(57)【要約】【課題】簡易な方法で精度良く検体を含む液体を分注できるバイオチップ、検体反応装置及び検体反応方法を提供すること。【解決手段】バイオチップ１は、第１容器１０と、融点が２５℃以上６３℃以下であるワックス２２が充填された第２容器２０と、第１容器１０と第２容器２０との間に設けられた狭窄部３０と、を含み、狭窄部３０を介して第１容器１０と連通し、壁面の少なくとも一部がワックス２２で形成された受入室２４が第２容器２０内に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１容器と、
融点が２５℃以上６３℃以下であるワックスが充填された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器との間に設けられた狭窄部と、
を含み、
前記狭窄部を介して前記第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部が前記ワックスで形成された受入室が前記第２容器内に形成されている、バイオチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオチップにおいて、
前記第２容器と前記狭窄部との組を複数含み、
それぞれの前記狭窄部は、同一の平面上であって、前記平面上の１点から放射方向に配置され、
前記第１容器は、前記狭窄部に対して前記１点に近い側に位置している、バイオチップ。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれかに記載のバイオチップにおいて、
プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、前記受入室内に配置されている、バイオチップ。
【請求項４】
請求１ないし３のいずれかに記載のバイオチップにおいて、
プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、前記第２容器内において、前記狭窄部から最も遠い位置に配置されている、バイオチップ。
【請求項５】
バイオチップを用いて検体の反応を行う検体反応装置であって、
前記バイオチップは、
第１容器と、
融点が２５℃以上６３℃以下であるワックスが充填された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器との間に設けられた狭窄部と、
を含み、
前記狭窄部を介して前記第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部が前記ワックスで形成された受入室が前記第２容器内に形成されており、
前記バイオチップを装着可能な装着部と、
前記装着部に前記バイオチップを装着した場合に、重力方向における前記第２容器内の最下点と回転軸との距離が変化するように前記バイオチップを回転させる回転部と、
前記装着部に前記バイオチップを装着した場合に、前記回転軸に対して温度分布が軸対称になるように前記第２容器の少なくとも一部を前記ワックスの融点以上の温度まで加熱する加熱部と、
を含む、検体反応装置。
【請求項６】
バイオチップを用いて検体を反応させる検体反応方法であって、
前記バイオチップは、
第１容器と、
融点が２５℃以上６３℃以下であるワックスが充填された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器との間に設けられた狭窄部と、
を含み、
前記狭窄部を介して前記第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部が前記ワックスで形成された受入室が前記第２容器内に形成されており、
前記第１容器に検体を含む液体を供給する供給工程と、
前記第１容器から前記狭窄部に向かって遠心力を発生させるように前記バイオチップを回転させて、前記検体を含む液体を前記受入室に充填する充填工程と、
前記充填工程で回転させる回転軸に対して温度分布が軸対称になるように前記第２容器の少なくとも一部を前記ワックスの融点以上の温度まで加熱し、重力方向における前記第２容器内の最下点と回転軸との距離が変化するように前記バイオチップを回転させて検体の反応を行う検体反応工程と、
を含む、検体反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ、検体反応装置及び検体反応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な疾患に関与する遺伝子の存在が明らかになり、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されてきており、遺伝子の利用技術が拡大している。遺伝子を利用するために核酸増幅技術が広く普及している。この技術としては一般的にＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎｅ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）などが知られており、今日では、ＰＣＲは、生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。
【０００３】
ＰＣＲによる検査では、チューブやチップ（バイオチップ）と称する検体反応用容器を用いて反応を行う手法が一般的である。しかしながら従来の手法においては、必要な試薬等の量が多く、また必要な熱サイクルを実現するために装置が複雑化したり、反応に時間がかかったりするという問題があった。そのため微少量の試薬や検体を用いてＰＣＲを精度よく短時間で行うためのバイオチップや反応装置が必要とされていた。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１には、反応液と混和せず反応液よりも比重の軽い液体（ミネラルオイル等）を充填したチューブの中で、液滴の状態で含まれる反応液を往復移動させることによって熱サイクルをかけて反応を行う装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３６２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載された従来のバイオチップにおいては、ＰＣＲによる検査では検体を含む微小量の液体を複数の容器に正確に分注する必要があり、作業者には技能と正確さが求められていた。また、このバイオチップ内にはミネラルオイルが充填されているため、保管や取扱い等を行う際の液漏れや蒸発を防止するために弁やシールを設ける等の工夫をする必要があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、簡易な方法で精度良く検体を含む液体を分注でき、保管、取扱い時に液漏れや蒸発のないバイオチップ、検体反応装置及び検体反応方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係るバイオチップは、
第１容器と、
融点が２５℃以上６３℃以下であるワックスが充填された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器との間に設けられた狭窄部と、
を含み、
前記狭窄部を介して前記第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部が前記ワックスで形成された受入室が前記第２容器内に形成されている。
【０００９】
本発明によれば、第２容器に少なくとも室温（２５℃）以下で固体であるワックスが充填されているため、液漏れや蒸発が起きず、バイオチップの取扱いや保管が容易となる。また、ワックスはＰＣＲを行う温度範囲においては液体（オイル）となるため、特別な処理を行う必要がなく、簡易に反応を行うことができる。
【００１０】
また、本発明によれば、狭窄部を介して第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部がワックスで形成された受入室が第２容器内に形成されている。これにより、第１容器に検体を含む液体を供給して遠心力等を利用して、狭窄部を通じて正確な量を容易に受入室に分注することができる。
【００１１】
（２）このバイオチップは、
前記第２容器と前記狭窄部との組を複数含み、
それぞれの前記狭窄部は、同一の平面上であって、前記平面上の１点から放射方向に配置され、
前記第１容器は、前記狭窄部に対して前記1点に近い側に位置していてもよい。
【００１２】
これにより、遠心力等を利用して、複数の第２容器を含む場合においても検体を含む液体を簡易に精度よく分注できるバイオチップが実現できる。
【００１３】
（３）このバイオチップは、
プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、前記受入室内に配置されていてもよい。
【００１４】
これにより、検体を含む液体を分注すれば、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とを混合することができるので、分注作業をより簡易にすることができる。
【００１５】
（４）このバイオチップは、
プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、前記第２容器内において、前記狭窄部から最も遠い位置に配置されていてもよい。
【００１６】
これにより、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とが混合しやすくなる。また、プライマー及び蛍光プローブが第１容器内に溶出しにくくなる。
【００１７】
（５）本発明に係る検体反応装置は、
バイオチップを用いて検体の反応を行う検体反応装置であって、
前記バイオチップは、
第１容器と、
融点が２５℃以上６３℃以下であるワックスが充填された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器との間に設けられた狭窄部と、
を含み、
前記狭窄部を介して前記第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部が前記ワックスで形成された受入室が前記第２容器内に形成されており、
前記バイオチップを装着可能な装着部と、
前記装着部に前記バイオチップを装着した場合に、重力方向における前記第２容器内の最下点と回転軸との距離が変化するように前記バイオチップを回転させる回転部と、
前記装着部に前記バイオチップを装着した場合に、前記回転軸に対して温度分布が軸対称になるように前記第２容器の少なくとも一部を前記ワックスの融点以上の温度まで加熱する加熱部と、
を含む。
【００１８】
本発明によれば、バイオチップを回転させると、重力方向における第２容器内の最下点と回転軸との距離を変化させ、同時に加熱部により、回転軸に対して軸対称の温度分布を形成することができる。これにより、簡易な方法で精度良く検体を含む液体を分注できるバイオチップを用いて、検体の反応を効率良く行うための検体反応装置を実現できる。
【００１９】
（６）本発明に係る検体反応方法は、
バイオチップを用いて検体を反応させる検体反応方法であって、
前記バイオチップは、
第１容器と、
融点が２５℃以上６３℃以下であるワックスが充填された第２容器と、
前記第１容器と前記第２容器との間に設けられた狭窄部と、
を含み、
前記狭窄部を介して前記第１容器と連通し、壁面の少なくとも一部が前記ワックスで形成された受入室が前記第２容器内に形成されており、
前記第１容器に検体を含む液体を供給する供給工程と、
前記第１容器から前記狭窄部に向かって遠心力を発生させるように前記バイオチップを回転させて、前記検体を含む液体を前記受入室に充填する充填工程と、
前記充填工程で回転させる回転軸に対して温度分布が軸対称になるように前記第２容器の少なくとも一部を前記ワックスの融点以上の温度まで加熱し、重力方向における前記第２容器内の最下点と回転軸との距離が変化するように前記バイオチップを回転させて検体の反応を行う検体反応工程と、
を含む。
【００２０】
本発明によれば、壁面の少なくとも一部がワックスで形成された受入室が第２容器内に形成されているバイオチップを回転させて、第１容器から狭窄部に向かって遠心力を印加することにより、第１容器から受入室へ検体を含む液体を精度よく簡単に分注することができる。
【００２１】
さらに本発明によれば、バイオチップを回転させて、重力方向における第２容器内の最下点と回転軸との距離を変化させ、バイオチップを加熱して第２容器内に温度分布を形成することにより、簡易な方法で精度良く検体を含む液体を分注できるバイオチップを用いて効率よく検体を反応させる検体反応方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（Ａ）は、第１実施形態に係るバイオチップの平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａにおける断面図。
【図２】図２（Ａ）は、第２実施形態に係るバイオチップの平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂにおける断面図。
【図３】図３（Ａ）は、本実施形態に係る検体反応装置の斜視図、図３（Ｂ）は、本実施形態に係る検体反応装置の他の斜視図。
【図４】本実施形態に係る検体反応方法のフローチャートの一例。
【図５】本実施形態に係る検体反応方法のフローチャートの他の例。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２４】
１．第１実施形態に係るバイオチップ
図１（Ａ）は、第１実施形態に係るバイオチップの平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。
【００２５】
第１実施形態に係るバイオチップ１は、第１容器１０、第２容器２０及び狭窄部（オリフィス）３０を含んで構成されている。第１容器１０と第２容器２０とは、狭窄部３０を介して連通している。
【００２６】
第１容器１０は、基板５０の凹部として形成されている。第１容器１０は、投入口１２から検体を含む液体（以下、「被検液」と呼ぶこともある。）を投入できるように構成されている。第１容器１０は、キャップ１００により投入口１２を封止できるように構成されていてもよい。
【００２７】
バイオチップ１が、例えば、ＰＣＲに用いられる場合、被検液は、標的核酸を含み得る検体を含む液体である。標的核酸としては、例えば、血液、尿、唾液、髄液などの検体から抽出されたＤＮＡ、又は、該検体から抽出されたＲＮＡから逆転写したｃＤＮＡなどが挙げられる。被検液は、標的核酸を増幅するためのプライマー及び増幅産物を検出するための蛍光プローブの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００２８】
第２容器２０は、基板５０内に形成されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す例では、第２容器２０は、第１容器１０から狭窄部３０に向かう方向が長手方向となるチューブ状に構成されている。なお、第２容器２０の形状はこれに限らず、例えば、途中にある角度で折れ曲がる屈曲部を有するチューブ状に構成されていたり、第２容器２０の内部の一部を仕切る仕切り部を有し、仕切り部を周回する経路を有するように構成されていたりしてもよい。
【００２９】
第２容器２０内には、ワックス２２が充填されている。また、第２容器２０内には、受入室２４が形成されている。受入室２４は、狭窄部３０を介して第１容器１０と連通し、壁面の少なくとも一部がワックス２２で形成されている。
【００３０】
ワックス２２の融点は、バイオチップの保管時や移送時、被検液の分注作業時には固体であり、検体を反応させるときには液体である範囲に存在することが好ましい。通常、被検液の分注作業を行う室温は２５℃程度に設定されていることも多いため、ワックス２２の融点は、例えば、２５℃以上６３℃以下とすることが好ましい。さらに、被検液の分注作業を行う作業者の体温は、通常、３７℃程度であるので、ワックス２２の融点は３７℃以上とすることがさらに好ましい。なお、検体を反応させるときまでバイオチップを２５℃以下の温度環境で取り扱う場合は、ワックスの融点を２５℃未満とすることも可能である。
【００３１】
例えば、ＰＣＲ温度サイクルにおいて最も低いアニーリング時の温度は、高い場合には６３℃程度であるから、ワックス２２の融点は６３℃以下とすることが好ましい。また、ＰＣＲ温度サイクルにおいて最も低いアニーリング時の温度は、低い場合には５５℃程度であるから、ワックス２２の融点は５５℃以下とすることがより好ましい。
【００３２】
このような融点を持つワックスとして、例えば、日本精蝋（株）製のパラフィンワックス１１５を用いることができる。パラフィンワックス１１５は、融点が４７℃であり、１００℃近辺では粘度３ｃＰ、密度０．７６８ｇ／ｃｍ3となり、適度な粘度と被検液に対する比重差を得ることができる。また、パラフィンワックス１１５はシリコンオイルと混合可能なので、シリコンオイルを混入することで粘度を調整することも可能である。被検液は水溶液であるので、ワックスと混和せず、ワックスが溶融した状態ではワックス中に液滴として含まれる。
【００３３】
このように、第１実施形態に係るバイオチップ１によれば、第２容器２０に少なくとも室温（２５℃）以下で固体であるワックスが充填されているため、液漏れや蒸発が起きず、バイオチップの取扱いや保管が容易となる。また、ワックスはＰＣＲを行う温度範囲においては液体（オイル）となるため、特別な処理を行う必要がなく、簡易に反応を行うことができる。
【００３４】
第２容器２０は、例えば、基板５０の凹部として形成した後に、受入室２４となる領域にスペーサーを挿入してワックス２２を充填し、その後にスペーサーを除去してカバー５２により凹部上面を覆うことにより形成してもよい。これにより、所望の容積を有する受入室２４を容易に形成できる。
【００３５】
受入室２４内には、標的核酸を増幅するためのプライマー及び増幅産物を検出するための蛍光プローブの少なくとも一方が配置されていてもよい。これにより、検体を含む液体を分注すれば、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とを混合することができる。したがって、検体を含む液体を準備する際にプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方の準備を省略できるので、分注作業をより簡易にすることができる。
【００３６】
また、プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、第２容器２０内において、狭窄部３０から最も遠い位置に配置されていてもよい。これにより、ワックス２２を溶融させた後に、第１容器１０から第２容器２０に向かう遠心力等の慣性力を与えることにより、第２容器２０内に配置されたプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方に、分注された検体を含む液体をより強い力で接触させることができる。したがって、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とが混合しやすくなる。また、プライマー及び蛍光プローブと第１容器１０との間にワックス２２が介在することにより、プライマー及び蛍光プローブが第１容器１０内に溶出しにくくなる。
【００３７】
狭窄部３０は、第１容器１０と第２容器２０との間に設けられている。狭窄部３０の内径は、重力程度では被検液や溶融したワックス２２が通過しない程度の大きさであり、例えば、０．１ｍｍ以上０．９ｍｍ以下程度としてもよい。
【００３８】
狭窄部３０により、第１容器１０と第２容器２０との間での被検液や溶融したワックス２２の移動は制限される。第１容器１０に投入された被検液に、例えば、遠心力などの慣性力を与えることにより、第１容器１０から第２容器２０の受入室２４へと被検液を移動させることができる。
【００３９】
第１容器１０、第２容器２０及び狭窄部３０の内壁は親油撥水処理されていてもよい。例えば、基板５０の材料としてポリプロピレンなどの親油撥水材料を用いてもよい。これにより、例えば回転によりバイオチップに遠心力を印加して被検液を受入室２４へ分注した後、回転を停止した場合に、被検液は表面張力により狭窄部３０から千切れる。余った被検液は受入部３０に分注された被検液から分離して第１容器１０内に残るので、正確な量の被検液が受入部２４に分注されやすくなる。
【００４０】
また、第１容器１０は親水性とされていてもよい。これにより、余った被検液が第１容器内に戻りやすくなるので、狭窄部３０においてより確実に被検液を分離することができる。
【００４１】
したがって、第１実施形態に係るバイオチップ１によれば、例えば、自動分注機などの大掛かりな設備を用いることなく、ピペットを用いた分注作業よりも簡易な方法で、ピペットを用いた分注精度よりも高い精度で、被検液を正確に分注できる。
【００４２】
さらに、第１実施形態に係るバイオチップ１によれば、例えば、被検液の充填が済んだバイオチップ１を検体反応装置に設置して反応を開始させると、反応のための加熱によりワックスが溶融して液体となる。反応を開始するための特殊な処理が不要であるため、簡便かつ効率的に反応を行うことができる。
【００４３】
２．第２実施形態に係るバイオチップ
図２（Ａ）は、第２実施形態に係るバイオチップの平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂにおける断面図である。以下、第２実施形態に係るバイオチップ２について、第１実施形態に係るバイオチップ１との相違点を中心に説明する。
【００４４】
第２実施形態に係るバイオチップ２は、第２容器２０−１〜２０−８と狭窄部３０−１〜３０−８との組を複数含む。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す例では、第２容器２０−１と狭窄部３０−１、第２容器２０−２と狭窄部３０−２、第２容器２０−３と狭窄部３０−３、第２容器２０−４と狭窄部３０−４、第２容器２０−５と狭窄部３０−５、第２容器２０−６と狭窄部３０−６、第２容器２０−７と狭窄部３０−７、第２容器２０−８と狭窄部３０−８とがそれぞれ組となり、バイオチップ２は８つの組を含んで構成されている。
【００４５】
また、バイオチップ２は、第１容器１０を含む。第１容器１０と第２容器２０−１〜２０−８とは、それぞれ狭窄部３０−１〜３０−８を介して連通している。
【００４６】
それぞれの第２容器２０−１〜２０−８の構成は、第１実施形態に係るバイオチップ１の第２容器２０と同様である。すなわち、それぞれの第２容器２０−１〜２０−８には、それぞれワックス２２−１〜２２−８が充填され、それぞれ受入室２４−１〜２４−８が形成されている。受入室２４−１〜２４−８の壁面の少なくとも一部はワックス２２−１〜２２−８で形成されている。
【００４７】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す例では、第２容器２０−１〜２０−８は、第１容器１０からそれぞれ狭窄部３０−１〜３０−８に向かう方向が長手方向となるチューブ状に構成されている。なお、第２容器２０−１〜２０−８の形状はこれに限らず、例えば、途中にある角度で折れ曲がる屈曲部を有するチューブ状に構成されていたり、第２容器２０−１〜２０−８の内部の一部を仕切る仕切り部を有し、仕切り部を周回する経路を有するように構成されていたりしてもよい。
【００４８】
それぞれの狭窄部３０−１〜３０−８の構成は、第１実施形態に係るバイオチップ１の狭窄部３０と同様である。それぞれの狭窄部３０−１〜３０−８は、同一の仮想平面上であって、当該仮想平面上の１点Ｘから放射状に配置されている（以下、点Ｘを含む上述の仮想平面を、単に「仮想平面」という。）。
【００４９】
バイオチップ２の第１容器１０は、狭窄部３０−１〜３０−８に対して点Ｘに近い側に配置されている。これにより、第１容器１０に被検液が投入された状態で、仮想平面に垂直であって点Ｘを通る直線を軸として回転させることによって、１点Ｘから狭窄部３０−１〜３０−８に向かう遠心力により狭窄部３０−１〜３０−８を介して第２容器２０−１〜２０−８の受入室２４−１〜２４−８へ移動させることができる。
【００５０】
したがって、第２実施形態に係るバイオチップ２によれば、例えば、自動分注機などの大掛かりな設備を用いることなく、ピペットを用いた分注作業よりも簡易な方法で、ピペットを用いた分注精度よりも高い精度で、１つの第１容器から複数の受入室に被検液を正確に分注できる。
【００５１】
また、第１実施形態に係るバイオチップ１と同様に、第２容器２０−１〜２０−８に少なくとも室温（２５℃）以下で固体であるワックスが充填されているため、液漏れや蒸発が起きず、バイオチップの取扱いや保管が容易となる。また、ワックスはＰＣＲを行う温度範囲においては液体（オイル）となるため、特別な処理を行う必要がなく、簡易に反応を行うことができる。
【００５２】
受入室２４−１〜２４−８内には、標的核酸を増幅するためのプライマー及び増幅産物を検出するための蛍光プローブの少なくとも一方が配置されていてもよい。これにより、検体を含む液体を分注すれば、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とを混合することができる。したがって、検体を含む液体を準備する際にプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方の準備を省略できるので、分注作業をより簡易にすることができる。
【００５３】
また、プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、それぞれの第２容器２０−１〜２０−８内において、直接連通する狭窄部３０−１〜３０−８から最も遠い位置に配置されていてもよい。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す例では、標的核酸を増幅するためのプライマー及び増幅産物量を測定するための蛍光プローブの少なくとも一方が、それぞれの第２容器２０−１〜２０−８内において、仮想平面に垂直であって点Ｘを通る直線を軸として回転させた場合に遠心力が最大となる位置に配置される。これにより、第２容器２０−１〜２０−８内に配置されたプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方に、分注された検体を含む液体をより強い力で接触させることができるので、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とが混合しやすくなる。また、プライマー及び蛍光プローブが第１容器１０内に溶出しにくくなる。
【００５４】
３．検体反応装置
図３（Ａ）は、本実施形態に係る検体反応装置の斜視図、図３（Ｂ）は、本実施形態に係る検体反応装置の他の斜視図である。
【００５５】
本実施形態に係る検体反応装置２００は、バイオチップを用いて検体の反応を行う検体反応装置である。バイオチップ１を用いる場合の検体反応装置２００は、バイオチップ１を装着可能な装着部２１０と、装着部２１０にバイオチップ１を装着した場合に、重力方向における第２容器２０内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ１を回転させる回転部２２０と、装着部２１０にバイオチップ１を装着した場合に、回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０の少なくとも一部をワックス２２の融点以上の温度まで加熱する加熱部２３０と、を含む。
【００５６】
バイオチップ２を用いる場合の検体反応装置２００は、バイオチップ２を装着可能な装着部２１０と、装着部２１０にバイオチップ２を装着した場合に、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ２を回転させる回転部２２０と、装着部２１０にバイオチップ２を装着した場合に、回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０−１〜２０−８の少なくとも一部をワックス２２−１〜２２−８の融点以上の温度まで加熱する加熱部２３０と、を含む。
【００５７】
以下、バイオチップ２を用いる場合の検体反応装置２００を例にとり、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照しながら説明する。
【００５８】
装着部２１０は、バイオチップ２を装着可能に構成されている。図３（Ａ）に示す例では、バイオチップ２と嵌合する溝が装着部２１０に相当する。図３（Ｂ）に示すように、スライド２６０をスライドガイド２７０に沿って白矢印方向に移動可能に構成し、バイオチップ２を装着部２１０に押圧することによりバイオチップ２を装着部２１０に装着してもよい。
【００５９】
回転部２２０は、装着部２１０にバイオチップ２を装着した場合に、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ２を回転させる。図３（Ａ）に示す例では、回転部２２０は、装着部２１０にバイオチップ２を装着した場合に、仮想平面に垂直であって点Ｘを通る直線を軸としてバイオチップ２を回転させて、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化させる。
【００６０】
加熱部２３０は、装着部２１０にバイオチップ２を装着した場合に、回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０−１〜２０−８の少なくとも一部をワックス２２−１〜２２−８の融点以上の温度まで加熱する。図３（Ａ）に示す例では、加熱部２３０は、相対的に回転軸に近い側に相対的に高温で加熱する高温ヒーター２３２、相対的に回転軸に遠い側に相対的に低温で加熱する低温ヒーター２３４を有している。これにより、回転軸の近傍から外側へ向かうにつれて温度が低くなる温度勾配が形成される。すなわち、図３（Ａ）に示す例では、加熱部２３０は、バイオチップ２の温度分布が軸対称になるようにバイオチップ２を加熱する構成となっている。
【００６１】
加熱部２３０は、ヒーターコントローラー２５０によって制御されるように構成されていてもよい。例えば、検体反応装置２００をリアルタイムＰＣＲに用いる場合には、高温ヒーター２３２の温度を９５℃、低温ヒーター２３４の温度を６０℃となるように制御してもよい。また、図３（Ａ）に示すように、高温ヒーター２３２と低温ヒーター２３４との間に断熱材２８０を有していてもよい。さらに、図３（Ｂ）に示すように、加熱部２３０を挟むように断熱材２４０が設けられていてもよい。
【００６２】
加熱部２３０により加熱されたワックス２２−１〜２２−８は、溶融して液体となる。第２容器２０−１〜２０−８に被検液が供給された場合、溶融したワックスと被検液との比重差により、ワックスよりも重い被検液は重力方向におけるそれぞれの第２容器２０−１〜２０−８内の最下点近傍に移動する。バイオチップ２は、加熱部２３０により、温度分布が軸対称になるように加熱されているので、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化すると異なる温度の領域が最下点となる。したがって、回転部２２０と加熱部２３０を適宜制御することにより、検体を含む液体を、第２容器２０−１〜２０−８内の温度の異なる領域間で移動させることができるので、所望の温度サイクル中に被検液をおくことができる。
【００６３】
これにより、簡易な方法で精度良く被検液を分注できるバイオチップを用いて検体の反応を行うための検体反応装置を実現できる。
【００６４】
４．検体反応方法
図４は、本実施形態に係る検体反応方法のフローチャートの一例である。図４に示す例では、バイオチップとして第１実施形態に係るバイオチップ１を用いているが、第２実施形態に係るバイオチップ２を用いることも可能である。
【００６５】
図４に示す検体反応方法は、バイオチップ１を用いて検体を反応させる検体反応方法であって、第１容器１０に検体を含む液体（被検液）を供給する供給工程と、第１容器１０から狭窄部３０に向かって遠心力を発生させるようにバイオチップ１を回転させて、検体を含む液体（被検液）を受入室２４に充填する充填工程と、充填工程で回転させる回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０の少なくとも一部をワックス２２の融点以上の温度まで加熱し、重力方向における第２容器２０内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ１を回転させて検体の反応を行う検体反応工程と、を含む。
【００６６】
まず、第１容器１０に被検液を供給する供給工程を行う（ステップＳ１００）。例えば、バイオチップ１の投入口１２から、第１容器１０に被検液を投入することにより第１容器１０に被検液を供給する。
【００６７】
ステップＳ１００の後に、第１容器１０から狭窄部３０に向かって遠心力を発生させるようにバイオチップ１を回転させて、被検液を受入室２４に充填する充填工程を行う（ステップＳ１０２）。例えば、遠心機を用いて第１容器１０から狭窄部３０に向かって遠心力を発生させるようにバイオチップ１を回転させることにより、被検液を受入室２４に充填してもよい。充填工程により、簡易な方法で精度良く被検液を分注できる。
【００６８】
ステップＳ１０２の後に、回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０の少なくとも一部をワックス２２の融点以上の温度まで加熱し、重力方向における第２容器２０内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ１を回転させて検体の反応を行う検体反応工程を行う（ステップＳ１０４）。なお、分注工程で遠心力を印加する装置と、反応工程で用いる反応装置は異なる装置であることが好ましい。
【００６９】
ワックス２２の融点以上の温度まで加熱することにより、ワックス２２は溶融して液体となる。溶融したワックスと被検液との比重差により、ワックスよりも重い被検液は重力方向における第２容器２０内の最下点近傍に移動する。バイオチップ１は、温度分布が軸対称になるように加熱されているので、重力方向における第２容器２０内の最下点と回転軸との距離が変化すると温度が変化する。したがって、回転と加熱温度とを適宜制御することにより、検体を含む液体を、第２容器２０内の温度の異なる領域間で移動させることができるので、所望の温度サイクル中に検体をおくことができる。これにより、バイオチップ１を用いて検体を反応させることができる。
【００７０】
また、受入室２４内には、標的核酸を増幅するためのプライマー及び増幅産物を検出するための蛍光プローブの少なくとも一方が配置されていてもよい。これにより、検体を含む液体を分注すれば、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とを混合することができる。したがって、検体を含む液体を準備する際にプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方の準備を省略できるので、分注作業をより簡易にすることができる。
【００７１】
また、プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、第２容器２０内において、狭窄部３０から最も遠い位置に配置されていてもよい。これにより、第２容器２０内に配置されたプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方に、分注された検体を含む液体をより強い力で接触させることができるので、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とが混合しやすくなる。また、プライマー及び蛍光プローブが第１容器１０内に溶出しにくくなる。
【００７２】
図５は、本実施形態に係る検体反応方法のフローチャートの他の例である。図５に示す例では、バイオチップとして第２実施形態に係るバイオチップ２を用いている。
【００７３】
図５に示す検体反応方法は、バイオチップ２を用いて検体を反応させる検体反応方法であって、第１容器１０に検体を含む液体（被検液）を供給する供給工程と、第１容器１０から狭窄部３０−１〜３０−８に向かって遠心力を発生させるようにバイオチップ２を回転させて、検体を含む液体（被検液）を受入室２４−１〜２４−８に充填する充填工程と、充填工程で回転させる回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０−１〜２０−８の少なくとも一部をワックス２２−１〜２２−８の融点以上の温度まで加熱し、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ２を回転させて検体の反応を行う検体反応工程と、を含む。
【００７４】
まず、第１容器１０に被検液を供給する供給工程を行う（ステップＳ２００）。例えば、バイオチップ２の投入口１２から、第１容器１０に被検液を投入することにより第１容器１０に被検液を供給する。
【００７５】
ステップＳ２００の後に、第１容器１０から狭窄部３０−１〜３０−８に向かって遠心力を発生させるようにバイオチップ２を回転させて、被検液を受入室２４−１〜２４−８に充填する充填工程を行う（ステップＳ２０２）。例えば、遠心機を用いて仮想平面に垂直であって点Ｘを通る直線を軸としてバイオチップ２を回転させることにより、被検液を受入室２４−１〜２４−８に充填してもよい。充填工程により、簡易な方法で精度良く被検液を分注できる。
【００７６】
ステップＳ２０２の後に、充填工程で回転させる回転軸に対して温度分布が軸対称になるように第２容器２０−１〜２０−８の少なくとも一部をワックス２２−１〜２２−８の融点以上の温度まで加熱し、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化するようにバイオチップ２を回転させて検体の反応を行う検体反応工程を行う（ステップＳ２０４）。
【００７７】
ワックス２２−１〜２２−８の融点以上の温度まで加熱することにより、ワックス２２−１〜２２−８は溶融して液体となる。溶融したワックスと被検液との比重差により、ワックスよりも重い被検液は重力方向におけるそれぞれの第２容器２０−１〜２０−８内の最下点近傍に移動する。バイオチップ２は、温度分布が軸対称になるように加熱されているので、重力方向における第２容器２０−１〜２０−８内の最下点と回転軸との距離が変化すると温度が変化する。したがって、回転と加熱温度とを適宜制御することにより、検体を含む液体を、第２容器２０−１〜２０−８内の温度の異なる領域間で移動させることができるので、所望の温度サイクル中に検体をおくことができる。これにより、バイオチップ２を用いて検体を反応させることができる。
【００７８】
また、受入室２４−１〜２４−８内には、標的核酸を増幅するためのプライマー及び増幅産物を検出するための蛍光プローブの少なくとも一方が配置されていてもよい。これにより、検体を含む液体を分注すれば、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とを混合することができる。したがって、検体を含む液体を準備する際にプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方の準備を省略できるので、分注作業をより簡易にすることができる。
【００７９】
また、プライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方が、それぞれの第２容器２０−１〜２０−８内において、直接連通する狭窄部３０−１〜３０−８から最も遠い位置に配置されていてもよい。これにより、第２容器２０−１〜２０−８内に配置されたプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方に、分注された検体を含む液体をより強い力で接触させることができるので、検体を含む液体とプライマー及び蛍光プローブの少なくとも一方とが混合しやすくなる。また、プライマー及び蛍光プローブが第１容器１０内に溶出しにくくなる。
【００８０】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【００８１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８２】
１，２  バイオチップ、１０  第１容器、１２  投入口、２０，２０−１〜２０−８  第２容器、２２，２２−１〜２２−８  ワックス、２４，２４−１〜２４−８  受入室、３０，３０−１〜３０−８  狭窄部、５０  基板、５２  カバー、１００  キャップ、２００  検体反応装置、２１０  装着部、２２０  回転部、２３０  加熱部、２３２  高温ヒーター、２３４  低温ヒーター、２４０  断熱材、２５０  ヒーターコントローラー、２６０  スライド、２７０  スライドガイド。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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