(57)【要約】【課題】生化学反応に必要な温度制御を高効率に行いつつ、生化学反応の測定を行う事ができる簡易な試料分析チップ、及び試料分析方法、試料分析装置を提供する。【解決手段】複数の反応場と複数の反応場に供給する溶液が導入される流路とが形成された基材を有し、反応場の溶液を温度制御して生化学反応を誘起させる試料分析チップにおいて、反応場を、少なくとも２方向から温調制御を行うことの可能な主反応部１０４と、主反応部１０４と連通された副反応部１０５とを含んで構成し、副反応部１０５に、測定機構による生化学反応を測定するための測定面を少なくとも設ける。主反応部１０４を２方向から温度制御を行いつつ副反応部１０５の測定面で測定を行うことで、高効率な温度制御を行いつつ、試料分析を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反応場と前記複数の反応場に溶液を供給するための流路とが形成された基材を有し、
前記反応場の前記溶液を温度制御して生化学反応を誘起させる試料分析チップであって、
前記反応場は、少なくとも２方向から温調制御を行うことの可能な主反応部と、
当該主反応部と連通された副反応部とを備え、
前記副反応部は、測定機構による前記生化学反応を測定するための測定面を少なくとも有することを特徴とする試料分析チップ。
【請求項２】
請求項１に記載の試料分析チップであって、
前記基材は円形状又は多角形状を有し、
前記反応場は、
前記主反応部が円周上に位置し、
前記副反応部が前記主反応部の外側の同心円の円周上に位置するように配置されることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項３】
請求項１に記載の試料分析チップであって、
前記基材は長手方向と短手方向とを有し、
前記反応場は、
前記主反応部が前記長手方向に沿って直線上に位置し、
前記副反応部が前記主反応部の片側に前記主反応部の列に沿って直線上に位置するように配置されることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の試料分析チップであって、
前記主反応部毎に当該主反応部に一端が連通する側路を有し、前記側路の他端は前記流路に連通されることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の試料分析チップであって、
前記流路に前記溶液を導入するための導入口が設けられていることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の試料分析チップであって、
前記主反応部の体積は前記副反応部の体積よりも大きいことを特徴とする試料分析チップ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の試料分析チップであって、
前記副反応部は、前記主反応部と連通する連通部と前記生化学反応の測定用の測定部とを備えることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の試料分析チップであって、
前記反応場及び前記流路が形成される第一基材と、前記第一基材と貼り合わせられて前記第一基材を密閉する第二基材とを備えることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項９】
請求項８に記載の試料分析チップであって、
前記第一基材と前記第二基材との少なくともいずれか一方が光透過性材料で形成されていることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項１０】
請求項８に記載の試料分析チップであって、
前記第一基材と前記第二基材との少なくともいずれか一方が金属材料からなることを特徴とする試料分析チップ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の試料分析チップの少なくとも前記主反応部を、少なくとも２方向から温調機構により挟み込み、
前記温調機構により前記主反応部の温調を行いながら、前記副反応部の前記測定面で前記測定機構により前記生化学反応を測定することを特徴とする試料分析方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の試料分析チップと、
前記試料分析チップを、少なくとも前記主反応部の位置で少なくとも２方向から挟み込んで温度調節を行う温調機構と、
前記副反応部の前記測定面で前記生化学反応を測定する測定機構と、を備えたことを特徴とする試料分析装置。
【請求項１３】
前記温調機構は、前記主反応部及び前記副反応部全体を覆う主温調機構と、
前記試料分析チップを挟んで前記主温調機構と逆側に配置され、前記主反応部全体と、前記副反応部の少なくとも前記測定面を除く領域と、を覆う副温調機構と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の試料分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料分析チップ、試料分析方法及び試料分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＤＮＡ反応、たんぱく質反応等の生化学反応の分野において、微量の試料溶液を処理する反応装置として、μ−ＴＡＳ（Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＬａｂ−ｏｎ−Ｃｈｉｐと呼ばれる技術が知られている。これは、１個のチップやカートリッジに複数の反応室（以下、ウェル）や流路を備えたものであり、複数の検体の解析を行うことや、複数の反応を生じさせることができる。これらの技術はチップ及びカートリッジを小型化することで扱う薬品を少量にすることができ、様々なメリットがあるとされている。
そのメリットとは例えば従来使用していた強酸や強アルカリ薬品の分量が微量化することで人体への影響や環境への影響が格段に低くなること、また、生化学反応等に用いられる高額な試薬類の消費量が微量化することで分析や反応に費やすコストを低減できること、等が挙げられる。
【０００３】
チップやカートリッジを用いて生化学反応を最も効率よく行うためには、複数のウェルにそれぞれ異なる種類の薬品や検体、酵素を配置し、これら薬品や検体、酵素と反応を起こす試薬を一本又は数本の主導管からまとめてウェルに流し入れ、異なった複数の反応を生じさせる必要がある。
この手法を用いれば、複数種の検体を同じ試薬で同時に処理をしたり、また逆に一種類の検体に同時に複数の処理を施したりすることができ、従来かかっていた時間や手間、コストを大幅に減らすことが可能である。
この種の手法を用いる際、複数の反応場に等量のサンプルを送液する技術と、各ウェルの中身を混ざり合わないようにする技術とが重要となり、反応場への温度制御と反応結果の測定方法が重要となる。
【０００４】
特許文献１では、円周上に配置された円形の反応部に対して送液し、反応部での生化学反応を光学検出する技術を供している。
特許文献２では、非接触で円形基板上の反応場を温度制御し、反応場における各種検出を行う技術を供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５０５０４１号公報
【特許文献２】特許第４７７３０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のチップでは、少なくとも反応場を測定する際には反応場の片面は温度制御できず、片側から温度制御を行うだけでは効率が悪くなるという課題があった。
また、特許文献２に記載の非接触での温度制御は、チップを含む空間全部を温度制御するため、室温や装置の温度状況に影響を受けてしまう上、温度制御と同時に反応結果を測定するためには回転するチップから反応結果を検出しなければならないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱冷却や加温による化学反応や、酵素反応等の生化学反応を好適に行なうことができ且つ制約の少ない反応結果の測定を行うための、低コストの試料分析チップ、試料分析方法及び試料分析装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る試料分析チップは、複数の反応場と複数の反応場に溶液を供給するための流路とが形成された基材を有し、反応場の溶液を温度制御して生化学反応を誘起させる試料分析チップであって、反応場は、少なくとも２方向から温調制御を行うことの可能な主反応部と、主反応部と連通された副反応部とを備え、副反応部は、測定機構による生化学反応を測定するための測定面を少なくとも有する。
また、本発明の他の実施形態に係る試料分析方法は、上記実施形態における試料分析チップの少なくとも主反応部を、少なくとも２方向から温調機構により挟み込み、温調機構により主反応部の温調を行いながら、副反応部の測定面で測定機構により化学反応を測定する。
さらに、本発明の他の実施形態に係る試料分析装置は、上記実施形態における試料分析チップと、試料分析チップを、少なくとも前記主反応部の位置で少なくとも２方向から挟み込んで温度調節を行う温調機構と、副反応部の測定面で生化学反応を測定する測定機構と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、試料分析チップを挟み込みながら生化学反応に必要な温度調節を反応場にかけると同時に生化学反応の結果を測定する事ができる。そのため、高速な生化学反応を実施できると同時に生化学反応の測定及び解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態の試料分析チップを示す斜視分解図である。
【図２】図１の試料分析チップの第一基材の平面図である。
【図３】第一基材の他の例を示す平面図である。
【図４】第一基材の他の例を示す平面図である。
【図５】第一基材の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の第二実施形態の試料分析チップを示す斜視分解図である。
【図７】図６の試料分析チップの第一基材の平面図である。
【図８】第一基材の他の例を示す平面図である。
【図９】第一基材の他の例を示す平面図である。
【図１０】第一実施形態の試料分析チップを用いた試料分析装置の一例を示す構成図である。
【図１１】第一実施形態の試料分析チップを用いた試料分析装置の他の例を示す構成図である。
【図１２】第二実施形態の試料分析チップを用いた試料分析装置の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態に係る試料分析チップについて図面に基づいて説明する。
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。他にも図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
本実施形態に係る試料分析チップは、検出したい物質が含まれるサンプルが含まれる容液を送液し、予め混合されたり、試料分析チップ内に内包されたりしている検出試薬と混合された後、決められた温度条件により生化学反応が生じる試料分析チップにおいて、試料分析チップを少なくとも２方向から温調しながら反応結果を測定するようにしたものである。なお、ここでは、検出試薬等は予め試料分析チップ内に内包されている場合について説明するが、予め試料分析チップ内にサンプルが含まれる溶液を内包しておき、検出試薬等を含む溶液を送液するようにしてもよい。
【００１２】
図１は、本発明の第一実施形態に係る試料分析チップの一様態を示した斜視分解図である。
図１に示すように、試料分析チップ１は、平面視が円形の第一基材１０１及び第二基材１０２を貼り合せて作成する事ができる。この場合は第一基材１０１又は第二基材１０２に流路構造を設け、流路構造を設けた基材に、これとは別の基材を貼りあわせることで、第一基材１０１に形成された流路構造を密封する。第一基材１０１及び第二基材１０２は、単一の基材である必要は無く、それぞれの基材をさらに層状に積層して作成する事が可能である。
【００１３】
図２は、図１の試料分析チップの第一基材１０１の平面図である。
第一基材１０１には流路１０３と、反応場１１０とが形成され、反応場１１０は、主反応部１０４及び副反応部１０５を備える。
平面視で第一基材１０１の中央には、第一基材１０１の同心円状の凹部を有する流路１０３が形成されている。また、第一基材１０１の中心を基準として放射状に延びる溝状の側路１０７が形成される。主反応部１０４は凹部形状に形成され、それぞれ対応する側路１０７を介して流路１０３に連通される。また、主反応部１０４のそれぞれには、対応する側路１０７の延長上に位置し、主反応部１０４から第一基材１０１の縁方向に延びる溝状の副反応部１０５が形成されている。
【００１４】
さらに、流路１０３の中心には、サンプル液の導入口１０６が形成されている。
なお、図２では、第一基材１０１側にサンプル液の導入口１０６が設けられているが、流路１０３内にサンプルを導入できれば第二基材１０２側に設けることもできる。
サンプル液の導入口１０６へのサンプル液の導入は、生化学で一般的に使用されるピペットチップで行うことができる。サンプル液の導入は、手作業で行っても良いし、自動化器具や装置で行っても良い。
流路１０３と主反応部１０４は側路１０７によって連通し、流路１０３に導入されたサンプル液を、円形基材の中心部を軸に遠心回転させる事で遠心力を用いて側路１０７を経て主反応部１０４、副反応部１０５へと送液できるようになっている。
【００１５】
後述する第２実施形態のチップのように長方形基材や多角形基材の場合には、前述のピペットチップを用いて流路１０３から主反応部１０４、副反応部１０５にサンプル液を導入しても良い。ピペットチップで全ての反応場１１０に送液できないときは、別途空気などで加圧して送液することもできる。また、長方形基材や多角形基材の場合、図２の円形基材の場合と同様に、重心に設けられたサンプル液の導入口１０６を中心に反応場１１０が放射状に配置されている場合には、重心を軸に遠心回転させて送液するようにしてもよく、サンプル液の導入口１０６と主反応部１０４、副反応部１０５が、遠心力を用いて主反応部１０４、副反応部１０５への送液を行うことができる位置関係に配置されている場合等には、遠心回転させて送液するようにしてもよい。
【００１６】
図３は、本実施形態に係る試料分析チップのその他の例を示す第一基材１０１の平面図である。
本実施形態に係る試料分析チップにおいて、副反応部１０５は、図２に示すように、側路１０７の延長上に配置する場合に限るものではなく、図３に示すように、副反応部１０５が、側路１０７の延長上から多少傾けた方向に配置されていてもよい。この場合には、サンプル液が、側路１０７、主反応部１０４を経て副反応部１０５に十分導入される位置に、副反応部１０５を配置すればよい。
【００１７】
図４は、本実施形態に係る試料分析チップのその他の例を示す第一基材１０１の平面図である。
図４に示すように、流路１０３は、第一基材１０１の同心円の円周上に配置された円環状の溝形状を有し、円環の一端をサンプル液の導入口１０６、他端をサンプル液の排出口として、流路１０３にサンプル液を導入するようにしてもよい。この場合には、側路１０７は、第一基材１０１の中心を基準として放射状に配置するのではなく、導入口１０６から導入されたサンプル液の進行方向に対して第一基材１０１の縁方向に多少傾けた方向に配置し、サンプル液が、側路１０７、主反応部１０４を経て副反応部１０５に十分導入されるように、側路１０７及び副反応部１０５を配置すればよい。
【００１８】
図５は、本実施形態に係る試料分析チップのその他の例を示す第一基材１０１の平面図である。
図５に示すように、流路１０３を、第一基材１０１の中心を基準として放射状に配置し、流路１０３の、第一基材１０１の縁側の一端を主反応部１０４に連接し、流路１０３の他端に導入口１０６を設けることで、流路１０３毎に、導入口１０６からサンプル液を導入し、流路１０３、主反応部１０４を経て副反応部１０５にサンプル液を導入するようにしてもよい。また、副反応部１０５は、図２に示すように放射状に配置された流路１０３の延長上に主反応部１０４と連通するように配置してもよく、図５に示すように流路１０３の延長上から多少傾けた方向に配置してもよい。
【００１９】
図６は、本発明の第２実施形態に係る試料分析チップ１の一様態を示した斜視分解図である。
第２実施形態における試料分析チップは、図６に示すように、第一基材１０１及び第二基材１０２は例えば平面視が長方形を有する。なお、ここでは、第一基材１０１及び第二基材１０２は、平面視が長方形である場合について説明するが、長方形に限るものではなく、平面視が、楕円形、台形、三角形等の形状を含み、長手方向と短手方向とを有する形状とする事ができる。もちろん、正方形や正五角形の様な形状の基材であっても適用することができるが、長手方向と短手方向とを有する基材とすることで、基材面積内の無駄な面積を削減することができる。
これらの形態においてサンプル液を送液するためには、基材表面を親水化させて液の導入を促したり、遠心回転した際にサンプル送液入り口が最中心側になるように遠心送液したりする事で実現できるが、主反応部、副反応部がサンプルで満たされれば方法は問わない。
【００２０】
図７は図６の第２実施形態に係る試料分析チップ１の第一基材１０１の平面図である。
図７に示すように、主反応部１０４は平面視が円形の凹部形状を有し、第一基材１０１の長手方向に沿って複数配置される。主反応部１０４どうしの間には、溝状の流路１０３が形成される。主反応部１０４の、この主反応部１０４が並ぶ方向と直交するように、溝状の副反応部１０５が形成される。
また、第一基材１０１の長手方向一端寄りに形成された、流路１０３の端部は、図６に示すように、第二基材１０２に設けられたサンプル液の導入口１０６と対向して配置される。
そして、第一基材１０１と第二基材１０２とを貼り合わせた状態で、導入口１０６からサンプル液を導入することで、流路１０３と主反応部１０４とを交互に経て第一基材１０１の一端側から他端側の主反応部１０４にサンプル液が導入されると共に、各主反応部１０４に導入されたサンプル液が、各主反応部１０４に設けられた副反応部１０５に導入される。
【００２１】
なお、副反応部１０５の形状は自由であり、図８に示すように、副反応部１０５において、測定を行う測定部１０５ａと、測定部１０５ａと主反応部１０４とを連通する測定部１０５ａよりも平面視で幅の狭い連通部１０５ｂと、を設け、連通部１０５ｂの体積をより小さく絞ることも可能である。
実際に測定が行われる測定部１０５aは後述の測定機構の検出部の大きさに合わせてある程度の有効なサイズにすることで光量を増加し、感度や精度を増強する事が出来るが、連通部１０５ｂでは挟み込んでの温度調節もされず、測光もされない部分であるため、サンプル液量は少ない事が好ましい。
【００２２】
図９は、第２実施形態に係る試料分析チップ１の第一基材１０１のその他の例を示す平面図である。
図９に示す第一基材１０１では、第一基材１０１の長手方向に沿って配置した流路１０３に沿って、複数の主反応部１０４が配置され、流路１０３から略直交する方向に分岐した側路１０７によって各主反応部１０４と流路１０３とが連通される。さらに、側路１０７の延長上に、主反応部１０４から延びる溝状の副反応部１０５が設けられている。副反応部１０５は、図７に示すように、平面視で溝の幅が一定であってもよく、また、図８と同様に、測定部１０５ａと連通部１０５ｂとを備える形状としてもよい。
なお、上記第一及び第二実施形態における試料分析チップ１において、流路１０３、主反応部１０４、副反応部１０５、側路１０７のそれぞれにおいて深さは自由に設定しても問題なく、副反応部１０５の体積を減らし反応効率を向上させたい場合は副反応部１０５を浅く作成すると良い。
【００２３】
図１０に第一実施形態における円形状の試料分析チップ１を用いた試料分析装置の一例を示す構成図である。
試料分析チップ１は主温調機構２０１と副温調機構２０２によって挟み込まれるように配置され、試料分析チップ１の両面から温度調節が行われる。具体的には、試料分析チップ１の第一基材１０１側と主温調機構２０１とが接するように配置され、第二基材１０２と副温調機構２０２とが接するように配置される。
この時、主温調機構２０１は少なくとも主反応部１０４全てを覆う領域を調温可能に構成され、例えば図１０に示すように、平面視で第一基材１０１側全面を覆う領域を調温可能に形成されてもよく、或いは平面視で全ての主反応部１０４を覆うドーナツ状の領域を調温可能に形成されてもよい。
【００２４】
副温調機構２０２は、第二基材１０２の、平面視で主反応部１０４と重なる領域全てを覆うと共に、副反応部１０５と重なる領域の少なくとも一部を覆わないように配置される。この第二基材１０２の副温調機構２０２で覆われない領域が、生化学反応を測定するための測定面となる。
このように主温調機構２０１及び副温調機構２０２が配置された状態で、測定機構２０３を副温調機構２０２の外周に沿って移動させ、副反応部１０５の上面の円環状の領域を測定する事で反応溶液の大部分に２方向から強く温度制御を行いながら測定する事ができる。
測定機構２０３は、例えば光電子増倍管と光ファイバとを組み合わせてなる。試料分析チップ１に対し、その両面から温度調節を行うことによって、試料分析チップ１内のサンプル液に対して蛍光検出反応を生じさせ、この蛍光検出反応により生じた蛍光波長等を測定機構２０３によって測定することで、サンプル液の分析を行う。
【００２５】
また、第一実施形態における試料分析チップ１を用いた試料分析装置の他の例としては、図１１に示すように主温調機構２０１を試料分析チップ１以上の大きさに掘り込んだ形状とする事で、試料分析チップ１の側面を含む第一基材１０１側を主温調機構２０１によりすっぽりと覆い、副反応部１０５の一部を除いて、第二基材１０２側を副温調機構２０２によって覆うことによって、温度制御の強さや温度変化速度を向上させる事が可能である。
【００２６】
図１２は、本発明の第二実施形態における長方形状の試料分析チップ１を用いた試料分析装置の一例を示す構成図である。
試料分析チップ１は、第一基材１０１側が主温調機構２０１に接し、第二基材１０２側が副温調機構２０２に接するように配置することで、主温調機構２０１及び副温調機構２０２によって挟み込まれるようにして温度調節が行われる。
この時、主温調機構２０１は全ての主反応部１０４を含む領域を温度調節可能に形成され、図１２に示すように、試料分析チップ１の第一基材１側の面全面を調温可能に構成されてもよく、或いは、第一基材１側の面の平面視で主反応部１０４のみを含む領域を調温可能に構成されていてもよい。
【００２７】
副温調機構２０２は全ての主反応部１０４全面を覆うと同時に副反応部１０５の少なくとも一部を覆わないように配置される。
このように、副反応部１０５の少なくとも一部が、副温調機構２０２や主温調機構２０１によって覆われない状態で、測定機構２０３は副温調機構２０２の側面に沿って、副反応部１０５の上面を直線状に測定する事で反応溶液の大部分に２方向から強く温度制御を行いながら測定することができる。
これらの主反応部１０４と副反応部１０５は体積比率に応じて反応効率を向上させる事が可能であり、副反応部１０５の体積と主反応部１０４の体積比率は１：１以下、すなわち、副反応部１０５の体積が主反応部１０４の体積以下であることが望ましく、例えば副反応部１０５の体積０．１μｌに対して主反応部１０４の体積１０μｌであれば反応液はほぼ２方向からの挟み込み温調を実施する事ができるため、非常に高効率な温度調節能力を得る事ができるし、副反応部０．５μｌに対して主反応部３μｌ程度であっても十分な効率を得る事ができる。
【００２８】
仮に、反応部が一つしかなく、温度調節を反応部に適用しながら測光を行おうとすると、温度調節機構に接触する面と、測定する面とが必要である。そのため、片面から熱をかけても、温調機構と接触していない面から熱が逃げてしまう。冷却も同様である。
そこで、温度調節をしたい液体の大部分は挟みこんで急激な熱温度変更を行えるようにし、その一部を挟み込まず結果の測定や測光を行う事で高効率な温調−測定機能が実現できる。
この試料分析チップ１は、特に、ＰＣＲ（ポリメラーザ連鎖反応）法の様な温度調節プログラムが複雑な反応や、９０度を上回る様な熱の逃げ易い温度反応で特に効果を発揮する。
【００２９】
次に本発明の試料分析チップの製造方法について説明する。
まず、成形型を使用した成形により、第一基材１０１を形成する。
第一基材１０１は１００μｍ以上１０ｍｍ以下程度の厚みの範囲で選択する事ができる。
第二基材１０２の厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲にある場合、第一基材１０１の熱伝導性及び蓋性能の双方を好適に満足することができる。第二基材１０２の厚みが３００μｍよりも大きいと、熱容量が大きくなり、熱応答性が低下するおそれがある。
【００３０】
第一基材１０１の材料としては、光透過性を有する樹脂を使用することができる。また、副反応部１０５における溶液に対して光学的分析（蛍光測定や比色測定など）をする場合には、第一基材１０１の透明性が高いことが好ましい。例えば、第一基材１０１の材料は、試料に影響を与えないものであれば特に制限はないが、特にポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルのいずれかを含む樹脂材料を用いれば、良好な可視光透過性を確保することができる。ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレンやポリプロピレンとポリエチレンとのランダム共重合体を使用することができる。また、アクリルとしては、ポリメタクリル酸メチル、又は、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレンなどのモノマーとの共重合体を使用することができる。また、これらの樹脂材料を使用する場合、チップの耐熱性や強度を確保することもできる。樹脂材料以外としては、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、真鍮、金等の金属材料を挙げることができる。金属材料を用いた場合、加えて熱伝導率及び封止性能に優れるが、第一基材１０１側又は第二基材１０２側の少なくとも一方の側の、上面視で副反応部１０５と重なる領域を、光透過性の材料に一部変更する必要がある。
【００３１】
なお本発明の実施形態において、「透明」及び「光透過性」とは、形成した際の可視光域（波長３５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）の全平均透過率が７０％以上であるものとする。測定（測光）対象が、可視光以外の波長域の場合、測定対象の波長域で、測定可能な程度の光透過性を有することが好ましい。
第一基材１０１と第二基材１０２との貼り合わせ方法としては、一方の基材に接着層として樹脂コーティング層を設け、これを溶融させて両基材を接着する方法が挙げられる。樹脂コーティング層は、熱伝導率の高い金属材料基材に設けて溶融接着することが好ましい。樹脂コーティング層の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリアセタール、ポリエステルやポリプロピレン等の樹脂材料を用いることができる。
【００３２】
第一基材１０１と第二基材１０２との貼り合わせ工程においては、微細加工しやすく、蛍光測定に好適な光透過性の樹脂材料を第一基材１０１に用い、第一基材１０１に対して溶融接着による貼り合わせが容易な材料を第二基材１０２に用いることが好ましい。
第二基材１０２の材料としては、熱伝導率が高く、溶融接着のための樹脂コーティング層を有する金属材料を好適に採用することができる。金属材料の表面に樹脂コーティング層を形成することにより、材料を選定する際に金属材料自体の耐薬品性は考慮しなくて良い。
【００３３】
また、第二基材１０２において金属材料の表面に樹脂コーティング層を形成する際、樹脂コーティング層の下地としてアンカー層を形成すると、レーザを用いた融着が可能である。レーザを用いた融着をさせるために好適なアンカー層は、レーザ波長光を吸収するカーボンブラック（光吸収性材料）が練り込まれていることが好ましい。この場合、レーザ光を照射することによりアンカー層が発熱して樹脂コーティング層を溶融接着することができる。
また、アンカー層にカーボンブラックを添加することに代えて、樹脂コーティング層にカーボンブラックを添加したり、樹脂コーティング層の表面を黒色に塗装したりしても良い。例えば波長９００ｎｍ程度の赤外光フォトダイオードレーザーの光を照射することによっても樹脂コーティング層を効率良く溶融させることができる。レーザ溶着は、熱溶着と異なり、試料分析チップ１の全体を加熱する必要がないことから、試料分析チップ１や試料分析チップ１に固定されている試薬に殆ど影響を与えずに第一基材１０１と第二基材１０２とを貼り合わせることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の試料分析方法の具体例を用いて試料分析方法の詳細について説明する。
遺伝子解析の一例としては、例えばＫ‐ｒａｓ遺伝子変異の検出や、生殖細胞変異の検出が挙げられる。Ｋ‐ｒａｓ遺伝子変異の特定はがん治療のために特定方法の確立が望まれており、生殖細胞変異の特定は薬効の推定等に利用できると考えられている。
【００３５】
・生殖細胞変異の検出
生殖細胞変異はＳＮＰｓの特定によって検出できる。ＳＮＰｓの特定方法の一つとして、例えば蛍光を用いたＰＣ‐ＰＨＦＡ（ＰＣＲ−Ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｈｏｍｏｄｕｐｌｅｘ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ａｓｓａｙ）法が利用されている。当該方法によれば、蛍光試薬の発光差によって変異を検出するが、本発明の試料分析チップ１を用いることで、各ウェルの配液バラツキが少ないので、正確な分析が可能であることから、ＳＮＰｓ検出に好適である。また上記以外のＳＮＰｓ検出方法としてインベーダー（登録商標）法、等についても同様に試料分析チップを用いることが可能である。
【００３６】
蛍光測定の場合、励起光を照射して発生する蛍光を測定するものがある。その場合、測定機構は、測光機構であり、光ファイバーや特定の波長域を選択するフィルター、励起光の光源、光電子増倍管などを備えることが好ましい。
血液などから得られる検体核酸を精製して、溶液試料とする。本実施形態の試料分析チップ１に注入前又は注入後配液前に、検体核酸の増幅を行なう。例えばＶＫ４、ＶＫ１、ＣＹＰ２Ｃ９＊３、ＣＹＰ２Ｃ９＊２、及びポジティブコントロール（ＭＴＨＦＲなど）をマルチプレックスＰＣＲにてサンプル内の遺伝子断片を増幅する。サンプルを送液し、ＰＣＲを行う。
【００３７】
上記の検出方法では、一つのＳＮＰを判定するために２つの検出用の主反応部１０４、副反応部１０５が必要となるので１検体試料につき１０個以上の主反応部１０４、副反応部１０５が形成された試料分析チップを使用すると良く、それぞれの反応部にＳＮＰ検出用の試薬を固定する。
上記ＰＣＲにより核酸が増幅された試料を、各主反応部１０４に配液する。各主反応部１０４を温調し、副反応部１０５の測定を行いＳＮＰ検出用試薬に混入された蛍光試薬の発光差によって変異を検出する。一つのＳＮＰに対し２つの副反応部１０５のうち一つのみ陽性反応ならばホモ、二つ陽性ならヘテロと判定することができる。
【００３８】
・Ｋ‐ｒａｓ遺伝子変異の検出
本例においては、上記生殖細胞変異の検出に使用される試料分析チップ１とは異なる試料分析チップ１を使用する。
上記遺伝子変異の検出用の主反応部１０４、副反応部１０５にはプローブ核酸を含む試薬が固定される。また、プローブ核酸を含んだ前記試薬には、蛍光試薬が含まれている。Ｋ‐ｒａｓ遺伝子の検出は野生型と１３種類の変異があるので少なくとも１４の主反応部１０４、副反応部１０５が形成された試料分析チップを使用し、当該主反応部１０４のそれぞれに対応した試薬が固定化されていることが好ましい。
大腸癌などのがん細胞を採取し、検体核酸を精製して、溶液試料とする。本発明の試料分析チップ１に注入前又は注入後配液前に、検体核酸の増幅を行なう。サンプルを送液し、ＰＣＲを行い、同様に検出を行う。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る試料分析チップ１は、サンプルを送液するための流路を備えた第一基材１０１と、主反応部１０４、副反応部１０５や流路１０３に蓋をするための少なくとも第二基材１０２とを持ち、温度調節によって生化学反応をおこなうための反応場を、温調反応を行うための主反応部１０４と生化学反応を測定するための副反応部１０５とに分割した。
試料分析チップ１は温度調節を行うために少なくとも２方向から温調機構で挟み込んで主反応部１０４の温度を調節するが、その際に副反応部１０５は測定が可能であるように少なくとも１方向の温調機構から開放されている。そのため、主反応部１０４を温度調節し生化学反応を生じさせつつ、この生化学反応を副反応部１０５で測定することができる。つまり、主反応部１０４において少なくとも２方向から温調機構により温調を行うことで効率よく温調が行われる。一方、副反応部１０５については１方向からの温調機構のみにより温調を行っているため主反応部１０４に比較して温調効率は悪いが、主反応部１０４は副反応部１０５と連通しているため、主反応部１０４内の温度変化によって生じた生化学反応を起した溶液と、副反応部１０５の溶液は互いに行き来し合い、混ざり合う。特に、ＰＣＲの様な温度変化を繰り返す生化学反応や、高温を用いる生化学反応においては溶液の行き来は激しく、結果として主反応部１０４と副反応部１０５の反応はほとんど同じタイミングで生じる事になる。
【００４０】
また、このとき、副反応部１０５の体積を主反応部１０４の体積以下としているため、主反応部１０４での生化学反応の発生速度が支配的であり、状況に追従して速やかに副反応部１０５内のサンプルに生化学反応を生じさせることができ、主反応部１０４での生化学反応の測定を、副反応部１０５において高精度に行うことができる。
また、主反応部１０４を円周上に配置し、副反応部１０５を主反応部１０４の外側の同心円上に配置しているため、円形の温調機構を副反応部１０５は覆わずに主反応部１０４を覆うように配置することで、温調機構の外周に沿って測定機構を移動させることによって、副反応部１０５と対向する位置に測定機構を容易に位置決めすることができる。
【００４１】
同様に、主反応部１０４を直線上に配置し、主反応部１０４の列の片側にこの主反応部１０４に沿って副反応部１０５を配置しているため、矩形状の温調機構を副反応部１０５は覆わずに主反応部１０４を覆うように配置することで、温調機構の縁に沿って測定機構を移動させることによって、副反応部１０５と対向する位置に測定機構を容易に位置決めすることができる。
なお、測定機構による測定を効率よく行うために、主反応部１０４同士が円形状、線形上に並んで設けられている事が好ましいが、温調機構と測定機構の組み合わせにより効率の良い測定が可能であればその限りではない。
【００４２】
また、測定機構による測定を効率よく行うために、副反応部１０５同士が円形状、線形上に並んで設けられている事が好ましいが、温調機構と測定機構、主反応部１０４の並び方の組み合わせにより効率の良い測定が可能であればその限りではない。
また、第一基材１０１、第二基材１０２を円形状にすることで、サンプルの送液に遠心力を使いやすくする事もできる。
第一基材１０１及び第二基材１０２が円形状である試料分析チップ１においては、第一基材１０１又は第二基材１０２に、その同心円の円周上に主反応部１０４を配置し、さらにその外側に副反応部１０５を同心円の円周上に整列させる事で効率よく主反応部１０４を挟み込んで温度調節しながら、副反応部１０５での測定を行うことができる。
【００４３】
また、第一基材１０１、第二基材１０２を一方向に長い形状とし、主反応部１０４、副反応部１０５を直線上に配置することで、測定機構を一方向に順に移動させればよいため、副反応部１０５での測定効率を上げることも可能となる。
また、上記実施形態においては、円形状の基材に、その同心円の円周上に主反応部、副反応部を配置する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、多角形状の基材に、同心円の円周上に主反応部、副反応部を配置するようにしてもよい。
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の試料分析チップは、例えば核酸等の試料において生化学物質の検出や分析に用いることができる。特にＳＮＰの変異を検出できることから、がん等の遺伝子、生殖細胞や体細胞遺伝子の変異を検出する手法へ利用することができる。また、複数の溶液を混合する容器、反応容器として利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１  第一基材
１０２  第二基材
１０３  流路
１０４  主反応部
１０５  副反応部
１０６  導入口
１０７  側路
【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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