(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器を備えた反応プレートと、
前記反応プレートの表面側の上方に配置された分注チップと、
前記反応プレート上の表面側の上部に外部と遮断された空間を形成するとともに、前記分注チップをその先端部が前記空間の内側、基端部が外側になるようにして移動可能に支持しているカバーと、
前記空間内部に収容された、前記反応プレートとは別体のサンプル容器と、を備え、
前記分注チップは前記サンプル容器と前記反応容器との間で移動可能で、サンプルは前記サンプル容器から前記反応容器に分注される反応キット。
【請求項２】
前記カバーの一部に密閉可能に設けられた開口を介して外部から前記サンプル容器にサンプルを注入するサンプル導入部をさらに備えた請求項１に記載の反応キット。
【請求項３】
前記反応プレートはその表面側にサンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された試薬容器も備え、
前記分注チップは前記試薬容器と前記反応容器との間で移動可能で、前記試薬は前記試薬容器から前記反応容器に分注される請求項１又は２に記載の反応キット。
【請求項４】
前記分注チップは前記カバーの外側から操作するシリンジを備えており、そのシリンジの操作により分注動作を行なうものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット。
【請求項５】
前記分注チップは先端部の内部にフィルタを備えている請求項１から４のいずれかに記載の反応キット。
【請求項６】
前記反応プレートはその表面側に遺伝子増幅反応を行なう遺伝子増幅部を備えている請求項１から５のいずれかに記載の反応キット。
【請求項７】
前記反応容器は底部から光学的に測定が可能なように光透過性の材質にて構成されている請求項１から６のいずれかに記載の反応キット。
【請求項８】
前記反応プレートはその表面側に前記反応容器での反応生成物の分析を行なう分析部をさらに備えている請求項１から６のいずれかに記載の反応キット。
【請求項９】
前記分析部は反応生成物の電気泳動分離を行なう電気泳動部である請求項８に記載の反応キット。
【請求項１０】
前記分析部は反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが配置されている領域である請求項８に記載の反応キット。
【請求項１１】
前記カバーは気密性をもち柔軟性のある素材によって前記分注チップを保持し移動可能に支持している請求項１から１０のいずれかに記載の反応キット。
【請求項１２】
前記カバーは前記反応プレートと一体化されたカバー本体と、前記反応プレートの表面側の上部に配置され、前記カバー本体に対してシール材により気密を保って水平面内で摺動可能に保持されたカバープレートとからなり、
前記分注チップが前記カバープレートに他のシール材により気密を保って垂直方向に摺動可能に保持されている請求項１から１０のいずれかに記載の反応キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生物学的分析、生化学的分析、又は化学分析一般の分野において、医療や化学の現場において各種の解析や分析を行なうのに適する反応キットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生化学的分析や通常の化学分析に使用する小型の反応装置としては、マイクロマルチチャンバ装置が使用されている。そのような装置としては、例えば平板状の基板表面に複数のウエルを形成したマイクロタイタープレートなどのマイクロウエル反応プレートが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のマイクロウエル反応プレートは、使用時には反応プレートの上面は大気に開放された状態となる。そのため、サンプルに外部から異物が進入する恐れがあるし、逆に反応生成物が外部の環境を汚染することもありうる。
そこで、本発明は反応プレートの外部からの異物の進入や、外部への環境汚染を防ぐことができる反応キットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の反応キットは、表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器を備えた反応プレートと、反応プレートの表面側の上方に配置された分注チップと、反応プレート上の表面側の上部空間を覆うとともに、分注チップをその先端部が前記空間の内側、基端部が外側になるようにして移動可能に支持しているカバーとを備えている。
この反応キットの使用に際し、何らかの方法によりサンプルをカバーで覆われた空間内に導入しなければならない。その導入方法は特に限定されるものではないが、例えば、カバーの一部に密閉可能に設けられた開口を介して外部からその空間内にサンプルを注入するサンプル導入部をさらに設けておいてもよい。
【０００５】
サンプルの反応に使用される試薬も何らかの方法によりカバーで覆われた空間内に導入しなければならず、その方法も特に限定されるものではないが、例えばサンプルとともにサンプル導入部から導入するようにしてもよく、別の容器に入れて導入するようにしてもよく、又は予め反応プレートに収容しておいてもよい。反応プレートに試薬を予め収容しておく形態では、反応プレートはその表面側に試薬を収容しフィルムで封止された試薬容器も備えているものとなる。試薬容器を被って試薬を封止しているフィルムは分注チップで貫通可能なものである。
【０００６】
反応プレート上の表面側の空間はカバーで覆われて外部と遮断されており、サンプルに対する反応はその空間内で行なわれる。反応後の反応生成物の検知も反応生成物をそのカバーの外に出すことなく、反応生成物がカバー内にある状態で行なわれる。検知後は反応生成物がカバー内にある状態のままでこの反応キットが廃棄処理される。すなわち、この反応キットは使い捨て可能である。
【０００７】
分注チップは分注ノズルの先端に取り付けられるものであってもよい。その場合には分注動作のためにはノズル機構が別途必要になる。そこで、そのようなノズル機構を不要にすることを目的として、本発明の好ましい形態では、分注チップはカバーの外側から操作するシリンジを備えており、そのシリンジの操作により分注動作を行なうものとすることができる。分注チップがシリンジを備えている場合にはシリンジが分注チップの通路を封止しているので、カバーで覆われた空間の内外が分注チップの通路を介して通じることがない。
【０００８】
分注チップがシリンジを備えていないものである場合には、分注動作時にはノズル機構により密閉状態とすることができるが、反応時や検出時など、分注チップが使用されていないときは分注チップを介して外部空間と連通する。そのような場合でも外部から異物が侵入したり、サンプルやその反応生成物が外部に出るのを阻止できるようにするための好ましい形態として、分注チップが先端部の内部にフィルタを備えているものとすることができる。
この反応キットが遺伝子の分析を対象とする場合には、反応プレートはその表面側に遺伝子増幅反応を行なう遺伝子増幅部を備えていることが好ましい。遺伝子増幅部は所定の温度サイクルで温度制御するのに適した形状になっていることが好ましく、反応容器をそのような形状にして遺伝子増幅部とすることもできるし、反応容器とは別に遺伝子増幅容器を設けてもよい。遺伝子増幅反応にはＰＣＲ法やＬＡＭＰ法などを含む。
【０００９】
反応容器での反応生成物の分析は、反応容器内で行なうこともでき、又は反応プレート上で反応容器から別の場所に移動して行なうこともできる。
反応生成物の分析を反応容器内で行なうようにした形態の反応キットでは、反応容器は底部から光学的に測定が可能なように光透過性の材質にて構成されていることが好ましい。
【００１０】
反応生成物の分析を反応容器から別の場所に移動して行なうようにした形態の反応キットでは、反応プレートはその表面側に反応容器での反応生成物の分析を行なう分析部をさらに備えている。
【００１１】
そのような分析部の一例は、反応生成物の電気泳動分離を行なう電気泳動部である。
そのような分析部の他の例は、反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが配置されている領域である。そのようなプローブ配置領域の例は、ＤＮＡチップやハイブリダイズ領域である。
【００１２】
分注チップを保持し移動可能に支持する構造の一例は、ダイアフラムやフィルムのように、気密性をもち柔軟性のある素材によって分注チップを保持し移動可能に支持する構造である。
【００１３】
分注チップを保持し移動可能に支持する構造の他の例は、カバーが反応プレートと一体化されたカバー本体と、反応プレートの表面側の上部に配置されカバー本体に対してシール材により気密を保って水平面内で摺動可能に保持されたカバープレートとからなるものとし、分注チップがそのカバープレートに他のシール材により気密を保って垂直方向に摺動可能に保持されている構造である。
【００１４】
本発明の反応キットは、化学反応、生化学反応を初め、種々の反応の測定に用いられるものである。
本発明の反応キットを用いて測定されるサンプルは、化学物質、生体試料、生体由来試料など種々のものを挙げることができ、特に限定されない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の反応キットは、反応プレートの表面側の空間がカバーで覆われた状態で使用されるので、外部からサンプルに異物が侵入するのを阻止することができるとともに、反応生成物が外部環境を汚染するのも阻止することができる。
サンプル導入部をさらに備えている場合には、カバーで覆われた空間内へのサンプルの導入操作が容易になる。
【００１６】
サンプルの反応に使用される試薬をサンプルとともにサンプル導入部から導入するようにすれば、この反応キットの汎用性が増す。それに対し、試薬を予め反応プレートに収容しておくようにすれば、この反応キットを処理する装置の側に試薬を用意する必要がなくなるため、処理装置が簡便なものですむようになる。
【００１７】
分注チップがカバーの外側から操作するシリンジを備えているものとすれば、ノズル機構を別途設ける必要がなくなる。
反応プレートが遺伝子増幅部をさらに備えている場合には、測定対象の遺伝子を微量にしか含んでいないサンプルでもＰＣＲ法やＬＡＭＰ法など遺伝子増幅反応によって遺伝子を増幅して分析精度を高めることができるようになる。
【００１８】
分注チップが先端部の内部にフィルタを備えているものとすれば、分注チップがシリンジを備えていない場合でも、分注チップを通して外部から異物が侵入するのを阻止することができるとともに、分注チップを通して反応生成物が外部環境を汚染するのも阻止することができる。
遺伝子増幅反応を行なう場合には外部からサンプルに他のＤＮＡなどが侵入する問題が生じる。また、増幅された遺伝子が他のサンプルを汚染する問題も生じる。本発明では遺伝子増幅反応も閉じた空間内で行ない、分析終了後はその空間に閉じたまま廃棄処理するので、外部からの汚染を阻止することができるとともに、他のサンプルを汚染する虞もなくなる。
【００１９】
反応容器での反応生成物の分析を、反応容器内で行なうようにしたり、反応容器から別の場所に設けられた電気泳動部や、遺伝子と反応するプローブ配置領域などで行なうようにすれば、扱う試料の種類を広げることができる。
【００２０】
分注チップを保持し移動可能に支持する構造を、気密性をもち柔軟性のある素材によって実現したり、カバーをカバー本体とカバープレートとからなるものとして分注チップをカバー本体に対するカバープレートの摺動とカバープレートに対する分注チップの摺動とにより移動可能に支持するようにすれば、分注チップを保持し移動可能に支持する構造を簡単な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は一実施例の反応キットを表わしたものであり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップ２０を示す平面図であり、図２は同実施例の斜視図である。
図１に示されるように、反応プレート２は基板３の表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器４及びサンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルム１４で封止された試薬容器１２を備えている。
【００２２】
反応容器４は基板３の表面に凹部として設けられている。反応容器４は反応に際して外部から温度制御されるものである場合には、熱伝導率をよくするためにその部分の反応容器４の肉厚が薄くなっていることが好ましい。
【００２３】
試薬容器１２は基板３に形成された複数の凹部からなり、それらの凹部に必要な試薬が収容され、後で説明する分注チップ２０で貫通可能なフィルム１４で覆われている。フィルム１４は、例えばアルミニウム箔、アルミニウムとＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂フィルムとの積層膜などであり、容易に剥がれないように融着や接着により貼りつけられている。
【００２４】
基板３の表面には必要に応じてサンプルと試薬とを混合するための混合部も凹部として形成しておいてもよく、そのような混合部は空の状態でフィルム１４により覆われているものとすることができる。
【００２５】
反応容器４での反応生成物を検出するために反応容器４に外部から光を照射するなどの手段により反応容器４自体を検知部とすることもできる。また、検知部を反応容器４とは別に独立して設けることもできる。そのような独立した検知部としては、例えばサンプルと試薬の反応後の反応液が分注チップ２０によって分注されるようにしたもので、反応後の状態が検知される試薬がそれぞれ予め配置されているものとすることができる。そのような検知部もその表面が分注チップ２０によって貫通可能なフィルムによって覆われたものとすることができる。そのようなフィルムもフィルム１４と同様に、例えばアルミニウム箔、アルミニウムとＰＥＴフィルムなどの樹脂フィルムとの積層膜などとすることができ、容易に剥がれないように融着や接着により貼りつけることができる。
【００２６】
反応容器４を含む基板３の材質は特に限定されるものではないが、この反応キットが使い捨て可能であることから、安価に入手可能な素材があることが好ましい。そのような素材として、例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材が好ましい。反応容器４又は別途設けた検知部で検出を吸光度、蛍光、化学発光又は生物発光などにより行なう場合には、底面側から光学的な検出ができるようにするために光透過性の樹脂で形成されていることが好ましい。特に蛍光検出を行なう場合には、基板３の材質として低自蛍光性（それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと）で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されていることが好ましい。基板２の厚さは０.３〜４ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍである。蛍光検出用の低自蛍光性の観点からは基板３の厚さは薄い方が好ましい。
【００２７】
反応プレート２の表面側の上部には分注チップ２０が配置されている。分注チップ２０はサンプル及び試薬、又は反応プレート２が独立した検知部を備えたものである場合にはさらに反応後の反応液をその検知部に分注するものである。分注チップ２０はシリンジ２２を備えており、カバー２４の外部からこのシリンジ２２を駆動することによって分注動作を行なう。
【００２８】
分注チップ２０は、図１（Ｃ）に示されるように、シリンジ２２の代わりに内部にフィルタ２３を備えているものでもよい。そのフィルタは外部から侵入する異物を吸着してカバー２４で覆われた空間に外部から異物が侵入するのを阻止し、またカバー２４で覆われた空間から反応物や反応生成物が外部に放出されるのを阻止する上でより有効である。
【００２９】
カバー２４は反応プレート２の表面側の上部空間を覆うように設けられている。カバー２４は周辺部を覆うカバー本体２６と、上部を覆うベローズフィルム２８とからなっており、反応プレート２の表面側の空間を外部から遮断している。カバー本体２６は下端部が反応プレート２に固着されているか、又はシール材を介して反応プレート２と一体として組み立てられており、剛性をもってカバー２４の形状を維持している。ベローズフィルム２８は柔軟性のあるダイアフラムや柔軟性のあるフィルムからなり、分注チップ２０をその先端部がカバー２４で覆われた空間の内側、基端部がカバー２４で覆われた空間の外側になるようにして移動可能に保持している。
カバー２４の素材も特に限定されるものではなく、反応プレート２の表面側の上部空間を気密を保って覆うことができるものであればよいが、この反応キットが使い捨て可能であることから、安価に入手可能な素材があることが好ましい。そのような素材として、カバー本体２６には例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材、ベローズフィルム２８にはナイロン（登録商標）、ポリ塩化ビニール、シリコーンゴムその他のゴム素材などが好ましい。
【００３０】
カバー本体２６の一部又は基板３には使用前及び使用後の分注チップ２０を保持するための保持部材３０が設けられており、分注チップ２０は分注時には保持部材３０から取り外されて反応プレート２の表面側の上部を自由に移動できるようになる。
【００３１】
カバー２４の外部から反応プレート２にサンプルを導入するためにカバー本体２６の一部に開口３１が設けられ、その開口３１にはサンプル容器３２が開閉可能に取りつけられている。サンプル容器３２にはサンプルを注入するために上に開いた凹部が形成されている。その凹部にサンプルを注入し、カバー２４の内部に位置決めすると、サンプル容器３２を保持しているプレート３４がカバー本体２６に密着して開口３１を密閉するように、プレート３４の内側に粘着剤が塗布されているか、又はシール材を介してカバー本体２６に挟み込まれるようになっている。したがって、開口３１は密閉可能な開口となっている。
この反応キットは使い捨て可能なものであり、１つのサンプルについて分析を行なった後は反応プレート２がカバー２４で覆われた状態のままでこの反応キット全体を破棄する。
【００３２】
次に、この実施例の反応キットによりサンプルを分析する動作を説明する。
分析に先立ち、サンプルは開口３１からサンプル容器３２に注入され、その後サンプル容器３２により開口３１が閉じられることによってカバー本体２６にサンプル容器３２が固着されて、サンプルがこの反応キットのカバー２４で覆われた空間内に導入された状態で外部と遮断される。
【００３３】
図３はサンプルが導入された状態で、駆動ユニット３６が分注チップ２０とシリンジ２２との係合を開始する状態を示している。
まず、図４に示されるように、シリンジ駆動部であるプランジャホルダ３６ｂが下降してシリンジ２２のプランジャと係合する。
続いて、図５に示されるように、チップホルダ３６ａも下降して分注チップ２０に圧入されて分注チップ２０を保持する。
【００３４】
次に、図６に示されるように、分注チップ２０が保持部３０から取り外される。これで分注チップ２０はベローズフィルム２８によって外部と遮断された状態で自由に移動できるようになる。
【００３５】
分注チップ２０はサンプル容器３２のサンプルへ移動させられ、サンプルを注入して反応容器４へ分注する。
続いて分注チップ２０は試薬容器１２へ移動させられ、フイルム１４を貫通して試薬容器１２から試薬を反応容器４へ分注して、反応に供される。この反応時に、必要に応じて反応容器４が外部の熱源と接触させられ、所定の温度に制御される。
【００３６】
反応中又は反応終了後、反応生成物の検知が行なわれる。ここでは、反応生成物が反応容器４にある状態で反応プレート２の外部から光学的に検知されるものとする。そのため、反応容器４の下方には検出ユニットが配置されて光学的又は他の手段により検出が行なわれる。
【００３７】
上記の実施例では反応プレート２は試薬容器１２を備えているが、反応プレート２は試薬容器１２を備えないものとすることもできる。その場合、試薬はサンプルとともにサンプル容器３２に注入してこの反応キット内に導入したり、又は図示していない別の容器に入れてこの反応キット内に導入したりするように使用することができる。
【００３８】
図７から図９に本発明の反応キットにおける反応容器での反応生成物の検出に用いる検出ユニットの例を示す。
図７は吸光度検出器からなる検出ユニットの例である。この場合、反応容器４は測定光の入射面と出射面となる互いに平行な一対の平面を備えていることが好ましい。
【００３９】
この検出ユニット３８ａには、照射光学系として光源４０ａと、光源４０ａからの光を集光し、いったん平行光にした後に反応容器４に集光して照射する一対のレンズ４２ａと、一対のレンズ４２ａ間で平行光にされた部分に配置されて光源４０ａからの光から所定の波長光を選択して測定光とするフィルタ４４ａと、測定光を反応容器４の入射面に導くミラー４６とが光路上に配置されている。光源４０ａとしては、紫外領域から可視領域の波長の光を発生するタングステンランプなどのランプ光源のほか、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などを使用する。また、受光光学系として、光検出器４８ａと、反応容器４の出射面を出た光を光検出器４８ａに導くミラー５０と、その光をいったん平行光にした後に集光し光検出器４８ａに入射させる一対のレンズ５２と、一対のレンズ５２間で平行光にされた部分に配置されて測定に適した所定の波長を選択するフィルタ５４ａとが光路上に配置されている。
【００４０】
レンズ４２ａ，５２ａでそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ４４ａ，５４ａにおける波長選択の精度を高めるためである。
この検出ユニット３８ａでは光源４０ａからの光から反応生成物の検出に適した波長をフィルタ４４ａ，５４ａにより選択し、その波長での吸光度を測定して反応生成物の検出を行なう。
【００４１】
図８は蛍光検出器からなる検出ユニットの例である。
この検出ユニット３８ｂは励起光学系として光源４０ｂと、光源４０ｂからの光を集めていったん平行光とした後、反応容器４に集光して照射するための一対のレンズ４２ｂと、レンズ４２ｂで平行光とされた光線の光路に配置されて光源からの光から所定の励起光波長を選択するフィルタ４４ｂとを備えている。また、受光光学系として光検出器４８ｂと、反応容器４から発生する蛍光を受光し、いったん平行光とした後、集光して検出器４８ｂに入射させる一対のレンズ５２ｂと、レンズ５２ｂにより平行光とされた蛍光の光路に配置され、所定の蛍光波長を選択するフィルタ５４ｂとを備えている。ここでも、レンズ４２ｂ，５２ｂでそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ４４ｂ，５４ｂにおける波長選択の精度を高めるためである。
【００４２】
この検出ユニット３８ｂでは光源４０ｂからの光からフィルタ４４ｂにより反応生成物を励起するための励起光の波長を選択して反応容器４内の反応生成物に照射し、反応生成物から発生した蛍光を受光光学系で受光し、フィルタ５４ｂにより所定の蛍光波長を選択して光検出器４８ｂで蛍光を検出する。
【００４３】
図９は反応生成物からの化学発光又は生物発光を検出するための検出ユニットの例である。
この検出ユニット３８ｃは、反応容器４からの発光を検出するために、光検出器４８ｃと、反応容器４からの発光を受光して光検出器４８ｃに導くためのレンズ５２ｃと、集められた光から所定の発光波長を選択するフィルタ５４ｃを備えている。
この検出ユニット３８ｃでは反応容器４中の反応生成物からの化学発光又は生物発光による光がレンズ５２ｃで集められ、フィルタ５４ｃで波長が選択されて光検出器４８ｃで検出される。
【００４４】
図１０から図１４は反応プレートの構造が異なる他の実施例を表わしたものである。以上の実施例の反応プレートでは反応生成物の検出を反応容器４で行なうようにしているが、図１０から図１４に示す実施例では反応プレートは反応生成物の分析を行なう分析部をさらに備えている。
【００４５】
図１０の実施例における反応プレート２ａは、分析部として電気泳動部を備えている。その電気泳動部の一例が電気泳動チップ１００であり、電気泳動チップ１００は、反応生成物の注入部１０３、電気泳動分離用流路１０２及び泳動電圧印加用電極１０６ａ〜１０６ｄを備えている。ここでは、電気泳動分離用流路１０２のほかに、電気泳動分離用流路１０２と交差し、電気泳動分離用流路１０２に試料を導入するための試料導入用流路１０４も備えているが、電気泳動分離用流路１０２の一端に直接に試料を導入するように構成されたものであってもよい。電気泳動チップ１００は裏面側から蛍光検出するために、低自蛍光性で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなど、ガラス又は石英などの素材で形成されている。
【００４６】
反応プレート２ａは、その表面側に、流路１０２，１０４に注入される分離バッファ液を収容し分注チップ２０の先端で挿入可能なフィルムで封止された分離バッファ液容器１５も備えている。
【００４７】
泳動電圧印加用電極１０６ａ〜１０６ｄはそれぞれ流路１０２，１０４の端部に接続され、この反応キットの外部に設けられた電源装置に接続できるように、カバー２４の外側に導かれている。
流路１０２，１０４の端にはリザーバが設けられ、分離バッファ液容器１５に収容された分離バッファ液はそれらのリザーバに入れられる。
この実施例を遺伝子の分析に使用する場合の一例を示すと、試薬容器１２にはＰＣＲ反応試薬を収容しておく。反応容器４はＰＣＲ反応容器となる。
【００４８】
この実施例の反応キットで遺伝子試料を測定する場合は、試料をサンプル容器３２から導入し、反応キットを処理装置に装着する。その処理装置内で、分注チップ２０によってサンプル容器３２から反応容器４へ分注し、さらに分注チップ２０によって試薬容器１２からＰＣＲ反応試薬を反応容器４へ分注し、さらにその上に図示していないミネラルオイルを重層した後、反応容器４の反応液を所定の温度サイクルになるように制御してＰＣＲ反応を起こさせる。
電気泳動チップ１００では、分注チップ２０によって分離バッファ液を分離バッファ液容器１５から電気泳動チップ１００のリザーバを介して流路１０２，１０４に供給する。
【００４９】
ＰＣＲ反応終了後の反応液を試料として分注チップ２０によって反応容器４から分離バッファ液供給すみの電気泳動チップ１００の注入部１０３に注入する。その後、処理装置に設けられた電源装置１０１（図１１参照。）から電極１０６ａ〜１０６ｄにより流路１０２，１０４に電圧を印加して、試料を電気泳動分離用流路１０２へ導入し、その後電気泳動分離用流路１０２を泳動させて分離する。
電気泳動分離された試料成分を検出するために、処理装置には検出ユニット３８ｄが設けられている。
ここでは、反応容器４をＰＣＲ反応容器として使用しているが、反応容器４とは別にＰＣＲ反応容器を設けてもよい。
【００５０】
その検出ユニット３８ｄを図１１に示す。この検出ユニット３８ｄは励起光学系と蛍光受光光学系を備えて、電気泳動分離用流路１０２の所定の位置を通過する試料成分の蛍光検出を行なう。検出ユニット３８ｄは固定された位置を通過する試料成分の蛍光検出を行なうので、検出ユニット３８ｄは移動させる必要はない。
【００５１】
その励起光学系は光源４０ｃと、光源４０ｃからの光を集めて平行光とするレンズ４２ｃと、レンズ４２ｃで平行光とされた光線の光路に配置されて光源からの光から所定の励起光波長を選択するフィルタ４４ｃとを備えている。
【００５２】
励起光学系からの励起光を電気泳動チップ１００の裏面から電気泳動分離用流路１０２の所定の位置に照射し、その位置から発生した蛍光を受光して平行光にするためにダイクロイックミラー５３と対物レンズ５５を備えている。ダイクロイックミラー５３はこの実施例で使用する励起光波長の光を反射し、蛍光波長の光を透過させるように分光波長が設定されている。
【００５３】
蛍光受光光学系は対物レンズ５５により平行光とされてダイクロイックミラー５３を透過した蛍光を受光する位置に配置されており、ダイクロイックミラー５３を透過した蛍光から所定の蛍光波長を選択するフィルタ５４ｃと、フィルタ５４ｃにより波長選択された蛍光を集光して検出器４８ｃに入射させるレンズ５２ｃとを備えている。ここでも、レンズ４２ｃ，５５でそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ４４ｃ，５４ｃにおける波長選択の精度を高めるためである。
【００５４】
この検出ユニット３８ｄでは光源４０ｃからの光からフィルタ４４ｃにより反応生成物を励起するための励起光の波長を選択して電気泳動分離用流路１０２の所定の位置を通過する反応生成物に照射し、反応生成物から発生した蛍光を受光光学系で受光し、フィルタ５４ｃにより所定の蛍光波長を選択して光検出器４８ｃで蛍光を検出する。
【００５５】
図１２の実施例における反応プレート２ｂは、分析部としてＤＮＡチップ１１０を備えている。ＤＮＡチップ１１０には、反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが固定されている。ＤＮＡチップ１１０は裏面側から蛍光検出するために、低自蛍光性で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなど、又はガラスで形成されている。
【００５６】
反応プレート２ａは、その表面側に、ＤＮＡチップ１１０においてプローブと結合した反応生成物から結合しなかった反応生成物を分離して除去するための洗浄液を収容し分注チップ２０の先端で挿入可能なフィルムで封止された洗浄液容器１７も備えている。
この実施例を遺伝子の分析に使用する場合の一例を示すと、試薬容器１２にはＰＣＲ反応試薬を収容しておく。反応容器４はＰＣＲ反応容器となる。
【００５７】
この実施例の反応キットで遺伝子試料を測定する場合は、試料をサンプル容器３２から導入し、反応キットを処理装置に装着する。その処理装置内で、分注チップ２０によってサンプル容器３２から反応容器４へ分注し、さらに分注チップ２０によって試薬容器１２からＰＣＲ反応試薬を反応容器４へ分注し、さらにその上に図示していないミネラルオイルを重層した後、反応容器４の反応液を所定の温度サイクルになるように制御してＰＣＲ反応を起こさせる。
【００５８】
ＰＣＲ反応終了後の反応液を試料として分注チップ２０によって反応容器４からＤＮＡチップ１１０に注入する。インキュベーションの後、分注チップ２０によって洗浄液容器１７から洗浄液をＤＮＡチップ１１０に注入し、プローブと結合しなかった反応生成物を分注チップ２０によって洗浄液とともに吸入して除去する。
【００５９】
反応生成物は蛍光物質によって標識しておくことにより、プローブと結合した反応生成物を蛍光により検出することができる。それにより、蛍光が検出された位置のプローブに対応した遺伝子がその試料中に含まれていたことが検出される。
分注チップ２０でプローブと結合した反応生成物を検出するために、処理装置には検出ユニット３８ｅが設けられている。
【００６０】
その検出ユニット３８ｅを図１３に示す。この検出ユニット３８ｅの光学系の構成は図１１に示された検出ユニット３８ｄと同じであるので、説明は省略する。この検出ユニット３８ｅは、ＤＮＡチップ１１０に配置されたプローブの位置にわたって移動しなければならないので、移動可能に支持されている点で図１１に示された検出ユニット３８ｄと異なる。その移動は、後の図２０に示されるように、テーブル８２のＸ方向の移動と、この検出ユニット３８ｅのＹ方向の移動により実現することができる。
【００６１】
図１４の実施例における反応プレート２ｃは、分析部としてＤＮＡチップ１２０を備えている。ＤＮＡチップ１２０は検出を蛍光検出ではなく、電気的に行なう点で図１２の実施例のＤＮＡチップ１１０と異なる。プローブへの試料遺伝子の結合の有無によりプローブの電流値が変化する現象を利用する。ＤＮＡチップ１２０は光学的な検出を行なわないので、光透過性の材質である必要はなく、絶縁性であればよい。
【００６２】
ＤＮＡチップ１２０には反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが固定されている。それらの各プローブからは裏面側に電極が取り出され、各フローブの電流値が測定されるようになっている。この実施例では、試料を蛍光物質で標識しておく必要はない。
【００６３】
ＤＮＡチップ１２０での測定を行なうために、各プローブから裏面側に取り出された電極は、処理装置に設けられた検出器１２２に接続され、各プローブの電流値が測定される。
反応プレート２ｃも、その表面側に、ＤＮＡチップ１２０においてプローブと結合した反応生成物から結合しなかった反応生成物を分離して除去するための洗浄液を収容し分注チップ２０の先端で挿入可能なフィルムで封止された洗浄液容器１７を備えている。試薬容器１２にはＰＣＲ反応試薬を収容しておく。反応容器４はＰＣＲ反応容器となる。
【００６４】
この実施例の反応キットで遺伝子試料を測定する場合は、試料をサンプル容器３２から導入し、反応キットを処理装置に装着する。その処理装置内で、分注チップ２０によってサンプル容器３２から反応容器４へ分注し、さらに分注チップ２０によって試薬容器１２からＰＣＲ反応試薬を反応容器４へ分注し、さらにその上に図示していないミネラルオイルを重層した後、反応容器４の反応液を所定の温度サイクルになるように制御してＰＣＲ反応を起こさせる。
【００６５】
ＰＣＲ反応終了後の反応液を試料として分注チップ２０によって反応容器４からＤＮＡチップ１２０に注入する。その後、分注チップ２０によって洗浄液容器１７から洗浄液をＤＮＡチップ１２０に注入し、プローブと結合しなかった反応生成物を分注チップ２０によって洗浄液とともに吸入して除去する。
【００６６】
分注チップ２０でプローブと結合した反応生成物を検出するために、処理装置には検出器１２２が設けられており、プローブと結合しなかった反応生成物を除去し、検出器１２２により各プローブの電流値を測定する。
図１２又は図１４の実施例において、ＤＮＡチップ１１０，１２０をハイブリダイズ用の領域に替えても同様に遺伝子を測定することができる。
【００６７】
図１５はカバーの構造が異なる他の実施例を表わしたものである。分注チップ２０を移動可能に支持し、反応プレート２の上部を覆うためのカバーの一部が、図１の実施例ではベローズフィルム２８であったのに対し、図１５の実施例では柔軟に変形するフィルム状の素材２８ａになっている点で異なる。フィルム状の素材２８ａとしては、ベローズフィルム２８と同様に、ナイロン（登録商標）、ポリ塩化ビニール、シリコーンゴムその他のゴム素材などが好ましい。
【００６８】
また、サンプル容器として図１の実施例ではその一辺がカバー本体２６に回動可能に支持されているのに対し、図１５の実施例におけるサンプル容器３２ａは、カバー本体２６に対しスライド可能に取りつけられている点で異なる。このようなサンプル容器３２ａにおいても、サンプル容器３２ａはカバー本体２６から外部に引き出すことによりサンプル容器３２ａに試料を分注することができる。また、サンプル容器３２ａのプレート３４の内側に粘着剤が塗布されており、サンプル容器３２ａをカバー本体２６の内部に押し込むことによりプレート３４の内側で開口３１を密閉したり、シール材により開口３１を密閉したりすることができる点は図１の実施例のものと同じである。
【００６９】
これらの検出ユニット３８ａ，３８ｂ，３８ｃはこの反応キットの処理を行なう処理装置において、反応キットが処理装置に装着された状態で、反応プレート２の下側にくるように配置されている。
【００７０】
図１６は反応キットのさらに他の実施例を表わしたものである。（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図、（Ｃ）は外観斜視図である。
この実施例では分注チップ２０を移動可能に支持するカバーが剛性をもった素材で構成されている。カバー２４ａのカバー本体６０は反応プレート２の上方に開口６２をもち、その開口６２にはその開口６２の範囲内で分注チップ２０を移動可能に支持するためのカバープレート６４が設けられている。カバー本体６０は開口部６２の周辺が隙間をもつ二重構造になっており、カバープレート６４はその周辺にシール材６６を備え、シール材６６がカバー本体６０の開口部６２の周辺の二重構造の隙間に挟まれてＸ方向に移動することにより、カバープレート６４が水平面内でＸ方向に移動することができる。カバープレート６４には分注チップ２０が他のシール材６８を介して垂直方向（Ｚ方向）に摺動可能に支持されている。
【００７１】
この実施例では、カバープレート６４がシール材６６とカバー本体６０の上部の二重構造の隙間とのシール構造により気密を保たれながら水平面内で移動し、分注チップ２０がシール材６８で気密を保たれながら上下方向に移動することにより、分注チップ２０が反応プレート２の上部空間を上下及び水平面内の両方向に自由に移動することができる。
【００７２】
図１７はさらに他の実施例を表わしたものである。図１６の実施例と比較すると、カバープレート６４がＸ，Ｙの両方向に移動できるようになっていて、反応プレート２における試薬容器１２の数が増えている点で異なり、他の構造は同じである。
【００７３】
図１８はさらに他の実施例を表わす。この実施例では分注チップ２０を面内方向で移動させるために、カバーの上部部材を構成するカバープレート６４ａが面内方向で回転可能に支持されている点で図１６の実施例と異なる。カバープレート６４ａは円板形であり、その周囲にシール材６６が取りつけられている。シール材６６はカバー本体６０の上部に設けられた二重構造の隙間に支持され、カバープレート６４ａを気密を保って回転可能に支持している。分注チップ２０はカバープレート６４ａにシール材６８により垂直方向に移動可能に支持され、その支持されている位置はカバープレート６４ａの回転中心から外れた位置である。
【００７４】
カバープレート６４ａが回転することにより分注チップ２０の位置はカバープレート６４ａの回転中心を中心とする円周上を移動する。反応プレート２ではその分注チップ２０の移動軌跡上に反応容器４、試薬容器１２及びサンプル容器３２が位置するようにそれぞれの配置が定められている。
【００７５】
図１９はさらに他の実施例を表わしたものである。図１８の実施例と比較すると、カバープレート６４ａも開口７０をもち、その開口７０の周辺が二重構造となってその二重構造の隙間にシール材７２を介して他のカバープレート７１が移動可能に支持されている。分注チップ２０は他のシール材６８によりカバープレート７１に垂直方向に移動可能に支持されている。
【００７６】
分注チップ２０はシール材７２により面内方向においても移動することができるようになっている。そのため分注チップ２０の移動範囲はカバープレート６４ａの回転による円周と、小さいカバープレート７１がシール材７２により移動できる水平面内の移動範囲の両方により、カバープレート６４ａの回転中心を中心とするドーナツ状の範囲を移動することができる。このように分注チップ２０の移動範囲が広まることにより、その移動範囲に配置される反応容器４及び試薬容器１２の数を増やすことができ、サンプル容器３２も含めてそれらの容器の配置に対する自由度が高まる。
【００７７】
図２０は本発明による反応キットを処理する処理装置の一例の内部を概略的に示した斜視図である。
８０は上記の実施例に示される反応キットを表わしている。反応キット８０は反応キット装着部であるテーブル８２上に装着される。テーブル８２は反応キット８０の下面側に開口をもち、テーブル８２の下部には反応キット８２の反応容器４の反応生成物を光学的に検出する検出ユニット３８が配置されている。テーブル８２上には反応キット８２の温度制御を行なう温調（温度調節）ユニット８３も配置されている。反応キットの反応容器４又は別に設けた遺伝子増幅反応容器により遺伝子増幅反応を行なうものである場合には、温調ユニット８３はその遺伝子増幅反応のための温度制御を行なうものとなる。また、反応キットが温度制御を必要とする分析部を備えている場合には、温調ユニット８３はその分析部の温度制御を行なうものとなる。温調ユニット８３はそれらの両方の機能を備えたものであるものも含む。検出ユニット３８は図７〜図９に示されたものなどである。テーブル８２は前後方向（Ｘ方向）に移動し、一方、検出ユニット３８はそれに直交する横方向（Ｙ方向）に移動するように支持されている。
【００７８】
テーブル８２の近くには分注チップ２０を駆動する駆動ユニット３６がＹ方向とＺ方向に移動可能に取りつけられている。駆動ユニット３６は、図３に示されているように、分注チップ２０の基端部と係合して分注チップ２０を保持するチップ保持部３６ａと、分注チップ２０に設けられたシリンジ２２のプランジャと係合してシリンジを駆動するシリンジ駆動部３６ｂを同軸上に備えており、分注チップ２０の移動とシリンジ２２の駆動の両方を行なうことができるものである。
【００７９】
図２１は反応キット処理装置の一例における制御系を示したブロック図である。テーブル８２に装着された反応キット８０に対する処理動作を制御するために、専用のコンピュータ（ＣＰＵ）又は汎用のパーソナルコンピュータからなる制御部８４が設けられている。制御部８４は分注チップ２０の基端部と係合した駆動ユニット３６による分注チップ２０の移動と分注動作、温調ユニット８３による温度制御、及び反応キット８０の反応容器４に測定光又は励起光を照射して反応生成物を光学的に検出する検出ユニット３８による検出動作を制御する。
【００８０】
制御部８４を外部から操作する入力部として使用したり、検査結果を表示するモニターとして使用したりするために、制御部８４に外部コンピュータとして、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８６を接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は種々の化学反応や生物化学反応の測定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】反応キットの一実施例を表わしたものであり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は分注チップの他の例を示す概略断面図である。
【図２】同実施例の外観斜視図である。
【図３】同実施例においてサンプルが導入された状態を示す垂直断面図である。
【図４】同実施例において駆動ユニットのシリンジ駆動部がシリンジのプランジャと係合した状態を示す垂直断面図である。
【図５】同実施例において駆動ユニットのチップ保持部が分注チップと係合した状態を示す垂直断面図である。
【図６】同実施例において分注チップが保持部から取り外された状態を示す垂直断面図である。
【図７】本発明の反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの第１の例を示す垂直断面図である。
【図８】本発明の反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの第２の例を示す垂直断面図である。
【図９】本発明の反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの第３の例を示す垂直断面図である。
【図１０】反応キットの他の実施例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図である。
【図１１】同実施例の反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの例を反応キットとともに示す垂直断面図である。
【図１２】反応キットのさらに他の実施例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図である。
【図１３】同実施例の反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの例を反応キットとともに示す垂直断面図である。
【図１４】反応キットのさらに他の実施例を反応生成物の検出に用いる検出ユニットの例とともに示す垂直断面図である。
【図１５】反応キットの他の実施例を表わす垂直断面図である。
【図１６】反応キットのさらに他の実施例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。
【図１７】反応キットのさらに他の実施例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。
【図１８】反応キットのさらに他の実施例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。
【図１９】反応キットのさらに他の実施例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。
【図２０】反応キット処理装置の一例を示す内部の概略斜視図である。
【図２１】同反応キット処理装置における制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
２，２ａ，２ｂ，２ｃ      反応プレート
３      基板
４      反応容器
１２      試薬容器
１４      フィルム
２０      分注ノズル
２２      シリンジのプランジャ
２３      フィルタ
２４      カバー
２６      カバー本体
２８      ベローズフィルム
３２，３２ａ      サンプル容器
６４，６４ａ，７１      カバープレート
６６，６８，７２      シール材
１００，１１０，１２０      ＤＮＡチップ
１０６      電極
１０２      電気泳動分離用流路
【図１】
0004591377.tif 000002
【図２】
0004591377.tif 000003
【図３】
0004591377.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004591377.tif 000008
【図８】
0004591377.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004591377.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004591377.tif 000014
【図１４】
0004591377.tif 000015
【図１５】
0004591377.tif 000016
【図１６】
0004591377.tif 000017
【図１７】
0004591377.tif 000018
【図１８】
0004591377.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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