(57)【要約】【課題】微量な反応液での反応処理が可能であり、また一度に多くの検体の処理を効率よく行うことが可能な、生体試料反応用チップ得る。【解決手段】複数の反応容器１０３が形成された透明基板１０１と、反応液導入用流路１０４が形成された透明基板１０２とを備え、透明基板１０２は、透明基板１０１に対して第１の位置と第２の位置の間で移動可能であり、透明基板１０２が第１の位置に配置されているときには、反応液導入用流路１０４は各々の反応容器１０３と接続されており、透明基板１０２が第２の位置に配置されているときには、反応液導入用流路１０４は、各々の反応容器１０３と分離されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反応容器が形成された第１の基板と、
反応液導入用流路が形成された第２の基板と、を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板に対して第１の位置と第２の位置の間で移動可能であり、
前記第２の基板が前記第１の位置に配置されているときには、前記反応液導入用流路は、各々の前記反応容器と接続されており、
前記第２の基板が前記第２の位置に配置されているときには、前記反応液導入用流路は、各々の前記反応容器と分離されていることを特徴とする生体試料反応用チップ。
【請求項２】
前記反応液導入用流路に接続された反応液収容部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応用チップ。
【請求項３】
前記第１の基板と前記第２の基板に、前記第２の基板が移動する方向に沿ったガイド機構が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体試料反応用チップ。
【請求項４】
前記第２の基板を前記第１の位置と前記第２の位置に固定可能に設けられたストッパーを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップ。
【請求項５】
前記第１の基板と前記第２の基板の接触面が撥液性を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の生体試料反応用チップ。
【請求項６】
前記第１の基板と前記第２の基板との接触面が密着することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の生体試料反応用チップ。
【請求項７】
前記接触面の密着力は、前記第２の基板の移動時と固定時とで調節可能なことを特徴とする請求項６に記載の生体試料反応用チップ。
【請求項８】
前記第１の位置と前記第２の位置の間の距離が、隣接する前記反応容器間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の生体試料反応用チップ。
【請求項９】
各々の前記反応容器には、反応に必要な試薬が塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の生体試料反応用チップ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の生体試料反応用チップを用いた生体試料反応方法であって、
前記第２の基板を前記第１の位置に配置し、前記反応液導入用流路を通して前記反応容器に前記反応液を充填する工程と、
前記第２の基板を前記第２の位置に配置し、生体試料反応処理を実行する工程と、を有することを特徴とする生体試料反応方法。
【請求項１１】
前記反応液を充填する工程では、遠心力を用いて、前記反応容器に前記反応液を充填することを特徴とする請求項１０に記載の生体試料反応方法。
【請求項１２】
前記反応液を充填する工程では、毛管力を用いて、前記反応容器に前記反応液を充填することを特徴とする請求項１０に記載の生体試料反応方法。
【請求項１３】
前記生体試料反応処理は核酸増幅を含む処理であり、前記反応液には、ターゲット核酸、核酸を増幅するための酵素、及びヌクレオチドが所定の濃度で含まれており、
前記反応容器には、予めプライマーが塗布されていることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の生体試料反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸増幅などの生体試料反応を行うための、生体試料反応用チップおよび生体試料反応方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析などを行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、マイクロTotal Analytical System (マイクロＴＡＳ)や、Lab-on-a-chip等とも呼ばれ、従来の装置に比較して試料や試薬の必要量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ないなどのメリットがあり、医療診断、環境や食品のオンサイト分析、医薬品や化学品などの生産等、広い分野での利用が期待されている。試薬の量が少なくてよいことから、検査のコストを下げることが可能となり、また、試料および試薬の量が少ないことにより、反応時間も大幅に短縮されて検査の効率化が図れる。特に、医療診断に使用する場合には、試料となる血液など検体を少なくすることができるため、患者の負担を軽減できるというメリットもある。
【０００３】
試料として用いるＤＮＡやＲＮＡなどの遺伝子を増幅する方法として、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）法がよく知られている。ＰＣＲ法は、ターゲットのＤＮＡと試薬を混合したものをチューブに入れ、サーマルサイクラーという温度制御装置で、例えば５５℃、７２℃、９４℃の３段階の温度変化を数分の周期で繰り返し反応させるもので、ポリメラーゼという酵素の作用により温度サイクル１回あたり、約２倍にターゲットＤＮＡだけを増幅することができる。
【０００４】
近年、特殊な蛍光プローブを用いたリアルタイムＰＣＲという方法が実用化され、増幅反応を行いながらＤＮＡの定量ができるようになった。リアルタイムＰＣＲは、測定の感度、信頼性が高いことから、研究用、臨床検査用に広く使われている。
【０００５】
しかし、従来の装置では、ＰＣＲに必要な反応液の量は数十μｌが標準的であり、また、１つの反応系では基本的に１つの遺伝子の測定しかできないという問題があった。蛍光プローブを複数入れてその色で区別することにより４種類程度の遺伝子を同時に測定する方法もあるが、それ以上の遺伝子を同時に測定するためには反応系の数を増やすしかなかった。検体から抽出されるＤＮＡの量は一般に少量であり、また試薬も高価なため同時に多数の反応系を測定することは困難であった。
【０００６】
特許文献１や２には、回転駆動装置を使用して、ＰＣＲ反応溶液や血液などの液状の検体試料を複数のチャンバに正確に流し込む発明が開示されている。
また、特許文献３には、半導体基板上に集積化されたマイクロウェルを作製して、当該ウェルの中でＰＣＲを行うことにより、微量のサンプルで、多数のＤＮＡ試料を一度に増幅して解析を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１２６０１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６０１１号公報
【特許文献３】特開２０００−２３６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、微量な反応液での反応処理が可能であり、また一度に多くの検体の処理を効率よく行うことが可能な、生体試料反応用チップおよび生体試料反応方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る生体試料反応用チップは、複数の反応容器が形成された第１の基板と、反応液導入用流路が形成された第２の基板と、を備え、前記第２の基板は、前記第１の基板に対して第１の位置と第２の位置の間で移動可能であり、前記第２の基板が前記第１の位置に配置されているときには、前記反応液導入用流路は、各々の前記反応容器と接続されており、前記第２の基板が前記第２の位置に配置されているときには、前記反応液導入用流路は、各々の前記反応容器と分離されているものである。
【０００９】
本発明によれば、反応液導入用流路を通して反応容器内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。反応液の量が少量になると、試薬等のコストを下げることが可能となり、また、反応時間も大幅に短縮されて処理の効率化が図れる。また、一度に多数の反応容器内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、反応容器への反応液充填時には第２の基板を第１の位置に配置し、反応処理時には第２の基板を第２の位置に配置すれば、反応処理時には個々の反応容器を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
また、反応液導入用流路に接続された反応液収容部をさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記第１の基板と前記第２の基板に、前記第２の基板が移動する方向に沿ったガイド機構が設けられていることが望ましい。
さらに、前記第２の基板を前記第１の位置と前記第２の位置に固定可能に設けられたストッパーを備えていることが望ましい。
これにより、第２の基板を確実かつ容易に、第１の位置と第２の位置の間で移動させることができる。
【００１１】
また、前記第１の基板と前記第２の基板の接触面が撥液性を有することが望ましい。これにより、反応容器からの液漏れを防止することができ、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
【００１２】
また、前記第１の基板と前記第２の基板の接触面が密着することが望ましい。これにより、反応容器からの液漏れを防止することができ、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
【００１３】
また、前記接触面の密着力は、前記第２の基板の移動時と固定時とで調節可能にすることにより、液漏れ防止機能を強化できると共に、第２の基板の移動操作が容易になる。
【００１４】
また、前記第１の位置と前記第２の位置の間の距離が、隣接する前記反応容器間の距離よりも小さいことが望ましい。
【００１５】
また、各々の前記反応容器には、反応に必要な試薬が塗布されていることが望ましい。これにより、使用者は、反応液を充填するだけで簡易に検査等を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る生体試料反応方法は、上記の生体試料反応用チップを用いた生体試料反応方法であって、前記第２の基板を前記第１の位置に配置し、前記反応液導入用流路を通して前記反応容器に前記反応液を充填する工程と、前記第２の基板を前記第２の位置に配置し、生体試料反応処理を実行する工程と、を有する。
本発明によれば、反応液導入用流路を通して反応容器内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。反応液の量が少量になると、試薬等のコストを下げることが可能となり、また、反応時間も大幅に短縮されて処理の効率化が図れる。また、一度に多数の反応容器内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、反応容器への反応液充填時には第２の基板を第１の位置に配置し、反応処理時には第２の基板を第２の位置に配置すれば、反応処理時には個々の反応容器を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
【００１７】
また、前記反応液を充填する工程では、遠心力を用いて、前記反応容器に前記反応液を充填することができる。
また、前記反応液を充填する工程では、毛管力を用いて、前記反応容器に前記反応液を充填することができる。
【００１８】
また、前記生体試料反応処理は核酸増幅を含む処理であり、前記反応液には、ターゲット核酸、核酸を増幅するための酵素、及びヌクレオチドが所定の濃度で含まれており、前記反応容器には、予めプライマーが塗布されていることとすることができる。
また、リアルタイムＰＣＲ処理を行う場合には、反応装置内に予め蛍光プローブを塗布しておいてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるマイクロリアクターアレイ（生体試料反応用チップ）１０の概略構成を示す上面図、図２は図１のＣ−Ｃ断面図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ１０は、透明基板（第１の基板）１０１、透明基板（第２の基板）１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７、ストッパー１０８、ガイドレール１０９を備えている。
【００２０】
図１に示すように、マイクロリアクターアレイ１０は、透明基板１０１と透明基板１０２を貼り合わせて構成されている。透明基板１０１には、複数の反応容器１０３が形成されている。透明基板１０２には、反応液導入用流路１０４、反応液収容部１０６が形成されている。透明基板１０１，１０２は例えば樹脂基板とすることができる。
【００２１】
透明基板１０２は、ガイドレール１０９に沿って図１に示す矢印の方向に移動可能であり、ストッパー１０８によって、第１の位置と第２の位置に固定される。図１（Ａ）及び図２（Ａ）は、透明基板１０２が第１の位置に配置されている状態を示す図、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）は、透明基板１０２が第２の位置に配置されている状態を示す図である。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、透明基板１０２が第１の位置に配置されているときには、反応容器１０３は反応液導入用流路１０４と接続される。この状態では、反応容器１０３同士は、反応液導入用流路１０４を介して繋がっているため、個々の反応容器１０３は分離されていない。一方、図１（Ｂ）に示すように、透明基板１０２が第２の位置に配置されているときには、反応容器１０３と反応液導入用流路１０４は分離され、従って各々の反応容器１０３同士も分離される。第１の位置から第２の位置への移動距離は、隣接する反応容器１０３の間の距離よりも小さいため、透明基板１０２を第１の位置から第２の位置へ移動した時に、反応液導入用流路１０４の先端が隣の反応容器１０３と接触することはない。
【００２３】
図３（Ａ）はガイドレール１０９の例を示す断面図である。図１のＤ−Ｄ断面を示している。ガイドレール１０９を設けることにより、透明基板１０２をガイドレールに沿って移動させることができ、またストッパー１０８が設けられているため、透明基板１０２を第１の位置、第２の位置で止めることができる。このように、確実かつ容易に、透明基板１０２を第１の位置と第２の位置の間で移動させることができる。
【００２４】
なお、ガイドレール１０９を設ける代わりに、透明基板１０１，１０２を図３（Ｂ）に示すような構成にしてもよい。このような構成にすることにより、透明基板１０２を所定の方向に沿って確実かつ容易に移動させることができる。
【００２５】
反応容器１０３は、例えば直径５００μｍの円形状で、深さ１００μｍに形成されている。反応液導入用流路１０４は、反応液の流れる方向に垂直な断面が、幅１００μｍ、深さ１００μｍに形成されている。隣り合う反応容器１０３間の距離は、反応容器１０３間での反応液の混合を防止できるように十分に確保されている。なお、反応容器１０３、及び反応液導入用流路１０４は、気泡の吸着を防止するため内壁面が親液性となるように表面処理を施しておくことが望ましい。また、反応容器１０３、及び反応液導入用流路１０４、の内壁面にはタンパク質などの生体分子の非特異吸着を抑制する表面処理が施されていることが望ましい。
【００２６】
また、透明基板１０１と透明基板１０２の互いに接触する面が撥液性を有するように表面処理を施したり、あるいは、透明基板１０１と透明基板１０２の接触面にシール性を持たせることにより、反応容器１０３から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器１０３に入ることを防ぐことができる。具体的には接触面をシリコーンゴムやフッ素樹脂でコートするなどの方法が考えられる。
【００２７】
なお、透明基板１０２を第１の位置あるいは第２の位置に固定する際には、図示しない加圧手段を用いることにより、両基板の密着力を高くし、液漏れを防止することができる。透明基板１０２を移動させる時には、加圧力を低くして、ガイドレールに沿って透明基板１０２を移動させることができる。
【００２８】
次に、マイクロリアクターアレイ１０に反応液を充填する方法を説明する。反応液を充填する工程では、マイクロリアクターアレイ１０の透明基板１０２を第１の位置に固定し、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０８に反応液を供給する。
【００２９】
反応液には、ターゲット核酸、ポリメラーゼ、及びヌクレオチド（ｄＮＴＰ）が反応に適した所定の濃度で含まれている。
ターゲット核酸は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルから抽出したＤＮＡ、または抽出したＲＮＡから逆転写したｃＤＮＡなどを用いることができる。
プライマーは反応液に含まれていてもよいが、本実施例のマイクロリアクターアレイでは、各反応容器１０３内に、予め塗付され乾燥状態で収容されている。それぞれの反応容器１０４には、異なるプライマーが塗付されており、同時に多数のＰＣＲが行えるようになっている。
【００３０】
次に、マイクロリアクターアレイ１０を図４に示すような遠心装置２０を用いて回転させる。
図４に示すように、遠心装置２０の回転テーブル２１上にマイクロリアクターアレイ１０を固定し、遠心装置２０を回転させることにより、マイクロリアクターアレイ１０には、反応液収容部１０６から反応容器１０３に向かう方向に遠心力がかかる。
【００３１】
マイクロリアクターアレイ１０に遠心力がかかることにより、反応液は反応液導入用流路１０４を充填しながら進み、さらに反応容器１０３を充填する。反応液よりも比重の軽い空気は反応液導入用流路１０４内へ押し出され、反応液と入れ替わることにより、反応容器１０３が反応液で満たされる。
【００３２】
以上のような手順でマイクロリアクターアレイ１０に反応液を供給したら、次に、ＰＣＲ処理（生体試料反応処理）を行う。ＰＣＲ処理を行う工程では、透明基板１０２を第２の位置に固定し、マイクロリアクターアレイ１０をサーマルサイクラーに設置してＰＣＲ処理を行う。一般的には、まず、９４℃で２本鎖ＤＮＡを解離させる工程を実行し、次に、プライマーを約５５℃でアニーリングする工程を実行し、次に耐熱性のＤＮＡポリメラーゼを使用して約７２℃で相補鎖の複製を行う工程を含むサイクルを繰り返す。
【００３３】
また、マイクロリアクターアレイ１０を用いてリアルタイムＰＣＲを行う場合には、あらかじめ反応容器１０３の内壁にはＰＣＲ反応に用いるプライマーと蛍光プローブを塗布しておき、１サイクル毎にＣＣＤセンサ等を用いて蛍光強度を測定する。特定の蛍光強度に到達したサイクル数から、初期のターゲット核酸の量を算出測定する。なお、リアルタイムＰＣＲの実施方法は上記のものに限られない。例えば、ＳＹＢＲ（登録商標） Ｇｒｅｅｎのような二本鎖結合蛍光色素を用いる場合には、蛍光プローブは不要である。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、遠心力を利用して、反応液導入用流路１０４を通して反応容器１０３内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。また、一度に多数の反応容器１０３内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、反応容器１０３への反応液充填時には透明基板１０２を第１の位置に配置し、ＰＣＲ反応処理時には透明基板１０２を第２の位置に配置することにより、反応処理時には個々の反応容器１０３を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
【００３５】
なお、実施の形態１では、マイクロリアクターアレイ１０をリアルタイムＰＣＲ反応用の反応装置として用いたが、遺伝子や生体試料を用いた様々な反応に利用することができる。例えば、特定のタンパク質を特異的に捕捉（例えば、吸着、結合等）する抗原、抗体、レセプター、酵素等のタンパク質、ペプチド（オリゴペプチド）等を反応容器１０５内に塗布しておき、反応液からターゲットのタンパク質を検出する処理等に用いることもできる。
【００３６】
（変形例）
図５は、実施の形態１の変形例によるマイクロリアクターアレイ３０の構成を示す断面図である。図２に示す断面と同じ断面を示している。図に示すように、マイクロリアクターアレイ３０は、透明基板１０１と透明基板１０２の間にさらに透明基板１１０を備えている。透明基板１１０には、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３を繋ぐ貫通孔１１１が形成されている。
【００３７】
透明基板１１０と透明基板１０２は、図に示す矢印の方向に一体となって移動可能であり、ストッパー１０８によって、第１の位置と第２の位置に固定される。図５（Ａ）は、透明基板１１０と透明基板１０２が第１の位置に配置されている状態を示す図、図５（Ｂ）は、透明基板１１０と透明基板１０２が第２の位置に配置されている状態を示す図である。
【００３８】
図５（Ａ）に示すように、透明基板１１０と透明基板１０２が第１の位置に配置されているときには、反応容器１０３は反応液導入用流路１０４と貫通孔１１１を介して接続される。この状態では、反応容器１０３同士は、反応液導入用流路１０４を介して繋がっているため、個々の反応容器１０３は分離されていない。一方、図５（Ｂ）に示すように、透明基板１１０と透明基板１０２が第２の位置に配置されているときには、貫通孔１１１が反応容器１０３から離れるため、反応容器１０３と反応液導入用流路１０４は分離され、従って各々の反応容器１０３同士も分離される。第１の位置から第２の位置への移動距離は、隣接する反応容器１０３の間の距離よりも小さいため、透明基板１１０と透明基板１０２を第１の位置から第２の位置へ移動した時に、反応液導入用流路１０４の先端が隣の反応容器１０３と接触することはない。
【００３９】
この変形例によるマイクロリアクターアレイ３０によれば、透明基板１１０と透明基板１０２を第２の位置へ移動したときに、透明基板１０１に接する透明基板１１０の開口部が貫通孔１１１の開口部のみとなるため、反応液導入用流路１０４の開口部が直接透明基板１０１に接する場合に比べ、液漏れを防止する効果が高い。
【００４０】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２によるマイクロリアクターアレイ（生体試料反応用チップ）４０の概略構成を示す上面図、図７は図６のＥ−Ｅ断面図である。
【００４１】
図に示すように、マイクロリアクターアレイ４０は、透明基板４０１，４０２，４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ、反応容器４０４、反応液導入用流路４０５、排気用流路４０６、微細流路４０７，４０８、反応液供給口４０９を備えている。
【００４２】
図に示すように、マイクロリアクターアレイ４０は、透明基板４０１，４０２，４０３ａ〜ｃを貼り合わせて構成されている。透明基板４０１には、反応液導入用流路４０５が形成されている。また、透明基板４０２には、排気用流路４０６が形成されている。反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６は、例えば、幅５００μｍ、深さ５００μｍに形成されている。
【００４３】
透明基板４０３ｂには、複数の反応容器４０４が形成されている。反応容器４０４は、５００μｍ×７５０μｍ、深さ１００μｍに形成されており、隣り合う反応容器４０４間の距離は、反応容器４０４間での反応液の混合を防止できるように十分に確保されている。また、透明基板４０３ａ，４０３ｃには、それぞれ微細流路４０７，４０８が形成されている。透明基板４０１，４０２，４０３ａ〜ｃは例えば樹脂基板とすることができる。
【００４４】
透明基板４０１は、図６に示す矢印の方向に移動可能であり、第１の位置と第２の位置に固定される。また、透明基板４０２も図６に示す矢印の方向に移動可能であり、第３の位置と第４の位置に固定される。図６（Ａ）及び図７（Ａ）は、透明基板４０１が第１の位置、透明基板４０２が第３の位置に配置されている状態を示す図、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）は、透明基板４０１が第２の位置、透明基板４０２が第４の位置に配置されている状態を示す図である。
【００４５】
図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、透明基板４０１が第１の位置、透明基板４０２が第３の位置に配置されているときには、反応容器４０４は反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６とそれぞれ微細流路４０７，４０８を介して接続される。この状態では、反応容器４０４同士は、反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６を介して繋がっているため、個々の反応容器４０４は分離されていない。一方、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、透明基板４０１が第２の位置、透明基板４０２が第４の位置に配置されているときには、反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６がそれぞれ微細流路４０７，４０８から離れるため、反応容器４０４と反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６は分離され、従って各々の反応容器４０４同士も分離される。なお、実施の形態１と同様に、透明基板４０１及び透明基板４０２の移動方向に沿ってガイドレールとストッパーを設けるようにしてもよい。
【００４６】
反応容器４０４、反応液導入用流路４０５、及び微細流路４０７，４０８は、気泡の吸着を防止するため内壁面が親液性となるように表面処理を施しておくことが望ましい。また、反応容器４０４、反応液導入用流路４０５、及び微細流路４０７，４０８の内壁面にはタンパク質などの生体分子の非特異吸着を抑制する表面処理が施されていることが望ましい。
【００４７】
また、透明基板４０１と透明基板４０３ａ、透明基板４０２と透明基板４０３ｃの接触する面が撥液性となるように表面処理を施したり、あるいは、これらの接触面を密着させることにより、反応容器４０４から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器４０４に入るのを防ぐことができる。具体的には接触面をシリコーンゴムやフッ素樹脂でコートするなどの方法が考えられる。
【００４８】
なお、透明基板４０１，４０２を所定の位置に固定する際には、図示しない加圧手段を用いることにより、両基板の密着力を高くし、液漏れを防止することができる。透明基板４０１，４０２を移動させる時には、加圧力を低くして、透明基板４０１，４０２を移動させることができる。
【００４９】
次に、図８を用いて、マイクロリアクターアレイ４０に反応液を充填する方法を説明する。反応液を充填する工程では、マイクロリアクターアレイ４０の透明基板４０１を第１の位置に固定し、透明基板４０２を第３の位置に固定して、反応液供給口４０９から、ピペット等を用いて反応液導入用流路４０５に反応液を供給する。
【００５０】
反応液には、ターゲット核酸、ポリメラーゼ、及びヌクレオチド（ｄＮＴＰ）が反応に適した所定の濃度で含まれている。
ターゲット核酸は、例えば血液、尿、唾液、髄液のような生体サンプルから抽出したＤＮＡ、または抽出したＲＮＡから逆転写したｃＤＮＡなどを用いることができる。
プライマーは反応液に含まれていてもよいが、本実施例のマイクロリアクターアレイでは、各反応容器４０４内に、予め塗付され乾燥状態で収容されている。それぞれの反応容器４０４には、異なるプライマーが塗付されており、同時に多数のＰＣＲが行えるようになっている。
【００５１】
図８（Ａ）に示すように、反応液導入用流路４０５に反応液を供給すると、反応液は毛管力によって反応液導入用流路１０３を充填しながら進む。さらに、図８（Ｂ）に示すように、反応液が反応容器４０４との接続部分に達すると、反応液は毛管力により反応容器４０４内に浸入する。さらに、反応容器４０４内に浸入した反応液は、図８（Ｃ）に示すように、反応容器４０４と排気用流路４０６との接続部分で進行を停止する。
【００５２】
一般に、液体が微細な流路内に進入する際には、以下の式で表される毛管力Ｐが作用する。
Ｐ＝（ｌγcosθ）／Ｓ
ここで、ｌは流路の流れに垂直な断面の周長、Ｓはその面積、γは表面張力、θは接触角、である。各流路におけるγ、θは一定とすると、ｌ／Ｓの値により各流路の毛管力の大小関係が決まる。ここでは、反応液導入用流路４０５の毛管力をＡ、反応液導入用流路４０５と反応容器４０４の接続部分の毛管力をＢ、反応容器４０４の毛管力をＣ、反応容器４０４と排気用流路４０６の接続部分の毛管力をＤ、排気用流路４０６の毛管力をＥ、とすると、以下の関係が成り立っている。
Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ
Ｅ＜Ｄ
このように、毛管力は、反応液導入用流路４０５内、反応液導入用流路４０５と反応容器４０４の接続部分、反応容器４０４内の順に大きくなるため、反応液は毛管力によって反応容器４０４内に進行し、反応容器４０４を充填する。さらに、排気用流路４０６内の方が反応容器４０４と排気用流路４０６との接続部分よりも毛管力が小さいため、反応液は反応容器４０４から排気用流路４０６へ進行することができない。
【００５３】
以上のように、毛管力により、全ての反応容器４０４を反応液で満たすことができる。反応容器４０４の容積は約０．０４μｌであり、充填された反応液の量も約０．０４μｌとなる。これは従来のＰＣＲにおける反応液の一般的な量の例である２０μｌと比べると非常に少ない。従来、反応液の定量にはピペットを用いていたが、０．０４μｌほどの微量の反応液をピペットで定量することは難しい。しかし、本実施形態によれば、ごく微量の反応液を正確に反応容器４０４に導入することができる。
【００５４】
以上のような手順でマイクロリアクターアレイ４０に反応液を供給したら、ＰＣＲ処理（生体試料反応処理）を行う。ＰＣＲ処理を行う工程では、図８（Ｄ）に示すように、透明基板４０１を第２の位置に固定し、透明基板４０２を第４の位置に固定して、マイクロリアクターアレイ４０をサーマルサイクラーに設置してＰＣＲ処理を行う。
【００５５】
以上のように、実施の形態２によれば、毛管力を利用して、反応液導入用流路４０５を通して反応容器４０４内に反応液を供給することにより、ピペットで定量することが難しい非常に少量の反応液での反応処理が可能となる。また、一度に多数の反応容器４０４内で処理を行うことができるため、多種類の検査等を効率よく行うことができる。
また、反応容器４０４への反応液充填時には透明基板４０１を第１の位置に、透明基板４０２を第３の位置に配置し、ＰＣＲ反応処理時には透明基板４０１を第２の位置に、透明基板４０２を第４の位置に配置することにより、反応処理時には個々の反応容器４０４を分離することができるため、反応容器間でのコンタミネーションを防ぐことができる。
【００５６】
なお、実施の形態１と同様に、マイクロリアクターアレイ４０をリアルタイムＰＣＲ反応以外の遺伝子や生体試料を用いた様々な反応に利用することができる。
【００５７】
（変形例）
図９は、実施の形態２の変形例によるマイクロリアクターアレイ５０の概略構成を示す上面図、図１０は図９のＦ−Ｆ断面図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ５０は、透明基板５０１，５０２，５０３を備えている。透明基板５０１には、反応容器４０４が形成されており、透明基板５０２には、微細流路４０７，４０８が形成されている。また、透明基板５０３には、反応液導入用流路４０５、排気用流路４０６が形成されている。
【００５８】
透明基板５０３は、図に示す矢印の方向に移動可能であり、第１の位置と第２の位置に固定される。図９（Ａ）及び図１０（Ａ）は、透明基板５０３が第１の位置に配置されている状態を示す図、図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）は、透明基板５０３が第２の位置に配置されている状態を示す図である。
【００５９】
図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、透明基板５０３が第１の位置に配置されているときには、反応容器４０４は反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６とそれぞれ微細流路４０７，４０８を介して接続される。この状態では、反応容器４０４同士は、反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６を介して繋がっているため、個々の反応容器４０４は分離されていない。一方、図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）に示すように、透明基板５０３が第２の位置に配置されているときには、反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６がそれぞれ微細流路４０７，４０８から離れるため、反応容器４０４と反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６は分離され、従って各々の反応容器４０４同士も分離される。
【００６０】
この変形例によるマイクロリアクターアレイ５０によれば、反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６を同じ透明基板５０３に形成しているため、基板の枚数が少なく装置構成が簡易になる。また、透明基板５０３を移動させれば、反応液導入用流路４０５及び排気用流路４０６の位置を移動させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１によるマイクロリアクターアレイの概略構成を示す上面図である。
【図２】図２（Ａ），（Ｂ）は、図１（Ａ），（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】ガイドレールの例を示す断面図である。
【図４】マイクロリアクターアレイに遠心力をかけるための遠心装置の概略構成を示す図である。
【図５】実施の形態１の変形例によるマイクロリアクターアレイの概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２によるマイクロリアクターアレイの概略構成を示す上面図である。
【図７】図７（Ａ），（Ｂ）は、図６（Ａ），（Ｂ）のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】実施の形態２によるマイクロリアクターアレイに反応液を充填する方法を説明する図である。
【図９】実施の形態２の変形例によるマイクロリアクターアレイの概略構成を示す上面図である。
【図１０】図１０（Ａ），（Ｂ）は、図９（Ａ），（Ｂ）のＦ−Ｆ断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０，３０，４０，５０  マイクロリアクターアレイ、１０１，１０２，１１０  透明基板、１０３  反応容器、１０４  反応液導入用流路、１０６  反応液収容部、１０７  反応液供給口、１０８  ストッパー、１０９  ガイドレール、１１１  貫通孔、２０  遠心装置、４０１，４０２，４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ  透明基板、４０４  反応容器、４０５  反応液導入用流路、４０６  排気用流路、４０７，４０８  微細流路、４０９  反応液供給口、５０１，５０２，５０３  透明基板
【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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