(57)【要約】【課題】試料を蛇行状流路で停止する精度を向上することのできる反応処理容器を提供する。【解決手段】反応処理容器１０は、基板１４と、基板の上面１４ａに形成された溝状の流路１２とを備える。流路１２は、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７と、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７にそれぞれに隣接する高温制動流路４５および中温制動流路４６と制動流路と、を含む。高温制動流路４５および中温制動流路４６の断面積はそれぞれ、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７の断面積よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、
前記流路は、蛇行状流路と、前記蛇行状流路に隣接する制動流路と、を含み、
前記制動流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きいことを特徴とする反応処理容器。
【請求項２】
前記蛇行状流路の断面積をＳｒとし、前記制動流路の断面積をＳｂとしたとき、断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１＜Ｓｂ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の反応処理容器。
【請求項３】
前記断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の反応処理容器。
【請求項４】
前記断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の反応処理容器。
【請求項５】
前記蛇行状流路および前記制動流路は、開口部と、底面と、前記底面から前記開口部に向かって拡大するテーパ状の側面と、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反応処理容器。
【請求項６】
前記蛇行状流路は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜０．９５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有し、
前記制動流路は、０．６５ｍｍ〜１．０５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜１．０５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有することを特徴とする請求項５に記載の反応処理容器。
【請求項７】
前記底面と前記側面の接続部が曲面状であることを特徴とする請求項５または６に記載の反応処理容器。
【請求項８】
前記接続部の曲率半径は、０．２ｍｍ〜０．３８ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の反応処理容器。
【請求項９】
前記蛇行状流路は、屈曲部を含み、
前記屈曲部の曲率半径は、０．３ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の反応処理容器。
【請求項１０】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、
前記流路は、蛇行状流路と、前記流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける検出流路と、を含み、
前記検出流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きいことを特徴とする反応処理容器。
【請求項１１】
前記蛇行状流路の断面積をＳｒとし、前記検出流路の断面積をＳｄとしたとき、断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１＜Ｓｄ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の反応処理容器。
【請求項１２】
前記断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の反応処理容器。
【請求項１３】
前記断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の反応処理容器。
【請求項１４】
前記蛇行状流路および前記検出流路は、開口部と、底面と、前記底面から前記開口部に向かって拡大するテーパ状の側面と、を備えることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の反応処理容器。
【請求項１５】
前記蛇行状流路は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜０．９５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有し、
前記検出流路は、０．７ｍｍ〜１．２ｍｍの開口幅、０．１５ｍｍ〜１．２ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有することを特徴とする請求項１４に記載の反応処理容器。
【請求項１６】
前記検出流路における前記底面は、前記基板の主面と平行な平面に形成されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の反応処理容器。
【請求項１７】
前記底面と前記側面の接続部は、角張った形状に形成されることを特徴とする請求項１６に記載の反応処理容器。
【請求項１８】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、
前記流路は、蛇行状流路と、前記蛇行状流路に隣接する制動流路と、前記流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける検出流路と、を含み、
前記制動流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きく、
前記検出流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きいことを特徴とする反応処理容器。
【請求項１９】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、前記流路から分岐する分岐流路と、前記分岐流路に設けられた試料導入口と、を備える反応処理容器であって、
当該反応処理容器の使用の際にそれぞれ所定の温度に維持される複数の反応領域が前記基板に設定され、
前記複数の反応領域のうち前記分岐流路および前記試料導入口に最も近い反応領域と、前記分岐流路および前記試料導入口との間の距離が５ｍｍ以上であることを特徴とする反応処理容器。
【請求項２０】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、前記流路の両端に設けられた一対のフィルタと、前記流路から分岐する分岐流路と、前記分岐流路に設けられた試料導入口と、を備える反応処理容器であって、
前記試料導入口から前記試料導入口に最も近いフィルタに至るまでの流路の体積をＶｆとし、前記試料導入口から導入される試料の体積をＶｓとしたとき、ｋ×Ｖｓ＜Ｖｆ（ｋは０．１〜１０の実数）を満たすことを特徴とする反応処理容器。
【請求項２１】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、前記流路の両端に設けられた一対のフィルタと、前記流路から分岐する分岐流路と、前記分岐流路に設けられた試料導入口と、を備える反応処理容器であって、
前記試料導入口から導入される試料の体積が１μＬ〜５０μＬであるとき、前記試料導入口から前記試料導入口に最も近いフィルタに至るまでの流路の長さが、２ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする反応処理容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Polymerase Chain Reaction）に使用される反応処理容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子検査は、各種医学分野における検査、農作物や病原性微生物の同定、食品の安全性評価、さらには病原性ウィルスや各種感染症の検査にも広く活用されている。微小量のＤＮＡを高感度に検出するために、ＤＮＡの一部を増幅して得られたものを分析する方法が知られている。中でもＰＣＲを用いた方法は、生体等から採取されたごく微量のＤＮＡのある部分を選択的に増幅する注目の技術である。
【０００３】
ＰＣＲは、ＤＮＡを含む生体サンプルと、プライマーや酵素などからなるＰＣＲ試薬とを混合した試料に、所定のサーマルサイクルを与え、変性、アニーリングおよび伸長反応を繰り返し起こさせて、ＤＮＡの特定の部分を選択的に増幅させるものである。
【０００４】
ＰＣＲにおいては、対象の試料をＰＣＲチューブまたは複数の穴が形成されたマイクロプレート（マイクロウェル）などの反応処理容器に所定量入れて行うことが一般的であるが、近年、基板に形成された微細な流路を備える反応処理容器（反応処理チップとも呼ばれる）を用いて行うことが実用化されてきている（例えば特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３２７００号公報
【特許文献２】特開２００７−５１８８１号公報
【特許文献３】特開２００７−２８５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような反応処理容器を用いたＰＣＲでは、試料にサーマルサイクルを与えるために、反応処理容器の流路の一部が蛇行状流路に形成され、該蛇行状流路は、外部からのヒータなどにより所定の温度（例えば約９５℃や５５℃）に維持される。蛇行状流路とは、曲線状流路と直線状流路とを組み合わせた連続的に折り返す流路である。試料にサーマルサイクルを与えるための流路を蛇行状流路とすることにより、外部のヒータによる加熱の効率を向上させたり、限られた基板の面積を有効に使うことができる。
【０００７】
反応処理容器の流路内の試料は、流路内への送風や流路内の圧力を制御することにより移動させることができるが、試料に適切にサーマルサイクルを与えるために、所定の温度に維持された蛇行状流路に試料を正確に停止させる必要がある。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料を蛇行状流路で停止する精度を向上することのできる反応処理容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の反応処理容器は、基板と、基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、流路は、蛇行状流路と、蛇行状流路に隣接する制動流路と、を含む。制動流路の断面積は、蛇行状流路の断面積よりも大きい。
【００１０】
蛇行状流路の断面積をＳｒとし、制動流路の断面積をＳｂとしたとき、断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１＜Ｓｂ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であってもよい。断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であってもよい。断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であってもよい。
【００１１】
蛇行状流路および制動流路は、開口部と、底面と、底面から開口部に向かって拡大するテーパ状の側面と、を備えてもよい。
【００１２】
蛇行状流路は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜０．９５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有してもよい。制動流路は、０．６５ｍｍ〜１．０５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜１．０５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有してもよい。
【００１３】
底面と側面の接続部が曲面状であってもよい。接続部の曲率半径は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであってもよい。
【００１４】
蛇行状流路は、その平面視で屈曲部を含んでもよい。屈曲部の曲率半径は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。
【００１５】
本発明の別の態様もまた、反応処理容器である。この反応処理容器は、基板と、基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、流路は、蛇行状流路と、流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける検出流路と、を含む。検出流路の断面積は、蛇行状流路の断面積よりも大きい。
【００１６】
蛇行状流路の断面積をＳｒとし、検出流路の断面積をＳｄとしたとき、断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１＜Ｓｄ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であってもよい。断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であってもよい。断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であってもよい。
【００１７】
蛇行状流路および検出流路は、開口部と、底面と、底面から開口部に向かって拡大するテーパ状の側面と、を備えてもよい。
【００１８】
蛇行状流路は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜０．９５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有してもよい。検出流路は、０．７ｍｍ〜１．２ｍｍの開口幅、０．１５ｍｍ〜１．２ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有してもよい。
【００１９】
検出流路における底面は、基板の主面と平行な平面に形成されてもよい。
【００２０】
底面と側面の接続部は、角張った形状に形成されてもよい。
【００２１】
本発明のさらに別の態様もまた、反応処理容器である。この反応処理容器は、基板と、基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、流路は、蛇行状流路と、蛇行状流路に隣接する制動流路と、流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける検出流路と、を含む。制動流路の断面積は、蛇行状流路の断面積よりも大きく、検出流路の断面積は、蛇行状流路の断面積よりも大きい。
【００２２】
本発明のさらに別の態様もまた、反応処理容器である。この反応処理容器は、基板と、基板の主面に形成された溝状の流路と、流路から分岐する分岐流路と、分岐流路に設けられた試料導入口と、を備える反応処理容器であって、当該反応処理容器の使用の際にそれぞれ所定の温度に維持される複数の反応領域が基板に設定され、複数の反応領域のうち分岐流路および試料導入口に最も近い反応領域と、分岐流路および試料導入口との間の距離が５ｍｍ以上である。
【００２３】
本発明のさらに別の態様もまた、反応処理容器である。この反応処理容器は、基板と、基板の主面に形成された溝状の流路と、流路の両端に設けられた一対のフィルタと、流路から分岐する分岐流路と、分岐流路に設けられた試料導入口と、を備える反応処理容器であって、試料導入口から試料導入口に最も近いフィルタに至るまでの流路の体積をＶｆとし、試料導入口から導入される試料の体積をＶｓとしたとき、ｋ×Ｖｓ＜Ｖｆ（ｋは０．１〜１０の実数）を満たす。
【００２４】
本発明のさらに別の態様もまた、反応処理容器である。この反応処理容器は、基板と、基板の主面に形成された溝状の流路と、流路の両端に設けられた一対のフィルタと、流路から分岐する分岐流路と、分岐流路に設けられた試料導入口と、を備える反応処理容器であって、試料導入口から導入される試料の体積が１μＬ〜５０μＬであるとき、試料導入口から試料導入口に最も近いフィルタに至るまでの流路の長さが、２ｍｍ〜２００ｍｍである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、試料を蛇行流路で停止する精度を向上することのできる反応処理容器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反応処理容器が備える基板の平面図である。
【図２】反応処理容器の断面構造を説明するための図である。
【図３】反応処理容器を利用可能な反応処理装置を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）および（ｂ）は、図１に示す反応処理容器の基板における流路の形状を説明するための図である。
【図５】蛇行流路の変形例を示す図である。
【図６】第１の実施形態の変形例に係る反応処理容器が備える基板の平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る反応処理容器が備える基板の平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る反応処理容器の検出流路の断面を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る反応処理容器が備える基板の平面図である。
【図１０】分岐流路および試料導入口付近を示す概略拡大平面図である。
【図１１】図１０に示す分岐流路および試料導入口付近の概略Ａ−Ａ断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る反応処理容器が備える基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係る反応処理容器について説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
（第１の実施形態）
【００２８】
本発明の第１の実施形態に係る反応処理容器は、基板と、該基板に貼り付けられた封止フィルムと、フィルタと、から成る。図１は、本発明の第１の実施形態に係る反応処理容器が備える基板の平面図である。図２は、反応処理容器の断面構造を説明するための図である。図２は、基板に形成される流路、フィルムおよびフィルタとの位置関係を説明するための図であり、実施の反応処理容器の断面図とは異なる点に留意されたい。
【００２９】
反応処理容器１０は、上面１４ａに溝状の流路１２が形成された樹脂製の基板１４と、基板１４の上面１４ａ上に貼られた流路封止フィルム１６、第１封止フィルム１８および第２封止フィルム１９と、基板１４の下面１４ｂ上に貼られた第３封止フィルム２０、第４封止フィルム２１および第５フィルム（図示せず）と、基板１４内に配置された第１フィルタ２８および第２フィルタ３０とを備える。
【００３０】
基板１４は、温度変化に対して安定で、使用される試料溶液に対して侵されにくい材質から形成されることが好ましい。さらに、基板１４は、成形性がよく、透明性やバリア性が良好で、且つ、低い自家蛍光性を有する材質から形成されることが好ましい。このような材質としては、アクリル、ポリプロピレン、シリコーンなどの樹脂、中でも環状ポリオレフィン樹脂が好適である。
【００３１】
基板１４の上面１４ａには溝状の流路１２が形成されている。反応処理容器１０において、流路１２の大部分は基板１４の上面１４ａに露出した溝状に形成されている。金型を用いた射出成型により容易に成形できるようにするためである。この溝を封止して流路として活用するために、基板１４の上面１４ａ上に流路封止フィルム１６が貼られる。また射出成型法により基板を工業的により有利に生産するために、流路の構造は、いわゆる「抜きテーパ」と称する、基板の主面に対して一定の角度を備える側面を含みうる。
【００３２】
流路封止フィルム１６は、一方の主面が粘着性を備えていてもよいし、押圧や紫外線などのエネルギー照射、加熱等により粘着性や接着性を発揮する機能層が一方の主面に形成されていてもよく、容易に基板１４の上面１４ａと密着して一体化できる機能を備える。流路封止フィルム１６は、粘着剤も含めて低い自家蛍光性を有する材質から形成されることが望ましい。この点でシクロオレフィンポリマー、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはアクリルなどの樹脂からなる透明フィルムが適しているが、これらに限定されない。また、流路封止フィルム１６は、板状のガラスや樹脂から形成されてもよい。この場合はリジッド性が期待できることから、反応処理容器１０の反りや変形防止に役立つ。
【００３３】
流路１２の一端１２ａには、第１フィルタ２８が設けられている。流路１２の他端１２ｂには、第２フィルタ３０が設けられている。流路１２の両端に設けられた一対の第１フィルタ２８および第２フィルタ３０は、ＰＣＲによって目的のＤＮＡの増幅やその検出を妨げないように、または目的のＤＮＡの品質が劣化しないように、コンタミネーションを防止する。第１フィルタ２８および第２フィルタ３０の寸法は、基板１４に形成されたフィルタ設置スペースに隙間なく収まるような寸法に形成される。
【００３４】
基板１４には、空気導入路２９および第１フィルタ２８を介して流路１２の一端１２ａに通じる第１空気連通口２４が形成されている。同様に基板１４には、空気導入路３１および第２フィルタ３０を介して流路１２の他端１２ｂに通じる第２空気連通口２６が形成されている。一対の第１空気連通口２４および第２空気連通口２６は、基板１４の上面１４ａに露出するように形成されている。
【００３５】
第１の実施形態においては、第１フィルタ２８および第２フィルタ３０として、低不純物特性が良好であり、且つ通気性および撥水性もしくは撥油性を有するものが用いられる。第１フィルタ２８および第２フィルタ３０としては、例えば多孔性樹脂や樹脂の焼結体などが好ましく、これらに限られないが、フッ素含有樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー）などが例示できる。さらにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製フィルタとしては、これらに限られないが、ＰＦ０２０（アドバンテックグループ社製）等を用いることができる。さらに、第１フィルタ２８および第２フィルタ３０としては、フッ素含有樹脂でコーティングして表面を撥水処理したものも使用することができる。その他フィルタの材料としては、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレンなどが挙げられ、ＰＣＲに供される試料のコンタミネーション防止をすることができ、ＰＣＲに支障の生じないものであればよく、空気を通過させることができ、液体を通過させないような性状を備えていればなおよく、求められる性能に対してこれらのいくつかの要求を満たすものであればその性能や材質は問わない。
【００３６】
反応処理容器１０には、流路１２を流れる試料にサーマルサイクルを与えるために、後述する反応処理装置により複数水準の温度の制御が可能な反応領域が設定される。複数水準の温度が維持された反応領域内の流路を連続的に往復するように試料を移動させることにより、試料にサーマルサイクルを与えることができる。
【００３７】
第１の実施形態において、反応領域は、高温領域３６と、中温領域３８とを含む。高温領域３６は、反応処理装置に反応処理容器１０が搭載された際に、高温用ヒータの有効面に対応する領域であり、比較的高温（例えば約９５℃）に維持される。中温領域３８は、反応処理装置に反応処理容器１０が搭載された際に、中温用ヒータの有効面に対応する領域であり、高温領域３６よりも低温（例えば約６２℃）に維持される。
【００３８】
高温領域３６および中温領域３８にはそれぞれ、曲線状流路と直線状流路とを組み合わせた連続的に折り返す蛇行状流路を含んでいる。すなわち、高温領域３６は高温蛇行状流路３５を含んでおり、中温領域３８は中温蛇行状流路３７を含んでいる。このような蛇行状流路は、限られた基板１４の面積を有効活用することができるので、反応処理容器の実体的な大きさを小さくでき、反応処理装置の小型化に貢献できる。また、後述の温度制御システムを構成するヒータの限られた実効面積を有効に使うことができ、反応領域内での温度のばらつきを低減することが容易である。
【００３９】
図１に示すように、高温蛇行状流路３５の一端３５ａと中温蛇行状流路３７の一端３７ａとの間には、接続流路４０が形成されている。この接続流路４０は、直線状の流路となっている。接続流路４０の略中央部には、反応処理装置に反応処理容器１０が搭載された際に、流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける領域（「蛍光検出領域」と呼ぶ）８６が設定される。この蛍光検出領域８６に含まれる流路を「検出流路６１」と呼ぶ。
【００４０】
高温蛇行状流路３５の他端３５ｂは、高温制動流路４５に連通している。高温制動流路４５は、高温蛇行状流路３５に隣接し、且つ接続流路４０から見て高温蛇行状流路３５よりも奥側（第２フィルタ３０側）に形成されている。また、中温蛇行状流路３７の他端３７ｂは、中温制動流路４６に連通している。中温制動流路４６は、中温蛇行状流路３７に隣接し、且つ接続流路４０から見て中温蛇行状流路３７よりも奥側（第１フィルタ２８側）に形成されている。
【００４１】
高温制動流路４５は直線状流路であり、その断面積が高温蛇行状流路３５の断面積よりも大きくなるように形成されている。同様に、中温制動流路４６は直線状流路であり、その断面積が中温蛇行状流路３７の断面積よりも大きくなるように形成されている。詳細については後述するが、高温制動流路４５および中温制動流路４６はそれぞれ、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７を流れる試料にブレーキ作用を及ぼす役割を有する。
【００４２】
本第１の実施形態においては、図１に示すように、高温蛇行状流路３５および高温制動流路４５の両方が高温領域３６に含まれている。一方、中温領域３８に関しては、中温蛇行状流路３７は中温領域３８に含まれているが、中温制動流路４６は中温領域３８に含まれていない。ＰＣＲ中に高温領域３６に試料を停止させるときには、試料は少なくとも高温蛇行状流路３５および高温制動流路４５の両方に存在する。一方、ＰＣＲ中に中温領域３８に試料を停止させるときには、試料は少なくとも中温蛇行状流路３７に存在する。高温領域３６および中温領域３８に含まれる流路内に存在する試料が実質的に加熱され、所定の温度の一定時間維持されることにより、変性やアニーリングなどの反応が生じる。
【００４３】
高温制動流路４５は、第２フィルタ３０および空気導入路３１を介して第２空気連通口２６に連通している。中温制動流路４６は、緩衝流路（予備流路）３９に連通している。緩衝流路３９は、第１フィルタ２８および空気導入路２９を介して第１空気連通口２４に連通している。
【００４４】
緩衝流路３９の一部には分岐点が設けられており、該分岐点から分岐流路４２が分岐している。分岐流路４２の先端には、基板１４の下面１４ｂに露出するように試料導入口４４が形成されている。緩衝流路３９は、試料導入口４４から所定量の試料が投入された後に、反応処理容器１０の反応処理装置への導入を行う際の一時的な試料の待機流路として用いることができる。
【００４５】
図２に示すように、第１封止フィルム１８は、第１空気連通口２４を封止するように基板１４の上面１４ａに貼り付けられる。第２封止フィルム１９は、第２空気連通口２６を封止するように基板１４の上面１４ａに貼り付けられる。第３封止フィルム２０は、空気導入路２９および第１フィルタ２８を封止するように基板１４の下面１４ｂに貼り付けられる。第４封止フィルム２１は、空気導入路３１および第２フィルタ３０を封止するように基板１４の下面１４ｂに貼り付けられる。第５封止フィルム（図示せず）は、試料導入口４４を封止するように基板１４の下面１４ｂに貼り付けられる。これらの封止フィルムとしては、シクロオレフィンポリマー、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはアクリルなどの樹脂を基材とする透明フィルムを用いることができる。流路封止フィルム１６を含む全ての封止フィルムを貼った状態では、全流路は閉空間となっている。
【００４６】
反応処理容器１０に後述する送液システムを接続する際には、第１空気連通口２４、第２空気連通口２６を封止している第１封止フィルム１８、第２封止フィルム１９を剥がし、送液システムに備わったチューブを第１空気連通口２４、第２空気連通口２６に接続する。あるいは、送液システムに備わった中空のニードル（先端がとがった注射針）で第１封止フィルム１８、第２封止フィルム１９に穿孔することにより行ってもよい。この場合、第１封止フィルム１８、第２封止フィルム１９は、ニードルによる穿孔が容易な材質や厚みから成るフィルムが好ましい。
【００４７】
試料導入口４４を通じての試料の流路１２内への導入は、第５封止フィルムを一旦、基板１４から剥がして行い、所定量の試料の導入後に第５封止フィルムを再び基板１４の下面１４ｂに戻し貼り付ける。このとき、試料の導入によって流路内部の空気が押されるので、その空気を逃がすために、事前に第２封止フィルムを剥がしておいてもよい。そのため、第５封止フィルムとしては、数サイクルの貼り付け／剥がしに耐久するような粘着性を備えるフィルムが望ましい。また第５封止フィルムは、試料導入後に新しいフィルムを貼り付ける態様であってもよく、この場合は繰り返しの貼り付け／剥がしに関する特性の重要性は緩和されうる。
【００４８】
試料導入口４４への試料の導入の方法は特に限定されないが、例えばピペットやスポイト、シリンジ等で試料導入口４４から適量の試料を直接導入してもよい。あるいは、多孔質のＰＴＦＥやポリエチレンからなるフィルタが内蔵してあるニードルチップを介してコンタミネーションを防止しながらの導入方法であってもよい。このようなニードルチップは一般的に数多くの種類のものが販売され容易に入手でき、ピペットやスポイト、シリンジ等の先端に取り付けて使用することが可能である。さらにピペットやスポイト、シリンジ等による試料の吐出、導入後、さらに加圧して推すことにより流路１２の所定の場所まで試料を移動させてもよい。また、図示しないが試料導入口は、複数あってもよい。この場合は、複数の試料導入口間の緩衝流路３９のエリアを利用して、ＰＣＲなどの反応処理に供される一定体積の試料を簡便に計ることのできる機能を持たせることが可能となる。このときの詳細な方法は、特開２０１６−１９６０６号に記載された事項を参考とすることができる。
【００４９】
試料としては、例えば、一または二以上の種類のＤＮＡを含む混合物に、ＰＣＲ試薬として、耐熱性酵素および４種類のデオキシリボヌクレオシド三リン酸（ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰ、ｄＴＴＰ）を添加したものがあげられる。さらに反応処理対象のＤＮＡに特異的に反応するプライマー、さらに、場合によってはＴａｑＭａｎ等の蛍光プローブ（ＴａｑＭａｎ／タックマンはロシュ  ダイアグノスティックスゲゼルシャフト  ミット  ベシュレンクテル  ハフツングの登録商標）もしくはＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ（ＳＹＢＲはモレキュラープローブス  インコーポレイテッドの登録商標）を混合する。市販されているリアルタイムＰＣＲ用試薬キット等も使用することができる。
【００５０】
図３は、反応処理容器１０を利用可能な反応処理装置１００を説明するための模式図であり、特に反応処理容器１０に直接関連する部分のみを概念的に抜粋したものである。
【００５１】
反応処理装置１００は、反応処理容器１０が設置される容器設置部（図示せず）と、流路１２の高温領域３６を加熱するための高温用ヒータ１０４と、流路１２の中温領域３８を加熱するための中温用ヒータ１０６と、各反応領域の実温度を計測するための例えば熱電対等の温度センサ（図示せず）を備える。各ヒータは例えば抵抗加熱素子やペルチェ素子等であってよい。これらのヒータ、適切なヒータドライバ（図示せず）およびマイクロコンピュータなどの制御装置（図示せず）によって、反応処理容器１０の流路１２における高温領域３６が約９５℃、中温領域３８が約６２℃に維持され、サーマルサイクル領域の各反応領域の温度が設定される。
【００５２】
反応処理装置１００は、さらに、蛍光検出器１４０を備える。上述したように、試料Ｓには所定の蛍光プローブが添加されている。ＤＮＡの増幅が進むにつれ試料Ｓから発せられる蛍光信号の強度が増加するので、その蛍光信号の強度値をＰＣＲの進捗やその終結の判定材料としての指標とすることができる。
【００５３】
蛍光検出器１４０としては、非常にコンパクトな光学系で、迅速に測定でき、かつ明るい場所か暗い場所かにもかかわらず、蛍光を検出することができる日本板硝子株式会社製の光ファイバ型蛍光検出器ＦＬＥ−５１０を使用することができる。この光ファイバ型蛍光検出器は、その励起光／蛍光の波長特性を試料Ｓの発する蛍光特性に適するようにチューニングしておくことができ、様々な特性を有する試料について最適な光学・検出系を提供することが可能であり、さらに光ファイバ型蛍光検出器によってもたらされる光線の径の小ささから、流路などの小さいまたは細い領域に存在する試料からの蛍光を検出するのに適しており応答スピードも優れている。
【００５４】
光ファイバ型の蛍光検出器１４０は、光学ヘッド１４２と、蛍光検出器ドライバ１４４と、光学ヘッド１４２と蛍光検出器ドライバ１４４とを接続する光ファイバ１４６とを備える。蛍光検出器ドライバ１４４には励起光用光源（ＬＥＤ、レーザその他特定の波長を出射するように調整された光源）、光ファイバ型合分波器および光電変換素子（ＰＤ，ＡＰＤ又はフォトマル等の光検出器）（いずれも図示せず）等が含まれており、これらを制御するためのドライバ等からなる。光学ヘッド１４２はレンズ等の光学系からなり、励起光の試料への指向性照射と試料から発せられる蛍光の集光の機能を担う。集光された蛍光は光ファイバ１４６を通じて蛍光検出器ドライバ１４４内の光ファイバ型合分波器により励起光と分けられ、光電変換素子によって電気信号に変換される。光ファイバ型の蛍光検出器としては、特開２０１０−２７１０６０号に記載のものを使用することができる。光ファイバ型蛍光検出器は、さらに単一または複数の光学ヘッドを用いて同軸式に複数波長に係る検出が可能なようにモディファイすることもできる。複数波長に係る蛍光検出器とその信号処理については、国際公開第２０１４／００３７１４号に記載の発明を活用することができる。
【００５５】
反応処理装置１００においては、検出流路６１内の試料Ｓからの蛍光を検出することができるように光学ヘッド１４２が配置される。試料Ｓは流路内を繰り返し往復移動させられることで反応が進み、試料Ｓに含まれる所定のＤＮＡが増幅するので、検出された蛍光の量の変動をモニタリングすることで、ＤＮＡの増幅の進度をリアルタイムで知ることができる。また、反応処理装置１００においては、蛍光検出器１４０からの出力値を利用して、試料Ｓの移動制御に活用する。例えば蛍光検出器１４０からの出力値を制御装置に送信して、後述の送液システムの制御をする際のパラメータとして利用してもよい。蛍光検出器は、試料からの蛍光を検出する機能を発揮するものであれば光ファイバ型蛍光検出器に限定されない。
【００５６】
反応処理装置１００は、さらに、試料Ｓを反応処理容器１０の流路１２内で移動および停止させるための送液システム（図示せず）を備える。送液システムは、これに限られるものではないが、第１空気連通口２４または第２空気連通口２６を通じて、いずれか一方から空気を送り込む（送風する）ことによって、試料Ｓを流路１２内で一方向に移動させることができる。さらに、送液システムは、流路への送風を止める、または流路１２内の試料Ｓの両側の圧力を等しくすることにより所定の位置で停止させることができる。
【００５７】
送液システムのうち、送風や加圧機能を備える手段（送風手段）として、シリンジポンプやダイアフラムポンプ、ブロアなどを用いることができる。また試料Ｓを所定の位置で停止させる機能を備えるものとして、送風手段と三方弁（３ポートバルブ）などを組み合わせたものを用いることができる。例えば、第１および第２の三方弁を備え、第１の三方弁を、その第１のポート（コモンポート）を第１の空気連通口に接続し、第２のポートを上記の送風手段に接続し、第三のポートを大気圧に開放されるように各ポートの接続をし、第２の三方弁を、その第１のポート（コモンポート）を第２の空気連通口に接続し、第２のポートを上記の送風手段に接続し、第三のポートを大気圧に開放されるように各ポートの接続をした態様が考えられる。これらの具体的態様は、例えば、特開平４−３２５０８０号や特開２００７−２８５７７７号に記載がある。例えば、いずれか一方の空気連通口に接続されている三方弁を操作して、送風手段とその空気連通口とが連通するような状態にして、かつ、もう一方の空気連通口に接続されている三方弁を操作して、その空気連通口が大気圧に通じるような状態にすることにより、試料Ｓを一方向に移動させる。続いて両方の三方弁を操作して、両方の空気連通口が大気圧に通じるような状態にすることにより、試料Ｓを停止させる。
【００５８】
また、三方弁や送液手段の操作は、適切なドライバを通じて、制御装置によって行わせることが可能である。特に、先述のように配置された蛍光検出器１４０が、得られた蛍光信号に基づく出力値を制御装置に送信することにより、流路１２中の試料Ｓの位置やその通過を、制御装置に認識させることによって、三方弁や送液手段からなる送液システムの制御を行わせる。
【００５９】
従って、流路１２の両側に接続された三方弁を順次に、かつ、連続的に操作することにより、試料Ｓを流路１２内で、高温領域３６と中温領域３８の間を連続して往復移動させて、それによって試料Ｓに適切なサーマルサイクルを与えることが可能となる。
【００６０】
図４（ａ）および（ｂ）は、図１に示す反応処理容器１０の基板１４における流路１２の形状を説明するための図である。図４（ａ）は、蛇行状流路５３の断面を示す。図４（ｂ）は、制動流路５４の断面を示す。蛇行状流路５３は、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７に対応する。制動流路５４は、高温制動流路４５および中温制動流路４６に対応する。
【００６１】
図４（ａ）に示すように、蛇行状流路５３は台形状の流路であり、開口部４７と、底面４８と、底面４８の両側に位置する側面４９とを備える。側面４９は、底面４８から開口部４７に向かって拡大するテーパ状に形成されている。蛇行状流路５３の形状・寸法を規定するパラメータとしては、深さＤｒ、テーパ角Ｔｒ、開口幅Ｗｒ１、底面幅Ｗｒ２、断面積Ｓｒがある。底面４８および側面４９は平面状であり、底面４８と側面４９の接続部５５は角張った形状となっている。
【００６２】
図４（ｂ）に示すように、制動流路５４も台形状の流路であり、開口部５０と、底面５１と、底面５１の両側に位置する側面５２とを備える。側面５２は、底面５１から開口部５０に向かって拡大するテーパ状に形成されている。制動流路５４の形状・寸法を規定するパラメータとしては、深さＤｂ、テーパ角Ｔｂ、開口幅Ｗｂ１、底面幅Ｗｂ２、断面積Ｓｂがある。底面５１および側面５２は平面状であり、底面５１と側面５２の接続部５８は角張った形状となっている。
【００６３】
第１の実施形態に係る反応処理容器１０においては、制動流路５４の断面積Ｓｂは、蛇行状流路５３の断面積Ｓｒよりも大きくなっている。試料の移動速さは、流路の断面積によって異なり、一般に流路断面積を大きくすると試料の移動速さは小さくなる。制動流路５４の断面積Ｓｂを蛇行状流路５３の断面積Ｓｒよりも大きくすることで、試料にブレーキ作用が生じるので、反応処理装置１００の送液システムによる試料の移動・停止制御が容易となり、試料を蛇行状流路５３の所定の位置で停止する精度を向上できる。また、試料を所定量より多く流路１２内に導入してしまった場合でも、蛇行状流路５３からの試料の過剰なオーバーランを抑制することができる。
【００６４】
蛇行状流路５３の断面積Ｓｒと制動流路５４の断面積Ｓｂの断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１＜Ｓｂ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であってよく、好ましくは１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であってよく、より好ましくは１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であってよい。断面積比Ｓｂ／Ｓｒをこのような範囲内の値とすることにより、上述のブレーキ作用を好適に発生させることができる。
【００６５】
第１の実施形態に係る反応処理容器１０において、蛇行状流路５３の開口幅Ｗｒ１は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍであってよく、好ましくは０．６５ｍｍ〜０．８５ｍｍであってよい。蛇行状流路５３の底面幅Ｗｒ２は、０ｍｍ〜０．９５ｍｍであってよく、好ましくは０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであってよい。蛇行状流路５３の深さＤｒは、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍであってよく、好ましくは０．６ｍｍ〜０．８ｍｍであってよい。蛇行状流路５３のテーパ角Ｔｒは、０°〜４５°であってよく、好ましくは１０°〜３０°であってよく、さらに好ましくは１５°〜２５°であってよい。第１の実施形態に係る反応処理容器１０において、蛇行状流路５３の底面幅Ｗｒ２が０ｍｍもしくはその近傍になるように開口幅Ｗｒ１に比較して小さい場合は、蛇行状流路５３の断面形状は、略逆三角形状に近いものになる点に注意する。また、テーパ角Ｔｒが０°もしくはその近傍になるように小さくした場合は、蛇行状流路５３の断面形状は、略長方形状に近いものになる点に注意する。
【００６６】
また、制動流路５４の開口幅Ｗｂ１は、０．６５ｍｍ〜１．０５ｍｍであってよく、好ましくは０．７５ｍｍ〜０．９５ｍｍであってよい。制動流路５４の底面幅Ｗｂ２は、０ｍｍ〜１．０５ｍｍであってよく、好ましくは０．５ｍｍ〜０．７ｍｍであってよい。制動流路５４の深さＤｂは、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍであってよく、好ましくは０．６ｍｍ〜０．８ｍｍであってよい。制動流路５４のテーパ角Ｔｂは、０°〜４５°であってよく、好ましくは１０°〜３５°であってよい。第１の実施形態に係る反応処理容器１０において、制動流路５４の底面幅Ｗｂ２が０ｍｍもしくはその近傍になるように開口幅Ｗｂ１に比較して小さい場合は、制動流路５４の断面形状は、略逆三角形状に近いものになる点に注意する。また、テーパ角Ｔｂが０°もしくはその近傍になるように小さくした場合は、制動流路５４の断面形状は、略長方形状に近いものになる点に注意する。
【００６７】
上記のような寸法で蛇行状流路５３および制動流路５４を形成することにより、試料（界面活性剤を含むこともありうる）の連続的な移動がスムースになり、射出成型など慣用の製造技術によっても容易に作製することができる。
【００６８】
図５は、蛇行状流路の変形例を示す。図４（ａ）に示す蛇行状流路５３においては、底面４８と側面４９の接続部が角張った形状であったが、図５に示す蛇行状流路５６においては、底面４８と側面４９の接続部５５が曲面状となっている。図５では、底面４８は平面状であるが、接続部５５と連続的につながる曲面状としてもよい。
【００６９】
本実施形態では上述したようにヒータによる加熱の効率の向上を目的として蛇行状流路を採用しているが、金型内で樹脂が高速で充填される射出成型法によっては、このような流路の形状が抵抗や障害となって、樹脂の充填のスピードのバラツキや空隙が生じるなど成形がうまくいかない場合がある。このような場合では、蛇行状流路を含む領域にウェルドラインが形成され、流路上にピットのような凹部が形成されるおそれがある。このような凹部は、試料の流れを阻害するおそれがある。本変形例に係る蛇行状流路５６のように、接続部５５を曲面状とすることにより、射出成形時の金型内での樹脂の流れがスムースになるので、反応流路の近傍でのウェルドラインの発生を抑制することができる。接続部５５の曲率半径Ｒ１は、例えば０．２ｍｍ〜０．３８ｍｍであってよく、好ましくは０．３ｍｍ〜０．３５ｍｍであってよい。なお、制動流路５４においても同様に、底面５１と側面５２の接続部５８が曲面状とされてもよい。
【００７０】
図１に示すように、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７には複数の屈曲部５７が含まれる。屈曲部５７の曲率半径Ｒ２は、０．３ｍｍ〜１０ｍｍであってよく、好ましくは０．５ｍｍ〜６ｍｍであってよい。屈曲部５７の曲率半径をこのような範囲内とすることにより、ウェルドラインの発生をより抑制することができ、さらに、蛇行状流路内を試料が移動する際に、屈曲部５７においてもその移動速度を一定に保ちやすい。
【００７１】
図６は、第１の実施形態の変形例に係る反応処理容器６０が備える基板１４の平面図である。本変形例に係る反応処理容器６０は、中温蛇行状流路３７および中温制動流路４６の両方が中温領域３８に含まれている点が、図１に示す反応処理容器１０と異なる。一方、高温蛇行状流路３５に関しては、反応処理容器１０と同様に、高温蛇行状流路３５および高温制動流路４５の両方が高温領域３６に含まれている。ＰＣＲ中に高温領域３６に試料を停止させるときには、試料は少なくとも高温蛇行状流路３５および高温制動流路４５の両方に存在する。一方、ＰＣＲ中に中温領域３８に試料を停止させるときには、試料は少なくとも中温蛇行状流路３７および中温制動流路４６の両方に存在する。
【００７２】
本変形例に係る反応処理容器６０においても、高温制動流路４５は、その断面積が高温蛇行状流路３５の断面積よりも大きくなるように形成されている。同様に、中温制動流路４６は、その断面積が中温蛇行状流路３７の断面積よりも大きくなるように形成されている。これにより、高温蛇行状流路３５および中温蛇行状流路３７を流れる試料にブレーキ作用を及ぼすことができる。
（第２の実施形態）
【００７３】
図３を参照して説明したように、反応処理装置１００は、ＰＣＲの間に反応処理容器の流路内を移動中の試料に励起光を照射し、試料から発せられる蛍光を計測するために、蛍光検出器１４０を備える。蛍光検出器１４０においては、光学ヘッド１４２が励起光の試料への指向性照射と試料から発せられる蛍光の集光の機能を担う。光学ヘッド１４２の集光スポット径は、通常０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍ程度であり、非常に小さい。そのため、光学ヘッド１４２を反応処理装置１００に配置および固定する際に、非常に高い精度が求められる。その結果、組み付けの作業性が低下するとともに、部品コストが高くなるおそれがある。そこで、第２の実施形態では、このような課題を解決できる反応処理容器を提供する。
【００７４】
本発明の第２の実施形態に係る反応処理容器も、基板と、該基板に貼り付けられた封止フィルムと、フィルタと、から成る。第１の実施形態に係る反応処理容器１０と共通する構成については同一の符号を使用し、重複する説明を適宜省略する。
【００７５】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る反応処理容器７０が備える基板１４の平面図である。第２の実施形態に係る反応処理容器７０は、第１の実施形態に係る反応処理容器１０の高温制動流路４５および中温制動流路４６に対応する流路を備えていない。さらに、第２の実施形態に係る反応処理容器７０は、検出流路６１に関して第１の実施形態に係る反応処理容器１０と異なる構成を有する。
【００７６】
図８は、第２の実施形態に係る反応処理容器７０の検出流路６１の断面を示す。検出流路６１は、接続流路４０に設けられており、試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける。図８に示すように、検出流路６１は台形状の流路であり、開口部６２と、底面６３と、底面６３の両側に位置する側面６４とを備える。側面６４は、底面６３から開口部６２に向かって拡大するテーパ状に形成されている。検出流路６１の形状・寸法を規定するパラメータとしては、深さＤｄ、テーパ角Ｔｄ、開口幅Ｗｄ１、底面幅Ｗｄ２、断面積Ｓｄがある。
【００７７】
第２の実施形態に係る反応処理容器７０においては、検出流路６１の断面積Ｓｄは、蛇行状流路５３の断面積Ｓｒ（図４（ａ）参照）よりも大きくなっている。このように検出流路６１の断面積Ｓｄを蛇行状流路５３の断面積Ｓｒよりも大きくすることによって、反応処理装置１００に光学ヘッド１４２を組み付ける際のトレランスが緩和されるので、組み付け作業性が向上するとともに、部品の低コスト化を図ることができる。
【００７８】
第２の実施形態に係る反応処理容器７０において、蛇行状流路５３の断面積Ｓｒと検出流路６１の断面積Ｓｄの断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１＜Ｓｄ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であってよく、好ましくは１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であってよく、より好ましくは１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であってよい。
【００７９】
第２の実施形態に係る反応処理容器７０において、蛇行状流路５３の開口幅Ｗｒ１は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍであってよく、好ましくは０．６５ｍｍ〜０．８５ｍｍであってよい。蛇行状流路５３の底面幅Ｗｒ２は、０ｍｍ〜０．９５ｍｍであってよく、好ましくは０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであってよい。蛇行状流路５３の深さＤｒは、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍであってよく、好ましくは０．６ｍｍ〜０．８ｍｍであってよい。蛇行状流路５３のテーパ角Ｔｒは、０°〜４５°であってよく、好ましくは１０°〜３０°であってよく、さらに好ましくは１５°〜２５°であってよい。第２の実施形態に係る反応処理容器７０において、蛇行状流路５３の底面幅Ｗｒ２が０ｍｍもしくはその近傍になるように開口幅Ｗｒ１に比較して小さい場合は、蛇行状流路５３の断面形状は、略逆三角形状に近いものになる点に注意する。また、テーパ角Ｔｒが０°もしくはその近傍になるように小さくした場合は、蛇行状流路５３の断面形状は、略長方形状に近いものになる点に注意する。
【００８０】
第２の実施形態に係る反応処理容器７０において、検出流路６１の開口幅Ｗｄ１は、０．７ｍｍ〜１．２ｍｍであってよく、好ましくは０．８ｍｍ〜１．１ｍｍであってよい。検出流路６１の底面幅Ｗｄ２は、０．１５ｍｍ〜１．２ｍｍであってよく、好ましくは０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍであってよい。検出流路６１の深さＤｄは、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍであってよく、好ましくは０．６ｍｍ〜１．１ｍｍであってよい。検出流路６１のテーパ角Ｔｄは、０°〜４５°であってよく、好ましくは１０°〜３５°であってよく、さらに好ましくは１５°〜３０°であってよい。
【００８１】
上記のような寸法で蛇行状流路５３および検出流路６１を形成することにより、試料（界面活性剤を含むこともありうる）の連続的な移動がスムースになり、射出成型など慣用の製造技術によっても容易に作製することができる。
【００８２】
さらに、検出流路６１の断面において、底面幅Ｗｄ２を拡大することにより、上記のトレランスに関する効果のさらなる向上が図れるとともに、対向する側面６４の間の距離が大きくなることにより、側面６４での反射や屈折、散乱などが蛍光の安定した測定を妨げるおそれを低減できる。
【００８３】
検出流路６１における底面６３は、基板１４の主面（すなわち、上面１４ａおよび下面１４ｂ）と平行な平面に形成される。また、反応処理容器７０を、反応処理装置１００（図３参照）に設置したときに、蛍光検出器１４０の光学ヘッド１４２は、その光軸が底面６３や基板１４の主面と略垂直になるように配置される。このように配置することにより、光学ヘッド１４２から試料に照射される励起光または試料から出射される蛍光の好ましくない屈折や反射等を抑制することができ、安定した蛍光強度の検出が可能となる。
【００８４】
底面６３および側面６４は平面状であり、底面６３と側面６４の接続部６５は角張った形状となっている。すなわち、底面６３と側面６４の接続部６５は、実質的に曲面を有さず、例えばその近似曲率半径は０．０２ｍｍ以下であってよく、好ましくは０．０１ｍｍ以下であってよく、より好ましくは０．００５ｍｍ以下であってよい。蛍光検出領域８６において、蛍光の出射部分や励起光の照射部分に対応する部分に曲面などが存在すると、それによって不規則な屈折や散乱が生じ、安定した蛍光の測定を妨げるおそれがある。従って、検出流路６１の断面を曲面などを出来るだけ排除した形状にすることにより、このような事態が生じることを防ぐことができる。
（第３の実施形態）
【００８５】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る反応処理容器９０が備える基板１４の平面図である。図１０は、分岐流路４２および試料導入口４４付近を示す概略拡大平面図である。図１１は、図１０に示す分岐流路４２および試料導入口４４付近の概略Ａ−Ａ断面図である。
【００８６】
上述したように、緩衝流路３９の一部から分岐流路４２が分岐しており、分岐流路４２の先端には、基板１４の下面１４ｂに露出するように試料導入口４４が形成されている。この試料導入口４４から試料が導入され、分岐流路４２を介して緩衝流路３９に流れ込む。緩衝流路３９に充填された試料は高温蛇行状流路３５や中温蛇行状流路３７に移動されてＰＣＲに供されるが、分岐流路４２および試料導入口４４に試料が残留している可能性がある。上述したように、ＰＣＲの間に高温領域３６や中温領域３８は反応処理装置のヒータにより加熱されている。高温領域３６や中温領域３８に与えられている熱が分岐流路４２や試料導入口４４に伝達されると、この熱により分岐流路４２や試料導入口４４に存在する空気が膨張し、この膨張した空気により残留した試料が緩衝流路３９に押し出される可能性がある。すなわち、流路１２には、ＰＣＲに供される試料（「主試料」と称する）と、残留試料とが離間して存在することとなる。このように流路１２に主試料と残留試料とが離間して存在している場合、流路１２内を加圧しても推進力が主試料に好適に作用せず、主試料の移動を適切に行うことができない可能性がある。
【００８７】
そこで、本発明の第３の実施形態に係る反応処理容器９０は、分岐流路４２および試料導入口４４に近い中温領域３８と、分岐流路４２および試料導入口４４との間の距離ｄεが５ｍｍ以上となるように形成されている。基板１４が樹脂又はガラス製である場合、距離ｄεを５ｍｍ以上とすることで、中温領域３８から分岐流路４２および試料導入口４４への熱の伝達を防止または少なくとも抑制できるので、上記のような不具合を防止することができる。距離ｄεは、５ｍｍ以上であり、６ｍｍ以上が好ましく、７．５ｍｍ以上がより好ましく、９ｍｍ以上がさらに好ましい。当然のことながら、距離ｄεは大きければ大きい程伝熱の防止という観点では好ましいが、過剰に大きくすると反応処理容器９０が大型化してしまう。距離ｄεは、５０ｍｍ以下であり、４０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以下がより好ましく、２５ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００８８】
本実施形態では、高温領域３６よりも中温領域３８の方が分岐流路４２および試料導入口４４に近いため、中温領域３８と分岐流路４２および試料導入口４４との間の距離ｄεを規定した。しかしながら、別の実施形態において中温領域よりも高温領域の方が分岐流路４２および試料導入口４４に近い場合には、高温領域と分岐流路および試料導入口との間の距離ｄεを規定することになる。すなわち、複数の反応領域のうち分岐流路４２および試料導入口４４に最も近い反応領域と、分岐流路４２および試料導入口４４との間の距離ｄεを５ｍｍ以上とすればよい。
（第４の実施形態）
【００８９】
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る反応処理容器１１０が備える基板１４の平面図である。緩衝流路３９の一部から分岐流路４２が分岐しており、分岐流路４２の先端には、基板１４の下面１４ｂに露出するように試料導入口４４が形成されている。この試料導入口４４から導入された試料が、いずれかのフィルタのほうに流れて、フィルタ面に接触し、フィルタ面の一部が試料によって埋没や目詰まりしてしまう可能性がある。フィルタの一部または全体に目詰まり等が生じてしまうと、送液システムとしての、シリンジポンプやダイアフラムポンプ、ブロアなどの推進力がフィルタを通じて試料に作用しにくくなり、試料の高温領域と中温領域の間の往復移動が正常に行われずに、ＰＣＲ反応に支障がでる可能性がある。
【００９０】
そこで、本発明の第４の実施形態に係る反応処理容器１１０は、試料導入口４４から試料導入口に最も近いほうのフィルタ（図１２では第１フィルタ２８）に至るまでの流路の体積をＶｆとして、試料導入口から導入される試料の体積をＶｓとした場合に、ｋ×Ｖｓ＜Ｖｆ（ただし、ｋは係数であり０．１〜１０の実数を表す）を満たす。
【００９１】
また、係数ｋは、導入される試料の体積Ｖｓ、導入される試料の溶媒の種類や粘度、試料に添加されている界面活性剤などの物質の量やその性質、基板や流路封止フィルムなどの表面との濡れ性や抵抗などによって決まる。係数ｋの値は好ましくは０．３〜５であり、より好ましくは０．４〜２である。また、導入された試料の全量が、試料導入口から最も近いフィルタのほうに流れたとしても、試料の先端がフィルタ面に接触しないという観点から、係数ｋは１より大きくてもよい（１＜ｋ）。一方で係数ｋが大きい場合はＶｆが大きくなるので、基板の主面の省スペース効果に観点から、係数ｋは０．４〜０．６であってもよい。
【００９２】
導入される試料の体積Ｖｓは、１μＬ〜５０μＬ（マイクロ・リットル）であり、好ましくは、５μＬ〜４０μＬであり、より好ましくは、１０μＬ〜３０μＬであってもよい。流路の断面形状が、図４（ａ）で表される場合、試料導入口４４から試料導入口４４に最も近いフィルタに至るまでの流路の長さＬｈは、２ｍｍ〜２００ｍｍであり、好ましくは、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、より好ましくは、１０ｍｍ〜５０ｍｍであり、さらに好ましくは、２０ｍｍ〜４０ｍｍである。流路の長さＬｈが小さすぎると、試料がフィルタに接触する可能性が高くなり、大きすぎると、基板１４のサイズが大きくなる原因となり、基板の省スペースの観点から好ましくないうえに、反応処理装置の小型化に支障が生じる。
【００９３】
試料導入口４４と試料導入口４４に最も近いフィルタまでの流路の少なくとも一部を図４（ｂ）で表される断面や、図８で表される断面の流路としてもよい。試料導入口４４からフィルタに至る流路の断面積を比較的大きくすることにより、長さＬｈを小さくすることができる。また、ＰＣＲなどの反応処理中の試料のオーバーランを防ぐブレーキ作用が期待でき、試料によるフィルタの汚染を防ぐことができる。
【００９４】
例えば、作業者が、試料を試料導入口４４から導入する際に、誤って、試料導入口４４に最も近いフィルタを封止している封止フィルムや、当該フィルタに最も近い空気連通口を封止している封止フィルムを剥がしてから試料を導入したとしても、試料が試料導入口に近いフィルタの方向に流れてフィルタに接触して、フィルタを汚染することを防ぐことができる。
【００９５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００９６】
例えば、ある実施形態に係る反応処理容器は、上記第１の実施形態に係る反応処理容器１０における高温制動流路４５および中温制動流路４６と、上記第２の実施形態に係る反応処理容器７０における検出流路６１とを備えていてもよい。この場合、これら２つの実施形態の両方の効果を奏することのできる反応処理容器を実現できる。
【符号の説明】
【００９７】
１０、６０、７０、９０、１１０  反応処理容器、  １２  流路、  １４  基板、  １６  流路封止フィルム、  １８  第１封止フィルム、  １９  第２封止フィルム、  ２０  第３封止フィルム、  ２１  第４封止フィルム、  ２４  第１空気連通口、  ２６  第２空気連通口、  ２８  第１フィルタ、  ２９、３１  空気導入路、  ３０  第２フィルタ、  ３５  高温蛇行状流路、  ３６  高温領域、  ３７  中温蛇行状流路、  ３８  中温領域、  ３９  緩衝流路、  ４０  接続流路、  ４２  分岐流路、  ４４  試料導入口、  ４５  高温制動流路、  ４６  中温制動流路、  ４７、５０、６２  開口部、  ４８、５１、６３  底面、  ４９、５２、６４  側面、  ５３、５６  蛇行状流路、  ５４  制動流路、  ５５、５８、６５  接続部、  ５７  屈曲部、  ６１  検出流路、  ８６  蛍光検出領域、  １００  反応処理装置、  １０４  高温用ヒータ、  １０６  中温用ヒータ、  １４０  蛍光検出器、  １４２  光学ヘッド、  １４４  蛍光検出器ドライバ、  １４６  光ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月25日(2019.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、
それぞれ所定の温度に維持される複数の反応領域が前記基板に設定され、反応を起こさせるために前記複数の反応領域間を試料が繰り返し往復移動し、
前記流路は、前記複数の反応領域のそれぞれに含まれる蛇行状流路と、前記蛇行状流路のそれぞれに隣接する制動流路と、を含み、
前記制動流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きいことを特徴とする反応処理容器。
【請求項２】
前記蛇行状流路の断面積をＳｒとし、前記制動流路の断面積をＳｂとしたとき、断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１＜Ｓｂ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の反応処理容器。
【請求項３】
前記断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の反応処理容器。
【請求項４】
前記断面積比Ｓｂ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｂ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の反応処理容器。
【請求項５】
前記蛇行状流路および前記制動流路は、開口部と、底面と、前記底面から前記開口部に向かって拡大するテーパ状の側面と、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反応処理容器。
【請求項６】
前記蛇行状流路は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜０．９５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有し、
前記制動流路は、０．６５ｍｍ〜１．０５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜１．０５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有することを特徴とする請求項５に記載の反応処理容器。
【請求項７】
前記底面と前記側面の接続部が曲面状であることを特徴とする請求項５または６に記載の反応処理容器。
【請求項８】
前記接続部の曲率半径は、０．２ｍｍ〜０．３８ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の反応処理容器。
【請求項９】
前記蛇行状流路は、屈曲部を含み、
前記屈曲部の曲率半径は、０．３ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の反応処理容器。
【請求項１０】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、
それぞれ所定の温度に維持される複数の反応領域が前記基板に設定され、反応を起こさせるために前記複数の反応領域間を試料が繰り返し往復移動し、
前記流路は、前記複数の反応領域のそれぞれに含まれる蛇行状流路と、前記複数の反応領域を接続する接続流路と、前記流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける、前記接続流路に含まれる検出流路と、を含み、
前記検出流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きいことを特徴とする反応処理容器。
【請求項１１】
前記蛇行状流路の断面積をＳｒとし、前記検出流路の断面積をＳｄとしたとき、断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１＜Ｓｄ／Ｓｒ≦１．８の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の反応処理容器。
【請求項１２】
前記断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．５の範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の反応処理容器。
【請求項１３】
前記断面積比Ｓｄ／Ｓｒは、１．０２≦Ｓｄ／Ｓｒ≦１．２の範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の反応処理容器。
【請求項１４】
前記蛇行状流路および前記検出流路は、開口部と、底面と、前記底面から前記開口部に向かって拡大するテーパ状の側面と、を備えることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の反応処理容器。
【請求項１５】
前記蛇行状流路は、０．５５ｍｍ〜０．９５ｍｍの開口幅、０ｍｍ〜０．９５ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有し、
前記検出流路は、０．７ｍｍ〜１．２ｍｍの開口幅、０．１５ｍｍ〜１．２ｍｍの底面幅、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの深さ、および０°〜４５°のテーパ角を有することを特徴とする請求項１４に記載の反応処理容器。
【請求項１６】
前記検出流路における前記底面は、前記基板の主面と平行な平面に形成されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の反応処理容器。
【請求項１７】
前記底面と前記側面の接続部は、角張った形状に形成されることを特徴とする請求項１６に記載の反応処理容器。
【請求項１８】
基板と、前記基板の主面に形成された溝状の流路と、を備える反応処理容器であって、
それぞれ所定の温度に維持される複数の反応領域が前記基板に設定され、反応を起こさせるために前記複数の反応領域間を試料が繰り返し往復移動し、
前記流路は、前記複数の反応領域のそれぞれに含まれる蛇行状流路と、前記蛇行状流路のそれぞれに隣接する制動流路と、前記複数の反応領域を接続する接続流路と、前記流路内を流れる試料から蛍光を検出するために励起光の照射を受ける、前記接続流路に含まれる検出流路と、を含み、
前記制動流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きく、
前記検出流路の断面積は、前記蛇行状流路の断面積よりも大きいことを特徴とする反応処理容器。
【請求項１９】
前記流路から分岐する分岐流路と、前記分岐流路に設けられた試料導入口と、をさらに備え、
前記複数の反応領域のうち前記分岐流路および前記試料導入口に最も近い反応領域と、前記分岐流路および前記試料導入口との間の距離が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または１８に記載の反応処理容器。
【請求項２０】
前記流路の両端に設けられた一対のフィルタと、前記流路から分岐する分岐流路と、前記分岐流路に設けられた試料導入口と、をさらに備え、
前記試料導入口から前記試料導入口に最も近いフィルタに至るまでの流路の体積をＶｆとし、前記試料導入口から導入される試料の体積をＶｓとしたとき、ｋ×Ｖｓ＜Ｖｆ（ｋは０．１〜１０の実数）を満たすことを特徴とする請求項１または１８に記載の反応処理容器。
【請求項２１】
前記流路の両端に設けられた一対のフィルタと、前記流路から分岐する分岐流路と、前記分岐流路に設けられた試料導入口と、をさらに備え、
前記試料導入口から導入される試料の体積が１μＬ〜５０μＬであるとき、前記試料導入口から前記試料導入口に最も近いフィルタに至るまでの流路の長さが、２ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項１または１８に記載の反応処理容器。
【請求項２２】
前記複数の反応領域のうち一つの反応領域に含まれる蛇行状流路に隣接する制動流路は、それ以外の反応領域から遠い側に位置することを特徴とする請求項１または１８に記載の反応処理容器。
【請求項２３】
前記複数の反応領域は、比較的高温に維持される高温領域と、前記高温領域よりも低温に維持される中温領域とを含むことを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の反応処理容器。