(57)【要約】【課題】１の化学反応用カートリッジで２以上の混合物を生成する。【解決手段】カートリッジ１０は２以上の混合室Ｍ１〜Ｍ５と混合室の一室ごとに設けられ、一混合室にそれぞれ流路で繋がれ、混合率に応じた量の成分が分けて容れられる２以上の成分室s1,k1,i1〜s5,k5,i5とを有する。他のカートリッジ２０は、成分室に分配される成分が容れられる成分供給室Ｓ，Ｋ，Ｉを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成材として弾性体を含み、
内部には、流路と、前記流路で繋がれる２以上の室とが形成され、
外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路若しくは室又はその両者を部分的に塞いでその流路又は室にある流体状の物質を移動又は移動阻止することができるように構成され、
前記室として、流体状の混合物が容れられる２以上の混合室と、
混合室の一室ごとに設けられ、一混合室にそれぞれ流路で繋がれ、混合率に応じた量の前記混合物の成分が分けて容れられる２以上の成分室とを有することを特徴とする化学反応用カートリッジ。
【請求項２】
成分室の容量が成分の混合率に応じた量とされてなることを特徴とする請求項１に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項３】
一混合室に繋がる成分室の合計の容量が混合室によらず一定で成分室単体の容量が混合室によって異なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項４】
前記室として、一の混合室に属する一の成分室及び他の一の混合室に属する他の一の成分室とに繋がり、それらの成分室に分配される成分が容れられる成分供給室を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項５】
前記成分供給室を２以上と、
流路及び室が形成された面の形状を維持するための剛性体の基板とを備え、
一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが前記基板の一面側に形成され、
他の一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが前記基板の他の一面側に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項６】
前記一面側に形成された成分室及び前記他の一面側に形成された成分室のうちいずれか一方が、前記基板を貫通する孔により逆側に形成された混合室に繋がれ、他方が同混合室と同側に形成された流路で同混合室に繋がれてなることを特徴とする請求項５に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項７】
前記成分供給室を２以上と、
２層以上の層構造に流路及び室を形成する弾性体とを備え、
一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが一層に形成され、
他の一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが他の一層に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項８】
前記一層に形成された成分室及び前記他の一層に形成された成分室のうちいずれか一方が、両者の層間を隔絶する弾性体を貫通する孔により他方の成分室が形成されている層と同層に形成された混合室に繋がれ、他方が同混合室と同側に形成された流路で同混合室に繋がれてなることを特徴とする請求項７に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項９】
前記一層に形成された成分室及び前記他の一層に形成された成分室が、両者の層間を隔絶する弾性体の欠落部によって同一混合室に導かれてなることを特徴とする請求項７に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１０】
構成材として弾性体を含み、
内部には、流路と、前記流路で繋がれる２以上の室とが形成され、
外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路若しくは室又はその両者を部分的に塞いでその流路又は室にある流体状の物質を移動又は移動阻止することができるように構成され、
前記室として、混合物が容れられる２以上の混合室と
前記混合室に分配される前記混合物の成分が容れられる２以上の成分供給室と、
前記２以上の混合室と前記２以上の成分供給室との間を繋ぐ、２以上の成分に共用される成分室及び流路とを有し、
前記成分室は混合率に応じた量の前記混合物の成分が分けて容れられることを特徴とする化学反応用カートリッジ。
【請求項１１】
前記成分室を３以上有し、それらが互いに交わる２方向の各方向に延在する流路を介して連結されてなることを特徴とする請求項１０に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１２】
請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
各成分室に混合率に応じた量の成分を容れ、前記弾性体に外力を加えることにより２以上成分室に容れられた各成分を一混合室に移動させて２以上の成分を混合した混合物を生成することを２以上の混合室について行う混合物生成方法。
【請求項１３】
請求項４から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
前記弾性体に外力を加えることにより成分供給室を成分の混合率に応じた量だけ縮小させて当該成分供給室から各成分室に混合率に応じた量の成分を移動させ、
その後、前記弾性体に外力を加えることにより２以上成分室に容れられた各成分を一混合室に移動させて２以上の成分を混合した混合物を生成することを２以上の混合室について行う混合物生成方法。
【請求項１４】
請求項４から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
成分室の容量が成分の混合率に応じた量とされた化学反応用カートリッジを用い、
前記弾性体に外力を加えることにより成分供給室から各成分室に混合率に応じた量の成分を一時に充填し、
その後、前記弾性体に外力を加えることにより２以上成分室に容れられた各成分を一混合室に移動させて２以上の成分を混合した混合物を生成することを２以上の混合室について行う混合物生成方法。
【請求項１５】
請求項１０又は請求項１１に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
成分ごとに時分割して、前記弾性体に外力を加えることにより成分供給室から各成分室に混合率に応じた量の成分を移動させ、その後、前記弾性体に外力を加えることにより２以上の成分室に容れられた成分を各混合室に移動させることを行って、２以上の成分を混合した混合物を各混合室に生成する混合物生成方法。
【請求項１６】
各成分室で異なる混合率の混合物を得ることを特徴とする請求項１２から請求項１５のうちいずれか一に記載の混合物生成方法。
【請求項１７】
各成分を一混合室に導入して生成した混合物を、当該一混合室と流路で繋がれた室との間で反復移動させてその混合を促進することを特徴とする請求項１２から請求項１６のうちいずれか一に記載の混合物生成方法。
【請求項１８】
室に容れられた混合物に、振動を伝えることにより当該混合物の混合を促進することを特徴とする請求項１２から請求項１６のうちいずれか一に記載の混合物生成方法。
【請求項１９】
混合を用時調整して行うことを特徴とする請求項１２から請求項１８のうちいずれか一に記載の混合物生成方法。
【請求項２０】
請求項１１に記載の化学反応用カートリッジを保持し、押圧部材により前記弾性体に外力を加えて前記移動及び移動阻止を制御する制御装置であって、
前記押圧部材を前記２方向の双方に交わる１方向に移動する多列の構成で有し、列ごとに押圧部材間の間隔を保持しつつ他の列と独立に移動可能に構成され、
前記押圧部材により、前記２方向の各方向に延在する流路を介して成分を移動させ、混合率に応じた量の各成分を各混合室に移動させることを特徴とする化学反応用カートリッジの制御装置。
【請求項２１】
前記押圧部材がスキージ、シャッタ又はローラであることを特徴とする請求項２０に記載の化学反応用カートリッジの制御装置。
【請求項２２】
前記２方向に沿った４方向に前記流路を介して周囲の成分室が連結される一成分室を前記押圧部材で加圧することにより、当該一成分室内の成分を前記周囲の成分室のうち任意の一へ送給することを特徴とする請求項２０に記載の化学反応用カートリッジの制御装置。
【請求項２３】
一度成分が通った流路及び成分室を洗浄する構造を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２４】
室又は流路内の生成物の光量を検出する光学的透過性を有する窓を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２５】
核酸溶液の希釈系列作成を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２６】
核酸溶液の希釈系列作成を行うことを特徴とする請求項１２から請求項１９のうちいずれか一に記載の混合物生成方法。
【請求項２７】
核酸溶液の希釈系列作成を行うことを特徴とする請求項２０から請求項２２のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応用カートリッジを用いて２以上の混合物を生成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２では、特に溶液の合成や溶解、検出、分離などを、決められたプロトコルに従って個人差がなく低価格で安全、容易に行うことを目的に、内部に室及び流路が形成され、その室や流路内での流動体の流動・流動阻止を可能にする弾性体と、位置や形状を保持するための剛性体の基板とから構成された化学反応用カートリッジが提案されている。
特許文献１，２記載の発明によれば、ローラ等で弾性体を変形させて室や流路を押し潰し、押し潰した状態でローラ等を移動又は停止することで、流動体の流動・流動阻止を行っている。
【０００３】
このような化学反応用カートリッジは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛋白等を検査・分析するためのバイオ用カートリッジ（バイオチップ）としても利用される。
【０００４】
ここで、ＤＮＡ量の測定につき補足説明する。
例えば図１２に示すように、ピペット、チップ、マイクロチューブ、測定用チューブ（セル、プレート）等を用いて、試料に含まれるＤＮＡ量を定量測定するために、試料ＤＮＡ溶液と希釈溶液とインターカレーター溶液とを混合して一定量の混合液を得、５分後、蛍光リーダで混合液から発せられる蛍光光量を測定する。５分間静置するとＤＮＡの２重らせん中にインターカレーターが取り込まれ蛍光を発するようになる。時間が経つにつれ蛍光が退色してしまうため蛍光リーダによる測定は迅速に行う。蛍光光量からＤＮＡ量を知るには、蛍光リーダを標準ＤＮＡで校正しておく必要がある。校正は次のように行う。
【０００５】
図１３(b)に示すように、標準ＤＮＡ溶液ａ（μｌ）と希釈溶液ｂ（μｌ）とインターカレーター溶液ｃ（μｌ）とを混合して同量の混合液を得る。標準ＤＮＡ溶液のＤＮＡ濃度が既知である。図１３(a)の表に示すように、ａ＋ｂ＋ｃ＝（一定）として、ａ：ｂの混合比を変更した数種類の混合液（希釈系列）を得、５分後、蛍光リーダで混合液から発せられる蛍光光量を測定する。ＤＮＡ濃度と測定した蛍光光量との関係より図１３(c)に示すように検量線を得る。この検量線を用いて試料ＤＮＡ溶液を混合した混合液のＤＮＡ濃度を知ることができ、全体の量によりＤＮＡ量を知ることができる。
【特許文献１】特開２００５−０３７３６８号公報
【特許文献２】特開２００５−３１３０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の化学反応用カートリッジでは、希釈系列の生成のように、２以上の混合系列液を生成するには、生成する混合液の分だけカートリッジを使用する必要があった。
【０００７】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、２以上の混合物を生成することができる化学反応用カートリッジ、化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法及び化学反応用カートリッジの制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、構成材として弾性体を含み、
内部には、流路と、前記流路で繋がれる２以上の室とが形成され、
外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路若しくは室又はその両者を部分的に塞いでその流路又は室にある流体状の物質を移動又は移動阻止することができるように構成され、
前記室として、流体状の混合物が容れられる２以上の混合室と、
混合室の一室ごとに設けられ、一混合室にそれぞれ流路で繋がれ、混合率に応じた量の前記混合物の成分が分けて容れられる２以上の成分室とを有することを特徴とする化学反応用カートリッジである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、成分室の容量が成分の混合率に応じた量とされてなることを特徴とする請求項１に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、一混合室に繋がる成分室の合計の容量が混合室によらず一定で成分室単体の容量が混合室によって異なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記室として、一の混合室に属する一の成分室及び他の一の混合室に属する他の一の成分室とに繋がり、それらの成分室に分配される成分が容れられる成分供給室を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記成分供給室を２以上と、
流路及び室が形成された面の形状を維持するための剛性体の基板とを備え、
一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが前記基板の一面側に形成され、
他の一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが前記基板の他の一面側に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、前記一面側に形成された成分室及び前記他の一面側に形成された成分室のうちいずれか一方が、前記基板を貫通する孔により逆側に形成された混合室に繋がれ、他方が同混合室と同側に形成された流路で同混合室に繋がれてなることを特徴とする請求項５に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１４】
請求項７記載の発明は、前記成分供給室を２以上と、
２層以上の層構造に流路及び室を形成する弾性体とを備え、
一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが一層に形成され、
他の一の成分供給室及びこれに繋がる各成分室とが他の一層に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１５】
請求項８記載の発明は、前記一層に形成された成分室及び前記他の一層に形成された成分室のうちいずれか一方が、両者の層間を隔絶する弾性体を貫通する孔により他方の成分室が形成されている層と同層に形成された混合室に繋がれ、他方が同混合室と同側に形成された流路で同混合室に繋がれてなることを特徴とする請求項７に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１６】
請求項９記載の発明は、前記一層に形成された成分室及び前記他の一層に形成された成分室が、両者の層間を隔絶する弾性体の欠落部によって同一混合室に導かれてなることを特徴とする請求項７に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、構成材として弾性体を含み、
内部には、流路と、前記流路で繋がれる２以上の室とが形成され、
外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路若しくは室又はその両者を部分的に塞いでその流路又は室にある流体状の物質を移動又は移動阻止することができるように構成され、
前記室として、混合物が容れられる２以上の混合室と
前記混合室に分配される前記混合物の成分が容れられる２以上の成分供給室と、
前記２以上の混合室と前記２以上の成分供給室との間を繋ぐ、２以上の成分に共用される成分室及び流路とを有し、
前記成分室は混合率に応じた量の前記混合物の成分が分けて容れられることを特徴とする化学反応用カートリッジである。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、前記成分室を３以上有し、それらが互いに交わる２方向の各方向に延在する流路を介して連結されてなることを特徴とする請求項１０に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
各成分室に混合率に応じた量の成分を容れ、前記弾性体に外力を加えることにより２以上成分室に容れられた各成分を一混合室に移動させて２以上の成分を混合した混合物を生成することを２以上の混合室について行う混合物生成方法である。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、請求項４から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
前記弾性体に外力を加えることにより成分供給室を成分の混合率に応じた量だけ縮小させて当該成分供給室から各成分室に混合率に応じた量の成分を移動させ、
その後、前記弾性体に外力を加えることにより２以上成分室に容れられた各成分を一混合室に移動させて２以上の成分を混合した混合物を生成することを２以上の混合室について行う混合物生成方法である。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、請求項４から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
成分室の容量が成分の混合率に応じた量とされた化学反応用カートリッジを用い、
前記弾性体に外力を加えることにより成分供給室から各成分室に混合率に応じた量の成分を一時に充填し、
その後、前記弾性体に外力を加えることにより２以上成分室に容れられた各成分を一混合室に移動させて２以上の成分を混合した混合物を生成することを２以上の混合室について行う混合物生成方法である。
【００２２】
請求項１５記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の化学反応用カートリッジを用いた混合物生成方法であって、
成分ごとに時分割して、前記弾性体に外力を加えることにより成分供給室から各成分室に混合率に応じた量の成分を移動させ、その後、前記弾性体に外力を加えることにより２以上の成分室に容れられた成分を各混合室に移動させることを行って、２以上の成分を混合した混合物を各混合室に生成する混合物生成方法である。
【００２３】
請求項１６記載の発明は、各成分室で異なる混合率の混合物を得ることを特徴とする請求項１２から請求項１５のうちいずれか一に記載の混合物生成方法である。
【００２４】
請求項１７記載の発明は、各成分を一混合室に導入して生成した混合物を、当該一混合室と流路で繋がれた室との間で反復移動させてその混合を促進することを特徴とする請求項１２から請求項１６のうちいずれか一に記載の混合物生成方法である。
【００２５】
請求項１８記載の発明は、室に容れられた混合物に、振動を伝えることにより当該混合物の混合を促進することを特徴とする請求項１２から請求項１６のうちいずれか一に記載の混合物生成方法である。
【００２６】
請求項１９記載の発明は、混合を用時調整して行うことを特徴とする請求項１２から請求項１８のうちいずれか一に記載の混合物生成方法である。
【００２７】
請求項２０記載の発明は、請求項１１に記載の化学反応用カートリッジを保持し、ローラにより前記弾性体に外力を加えて前記移動及び移動阻止を制御する制御装置であって、
前記ローラを前記２方向の双方に交わる１方向に移動する多列の構成で有し、列ごとにローラ間の間隔を保持しつつ他の列と独立に移動可能に構成され、
前記ローラにより、前記２方向の各方向に延在する流路を介して成分を移動させ、混合率に応じた量の各成分を各混合室に移動させることを特徴とする化学反応用カートリッジの制御装置である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、１の化学反応用カートリッジを用いて迅速、簡便かつ安全、正確に各成分から２以上の混合物を生成することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。なお、本発明の化学反応用カートリッジは、一般に「マイクロリアクタ」とも呼ばれる反応器として応用される分野に属している。本発明は特定の用途に限定されない。
【００３０】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態につき図１を参照して説明する。
図１(a)(b)(c)はそれぞれ、本発明の第１実施形態に係る化学反応用カートリッジの平面配置図である。
図１に示すように、化学反応用カートリッジ１０は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体１と、裏面に配置され硬質材料で形成された位置決め及び形状維持のための剛性体の基板（図示せず）とから形成されている。
【００３１】
弾性体１の材質としては、シリコンゴム、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、天然ゴムおよびその重合体、アクリルゴム、ウレタンゴムなどである。
基板の材質としては、ガラス、金属、硬質樹脂あるいは曲げることが可能な剛体を用いることができる。
【００３２】
弾性体１の内面に凹部が形成されている。弾性体１の凹部が形成された面の凹部を除く部分が、基板の面に接着、溶着等により密着接合されることにより、流路２，３及び室s1〜s5，k1〜k5，i1〜i5，Ｍ１〜Ｍ５，ｍ１〜ｍ５が形成されている。室は、成分室s1〜s5，k1〜k5，i1〜i5と、混合室Ｍ１〜Ｍ５，混合補助室ｍ１〜ｍ５とで構成される。流路は室間を繋げ、室間の物質の移送を可能にする。移送される物質は、流動性のある物質、液体その他の流体状の物質である。移送目的の反応物質が、固体等の流動しないもの、流動し難いものである場合は、その反応物質を含んだ溶液が室に入れられる。
【００３３】
流路及び室は、弾性体により全体を被うようにして形成しても良いし、一部の壁部を弾性体により構成しても良い。基板と弾性体１との間にもう一層の弾性体を介在させることにより、流路及び室の全体を弾性体により被うように形成することができる。また、基板に代えて弾性体を用い、剛性体の基板なしで構成しても良い。
【００３４】
物質の移動は次のように行う。
まず、ローラ、スキージ、シリンジ等の押圧手段を、流路又は室上の弾性体１に押し当て、流路又は室を押し潰す。流路又は室を押し潰すことにより、内部の物質を流動させて移動させることができる。さらには、押圧位置を移動させることにより、内部の物質を流動させ、押圧位置の移動方向に物質を移動させることができる。押圧位置の移動は、押圧位置において流路又は室の対向する内壁同士を接触させることにより内部空間を遮断する状態まで押圧して行うことが好ましい。
【００３５】
物質の移動阻止は、押圧手段により流路又は室の対向する内壁同士を接触させて内部空間を遮断することで行われる。押圧手段を複数使用することにより、一方の押圧手段により物質の移動を行わせつつ、その移動方向の前方において他方の押圧手段により流路又は室を押圧して、その位置より先への物質の移動を阻止することもできる。
以上のような移動、移動阻止を基本として、カートリッジ１０内の物質の移動が制御される。
【００３６】
以上の原理により、カートリッジ１０内の物質の移動を制御して、化学反応のための操作を行う。本実施形態は、ＤＮＡ量の測定への適用例である。また本実施形態では、押圧手段としてローラ４，５を用いる。流路２，３及び室s1〜s5，k1〜k5，i1〜i5，Ｍ１〜Ｍ５，ｍ１〜ｍ５は、液導入前においては内壁同士が密着していて容積がほぼゼロの状態とされている。
【００３７】
成分室s1には、試料ＤＮＡ溶液が注入される。成分室s2〜s5には、標準ＤＮＡ溶液が注入される。成分室k1〜k5には、希釈溶液が注入される。成分室i1〜i5にはインターカレーター溶液が注入される。注入は成分室を覆う弾性体１に注射針を穿刺して行う。注入後、注射針を抜けば弾性体１の弾性によって孔は閉じられる。各成分室への充填量の例を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１によれば、成分室s4には５μｌの標準ＤＮＡ溶液が充填され、成分室k4には１５μｌの希釈溶液が充填され、成分室i4には１０μｌの標準ＤＮＡ溶液が充填される。表１に示すように、各成分室に各混合率に従った量の成分が容れられる。一混合室Ｍに繋がる成分室s,k,iの合計の容量は混合室Ｍ１〜Ｍ５によらず一定であり、本例では３０μｌである。
【００４０】
各成分室単体の容量は決まっており、成分室s4は５μｌの容量に形成されている。すなわち、成分室s4に溶液を満充填すると５μｌの溶液が充填される。このように、各成分室は計量機能を有しており、各成分の混合量を容量としている。
各混合液で混合率を変化させるため、表１に示したとおり成分室単体の容量は混合室によって異なっている。但し、成分室s1,k1,i1と成分室s2,k2,i2とでは同じである。
【００４１】
混合室Ｍ１〜Ｍ５は５つ設けられている。成分室s,k,iは、混合室Ｍの一室ごとに設けられ、一混合室Ｍにそれぞれ流路２，２，２で繋がれ、上記したように混合率に応じた量の混合物の成分が分けて容れられる。下流の混合補助室ｍは、混合室Ｍに流路３で繋がれ補助的に設けられたものであり、また蛍光検出の対象の室を兼ねる。
【００４２】
各成分室s1,k1,i1〜s5,k5,i5に各成分をすべて注入した後、図１(b)に示すようにローラ４で成分室s1,k1,i1〜s5,k5,i5を流路２と逆側の端部から押圧し、流路２側へ移動させ、上記３つの成分を各混合室Ｍ１〜Ｍ５に移動させ混合する（図で左から右への方向）。蛍光リーダで測定する時刻は、成分を混合室Ｍに混入した時点より蛍光の発現量の良好な５分後とする。その５分間にローラ４とローラ５とにより混合物を混合室Ｍと混合補助室ｍとの間で反復移動させて混合を促進する。
【００４３】
混合の促進は、混合室Ｍに容れられた混合物に、振動を伝えて行っても良い。この場合、流路３と混合補助室ｍは必ずしも必要なく、混合室Ｍを蛍光検出の対象の室とすれば足りる。振動の伝達方法は、ローラ４を押し当てて振動させることでも良いし、電磁力等を利用した振動子等の他のアクチュエータを用いても良い。
【００４４】
成分を混合室Ｍに混入した時点より５分後すぐに、図１(c)に示すように蛍光リーダ６で混合補助室ｍ１〜ｍ５に容れられた混合物の蛍光光量を測定する。上述した従来技術と同様に、混合補助室ｍ２〜ｍ５を対象とした測定値は校正情報として用いられ、混合補助室ｍ１を対象とした測定値に基づき試料のＤＮＡ量が算出される。
【００４５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態につき図２及び図３を参照して説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る化学反応用カートリッジの平面配置図である。図３は、本発明の第２実施形態に係る化学反応用カートリッジの断面構造図である。
【００４６】
上記第１実施形態にあっては、同じ成分を生成する混合液の数分だけ別々に分けて注入しておく必要があった。これを解消するために本実施形態に係る化学反応用カートリッジ２０は、一の混合室（例えばＭ２）に属する一の成分室（例えばs2）及び他の一の混合室（例えばＭ３）に属する他の一の成分室（例えばs3）とに繋がり、それらの成分室（例えばs2,s3）に分配される成分が容れられる成分供給室（例えばＳ）を有する。
【００４７】
本実施形態は、上記第１実施形態で説明した標準ＤＮＡによる校正部s2,k2,i2〜s5,k5,i5及びＭ２〜Ｍ５を構成する例である。対応する室に同一の符号を用いる。
【００４８】
本カートリッジに２０には、標準ＤＮＡ溶液が分配される成分室s2〜s5に繋がる成分供給室Ｓと、希釈溶液が分配される成分室k2〜k5に繋がる成分供給室Ｋと、インターカレーター溶液が分配される成分室i2〜i5に繋がる成分供給室Ｋとが形成されている。
【００４９】
成分供給室Ｉ,Ｋ、成分室k2,i2〜k5,i5及び混合室Ｍ２〜Ｍ５並びにこれらの室間を繋ぐ流路は、カートリッジ２０の同一面側に形成されている。成分供給室Ｓ及び成分室s2〜s5並びにこれらの室間を繋ぐ流路は、その反対面側に形成されている。図３に断面構造図を示す。成分室i2,i3,i4−混合室Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４間の流路と、成分供給室Ｓ−成分室s3〜s5間の流路とを互いに基板の逆面側に形成することによって、両流路の立体交差を可能としている。
【００５０】
図３に示すように、カートリッジ２０は、剛性体の基板２１と、基板２１の一面に密着接合された弾性体によるベースシート２２と、ベースシート２２上に部分的に密着接合してベースシート２２との間に室及び流路を形成する弾性体によるトップシート２３と、基板２１の反対面に密着接合された弾性体によるベースシート２４と、ベースシート２４上に部分的に密着接合してベースシート２２との間に室及び流路を形成する弾性体によるトップシート２５とから構成される。
【００５１】
基板２１、ベースシート２２及びベースシート２４を貫通する孔（流路）２６を介して成分室s2と混合室Ｍ２とが繋がれている。成分室s3と混合室Ｍ３との連結、成分室s4と混合室Ｍ４との連結、成分室s5と混合室Ｍ５との連結も同様の構造である。
【００５２】
上記第１実施形態と同様に、各成分室s2,k2,i2〜s5,k5,i5は計量機能を有しており、各成分の混合量を容量としている。
【００５３】
成分供給室Ｓ，Ｋ，Ｉにはそれぞれ順に、標準ＤＮＡ溶液、希釈溶液、インターカレーター溶液が予め充填されている。
校正する際には、まず、成分供給室Ｓ上の弾性体をローラにより押圧して、成分供給室Ｓから各成分室s2〜s5に標準ＤＮＡ溶液を一時に充填する。各成分室s2〜s5は、それぞれの容量、すなわち、混合率に応じた量の標準ＤＮＡ溶液を受け入れる。好ましくは同時に、成分供給室Ｋ上の弾性体をローラにより押圧して、成分供給室Ｋから各成分室k2〜k5に希釈溶液を一時に充填する。各成分室k2〜k5は、それぞれの容量、すなわち、混合率に応じた量の希釈溶液を受け入れる。好ましくは同時に、成分供給室Ｉ上の弾性体をローラにより押圧して、成分供給室Ｉから各成分室i2〜i5にインターカレーター溶液を一時に充填する。各成分室i2〜i5は、それぞれの容量、すなわち、混合率に応じた量のインターカレーター溶液を受け入れる。
【００５４】
成分室s2,〜s5に計量機能がない場合は、成分供給室Ｓ−成分室s2間の流路を連通し、成分供給室Ｓ−成分室s3〜s5間の流路を塞いで、成分室s2に容れるべき成分の混合率に応じた量だけ成分供給室Ｓを縮小させて当該成分供給室Ｓから成分室s2に混合率に応じた量の成分を移動させる。成分室s3〜s5について順次同様に行う（順不同）。
成分室k2,〜k5に計量機能がない場合は、成分室k5に容れるべき成分の混合率に応じた量だけ成分供給室Ｋを縮小させて当該成分供給室Ｋから成分室k5に混合率に応じた量の成分を移動させる。成分室k4、成分室k3、成分室k2の順で同様に成分を充填する。
成分室i2,〜i5に計量機能がない場合は、成分室i2に容れるべき成分の混合率に応じた量だけ成分供給室Ｉを縮小させて当該成分供給室Ｉから成分室i2に混合率に応じた量の成分を移動させる。成分室i3、成分室i4、成分室i5の順で同様に成分を充填する。
【００５５】
次に、各成分室s2,k2,i2〜s5,k5,i5上の弾性体をローラ（２７，２８等）により押圧して各成分室s2,k2,i2〜s5,k5,i5に容れられた各成分を各混合室Ｍ２〜Ｍ５に移動させて上記３成分を混合する。振動子等で混合を促進しつつ５分後すぐに混合室Ｍ２〜Ｍ５を対象に蛍光リーダで蛍光光量の測定を行う。
【００５６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態につき図４を参照して説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る化学反応用カートリッジの断面構造図である。本実施形態は、上記第２実施形態に対して流路の立体交差を実現するための断面構造を変更したものであり、平面的なレイアウトその他は上記第２実施形態と同様である。
【００５７】
図４に示すように、本実施形態のカートリッジ３０は、剛性体の基板３１と、基板３１の一面に密着接合された弾性体によるベースシート３２と、ベースシート３２上に部分的に密着接合してベースシート３２との間に室及び流路を形成する弾性体による中間シート３３と、中間シート３３上に部分的に密着接合して中間シート３３との間に室及び流路を形成する弾性体によるトップシート３４とから構成される。
【００５８】
成分供給室Ｉ,Ｋ、成分室k2,i2〜k5,i5及び混合室Ｍ２〜Ｍ５並びにこれらの室間を繋ぐ流路は、ベースシート３２と中間シート３３との間に形成されている。成分供給室Ｓ及び成分室s2〜s5並びにこれらの室間を繋ぐ流路は、中間シート３３とトップシート３４との間に形成されている。成分室i2,i3,i4−混合室Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４間の流路と、成分供給室Ｓ−成分室s3〜s5間の流路とを異なる層に形成することによって、両流路の立体交差を可能としている。
【００５９】
中間シート３３を貫通する孔（流路）３５を介して成分室s2と混合室Ｍ２とが繋がれている。成分室s3と混合室Ｍ３との連結、成分室s4と混合室Ｍ４との連結、成分室s5と混合室Ｍ５との連結も同様の構造である。図４に示すように本実施形態では、孔３５を混合室Ｍを覆う中間シート３３の一部に設けたが、これに代え、孔を混合室Ｍ全体において中間シート３３を孔とする、すなわち、混合室Ｍにおいて中間シート３３を欠落させた構造としても良い。後者の場合、混合室Ｍの上下面はベースシート３２とトップシート３４で形成される。
【００６０】
ローラ３６，３７等で、各成分室s2,k2,i2〜s5,k5,i5から混合室Ｍ２〜Ｍ５に各成分を充填し、その他上記第２実施形態と同様に実施する。上記第２実施形態にあっては、両面にローラを押し当てて給送を制御する必要があったが、本実施形態にあっては、片面のみにローラを押し当てて給送を制御することができる。
【００６１】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態につき図５〜図１１を参照して説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係る化学反応用カートリッジ及びローラ群の平面配置図である。本実施形態は、上記第２実施形態に対して流路の立体交差を採用せず、２以上の成分に共用される成分室及び流路を採用し、成分ごとに時分割して成分を移送するものである。
【００６２】
図５に示すように本実施形態の化学反応用カートリッジ４０には、１１の成分室a〜ｋ及びその間を繋ぐ流路、３つの成分供給室Ｓ，Ｋ，Ｉ及び４つの混合室Ｍ２〜Ｍ５が形成されている。本カートリッジ４０は上記第２の実施形態と同様に標準ＤＮＡによる校正部として使用される。
【００６３】
図５中に平面座標Ｘ−Ｙを示した。４つの成分室a〜ｄ及び４つの成分室e〜hがＹ方向に等間隔で平行に配置されている。成分室a〜hのＸ方向の間隔とＹ方向の間隔とが等しくされている。等間隔に配置された４つの成分室a,b,e,fの対角線の交点の位置に１つの成分室iが配置され、この成分室iと４つの成分室a,b,e,fとのそれぞれの間が対角線状に延在する流路によって繋がっている。成分室j,kも同様に配置され周囲4つの成分室に流路で繋がれている。
【００６４】
このような成分室a〜ｋを含む網目状の共用路の最小単位は、３つの成分室によって構成される。例えば、３つの成分室e,i,f及びこれらを繋ぐ２つの流路である。Ｘ−Ｙ座標中に互いに交わる２方向Ｐ，Ｑを示した。成分室eと成分室iとの間がＰ方向に延在する流路によって連結されており、成分室iと成分室fとの間がＱ方向に延在する流路によって連結されている。これを最小単位とし、成分室を共有する形で結合させて必要数並べられることにより全体が構成されている。
【００６５】
３つの成分供給室Ｓ，Ｋ，Ｉ及び４つの混合室Ｍ２〜Ｍ５は共用路の周囲に配置される。図５に示すように成分供給室Ｓ，Ｋ，Ｉは、共用路のＹ方向両側に分配配置され、それぞれ成分室a,e,dに流路で繋がれている。混合室Ｍ２〜Ｍ５は共用路のＸ方向片側に配置され、それぞれ成分室e,f,g,hにＰ方向（Ｑ方向としても良い）の流路で繋がれている。
【００６６】
本カートリッジ４０中の流動物の移動及び移動阻止を制御する制御装置は、Ｘ方向のローラ列を有している。
図５に示すように、第１ローラ列の８つのローラをＲ１１〜Ｒ１８とし、第２ローラ列の２つのローラをＲ２１，Ｒ２２とする。また、第３ローラ列の８つのローラをＲ３１〜Ｒ３８とし、第４ローラ列の２つのローラをＲ４１，Ｒ４２とする。さらに、第５ローラ列の８つのローラをＲ５１〜Ｒ５８とし、第６ローラ列の２つのローラをＲ６１，Ｒ６２とする。第７ローラ列の８つのローラをＲ７１〜Ｒ７８とする。
【００６７】
各ローラ列のローラは、Ｘ方向を転動方向とし、Ｘ方向に間隔を保持して１列に並んでいる。本制御装置は、第１ローラ列から第７ローラ列の７つのローラ列を有し、それぞれのＸ方向の独立した移動を制御する。
【００６８】
本制御装置は、カートリッジ４０の保持機構を有している。本制御装置は、カートリッジ４０をローラに対して図５に示すように保持する。このとき、第１ローラ列Ｒ１１〜Ｒ１８はＹ方向について成分室a,eと同じ位置に、第２ローラ列Ｒ２１，Ｒ２２はＹ方向について成分室iと同じ位置に、第３ローラ列Ｒ３１〜Ｒ３８はＹ方向について成分室b,f同じ位置に、第４ローラ列Ｒ４１，Ｒ４２はＹ方向について成分室jと同じ位置に、第５ローラ列Ｒ５１〜Ｒ５８はＹ方向について成分室c,gと同じ位置に、第６ローラ列Ｒ６１，Ｒ６２はＹ方向について成分室kと同じ位置に、第７ローラ列Ｒ７１〜Ｒ７８はＹ方向について成分室d,hと同じ位置に配置される。
【００６９】
また、本制御装置は成分供給室Ｓ，Ｋ，Ｉをそれぞれ押圧するローラＲＳ，ＲＫ，ＲＩを有する。ローラＲＳ，ＲＫ，ＲＩはＹ方向に転動する。本制御装置は、ローラＲＳ，ＲＫ，ＲＩの独立したＹ方向の移動を制御する。
【００７０】
本制御装置は、以上のローラにより本カートリッジ４０上面の弾性体を押圧して外力を加え、ローラを移動させることにより、カートリッジ４０中の流動物の移動又は移動阻止を制御し、成分供給室に容れられた各成分を混合率に応じた量だけ各混合室に移動させて異なる混合率の混合液を生成する。
【００７１】
図６〜図１１は、成分供給室から各混合室に成分が分配されるまでの全過程を描いた工程図であり、各部は図５と同一構成である。
【００７２】
成分供給室Ｓに標準ＤＮＡ溶液、成分供給室Ｋに希釈溶液、成分供給室Ｉにインターカレーター溶液がそれぞれ充填される（図６(2)）。
まず、ローラＲＳによって成分供給室Ｓが所定量つぶされ、混合率に応じた量の標準ＤＮＡ溶液が成分室aに充填される（図６(3)）。
【００７３】
次に第１ローラ列Ｒ１１〜Ｒ１８がＸ軸の正の方向に移動し、ローラＲ１２によって成分室aの標準ＤＮＡ溶液が押出され成分室iに移送される（図６(4)）。この時、成分室iに繋がる他の流路は、他のローラＲ２１、Ｒ３３によってつぶされて塞がれている（図６(4)）。
【００７４】
次に第２ローラ列Ｒ２１，Ｒ２２がＸ軸の正の方向に移動し、ローラＲ２２によって成分室iの標準ＤＮＡ溶液が押出され成分室fに移送される（図６(5)）。この時、成分室fに繋がる他の流路は、他のローラＲ３１、Ｒ４１によってつぶされて塞がれている（図６(4)）。
一方、ローラＲＳによって成分供給室Ｓが所定量つぶされ、混合率に応じた量の標準ＤＮＡ溶液が成分室aに充填される（図６(5)）。
【００７５】
次に第３ローラ列Ｒ３１〜Ｒ３８がＸ軸の負の方向に移動し、ローラＲ３１によって成分室ｆの標準ＤＮＡ溶液が押出され成分室jに移送され、第１ローラ列Ｒ１１〜Ｒ１８がＸ軸の正の方向に移動し、ローラＲ１３によって成分室aの標準ＤＮＡ溶液が押出され成分室iに移送される（図６(6)）。適宜、他の流路は、他のローラによってつぶされて塞がれる。
【００７６】
以上の要領で標準ＤＮＡ溶液が各成分室f,g,hに分配され（図７(7)〜(9)）、ローラＲ３２,Ｒ５２,Ｒ７２によって各混合室Ｍ３,Ｍ４,Ｍ５に充填される（図７(10)）。遅れて標準ＤＮＡ溶液が成分室eに移送され（図７(9)〜(11)）、ローラＲ１４によって各混合室Ｍ２に充填される（図７(12)）。
【００７７】
同様の要領で希釈溶液が成分供給室Ｋから成分室eに混合率に応じた量だけ充填され、さらにＰ方向の流路とＱ方向の流路とを介してＹ軸の負の方向に送られ、各混合室Ｍ３,Ｍ４,Ｍ５に充填される（図８(13)〜図９(20)）。また、希釈溶液が成分供給室Ｋから成分室eに混合率に応じた量だけ充填され、直に混合室Ｍ２に充填される（図８(18)〜図９(19)）。
【００７８】
同様の要領でインターカレーター溶液が成分供給室Ｉから成分室dに混合率に応じた量だけ充填され、さらにＰ方向の流路とＱ方向の流路とを介してＹ軸の正の方向とＸ軸の正の方向とに送られ、各混合室Ｍ２,Ｍ３,Ｍ４に充填され、また、成分室dに充填されたインターカレーター溶液が、Ｐ方向の流路とＱ方向の流路とを介してＸ軸の正の方向に送られ、混合室Ｍ５に充填される（図９(22)〜図１１(31)）。
【００７９】
以上により、同量で混合率の異なる混合液が混合室Ｍ２〜Ｍ５に生成される（図１１(32)）。ローラ、振動子等で混合を促進しつつ５分後すぐに混合室Ｍ２〜Ｍ５を対象に蛍光リーダで蛍光光量の測定を行う。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る化学反応用カートリッジの平面配置図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る化学反応用カートリッジの平面配置図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る化学反応用カートリッジの断面構造図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る化学反応用カートリッジの断面構造図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る化学反応用カートリッジ及びローラ群の平面配置図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る工程図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る図６に続く工程図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る図７に続く工程図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る図８に続く工程図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る図９に続く工程図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る図１０に続く工程図である。
【図１２】未知試料のＤＮＡ量を測定する従来の方法を図解した説明図である。
【図１３】標準ＤＮＡによる従来の校正方法を図解した説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１     弾性体
２，３ 流路
４，５ ローラ
６     蛍光リーダ
１０   化学反応用カートリッジ（第１実施形態）
２０   化学反応用カートリッジ（第２実施形態）
３０   化学反応用カートリッジ（第３実施形態）
４０   化学反応用カートリッジ（第４実施形態）
Ｍ１-Ｍ５     混合室
ｍ１-ｍ５     混合補助室
Ｓ，Ｋ，Ｉ    成分供給室
【図１】
2009210327.tif 000004
【図２】
2009210327.tif 000005
【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】
2009210327.tif 000010
【図８】
2009210327.tif 000011
【図９】
2009210327.tif 000012
【図１０】
2009210327.tif 000013
【図１１】
2009210327.tif 000014
【図１２】
2009210327.tif 000015
【図１３】
2009210327.tif 000016