(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板の表面に形成された複数の細長い溝状の反応室、前記基板の表面上に載置されて前記溝状の反応室の開口部を閉鎖する蓋体、および前記各溝状の反応室の第一および第二の端部に対応する位置で該蓋体に形成された第一および第二の透孔を備えた反応容器デバイスと；前記第一および第二の透孔の一方に個別に設けられた注入ポートおよび他方に個別に設けられた排出ポートを具備し、同一平面上に互いに独立した複数の細長い中空スペースを並列してなると共に、前記第一の透孔および前記第二の透孔を同一の構造とした微量液体の反応装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微量液体の反応装置であって、全ての注入ポートおよび排出ポートに対して、冷却を促進するための冷却部材を配置したことを特徴とする微量液体の反応装置。
【請求項３】
請求項１に記載の微量液体の反応装置であって、更に、前記基板の縁部に沿い且つその外側に張り出して設けられた上枠部材と；前記第一の透孔を介して前記凹溝と連通するように該上枠部材に穿設された注入ポートと；前記第二の透孔を介して前記凹溝と連通するように前記上枠部材に穿設された排出ポートと；前記基板の裏面縁部に沿い且つその外側に張り出して設けられた下枠部材とを具備し、反応容器デバイスの両面が外気に露出したまま前記上枠部材および下枠部材により固定されるモジュール構造であることを特徴とする微量液体の反応装置。
【請求項４】
請求項３に記載の微量液体の反応装置であって、前記下枠部材が、凸形状の低熱伝導性部材を介して前記反応容器デバイスと接触する構造であることを特徴とする微量液体の反応装置。
【請求項５】
請求項３に記載の微量液体の反応装置であって、更に、着脱自在に設置するためのアタッチメント部材を具備することを特徴とする微量液体の反応装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の装置であって、温度センサパターンおよびヒータパタン具備することを特徴とする微量液体の反応装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置であって、更に、前記反応デバイスに設けた温度センサパターンおよびヒータパタンを外部のコントローラに電気的に接続するための接続手段を具備することを特徴とする微量液体の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反応装置、好適にはＤＮＡ増幅装置に関し、特に、複数の微量の反応溶液を精密且つ迅速に制御できる微量液体の反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、生物材料を用いた各種反応は適宜の加温条件下で実行される。最近では、微量の生物材料を用いて精密な反応を行う要望が高まっていて、微量化に対応した微細構造の反応装置が主流になりつつある。例えば、ＤＮＡのような核酸材料を扱う反応装置は、ＤＮＡ増幅を行うポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Chain Reaction；以下ＰＣＲという）を可能にした構成を備えることが重要である。このＰＣＲは、様々な種類のＤＮＡ混合物から目的の核酸配列部分を増幅する方法である。ＰＣＲは、増幅すべきＤＮＡ配列を有する二本鎖ＤＮＡと、二種類以上のプライマーと、熱安定性のポリメラーゼ酵素と、四種類のデオキシリボヌクレオシド三燐酸（dATP, dCTP, dGTP, dTTP）とを含む溶液中で行われる。その反応は、二本鎖核酸を一対の一本鎖核酸に分離するための加熱変性工程（約94℃）と、温度を下げて一本鎖核酸の所定部位にプライマーをハイブリダイズさせるためのアニール工程（約50〜60℃）と、耐熱性酵素の作動温度にまで昇温してポリメラーゼ反応を行うことによりプライマーを伸長させ、一本鎖核酸を鋳型として所望のＤＮＡ配列を複製する複製工程（約72℃）とからなっており、これらの三つの工程を少なくとも１回以上繰り返すことにより、特定の核酸配列が増幅される。
【０００３】
上記の温度制御を行うためのＰＣＲ反応装置については、幾つかの提案がなされている。例えば、特開平5-317030号には、シリコンウエハを加工し、夫々が所定の恒温状態に維持される複数の反応容器を形成し、反応溶液をこれら複数の反応容器の間で移動させることによりＰＣＲを行う装置が開示されている。また、特表平7-508928号には、シリコンウエハを加工して反応容器を形成すると共に、温度制御のための抵抗加熱体を形成し、更に反応溶液の搬送および検出を自動化したＤＮＡ増幅装置が開示されている。これらシリコンウエハを加工して反応容器を形成した装置では、微小量の反応溶液を用いるので、ＰＣＲのための温度制御を比較的正確に行うことができる。
【０００４】
ところで、実際にＰＣＲ反応を行うためには、反応室内にＰＣＲ反応溶液を注入し、反応後の溶液を回収する必要があるので、ピペッティング等の方法により試料溶液の注入および排出を行えるのが望ましい。また、ＰＣＲは非常に高感度にＤＮＡを増幅するので、反応容器を再使用しないようにしてキャリーオーバーを防止するのが望ましく、そのためには反応容器を簡単に取り替えできることが望ましい。
【０００５】
更に、数μＬ程度の微量のＰＣＲ溶液を用いて反応を行うので、加熱反応中のＰＣＲ溶液の蒸発による喪失は大きな問題である。特に、試料溶液を注入排出するための開口部を設けると、この蒸発によるロスは不可避的に大きくなる。
【０００６】
上記の問題はＤＮＡ増幅器を実用化する上で極めて大きな問題であるが、このような実用上の観点からＤＮＡ増幅装置を研究および開発した例はなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明の第一の目的は、基板に形成した微小な反応容器の中で、複数の反応を、精密かつ迅速な温度制御下に微量液体の反応、好適にはＰＣＲ反応を行うことができると共に、反応容器への微量液体、好適にはＰＣＲ溶液の注入および排出が容易な微量液体の反応容器を提供することである。
【０００８】
本発明の第二の目的は、更に、複数の反応室中の微量液体を一定の反応性に維持できる微量液体の反応容器を提供することである。
【０００９】
本発明の第三の目的は、検体毎に反応容器を簡単に取り替えることができる微量液体の反応容器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記で述べた本発明の第一の課題は、平板状の基板の表面に形成された複数の細長い溝状の反応室、前記基板の表面上に載置されて前記溝状の反応室の開口部を閉鎖する蓋体、および前記各溝状の反応室の第一および第二の端部に対応する位置で該蓋体に形成された第一および第二の透孔を備えた反応容器デバイスと；前記第一および第二の透孔の一方に個別に設けられた注入ポートおよび他方に個別に設けられた排出ポートを具備し、同一平面上に互いに独立した複数の細長い中空スペースを並列してなると共に、前記第一の透孔および前記第二の透孔を同一の構造とした微量液体の反応装置によって達成される。
【００１１】
また、上記第一の目的は、更に、前記基板の縁部に沿い且つその外側に張り出して設けられた上枠部材と；前記第一の透孔を介して前記凹溝と連通するように該上枠部材に穿設された注入ポートと；前記第二の透孔を介して前記凹溝と連通するように前記上枠部材に穿設された排出ポートと；前記基板の裏面縁部に沿い且つその外側に張り出して設けられた下枠部材とを具備し、反応容器デバイスの両面が外気に露出したまま前記上枠部材および下枠部材により固定されるモジュール構造であることを特徴とする微量液体の反応装置によって更に好適に達成される。
【００１２】
本発明の第二の課題もまた、上記で述べた構成を有する微量液体の反応装置によって達成される。
【００１３】
また、本発明の第三の課題は、上記の反応容器モジュールに加えて、更に、該モジュールを着脱自在に設置するためのアタッチメント部材を具備することを特徴とする微量液体の反応装置によって達成される。
【００１４】
【実施の形態】
以下に、本発明の微量液体の反応装置をＤＮＡ増幅装置に応用した場合の例について詳述する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例になるＤＮＡ増幅装置の全体構成を示す斜視図である。同図に示すように、この装置は平面が矩形の反応容器モジュール１０と、該モジュール１０が着脱自在に設置されるアタッチメント１とからなっている。アタッチメント１は基台２と、その上に固定された立方体ブロック状の台座３を有しており、台座３の中央には立方形の中空収納部５が形成されている。台座３の水平な頂面４は、反応容器モジュール１０を載置するための載置面を構成している。載置面の四隅には、鈎状の位置決めブロック７が積層されている。なお、実際には、位置決めブロック７は台座３と一体に成形される。また、この位置決めブロック７の厚さは載置面の略１／２程度であり、４つの位置決めブロックの内壁で限定される領域に反応容器モジュール１０が着脱自在に載置される。隣接する位置決めブロック７の間の空隙は、例えば、反応容器モジュール１０をロボットアームで搬送する際に、ロボットアームによるモジュール１０の取り扱いを容易にする。位置決めブロック７の内壁にはボールプランジャー２６が設けられており、上方から挿入された反応容器モジュールを固定できるようになっている。また、載置面４にはピン端子６が植設されており、該ピン端子はバネにより後退および突出するようになっている。ピン端子６は、反応容器モジュールをアタッチメントに設置したときに、該モジュールの底面に露出した電気的端子に接触して、後述する反応容器モジュールの電気回路と電気的に接続するように配設されている。なお、図示してはいないが、中空収納部５には、電動ファンを設けることにより、反応容器モジュール１０を冷却するようになっている。電動ファンの代わりに、水冷冷却機構またはペルチェ素子のような他の冷却機構を用いてもよい。図示してはいないが、ピン端子６に接続した端子が台座３の側面に設けられており、この端子はケーブルを介して図示しないコントローラに接続されるようになっている。
【００１６】
上記のように、この実施例のＤＮＡ増幅装置は、反応容器モジュールが着脱自在にアタッチメント１に装着されるので、検体毎に反応容器を容易に取り替えることができ、キャリーオーバーを防止できる効果が得られる。
【００１７】
図２は、反応容器モジュール１０の構造を示す分解斜視図である。図示のように、反応容器モジュール１０は、反応容器デバイス１１、上枠部材３１、および下枠部材４１で構成されている。反応容器デバイス１１は平面が矩形の板状であり、対向する長辺に沿って８組の注入側透孔１２ａおよび排出側透孔１２ｂが形成されている。対をなす８組の注入側透孔および排出側透孔１２ａ，１２ｂの間には、それぞれ溝状の反応室が形成されている。これら注入側透孔１２ａ、反応室および排出側透孔１２ｂの三つの要素は連通しており、８組が互いに独立した中空スペースを有している。
【００１８】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、反応容器デバイスの詳細を示している。図３（Ａ）に示すように、反応容器デバイス１１は矩形のシリコン基板１３、およびシリコン製の蓋体１５からなっている。シリコン基板１３および蓋体１５は、ＩＣ等の半導体装置の製造に用いるシリコンウエハーから切り出されたものであり、そのの寸法は特に限定されないが、この実施例では34mm×28mm×1.3mmである。シリコン基板１３の表面側には、短辺方向に平行な８本の溝１４が形成されている。これら溝１４は、半導体技術において周知の選択エッチング法により形成されている。一方、蓋体１５には、溝１４の両端部に対応した透孔１２ａおよび１２ｂが形成されている。従って、図示のように両者を重ね合わせることにより、透孔１２ａおよび１２ｂで開口した細長い扁平な反応室が形成される。反応室の容積は処理する液体の所要量に応じて適宜設定すればよく、この実施例では25μＬである。
【００１９】
シリコン基板１３の裏面側には、図３（Ｂ）に示すように、温度センサパターン１６およびヒータパターン１７が形成されている。温度センサパターン１６に接続された端子１８が形成され、またヒータパターン１７に接続された端子１９が形成されている。これらの端子は、反応容器モジュール１０を図１に示したアタッチメント１に設置したときに、接地面４に形成されたピン端子６に接触するように形成される。これらのパターン１６〜１９は、半導体製造技術において周知の薄膜形成法およびフォトフィソグラフィーにより、チタン薄膜をパターニングして形成されている。また、図３（Ｃ）に示したように、これらのパターン１６，１７は相互に電気的に絶縁された状態で、溝１４の下に形成されている。即ち、先ず温度センサパターン１６をシリコン基板１３の裏面に形成し、これをポリイミド等の絶縁性樹脂からなる層間絶縁膜２０で覆った後、ヒータパターン１７を形成する。最後に、化学的安定性を向上させるために、全体を覆う絶縁性樹脂膜２１が形成される。ヒータパターン１７は、反応室（溝１４）内のＰＣＲ試料溶液を、ＰＣＲの各工程で必要な温度に加熱するためのものであり、センサパターンは、反応室内のＰＣＲ試料溶液の温度を検知するためのものである。
【００２０】
次に、図２に戻って、上枠部材３１および下枠部材４１について説明する。上枠部材３１は、額縁状の形状を有している。その材料は特に限定されないが、後述するパッキン３４を冷却するため、およびロボットアームによるハンドリング時に必要な強度を確保するために、金属材料を用いるが望ましい。特に、加工の容易さおよび加工精度の高さを考慮するとアルミニウム、ステンレス等の鉄系材料、銅、真鍮等が好ましい。この実施例ではアルミニウム製の上枠部材３１を用いた。上枠部材３１の裏面側には、反応溶液デバイス１１を嵌め込むための凹部（図示せず）が形成されている。上枠部材３１の中央部には大きな開口部３２が形成されており、裏面側の凹部に嵌め込まれた反応容器デバイス１１の大部分は、この開口部３２を通して露出される。これにより、反応容器デバイスからの効率的な放熱が達成される。一方、上枠部材の表面側には、嵌め込まれた反応容器デバイス１１の透孔１２ａ，１２ｂに対応した位置に、上枠部材を貫通する注入ポート３３ａおよび排出ポート３３ｂが夫々設けられている。これらの注入ポート３３ａおよび排出ポート３３ｂの夫々には、下から円筒状のパッキン３４が挿入される。なお、枠部材３１の大きさは特に限定されないが、この実施例では45mm×37mm×9mmである。
【００２１】
一方、下枠部材４１は、二本の縦枠部材４２および二本の横枠部材４３を組み合わせ構成されている。横枠４３には、透孔１２ａの列および透孔１２ｂの列に対応する位置に凸縁４４が設けられ、凸縁４４は反応容器デバイス１１の底面に当接して、これを支持する。夫々の縦枠４２には二つのネジ孔４５が形成され、また夫々の横枠４３には、中央から外方向に設けた突出部４６にネジ孔４５が設けられている。そして、夫々のネジ孔４５にはネジ４７を挿入し、上枠部材３１の裏面に形成されたネジ孔に螺入することにより、反応容器デバイス１１を上枠部材３１と下枠部材との間に挟み込んで固定し、反応容器モジュールが組み立てられる。即ち、下枠部材４１は、パッキン３４を介して、反応容器デバイス１１を上枠部材３１に結合させるための押さえ板の役割を果たす。その際、下枠部材４１は反応容器デバイス裏面におけるヒータパターン１７および温度センサパターン１６の積層部分と直接接触することになる。従って、ヒータパターン１７で発生した熱を逃がさないようにするためには、熱伝導度の低い材質が好ましいが、熱伝導度の低い材質は熱容量が大きいことが多い。熱容量が大きいと、冷却時の熱分布状態が不均一になってしまう。そこで、この実施例では、下枠部材に凸縁４４を設け、接触面積を最小限にするようにした。凸縁４４はパッキン３４の中心軸の延長上に位置しているので、効率的な固定が可能である。なお、下枠部材４１の材料は特に限定されないが、既述したように、温度センサパターン１６およびヒータパターン１７の部分に直接接触するので、熱伝導度が低く、且つ反応容器デバイスの加熱温度範囲で安定なものでなければならない。このような材料としては、耐熱性の高いポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、セラミック材料が挙げられる。しかし、反応容器デバイス１１を固定するためには強度および高度が高くなければならないので、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、セラミック材料が好適である。この実施例ではポリイミド樹脂を用いた。下枠部材４１の大きさは、上枠部材３１および反応容器デバイス１１の形状に依存し、この実施例では41.4mm×35.4mm×3mmである。
【００２２】
次に、図４を参照して、上記のように組み立てられた反応容器モジュールにおける注入ポート３３ａおよび排出ポート３３ｂの構造を説明する。上枠部材３１と下枠部材４３の間に挟み込まれたシリコン基板１３および蓋体１５は、溝１４からなる反応室を限定している。図示のように、シリコン基板の下面は下枠部材の凸縁４４でのみ下枠部材４３と接触する。注入ポート３３ａまたは排出ポート３３ｂの貫通孔は、図示のように、入口部分が盃状の断面形状を有しており、開口端部が最も広く、最も狭いネック部に向かってテーパしている。ネック部の直径は、後述するピペットチップ先端外径よりも若干大きく、ピペットチップ先端外径が0.8mmの場合は、1.0mm程度が好ましい。ネック部の直下に位置する中央部は、開口端部と略同じ直径を有しており、最も下に位置する脚部は中央部よりも更に広い直径を有している。従って、注入ポートまたは排出ポートを形成する貫通孔は、ネック部と中央部との間の第一の段部と、中央部と脚部との間の第二の段部を有している。そして、貫通孔の下の方から挿入された円筒形のパッキン３４は、その上端部が、注入ポート貫通孔の第一の段部に当接して固定される。図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、円筒状パッキン３４の上端は閉鎖され、下端は開放されている。閉鎖された上端面には十字状の切り込み３５が形成されている。パッキン３５の下端には外方に張り出した凸縁３６が形成されており、この凸縁３５は、注入ポート貫通孔の第二の段部に当接して固定される。パッキン３４の内径は、注入ポート貫通孔のネック部および蓋体１５の透孔１２ａと略同じであるが、その下端部においては、図示のように外側に向けてテーパした内面を有し、内径が広がっている。しかし、内径が外径に等しくなるまでは広がっておらず、パッキン３４は平坦な下端面を有している。従って、パッキン３４の下端開口部の直径は、蓋体１５に形成した透孔１２ａの直径よりも大きいので、パッキン３４と透孔１２ａ，１２ｂとの位置合わせマージンを取ることができる。しかし、パッキン３４と反応容器デバイスの蓋体１５との接触面積を広く取るために、テーパ形状とせず、直管状としてもよい。また、パッキン３４の下端は注入ポート貫通孔の下端から下方に突出しているから、パッキン３４の平坦な下端面のみが反応容器デバイスの蓋体１５の頂面に接触し、上枠体３１は蓋体１５に接触しない。パッキン３４の材料は特に限定されないが、パッキン効果の高いゴム系の樹脂が好ましい。特に、成型製の高いブチルゴム、シリコーンゴムが好適である。この実施例ではシリコーンゴムを用いた。なお、この実施例におけるパッキン３４の大きさは、長さ2.6mm、最大外径2.6mm、最小外径2mm、内径1mmで、切れ込み３５が形成されている部分の肉活は0.3mmで、0.8mmの切れ込みが十字形状に形成されている。
【００２３】
図６は、上記実施例のＤＮＡ増幅装置における回路構成の一例を示している。アタッチメント１にはコントローラ６０が接続される。このコントローラは、反応容器デバイスのヒータパターン１７に接続された電源６１と、アタッチメント１に組み込んだ冷却ファンに接続された電源６２と、反応容器デバイスの温度センサパターン１６に接続されたデジタルマルチプライヤ６３とを具備している。これらは何れもパーソナルコンピュータ６４に接続され、反応容器デバイスで行われるＰＣＲ反応の所定の温度サイクルを実現するように制御される。
【００２４】
次に、上記実施例のＤＮＡ増幅装置の作用について説明する。
【００２５】
この装置を用いてＤＮＡ増幅を行うためには、先ず、必要な成分を含有する同一または異なる種類のＰＣＲ溶液を反応容器デバイスの各反応室１４の中に注入する。注入量は、反応室１４内を完全に充填する量でもよいが、好ましくは透孔１２ａ，１２ｂ付近に若干の空気が残る量とし、この実施例では10〜25μＬである。注入の際は、図６に示すように、ピペットチップ５０を反応容器モジュールの上枠部材３１に形成された注入ポート３３ａの中に挿入する。ピペットチップ５０は、パッキン３４の閉鎖頂面に形成された十字形の切り込み３５を押し開いて侵入し、図示の状態で固定される。このとき、ピペットチップ５０の側面はパッキン３４の切れ込み部３５と良好に密着するので、ＰＣＴ溶液の注入および排出は完全に行うことができる。また、パッキン３４が存在しない場合と比較すると、ピペットチップを圧入試なくても充分な密着性が得られるので、ピペットチップの挿入および取り外しが容易である。注入および排出ポート３３ａ，３３ｂの一方からＰＣＲ試料溶液を注入および排出するときに、他方のポートのパッキン３４の切れ込み３５が加圧空気によって弾性的に上方に若干開放され、これによって切れ込み３５から空気が出入りできる。これによって、注入後のピペットチップの抜き取り、排出時のピペットチップの挿入、または注入中における液の飛散が防止される。その結果、感染の危険を排除すると共に、スムーズなピペットチップの挿脱および穏やかで円滑な液体の移動により、注入および排出時に生じる反応容器内の圧力調節され、支障なくＰＣＲ溶液の注入および排出が行われる。その際に、空気の出入りが不十分な時には、十字状の切れ込み部３５の中心に、小さな貫通孔を形成してもよい。また、パッキンの頂部を完全に開放させてもよい。注入および排出ポート３３ａ，３３ｂの壁の下端は、反応容器入口の外側において、反応容器デバイスの蓋体１５との間でパッキン３４の突出部により封止されているから、両者の間での液漏れを生じることはない。パッキン４３の突出部底面は平坦であるので、蓋体１５の頂面との間の密封性は良好である。
【００２６】
こうしてＰＣＲ試料溶液を反応室内に注入したら、反応容器モジュール１０を図１のようにしてアタッチメント１にセットし、図６のコントローラ６０を動作させる。但し、反応容器モジュール１０をアタッチメント１に設置した後に、ＰＣＲ試料溶液を注入してもよい。コントローラ６０の電源６１は、予め設定された温度サイクルプログラムに従って、反応容器デバイス１１の裏面に形成されたヒータパターン１７に電流を供給して発熱させ、反応容器内のＰＣＲ試料溶液を加熱する。その際、試料溶液から蒸気が発生するが、図４から分かるように、パッキン３４の頂面は閉じているから、外部への蒸気の散逸は制限される。また、パッキン３４は上枠部材３１によって充分に冷却されており、蒸気の殆どはパッキン３４内で凝結するから、外部に漏れることはない。また、注入側透孔１２ａ付近および排出側透孔１２ｂ付近のそれぞれには、反応室としての溝１４に充填されたＰＣＲ溶液で置換されない若干の空気が存在するが、この空気もパッキン３４によって冷却されるので、余分な体積膨張も起き難く、反応室からの液の飛散や蒸気の逃げを有効に防止する。更に、注入側透孔１２ａおよび排出側透孔１２ｂは両者とも同一構造であるため、高温下であっても注入側と排出側の気圧が均等になるので、液量が微量でも反応液は常に反応室１４の中央付近に保持されることになり、反応性を一定に保つことができる利点が得られる。加えて、図４から分かるように、反応容器デバイス１１はその側端面でのみ上枠部材３１と接触し、その頂面（即ち、蓋体１５）はパッキン３４とのみ接触して上枠部材３１とは接触していない。従って、反応容器の熱が上枠部材３１を通って逃げることにより、温度分布が不均一になるのを防止することができる。
【００２７】
ＰＣＲサイクルの温度低下工程では、パーソナルコンピュータ６４の制御により電源６１がオフされ、電源６３がオンされてファンによる空冷が行われる。このとき、反応容器デバイス１１の表面および裏面のかなりの面積が露出されているから、効率的な冷却が達成される。
【００２８】
こうして、上記実施例のＤＮＡ増幅装置を用い、反応容器デバイス１１にＰＣＲ試料溶液を充填して、68℃および92℃の温度に保持する温度サイクル試験を繰り返したところ、図８に示す結果が得られた。この結果から分かるように、非常に精度の高い温度制御を実現することができた。
【００２９】
なお、既述したように、パッキン３４の頂面は場合によっては開放してもよいが、その場合には反応室内のＰＣＲ試料溶液の蒸発によるロスが問題になる。そこで、この場合の対応策としては、図９に示すように、上枠部材３１の上に、注入ポートおよび排出ポート３３ａ，３３ｂを塞ぐための蒸発防止蓋７０を載置するようにするのが好ましい。この蒸発防止蓋としては、例えば金属製の板用いることができる。また、蒸発防止蓋７０を位置決めするために、上枠部材３１の四隅には位置決めブロック３８を突設すると共に、蓋７０の四隅にはこれに対応する切り欠き７２を形成する。これにより、蓋体７０の突出部７１はブロック３８の間の上枠部材表面に載置されて固定され、注入ポートおよび排出ポート３３ａ，３３ｂを塞ぐ。また、蓋７０の突出部は、ロボットアームによる取り扱いを容易にするために、上枠部材３１の外側に張り出すようにするのが好ましい。また、例えば上枠部材の対向する短辺側の頂面レベルを長辺側の頂面レベルよりも低くすることにより、蓋７０と載置面との間にロボットアームが挿入され得る空隙を形成するようにしてもよい。また、ピペットチップの三次元的移動と液の吸排動作を行うようにしたり、反応室内の温度分布をセンサによりモニタリングしたりして、正確且つ連続的な高速化システムを設計してもよい。また、反応容器モジュールは、適宜の十分な洗浄または殺菌処理を施すことによって、繰り返し再使用できるようにすることにより、モジュールの交換を行わないようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、微小な反応容器デバイスの中で複数の細長い反応室を独立に形成したので、精密かつ迅速な温度制御下にＰＣＲ反応を行うことができると共に、各反応容器へのＰＣＲ用溶液の注入および排出が容易なＤＮＡ増幅装置を提供することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、細長い溝状反応室において、高温下であっても注入ポート側と排出ポート側の気圧が均等になるので、液量が微量でもＰＣＲ用溶液は反応室の中央付近に保持され、反応を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例になるＤＮＡ増幅装置の全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１における反応容器モジュール１０の詳細を示す分解斜視図である。
【図３】図２における反応容器（Ａ）を構成する半導体基板および蓋体を示す分解斜視図である。（Ｂ）は、半導体基板の裏面を示す平面図である。（Ｃ）は、半導体基板の溝部分を示す断面図である。
【図４】図２の反応容器モジュールの注入ポート部分を拡大して示す断面図である。
【図５】（Ａ）はパッキンの平面図であり、（Ｂ）はその正面図である。
【図６】図１〜図５の実施例になるＤＮＡ増幅装置の電気回路構成を示す図である。
【図７】図７は、反応容器デバイスにＰＣＲ試料溶液を注入する状態を示す断面図である。
【図８】図８は、図１〜図６の実施例になるＤＮＡ増幅装置の温度サイクル試験の結果を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明によるＤＮＡ増幅装置の他の実施例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１…アタッチメント、２…基台、３…台座、４…台座の頂面、５…中空収納部、６…ピン端子、７…位置決めブロック７、１０…反応容器モジュール、１１…反応容器デバイス、１２ａ…注入側透孔１２ａ、１２ｂ…排出側透孔、１３…半導体基板、１４…溝、１５…蓋体、１６…温度センサパターン、１７…ヒータパターン、１８，１９…端子、２０，２１…ポリイミド膜、３１…上枠部材、３２…開口部、３３ａ…注入ポート、３３ｂ…排出ポート３３ｂ、３４…パッキン３４、３５…十字状の切れ込み、３６…凸縁、３８…位置決めブロック、４１…下枠部材、４２…縦枠部材、４３…横枠部材４３、４４…凸縁４４、４５…ネジ孔、４７…ネジ、５０…ピペットチップ、６０…コントローラ、６１…電源、６２…電源、６３…マルチプライヤ、７０…蒸発防止蓋、７１…突出部、７２…切り欠き
【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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