(57)【要約】  チップを用いることなく、複数の反応部に対して簡便な操作で液体試料を分配させることができ、さらに各反応部間が液体試料で連通することなくそれぞれ独立な反応系を実現可能な試験デバイスを提供する。  透明な成形体の内部に、液体試料を注入・保持するための貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、試料を吸引・トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試験デバイス。
2007043619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な成形体の内部に、液体試料を注入・保持するための貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、試料を吸引・トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試験デバイス。
【請求項２】
反応室を複数有する請求項１記載の試験デバイス。
【請求項３】
反応室毎に液止め部を有する請求項２記載の試験デバイス。
【請求項４】
貯蔵室と反応室とを連通する分配流路に、吸引口を具備する第２のトラップ室を連通させてなる請求項１〜３のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項５】
分配流路と吸引流路の間に新たな貫通流路を設けてなる請求項１〜４のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項６】
分配流路を反応室の手前で分岐させてなる請求項２〜５のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項７】
更に、反応室へ酸素を供給するための空気槽を設けてなる請求項１〜６のいずれか１項記載の試験デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料の分析に適した試験デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の反応部を有する試験デバイスとして、マイクロプレート等が広く知られており、通常、試料の分配はチップ等を用いて１つ１つの反応部に分注する方法がとられている。近年、より小型の試験デバイスが開発され、遠心力を利用したり（特許文献２参照）、デバイス内を陰圧にすることで（特許文献１参照）、チップ等を用いずに各反応部へ液体を分配するシステムが考案されている。【０００３】
陰圧にすることを利用して分配するシステムでは、チップを用いた方法に比べ、分注が容易で時間を要さないという利点があるが、各反応部へ試料を分配するための流路には試料が残存してしまい、反応部間が試料で連通した状態となることから、完全な独立系を形成させることは不可能であった。【０００４】
また、陰圧にすることを利用して分配する方法では、デバイス全体を陰圧下におくための特別な減圧装置（容器）が必要であり、遠心力を利用する方法においても遠心装置が必要であり、何れも操作が煩雑である。
【特許文献１】特開平９−１９６８５２号公報
【特許文献２】特開平７−２６０７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、反応部への試料の分注にチップを用いることなく、複数の反応部に対して簡便な操作で液体試料を分配させることができ、さらに各反応部間が液体試料で連通することなく、それぞれ独立した反応系を形成する試験デバイスを提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、透明な成形体の内部に、液体試料を注入・保持するための貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、試料を吸引・トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試験デバイスに係るものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の試験デバイスによれば、複数の反応部に対して簡便な操作で液体試料を確実に分配させることができ、さらに各反応部間が液体試料で連通することなくそれぞれ独立した反応系を形成することが可能である。従って、本発明の試験デバイスは、微生物の薬剤感受性及び同定等の細菌学的検査、抗体等の測定や酵素活性の測定等の生化学・免疫学的検査、ＤＮＡやＲＮＡ検出等の遺伝子検査等で用いられる光学的測定（吸光測定、蛍光測定、発光測定等）等を簡易に行うためのデバイスとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明試験デバイスの平面図である。
【図２】図１に示す試験デバイスの側面図である。
【図３】本発明試験デバイス（分配流路の上部に第２のトラップ室を設けたもの）の平面図である。
【図４】本発明試験デバイス（分配流路と吸引流路を接続する新たな貫通流路を設けたもの）の平面図である。
【図５】本発明試験デバイス（分配流路を分岐させたもの）の平面図である。
【図６】本発明試験デバイス（貯蔵室を２つ設け、その間にろ過流路を設けたもの）の平面図である。
【図７】本発明試験デバイス（分配流路を２分岐させ、計４８の反応室を設けたもの）の平面図である。
【図８】本発明試験デバイスを用いたサンプルの分配手順を示した図である。
【図９】本発明試験デバイスを用いて液体を分注した状態を示した図である。
【図１０】培養試験の測定結果（β−ガラクトシダーゼ）を示したグラフである。
【図１１】培養試験の測定結果（ＭＩＣ）を示したグラフである。
【符号の説明】
【０００９】
１  基板
２  貯蔵室
３，３ａ〜３ｄ  反応室
４  トラップ室
５  吸引口
６  分配流路
７  吸引流路
８，８ａ〜８ｄ  液止め部
９  液止め部
１０  フィルム又は樹脂板
１１  トラップ室
１２  吸引口
１３  液止め部
１４  液止め部
１５  貫通流路
１６  貯蔵室
１７  ろ過流路
１８  空気槽
１９  液止め部
２０  接続流路
２１  トラップ室
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の試験デバイスは、透明な成形体の内部に、液体試料を注入・保持するための貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、反応後の試料を吸引・トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる。当該デバイスは、トラップ室に設けられた吸引口から液体吸引手段を用いて試料を吸引することにより、液体試料を貯蔵室から反応室に分注するものである。【００１１】
以下に、本発明の実施態様を、図１〜７を用いて説明する。
図中、１は基板、２、１６は貯蔵室、３、３ａ〜３ｄは反応室、４、１１及び２１はトラップ室、５は吸引口、６は分配流路、７は吸引流路、８、８ａ〜８ｄ、９、１３、１４及び１９は液止め部、１０はフィルム又は樹脂板、１５は貫通流路、１７はろ過流路、１８は空気槽、２０は接続流路である。【００１２】
図１は、本発明試験デバイスの基本的構成例を示した平面図である。
基板１は、貯蔵室、反応室、分配流路、吸引流路を固定支持し成形体を構成するための透明な構造体であるが、反応室が外部から光学測定可能な状態にあれば、全体が必ずしも透明である必要はない。【００１３】
基板の材質は、光学測定や温度制御が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば金属、ガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイヤ、フォルスライト、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素等の無機材料、もしくは、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィン樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の有機材料が挙げられる。【００１４】
成形体（基板）の形状は、特に限定されるものではないが、反応室における生化学反応を外部から直接検出する点から、プレート形状であるのが好ましい。【００１５】
また、成形体（基板）は、必ずしも一体成形されている必要はなく、図２（側面図）に示すように、貯蔵室、反応室、分配流路、吸引流路等に相当する溝を形成したプレート基板に対して、透明なフィルムや樹脂板等で当該基板を被覆加工することでもよい。ここで、フィルムとしては、例えば、シリコーン樹脂、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等の有機材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、ポリオレフィンシート、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート等が挙げられる。【００１６】
貯蔵室２は、液体試料を注入・保持する部位であり、液体試料を注入するための注入口により外部に開口している。貯蔵室の形状は特に限定されるものではないが、液体の流れを均一化できる点から、分配流路方向で先に行くに従って断面積を小さくするのが好ましい。貯蔵室は、必要に応じて複数設けることができ（図６参照）、また、その貯蔵室間には、ろ過機能を有する流路（ろ過流路１７）を設けることができる（図６参照）。【００１７】
試料液は、特に限定されないが、血液、髄液、尿等の臨床分野で使用される液性サンプル；環境水、飲料水、食品破砕懸濁液等の環境・食品分野のサンプル；微生物（細菌、真菌等）、細菌懸濁液、液体培養物等の微生物・細胞分野のサンプル等が挙げられる。【００１８】
貯蔵室２に注入された液体試料は、トラップ室４に設けられた吸引口５から、適当な液体吸引手段、例えばシリンジポンプ、ダイアフラムポンプ等を用いて試料を吸引することにより、分配流路６を介して反応室３ａ〜３ｄに分注される。尚、当該分配流路６は、各反応室の手前で分岐させて反応室へ導くことにより、各反応室への試料の分注時間を短縮することができる（図５〜７参照）。【００１９】
反応室３ａ〜３ｄには、例えば試薬を予め充填しておくことができる。斯かる試薬としては、例えば抗原、抗体、培地成分、基質、核酸等が挙げられる。反応室の数は限定されるものではなく、基板の大きさによって制限はあるが、４８個、６４個、８０個、９６個等も可能である（図７参照）。
反応結果の測定は、反応室内部の反応物を光学的手段を用いて測定することにより行われる。【００２０】
反応室３ａ〜３ｄとトラップ室４の間には液止め部８ａ〜８ｄが設けられていることから、これが抵抗となって、この液止め部が試料で満たされる前に全ての反応室に試料が分配されることになり、複数の反応室に確実に試料を分配することができる。
液止め部の構造は、全ての反応室に試料が分配される前に、試料で満たされることがないように設計されていればよく、例えば、吸引流路の断面積が分配流路の断面積より小さくなるように、流路の太さ又は深さを調整すればよい。
また、トラップ室は、必要に応じて２以上設けてもよい（図３，図７参照）。【００２１】
図３に、分配流路６の上部に新たに、吸引口１２を備えた第２のトラップ室１１を設けたデバイスを示す。上述したように液体試料を各反応室に分配させた後、トラップ室１１に設けられた吸引口１２から吸引を行うことにより、分配流路６に残存する液体試料をトラップ室１１へ回収することが可能となる。このことにより各反応室は液体試料で連通することがなくなり、それぞれ独立した反応系を形成することが可能となる。【００２２】
図４に、分配流路６と吸引流路７を接続する新たな貫通流路１５を設けたデバイスを示す。この場合は、吸引口５から吸引を行うことにより各反応室に試料を分配した後、さらに吸引を続けると分配流路６に残存する液体試料は貫通流路１５を通ってトラップ室４へ誘導される。このとき、貫通流路１５の断面積は、吸引流路７の断面積より大きく、分配流路６の断面積よりも小さいことが望ましい。具体的には、貫通流路１５に液止め部（１３，１４）等を設けて断面積を調整することにより、当該流路が選択的に貫通するように設計される。このように、分配流路と吸引流路の間に新たな貫通流路を設けることにより、反応室への分配と分配流路中の液体試料の廃棄を１回の吸引操作で実施することが可能となる。【００２３】
図５に、分配流路６を分岐させて複数の反応室に同時に試料が分配されるようにしたデバイスを示す。
トラップ室４に設けられた吸引口５から吸引すると、分配流路６を介して８個の各反応室に試料が分配される。さらに吸引を続けると、分配流路中のサンプルは中央の貫通流路１５を介してトラップ室４に誘導される。
本デバイスによれば、分配流路を分岐させたことにより、分配にかかる時間を短縮することができる。また、各反応室間の間隔を小さくできるため、全体サイズを縮小することができる。【００２４】
図６（Ａ）に、貯蔵室を２つ設け、その間にろ過流路１７を設けたデバイスを示す。
第１の貯蔵室２に添加された試料は、吸引によってろ過流路１７を介して第２の貯蔵室１６に誘導される。続いて、分配流路６を介して１６個の反応室に順次試料が分配される。貯蔵室を２つに分け、その間に１以上のろ過流路を設けることにより、試料中のゴミ等をろ過でき、これにより流路が詰まり分配不良になることを防止できる。
図６（Ｂ）は、当該デバイスの反応室部分の拡大図であり、１８は、反応室へ酸素を供給するための空気槽、１９は液止め部（流路の太さを調節）である。空気槽１８には液体試料が充満しない構造となっており、試料分配後も空気の層が残るため酸素の供給が可能となり、酸素を必要とする培養試験が可能となる。【００２５】
図７（Ａ）に、分配流路６を２分岐させ一対の反応室を設けた分配系を８段繰り返し、さらにそれを３列並べて合計４８の反応室を設けたデバイスを示す。また、図７（Ｂ）に反応室部分の拡大図を示す。
本デバイスでは、一対の分配系ごとに貫通流路１５及び液止め部が設けられていることから、各反応室へ確実に試料を分配することが可能である。【００２６】
図８に、分配流路と吸引流路を接続する新たな貫通流路を設けた試験デバイスを例に、本発明の試験デバイスを用いたサンプルの分配手順を示す。
すなわち、注入口から貯蔵室２に注入された試料液体（図８ａ）は、トラップ室４に設けられた吸引口５から液体吸引手段により吸引され、分配流路６を介して反応室３ａ〜３ｄに到達し分配される（図８ｂ）。この時、試料液体は、液止め部８ａ〜８ｄの手前で抵抗のため一時止まる、同じく液止め部１４の手前でも止まる。さらに吸引を続けて、液止め部１４のある流路を貫通させる（図８ｃ）。さらに吸引を続け、分配流路中のサンプルを空気で置換し、各反応室を独立させる（図８ｄ）。最後に上部をシールし、密閉系とする。
【実施例】
【００２７】
実施例１
図９に示す試験デバイスを用い、精製水１００μＬを注入口に分注してから、吸引口にシリンジポンプを装着し、吸引した。精製水は図９に示すとおり、全ての反応室に到達し、独立な反応系として分注できることが確認された。【００２８】
実施例２  培養試験（１）
図７に示すデバイスの反応室に、蛍光基質4-Methylumbelliferyl-β-D-galactoside 10μg/ウェルを乾燥固定した。あらかじめ非選択培地で増菌したE.coli ATCC25922を滅菌生理食塩水に懸濁し、検体槽に分注した後、吸引口より吸引することにより各反応ウェルに分配した。これを市販のプレートリーダーを用いて培養し、1時間おきに蛍光（励起波長：360nm、蛍光波長：450nm）を測定した。
図１０に示すように、培養時間の経過とともに蛍光強度が上昇することが確認され、本株がβ-ガラクトシダーゼを保有することが確認できた。【００２９】
実施例３  培養試験（２）
図７に示すデバイスの反応室に、WST-1（2-(4-Indophenyl)-3-(4-nitrophenyl) -5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt）130〜200μg/mLとアミカシン（AMK）0.125μg/mL、0.25μg/mL、0.5μg/mL、1μg/mL、2μg/mL、4μg/mL、8μg/mL、16μg/mL、32μg/mLを乾燥固定した。あらかじめ非選択培地で増菌したE.coli ATCC25922を滅菌生理食塩水に懸濁し、さらにMHB（ミュラーヒントン液体培地）で希釈したものを検体槽に分注した後、吸引口より吸引することにより各反応ウェルに分配した。これを市販のプレートリーダーを用いて培養し、30分おきに440nmの吸光度を測定した。
図１１に示すように、菌の増殖に伴い吸光度が上昇することが確認され、薬剤濃度による増殖曲線の違いから最小発育阻止濃度（MIC）を算出することができた。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007043619.tif 000011
【図１１】
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【図６】
2007043619.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月11日(2008.6.11)
【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】
透明な成形体の内部に、液体試料を注入・保持するための貯蔵室と、試料を反応させるための反応室と、試料を吸引・トラップするためのトラップ室を具備し、前記貯蔵室と反応室が分配流路を介して連通し、反応室とトラップ室が吸引流路を介して連通し、前記反応室とトラップ室の間に液止め部を有してなる試験デバイス。
【請求項２】
反応室を複数有する請求項１記載の試験デバイス。
【請求項３】
反応室毎に液止め部を有する請求項２記載の試験デバイス。
【請求項４】
貯蔵室と反応室とを連通する分配流路に、吸引口を具備する第２のトラップ室を連通させてなる請求項１〜３のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項５】
分配流路と吸引流路の間に新たな貫通流路を設けてなる請求項１〜４のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項６】
分配流路を反応室の手前で分岐させてなる請求項２〜５のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項７】
更に、反応室へ酸素を供給するための空気槽を設けてなる請求項１〜６のいずれか１項記載の試験デバイス。
【請求項８】
透明な成形体が、溝を形成したプレート基板に対してフィルム又は樹脂板を被覆加工したものである請求項１記載の試験デバイス。
【請求項９】
フィルム又は樹脂板、及び溝を形成したプレート基板の何れか一方が透明である請求項８記載の試験デバイス。
【請求項１０】
フィルム又は樹脂板の材質が、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂及びメラミン樹脂から選ばれる有機材料である請求項８又は９記載の試験デバイス。
【請求項１１】
フィルムが、ポリオレフィンシート、ポリエチレンシート又はポリプロピレンシートである請求項８又は９記載の試験デバイス。
【請求項１２】
プレート基板の材質が、ポリスチレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィン樹脂及びアクリル樹脂から選ばれる有機材料である請求項８〜１１のいずれか１項記載の試験デバイス。
【国際調査報告】
2007043619.tif 000014
2007043619.tif 000015
2007043619.tif 000016
2007043619.tif 000017