(57)【要約】本発明は遺伝子検査に用いられる反応容器（１００）に向けられており、反応容器（１００）は、反応液を収容するための少なくとも一つの反応液収容部を有している。反応液収容部は、反応容器（１００）の上面に開口した上側ウェル（１５２）と、上側ウェル（１５２）の下方に位置する下側ウェル（１１２）と、下側ウェル（１１２）と外部空間を連絡する流路（１１４）とを有している。反応容器（１００）は、上側ウェル（１５２）と下側ウェル（１１２）の間に配置された反応部（１３２）を更に有している。反応部（１３２）は、多孔質体の骨格に固定された核酸プローブとを有している。反応容器（１００）の上面に開口した上側ウェル（１５２）は、反応容器（１００）の上方からの反応部（１３２）の光学的な観察を可能にしている。
2003055973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遺伝子検査に用いられる反応容器であって、
反応液を収容するための少なくとも一つの反応液収容部を備えており、反応液収容部は、反応容器の上面に開口した上側ウェルと、上側ウェルの下方に位置する下側ウェルと、下側ウェルと外部空間を連絡する流路とを有しており、
上側ウェルと下側ウェルの間に配置された反応部を更に備えており、反応部は、多孔質体の骨格に固定された核酸プローブとを有しており、
反応容器の上面に開口した上側ウェルは、反応容器の上方からの反応部の光学的な観察を可能にしている、反応容器。
【請求項２】
請求項１において、下側ウェルと流路の容積の合計は上側ウェルの容積よりも大きく、下側ウェルと流路は最初に上側ウェルに入れられる反応液の全量を収容し得る、反応容器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、反応容器の上面を上側ウェルから延びている溝を更に有しており、この溝は反応液の蒸発を防止するために反応容器の上に載置されるカバーガラスによって部分的に覆われ、上側ウェルと外部空間の間の空気の流通が確保される、反応容器。
【請求項４】
請求項３において、カバーガラスの載置位置を制限する凹部を更に有しており、溝は凹部の外側まで延びている、反応容器。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、液体を収容し保持するための液体収容部と、反応容器の上面を上側ウェルと液体収容部の間を延びている第一の溝と、反応容器の上面を液体収容部から延びている第二の溝とを更に有しており、第二の溝は反応液の蒸発を防止するために反応容器の上に載置されるカバーガラスによって部分的に覆われ、液体収容部を経由する上側ウェルと外部空間の間の空気の流通が確保される、反応容器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかひとつにおいて、反応容器の側面に位置する流路の開口端を取り囲んでいるリング溝であり、Ｏリングを収容するためのリング溝を更に有している、反応容器。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかひとつにおいて、下側ウェルの底面に形成された突起を更に有しており、突起は反応部の変形を制限する、反応容器。
【請求項８】
遺伝子検査に用いられる反応容器を保持するための反応容器保持機構であって、反応容器は、反応液を収容するための少なくとも一つの反応液収容部を備えており、反応液収容部は、反応容器の上面に開口した上側ウェルと、上側ウェルの下方に位置する下側ウェルと、下側ウェルと外部空間を連絡する流路とを有しており、反応容器は、上側ウェルと下側ウェルの間に配置された反応部を更に備えており、反応部は、多孔質体の骨格に固定された核酸プローブとを有しており、反応容器の上面に開口した上側ウェルにより反応容器の上方からの反応部の光学的な観察が可能な反応容器を保持するための反応容器保持機構であり、
反応容器が載置される載置台と、
反応容器が押し当てられる受け部と、
反応容器を受け部に押し付ける押し付け機構と、
反応容器の温度を調整するための第一の温度調整機構と、
反応容器の上面近傍の雰囲気の温度を調整するための第二の温度調整機構とを有している、反応容器保持機構。
【請求項９】
請求項８において、第二の温度調整機構は、反応容器の上面の近くに、反応容器から離して配置される加熱手段を有している、反応容器保持機構。
【請求項１０】
請求項９において、反応容器の上方に配置されるカバー部材を更に有し、カバー部材は加熱手段を支持しており、カバー部材は光の透過を許す窓を有し、窓は反応容器の反応部の上方に位置し、反応容器の上方からの反応部の光学的な観察を可能にする、反応容器保持機構。
【請求項１１】
請求項１０において、カバー部材は、窓を空間的に塞ぐ光学的に透明な部材を更に有している、反応容器保持機構。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、遺伝子検査に用いられる反応容器に関し、特に、ＤＮＡマイクロアレイを用いた遺伝子検査に好適に適用される反応容器に関する。
背景技術
近年、ヒトを含む多くの生物やイネをはじめとする多くの植物の遺伝子の解析が進められている。
遺伝子検査は、これまでは一般に電気泳動法により行なわれていた。電気泳動法では、検査に長い時間を必要とし、一度に行なえる検査の数も少数に限られる。
最近では、半導体等にＤＮＡを規則正しく配列したＤＮＡチップあるいはＤＮＡマイクロアレイを用いた新規な検査方法が開発されている。この新規な検査方法では、同時に複数の遺伝子を検査することができる。
しかし、この新規な検査方法は、検査に長い時間を必要とし、再現性の良い分析結果を得ることが難しい。
本出願人は、特願２００１−２３２５０１号において、三次元ＤＮＡマイクロアレイを用いた、簡便に短時間で遺伝子を検査し得る遺伝子検査装置と遺伝子検出方法を提案している。
この遺伝子検査では、反応液は、多孔質のフィルターを坦体とする三次元ＤＮＡマイクロアレイ（反応部）によって仕切られた液体収容部に入れられ、ポンプたとえばシリンジポンプによる加圧・減圧によって繰り返し反応部を通過させられる。これにより短時間の内に再現性良く核酸が得られる。
特開平１−１８０４３５号と米国特許第５，５５２，５８０号は、マイクロプレートを加熱する装置を開示している。
これらの装置は、マイクロプレートを密封した状態で、単に核酸の増幅反応を行なうだけであり、核酸反応を観察することは全く考慮されていない。
発明の開示
本発明の主要な目的は、温度制御しながら遺伝子検査の反応を行なわせながら光学的な観察を可能にする技術を提供することである。そのため、本発明の副次的な目的は、このような遺伝子検査に好適に適用され得る反応容器を提供することである。また、本発明の別の副次的な目的は、この反応容器を簡単に着脱可能に保持し得る反応容器保持機構を提供することである。
本発明は、ひとつには、遺伝子検査に用いられる反応容器であり、本発明の反応容器は、反応液を収容するための少なくとも一つの反応液収容部を備えており、反応液収容部は、反応容器の上面に開口した上側ウェルと、上側ウェルの下方に位置する下側ウェルと、下側ウェルと外部空間を連絡する流路とを有しており、反応容器は更に、上側ウェルと下側ウェルの間に配置された反応部を備えており、反応部は、多孔質体の骨格に固定された核酸プローブとを有しており、反応容器の上面に開口した上側ウェルは、反応容器の上方からの反応部の光学的な観察を可能にしている。
好ましくは、下側ウェルと流路の容積の合計は上側ウェルの容積よりも大きく、下側ウェルと流路は最初に上側ウェルに入れられる反応液の全量を収容し得る。
反応容器は、好ましくは、反応容器の上面を上側ウェルから延びている溝を更に有しており、この溝は反応液の蒸発を防止するために反応容器の上に載置されるカバーガラスによって部分的に覆われ、上側ウェルと外部空間の間の空気の流通が確保される。
反応容器は、好ましくは、カバーガラスの載置位置を制限する凹部を更に有しており、溝は凹部の外側まで延びている。
反応容器は、好ましくは、反応容器の側面に位置する流路の開口端を取り囲んでいる、Ｏリングを収容するためのリング溝を更に有している。
反応容器は、好ましくは、液体を収容し保持するための液体収容部と、反応容器の上面を上側ウェルと液体収容部の間を延びている第一の溝と、反応容器の上面を液体収容部から延びている第二の溝とを更に有しており、第二の溝は反応液の蒸発を防止するために反応容器の上に載置されるカバーガラスによって部分的に覆われ、液体収容部を経由する上側ウェルと外部空間の間の空気の流通が確保される。
反応容器は、好ましくは、下側ウェルの底面に形成された突起を更に有しており、突起は反応部の変形を制限する。
本発明は、ひとつには、遺伝子検査に用いられる上述した反応容器を保持するための反応容器保持機構であり、本発明の反応容器保持機構は、反応容器が載置される載置台と、反応容器が押し当てられる受け部と、反応容器を受け部に押し付ける押し付け機構と、反応容器の温度を調整するための第一の温度調整機構と、反応容器の上面近傍の雰囲気の温度を調整するための第二の温度調整機構とを有している。
第二の温度調整機構は、好ましくは、反応容器の上面の近くに、反応容器から離して配置される加熱手段を有している。
反応容器保持機構は、好ましくは、反応容器の上方に配置されるカバー部材を更に有し、カバー部材は加熱手段を支持しており、カバー部材は光の透過を許す窓を有し、窓は反応容器の反応部の上方に位置し、反応容器の上方からの反応部の光学的な観察を可能にする。
カバー部材は、好ましくは、窓を空間的に塞ぐ光学的に透明な部材を更に有している。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
第一実施形態
反応容器１００は、少なくとも一つの反応液収容部、好ましくは複数の反応液収容部、例えば図１と図２に示されるように四つの反応液収容部を有している。反応液収容部の各々は、図３に示されるように、反応容器１００の上面に開口した上側ウェル１５２と、上側ウェル１５２の下方に位置する下側ウェル１１２と、下側ウェル１１２と外部空間を連絡する流路１１４とを有している。
続く説明では、反応容器１００は、これに限定されるわけではないが、四つの反応液収容部を有しているものとして進める。
反応容器１００は、上側ウェル１５２と下側ウェル１１２の間に配置された反応部１３２を更に有している。言い換えれば、上側ウェル１５２と下側ウェル１１２は反応部１３２によって仕切られている。反応部１３２は、多孔質体の骨格に固定された核酸プローブとを有している。
反応容器１００は、その上面に開口した上側ウェル１５２を有しており、このような上側ウェル１５２は、反応容器１００の上方からの反応部１３２の光学的な観察を可能にしている。
反応容器１００は、上述した構造を得るため、図１に示されるように、容器本体を構成するベース１１０と上板１５０と、反応部１３２を有するアルミナ多孔質体１３０とを有している。ベース１１０と上板１５０は、例えばポリカーボネート製であり、アルミナ多孔質体１３０を間に挟んで、ねじ止めや接着など任意の適当な手法によって互いに固定される。
ここで、図３に示すように、各上側ウェル１５２と各下側ウェル１１２毎にそれぞれＯリング１５５とＯリング１１７のようなパッキン部材を用いて機密性を確保した状態にするのが好ましい。ウェル毎にパッキン部材で気密性を得るようにすれば、外部空間からの影響は勿論のこと、ウェル間の影響も回避できるので好ましい。
上板１５０は、上側ウェル１５２を規定するためのテーパー状の貫通孔と、上板１５０の上面を貫通孔（上側ウェル１５２）から延びている溝１５４とを有している。
ベース１１０は、下側ウェル１１２を規定するための凹部と、凹部（下側ウェル１１２）と外部空間を連絡する流路１１４とを有している。より詳しくは、ベース１１０は、平らな側面１１８を有しており、流路１１４は、凹部（下側ウェル１１２）の底面から延び、ベース１１０の側面１１８で終端している。ベース１１０は、更に、側面１１８（すなわち流路終端面）に、流路１１４の開口端を取り囲んでいる、Ｏリングを収容するためのリング溝１１６を有している。
ベース１１０は、さらに、反応部１３２の破損すなわち裂けや破れを避けるために、反応部１３２の変形を抑えるための、凹部（下側ウェル１１２）の底面に形成された一つまたは複数の突起を有していてもよい。突起は、ピン状の形状であっても、板状の形状であってもよい。
前述したように、反応液収容部は、図３に示されるように、上側ウェル１５２と下側ウェル１１２と流路１１４とで構成されている。下側ウェル１１２と流路１１４の容積の合計は、上側ウェル１５２の容積よりも大きい。従って、下側ウェル１１２と流路１１４は、最初に上側ウェル１５２に入れられる反応液の全量を収容し得る。流路１１４は、十分な容積を得るために、拡張部分いわゆる液だまりを有していてもよい。
反応液の蒸発を抑えるため、好ましくは、反応容器１００は平らな上面を有し、その上にカバーガラス４１０が載せられる。カバーガラス４１０は、上側ウェル１５２の全体を覆い、溝１５４を部分的に覆うように置かれる。上側ウェル１５２の全体的な覆いは反応液の蒸発を最小に抑え、溝１５４の部分的な覆いは上側ウェル１５２と外部空間の間の空気の流通を与える。
より好ましい反応容器では、空気の流通を確実に確保するため、上板１５０はカバーガラス４１０の載置位置を定めるための凹部１５６を更に有し、凹部１５６は平らな底面を有しており、溝１５４は凹部１５６の外にまで延びている。このような構造的特徴は、カバーガラス４１０によって溝１５４の全体が覆われるのを確実に避け得る。
反応容器１００は、様々に変更や修正が施されてもよい。
例えば、図６に示されるように、反応容器１００は、反応液を収容するための反応液収容部（上側ウェル１５２と下側ウェル１１２と流路１１４）と反応部１３２に加えて、液体を収容し保持するための液体収容部１６２を更に有していてもよい。すなわち、反応容器１００は、反応液収容部（上側ウェル１５２と下側ウェル１１２と流路１１４）と、反応部１３２と、液体収容部１６２と、上側ウェル１５２と液体収容部１６２を連絡する溝１６４と、液体収容部１６２から延びる溝１６６とを有している。
カバーガラス４１０は、上側ウェル１５２と液体収容部１６２と溝１６４の全体を覆い、溝１６６を部分的に覆うように載置される。勿論、反応容器は、図１に図示されるようなカバーガラス４１０の載置位置を制限するための凹部を有していてもよい。
上側ウェル１５２は、水やバッファーを入れた液体収容部１６２を経由して、外部空間と連絡される。つまり、液体収容部１６２を経由する上側ウェル１５２と外部空間の間の空気の流通が確保される。液体収容部１６２に収容された水やバッファーは、上側ウェル１５２の周囲の雰囲気をより高湿にする。これにより、反応液の蒸発が更に低減される。
このような水やバッファーによる蒸発の抑えは、高精度の測定や高温での測定に特に好適である。また、将来的には臨床検査等、多くの反応液を多くのウェルにより自動的に検出することが考えられる。このような用途においては、高精度の結果が求められ、反応液の蒸発を抑えることが強く望まれる。前述の水やバッファーによる蒸発の抑えは、この用途にも好適である。
反応容器１００は、図６に示されるように、一つの反応液収容部に対して一つの液体収容部１６２を有している必要はない。すなわち、図７に示されるように、反応容器１００は、複数の反応液収容部（上側ウェル１５２と下側ウェル１１２と流路１１４）と、複数の反応部１３２と、一つの液体収容部１７２と、液体収容部１７２から延びる一つの溝１７６とを有していてもよい。複数の反応液収容部の上側ウェル１５２は複数の溝１７４を介して液体収容部１７２と連絡しており、液体収容部１７２は一つの溝１７６を介して外部空間と連絡されている。
反応容器１００は、例えば図４に示される反応容器保持機構２００に着脱可能に取り付けられる。
反応容器保持機構２００は、載置台２１０と、載置台２１０に設けられた受け部２３０と、反応容器１００を固定するための一対の押し付け機構２５０とを有している。受け部２３０は、反応容器１００の流路終端面１１８が押し当てられる当て付け面２３２を有している。押し付け機構２５０は、反応容器１００を受け部２３０に押し付けて、反応容器１００を保持する。
押し付け機構２５０の各々は、例えば、ねじを利用した機械的な機構であり、載置台２１０に固定された固定部２５２と、回転操作されるレバー部２５４と、レバー部２５４の回転操作に応じて移動するスライダー２５６とを有している。一対の固定部２５２は、反応容器１００の幅よりも若干広い間隔で配置されており、装着される反応容器１００の横位置を規定するガイドを兼ねている。
受け部２３０は、図５に示されるように、その内部を貫通する貫通孔２３４を有している。貫通孔２３４の一端は当て付け面２３２で終端し、貫通孔２３４の他端にはチューブ４３０が取り付けられている。チューブ４３０は、図示しないポンプ、例えばシリンジピストンと流体的に連結されている。受け部２３０の貫通孔２３４は、反応容器１００の流路１１４の開口端と同じピッチで並んでいる。
反応容器１００は、流路１１４が終端している側面１１８すなわち流路終端面１１８を受け部２３０の当て付け面２３２に向けて、載置台２１０の上に置かれる。反応容器１００の横位置は、一対の押し付け機構２５０の固定部２５２によってほぼ決められ、また、反応容器１００の縦位置も、受け部２３０とスライダー２５６によってほぼ決められる。
レバー部２５４の回転によりスライダー２５６が受け部２３０に向けて移動される。スライダー２５６の移動は、反応容器１００を受け部２３０に押し付ける。反応容器１００は、Ｏリング４２０を介して、受け部２３０と気密に連結される。
このような反応容器保持機構２００による反応容器１００の固定により、反応容器１００の流路１１４は、受け部２３０の貫通孔２３４と流体的に連絡される。従って、反応容器１００の流路１１４は、受け部２３０の貫通孔２３４とチューブ４３０を介して、シリンジピストン等のポンプと流体的に連結される。
このように反応容器保持機構２００は反応容器１００を容易に着脱可能に保持し得る。
反応容器保持機構２００は、反応容器１００の温度を制御するための容器温度調整機構の一部を有している。容器温度調整機構は、例えば、反応容器１００を加熱するための加熱手段を有している。容器温度調整機構は、より応答性の速い温度制御のために、反応容器１００を冷却するための冷却手段を更に有していてもよい。冷却手段は、通常、反応容器保持機構２００の外部に配置される。
このため、載置台２１０は、例えば、電流供給に応じて発熱するヒーター２１２と、その温度を検知する温度センサー２１４とを有している。あるいは、載置台２１０は、高温の流体、例えば液体や気体を循環させるための循環路を有していてもよい。
反応容器保持機構２００は、カバーガラス４１０の曇り発生を避けるために、カバーガラス４１０の近傍の雰囲気の温度を調整するための雰囲気温度調整機構の一部を有している。雰囲気温度調整機構は、カバーガラス４１０の近傍の雰囲気を制御するための加熱手段を有している。
このため、反応容器保持機構２００は、図４と図５に示されるように、反応容器１００の上面の近くに、反応容器１００から離して配置される板状カバー部材２７０を有し、板状カバー部材２７０は、例えば、電流供給に応じて発熱するヒーター２８２と、その温度を検知する温度センサー２８４とを有している。あるいは、板状カバー部材２７０は、高温の流体、例えば液体や気体を循環させるための循環路を有していてもよい。
雰囲気温度調整機構は、カバーガラスの曇りを防止するためにカバーガラス近傍の雰囲気の温度を調整する。雰囲気温度調整機構は、カバーガラス近傍の雰囲気の温度を露点以上に保てればよい。露点は、カバーガラス近傍の雰囲気の湿度に依存する。
反応容器１００は、その中の反応液の移動を妨げないように、密閉されない。反応容器１００内の反応液は、ポンプによる流路の減圧と加圧に反応して移動する。反応液の移動は空気を流通させる。空気の流通は、ウェル内に温度勾配の発生を抑えるとともに、カバーガラス近傍の雰囲気の湿度を変化させる。
従って、雰囲気温度調整機構の温度設定は、好ましくは、カバーガラス近傍の雰囲気の湿度を考慮して設定される。しかし、実際的には、光学的な観察を妨害しない程度に曇りを抑える温度に設定されればよい。
例えば、雰囲気温度調整機構は、カバーガラス近傍の雰囲気を、容器温度調整機構の設定温度より高い温度に調整してもよく、またそれと同じ温度に調整してもよい。容器温度調整機構の温度設定より高い雰囲気温度調整機構の温度設定は、カバーガラスの曇りをより効果的に防止する。容器温度調整機構の温度設定と同じ雰囲気温度調整機構の温度設定は、反応液の温度の制御をより容易にする。
容器温度調整機構と雰囲気温度調整機構の温度設定は、検出の対象等に応じて適切な温度に設定されるとよい。設定温度は、特に制限はないが、好ましくは３５℃〜９５℃であるとよい。この範囲内の温度は、反応液の中の遺伝子のディネイチャー（高次構造を解く）や、結合した遺伝子をプローブから外すことを容易にする。温度設定は、遺伝子の検出のためには、より好ましくは３５℃〜８０℃であるとよい。
反応容器保持機構２００は、また、カバーガラスの曇り防止のために、カバーガラスに向けて空気を吹き付ける機構を更に有していてもよい。
板状カバー部材２７０は、反応容器１００の着脱作業を容易にするために、好ましくは、図４と図５に示されるように、リンク２７２を介して載置台２１０に対して移動可能に設けられている。
板状カバー部材２７０は、上方からの反応容器の光学的観察を可能にする窓２７４を有している。板状カバー部材２７０の窓２７４は、好ましくは、反応容器の上面近傍に、反応容器よりも高温の雰囲気を効率良く作るために、光学的に透明な部材で覆われている。このような部材は、例えばガラスであるが、熱伝導率が高く透明度が高い材質がより好ましい。
反応容器保持機構２００は、図８に概略的に示されるように、ＸＹステージ３１０を介して、光学顕微鏡３００のステージ、例えばＺステージ３２０に組み付けられる。反応容器保持機構２００に保持された反応容器１００は、光学顕微鏡３００によって上方より光学的に観察される。前述したように反応容器１００の上側ウェル１５２は上面に開口しているため、光学顕微鏡３００によって、反応部１３２で起きる反応が上方から観察され得る。
例えば、反応容器保持機構２００はＸＹステージ３１０によって光学観察のタイミングに合わせて移動され、観察対象の反応容器１００の反応部１３２が光学顕微鏡３００の観察視野内に配置され、光学顕微鏡３００によって例えば蛍光観察される。
反応容器１００は反応容器保持機構２００に適宜装着される。装着された反応容器１００の流路１１４は、受け部２３０の貫通孔２３４とこれに接続されたチューブ４３０を介して、ポンプと連絡される。これにより、反応容器１００の反応液収容部内（上側ウェル１５２と下側ウェル１１２と流路１１４）の反応液は、空気層を途中に挟んで、ポンプの内部空間と流体的に連絡される。
ポンプは、反応液との間に存在する空気を吸引し、従って反応容器の流路１１４を減圧し得る。減圧に応じて、反応液は、反応部１３２を通って、上側ウェル１５２から下側空間（下側ウェル１１２と流路１１４の空間）へ移動する。
前述したように反応液収容部の下側空間（下側ウェル１１２と流路１１４）の全容積は、上側ウェル１５２の容積よりも大きいため、最初に上側ウェル１５２に入れられた反応液は、その全量が下側空間内に収容され得る。ポンプによる下側空間の減圧は、反応液が反応容器内に留まっている範囲で行なわれる。
また、ポンプは、反応容器の流路１１４を加圧し得る。加圧に応じて、反応液は、反応部１３２を通って、下側空間（下側ウェル１１２と流路１１４）から上側ウェル１５２へ移動する。
ポンプにより反応容器の流路１１４の減圧と加圧を繰り返し行なうことにより、反応液は、反応部１３２を通って、上側ウェル１５２と下側空間（下側ウェル１１２と流路１１４の空間）の間を行き来する。
このように反応液に繰り返し反応部１３２を通過させることにより、観察の対象物、例えば核酸が比較的短時間で検出できる。
反応容器１００は、例えば使い捨てであるが、これに限定されることはない。すなわち、一回の使用の後、アルミナ多孔質体１３０は破棄されるが、ベース１１０と上板１５０は洗浄後に再使用されてもよい。
第二実施形態
反応容器１１００は、少なくとも一つの反応液収容部を有しており、反応液収容部は、図１２に示されるように、反応容器１１００の上面に開口した上側ウェル１１５２と、上側ウェル１１５２の下方に位置する下側ウェル１１１２と、下側ウェル１１１２と外部空間を連絡する流路１１１４とを有している。反応容器１１００は、好ましくは複数の反応液収容部、これに限定されないが、例えば、図９に示されるように、四つの反応液収容部を有している。
反応容器１１００は、上側ウェル１１５２と下側ウェル１１１２の間に配置された反応部１１３２を更に有している。反応部１１３２は、多孔質体の骨格に固定された核酸プローブとを有している。
反応容器１１００は、その上面に開口した上側ウェル１１５２を有しており、このような上側ウェル１１５２は、反応容器１１００の上方からの反応部１１３２の光学的な観察を可能にしている。
反応容器１１００は、上述した構造を得るため、図１２に示されるように、容器本体を構成するベース１１１０と上板１１５０と、反応部１１３２を有するアルミナ多孔質体１１３０とを有している。ベース１１１０と上板１１５０は、例えばポリカーボネート製であり、アルミナ多孔質体１１３０を間に挟んで、ねじ止めや接着など任意の適当な手法によって互いに固定されている。
上板１１５０は、上側ウェル１１５２を規定するためのテーパー状の貫通孔を有している。
ベース１１１０は、下側ウェル１１１２を規定するための凹部と、凹部（下側ウェル１１１２）と外部空間を連絡する流路１１１４とを有している。より詳しくは、ベース１１１０は、平らな側面１１１８を有しており、流路１１１４は、凹部（下側ウェル１１１２）の底面から延び、ベース１１１０の側面１１１８で終端している。ベース１１１０は、更に、側面１１１８（すなわち流路終端面）に、流路１１１４の開口端を取り囲んでいる、Ｏリングを収容するためのリング溝１１１６を有している。
前述したように、反応液収容部は、図１２に示されるように、上側ウェル１１５２と下側ウェル１１１２と流路１１１４とで構成されている。下側ウェル１１１２と流路１１１４の容積の合計は、上側ウェル１１５２の容積よりも大きい。従って、下側ウェル１１１２と流路１１１４は、最初に上側ウェル１１５２に入れられる反応液の全量を収容し得る。流路１１１４は、十分な容積を得るために、拡張部分いわゆる液だまりを有していてもよい。
反応容器１１００は、反応液収容部（上側ウェル１１５２と下側ウェル１１１２と流路１１１４）と反応部１１３２に加えて、液体を収容し保持するための液体収容部１１６２を更に有している。液体収容部１１６２は、反応容器１１００の上面に開口した矩形の凹部から成る。言い換えれば、上板１１５０は、液体収容部１１６２を規定する凹部を有している。
反応容器１１００は、図９においては、反応液収容部と同数の液体収容部１１６２を有しているが、液体収容部１１６２の個数は、これに限定されるものではなく、適宜変更され得るものであり、例えば、反応容器１１００は複数の反応液収容部に対して一つの液体収容部１１６２を有していてもよい。
上側ウェル１１５２と液体収容部１１６２の開口端は、反応容器１１００の最上端平面１１５８よりも低く位置している。別の言い方をすれば、上板１１５０は、最上端平面１１５８から凹んでいる矩形の窪み１１５６を有しており、それは上側ウェル１１５２と液体収容部１１６２を取り囲んでいる。つまり、上側ウェル１１５２を規定するテーパー状貫通孔と液体収容部１１６２を規定する凹部がその矩形の窪み１１５６の底面に対して形成されている。
さらに、上板１１５０は、流路終端面１１１８に最も近い窪み１１５６の側面と流路終端面１１１８との間を延びる溝１１６６を有している。溝１１６６は、後述するように、反応容器１１００が反応容器保持機構に保持された状態において、上側ウェル１１５２と反応容器１１００の外部空間との間の空気の流通を可能にする空気の流路を与える。
反応容器１１００を着脱可能に保持する反応容器保持機構１２００は、図１０と図１１に示されるように、反応容器１１００を収納する凹部を有するベース１２１０と、ベース１２１０が載せられる基台１２２０と、基台１２２０に固定された一対のフレーム１２２４と、フレーム１２２４にピボット１２２８を介して連結されたアーム１２２６と、アーム１２２６に固定されたカバー部材１２７０とを有している。
ベース１２１０は、反応容器１１００が載置される載置台１２１０ａと、反応容器１１００が押し当てられる受け部１２１０ｂとを有している。アーム１２２６はピボット１２２８を軸にして回転し得、従って、カバー部材１２７０はベース１２１０に対して開閉され得る。
反応容器保持機構１２００は、更に、カバー部材１２７０の開閉動作に連動して反応容器１１００を、ベース１２１０の受け部１２１０ｂに押し付ける押し付け機構１２５０を有している。押し付け機構１２５０は、カバー部材の開閉に連動してスライドするスライダー１２５２を有している。
スライダー１２５２は、カバー部材１２７０が閉じられるにつれて、ベース１２１０の凹部内に置かれた反応容器１１００に近づき、カバー部材１２７０が開かれるにつれて、ベース１２１０の凹部内に置かれた反応容器１１００から離れる。
カバー部材１２７０が閉じられた状態、言い換えれば、カバー部材１２７０がベース１２１０の上に配置された状態では、スライダー１２５２は、図１２に示されるように、反応容器１１００を、受け部１２１０ｂの側面に押し付けており、その結果として反応容器１１００が保持される。
また、カバー部材１２７０が開かれた状態では、スライダー１２５２は、反応容器１１００から離れており、ベース１２１０の凹部から反応容器１１００を容易に取り除くことができる。
ただし、反応終了後に外部より洗浄液を供給して洗浄を行なう場合は、スライダー１２５２とカバー部材１２７０は、独立して移動する機構、すなわち、スライダーはカバーの開閉に連動しない機構が好ましい。
ベース１２１０の受け部１２１０ｂは、反応容器１１００の流路終端面１１１８と向き合う側面を横切る貫通孔１２３４を有しており、反応容器１１００が反応容器保持機構１２００に保持された状態では、反応容器１１００はＯリング１４２０を介してベース１２１０と気密に連結され、反応容器１１００の流路１１１４はベース１２１０の貫通孔１２３４と流体的に連絡される。従って、反応容器１１００の流路１１１４は、ベース１２１０の貫通孔１２３４とチューブ１４３０を介して、シリンジピストン等のポンプと流体的に連結される。
反応容器保持機構１２００は、反応容器１１００の温度を制御するための容器温度調整機構の一部を有している。容器温度調整機構は、例えば、反応容器１１００を加熱するための加熱手段を有している。容器温度調整機構は、より応答性の速い温度制御のために、反応容器１１００を冷却するための冷却手段、例えば冷却ファンを更に有しているとよい。冷却手段は、通常、反応容器保持機構１２００の外部に配置される。
このため、ベース１２１０は、例えば、図１２に示されるように、その内部に、電流供給に応じて発熱するヒーター１２１２と、ヒーター１２１２の温度を検知する温度センサー１２１４とを有している。あるいは、ベース１２１０は、ヒーター１２１２を有する代わりに、高温の流体、例えば液体や気体を循環させるための循環路を有していてもよい。
カバー部材１２７０は、閉じられた状態において、上方からの反応容器１１００の反応部１１３２の光学的観察を可能にする窓１２７４を有している。カバー部材１２７０は更に、窓１２７４を覆う光学的に透明な部材１２７６と、透明部材１２７６を固定する板ばね１２９２と、板ばね１２９２に貼り付けられたシリコーンゴム等のゴムシート１２９４とを有している。板ばね１２９２とゴムシート１２９４は共に窓１２７４に対応する位置が開口している。
透明部材１２７６は、例えばガラスであり、好ましくは、熱伝導率が高く透明度が高い材質である。
カバー部材１２７０が閉じた状態では、ゴムシート１２９４は反応容器１１００の上面と接触し、反応容器１１００内の反応液が蒸発するのを抑える働きをする。しかしながら、反応容器１１００の上側ウェル１１５２が密閉されることはなく、溝１１６６によって上側ウェル１１５２と外部空間との間の空気の流通が確保されおり、これにより反応容器１１００内の空気は容易に移動し得、従って反応容器１１００内の反応液は、移動が妨げられることなく、ポンプの加圧と減圧に応じて容易に移動し得る。
ゴムシート１２９４は、必ずしも板ばね１２９２に貼り付けられている必要はなく、反応容器１１００に貼り付けられていてもよい。
反応液の蒸発を抑えるために、より好ましくは、液体収容部１１６２に水やバッファー等が入れられる。液体収容部１１６２に収容された水やバッファーは、上側ウェル１１５２の周囲の雰囲気をより高湿にし、反応液の蒸発をより効果的に抑える。水やバッファーによる蒸発の抑えは、高精度の測定や高温での測定に特に好適である。また、将来的な臨床検査等において予想される、多くの反応液を多くのウェルにより自動的に検出する検査に対しても好適に適用され得る。
本実施形態の反応容器は、遺伝子検査だけでなく、細胞やたんぱく質や抗原や抗体の検査にも適用され得る。そのような検査では、細胞やたんぱく質や抗原や抗体が遺伝子より大きい場合や、反応液の粘性が高い場合がある。そのような場合には、反応液が移動し難いため、溝１１６６を大きくするとよい。
本実施形態の反応容器は、遺伝子検査だけでなく、細胞やたんぱく質や抗原や抗体の検査にも適用され得る。細胞やたんぱく質や抗原や抗体は、熱により変性してしまうことが多い。
本実施形態の反応容器保持機構１２００では、ヒーター１２８２と板ばね１２９２との間に空間があり、この空間は、ヒーター１２８２が反応液に直接影響を与えるのを防止する働きをする。その結果、オーバーシュート等の熱の影響が間接的になり、熱による細胞やたんぱく質や抗原や抗体の変性が抑えられる。
反応容器保持機構１２００は、第一実施形態同様、ＸＹステージ３１０を介して蛍光観察用の光学顕微鏡３００のＺステージ３２０に組み付けられて、遺伝子検査装置を構成する。
反応容器保持機構１２００に保持された反応容器１１００は、第一実施形態と同様に、光学顕微鏡３００によって上方より光学的に観察される。前述したように反応容器１１００の上側ウェル１１５２は上面に開口しているため、光学顕微鏡３００によって、反応部１１３２で起きる反応が上方から観察され得る。
また、反応容器１１００内の反応液は流路１１１４と連絡されたポンプの加圧と減圧によって反応部１１３２を繰り返し通過させられ、これにより観察の対象物、例えば核酸が比較的短時間で検出される。
これまで、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形されてよい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、三次元ＤＮＡマイクロアレイを用いた遺伝子検査に好適に適用され得る反応容器が提供される。また、この反応容器を簡単に着脱可能に保持し得る反応容器保持機構が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第一実施形態の反応容器の分解斜視図である。
図２は、図１に示される反応容器の組立斜視図である。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った反応容器の断面図である。
図４は、図１〜図３の反応容器が組み付けられる反応容器保持機構の斜視図である。
図５は、図４の反応容器保持機構の側面図であり、反応容器と反応容器保持機構の断面が部分的に示されている。
図６は、変形例による反応容器の断面斜視図である。
図７は、別の変形例による反応容器の断面斜視図である。
図８は、反応容器保持機構が組み込まれた顕微鏡の全体構成を概略的に示している。
図９は、本発明の第二実施形態の反応容器の斜視図である。
図１０は、図９の反応容器が組み付けられる反応容器保持機構の斜視図である。
図１１は、図１０の反応容器保持機構の別の斜視図である。
図１２は、図９の反応容器と図１０と図１１の反応容器保持機構の主要部の断面図である。
【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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【国際調査報告】
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