から上方に漸次拡径するように立設された筒状 部 2 3と、 筒状部 2 3の上端に設けられた平板部 2 4とから構成されて いる。
反応容器本体 2は、 図 1および図 2に示すように、 上端に開口部 2 1 1を有し反応液 4を収容し得る反応室 2 1を具備している。 図 1および 図 2に示すように、 反応室 2 1の開口部 2 1 1は、 反応容器本体 2の平 板部 2 4の上面に形成されており、 反応室 2 1が反応液 4を収容し得る 空間は、 反応容器本体 2の底板部 2 2と筒状部 2 3とによって形成され ており、 反応室 2 1は上端に開口部 2 1 1を有する凹部として反応容器 本体 2に形成されている。
反応容器本体 2における反応室 2 1の形成のされ方は、 反応室 2 1が 上端に開口部 2 1 1を有し反応液 4を収容し得る範囲内で変更可能であ る。 例えば、 図 4 ( a ) に示すように、 円形状または矩形状の底板部 2 2の上面に円筒状または角筒状の筒状部 2 3が立設されることにより形 成された凹部を反応室 2 1とすることや、 図 4 ( b ) に示すように、 反 応容器本体 2の内部に窪んだ穴として形成された凹部を反応室 2 1とす ることが可能である。
図 1および図 2に示すように、 反応室 2 1の開口部 2 1 1は円形状と なっており、 反応室 2 1の側面 2 1 2は開口部 2 1 1から下方に向かつ て漸次縮径する筒状となっており、 反応室 2 1の底面 2 1 3は円形状の 平面となっている。 従って、 反応室 2 1の構造は、 開口部 2 1 1から下 方に向かつて漸次縮径するように窪んだ縦断面台形となっている。
反応室 2 1の構造は、 上端に開口部 2 1 1を有し反応液 4を収容し得 る範囲内で変更可能である。 例えば、 反応室 2 1の開口部 2 1 1や底面 2 1 3の形状を矩形状にすることや、 反応室 2 1の底面 2 1 3を図 5 ( a ) に示すように曲面にすることが可能である。 また、 反応室 2 1の構 造を、 図 5 ( b ) に示すように、 開口部 2 1 1から下方に向かって漸次 縮径するように窪んだ縦断面半円状とすることや、 図 5 ( c ) に示すよ うに、 開口部 2 1 1から下方に向かって同一径を維持して窪んだ縦断面 矩形状とすることも可能である。 さらに、 図 5 ( c ) に示す反応室 2 1 の底面 2 1 3を図 5 ( d ) に示すように曲面とすることも可能である。 図 1および図 2に示すように、 反応室 2 1の構造は、 開口部 2 1 1の 面積が底面 2 1 3の面積よりも大きくなつており、 開口部 2 1 1から添 加された反応液 4がそのまま （反応液 4に下方へ重力以外の力を加えな くても） 底面 2 1 3に到達しやすい構造になっている。 反応液 4の添加 の仕方によっては反応室 2 1の側面 2 1 2に反応液 4が付着する場合も あるが、 そのような場合にはポルテックスミキサー等を利用して反応容 器本体 2に振動を与えることによって、 反応液 4を反応室 2 1の底面 2 1 3に到達させることができる。
反応室 2 1の開口部 2 1 1の直径は特に限定されないが、 好ましくは 4〜 5 mmである。 反応室 2 1の深さは特に限定されないが、 好ましく は 3〜 5 mmである。 反応室 2 1の底面 2 1 3の直径は特に限定されな いが、 好ましくは 2〜 3 mmである。
反応容器本体 2は、 図 2に示すように、 一列に並んだ 8個の反応室 2 1を具備している。 反応容器本体 2が具備する反応室 2 1の個数および 位置は変更可能である。 例えば、 図 6に示すように、 縦列 8個 X横列 1 2個の合計 9 6個の反応室 2 1を反応容器本体 2に設けることが可能で ある。 反応容器本体 2が具備する反応室の個数は 1個であってもよいが 、 試料の処理効率の点から複数であることが好ましい。 8連ノズルュニ ットを搭載した試料分注装置が市販されているので、 反応室 2 1への反 応液の分注を自動化する場合には、 図 2および図 6に示すように、 反応 容器本体 2が 1列に 8個の反応室 2 1を具備していることが好ましい。 反応容器本体 2の大きさは特に限定されず、 反応室 2 1の個数等に応 じて適宜決定し得る。
反応容器本体 2の材質は、 反応液 4によって腐食されず、 反応室 2 1 で生じる反応の条件 （例えば、 反応温度） に耐え得る限り特に限定され ない。
反応容器本体 2の材質としては、 熱可塑性樹脂、 金属、 ガラス等を例 示できる。 反応容器本体 2の材質として熱可塑性樹脂を使用すれば、 射 出成形等の常法によって反応容器本体 2を容易に成形することができる 。 反応温度が高温 （例えば 9 0〜 1 0 0 °C ) 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 （例えば、 ポリア ミド、 ポリアセタール、 ポリカーボネート、 ポリエステル等） を使用す ることが好ましい。
反応室 2 1の側面 2 1 2および底面 2 1 3には、 反応液 4の種類に応 じて適当な加工を施してもよい。 例えば、 反応液 4に酵素や D N Aが含 まれている場合には、 反応室 2 1の内面にシリコナイズ等の加工を施す ことにより、 反応室 2 1の側面 2 1 2および底面 2 1 3への酵素や D N Aの付着を防止することができる。
反応容器本体 2を構成する底板部 2 2、 筒状部 2 3および平板部 2 4 は、 図 1に示すように略均一の厚みを有しているが、 底板部 2 2、 筒状 部 2 3および平板部 2 4の厚みは変更が可能である。 底板部 2 2および 筒状部 2 3の厚みは、 反応室 2 1に収容された反応液 4の温度を迅速に 制御する点から薄い方が好ましい。 底板部 2 2、 筒状部 2 3および平板 部 2 4の厚みは、 好ましくは 0 . 1〜 0 . 5 mmである。
蓋材 3は、 図 1および図 3に示すように、 下方に突出した凸部 3 6と 、 凸部 3 6の上端に設けられたドーナツ板状の第一の密着部 3 3と、 第 一の密着部 3 3の周縁に立設された筒状部 3 と、 筒状部 3 4の上端に 設けられた平板部と 3 5から構成されている。
蓋材 3には、 図 3に示すように、 8個の凸部 3 6が、 反応容器本体 2 が具備する反応室 2 1と対応する位置 （図 2参照） に設けられている。 蓋材 3における凸部 3 6の数および位置は、 反応容器本体 2が具備する 反応室 2 1の数および位置に応じて変更が可能である。
凸部 3 6は、 反応容器本体 2に反応室 2 1として形成されている凹部 と嵌合するように、 蓋材 3に設けられており、 蓋材 3が反応容器本体 2 に被着されると、 凸部 3 6が反応容器本体 2に反応室 2 1として形成さ れている凹部と嵌合し、 反応室 2 1の開口部 2 1 1が封止されるように なっている （図 1 3参照）。
凸部 3 6は、 反応容器本体 2に反応室 2 1として形成されている凹部 と嵌合した状態において、 凸部 3 6の先端部 （押圧部 3 1の第一の接触 部 3 1 1 ) が反応室 2 1の底面 2 1 3と接触しないように、 蓋材 3に設 けられている （図 1 3参照）。凸部 3 6の先端部と反応室 2 1の底面 2 1 3とが接触すると、 反応液 4と凸部 3 6の先端部との接触面積および反 応液 4と反応室 2 1の底面 2 1 3との接触面積が減少し、 これらの接触 面を介した反応液 4の温度制御が困難となるからである。 凸部 3 6と反 応室 2 1の底面 2 1 3との接触を防止する点からは、 図 8および図 9に 示すように、 凸部 3 6の下部にリブ 3 7を設けることが好ましい。
凸部 3 6は、 図 1に示すように、 押圧部 3 1と第二の密着部 3 2とか ら構成されている。
押圧部 3 1は、 図 1および図 2に示すように、 第一の接触部 3 1 1と 、 第二の接触部 3 1 2と、 第三の接触部 3 1 3とから構成されている。 第一の接触部 3 1 1は、 図 1および図 2に示すように円板状となってお り、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着された状態において反応室 2 1の底 面 2 1 3と対向するように設けられている。 第二の接触部 3 1 2は、 図 1および図 2に示すように、 第一の接触部 3 1 1の周縁から漸次拡径す るように立設された筒状となっており、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着 された状態において反応室 2 1の側面 2 1 2と対向するように設けられ ている。 第三の接触部 3 1 3は、 図 1および図 2に示すように、 第二の 接触部 3 1 2の上端に設けられたドーナツ形状となっており、 蓋材 3が 反応容器本体 2に被着された状態において反応室 2 1の底面 2 1 3と対 向するように設けられている。
蓋材 3が反応容器本体 2に被着される過程において、 反応室 2 1に収 容された反応液 4は、 最初に第一の接触部 3 1 1と接触し、 次いで第二 の接触部 3 1 2と接触し、 最後に第三の接触部 3 1 3と接触する （図 1 3参照）。 すなわち、 押圧部 3 1は、 反応液 4との接触面積を増加させな がら反応液 4を押圧するように、 蓋材 3に設けられている。 反応室 2 1 に収容された反応液 4の量によっては、 反応液 4と第二の接触部 3 1 2 および第三の接触部 3 1 3とが接触しない場合、 あるいは反応液 4と第 三の接触部 3 1 3とが接触しない場合もあり得る。 伹し、 反応液 4と押 圧部 3 1との接触面積が大きいほど、 反応液 4と押圧部 3 1との接触面 を介した反応液 4の温度制御を迅速に行なうことができるので、 反応液 4の迅速な温度制御の点から、 反応液 4と第二の接触部 3 1 2とが接触 するように押圧部 3 1が蓋材 3に設けられていることが好ましく、 反応 液 4と第二の接触部 3 1 2および第三の接触部 3 1 3とが接触するよう に押圧部 3 1が蓋材 3に設けられていることがさらに好ましい。 また、 反応液 4と第三の接触部 3 1 3とが接触する場合には、 反応室 2 1内に 存在する空気等の気体と反応液 4との接触面積を小さくでき、 これによ つて反応液 4の蒸発を抑制できるので、 反応液 4の蒸発抑制の点から、 反応液 4と第三の接触部 3 1 3とが接触するように、 押圧部 3 1が蓋材 3に設けられていることが好ましい。
押圧部 3 1は、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着される過程において、 反応室 2 1に収容された反応液 4を押圧し得るように、 蓋材 3に設けら れている。 蓋材 3が反応容器本体 2に被着される過程において、 押圧部 3 1は、 反応室 2 1の内部に進入し、 反応室 2 1内に収容されている反 応液 4と接触し、 反応液 4を押圧する （図 1 3参照）。 反応室 2 1の構造 、 大きさ等に応じて押圧部 3 1の構造、 大きさ等を調整することにより 、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着される過程において、 押圧部 3 1によ り反応室 2 1に収容された反応液 4を押圧することが可能である。
押圧部 3 1は、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着された状態において、 反応液 4を薄状とし得るように、 蓋材 3に設けられている。 すなわち、 押圧部 3 1は、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着された状態において、 押 圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離およ ぴ押圧部 3 1の第二の接触部 3 1 2と反応室 2 1の側面 2 1 2との距離 が短くなるように、 蓋材 3に設けられており、 これによつて、 反応液 4 は、 押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との間 および押圧部 3 1の第二の接触部 3 1 2と反応室 2 1の側面 2 1 2との 間に、 薄状 （あるいは膜状） となって存在することとなる （図 1 3参照 )。第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離および第二の 接触部 3 1 2と反応室 2 1の側面 2 1 2との距離 （すなわち、 薄状の反 応液 4の厚さ） は、 好ましくは 0 . 1〜 0 . 5 mmであり、 第一の接触 部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離および第二の接触部 3 1 2 と反応室 2 1の側面 2 1 2との距離 （すなわち、 薄状の反応液 4の厚さ ) が均等であることがさらに好ましい。
押圧部 3 1の構造は、 反応室 2 1に収容された反応液 4を押圧し得る 範囲内において変更が可能である。 例えば、 押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1を矩形板状とすることや、 第一の接触部 3 1 1の下面を曲面とす ることや、 第二の接触部 3 1 2を第一の接触部 3 1 1の周縁から上方に 同一径を維持する円筒状または角筒状とすることが可能である。
押圧部 3 1の下部には、 リブ 3 7を設けてもよい。 例えば、 リブ 3 7 を、 図 8 ( a ) および図 9に示すように、 第一の接触部 3 1 1の周縁部 から第二の接触部 3 1 2の下部にかけて、 十字状に並ぶように 4個設け ることができる。 リブ 3 7は、 凸部 3 6と反応室 2 1の底面 2 1 3との 接触を防止する役割を果たすとともに、 反応液 4が存在する空間を形成 するスぺーサ一の役割をも果たしている。 さらに、 リブ 3 7は、 押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離および押 圧部 3 1の第二の接触部 3 1 2と反応室 2 1の側面 2 1 2との距離を決 定する役割をも果たしており、 リブ 3 7の大きさは、 好ましくは反応液 4を薄状とし得る大きさである。 リブ 3 7は、 反応液 4を分断しないよ うに設けることが好ましい。 これは、 反応液 4が分断されると、 反応室 2 1内で生じる反応の効率を低下するからである。 リブ 3 7の個数、 形状、 構造、 位置等は変更が可能である。 例えば、 リブ 3 7の個数を、 図 8 ( b ) に示すように 3個とすることや、 押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1または第二の接触部 3 1 2のみ設けることが 可能である。 また、 リブ 3 7は、 反応室 2 1の底面 2 1 3および側面 2 1 2のいずれか一方または両方に設けることが可能である。 また、 リブ 3 7を省略することも可能である。
第二の密着部 3 2は、 図 1および図 2に示すように、 押圧部 3 1の第 三の接触部 3 1 3の周縁から上方に漸次拡径するように設けられた筒状 となっており、 その上端において第一の密着部 3 3と連続している。 第 二の密着部 3 2は、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着される過程および被 着された状態において、 反応室 2 1の側面 2 1 2と密着し得るように設 けられている。 第二の密着部 3 2の構造、 大きさ等は、 反応室 2 1の側 面 2 1 2に密着し得る範囲内で変更が可能である。 例えば、 第二の密着 部 3 2を、 図 7 ( a ) に示すように、 第一の密着部 3 3と連続しないよ うに設けることや、 図 7 ( b ) に示すように、 反応室 2 1の側面 2 1 2 とが面接蝕ではなく線接触するように設けることが可能である。
第一の密着部 3 3は、 蓋材 3が反応容器本体 2に被着された状態にお いて、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の周部 2 4 1 (反応容器本体 2の平板 部 2 4の上面のうち、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の周辺部分） と密着し 得るように、 蓋材 3に設けられている。 第一の密着部 3 3の構造、 大き さ等は、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の周部 2 4 1と密着し得る範囲内で 変更が可能である。 例えば、 図 1 0 ( a ) に示すように、 反応室 2 1の 開口部 2 1 1の周部 2 4 1に凹部 2 5を設け、 第一の密着部 3 3に凹部 2 5と嵌合し得る凸部 3 8を設けることや、 図 1 0 ( b ) に示すように 、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の周部 2 4 1に凸部 2 6を設け、 第一の密 着部 3 3に凸部 2 6と嵌合し得る凹部 3 9を設けることが可能である。 蓋材 3の平板部 3 5は、 蓋材 3を持ち上げ得る持ち上げ部として使用 できる。 例えば、 平板部 3 5を把持して持ち上げ、 反応容器本体 2に被 着した蓋材 3を反応容器本体 2から脱着させることが可能である。 また 、 図 1 1に示すように、 蓋材脱着部 6と反応容器本体固定部 7とを備え る蓋材脱着装置によって蓋材 3を持ち上げ、 反応容器本体 2に被着した 蓋材 3を反応容器本体 2から脱着させることが可能である。 蓋材脱着装 置の蓋材脱着部 6は、 蓋材 3の平板部 3 5と反応容器本体 2の平板部 2 4との間に挿入され、 蓋材 3の平板部 3 5の下面と接触し、 蓋材 3の平 板部 3 5を持ち上げる。 蓋材脱着装置の反応容器本体固定部 7は、 蓋材 3の平板部 3 5と反応容器本体 2の平板部 2 4との間に挿入され、 反応 容器本体 2の平板部 2 4の上面と接触し、 反応容器本体 2を固定する。 蓋材脱着装置の蓋材脱着部 6および反応容器固定部 7の構造、 大きさ等 は、 蓋材 3の平板部 3 5および反応容器本体 2の平板部 2 4の構造、 大 きさ等の応じて変更が可能である。
平板部 3 5の構造、 大きさ等は変更が可能である。 例えば、 平板部 3 5は、 蓋材 3を持ち上げ得る持ち上げ部として使用できる範囲内で変更 が可能であり、 平板以外の構造とすることも可能である。
蓋材 3の平板部 3 5と反応容器本体 2の平板部 2 4との間には、 蓋材 3の筒状部 3 4によって形成される空間が存在し、 この空間があること によって、 蓋材 3を持ち上げる際に蓋材 3の平板部 3 5を把持しやすく なり、 また蓋材脱着装置の蓋材脱着部 6と反応容器本体固定部 7とを揷 入しやすくなる。 筒状部 3 4の構造、 大きさ等は変更が可能である。 蓋材 3の構造は、 反応室 2 1の開口部 2 1 1を封止し得るとともに、 反応室 2 1に収容された反応液 4を押圧し得る押圧部 3 1を有する範囲 内で変更可能である。
例えば、 図 1 2 ( a ) に示すように、 蓋材 3の押圧部 3 1に第二の接 触部 3 1 2および第三の接触部 3 1 3を設けずに第一の接触部 3 1 1と 第二の密着部 3 2とを連続させることが可能である。 但し、 反応液 4と 押圧部 3 1との接触面積を増加させる点からは、 押圧部 3 1に第二の接 触部 3 1 2および第三の接触部 3 1 3を設けることが好ましい。
また、 図 1 2 ( b ) に示すように、 蓋材 3に第二の密着部 3 2を設け ずに第三の接触部 3 1 3と第一の密着部 3 3とを連続させることが可能 である。 但し、 反応室 4の密閉度を増加させる点からは、 第二の密着部 3 2を設けることが好ましい。
さらに、 図 1 2 ( c ) に示すように、 筒状部 3 4を設けず第一の密着 部 3 3と平板部 3 5とを連続させることが可能である。 但し、 蓋材 3の 平板部 3 5を持ち上げ部として使用する場合の持ち上げやすさを増加さ せる点からは、 筒状部 3 4を設けることが好ましい。
盖材 3の材質は、 反応液 4によって腐食されず、 反応室 2 1内で生じ る反応の条件 （例えば、 反応温度） に耐え得る限り特に限定されない。 蓋材 3の材質としては、 プラスチック、 金属、 ガラス等を例示できる。 盖材 3の材質として熱可塑性プラスチックを使用すれば、 射出成形等の 常法によって蓋材 3を容易に成形することができる。 反応温度が高温 （ 例えば 9 0〜 1 0 0 °C ) 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 （例えば、 ポリアミ ド、 ポリアセター ル、 ポリカーポネ一ト、 ポリエステル等) を使用することが好ましい。 蓋材 3の大きさは特 ^限定されず、 反応容器本体 2の大きさ等に応じ て適宜決定し得る。 蓋材 3の板厚は特に限定されないが、 熱移動の効率 を高める点からは、 蓋材 3の板厚を薄くするのが好ましい。 蓋材 3の板 厚は、 好ましくは 0 . 1〜 0 . 5 mmである。
図 1に示すように、 反応容器 1には 2個の熱伝導性金属ブロック 5が 設けられている。 そのうち 1個は蓋材 3に設けられており、 もう 1個は 反応容器本体 2に設けられている。
蓋材 3に設けられている熱伝導性金属ブロック 5は、 図 1に示すよう に、 下方に突出する凸部を有しており、 当該凸部は、 蓋材 3の凸部 3 6 の内部に形成されている凹部と嵌合するように設けられている。
また、 反応容器本体 2に設けられている熱伝導性金属ブロック 5は、 図 1に示すように、 凹部を有しており、 当該凹部は、 反応容器本体 2の 底板部 2 2および筒状部 2 3によって構成される下方に突出する凸部と 嵌合するように設けられている。
熱伝導性金属プロック 5に温度制御装置を装着することにより、 熱伝 導性金属ブロック 5と反応容器本体 2との接触面および熱伝導性金属ブ ロック 5と蓋材 3との接触面を介して、 反応容器本体 2および蓋材 3の 温度を制御することが可能である。 そして、 反応容器本体 2および蓋材 3の温度を制御することにより、 反応液 4と反応容器本体 2との接触面 および反応液 4と蓋材 3との接触面を介して、 反応液 4の温度を制御す ることが可能である。
熱伝導性金属ブロック 5に装着する温度制御装置としては通常市販さ れているものを使用できる。 温度制御装置は、 反応容器本体 2および蓋 材 3の温度を制御するように設けられていればよく、 温度制御装置は反 応容器本体 2および蓋材 3に直接装着されていてもよい。 温度制御装置 の冷却 ·加熱手段は特に限定されず、 例えばペルチェ素子等を使用でき る。 温度制御装置の冷却 ·加熱手段としてペルチェ素子を使用する場合 、 例えば、 図 1 4に示すように、 反応容器本体 2の下面に設けられた熱 伝導性金属プロック 5の下面にペルチェ素子 8を接触させるとともに、 蓋材 3の上面に設けられた熱伝導性金属プロック 5の上面にペルチェ素 子 8を接触させることにより、 反応容器本体 2およぴ蓋材 3の迅速な温 度制御が可能となる。 熱伝導性ブロック 5の構造、 大きさ等は変更が可能である。 熱伝導性 金属ブロック 5と反応容器本体 2および蓋材 3との接触面積を大きくす ることにより、 反応容器本体 2および蓋材 3の温度制御を迅速に行なう ことが可能となるので、 熱伝導性金属ブロック 5は、 反応容器本体 2お よび蓋材 3との接触面積が大きくなるような構造を有しているのが好ま しい。 熱伝導性ブロック 5は、 蓋材 3にのみ設けることや、 反応容器本 体 2にのみ設けることが可能である。 また、 熱伝導性ブロック 5を蓋材 3にも反応容器本体 2にも設けないことも可能である。
熱伝導性金属ブロック 5は、 その構造、 大きさ等を適宜変更すること によって、 熱交換器としての役割の他に、 反応容器本体 2を支持するホ ルダ一としての役割や、 反応容器本体 2に蓋材 3を被着する際に蓋材 3 を加圧する加圧部材としての役割も果たすことも可能である。
熱伝導性金属ブロック 5の材質は、 熱伝導性を有する金属である限り 特に限定されないが、 好ましくはアルミニウム、 銅、 鉄等の熱伝導性が よい金属である。 また、 熱伝導性金属グロック 5の材質は、 2種以上の 熱伝導性金属の合金であってもよい。
図 1 3は、 蓋材 3を反応容器本体 2に被着する過程における反応液 4 の状態の変化を示す図である。
蓋材 3を反応容器本体 2に被着する前においては、 図 1 3 ( a ) に示 すように、 押圧部 3 1と反応液 4は接触しておらず、 反応液 4は反応室 2 1の側面 2 1 2および底面 2 1 3とのみ接触している。 この際、 反応 液 4と反応室 2 1の側面 2 1 2および底面 2 1 3との接触面積は一定で める。
蓋材 3を反応容器本体 2に被着する過程においては、 まず、 図 1 3 ( b ) に示すように、 押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1が反応液 4の上面 と接触する。 この際、 反応液 4と反応室 2 1の側面 2 1 2および底面 2 1 3との接触面積に変化はない。
押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1が反応液 4の上面と接触した後、 図 1 3 ( c ) に示すように、 蓋材 3の第一の接触部 3 1 1は反応液 4を押 圧する。 これによつて反応液 4の液面が上昇し、 押圧部 3 1の第二の接 触部 3 1 2が反応液 4と接触し反応液 4を押圧するようになるとともに 、 反応液 4と反応室 2 1の側面 2 1 2との接触面積が増加する。 第一の 接触部 3 1 1と第二の接触部 3 1 2による押圧を継続すると、 反応液 4 の液面がさらに上昇し、 反応液 4と第二の接触部 3 1 2との接触面積お よび反応液 4と反応室 2 1の側面 2 1 2との接触面積がさらに増加する 。 反応液 4の量によっては、 押圧部 3 1の第三の接触部 3 1 3も反応液 4と接触し、 反応液 4を押圧する。 このように、 押圧部 3 1は反応液 4 との接触面積を増加させながら反応液 4を押圧し、 押圧部 3 1による反 応液 4の押圧に従って反応液 4と反応室 2 1の側面 2 1 2との接触面積 が増加する。
押圧部 3 1の第三の接触部 3 1 3と反応液 4とが接触した場合、 その 時点で、 押圧部 3 1による反応液 4の押圧を終了してもよいし、 さらに 反応液 4の押圧を継続させてもよい。 反応液 4の押圧を継続する場合に は、 蓋材 3の加圧が必要となる。 蓋材 3を加圧して反応液 4の押圧を継 続することにより、 反応室 2 1内に存在する空気等の気体を第二の密着 部 3 2および第一の密着部 3 3を通じて反応室 2 1外へ排気することが できる。 この際、 第二の密着部 3 と反応室 2 1の側面 2 1 2との密着 度および第一の密着部 3 3と反応容器本体 2の平板部 2 4上面との密着 度は完全なものではなく、 蓋材 3の加圧によって反応室 2 1内に存在す る空気等の気体を反応室 2 1外に排気し得る程度の密着度である。 反応 容器本体 2および蓋材 3がプラスチック等のようにある程度の弾力性を 有する材料によって形成されている場合には、 蓋材 3の加圧によって反 応室 2 1内に存在する空気等を反応室 2 1外に排気し得る程度の密着度 を達成することが可能である。
蓋材 3を反応容器本体 2に被着した後においては、 図 1 3 ( d ) に示 すように、 反応液 4は、 蓋材 3の押圧部 3 1と反応室 2 1の側面 2 1 2 および底面 2 1 3との間に薄状となって存在している。
反応液 4の温度制御は、 一般には、 蓋材 3を反応容器本体 2に被着し た後、 押圧部 3 1と反応液 4との接触面および反応室 2 1と反応液 4と の接触面を介して行なう。 但し、 押圧部 3 1の第一の接触部 3 1 1が反 応液 4の上面と接触した後であれば、 蓋材 3を反応容器本体 2に被着す る過程において反応液 4の温度制御を行なうことも可能である。
反応液 4は、 反応室 2 1で生じさせる目的の反応に応じて適宜選択す ることができる。 反応容器 1の対象となる反応は特に限定されないが、 反応を進行させる際に反応温度の調節が必要な反応に使用するのが好ま しい。 反応温度の調節には、 反応温度を一定範囲内の温度に維持するこ と、 反応温度を経時的または周期的な変化させること等が含まれる。 反 応を進行させる際に反応温度の調節が必要な反応としては、 酵素反応、 P C R等を例示できる。 酵素はタンパク質であり極端な熱によって変性 する場合があるため、 酵素反応は反応を進行させる際に反応温度の調節 が必要となる。 また P C Rでは、 一般的に、 铸型となる 2本鎖 D N Aが 1本鎖 D N Aに解離する温度、 解離した 1本鎖 D N Aにオリゴヌクレオ チドプライマ一がァ二一リングする温度、 ポリメラーゼによってプライ マー部位から相補的な D N A鎖が合成される温度、 の 3段階の温度に経 時的、 周期的に変化させることが必要となる。 反応容器 1は、 P C尺の ように多段階の温度調節が必要となる反応に特に適している。
反応室 2 1で生じさせる反応が P C Rである場合には、 反応液 4は P C R用反応液である。 P C R用反応液には、 通常、 H 2 0、 バッファー 、 Mg C l 2、 dNTPミックス、 プライマ一、 铸型 DNA、 T a gポ リメラーゼ等が含まれる。 P C R後に P CR産物を定量する場合には、 反応液 4にェチジゥムブ口マイド、 SYBR G r e e n I、 P i c o G r e e n等の蛍光色素を添加しておくと便利である。 これらの蛍光色素 は DN Aにインタ一力レートするので、 蛍光色素によって発せられる蛍 光を C CDカメラ、 蛍光検出用のマイクロプレートリ一ダ一、 分光蛍光 光度計等を用いて検出することにより、 P C Rによって生成した DNA 量を定量することができる。 また、 P C R産物を定量するために、 5 ' 末端を蛍光色素や放射性同位体で標識したプライマーや、 放射性同位体 で標識した dNTPミックス （例えば [o!_32P] d CTP) を加えておい てもよい。
反応液 4の量は反応室 2 1に収容し得る限り特に限定されない。 反応 液 4が P C R用反応液である場合、 反応液 4の量は好ましくは 2〜 50 11 1である。
例えば、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の直径が 4mm、 反応室 2 1の深 さが 3mm、 反応室 2 1の底面 2 1 3の直径が 2mm、 第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離および第二の接触部 3 1 2と反 応室 2 1の側面 2 1 2との距離 （すなわち、 薄状の反応液 4の厚さ） が 約 0. 1mmである場合、 反応液 4の量は好ましくは 2〜 4 1であり 、 さらに好ましくは約 3 1である。 また、 反応室 2 1の開口部 2 1 1 の直径が 4mm、 反応室 2 1の深さが 3mm、 反応室 2 1の底面 2 1 3 の直径が 2mm、 第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距 離および第二の接触部 3 1 2と反応室 2 1の側面 2 1 2との距離 （すな わち、 薄状の反応液 4の厚さ） が約 0. 5 mmである場合、 反応液 4の 量は好ましくは 1 5〜 1 7 1、 さらに好ましくは約 1 6 1である。 また、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の直径が 5mm、 反応室 2 1の深さ が 5 mm、 反応室 2 1の底面 2 1 3の直径が 3 mm、 第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離および第二の接触部 3 1 2と反応 室 2 1の側面 2 1 2との距離 （すなわち、 薄状の反応液 4の厚さ） が約 0 . 1 mmである場合、 反応液 4の量は好ましくは 6〜 8〃 1であり、 さらに好ましくは約 7 1である。 また、 反応室 2 1の開口部 2 1 1の 直径が 5 mm、 反応室 2 1の深さが 5 mm、 反応室 2 1の底面 2 1 3の 直径が 3 mm、 第一の接触部 3 1 1と反応室 2 1の底面 2 1 3との距離 および第二の接触部 3 1 2と反応室 2 1の側面 2 1 2との距離 （すなわ ち、 薄状の反応液 4の厚さ） が約 0 . 5 mmである場合、 反応液 4の量 は好ましくは 3 4〜 3 6 1、 さらに好ましくは約 3 5 1である。 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 ことができる反応容器を提供される。 また、 本発明によれば、 上記反応 容器を利用した反応装置が提供される。 さらに、 本発明によれば、 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反応液の温 度制御方法が提供される。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 上端に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る反応容器であ つて、 前記蓋材が、 前記反応室に収容された反応液を押圧し得る押圧部 を有することを特徴とする反応容器。
2 . 前記押圧部が、 前記反応液の押圧により前記反応液と前記反応室と の接触面積を増加させ得るように、 前記蓋材に設けられていることを特 徴とする請求項 1記載の反応容器。
3 . 前記押圧部が、 前記反応液の押圧により前記反応液と前記押圧部と の接触面積を増加させ得るように、 前記蓋材に設けられていることを特 徴とする請求項 1または 2記載の反応容器。
4 . 前記押圧部が、 前記反応液の押圧により前記反応液を薄状とし得る ように、 前記蓋材に設けられていることを特徴とする請求項 1〜 3のい ずれかに記載の反応容器。
5 . 前記蓋材が、 前記反応室の開口部の周部と密着し得る第一の密着部 を有することを特徴とする請求項 1〜 4のいずれかに記載の反応容器。
6 . 前記盖材が、 前記反応室の内面と密着し得る第二の密着部を有する ことを特徴とする請求項 1〜 5のいずれかに記載の反応容器。
7 . 前記蓋材が、 前記蓋材を持ち上げ得る持ち上げ部を有することを特 徴とする請求項 1〜 6のいずれかに記載の反応容器。
8 . 前記反応容器本体および または前記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をさらに備えることを特徴とする請求項 1〜 7のいずれかに記載の反応容器。
9 . 前記反応液が P C R用反応液であって、 前記反応容器が P C R用反 応容器であることを特徴とする請求項 1〜 8のいずれかに記載の反応容 器。
1 0. 請求項 1〜8のいずれかに記載の反応容器と温度制御装置とを備 える反応装置であって、 前記温度制御装置が、 前記反応室および前記盖 材の温度を制御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
1 1. 前記反応容器本体に被着した前記蓋材を前記反応容器本体から脱 着させ得る蓋材脱着装置をさらに備えることを特徴とする請求項 1 0記 載の反応装置。
1 2. 前記反応容器が請求項 9記載の反応容器であって、 前記反応装置 が P C R用反応装置であることを特徴とする請求項 1 0または 1 1記載 の反応装置。
1 3. 反応室に収容された反応液を押圧部材で押圧する工程 （a) と、 前記反応液と前記反応室との接触面および前記反応液と前記押圧部材と の接触面を介して前記反応液の温度を制御する工程 （b) とを含むこと を特徴とする反応液の温度制御方法。
14. 前記工程 （a) において、 前記反応液と前記反応室との接触面積 が増加するように、 前記反応液を押圧することを特徴とする請求項 1 3 記載の反応液の温度制御方法。
1 5. 前記工程 （a) において、 前記反応液と前記押圧部材との接触面 積が増加するように、 前記反応液を押圧することを特徴とする請求項 1 3または 14記載の反応液の温度制御方法。
1 6. 前記工程 （a) において、 前記反応液が薄状となるように前記反 応液を押圧することを特徴とする請求項 1 3〜 1 5のいずれかに記載の 温度制御方法。
1 7. 前記反応液が P CR用反応液であることを特徴とする請求項 1 3 〜 1 6のいずれかに記載の温度制御方法。
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