反応容器およびそれを利用する反応装置および検出装置および反応容器の作製方法
反応容器１０１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材１０２と、検査装置と結合される結合部１０３と、溶液を吸入できる溶液吸入部１０４とを有している。検査装置は、反応容器１０１の結合部１０３に嵌合し得る嵌合部１１１と、嵌合部１１１を通して反応容器１０１の圧力を制御する圧力制御部１１２と、嵌合部１１１を移動可能に支持している二軸ロボット１１３と、サンプル溶液を収容するサンプル容器１１４と、洗浄液を収容する洗浄液容器１１５と、反応容器１０１を収容し得るヒーター１１６と、ヒーター１１６の温度を測定するための測温抵抗体１１７と、ヒーター１１６の温度を制御する温度制御部１１８とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体関連物質の検出に供する反応容器とこの反応容器を用いた反応装置と検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒトを含む多くの生物やイネをはじめとする多くの植物の遺伝子の解析が進められている。最近では、半導体などにＤＮＡを規則正しく配列したＤＮＡチップあるいはＤＮＡマイクロアレイを用いた新規な検査方法が開発されている。この新規な検査方法では、同時に複数の遺伝子を検査することができる。
【０００３】
本出願人は、国際公開第０３／０２７６７３号において、三次元ＤＮＡマイクロアレイを用いた、簡便に短時間で遺伝子を検査し得る遺伝子検査装置を提案している。ここでは、反応液は、多孔質のフィルターを坦体とする三次元ＤＮＡマイクロアレイの反応容器に入れられ、例えば、シリンジポンプによる加圧・減圧によって繰り返し反応部を通過させられる。これにより短時間の内に再現性良く遺伝子検査を行なうことができる。また、国際公開第０３／００５０１３号に多孔質基板を用い、反応液をシリンジまたはピストンで繰り返し反応部を通過させる構造のマイクロアレイが提案されている。
【発明の開示】
【０００４】
しかし、国際公開第０３／０２７６７３号や国際公開第０３／００５０１３号に開示されている装置においては、反応液をマイクロアレイの基板の上方からサンプル溶液を反応容器に分注し、上部から反応状態を観察し、下部からシリンジポンプによる加圧・減圧する構成となっている。このため、人手による分注が必要であり、多数の検体を取り扱う場合には多くの時間を要する。
【０００５】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、多数の検体を容易に高速に取り扱うことが可能な、生体関連物質に関する技術を提供することである。
【０００６】
そのため、本発明の副次的な目的は、そのような生体関連物質に関する技術を提供するための新規な反応容器を提供することである。本発明の副次的な別の目的は、そのような反応容器を利用する反応装置を提供することである。また、本発明の副次的な別の目的は、そのような反応容器を利用する新規な検出装置を提供することである。
【０００７】
本発明は、ひとつには、生体関連物質を検出するための反応容器に向けられている。本発明の反応容器は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材と、液駆動手段と気密に結合できるとともに検出手段と光が漏れないように結合できる結合部と、溶液を吸入できる溶液吸入部とを有しており、結合部と溶液吸入部は三次元基材を間に挟んで結合されている。
【０００８】
本発明は、ひとつには、上記の反応容器を利用する生体関連物質の反応装置に向けられている。本発明の反応装置は、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、サンプル溶液を吸入・排出するための圧力を嵌合部を通して反応容器に伝達する圧力制御手段と、反応容器内のサンプル溶液の温度を調節する温度調節手段とを有している。
【０００９】
本発明は、ひとつには、上記の反応容器を利用する生体関連物質の検出装置に向けられている。本発明の検出装置は、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、反応容器内の三次元基材での生体関連物質の反応を検出する検出手段を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第二実施形態における観察光学系と反応容器の構成を概略的に示している。
【図４】図４は、本発明の第四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している斜視図である。
【図５】図５は、図４に示された温調ユニットとそれに接続された温調器とを示している。
【図６】図６は、本発明の第五実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【図７】図７は、本発明の第六実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。
【図８】図８は、図７に示された検査装置における圧力変化を示している。
【図９】図９は、本発明の第七実施形態における反応容器の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第八実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１１】図１１は、本発明の第十実施形態における検査装置の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された反応容器搬送ガイドを示しており、反応容器が反応容器搬送ガイドの内部に収容されている状態を示している。
【図１３】図１３は、図１１に示された反応容器搬送ガイドを示しており、反応容器が下降され反応容器搬送ガイドから突出している状態を示している。
【図１４】図１４は、本発明の第十一実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１５】図１５は、図１４に示された嵌合部を下方から見た平面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第十二実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１７】図１７は、本発明の第十三実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１８】図１８は、本発明の第十四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１９】図１９は、本発明の第十五実施形態における検査装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図２０】図２０は、図１９に示されたターンテーブルの断面を概略的に示している。
【図２１】図２１は、図１９に示されたサンプル採取装置を概略的に示している。
【図２２】図２２は、図１９に示された反応容器供給装置の周辺部断面を概略的に示している。
【図２３】図２３は、本発明の第十六実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図２４】図２４は、図２３に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２５】図２５は、図２４に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２６】図２６は、図２５に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２７】図２７は、図２６に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２８】図２８は、図２７に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２９】図２９は、本発明の第十七実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図３０】図３０は、図２９に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３１】図３１は、図３０に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３２】図３２は、本発明の第十八実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図３３】図３３は、図３２に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３４】図３４は、図３３に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３５】図３５は、本発明の第十八実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図３６】図３６は、図３５に示された工程によって形成される三次元基材の断面構造を示している。
【図３７】図３７は、図３５に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３８】図３８は、図３７に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３９】図３９は、図３８に示された工程に続く次の工程を示している。
【図４０】図４０は、図３９に示された工程に続く次の工程を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
第一実施形態
本実施形態は、生体関連物質を検出するための新規な反応容器とそれを利用する生体関連物質の検査装置（反応装置と検出装置）に向けられている。
【００１３】
本明細書において、「生体関連物質」とは、動物、植物、微生物などの細胞のみならず、これらに寄生しなければ自ら増殖できないウイルスなどに由来する物質をも含む。生体関連物質は、これらの細胞などより直接抽出・単離された天然形態のもののみならず、遺伝子工学的手法を利用して生産されたもの、化学的に修飾されたものも含む。より具体的には、ホルモン類、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸などが含まれる。
【００１４】
また、「プローブ」とは、上記の生体関連物質に対して特異的に結合する物質を意味し、例えば、ホルモンなどのリガンドとその受容体、酵素とその基質、抗原とその抗体、特定配列を有する核酸とこれに相補的な配列を有する核酸などの関係にある、いずれかが含まれる。
【００１５】
図１は、本発明の第一実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【００１６】
図１に示されるように、反応容器１０１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材１０２と、検査装置と結合される結合部１０３と、溶液を吸入できる溶液吸入部１０４とを有している。
【００１７】
本明細書において、「三次元基材」とは、プローブを固相化する基材のことで、三次元方向に広がりをもち、実質的に液体を通過させることができる構造を有していればどのような材質、構造のものでも使用することができる。例えば、種々のフィルター、多孔質体を使用することが可能である。特に、Ｓｉウエハーをエッチングした多孔質体、中空糸、金属酸化膜、ビーズ、キャピラリーが好ましい。
【００１８】
三次元基材１０２は、標的物質を補足するプローブ分子を直径１２０μｍの円状に複数固相化した反応領域を含んでいる。結合部１０３と溶液吸入部１０４は三次元基材１０２を間に挟んで結合されている。結合部１０３と溶液吸入部１０４は、非光透過性の材料から構成されている。
【００１９】
検査装置は、反応容器１０１の結合部１０３に嵌合し得る嵌合部１１１と、嵌合部１１１を通して反応容器１０１の圧力を制御する圧力制御部１１２と、嵌合部１１１を移動可能に支持している二軸ロボット１１３とを有している。圧力制御部１１２は、圧力を発生する手段と圧力を検知する手段とを有していることが好ましい。
【００２０】
検査装置は、また、サンプル溶液を収容するサンプル容器１１４と、洗浄液を収容する洗浄液容器１１５とを有している。サンプル容器１１４は例えばマイクロタイタープレートで構成される。洗浄液容器１１５は例えばマイクロタイタープレートやボトルで構成される。
【００２１】
反応容器１０１の結合部１０３は開口端を有しており、この結合部１０３の開口端に嵌合部１１１が嵌合されることにより、反応容器１０１が嵌合部１１１に取り外し可能に装着される。嵌合部１１１に装着された反応容器１０１は、圧力制御部１１２と気密に結合される。二軸ロボット１１３は、嵌合部１１１に装着された反応容器１０１を移動し得る。
【００２２】
圧力制御部１１２は、嵌合部１１１に装着された反応容器１０１に圧力を伝達することにより、溶液吸入部１０４を通して、サンプル容器１１４や洗浄液容器１１５からサンプル溶液や洗浄液を反応容器１０１の中に吸入したり、反応容器１０１の中のサンプル溶液や洗浄液を排出したりする。
【００２３】
検査装置は、さらに、ハイブリダイズ反応の際のサンプル温度や洗浄時の洗浄液温度を制御するためのヒーター１１６と、ヒーター１１６の温度を測定するための測温抵抗体１１７と、測温抵抗体１１７で得られる情報に基づいてヒーター１１６の温度を制御する温度制御部１１８とを有している。
【００２４】
ヒーター１１６は、反応容器１０１を収容するための空間を有している。嵌合部１１１に装着された反応容器１０１は、必要に応じて、二軸ロボット１１３により、ヒーター１１６のこの空間の中に移動される。
【００２５】
ヒーター１１６と測温抵抗体１１７と温度制御部１１８は、反応容器１０１内の溶液の温度を調節する温度調節手段を構成している。また、この温度調節手段は、嵌合部１１１と圧力制御部１１２と共働して、ハイブリダイズ反応を促進する反応装置を構成している。
【００２６】
検査装置は、さらに、反応容器１０１内の三次元基材１０２を光学的に観察するための観察光学系１２０を有している。観察光学系１２０は、例えば、蛍光観察光学系である。観察光学系１２０は、可視波長の光を発する光源１２２と、光源１２２から発生した光からサンプル分子に結合させた蛍光物質を励起するための波長を選択的に透過する励起フィルター１２３と、励起フィルター１２３を透過した光を反射するとともに蛍光物質から発生した蛍光を選択的に透過するダイクロイックミラー１２４と、蛍光物質から発生してダイクロイックミラー１２４を透過した蛍光を選択的に透過する蛍光フィルター１２５とを有している。
【００２７】
観察光学系１２０は、さらに、三次元基材１０２上のプローブ分子へのサンプル分子の捕捉を光学的に検出するための対物レンズ１２６と、光源１２２からの光を励起フィルター１２３とダイクロイックミラー１２４を通して三次元基材１０２に導く照明光学系１２７と、対物レンズ１２６で取り込んだ三次元基材１０２からの光を結像するための結像光学系１２８と、結像光学系１２８で結像される光学像を電気信号に変換するＣＣＤカメラ１２９とを有している。
【００２８】
結合部１０３は、三次元基材１０２から離れるにつれて径が広がるテーパー状の内面を有している。結合部１０３は、嵌合部１１１が挿入される開口端を有し、その開口端と三次元基材１０２との間のテーパー角度は、対物レンズ１２６のＮＡよりも大きい。これにより、三次元基材１０２上の反応領域からの光は、けられることなく集光され得る。
【００２９】
以下、本実施形態の検査装置の動作について通常の検査工程に従って説明する。
【００３０】
（１）準備
生物試料から核酸を抽出し、ＦＩＴＣなどの蛍光物質で標識した後、バッファ溶液に溶解する。
【００３１】
溶解したサンプル溶液をサンプル容器１１４に分注した上、サンプル容器セット位置に設置する。
【００３２】
合わせて洗浄液を洗浄液容器１１５に分注して、洗浄液容器セット位置に設置する。
【００３３】
反応容器１０１を所定位置にセットする。
【００３４】
（２）サンプル溶液の吸引
反応容器１０１を嵌合部１１１に装着する。
【００３５】
圧力制御部１１２により嵌合部１１１を介して反応容器１０１の内部を減圧してサンプル容器１１４からサンプル溶液を吸引する。反応容器の溶液吸入部１０４は、図に示したように、固相化担体より下の部分がテーパー状になっていると、マイクロタイタープレートなどから特にサンプル溶液を吸引する時に、溶液の残留量が少なくなるので好ましい。また、サンプル溶液を吸引後、エア層を吸引すると、温度制御部への移動時にサンプル溶液が反応容器から垂れることがなく、さらに、サンプル溶液を三次元基材の上下に移動させるときにもサンプル溶液が反応容器から垂れることがないので好ましい。
【００３６】
（３）温度制御部（ヒーター）への反応容器の移送
ヒーター１１６の凹部に反応容器１０１を密着するように取り付ける。
【００３７】
（４）ハイブリダイズ
ヒーター１１６を所望の温度に制御する。
【００３８】
圧力制御部１１２による反応容器１０１の内部の加圧と減圧を繰り返し行なって、三次元基材１０２の上下にサンプル溶液を動かしてプローブとサンプル溶液に含まれている核酸をハイブリダイズさせる。
【００３９】
（５）洗浄
ハイブリダイゼーション反応が終了した後、圧力制御部１１２により嵌合部１１１を介して反応容器１０１の内部を加圧してサンプル溶液をサンプル容器１１４に廃棄する。
【００４０】
圧力制御部１１２により嵌合部１１１を介して反応容器１０１の内部を減圧して洗浄液を洗浄液容器１１５から吸引する。
【００４１】
圧力制御部１１２による反応容器１０１の内部の加圧と減圧を繰り返し行なって、洗浄液で三次元基材１０２を洗浄し、プローブ分子に結合しなかったサンプル溶液に含まれている核酸を洗い流す。
【００４２】
（６）結合解除
反応容器１０１を嵌合部１１１から外して三次元基材１０２を露出させる。
【００４３】
（７）反応結果読取
反応容器１０１の上方に観察光学系１２０を配置する。励起光を照射して、三次元基材１０２上のプローブスポットからの光をＣＣＤカメラ１２９によって電子画像データとして撮影し、画像やプローブスポットの光量のデータを保存する。
【００４４】
（８）検査結果
この保存されたデータを解析し、サンプル溶液に含まれている核酸の発現状態や変異、多型などを検査する。
【００４５】
本実施形態によれば、ひとつの圧力制御部１１２によって、サンプル溶液および洗浄液などの生体関連物質の検査に必要な溶液を各容器から吸引することができるとともに、サンプル溶液と多孔質体を効率良く接触させるためにサンプル溶液を移動させることができる。つまり、サンプル溶液や洗浄液の分注機構とサンプル溶液の駆動機構とが共通化されている。このため、装置構成が簡素化されている。
【００４６】
本実施形態において、サンプル溶液や洗浄液などの生体関連物質の検査に必要な溶液をマイクロタイタープレートに入れる構成であるとよい。つまり、サンプル容器１１４と洗浄液容器１１５とがマイクロタイタープレートで構成されているとよい。その場合、高速に多数のサンプルの検査を行なうことが可能となる。
【００４７】
反応容器１０１は、実質的に光が透過しないので、蛍光や化学発光などの光による検査を行なう場合は、遮光手段を特別に準備する必要がなくなり好ましい。特に、蛍光を被検物質に標識して検出する場合は、プローブとの反応中も遮光する必要があるので、反応容器１０１に遮光機能があることは特に好ましい。材質は、実質的に遮光できれば特に制限がないが、取り扱う溶液に対する化学的な耐性と耐熱性とから、結晶性の樹脂が好ましい。結晶性樹脂は、例えば、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド系合成樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンなどがあげられる。これらは、安価で、容易にカーボン粒子を含有させることが可能であり、容易に成型可能であるので好ましい。特に、カーボン粒子を含有したポリプロピレンとポリアセタールは十分な遮光機能を付与することが可能でありさらに好ましい。さらに、ポリアセタールは成型する型からの転写性が高く、寸法精度が高い反応容器を作製することができるので特に好ましい。
【００４８】
さらに、反応容器１０１の結合部１０３の内面はテーパーを有しており、結合部１０３の開口端と三次元基材１０２の間のテーパー角度が、対物レンズ１２６のＮＡよりも大きくなっていると、プローブの担体である三次元基材１０２に形成されているスポットからのシグナルをすべて受光できるので好ましい。光学系が大きくなる過ぎることなく、効率よくスポットからのシグナルをすべて受光できるには、観察光学系１２０のＮＡと反応容器１０１の結合部１０３の内面のテーパー角が実質的に等しいことが特に好ましい。
【００４９】
このようなテーパーを有する反応容器１０１は、樹脂を用いると成型により大量に生産することが可能であり、樹脂の厚さは０．１〜０．２ｍｍ程度以下でも十分な強度を有する容器を作製できるので、熱容量が小さくなり、温度の応答性が高くなるので精度良く生体関連物質の検査を行なうことができる。
【００５０】
反応容器１０１の三次元基材１０２を配置する部分の直径は１〜６ｍｍであることが好ましい。臨床検査においては、検査項目数よりスポット数が１０〜２５０程度であると考えられる。例えば、一塩基多型を３０個所程度検査を行なう場合、一個所の一塩基多型に対して８種類のプローブが必要になる場合があるので、２４０種類のプローブが必要となる。従って、このプローブを三次元基材に固相化するとき、三次元基材を配置する部分の検査容器の直径が１〜６ｍｍであれば、１０〜２５０程度のスポットを効率よく配置することが可能となるので好ましい。
【００５１】
また、被検物質である生体関連物質は、血液や組織からサンプリングして抽出を行なう。従って、サンプリングできる量が限られている。できるだけ少量で検査できることが望まれるが、サンプル溶液の体積が少ないと、反応段階で反応に適切な３０℃〜６０℃程度の所定の温度にすることが多いため、サンプル溶液の蒸発が検査結果に影響を与える可能性がある。さらに、再現性良く生体関連物質の反応および検出を行なうためには、溶液の移動や温度の保持、溶液の蒸発を考慮すると、ある程度の容量が必要であり、１０〜１００μＬであると、再現性良く生体関連物質の反応および検出を行なうことができる。そのため、最終的に調整が終了したサンプル溶液の体積は１０〜１００μＬであることが好ましい。このサンプル溶液を収容し、十分に三次元基材１０２とサンプル溶液とを接触させ、プローブとの反応を効率よく行なうには、反応容器１０１の実質的な容量が１０〜１００μＬであると好ましい。
【００５２】
サンプル溶液がマイクロタイタープレートに収容されていると、非常に短時間で反応や検出を行なうことが可能となる。ハイスループットでの検査を行なうことができる。
【００５３】
第二実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図２は、本発明の第二実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。図２において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５４】
本実施形態における嵌合部１３０は、三次元基材１０２を光学的に観察するための観察光学系を含んでいる。つまり、嵌合部１３０は、三次元基材１０２の光学像を形成するための結像光学系１３１と、結像光学系１３１によって形成された三次元基材１０２の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ１３２と、サンプル分子に結合させた蛍光分子を励起することができる波長の光を発するＬＥＤ１３３とを備えている。
【００５５】
嵌合部１３０は、特に図示されていないが、第一実施形態の嵌合部１１１と同様に、圧力制御部１１２（図１参照）と連結されている。従って、圧力制御部１１２によって反応容器１０１の内部を反応容器１０１加圧したり減圧したりすることも可能である。
【００５６】
本実施形態の検査装置では、嵌合部１３０の中に観察光学系が設けられているため、反応容器１０１を嵌合部１３０から取り外すことなく、反応容器１０１内の三次元基材１０２を光学的に観察することができる。
【００５７】
さらに、嵌合部１３０は、第一実施形態の嵌合部１１１と同様に、圧力制御部１１２からの圧力を反応容器１０１に伝達し得るため、サンプル溶液を駆動させながら、反応状態の変化を観察することも可能である。プローブごとに最適な条件で測定を行なうために、ある条件で測定を行なった後に、別の条件で測定を行なう。例えば、あるプローブは４０℃で測定を行ない、別のプローブでは６０℃で測定を行なう場合など、温度を変更したり、反応条件を変更したりしながら測定を行なう場合に特に好ましい。また、経時的な変化を測定して、適切な反応時間を求めることも可能である。
【００５８】
第三実施形態
本実施形態は、第一実施形態の観察光学系に代えて適用可能な別の観察光学系に向けられている。図３は、本発明の第二実施形態における観察光学系と反応容器の構成を概略的に示している。図２において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５９】
本実施形態の観察光学系１２０Ａは、第一実施形態の観察光学系１２０の光学要素と機能的に同様の光学要素を含んでいる。さらに、観察光学系１２０Ａは、反応容器１０１の結合部１０３に嵌合し得るスリーブ１６０を有している。スリーブ１６０は、非光透過性の材料から構成されている。スリーブ１６０の中には対物レンズ１２６が収容され保持されている。
【００６０】
このため、観察光学系１２０Ａの光学要素はいずれも、機能的には第一実施形態の観察光学系１２０の光学要素と同様であるが、その大きさは第一実施形態の観察光学系１２０の光学要素に比べて非常に小さい。
【００６１】
本実施形態では、反応容器１０１内の三次元基材１０２の観察は、対物レンズ１２６を収容しているスリーブ１６０が反応容器１０１の結合部１０３に嵌合された状態で行なわれる。
【００６２】
本実施形態では、対物レンズ１２６を収容しているスリーブ１６０が反応容器１０１の結合部１０３に嵌合されるため、三次元基材１０２と対物レンズ１２６の間の空間が良好に光学的に遮断される。このため、観察光学系１２０Ａへの外乱光の入射が良好に防止される。従って、測定精度が向上する。
【００６３】
第四実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図４は、本発明の第四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している斜視図である。図５は、図４に示された温調ユニットとそれに接続された温調器とを示している。図４と図５において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００６４】
本実施形態の検査装置は、図４に示されるように、反応容器１０１を収容するためのラック１４１と、サンプル溶液や洗浄液を収容するためのマイクロプレート１４２と、ラック１４１を位置決めして載置できるラック収容部１４３とマイクロプレート１４２を載置するマイクロプレート収容部１４４を有するベース１４５と、反応容器１０１に嵌合し得る第一実施形態と同様の嵌合部１１１と、嵌合部１１１を移動可能に支持しているＸＹＺロボット１４６と、反応容器１０１内の溶液の温度を調節するための温調ユニット１４７とを有している。
【００６５】
ラック１４１は、少なくとも反応容器１０１を収容し得ればよいが、より好ましくは、複数の反応容器１０１を収容し得るとよい。
【００６６】
嵌合部１１１は、特に図示されていないが、第一実施形態の嵌合部１１１と同様に、圧力制御部１１２（図１参照）と連結されている。また、図４には、検査装置がただ一つの嵌合部１１１を有しているように描かれているが、より好ましくは、複数の反応容器１０１を同時に操作し得るように、検査装置は複数の嵌合部１１１を有していてもよい。
【００６７】
温調ユニット１４７は、図５に示されるように、反応容器１０１を実質的に接触して収容し得る凹部１５０を有している。凹部１５０は、反応容器１０１内の溶液の移動を妨げないように下部端部の穴を介して外部とつながっている。また、温調ユニット１４７は、温度調節のためのペルチェ素子１４８と、温度検出のための熱電対１４９とを有している。ペルチェ素子１４８と熱電対１４９は共に、温調ユニット１４７の温度を制御する温調器１５１と電気的に接続されている。温調器１５１は、熱電対１４９で得られる情報に基づいて、ペルチェ素子１４８の駆動を制御する。
【００６８】
さらに、本実施形態の検査装置は、図４に示されるように、第三実施形態と同様の観察光学系１２０Ａと、これを移動可能に支持しているＸＹＺロボット１５６とを有している。図４には、検査装置がただ一つの観察光学系１２０Ａを有しているように描かれているが、複数の反応容器１０１を同時に観察し得るように、検査装置は複数の観察光学系１２０Ａを有していてもよい。
【００６９】
以下、本実施形態の検査装置の動作について通常の検査工程に従って説明する。
【００７０】
（１）ラック１４１に検査対象の反応容器１０１を配置する。
【００７１】
（２）準備したサンプル溶液と洗浄液とをマイクロプレート１４２に分注する。
【００７２】
（３）反応容器１０１を載置したラック１４１をラック収容部１４３に設置する。
【００７３】
（４）溶液を分注したマイクロプレート１４２をマイクロプレート収容部１４４に設置する。
【００７４】
（５）ＸＹＺロボット１４６によりラック１４１に載置された目的の反応容器１０１に嵌合部１１１を嵌合させる。
【００７５】
（６）ＸＹＺロボット１４６により反応容器１０１が装着された嵌合部１１１を移動させて、マイクロプレート１４２の決められたウェルから溶液を吸入できる位置に反応容器１０１を位置決めする。
【００７６】
（７）圧力制御部１１２（図１参照）により反応容器１０１内を減圧してマイクロプレート１４２のウェルからサンプル溶液を吸入する。
【００７７】
（８）ＸＹＺロボット１４６により反応容器１０１が装着された嵌合部１１１を移動させて、反応容器１０１を温調ユニット１４７の凹部１５０の中に配置する。温調器１５１により温調ユニット１４７の温度をハイブリダイズ反応に適した温度に調節する。
【００７８】
（９）圧力制御部１１２により反応容器１０１内の加圧・減圧を繰り返し行なって、溶液を三次元基材１０２を介して上下に駆動し、サンプルと反応領域のプローブとハイブリダイズ反応させる。
【００７９】
（１０）反応が終了した後、ＸＹＺロボット１４６により反応容器１０１が装着された嵌合部１１１を移動させて、マイクロプレート１４２の元のウェルに反応容器１０１を位置決めし、圧力制御部１１２により反応容器１０１内を加圧して、元のウェルにサンプル溶液を排出する。
【００８０】
（１１）ＸＹＺロボット１４６により、マイクロプレート１４２の洗浄液の分注されたウェルに反応容器１０１を位置決めする。
【００８１】
（１２）反応容器１０１内を減圧して、洗浄液を反応容器１０１に吸引する。
【００８２】
（１３）反応容器１０１内の加圧・減圧を繰り返し行なって、適当な回数だけ洗浄液を駆動する。
【００８３】
（１４）反応容器１０１内を加圧して、元のウェルに洗浄液を排出する。
【００８４】
（１５）ＸＹＺロボット１４６により、反応の終了した反応容器１０１をラック１４１に戻す。
【００８５】
（１６）（５）から（１５）までの作業をラック１４１に収容された検査対象の反応容器１０１のすべてに対して繰り返し実行する。
【００８６】
（１７）ＸＹＺロボット１５６により観察光学系１２０Ａを移動させて、処理済みの反応容器１０１に観察光学系１２０Ａを上方から嵌合させ、三次元基材１０２上の反応領域の蛍光強度を検出する。
【００８７】
（１８）（１７）の作業を検査対象の処理済みの反応容器１０１のすべてに対して繰り返し実行する。（１７）の作業は、好ましくは、一つの反応容器１０１に対して（５）から（１５）までの作業が終了するたびに行なうとよい。
【００８８】
本実施形態によれば、ハイブリダイズ反応と検出を別々に行ない、シーケンシャルに処理を行なうことができるので、多量のサンプルに関する実験や検出を高速に行なうことができる。
【００８９】
第五実施形態
本実施形態は、生体関連物質を検出するための新規な反応容器とそれを利用する生体関連物質の検査装置に向けられている。
【００９０】
図６は、本発明の第五実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【００９１】
図６に示されるように、反応容器１７１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材１７２と、検査装置と結合される結合部１７３と、溶液を吸入できる溶液吸入部１７４とを有している。三次元基材１７２は、第一実施形態の三次元基材１０２と同様の部材である。結合部１７３と溶液吸入部１７４は共にカーボン粒子を含有した樹脂材料、例えば、カーボン含有ポリプロピレンで作られている。このため、反応容器１７１の筐体（すなわち結合部１７３と溶液吸入部１７４）は導電性を有している。
【００９２】
検査装置は、反応容器１７１が装着される嵌合部１８１と、嵌合部１８１を移動させるためのＸＹＺロボットとを有している。嵌合部１８１は導電性であり、電圧測定用電極を有している。ＸＹＺロボットは、嵌合部１８１を支持しているアーム１８２と、アーム１８２をＺ方向に移動可能に支持している直動ガイド１８３と、アーム１８２に係合しているボールネジ１８６と、ボールネジ１８６を駆動するための制御用モーター１８５とを含んでいる。ボールネジ１８６は、制御用モーター１８５の回転運動をアーム１８２のＺ方向の直線運動に変換する。
【００９３】
検査装置はさらに、サンプル溶液や洗浄液などの検査に必要な溶液を収容する容器１９１と、容器１９１を収容するラック１９３とを有している。容器１９１とラック１９３は共に導電性であり、ラック１９３は電圧測定用電極を有している。
【００９４】
検査装置はさらに、嵌合部１８１とラック１９３の間に交流電圧を印加するための交流電源２０１と、交流電源２０１の両端の電圧を測定するための電圧計２０１と、嵌合部１８１とラック１９３の間に流れる電流を測定するための電流計２０５と、制御用モーター１８５を駆動するモータードライバー２０４と、モータードライバー２０４を制御するための制御装置２０３とを有している。制御装置２０３は、電圧計２０１で測定される電圧値と電流計２０５で測定される電流値とからインピーダンスを求め、これに基づいてモータードライバー２０４をフィードバック制御する。
【００９５】
以下、本実施形態の検査装置の動作について説明する。続く説明では容器１９１にサンプル溶液が収容されているものとする。
【００９６】
嵌合部１８１とラック１９３の間のインピーダンスを測定しながら、反応容器１７１を容器１９１に収容されているサンプル溶液の液面に向かって下降させていく。
【００９７】
インピーダンスは、反応容器１７１がサンプル溶液の液面に近づくにつれて低下する。インピーダンスがしきい値より小さくなったら反応容器１７１の下降速度を小さくする。
【００９８】
さらに下降を続けて、反応容器１７１がサンプル溶液に接触するとインピーダンスが急激に変化するので、ここを液面位置とする。反応容器１７１は、所定量のサンプル溶液を吸引できるだけの距離を、この液面位置からさらに降下、停止させられる。この位置に達した後、図示しない圧力制御部によって、サンプル溶液の吸引を開始する。インピーダンスをモニターしておけば、吸引が確実に行なわれていることが分かる。インピーダンスが急激に変化するような場合は、吸引に不良があることになるので、例えば、さらに、反応容器を降下させて吸引を継続することができる。
【００９９】
別の方法として、反応容器１７１がサンプル溶液に接触するとインピーダンスが急激に変化するので、ここを液面位置とする。反応容器１７１は、所定量の距離を、この液面からさらに降下、停止させられる。この位置に達した後、図示しない圧力制御部によって、サンプル溶液の吸引を開始する。さらにサンプル溶液を吸引しながら、吸引体積と反応容器の容量から計算することができる液面移動量に従って、反応容器１７１を降下させていく。このとき、インピーダンスを測定し、液面に反応容器が接触していることを確認する。
【０１００】
本実施形態では、液面を検知することにより反応容器１７１が液面に進入する速度を適切に制御することができる。これにより、吸引対象の溶液の飛散を防止することができる。さらに、液面を確認しながら吸引することができるので、確実に溶液を吸引することができる。
【０１０１】
結合部１７３と溶液吸入部１７４が黒色のカーボンを含有しているので、遮光することができる。
【０１０２】
第六実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図７は、本発明の第六実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。図７において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１０３】
検査装置は、図７の左側に示されるように、反応容器１０１が装着される嵌合部２１１と、負の圧力を発生する圧力制御部２１３と、嵌合部２１１と圧力制御部２１３とを流体的に接続している管路２１２と、管路２１２に設けられた圧力制御弁２１４と、圧力制御弁２１４と嵌合部２１１の間の管路２１２の圧力を測定する圧力測定手段２１５と、圧力測定手段２１５で得られる情報に基づいて圧力制御弁２１４を制御する圧力制御装置２１６とを有している。
【０１０４】
圧力制御部２１３により管路２１２に負の圧力を与え、サンプル容器１１４からサンプル溶液を吸引しながら圧力計で管路２１２の圧力変化を測定する。図７の中央に示されるようにサンプル溶液が三次元基材１０２に接触すると、図８に示されるように圧力がさらに低下を始めるので、サンプル溶液が三次元基材１０２に接触するまで吸引を続ける。三次元基材１０２にサンプル溶液が接触したら、圧力制御弁２１４により管路２１２を大気圧に開放するとともに、図７の右側に示されるように反応容器１０１の吸引口をプラグ２１７で密閉する。さらに負の圧力をかけるとサンプル溶液は三次元基材１０２を通過して三次元基材１０２の上部に移動する。このとき三次元基材１０２の下部の圧力は負圧になっているので、次いで、圧力制御弁２１４により管路２１２を大気開放することにより、三次元基材１０２の下にサンプル液が移動する。
【０１０５】
本実施形態によれば、負圧源だけからなる圧力制御部２１３によってサンプル溶液を駆動（吸引と移動）できるので、装置構成が簡略化できる。また、定常状態においては、三次元基材１０２の両側の圧力差がないので、三次元基材１０２が割れにくい。
【０１０６】
第七実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器に代えて適用可能な別の反応容器に向けられている。図９は、本発明の第七実施形態における反応容器の断面図である。
【０１０７】
図９に示されるように、反応容器２２１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材２２２と、検査装置の嵌合部１１１に結合される結合部２２４と、溶液を吸入できる溶液吸入部２２３と、溶液吸入部２２３の内部に設けられたごみ除去のためのフィルター２２５とを有している。
【０１０８】
三次元基材２２２は第一実施形態の三次元基材１０２と同等物であり、また結合部２２４と２２３もそれぞれ第一実施形態の結合部１０３と溶液吸入部１０４と同等物であり、それらの詳しい説明は省略する。フィルター２２５は通過する溶液をろ過する働きを有している。
【０１０９】
反応容器２２１に溶液が吸引されると、溶液はフィルター２２５を通過することによりろ過される。
【０１１０】
本実施形態では、反応容器２２１がフィルター２２５を備えているので、使用前にごみ除去のために溶液をろ過する必要がない。
【０１１１】
フィルター２２５は、好ましくは三次元基材２２２と同程度の径の孔を有しているとよく、より好ましくは同じ材料で構成されているとよい。その場合、三次元基材２２２へのごみの付着がより好適に防止される。
【０１１２】
第八実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１０は、本発明の第八実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１０において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１１３】
図１０に示されるように、検査装置は、反応容器１０１が装着される嵌合部２３１と、正の圧力と負の圧力を発生するための圧力制御部２３４と、嵌合部２３１と圧力制御部２３４を流体的に接続している圧力伝達用管路２３２と、圧力伝達用管路２３２に設けられたバルブ２３３と、洗浄液を収容するための洗浄液タンク２３６と、洗浄液タンク２３６を加圧するためのポンプ２３９と、洗浄液タンク２３６とポンプ２３９を流体的に接続しているチューブ２３８と、嵌合部２３１と洗浄液タンク２３６を流体的に接続している洗浄液供給用管路２３５と、洗浄液供給用管路２３５に設けられたバルブ２３７とを有している。
【０１１４】
サンプル溶液を収容したサンプル容器１１４を所定の位置にセットする。バルブ２３７を閉じた状態で反応容器１０１を嵌合部２３１に装着する。図示しない直動機構により反応容器１０１をサンプル容器１１４に向けて降下させて、反応容器１０１の先端をサンプル容器１１４に収容した溶液を吸引できる位置に停止させる。圧力制御部２３４から圧力伝達用管路２３２を介して負の圧力を伝達し、所要量の溶液を反応容器１０１に吸引する。図示しない直動機構により反応容器１０１をサンプル容器１１４から引き上げ、溶液面から離す。圧力制御部２３４により正の圧力と負の圧力を交互に作用させて所定の回数だけサンプル溶液を三次元基材１０２の上下に移動させる。
【０１１５】
圧力制御部２３４により正の圧力をかけてサンプル溶液を三次元基材１０２の下に移動させる。バルブ２３３を開いて大気圧開放した後、バルブ２３７を開き、ポンプ２３９により洗浄液タンク２３６を加圧して、三次元基材１０２の上方から洗浄液タンク２３６の洗浄液を供給する。バルブ２３７を閉じ、圧力制御部２３４により反応容器１０１に正の圧力をかけて、洗浄液ごとサンプル溶液を三次元基材１０２の下方に移動させる。洗浄を繰り返す場合は、溶液排出と洗浄液供給を交互に実行する。
【０１１６】
第一実施形態で示したように、ハイブリダイズ反応に使用されなかった核酸を洗い流すためには、サンプル溶液を反応容器から排出する必要があるが、使用する各種溶液（サンプル溶液や洗浄液）の三次元基材に対する表面張力が大きい場合には、嵌合部から正の圧力を与えて溶液を排出しようとした場合、三次元基材の端面に溶液の液面が一致したところで、表面張力によって溶液が移動しなくなってしまう。このため、表面張力が大きい場合には、上方からの圧力によってサンプル溶液を反応容器から排出できないので、核酸を洗い流すことができなくなる。しかし、本実施形態によれば、洗浄液を上方から供給するようにしているため、順次サンプル溶液を希釈しながら洗浄することができるようになる。
【０１１７】
第九実施形態
本実施形態は、第一実施形態における反応装置の駆動に向けられている。従って、装置構成は第一実施形態と同じである。
【０１１８】
第一実施形態では、検査装置を構成する反応装置と検出装置は別体で構成されている。このため、反応終了後に反応容器１０１を反応装置の嵌合部１１１から取り外す必要がある。
【０１１９】
本実施形態では、反応容器１０１を反応装置の嵌合部１１１から取り外す際、圧力制御部１１２により三次元基材１０２の上部の圧力を正の圧力にする。すなわち、大気圧に開放されるまでの体積変化をＶ１とすると、Ｐ１＝（Ｖ０＋Ｖ１）／Ｖ１＊Ｐ０なる圧力以上にする。その後、反応容器１０１を取り外し、検出装置により撮像を行なう。
【０１２０】
本実施形態によれば、反応容器１０１を取り外す際に、溶液が三次元基材１０２の上部に上がってこない。このため、検出装置による撮像の際に反応容器１０１の下部に溶液が保持されたまま撮影されるので、液面による結像状態の擾乱がなくなる。その結果、信号を少ないノイズで取得できる。
【０１２１】
第十実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１１は、本発明の第十実施形態における検査装置の斜視図である。図１２と図１３は、図１１に示された反応容器搬送ガイドを示しており、図１２は反応容器が反応容器搬送ガイドの内部に収容されている状態を示し、図１３は反応容器が下降され反応容器搬送ガイドから突出している状態を示している。図１２と図１３において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１２２】
図１１に示されるように、検査装置は、複数の反応容器１０１を収容し得る反応容器ラック２４２と、反応容器１０１を保持し得る反応容器搬送ガイド２４７と、反応容器ラック２４２と反応容器搬送ガイド２４７を移動させるためのＸＹＺロボット２４１と、サンプル容器１１４と洗浄液容器１１５を収容した容器ラック２４４と、反応容器１０１内の三次元基材１０２の反応を検出する検出装置２４６とを備えている。
【０１２３】
図１２と図１３に示されるように、反応容器搬送ガイド２４７は、反応容器１０１が装着される嵌合部２５１と、嵌合部２５１を支持しているアーム１８２と、アーム１８２をＺ方向に移動可能に支持している直動ガイド１８３と、アーム１８２に係合しているボールネジ１８６と、ボールネジ１８６を駆動するための制御用モーター１８５とを有している。
【０１２４】
さらに反応容器搬送ガイド２４７は、アーム１８２に取り付けられたラック２６１と、ラック２６１に係合しているピニオン２６２と、ピニオン２６２に係合しているラック２６３と、ラック２６３の下端部にヒンジ２６４を介して連結されている溶液受け２６５と、溶液受け２６５を案内するためのピン２６６とを有している。
【０１２５】
嵌合部２５１に装着された反応容器１０１は、第五実施形態と同様に、制御用モーター１８５によって上下に移動される。嵌合部２５１の上下動に連動して、嵌合部２５１を支持しているアーム１８２に取り付けられたラック２６１も上下に移動する。ラック２６１の上下動に連動して、ラック２６３はラック２６１と逆方向に上下動する。さらにラック２６３の上下動に連動して、溶液受け２６５は、ピン２６６に案内されながら、ヒンジ２６４との連結部が上下に移動する。
【０１２６】
このため、図１２に示されるように、反応容器１０１が反応容器搬送ガイド２４７の内部に収容されている状態では、溶液受け２６５は反応容器１０１の下方に位置している。この状態では、反応容器１０１から垂れた溶液は、溶液受け２６５に収容される。
【０１２７】
反応容器１０１が下降されるにつれて、ラック２６１は下降し、反対にラック２６３は上昇し、溶液受け２６５は傾きながら上方に移動する。そして、図１３に示されるように、反応容器１０１が下降され反応容器搬送ガイド２４７から下方に突出している状態では、溶液受け２６５は反応容器１０１の側方に完全に退避される。
【０１２８】
溶液受け２６５は、図１３に示される状態において、収容した溶液がこぼれ落ちない形状をしているとよい。溶液受け２６５は、好ましくは、収容した溶液を吸収して保持しておく吸収部材を有しているとよい。また溶液受け２６５は容易に交換可能である。
【０１２９】
本実施形態によれば、反応容器１０１から垂れた溶液が溶液受け２６５に収容されるので、検査装置が溶液で汚されない。
【０１３０】
第十一実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１４は、本発明の第十一実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１５は、図１４に示された嵌合部を下方から見た平面図である。
【０１３１】
本実施形態は基本的に第二実施形態に似ており、反応容器１０１が装着される嵌合部２７１が、三次元基材１０２を光学的に観察するための観察光学系を含んでいる。つまり嵌合部２７１は、図１４と図１５に示されるように、三次元基材１０２の光学像を形成するための結像レンズ２７２と、結像レンズ２７２によって形成された三次元基材１０２の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ２７３とを有している。また検査装置は、図１４に示されるように、ＣＣＤ２７３からの信号を取り込みデジタルデータに変換する画像取り込み装置２７４を有している。さらに嵌合部２７１、図１５に示されるように、三次元基材１０２に残る蛍光分子を励起する光を発する照明光学系２７６を備えている。
【０１３２】
さらに検査装置は、図１４に示されるように、正の圧力と負の圧力を発生するための圧力制御部２７９と、嵌合部２７１と圧力制御部２７９を流体的に接続している圧力伝達用管路２７８と、圧力伝達用管路２７８に設けられたバルブ２８０と、洗浄液を収容するための洗浄液タンク２８２と、洗浄液タンク２８２を加圧するためのポンプ２８５と、洗浄液タンク２８２とポンプ２８５を流体的に接続しているチューブ２８４と、嵌合部２７１と洗浄液タンク２８２を流体的に接続している洗浄液供給用管路２８１と、洗浄液供給用管路２８１に設けられたバルブ２８３と、洗浄液供給用管路２８１の端部に設けられた洗浄ノズル２８６とを有している。
【０１３３】
嵌合部２７１に反応容器１０１を装着する。圧力制御部２７９により負の圧力を発生させ、バルブ２８０を開いて、反応容器１０１にサンプル溶液を図示しないサンプル容器から吸引する。圧力制御部２７９により正の圧力と負の圧力を交互に作用させてサンプル溶液を三次元基材１０２の上下に駆動する。溶液駆動終了後、バルブ２８０を開いて反応容器１０１を大気圧に開放する。
【０１３４】
続いて、嵌合部２７１の下端部を洗浄するため、バルブ２８３を開き、洗浄液ポンプ２８５により洗浄液タンク２８２を加圧して、洗浄液タンク２８２から洗浄液を嵌合部２７１に送る。嵌合部２７１に送られた洗浄液は、洗浄ノズル２８６によって嵌合部２７１の下端部に噴射され、嵌合部２７１の下端部を洗浄する。
【０１３５】
洗浄後、バルブ２８３を閉じる。さらに、バルブ２８０を開き、圧力制御部２７９により正の圧力を発生させて、洗浄液を三次元基材１０２の下に移動させる。その後、ＣＣＤ２７３によって画像を取得する。
【０１３６】
本実施形態によれば、結像レンズ２７２が曇ったり汚れたりしても、結像レンズ２７２を洗浄することにより安定して撮影することができる。
【０１３７】
第十二実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１６は、本発明の第十二実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【０１３８】
図１６に示されるように、検査装置は、反応容器１０１が装着される嵌合部１１１と、反応容器１０１の温度を制御するためのヒーター２９１と、ヒーター２９１の温度を測定するための温度センサー２９２と、温度センサー２９２で得られる情報に基づいてヒーター２９１の温度を制御する温度制御装置２９３とを有している。
【０１３９】
本実施形態では、反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４はＰＰで構成され、その線膨張係数は約６×１０−５である。また嵌合部１１１は高密度ＰＥで構成され、その線膨張係数は約１×１０−４である。つまり、嵌合部１１１の線膨張係数が反応容器１０１の結合部１０３のそれよりも大きい。
【０１４０】
ヒーター２９１によって反応容器１０１を加温した際、嵌合部１１１もまた加温される。加温により反応容器１０１の結合部１０３が膨張し、その開口端の径が広がる。しかし、嵌合部１１１の線膨張係数は結合部１０３のそれよりも大きいので、嵌合部１１１は開口端の拡張よりも大きく膨張する。
【０１４１】
従って、本実施形態によれば、反応容器１０１を温調する間、反応容器１０１と嵌合部１１１の間は気密に保持される。
【０１４２】
第十三実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１７は、本発明の第十三実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１７において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１４３】
図１７に示されるように、検査装置は、ヒーター２９１と温度センサー２９２に加えて、反応容器１０１が装着される嵌合部３０１と、嵌合部３０１の温度を制御するためのヒーター３０２と、嵌合部３０１の温度を測定するための温度センサー３０３と、温度センサー２９２で得られる情報に基づいてヒーター２９１の温度を制御するとともに温度センサー３０３で得られる情報に基づいてヒーター３０３の温度を制御する温度制御装置３０４とを有している。
【０１４４】
本実施形態では、反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４は第十二実施形態と同様にＰＰで構成され、その線膨張係数は約６×１０−５である。嵌合部３０１はステンレスで構成され、その線膨張係数は約７×１０−６である。従って、嵌合部３０１の線膨張係数は反応容器１０１の結合部１０３のそれよりも小さい。
【０１４５】
本実施形態では、温度制御装置３０４により嵌合部３０１の温度を反応容器１０１の温度より常に高く制御する。好ましくは、嵌合部３０１と反応容器１０１の結合部１０３との熱膨張量が同程度になるように両者の温度をする。例えば、遺伝子のハイブリダイズ反応に最適な温度Ｔに制御するため、温度制御装置３０４により反応容器１０１の温度をＴ℃に制御する。また温度制御装置３０４により嵌合部３０１の温度を反応容器１０１の温度より１０℃高い温度に制御する。
【０１４６】
本実施形態によれば、温度制御装置３０４によって嵌合部３０１と結合部１０３の熱膨張量が同程度になるように両者の温度が制御されるため、反応容器１０１の結合部１０３と嵌合部３０１との間が良好に気密に保持される。
【０１４７】
第十四実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１８は、本発明の第十四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１８において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１４８】
図１８に示されるように、検査装置は、反応容器１０１が装着される嵌合部３０１と、反応容器１０１の温度を制御するためのヒーター２９１と、ヒーター２９１の温度を測定するための温度センサー２９２と、温度センサー２９２で得られる情報に基づいてヒーター２９１の温度を制御する温度制御装置２９３とを有している。
【０１４９】
本実施形態では、反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４はＰＰで構成され、嵌合部３１１はステンレスで構成されている。また嵌合部３１１は、反応容器１０１の結合部１０３の内側面に面する内側嵌合面と、反応容器１０１の結合部１０３の外側面に面する外側嵌合面とを有している。
【０１５０】
以下、サンプル溶液の温度を基準温度よりも高い温度に制御する場合について説明する。
【０１５１】
図示しない圧力制御部によってサンプル溶液を吸引した反応容器１０１をヒーター２９１にセットする。温度制御装置２９３に目標温度を設定する。温度制御装置２９３は、温度センサー２９２からの温度情報に基づき、設定温度になるまでヒーター２９１に通電する。反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４からの熱電導により、反応容器１０１とサンプル溶液と嵌合部３１１とが同時に温調される。
【０１５２】
温調により反応容器１０１の結合部１０３は膨張する。膨張のため、結合部１０３は壁の厚さが増す。また、結合部１０３と嵌合部３１１の線膨張係数の差異のため、結合部１０３の内側面は嵌合部３１１の内側嵌合面から離れようとする。しかし、結合部１０３の内側面が嵌合部３１１の内側嵌合面から離れる前に、結合部１０３の開口端の径の増大と壁の厚さの増大によって結合部１０３の外側面が嵌合部３１１の外側嵌合面に接触する
言い換えれば、結合部１０３と嵌合部３１１は、結合部１０３の内側面が嵌合部３１１の内側嵌合面から離れる前に結合部１０３の外側面が嵌合部３１１の外側嵌合面に接触するように設計されている。
【０１５３】
このため、本実施形態によれば、反応容器１０１の結合部１０３と嵌合部３１１との間が常に気密に保持される。
【０１５４】
第十五実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１９は、本発明の第十五実施形態における検査装置の構成を概略的に示す平面図である。図２０は、図１９に示されたターンテーブルの断面を概略的に示している。図２１は、図１９に示されたサンプル採取装置を概略的に示している。図２２は、図１９に示された反応容器供給装置の周辺部断面を概略的に示している。
【０１５５】
図１９に示されるように、検査装置３２０は、サンプル供給部３２２と、反応容器供給装置３２３と、サンプル採取装置３２５と、ターンテーブル３２４と、第一溶液ラック３２６と、第一分注装置３２７と、第二溶液ラック３２８と、第二分注装置３２９と、検出装置３３０とを備えている。
【０１５６】
サンプル供給部３２２は、サンプル溶液がそれぞれ分注された複数のサンプル容器を収容したラック３２１を検査のために順次供給する。反応容器供給装置３２３は、図２２に示されるように、複数の反応容器１０１を格納しており、反応容器１０１を一つずつアーム３６１により供給する。
【０１５７】
ターンテーブル３２４は、図１９に示されるように、円周上に配置された複数の反応容器収容部３３７を有している。ターンテーブル３２４は、より詳しくは、図２０に示されるように、複数の反応容器収容部３３７を保持している回転体３３４と、回転体３３４をベース３３１に対して回転させるための駆動部３３２とを有している。
【０１５８】
各反応容器収容部３３７は反応容器１０１を収容するための収容空間を有し、収容空間は配管を介してベース３３１の下部に配置された図示しない圧力源に流体的に結合されている。また反応容器収容部３３７は開閉可能な蓋３３８を有し、蓋３３８は検出装置３３０による上方からの光学観察を可能にする光学窓３３９を有している。
【０１５９】
ターンテーブル３２４はさらに、反応容器収容部３３７の蓋３３８を開閉させるための蓋開閉機構３４１と、蓋開閉機構３４１を支持している固定円板３３５とを備えている。固定円板３３５はベース３３１に固定されていて回転しない。蓋開閉機構３４１は、図１９に示されるように、サンプル採取装置３２５と第一分注装置３２７と第二分注装置３２９による作業位置に設けられている。
【０１６０】
サンプル採取装置３２５は、図２１に示されるように、反応容器１０１が装着される嵌合部３５１と、嵌合部３５１を支持しているアーム３５２と、アーム３５２を支持している支持支柱３５３とを有し、支持支柱３５３は図示しない駆動機構によりベース３５４に対して上下動と回転が可能である。このためサンプル採取装置３２５は、嵌合部３５１を支持しているアーム３５２の上下動と回転により、反応容器供給装置３２３から供給される反応容器１０１を嵌合部３５１に装着することが可能である。またサンプル採取装置３２５は、特に図示されていないが、嵌合部３５１に装着された反応容器１０１を取り外す機構も備えている。
【０１６１】
また、嵌合部３５１は、ここでは図示されていないが、これまでの実施形態と同様に、管路を介して圧力制御部に流体的に結合されており、サンプル採取装置３２５は、嵌合部３５１に装着された反応容器１０１に正の圧力と負の圧力を供給し得る。
【０１６２】
この構成により、サンプル採取装置３２５は、図１９において、反応容器供給装置３２３から供給される反応容器１０１を受け取り、反応容器１０１をサンプル供給部３２２に移動させ、サンプル溶液を反応容器１０１内に吸引し、サンプル溶液を収容した反応容器１０１をターンテーブル３２４に移動させ、反応容器収容部３３７に反応容器１０１を供給することができる。
【０１６３】
第一溶液ラック３２６と第二溶液ラック３２８は実質的に同じ構造体であり、検査に必要な溶液を保管している。例えば、検査に必要な試薬が分注された容器を適切な温度と湿度で保管しており、必要な試薬の容器を吸引位置に配置する。
【０１６４】
第一分注装置３２７と第二分注装置３２９は実質的に同じ構造体であり、それぞれ、第一溶液ラック３２６と第二溶液ラック３２８から溶液を反応容器１０１に分注し得る。
【０１６５】
検出装置３３０は、例えば蛍光顕微鏡を含んでおり、反応容器１０１内の三次元基材の蛍光画像を撮影し得る。
【０１６６】
本実施形態の検査装置３２０は例えば次のように動作する。
【０１６７】
まず、反応容器供給装置３２３から供給される反応容器１０１がサンプル採取装置３２５の嵌合部３５１に装着される。次に、サンプル採取装置３２５は、サンプル供給部３２２のサンプルラック３２１からサンプル溶液を反応容器１０１内に吸引し、サンプル溶液を吸引した反応容器１０１をターンテーブル３２４の反応容器収容部３３７に配置する。その後、蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を閉じる。
【０１６８】
容器収容部３３７に収容された反応容器１０１は、ターンテーブル３２４の回転によって第一分注装置３２７と第二分注装置３２９と検出装置３３０を順番に経由し、最後に再びサンプル採取装置３２５のところに戻る。
【０１６９】
反応容器１０１がサンプル採取装置３２５から第一分注装置３２７に送られる間に、反応容器収容部３３７に正の圧力と負の圧力を繰り返しかけて反応容器１０１内のサンプル溶液を駆動して相補結合反応を実行させる。
【０１７０】
第一分注装置３２７のところに反応容器１０１が到達したら蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を開ける。第一分注装置３２７により洗浄液を反応容器１０１に分注し、応容器収容部３３７に正の圧力と負の圧力を繰り返しかけてサンプル溶液を洗い流す。その後、蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を閉じる。
【０１７１】
続いて第二分注装置３２９のところに反応容器１０１が到達したら蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を開ける。第二分注装置３２９により発光基質を反応容器１０１に分注し、応容器収容部３３７に正の圧力と負の圧力を繰り返しかけて促進させる。その後、洗浄液で発光基質を洗い流し、蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を閉じる。
【０１７２】
その後、反応容器１０１が検出装置３３０に到達したら、検出装置３３０により反応容器１０１内の三次元基材の画像を撮影し、画像解析ソフトウェアにより三次元基材上の各スポットの輝度を測定する。
【０１７３】
測定の終了した反応容器１０１がサンプル採取装置３２５のところに到達したら、サンプル採取装置３２５により反応容器１０１をターンテーブル３２４の反応容器収容部３３７から取り出し、図２２に示される廃棄穴３６３に廃棄する。
【０１７４】
本実施形態によれば、反応容器１０１の取り扱いのための装置が不必要になるため、検査装置を小型に構成することができる。
【０１７５】
第十六実施形態
本実施形態は、これまでの実施形態に現われた生体関連物質を検出するための新規な反応容器の作製方法に向けられている。以下の実施形態においては、三次元基材にナイロンフィルターを適用するものとして説明する。
【０１７６】
まず、図２３に示されるように、正方形のナイロンフィルター４４１を用意し、外周の一部にマーク４４２を形成する。
【０１７７】
次に、図２４に示されるように、インクジェットプリンターのステージ４６１上にナイロンフィルター４４１を配置する。その際、ステージ４６１上の当て付け部４６２にナイロンフィルター４４１を当て付けて位置決めする。ナイロンフィルター４４１を当て付け部４６２に当て付ける際、マーク４４２によりナイロンフィルター４４１の向きを定める。
【０１７８】
続いて、図２５に示されるように、例えば１００種類の核酸プローブ４４３をナイロンフィルター４４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域４４４を形成する。これにより、プローブを固相化した三次元基材４４０が作製される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０１７９】
次に、図２６に示されるように、当て付け冶具４６３に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０は、一角に切り欠き部４１４を有する板状部４１１と、板状部４１１から突出している円錐台部４１２とからなり、板状部４１１と円錐台部４１２を貫通している貫通穴４１３を有している。溶液吸入部本体４１０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、切り欠き部４１４により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。
【０１８０】
さらに、このように当て付け冶具４６３に当て付けられた溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の上面にアクリル系の接着剤４５１（図２８参照）を塗布し、先に作製した三次元基材４４０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の上面にはり付ける。三次元基材４４０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、板状部４１１の切り欠き部４１４に対するマーク４４２の相対位置により三次元基材４４０の向きを定める。これにより三次元基材４４０は溶液吸入部本体４１０に常に同じ向きではり付けられる。またスポット領域４４４は貫通穴４１３の内側に位置する。溶液吸入部本体４１０の板状部４１１と三次元基材４４０は接着により結合されるため両者間の気密は保持される。
【０１８１】
その後、図２７に示されるように、溶液吸入部本体４１０に結合部４３０を取り付ける。結合部４３０は板状部材からなり、一角に切り欠き部４３４を有し、また中央に貫通穴４３３を有している。結合部４３０は溶液吸入部本体４１０の板状部４１１とほぼ同じ大きさであり、結合部４３０と板状部４１１を適切に合わせたとき、それぞれの切り欠き部４３４と切り欠き部４１４がそろうようになっている。
【０１８２】
溶液吸入部本体４１０の板状部４１１と三次元基材４４０の適所にアクリル系の接着剤４５２（図２８参照）を塗布し、結合部４３０の切り欠き部４３４を溶液吸入部本体４１０の切り欠き部４１４にそろえて、結合部４３０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０にはり付ける。三次元基材４４０と結合部４３０は接着により結合されるため両者の間の気密は保持される。
【０１８３】
最後に、図２８に示されるように、溶液吸入部本体４１０の円錐台部４１２にテーパー状の筒体４２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、反応容器が完成する。
【０１８４】
図２８において、Ｒ１は結合部４３０の貫通穴４３３の内径を示し、Ｒ２は三次元基材４４０のスポット領域４４４の最大距離、Ｒ３は溶液吸入部本体４１０の貫通穴４１３の内径Ｒ３を示しており、それらはＲ３＞Ｒ１＞Ｒ２の関係を満足している。これにより、三次元基材４４０のスポットを観察する際に、すべてのプローブスポットが観察可能であり、また溶液吸入部本体４１０の固定用の接着剤４５１が観察されることはない。
【０１８５】
また結合部４３０と三次元基材４４０と溶液吸入部本体４１０は、当て付け冶具４６３に適切に当て付けられた際に、図２８から分かるように、貫通穴４３３の中心とスポット領域４４４の中心と貫通穴４１３の中心とがそろうように作製されている。これにより、プローブスポットが安定して同じ位置に配置されるので、プローブスポットの配置を容易に確認できる。
【０１８６】
第十七実施形態
本実施形態は、反応容器の別の作製方法に向けられている。以下、本実施形態の作製方法について図２９〜図３１を参照して説明する。これらの図において、第十六実施形態と同じ参照符号で示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１８７】
まず、図２９に示されるように、結合部４３０を用意し、結合部４３０の適所にアクリル系の接着剤を塗布し、貫通穴４３３を覆うように正方形のナイロンフィルター４４１を結合部４３０にはり付ける。ナイロンフィルター４４１はアクリル系の接着剤により結合部４３０に結合されるため両者間の気密は保持される。
【０１８８】
次に、図３０に示されるように、ナイロンフィルター４４１がはり付けられた結合部４３０をインクジェットプリンターのステージ４６５上に配置する。その際、ステージ４６５上の当て付け部４６６に結合部４３０を当て付けて位置決めする。結合部４３０を当て付け部４６２に当て付ける際、切り欠き部４３４により結合部４３０の向きを定める。
【０１８９】
続いて、例えば１００種類の核酸プローブをナイロンフィルター４４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域を形成する。これにより、プローブを固相化した三次元基材４４０が作製される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０１９０】
一方、図３１に示されるように、当て付け冶具４６３に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、切り欠き部４１４により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。さらに、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の適所にアクリル系の接着剤４５２を塗布し、結合部４３０の切り欠き部４３４を溶液吸入部本体４１０の切り欠き部４１４にそろえて、結合部４３０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０にはり付ける。三次元基材４４０と溶液吸入部本体４１０は接着により結合されるため両者の間の気密は保持される。
【０１９１】
最後に、第十六実施形態と同様に、溶液吸入部本体４１０の円錐台部４１２にテーパー状の筒体４２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、図２８に示された反応容器と同様の反応容器が完成する。
【０１９２】
本実施形態において作製される反応容器は、ナイロンフィルター４４１にマークが形成されない以外は、第十六実施形態において作製される反応容器と同じである。
【０１９３】
第十八実施形態
本実施形態は、反応容器の別の作製方法に向けられている。以下、本実施形態の作製方法について図３２〜図３４を参照して説明する。これらの図において、第十六実施形態と同じ参照符号で示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１９４】
まず、図３２に示されるように、溶液吸入部本体４１０を用意し、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の適所にアクリル系の接着剤を塗布し、貫通穴４１３を覆うように正方形のナイロンフィルター４４１を溶液吸入部本体４１０にはり付ける。ナイロンフィルター４４１はアクリル系の接着剤により溶液吸入部本体４１０に結合されるため両者間の気密は保持される。
【０１９５】
次に、図３３に示されるように、ナイロンフィルター４４１がはり付けられた溶液吸入部本体４１０をインクジェットプリンターのステージ４６７上に配置する。その際、ステージ４６７上の当て付け部４６８に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０を当て付け部４６８に当て付ける際、切り欠き部４１３により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。
【０１９６】
続いて、例えば１００種類の核酸プローブをナイロンフィルター４４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域を形成する。これにより、プローブを固相化した三次元基材４４０が作製される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０１９７】
一方、図３４に示されるように、当て付け冶具４６３に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、切り欠き部４１４により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。さらに、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１と三次元基材４４０の適所にアクリル系の接着剤４５２を塗布し、結合部４３０の切り欠き部４３４を溶液吸入部本体４１０の切り欠き部４１４にそろえて、結合部４３０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０にはり付ける。三次元基材４４０と結合部４３０は接着により結合されるため両者の間の気密は保持される。
【０１９８】
最後に、第十六実施形態と同様に、溶液吸入部本体４１０の円錐台部４１２にテーパー状の筒体４２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、図２８に示された反応容器と同様の反応容器が完成する。
【０１９９】
本実施形態において作製される反応容器は、ナイロンフィルター４４１にマークが形成されない以外は、第十六実施形態において作製される反応容器と同じである。
【０２００】
第十六実施形態と第十七実施形態と第十八実施形態では、ナイロンフィルター４４１と溶液吸収部本体４１０の接合およびナイロンフィルター４４１と結合部４３０の接合にアクリル系接着剤が適用されているが、アクリル系接着剤以外の手段、例えば超音波溶着、熱溶着、レーザー溶着などが適用されてもよい。
【０２０１】
第十九実施形態
本実施形態は、反応容器の別の作製方法に向けられている。以下、本実施形態の作製方法について図３２〜図３４を参照して説明する。
【０２０２】
まず、図３５に示されるように、正方形のナイロンフィルター５４１と保護部材５４２と保護部材５４５とを用意する。保護部材５４２は矩形の薄板部材で、一角に切り欠き部５４３を有し、中央に円形の開口５４４を有している。また保護部材５４５は矩形の薄板部材で、一角に切り欠き部５４６を有し、中央に円形の開口５４７を有している。図３６から分かるように、保護部材５４２は保護部材５４５よりも一回り大きく、また保護部材５４２の開口５４４は保護部材５４５の開口５４７よりも一回り小さい。
【０２０３】
図３５において、保護部材５４２の下面の適所にアクリル系の接着剤５４８（図３６参照）を塗布し、また保護部材５４５の上面の適所にアクリル系の接着剤５４９（図３６参照）を塗布し、ナイロンフィルター５４１を間に挟んで保護部材５４２と保護部材５４５をはり合わせる。これにより、プローブスポット形成前の三次元基材チップ５４０が作製される。ナイロンフィルター５４１と保護部材５４２は接着により結合されるため両者間の気密は保持される。同様にナイロンフィルター５４１と保護部材５４５の間の気密も保持される。
【０２０４】
次に、図３７に示されるように、先に作製された三次元基材チップ５４０を保護部材５４２を上にしてインクジェットプリンターのステージ５６１上に配置する。その際、ステージ５６１上の当て付け部５６２に三次元基材チップ５４０を当て付けて位置決めする。三次元基材チップ５４０を当て付け部５６２に当て付ける際、保護部材５４２の切り欠き部５４３により三次元基材チップ５４０の向きを定める。
【０２０５】
続いて、例えば１００種類の核酸プローブをナイロンフィルター５４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域５４４（図４０参照）を形成する。これにより三次元基材チップ５４０のナイロンフィルター５４１にプローブが固相化される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０２０６】
次に、三次元基材チップ５４０を図３８に示される溶液吸入部本体５１０に取り付ける。溶液吸入部本体５１０は、図３８に示されるように、一角に切り欠き部５１５を有する板状部５１１と、板状部５１１から突出している円錐台部５１２とからなり、板状部５１１と円錐台部５１２を貫通している貫通穴５１３を有している。板状部５１１は、三次元基材チップ５４０を収容し得る凹部５１４を有している。凹部５１４は、三次元基材チップ５４０の二辺が当て付けられる当て付け面５１４ａと５１４ｂを有している。また凹部５１４は、三次元基材チップ５４０の外形に対応しており、一角に斜辺部分５１４ｃを有している。傾斜部分５１４ｃは、切り欠き部５１５の近くに位置している。また板状部５１１は、後述する結合部５３０をネジ止めするためのネジ穴５１６が四隅に形成されている。
【０２０７】
三次元基材チップ５４０の溶液吸入部本体５１０への取り付けは、溶液吸入部本体５１０の凹部５１４の底面にＯリング５５１を配置し、その上に三次元基材チップ５４０を配置することにより行なわれる。
【０２０８】
続いて、溶液吸入部本体５１０に図３９に示される結合部５３０を取り付ける。結合部５３０は、図３９に示されるように、板状部５３１と、板状部５３１から突出している円筒部５３２とからなり、板状部５３１と円筒部５３２を貫通している貫通穴５３３を有している。板状部５３１は、結合部５３０を溶液吸入部本体５１０に固定するためのネジ５５５が通る貫通穴５３６を有している。
【０２０９】
結合部５３０の溶液吸入部本体５１０への取り付けは、溶液吸入部本体５１０の凹部５１４に収容された三次元基材チップ５４０の上にＯリング５５２（図４０参照）を配置し、ネジ５５５を、結合部５３０の板状部５３１の四隅の貫通穴５３６に通し、溶液吸入部本体５１０の板状部５１１の四隅のネジ穴５１６に締め付けることにより行なわれる。
【０２１０】
ネジ５５５が適切に締め付けられた状態では、図４０に示されるように、結合部５３０は溶液吸入部本体５１０に接し、三次元基材チップ５４０はＯリング５５１またはガスケットを介して溶液吸入部本体５１０に接していて三次元基材チップ５４０と溶液吸入部本体５１０の間が気密に保持され、また三次元基材チップ５４０はＯリング５５２を介して結合部５３０に接していて三次元基材チップ５４０と結合部５３０の間が気密に保持されている。
【０２１１】
最後に、図４０に示されるように、溶液吸入部本体５１０の円錐台部５１２にテーパー状の筒体５２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、反応容器が完成する。
【０２１２】
図４０において、Ｒ１は結合部５３０の貫通穴５３３の内径を示し、Ｒ２は三次元基材チップ５４０の保護部材５４２の開口５４４の内径、Ｒ３はスポット領域５４４の最大距離、Ｒ４は保護部材５４５の開口５４７の内径、Ｒ５は溶液吸入部本体５１０の貫通穴５１３の内径を示しており、それらは、Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ４＞Ｒ２、Ｒ５＞Ｒ４の満足している。
【０２１３】
また結合部５３０と三次元基材チップ５４０と溶液吸入部本体５１０は、適切な位置関係で組み立てられた際に、貫通穴５３３の中心とスポット領域５４４の中心と貫通穴５１３の中心とがそろうように作製されている。
【０２１４】
Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ５＞Ｒ４の関係により、三次元基材チップ５４０と溶液吸入部本体５１０の間がＯリング５５１により、また三次元基材チップ５４０と結合部５３０の間がＯリング５５２により気密に保持できる。
【０２１５】
また、Ｒ４＞Ｒ２、Ｒ５＞Ｒ４の関係により、三次元基材チップ５４０のスポットを観察する際に、保護部材５４５や保護部材５４５に塗布された接着剤５４９、溶液吸入部本体５１０は観察されない。
【０２１６】
本実施形態において作製される反応容器は、第十六実施形態において作製される反応容器と実質的に同じである。
【０２１７】
これまでの実施形態では、反応容器を形成する部材は接着や嵌合やネジにより固定されているが、固定方法は、溶液が反応容器に吸引・排出できるような気密状態に保たれればこれらに制限されることはない。例えば、他の方法として、熱や超音波による融着を用いて反応容器を形成する部材を固定することが可能である。
【０２１８】
また、溶液吸入部本体の円錐台部にテーパー状の筒体を嵌合したり、ネジ止めして取り外し可能にした場合には、反応や洗浄の工程の終了後にテーパー状の筒体を取り外して検出を行なうことができる。これは、反応装置と検出装置が別体の場合に特に有効で、検出装置の小型化が可能となる。また、板状部から結合部を取り外すと、三次元基材に干渉する部品がなくなるので、板状部を複数並べてスキャンを行なうと、反応結果をより高速に検出することも可能となる。
【０２１９】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０２２０】
第一実施形態では、生体関連物質の標識に蛍光色素を用いた場合について説明したが、種々の検出方法や標識を本発明に適用することが可能である。化学発光法により検出を行なう場合は、酵素と基質の反応により発光するので、試料を照明する光源は不要である。また、蛍光で検出する場合も種々の蛍光物質を標識として用いることが可能であり、種々の蛍光色素のほかに、蛍光ガラス粒子なども用いることができる。さらに、散乱光や反射光で検出を行なう場合は、金属粒子や誘電体粒子を標識として用いる。例えば金微粒子、銀、白金、シリコンなどの微粒子やラテックス粒子を用いることができる。特に、金、銀、白金などの金属の微粒子は、粒径が１０〜１００ｎｍのものが、運動状態にある粒子の速さが最適となるため特に好ましい。また、ラテックス粒子は、粒径が０．１〜１μｍのものが、同様に、運動状態にある粒子の速さが最適となるため特に好ましい。適切な粒径は、粒子の比重とブラウン運動の速さにより決定される。ここで、粒子の運動状態は、例えばブラウン運動や振動などがあげられる。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明によれば、多数の検体を容易に高速に取り扱うことが可能な、生体関連物質に関する技術が提供される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体関連物質の検出に供する反応容器とこの反応容器を用いた反応装置と検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒトを含む多くの生物やイネをはじめとする多くの植物の遺伝子の解析が進められている。最近では、半導体などにＤＮＡを規則正しく配列したＤＮＡチップあるいはＤＮＡマイクロアレイを用いた新規な検査方法が開発されている。この新規な検査方法では、同時に複数の遺伝子を検査することができる。
【０００３】
本出願人は、国際公開第０３／０２７６７３号において、三次元ＤＮＡマイクロアレイを用いた、簡便に短時間で遺伝子を検査し得る遺伝子検査装置を提案している。ここでは、反応液は、多孔質のフィルターを坦体とする三次元ＤＮＡマイクロアレイの反応容器に入れられ、例えば、シリンジポンプによる加圧・減圧によって繰り返し反応部を通過させられる。これにより短時間の内に再現性良く遺伝子検査を行なうことができる。また、国際公開第０３／００５０１３号に多孔質基板を用い、反応液をシリンジまたはピストンで繰り返し反応部を通過させる構造のマイクロアレイが提案されている。
【発明の開示】
【０００４】
しかし、国際公開第０３／０２７６７３号や国際公開第０３／００５０１３号に開示されている装置においては、反応液をマイクロアレイの基板の上方からサンプル溶液を反応容器に分注し、上部から反応状態を観察し、下部からシリンジポンプによる加圧・減圧する構成となっている。このため、人手による分注が必要であり、多数の検体を取り扱う場合には多くの時間を要する。
【０００５】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、多数の検体を容易に高速に取り扱うことが可能な、生体関連物質に関する技術を提供することである。
【０００６】
そのため、本発明の副次的な目的は、そのような生体関連物質に関する技術を提供するための新規な反応容器を提供することである。本発明の副次的な別の目的は、そのような反応容器を利用する反応装置を提供することである。また、本発明の副次的な別の目的は、そのような反応容器を利用する新規な検出装置を提供することである。
【０００７】
本発明は、ひとつには、生体関連物質を検出するための反応容器に向けられている。本発明の反応容器は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材と、液駆動手段と気密に結合できるとともに検出手段と光が漏れないように結合できる結合部と、溶液を吸入できる溶液吸入部とを有しており、結合部と溶液吸入部は三次元基材を間に挟んで結合されている。
【０００８】
本発明は、ひとつには、上記の反応容器を利用する生体関連物質の反応装置に向けられている。本発明の反応装置は、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、サンプル溶液を吸入・排出するための圧力を嵌合部を通して反応容器に伝達する圧力制御手段と、反応容器内のサンプル溶液の温度を調節する温度調節手段とを有している。
【０００９】
本発明は、ひとつには、上記の反応容器を利用する生体関連物質の検出装置に向けられている。本発明の検出装置は、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、反応容器内の三次元基材での生体関連物質の反応を検出する検出手段を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第二実施形態における観察光学系と反応容器の構成を概略的に示している。
【図４】図４は、本発明の第四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している斜視図である。
【図５】図５は、図４に示された温調ユニットとそれに接続された温調器とを示している。
【図６】図６は、本発明の第五実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【図７】図７は、本発明の第六実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。
【図８】図８は、図７に示された検査装置における圧力変化を示している。
【図９】図９は、本発明の第七実施形態における反応容器の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第八実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１１】図１１は、本発明の第十実施形態における検査装置の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された反応容器搬送ガイドを示しており、反応容器が反応容器搬送ガイドの内部に収容されている状態を示している。
【図１３】図１３は、図１１に示された反応容器搬送ガイドを示しており、反応容器が下降され反応容器搬送ガイドから突出している状態を示している。
【図１４】図１４は、本発明の第十一実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１５】図１５は、図１４に示された嵌合部を下方から見た平面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第十二実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１７】図１７は、本発明の第十三実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１８】図１８は、本発明の第十四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【図１９】図１９は、本発明の第十五実施形態における検査装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図２０】図２０は、図１９に示されたターンテーブルの断面を概略的に示している。
【図２１】図２１は、図１９に示されたサンプル採取装置を概略的に示している。
【図２２】図２２は、図１９に示された反応容器供給装置の周辺部断面を概略的に示している。
【図２３】図２３は、本発明の第十六実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図２４】図２４は、図２３に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２５】図２５は、図２４に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２６】図２６は、図２５に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２７】図２７は、図２６に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２８】図２８は、図２７に示された工程に続く次の工程を示している。
【図２９】図２９は、本発明の第十七実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図３０】図３０は、図２９に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３１】図３１は、図３０に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３２】図３２は、本発明の第十八実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図３３】図３３は、図３２に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３４】図３４は、図３３に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３５】図３５は、本発明の第十八実施形態による反応容器の作製方法における最初の工程を示している。
【図３６】図３６は、図３５に示された工程によって形成される三次元基材の断面構造を示している。
【図３７】図３７は、図３５に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３８】図３８は、図３７に示された工程に続く次の工程を示している。
【図３９】図３９は、図３８に示された工程に続く次の工程を示している。
【図４０】図４０は、図３９に示された工程に続く次の工程を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
第一実施形態
本実施形態は、生体関連物質を検出するための新規な反応容器とそれを利用する生体関連物質の検査装置（反応装置と検出装置）に向けられている。
【００１３】
本明細書において、「生体関連物質」とは、動物、植物、微生物などの細胞のみならず、これらに寄生しなければ自ら増殖できないウイルスなどに由来する物質をも含む。生体関連物質は、これらの細胞などより直接抽出・単離された天然形態のもののみならず、遺伝子工学的手法を利用して生産されたもの、化学的に修飾されたものも含む。より具体的には、ホルモン類、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸などが含まれる。
【００１４】
また、「プローブ」とは、上記の生体関連物質に対して特異的に結合する物質を意味し、例えば、ホルモンなどのリガンドとその受容体、酵素とその基質、抗原とその抗体、特定配列を有する核酸とこれに相補的な配列を有する核酸などの関係にある、いずれかが含まれる。
【００１５】
図１は、本発明の第一実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【００１６】
図１に示されるように、反応容器１０１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材１０２と、検査装置と結合される結合部１０３と、溶液を吸入できる溶液吸入部１０４とを有している。
【００１７】
本明細書において、「三次元基材」とは、プローブを固相化する基材のことで、三次元方向に広がりをもち、実質的に液体を通過させることができる構造を有していればどのような材質、構造のものでも使用することができる。例えば、種々のフィルター、多孔質体を使用することが可能である。特に、Ｓｉウエハーをエッチングした多孔質体、中空糸、金属酸化膜、ビーズ、キャピラリーが好ましい。
【００１８】
三次元基材１０２は、標的物質を補足するプローブ分子を直径１２０μｍの円状に複数固相化した反応領域を含んでいる。結合部１０３と溶液吸入部１０４は三次元基材１０２を間に挟んで結合されている。結合部１０３と溶液吸入部１０４は、非光透過性の材料から構成されている。
【００１９】
検査装置は、反応容器１０１の結合部１０３に嵌合し得る嵌合部１１１と、嵌合部１１１を通して反応容器１０１の圧力を制御する圧力制御部１１２と、嵌合部１１１を移動可能に支持している二軸ロボット１１３とを有している。圧力制御部１１２は、圧力を発生する手段と圧力を検知する手段とを有していることが好ましい。
【００２０】
検査装置は、また、サンプル溶液を収容するサンプル容器１１４と、洗浄液を収容する洗浄液容器１１５とを有している。サンプル容器１１４は例えばマイクロタイタープレートで構成される。洗浄液容器１１５は例えばマイクロタイタープレートやボトルで構成される。
【００２１】
反応容器１０１の結合部１０３は開口端を有しており、この結合部１０３の開口端に嵌合部１１１が嵌合されることにより、反応容器１０１が嵌合部１１１に取り外し可能に装着される。嵌合部１１１に装着された反応容器１０１は、圧力制御部１１２と気密に結合される。二軸ロボット１１３は、嵌合部１１１に装着された反応容器１０１を移動し得る。
【００２２】
圧力制御部１１２は、嵌合部１１１に装着された反応容器１０１に圧力を伝達することにより、溶液吸入部１０４を通して、サンプル容器１１４や洗浄液容器１１５からサンプル溶液や洗浄液を反応容器１０１の中に吸入したり、反応容器１０１の中のサンプル溶液や洗浄液を排出したりする。
【００２３】
検査装置は、さらに、ハイブリダイズ反応の際のサンプル温度や洗浄時の洗浄液温度を制御するためのヒーター１１６と、ヒーター１１６の温度を測定するための測温抵抗体１１７と、測温抵抗体１１７で得られる情報に基づいてヒーター１１６の温度を制御する温度制御部１１８とを有している。
【００２４】
ヒーター１１６は、反応容器１０１を収容するための空間を有している。嵌合部１１１に装着された反応容器１０１は、必要に応じて、二軸ロボット１１３により、ヒーター１１６のこの空間の中に移動される。
【００２５】
ヒーター１１６と測温抵抗体１１７と温度制御部１１８は、反応容器１０１内の溶液の温度を調節する温度調節手段を構成している。また、この温度調節手段は、嵌合部１１１と圧力制御部１１２と共働して、ハイブリダイズ反応を促進する反応装置を構成している。
【００２６】
検査装置は、さらに、反応容器１０１内の三次元基材１０２を光学的に観察するための観察光学系１２０を有している。観察光学系１２０は、例えば、蛍光観察光学系である。観察光学系１２０は、可視波長の光を発する光源１２２と、光源１２２から発生した光からサンプル分子に結合させた蛍光物質を励起するための波長を選択的に透過する励起フィルター１２３と、励起フィルター１２３を透過した光を反射するとともに蛍光物質から発生した蛍光を選択的に透過するダイクロイックミラー１２４と、蛍光物質から発生してダイクロイックミラー１２４を透過した蛍光を選択的に透過する蛍光フィルター１２５とを有している。
【００２７】
観察光学系１２０は、さらに、三次元基材１０２上のプローブ分子へのサンプル分子の捕捉を光学的に検出するための対物レンズ１２６と、光源１２２からの光を励起フィルター１２３とダイクロイックミラー１２４を通して三次元基材１０２に導く照明光学系１２７と、対物レンズ１２６で取り込んだ三次元基材１０２からの光を結像するための結像光学系１２８と、結像光学系１２８で結像される光学像を電気信号に変換するＣＣＤカメラ１２９とを有している。
【００２８】
結合部１０３は、三次元基材１０２から離れるにつれて径が広がるテーパー状の内面を有している。結合部１０３は、嵌合部１１１が挿入される開口端を有し、その開口端と三次元基材１０２との間のテーパー角度は、対物レンズ１２６のＮＡよりも大きい。これにより、三次元基材１０２上の反応領域からの光は、けられることなく集光され得る。
【００２９】
以下、本実施形態の検査装置の動作について通常の検査工程に従って説明する。
【００３０】
（１）準備
生物試料から核酸を抽出し、ＦＩＴＣなどの蛍光物質で標識した後、バッファ溶液に溶解する。
【００３１】
溶解したサンプル溶液をサンプル容器１１４に分注した上、サンプル容器セット位置に設置する。
【００３２】
合わせて洗浄液を洗浄液容器１１５に分注して、洗浄液容器セット位置に設置する。
【００３３】
反応容器１０１を所定位置にセットする。
【００３４】
（２）サンプル溶液の吸引
反応容器１０１を嵌合部１１１に装着する。
【００３５】
圧力制御部１１２により嵌合部１１１を介して反応容器１０１の内部を減圧してサンプル容器１１４からサンプル溶液を吸引する。反応容器の溶液吸入部１０４は、図に示したように、固相化担体より下の部分がテーパー状になっていると、マイクロタイタープレートなどから特にサンプル溶液を吸引する時に、溶液の残留量が少なくなるので好ましい。また、サンプル溶液を吸引後、エア層を吸引すると、温度制御部への移動時にサンプル溶液が反応容器から垂れることがなく、さらに、サンプル溶液を三次元基材の上下に移動させるときにもサンプル溶液が反応容器から垂れることがないので好ましい。
【００３６】
（３）温度制御部（ヒーター）への反応容器の移送
ヒーター１１６の凹部に反応容器１０１を密着するように取り付ける。
【００３７】
（４）ハイブリダイズ
ヒーター１１６を所望の温度に制御する。
【００３８】
圧力制御部１１２による反応容器１０１の内部の加圧と減圧を繰り返し行なって、三次元基材１０２の上下にサンプル溶液を動かしてプローブとサンプル溶液に含まれている核酸をハイブリダイズさせる。
【００３９】
（５）洗浄
ハイブリダイゼーション反応が終了した後、圧力制御部１１２により嵌合部１１１を介して反応容器１０１の内部を加圧してサンプル溶液をサンプル容器１１４に廃棄する。
【００４０】
圧力制御部１１２により嵌合部１１１を介して反応容器１０１の内部を減圧して洗浄液を洗浄液容器１１５から吸引する。
【００４１】
圧力制御部１１２による反応容器１０１の内部の加圧と減圧を繰り返し行なって、洗浄液で三次元基材１０２を洗浄し、プローブ分子に結合しなかったサンプル溶液に含まれている核酸を洗い流す。
【００４２】
（６）結合解除
反応容器１０１を嵌合部１１１から外して三次元基材１０２を露出させる。
【００４３】
（７）反応結果読取
反応容器１０１の上方に観察光学系１２０を配置する。励起光を照射して、三次元基材１０２上のプローブスポットからの光をＣＣＤカメラ１２９によって電子画像データとして撮影し、画像やプローブスポットの光量のデータを保存する。
【００４４】
（８）検査結果
この保存されたデータを解析し、サンプル溶液に含まれている核酸の発現状態や変異、多型などを検査する。
【００４５】
本実施形態によれば、ひとつの圧力制御部１１２によって、サンプル溶液および洗浄液などの生体関連物質の検査に必要な溶液を各容器から吸引することができるとともに、サンプル溶液と多孔質体を効率良く接触させるためにサンプル溶液を移動させることができる。つまり、サンプル溶液や洗浄液の分注機構とサンプル溶液の駆動機構とが共通化されている。このため、装置構成が簡素化されている。
【００４６】
本実施形態において、サンプル溶液や洗浄液などの生体関連物質の検査に必要な溶液をマイクロタイタープレートに入れる構成であるとよい。つまり、サンプル容器１１４と洗浄液容器１１５とがマイクロタイタープレートで構成されているとよい。その場合、高速に多数のサンプルの検査を行なうことが可能となる。
【００４７】
反応容器１０１は、実質的に光が透過しないので、蛍光や化学発光などの光による検査を行なう場合は、遮光手段を特別に準備する必要がなくなり好ましい。特に、蛍光を被検物質に標識して検出する場合は、プローブとの反応中も遮光する必要があるので、反応容器１０１に遮光機能があることは特に好ましい。材質は、実質的に遮光できれば特に制限がないが、取り扱う溶液に対する化学的な耐性と耐熱性とから、結晶性の樹脂が好ましい。結晶性樹脂は、例えば、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド系合成樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンなどがあげられる。これらは、安価で、容易にカーボン粒子を含有させることが可能であり、容易に成型可能であるので好ましい。特に、カーボン粒子を含有したポリプロピレンとポリアセタールは十分な遮光機能を付与することが可能でありさらに好ましい。さらに、ポリアセタールは成型する型からの転写性が高く、寸法精度が高い反応容器を作製することができるので特に好ましい。
【００４８】
さらに、反応容器１０１の結合部１０３の内面はテーパーを有しており、結合部１０３の開口端と三次元基材１０２の間のテーパー角度が、対物レンズ１２６のＮＡよりも大きくなっていると、プローブの担体である三次元基材１０２に形成されているスポットからのシグナルをすべて受光できるので好ましい。光学系が大きくなる過ぎることなく、効率よくスポットからのシグナルをすべて受光できるには、観察光学系１２０のＮＡと反応容器１０１の結合部１０３の内面のテーパー角が実質的に等しいことが特に好ましい。
【００４９】
このようなテーパーを有する反応容器１０１は、樹脂を用いると成型により大量に生産することが可能であり、樹脂の厚さは０．１〜０．２ｍｍ程度以下でも十分な強度を有する容器を作製できるので、熱容量が小さくなり、温度の応答性が高くなるので精度良く生体関連物質の検査を行なうことができる。
【００５０】
反応容器１０１の三次元基材１０２を配置する部分の直径は１〜６ｍｍであることが好ましい。臨床検査においては、検査項目数よりスポット数が１０〜２５０程度であると考えられる。例えば、一塩基多型を３０個所程度検査を行なう場合、一個所の一塩基多型に対して８種類のプローブが必要になる場合があるので、２４０種類のプローブが必要となる。従って、このプローブを三次元基材に固相化するとき、三次元基材を配置する部分の検査容器の直径が１〜６ｍｍであれば、１０〜２５０程度のスポットを効率よく配置することが可能となるので好ましい。
【００５１】
また、被検物質である生体関連物質は、血液や組織からサンプリングして抽出を行なう。従って、サンプリングできる量が限られている。できるだけ少量で検査できることが望まれるが、サンプル溶液の体積が少ないと、反応段階で反応に適切な３０℃〜６０℃程度の所定の温度にすることが多いため、サンプル溶液の蒸発が検査結果に影響を与える可能性がある。さらに、再現性良く生体関連物質の反応および検出を行なうためには、溶液の移動や温度の保持、溶液の蒸発を考慮すると、ある程度の容量が必要であり、１０〜１００μＬであると、再現性良く生体関連物質の反応および検出を行なうことができる。そのため、最終的に調整が終了したサンプル溶液の体積は１０〜１００μＬであることが好ましい。このサンプル溶液を収容し、十分に三次元基材１０２とサンプル溶液とを接触させ、プローブとの反応を効率よく行なうには、反応容器１０１の実質的な容量が１０〜１００μＬであると好ましい。
【００５２】
サンプル溶液がマイクロタイタープレートに収容されていると、非常に短時間で反応や検出を行なうことが可能となる。ハイスループットでの検査を行なうことができる。
【００５３】
第二実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図２は、本発明の第二実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。図２において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５４】
本実施形態における嵌合部１３０は、三次元基材１０２を光学的に観察するための観察光学系を含んでいる。つまり、嵌合部１３０は、三次元基材１０２の光学像を形成するための結像光学系１３１と、結像光学系１３１によって形成された三次元基材１０２の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ１３２と、サンプル分子に結合させた蛍光分子を励起することができる波長の光を発するＬＥＤ１３３とを備えている。
【００５５】
嵌合部１３０は、特に図示されていないが、第一実施形態の嵌合部１１１と同様に、圧力制御部１１２（図１参照）と連結されている。従って、圧力制御部１１２によって反応容器１０１の内部を反応容器１０１加圧したり減圧したりすることも可能である。
【００５６】
本実施形態の検査装置では、嵌合部１３０の中に観察光学系が設けられているため、反応容器１０１を嵌合部１３０から取り外すことなく、反応容器１０１内の三次元基材１０２を光学的に観察することができる。
【００５７】
さらに、嵌合部１３０は、第一実施形態の嵌合部１１１と同様に、圧力制御部１１２からの圧力を反応容器１０１に伝達し得るため、サンプル溶液を駆動させながら、反応状態の変化を観察することも可能である。プローブごとに最適な条件で測定を行なうために、ある条件で測定を行なった後に、別の条件で測定を行なう。例えば、あるプローブは４０℃で測定を行ない、別のプローブでは６０℃で測定を行なう場合など、温度を変更したり、反応条件を変更したりしながら測定を行なう場合に特に好ましい。また、経時的な変化を測定して、適切な反応時間を求めることも可能である。
【００５８】
第三実施形態
本実施形態は、第一実施形態の観察光学系に代えて適用可能な別の観察光学系に向けられている。図３は、本発明の第二実施形態における観察光学系と反応容器の構成を概略的に示している。図２において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５９】
本実施形態の観察光学系１２０Ａは、第一実施形態の観察光学系１２０の光学要素と機能的に同様の光学要素を含んでいる。さらに、観察光学系１２０Ａは、反応容器１０１の結合部１０３に嵌合し得るスリーブ１６０を有している。スリーブ１６０は、非光透過性の材料から構成されている。スリーブ１６０の中には対物レンズ１２６が収容され保持されている。
【００６０】
このため、観察光学系１２０Ａの光学要素はいずれも、機能的には第一実施形態の観察光学系１２０の光学要素と同様であるが、その大きさは第一実施形態の観察光学系１２０の光学要素に比べて非常に小さい。
【００６１】
本実施形態では、反応容器１０１内の三次元基材１０２の観察は、対物レンズ１２６を収容しているスリーブ１６０が反応容器１０１の結合部１０３に嵌合された状態で行なわれる。
【００６２】
本実施形態では、対物レンズ１２６を収容しているスリーブ１６０が反応容器１０１の結合部１０３に嵌合されるため、三次元基材１０２と対物レンズ１２６の間の空間が良好に光学的に遮断される。このため、観察光学系１２０Ａへの外乱光の入射が良好に防止される。従って、測定精度が向上する。
【００６３】
第四実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図４は、本発明の第四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している斜視図である。図５は、図４に示された温調ユニットとそれに接続された温調器とを示している。図４と図５において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００６４】
本実施形態の検査装置は、図４に示されるように、反応容器１０１を収容するためのラック１４１と、サンプル溶液や洗浄液を収容するためのマイクロプレート１４２と、ラック１４１を位置決めして載置できるラック収容部１４３とマイクロプレート１４２を載置するマイクロプレート収容部１４４を有するベース１４５と、反応容器１０１に嵌合し得る第一実施形態と同様の嵌合部１１１と、嵌合部１１１を移動可能に支持しているＸＹＺロボット１４６と、反応容器１０１内の溶液の温度を調節するための温調ユニット１４７とを有している。
【００６５】
ラック１４１は、少なくとも反応容器１０１を収容し得ればよいが、より好ましくは、複数の反応容器１０１を収容し得るとよい。
【００６６】
嵌合部１１１は、特に図示されていないが、第一実施形態の嵌合部１１１と同様に、圧力制御部１１２（図１参照）と連結されている。また、図４には、検査装置がただ一つの嵌合部１１１を有しているように描かれているが、より好ましくは、複数の反応容器１０１を同時に操作し得るように、検査装置は複数の嵌合部１１１を有していてもよい。
【００６７】
温調ユニット１４７は、図５に示されるように、反応容器１０１を実質的に接触して収容し得る凹部１５０を有している。凹部１５０は、反応容器１０１内の溶液の移動を妨げないように下部端部の穴を介して外部とつながっている。また、温調ユニット１４７は、温度調節のためのペルチェ素子１４８と、温度検出のための熱電対１４９とを有している。ペルチェ素子１４８と熱電対１４９は共に、温調ユニット１４７の温度を制御する温調器１５１と電気的に接続されている。温調器１５１は、熱電対１４９で得られる情報に基づいて、ペルチェ素子１４８の駆動を制御する。
【００６８】
さらに、本実施形態の検査装置は、図４に示されるように、第三実施形態と同様の観察光学系１２０Ａと、これを移動可能に支持しているＸＹＺロボット１５６とを有している。図４には、検査装置がただ一つの観察光学系１２０Ａを有しているように描かれているが、複数の反応容器１０１を同時に観察し得るように、検査装置は複数の観察光学系１２０Ａを有していてもよい。
【００６９】
以下、本実施形態の検査装置の動作について通常の検査工程に従って説明する。
【００７０】
（１）ラック１４１に検査対象の反応容器１０１を配置する。
【００７１】
（２）準備したサンプル溶液と洗浄液とをマイクロプレート１４２に分注する。
【００７２】
（３）反応容器１０１を載置したラック１４１をラック収容部１４３に設置する。
【００７３】
（４）溶液を分注したマイクロプレート１４２をマイクロプレート収容部１４４に設置する。
【００７４】
（５）ＸＹＺロボット１４６によりラック１４１に載置された目的の反応容器１０１に嵌合部１１１を嵌合させる。
【００７５】
（６）ＸＹＺロボット１４６により反応容器１０１が装着された嵌合部１１１を移動させて、マイクロプレート１４２の決められたウェルから溶液を吸入できる位置に反応容器１０１を位置決めする。
【００７６】
（７）圧力制御部１１２（図１参照）により反応容器１０１内を減圧してマイクロプレート１４２のウェルからサンプル溶液を吸入する。
【００７７】
（８）ＸＹＺロボット１４６により反応容器１０１が装着された嵌合部１１１を移動させて、反応容器１０１を温調ユニット１４７の凹部１５０の中に配置する。温調器１５１により温調ユニット１４７の温度をハイブリダイズ反応に適した温度に調節する。
【００７８】
（９）圧力制御部１１２により反応容器１０１内の加圧・減圧を繰り返し行なって、溶液を三次元基材１０２を介して上下に駆動し、サンプルと反応領域のプローブとハイブリダイズ反応させる。
【００７９】
（１０）反応が終了した後、ＸＹＺロボット１４６により反応容器１０１が装着された嵌合部１１１を移動させて、マイクロプレート１４２の元のウェルに反応容器１０１を位置決めし、圧力制御部１１２により反応容器１０１内を加圧して、元のウェルにサンプル溶液を排出する。
【００８０】
（１１）ＸＹＺロボット１４６により、マイクロプレート１４２の洗浄液の分注されたウェルに反応容器１０１を位置決めする。
【００８１】
（１２）反応容器１０１内を減圧して、洗浄液を反応容器１０１に吸引する。
【００８２】
（１３）反応容器１０１内の加圧・減圧を繰り返し行なって、適当な回数だけ洗浄液を駆動する。
【００８３】
（１４）反応容器１０１内を加圧して、元のウェルに洗浄液を排出する。
【００８４】
（１５）ＸＹＺロボット１４６により、反応の終了した反応容器１０１をラック１４１に戻す。
【００８５】
（１６）（５）から（１５）までの作業をラック１４１に収容された検査対象の反応容器１０１のすべてに対して繰り返し実行する。
【００８６】
（１７）ＸＹＺロボット１５６により観察光学系１２０Ａを移動させて、処理済みの反応容器１０１に観察光学系１２０Ａを上方から嵌合させ、三次元基材１０２上の反応領域の蛍光強度を検出する。
【００８７】
（１８）（１７）の作業を検査対象の処理済みの反応容器１０１のすべてに対して繰り返し実行する。（１７）の作業は、好ましくは、一つの反応容器１０１に対して（５）から（１５）までの作業が終了するたびに行なうとよい。
【００８８】
本実施形態によれば、ハイブリダイズ反応と検出を別々に行ない、シーケンシャルに処理を行なうことができるので、多量のサンプルに関する実験や検出を高速に行なうことができる。
【００８９】
第五実施形態
本実施形態は、生体関連物質を検出するための新規な反応容器とそれを利用する生体関連物質の検査装置に向けられている。
【００９０】
図６は、本発明の第五実施形態の反応容器と検査装置を概略的に示している。
【００９１】
図６に示されるように、反応容器１７１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材１７２と、検査装置と結合される結合部１７３と、溶液を吸入できる溶液吸入部１７４とを有している。三次元基材１７２は、第一実施形態の三次元基材１０２と同様の部材である。結合部１７３と溶液吸入部１７４は共にカーボン粒子を含有した樹脂材料、例えば、カーボン含有ポリプロピレンで作られている。このため、反応容器１７１の筐体（すなわち結合部１７３と溶液吸入部１７４）は導電性を有している。
【００９２】
検査装置は、反応容器１７１が装着される嵌合部１８１と、嵌合部１８１を移動させるためのＸＹＺロボットとを有している。嵌合部１８１は導電性であり、電圧測定用電極を有している。ＸＹＺロボットは、嵌合部１８１を支持しているアーム１８２と、アーム１８２をＺ方向に移動可能に支持している直動ガイド１８３と、アーム１８２に係合しているボールネジ１８６と、ボールネジ１８６を駆動するための制御用モーター１８５とを含んでいる。ボールネジ１８６は、制御用モーター１８５の回転運動をアーム１８２のＺ方向の直線運動に変換する。
【００９３】
検査装置はさらに、サンプル溶液や洗浄液などの検査に必要な溶液を収容する容器１９１と、容器１９１を収容するラック１９３とを有している。容器１９１とラック１９３は共に導電性であり、ラック１９３は電圧測定用電極を有している。
【００９４】
検査装置はさらに、嵌合部１８１とラック１９３の間に交流電圧を印加するための交流電源２０１と、交流電源２０１の両端の電圧を測定するための電圧計２０１と、嵌合部１８１とラック１９３の間に流れる電流を測定するための電流計２０５と、制御用モーター１８５を駆動するモータードライバー２０４と、モータードライバー２０４を制御するための制御装置２０３とを有している。制御装置２０３は、電圧計２０１で測定される電圧値と電流計２０５で測定される電流値とからインピーダンスを求め、これに基づいてモータードライバー２０４をフィードバック制御する。
【００９５】
以下、本実施形態の検査装置の動作について説明する。続く説明では容器１９１にサンプル溶液が収容されているものとする。
【００９６】
嵌合部１８１とラック１９３の間のインピーダンスを測定しながら、反応容器１７１を容器１９１に収容されているサンプル溶液の液面に向かって下降させていく。
【００９７】
インピーダンスは、反応容器１７１がサンプル溶液の液面に近づくにつれて低下する。インピーダンスがしきい値より小さくなったら反応容器１７１の下降速度を小さくする。
【００９８】
さらに下降を続けて、反応容器１７１がサンプル溶液に接触するとインピーダンスが急激に変化するので、ここを液面位置とする。反応容器１７１は、所定量のサンプル溶液を吸引できるだけの距離を、この液面位置からさらに降下、停止させられる。この位置に達した後、図示しない圧力制御部によって、サンプル溶液の吸引を開始する。インピーダンスをモニターしておけば、吸引が確実に行なわれていることが分かる。インピーダンスが急激に変化するような場合は、吸引に不良があることになるので、例えば、さらに、反応容器を降下させて吸引を継続することができる。
【００９９】
別の方法として、反応容器１７１がサンプル溶液に接触するとインピーダンスが急激に変化するので、ここを液面位置とする。反応容器１７１は、所定量の距離を、この液面からさらに降下、停止させられる。この位置に達した後、図示しない圧力制御部によって、サンプル溶液の吸引を開始する。さらにサンプル溶液を吸引しながら、吸引体積と反応容器の容量から計算することができる液面移動量に従って、反応容器１７１を降下させていく。このとき、インピーダンスを測定し、液面に反応容器が接触していることを確認する。
【０１００】
本実施形態では、液面を検知することにより反応容器１７１が液面に進入する速度を適切に制御することができる。これにより、吸引対象の溶液の飛散を防止することができる。さらに、液面を確認しながら吸引することができるので、確実に溶液を吸引することができる。
【０１０１】
結合部１７３と溶液吸入部１７４が黒色のカーボンを含有しているので、遮光することができる。
【０１０２】
第六実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図７は、本発明の第六実施形態における検査装置と反応容器の断面図である。図７において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１０３】
検査装置は、図７の左側に示されるように、反応容器１０１が装着される嵌合部２１１と、負の圧力を発生する圧力制御部２１３と、嵌合部２１１と圧力制御部２１３とを流体的に接続している管路２１２と、管路２１２に設けられた圧力制御弁２１４と、圧力制御弁２１４と嵌合部２１１の間の管路２１２の圧力を測定する圧力測定手段２１５と、圧力測定手段２１５で得られる情報に基づいて圧力制御弁２１４を制御する圧力制御装置２１６とを有している。
【０１０４】
圧力制御部２１３により管路２１２に負の圧力を与え、サンプル容器１１４からサンプル溶液を吸引しながら圧力計で管路２１２の圧力変化を測定する。図７の中央に示されるようにサンプル溶液が三次元基材１０２に接触すると、図８に示されるように圧力がさらに低下を始めるので、サンプル溶液が三次元基材１０２に接触するまで吸引を続ける。三次元基材１０２にサンプル溶液が接触したら、圧力制御弁２１４により管路２１２を大気圧に開放するとともに、図７の右側に示されるように反応容器１０１の吸引口をプラグ２１７で密閉する。さらに負の圧力をかけるとサンプル溶液は三次元基材１０２を通過して三次元基材１０２の上部に移動する。このとき三次元基材１０２の下部の圧力は負圧になっているので、次いで、圧力制御弁２１４により管路２１２を大気開放することにより、三次元基材１０２の下にサンプル液が移動する。
【０１０５】
本実施形態によれば、負圧源だけからなる圧力制御部２１３によってサンプル溶液を駆動（吸引と移動）できるので、装置構成が簡略化できる。また、定常状態においては、三次元基材１０２の両側の圧力差がないので、三次元基材１０２が割れにくい。
【０１０６】
第七実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器に代えて適用可能な別の反応容器に向けられている。図９は、本発明の第七実施形態における反応容器の断面図である。
【０１０７】
図９に示されるように、反応容器２２１は、生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材２２２と、検査装置の嵌合部１１１に結合される結合部２２４と、溶液を吸入できる溶液吸入部２２３と、溶液吸入部２２３の内部に設けられたごみ除去のためのフィルター２２５とを有している。
【０１０８】
三次元基材２２２は第一実施形態の三次元基材１０２と同等物であり、また結合部２２４と２２３もそれぞれ第一実施形態の結合部１０３と溶液吸入部１０４と同等物であり、それらの詳しい説明は省略する。フィルター２２５は通過する溶液をろ過する働きを有している。
【０１０９】
反応容器２２１に溶液が吸引されると、溶液はフィルター２２５を通過することによりろ過される。
【０１１０】
本実施形態では、反応容器２２１がフィルター２２５を備えているので、使用前にごみ除去のために溶液をろ過する必要がない。
【０１１１】
フィルター２２５は、好ましくは三次元基材２２２と同程度の径の孔を有しているとよく、より好ましくは同じ材料で構成されているとよい。その場合、三次元基材２２２へのごみの付着がより好適に防止される。
【０１１２】
第八実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１０は、本発明の第八実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１０において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１１３】
図１０に示されるように、検査装置は、反応容器１０１が装着される嵌合部２３１と、正の圧力と負の圧力を発生するための圧力制御部２３４と、嵌合部２３１と圧力制御部２３４を流体的に接続している圧力伝達用管路２３２と、圧力伝達用管路２３２に設けられたバルブ２３３と、洗浄液を収容するための洗浄液タンク２３６と、洗浄液タンク２３６を加圧するためのポンプ２３９と、洗浄液タンク２３６とポンプ２３９を流体的に接続しているチューブ２３８と、嵌合部２３１と洗浄液タンク２３６を流体的に接続している洗浄液供給用管路２３５と、洗浄液供給用管路２３５に設けられたバルブ２３７とを有している。
【０１１４】
サンプル溶液を収容したサンプル容器１１４を所定の位置にセットする。バルブ２３７を閉じた状態で反応容器１０１を嵌合部２３１に装着する。図示しない直動機構により反応容器１０１をサンプル容器１１４に向けて降下させて、反応容器１０１の先端をサンプル容器１１４に収容した溶液を吸引できる位置に停止させる。圧力制御部２３４から圧力伝達用管路２３２を介して負の圧力を伝達し、所要量の溶液を反応容器１０１に吸引する。図示しない直動機構により反応容器１０１をサンプル容器１１４から引き上げ、溶液面から離す。圧力制御部２３４により正の圧力と負の圧力を交互に作用させて所定の回数だけサンプル溶液を三次元基材１０２の上下に移動させる。
【０１１５】
圧力制御部２３４により正の圧力をかけてサンプル溶液を三次元基材１０２の下に移動させる。バルブ２３３を開いて大気圧開放した後、バルブ２３７を開き、ポンプ２３９により洗浄液タンク２３６を加圧して、三次元基材１０２の上方から洗浄液タンク２３６の洗浄液を供給する。バルブ２３７を閉じ、圧力制御部２３４により反応容器１０１に正の圧力をかけて、洗浄液ごとサンプル溶液を三次元基材１０２の下方に移動させる。洗浄を繰り返す場合は、溶液排出と洗浄液供給を交互に実行する。
【０１１６】
第一実施形態で示したように、ハイブリダイズ反応に使用されなかった核酸を洗い流すためには、サンプル溶液を反応容器から排出する必要があるが、使用する各種溶液（サンプル溶液や洗浄液）の三次元基材に対する表面張力が大きい場合には、嵌合部から正の圧力を与えて溶液を排出しようとした場合、三次元基材の端面に溶液の液面が一致したところで、表面張力によって溶液が移動しなくなってしまう。このため、表面張力が大きい場合には、上方からの圧力によってサンプル溶液を反応容器から排出できないので、核酸を洗い流すことができなくなる。しかし、本実施形態によれば、洗浄液を上方から供給するようにしているため、順次サンプル溶液を希釈しながら洗浄することができるようになる。
【０１１７】
第九実施形態
本実施形態は、第一実施形態における反応装置の駆動に向けられている。従って、装置構成は第一実施形態と同じである。
【０１１８】
第一実施形態では、検査装置を構成する反応装置と検出装置は別体で構成されている。このため、反応終了後に反応容器１０１を反応装置の嵌合部１１１から取り外す必要がある。
【０１１９】
本実施形態では、反応容器１０１を反応装置の嵌合部１１１から取り外す際、圧力制御部１１２により三次元基材１０２の上部の圧力を正の圧力にする。すなわち、大気圧に開放されるまでの体積変化をＶ１とすると、Ｐ１＝（Ｖ０＋Ｖ１）／Ｖ１＊Ｐ０なる圧力以上にする。その後、反応容器１０１を取り外し、検出装置により撮像を行なう。
【０１２０】
本実施形態によれば、反応容器１０１を取り外す際に、溶液が三次元基材１０２の上部に上がってこない。このため、検出装置による撮像の際に反応容器１０１の下部に溶液が保持されたまま撮影されるので、液面による結像状態の擾乱がなくなる。その結果、信号を少ないノイズで取得できる。
【０１２１】
第十実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１１は、本発明の第十実施形態における検査装置の斜視図である。図１２と図１３は、図１１に示された反応容器搬送ガイドを示しており、図１２は反応容器が反応容器搬送ガイドの内部に収容されている状態を示し、図１３は反応容器が下降され反応容器搬送ガイドから突出している状態を示している。図１２と図１３において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１２２】
図１１に示されるように、検査装置は、複数の反応容器１０１を収容し得る反応容器ラック２４２と、反応容器１０１を保持し得る反応容器搬送ガイド２４７と、反応容器ラック２４２と反応容器搬送ガイド２４７を移動させるためのＸＹＺロボット２４１と、サンプル容器１１４と洗浄液容器１１５を収容した容器ラック２４４と、反応容器１０１内の三次元基材１０２の反応を検出する検出装置２４６とを備えている。
【０１２３】
図１２と図１３に示されるように、反応容器搬送ガイド２４７は、反応容器１０１が装着される嵌合部２５１と、嵌合部２５１を支持しているアーム１８２と、アーム１８２をＺ方向に移動可能に支持している直動ガイド１８３と、アーム１８２に係合しているボールネジ１８６と、ボールネジ１８６を駆動するための制御用モーター１８５とを有している。
【０１２４】
さらに反応容器搬送ガイド２４７は、アーム１８２に取り付けられたラック２６１と、ラック２６１に係合しているピニオン２６２と、ピニオン２６２に係合しているラック２６３と、ラック２６３の下端部にヒンジ２６４を介して連結されている溶液受け２６５と、溶液受け２６５を案内するためのピン２６６とを有している。
【０１２５】
嵌合部２５１に装着された反応容器１０１は、第五実施形態と同様に、制御用モーター１８５によって上下に移動される。嵌合部２５１の上下動に連動して、嵌合部２５１を支持しているアーム１８２に取り付けられたラック２６１も上下に移動する。ラック２６１の上下動に連動して、ラック２６３はラック２６１と逆方向に上下動する。さらにラック２６３の上下動に連動して、溶液受け２６５は、ピン２６６に案内されながら、ヒンジ２６４との連結部が上下に移動する。
【０１２６】
このため、図１２に示されるように、反応容器１０１が反応容器搬送ガイド２４７の内部に収容されている状態では、溶液受け２６５は反応容器１０１の下方に位置している。この状態では、反応容器１０１から垂れた溶液は、溶液受け２６５に収容される。
【０１２７】
反応容器１０１が下降されるにつれて、ラック２６１は下降し、反対にラック２６３は上昇し、溶液受け２６５は傾きながら上方に移動する。そして、図１３に示されるように、反応容器１０１が下降され反応容器搬送ガイド２４７から下方に突出している状態では、溶液受け２６５は反応容器１０１の側方に完全に退避される。
【０１２８】
溶液受け２６５は、図１３に示される状態において、収容した溶液がこぼれ落ちない形状をしているとよい。溶液受け２６５は、好ましくは、収容した溶液を吸収して保持しておく吸収部材を有しているとよい。また溶液受け２６５は容易に交換可能である。
【０１２９】
本実施形態によれば、反応容器１０１から垂れた溶液が溶液受け２６５に収容されるので、検査装置が溶液で汚されない。
【０１３０】
第十一実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１４は、本発明の第十一実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１５は、図１４に示された嵌合部を下方から見た平面図である。
【０１３１】
本実施形態は基本的に第二実施形態に似ており、反応容器１０１が装着される嵌合部２７１が、三次元基材１０２を光学的に観察するための観察光学系を含んでいる。つまり嵌合部２７１は、図１４と図１５に示されるように、三次元基材１０２の光学像を形成するための結像レンズ２７２と、結像レンズ２７２によって形成された三次元基材１０２の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ２７３とを有している。また検査装置は、図１４に示されるように、ＣＣＤ２７３からの信号を取り込みデジタルデータに変換する画像取り込み装置２７４を有している。さらに嵌合部２７１、図１５に示されるように、三次元基材１０２に残る蛍光分子を励起する光を発する照明光学系２７６を備えている。
【０１３２】
さらに検査装置は、図１４に示されるように、正の圧力と負の圧力を発生するための圧力制御部２７９と、嵌合部２７１と圧力制御部２７９を流体的に接続している圧力伝達用管路２７８と、圧力伝達用管路２７８に設けられたバルブ２８０と、洗浄液を収容するための洗浄液タンク２８２と、洗浄液タンク２８２を加圧するためのポンプ２８５と、洗浄液タンク２８２とポンプ２８５を流体的に接続しているチューブ２８４と、嵌合部２７１と洗浄液タンク２８２を流体的に接続している洗浄液供給用管路２８１と、洗浄液供給用管路２８１に設けられたバルブ２８３と、洗浄液供給用管路２８１の端部に設けられた洗浄ノズル２８６とを有している。
【０１３３】
嵌合部２７１に反応容器１０１を装着する。圧力制御部２７９により負の圧力を発生させ、バルブ２８０を開いて、反応容器１０１にサンプル溶液を図示しないサンプル容器から吸引する。圧力制御部２７９により正の圧力と負の圧力を交互に作用させてサンプル溶液を三次元基材１０２の上下に駆動する。溶液駆動終了後、バルブ２８０を開いて反応容器１０１を大気圧に開放する。
【０１３４】
続いて、嵌合部２７１の下端部を洗浄するため、バルブ２８３を開き、洗浄液ポンプ２８５により洗浄液タンク２８２を加圧して、洗浄液タンク２８２から洗浄液を嵌合部２７１に送る。嵌合部２７１に送られた洗浄液は、洗浄ノズル２８６によって嵌合部２７１の下端部に噴射され、嵌合部２７１の下端部を洗浄する。
【０１３５】
洗浄後、バルブ２８３を閉じる。さらに、バルブ２８０を開き、圧力制御部２７９により正の圧力を発生させて、洗浄液を三次元基材１０２の下に移動させる。その後、ＣＣＤ２７３によって画像を取得する。
【０１３６】
本実施形態によれば、結像レンズ２７２が曇ったり汚れたりしても、結像レンズ２７２を洗浄することにより安定して撮影することができる。
【０１３７】
第十二実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１６は、本発明の第十二実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。
【０１３８】
図１６に示されるように、検査装置は、反応容器１０１が装着される嵌合部１１１と、反応容器１０１の温度を制御するためのヒーター２９１と、ヒーター２９１の温度を測定するための温度センサー２９２と、温度センサー２９２で得られる情報に基づいてヒーター２９１の温度を制御する温度制御装置２９３とを有している。
【０１３９】
本実施形態では、反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４はＰＰで構成され、その線膨張係数は約６×１０−５である。また嵌合部１１１は高密度ＰＥで構成され、その線膨張係数は約１×１０−４である。つまり、嵌合部１１１の線膨張係数が反応容器１０１の結合部１０３のそれよりも大きい。
【０１４０】
ヒーター２９１によって反応容器１０１を加温した際、嵌合部１１１もまた加温される。加温により反応容器１０１の結合部１０３が膨張し、その開口端の径が広がる。しかし、嵌合部１１１の線膨張係数は結合部１０３のそれよりも大きいので、嵌合部１１１は開口端の拡張よりも大きく膨張する。
【０１４１】
従って、本実施形態によれば、反応容器１０１を温調する間、反応容器１０１と嵌合部１１１の間は気密に保持される。
【０１４２】
第十三実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１７は、本発明の第十三実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１７において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１４３】
図１７に示されるように、検査装置は、ヒーター２９１と温度センサー２９２に加えて、反応容器１０１が装着される嵌合部３０１と、嵌合部３０１の温度を制御するためのヒーター３０２と、嵌合部３０１の温度を測定するための温度センサー３０３と、温度センサー２９２で得られる情報に基づいてヒーター２９１の温度を制御するとともに温度センサー３０３で得られる情報に基づいてヒーター３０３の温度を制御する温度制御装置３０４とを有している。
【０１４４】
本実施形態では、反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４は第十二実施形態と同様にＰＰで構成され、その線膨張係数は約６×１０−５である。嵌合部３０１はステンレスで構成され、その線膨張係数は約７×１０−６である。従って、嵌合部３０１の線膨張係数は反応容器１０１の結合部１０３のそれよりも小さい。
【０１４５】
本実施形態では、温度制御装置３０４により嵌合部３０１の温度を反応容器１０１の温度より常に高く制御する。好ましくは、嵌合部３０１と反応容器１０１の結合部１０３との熱膨張量が同程度になるように両者の温度をする。例えば、遺伝子のハイブリダイズ反応に最適な温度Ｔに制御するため、温度制御装置３０４により反応容器１０１の温度をＴ℃に制御する。また温度制御装置３０４により嵌合部３０１の温度を反応容器１０１の温度より１０℃高い温度に制御する。
【０１４６】
本実施形態によれば、温度制御装置３０４によって嵌合部３０１と結合部１０３の熱膨張量が同程度になるように両者の温度が制御されるため、反応容器１０１の結合部１０３と嵌合部３０１との間が良好に気密に保持される。
【０１４７】
第十四実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１８は、本発明の第十四実施形態における検査装置の構成を概略的に示している。図１８において、既出の参照符号で示された部材は、その参照符号で示された既に説明した部材と実質的に同じであり、その詳しい説明は省略する。
【０１４８】
図１８に示されるように、検査装置は、反応容器１０１が装着される嵌合部３０１と、反応容器１０１の温度を制御するためのヒーター２９１と、ヒーター２９１の温度を測定するための温度センサー２９２と、温度センサー２９２で得られる情報に基づいてヒーター２９１の温度を制御する温度制御装置２９３とを有している。
【０１４９】
本実施形態では、反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４はＰＰで構成され、嵌合部３１１はステンレスで構成されている。また嵌合部３１１は、反応容器１０１の結合部１０３の内側面に面する内側嵌合面と、反応容器１０１の結合部１０３の外側面に面する外側嵌合面とを有している。
【０１５０】
以下、サンプル溶液の温度を基準温度よりも高い温度に制御する場合について説明する。
【０１５１】
図示しない圧力制御部によってサンプル溶液を吸引した反応容器１０１をヒーター２９１にセットする。温度制御装置２９３に目標温度を設定する。温度制御装置２９３は、温度センサー２９２からの温度情報に基づき、設定温度になるまでヒーター２９１に通電する。反応容器１０１の筐体すなわち結合部１０３と溶液吸入部１０４からの熱電導により、反応容器１０１とサンプル溶液と嵌合部３１１とが同時に温調される。
【０１５２】
温調により反応容器１０１の結合部１０３は膨張する。膨張のため、結合部１０３は壁の厚さが増す。また、結合部１０３と嵌合部３１１の線膨張係数の差異のため、結合部１０３の内側面は嵌合部３１１の内側嵌合面から離れようとする。しかし、結合部１０３の内側面が嵌合部３１１の内側嵌合面から離れる前に、結合部１０３の開口端の径の増大と壁の厚さの増大によって結合部１０３の外側面が嵌合部３１１の外側嵌合面に接触する
言い換えれば、結合部１０３と嵌合部３１１は、結合部１０３の内側面が嵌合部３１１の内側嵌合面から離れる前に結合部１０３の外側面が嵌合部３１１の外側嵌合面に接触するように設計されている。
【０１５３】
このため、本実施形態によれば、反応容器１０１の結合部１０３と嵌合部３１１との間が常に気密に保持される。
【０１５４】
第十五実施形態
本実施形態は、第一実施形態の反応容器を利用する別の検査装置に向けられている。図１９は、本発明の第十五実施形態における検査装置の構成を概略的に示す平面図である。図２０は、図１９に示されたターンテーブルの断面を概略的に示している。図２１は、図１９に示されたサンプル採取装置を概略的に示している。図２２は、図１９に示された反応容器供給装置の周辺部断面を概略的に示している。
【０１５５】
図１９に示されるように、検査装置３２０は、サンプル供給部３２２と、反応容器供給装置３２３と、サンプル採取装置３２５と、ターンテーブル３２４と、第一溶液ラック３２６と、第一分注装置３２７と、第二溶液ラック３２８と、第二分注装置３２９と、検出装置３３０とを備えている。
【０１５６】
サンプル供給部３２２は、サンプル溶液がそれぞれ分注された複数のサンプル容器を収容したラック３２１を検査のために順次供給する。反応容器供給装置３２３は、図２２に示されるように、複数の反応容器１０１を格納しており、反応容器１０１を一つずつアーム３６１により供給する。
【０１５７】
ターンテーブル３２４は、図１９に示されるように、円周上に配置された複数の反応容器収容部３３７を有している。ターンテーブル３２４は、より詳しくは、図２０に示されるように、複数の反応容器収容部３３７を保持している回転体３３４と、回転体３３４をベース３３１に対して回転させるための駆動部３３２とを有している。
【０１５８】
各反応容器収容部３３７は反応容器１０１を収容するための収容空間を有し、収容空間は配管を介してベース３３１の下部に配置された図示しない圧力源に流体的に結合されている。また反応容器収容部３３７は開閉可能な蓋３３８を有し、蓋３３８は検出装置３３０による上方からの光学観察を可能にする光学窓３３９を有している。
【０１５９】
ターンテーブル３２４はさらに、反応容器収容部３３７の蓋３３８を開閉させるための蓋開閉機構３４１と、蓋開閉機構３４１を支持している固定円板３３５とを備えている。固定円板３３５はベース３３１に固定されていて回転しない。蓋開閉機構３４１は、図１９に示されるように、サンプル採取装置３２５と第一分注装置３２７と第二分注装置３２９による作業位置に設けられている。
【０１６０】
サンプル採取装置３２５は、図２１に示されるように、反応容器１０１が装着される嵌合部３５１と、嵌合部３５１を支持しているアーム３５２と、アーム３５２を支持している支持支柱３５３とを有し、支持支柱３５３は図示しない駆動機構によりベース３５４に対して上下動と回転が可能である。このためサンプル採取装置３２５は、嵌合部３５１を支持しているアーム３５２の上下動と回転により、反応容器供給装置３２３から供給される反応容器１０１を嵌合部３５１に装着することが可能である。またサンプル採取装置３２５は、特に図示されていないが、嵌合部３５１に装着された反応容器１０１を取り外す機構も備えている。
【０１６１】
また、嵌合部３５１は、ここでは図示されていないが、これまでの実施形態と同様に、管路を介して圧力制御部に流体的に結合されており、サンプル採取装置３２５は、嵌合部３５１に装着された反応容器１０１に正の圧力と負の圧力を供給し得る。
【０１６２】
この構成により、サンプル採取装置３２５は、図１９において、反応容器供給装置３２３から供給される反応容器１０１を受け取り、反応容器１０１をサンプル供給部３２２に移動させ、サンプル溶液を反応容器１０１内に吸引し、サンプル溶液を収容した反応容器１０１をターンテーブル３２４に移動させ、反応容器収容部３３７に反応容器１０１を供給することができる。
【０１６３】
第一溶液ラック３２６と第二溶液ラック３２８は実質的に同じ構造体であり、検査に必要な溶液を保管している。例えば、検査に必要な試薬が分注された容器を適切な温度と湿度で保管しており、必要な試薬の容器を吸引位置に配置する。
【０１６４】
第一分注装置３２７と第二分注装置３２９は実質的に同じ構造体であり、それぞれ、第一溶液ラック３２６と第二溶液ラック３２８から溶液を反応容器１０１に分注し得る。
【０１６５】
検出装置３３０は、例えば蛍光顕微鏡を含んでおり、反応容器１０１内の三次元基材の蛍光画像を撮影し得る。
【０１６６】
本実施形態の検査装置３２０は例えば次のように動作する。
【０１６７】
まず、反応容器供給装置３２３から供給される反応容器１０１がサンプル採取装置３２５の嵌合部３５１に装着される。次に、サンプル採取装置３２５は、サンプル供給部３２２のサンプルラック３２１からサンプル溶液を反応容器１０１内に吸引し、サンプル溶液を吸引した反応容器１０１をターンテーブル３２４の反応容器収容部３３７に配置する。その後、蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を閉じる。
【０１６８】
容器収容部３３７に収容された反応容器１０１は、ターンテーブル３２４の回転によって第一分注装置３２７と第二分注装置３２９と検出装置３３０を順番に経由し、最後に再びサンプル採取装置３２５のところに戻る。
【０１６９】
反応容器１０１がサンプル採取装置３２５から第一分注装置３２７に送られる間に、反応容器収容部３３７に正の圧力と負の圧力を繰り返しかけて反応容器１０１内のサンプル溶液を駆動して相補結合反応を実行させる。
【０１７０】
第一分注装置３２７のところに反応容器１０１が到達したら蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を開ける。第一分注装置３２７により洗浄液を反応容器１０１に分注し、応容器収容部３３７に正の圧力と負の圧力を繰り返しかけてサンプル溶液を洗い流す。その後、蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を閉じる。
【０１７１】
続いて第二分注装置３２９のところに反応容器１０１が到達したら蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を開ける。第二分注装置３２９により発光基質を反応容器１０１に分注し、応容器収容部３３７に正の圧力と負の圧力を繰り返しかけて促進させる。その後、洗浄液で発光基質を洗い流し、蓋開閉機構３４１により反応容器収容部３３７の蓋３３８を閉じる。
【０１７２】
その後、反応容器１０１が検出装置３３０に到達したら、検出装置３３０により反応容器１０１内の三次元基材の画像を撮影し、画像解析ソフトウェアにより三次元基材上の各スポットの輝度を測定する。
【０１７３】
測定の終了した反応容器１０１がサンプル採取装置３２５のところに到達したら、サンプル採取装置３２５により反応容器１０１をターンテーブル３２４の反応容器収容部３３７から取り出し、図２２に示される廃棄穴３６３に廃棄する。
【０１７４】
本実施形態によれば、反応容器１０１の取り扱いのための装置が不必要になるため、検査装置を小型に構成することができる。
【０１７５】
第十六実施形態
本実施形態は、これまでの実施形態に現われた生体関連物質を検出するための新規な反応容器の作製方法に向けられている。以下の実施形態においては、三次元基材にナイロンフィルターを適用するものとして説明する。
【０１７６】
まず、図２３に示されるように、正方形のナイロンフィルター４４１を用意し、外周の一部にマーク４４２を形成する。
【０１７７】
次に、図２４に示されるように、インクジェットプリンターのステージ４６１上にナイロンフィルター４４１を配置する。その際、ステージ４６１上の当て付け部４６２にナイロンフィルター４４１を当て付けて位置決めする。ナイロンフィルター４４１を当て付け部４６２に当て付ける際、マーク４４２によりナイロンフィルター４４１の向きを定める。
【０１７８】
続いて、図２５に示されるように、例えば１００種類の核酸プローブ４４３をナイロンフィルター４４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域４４４を形成する。これにより、プローブを固相化した三次元基材４４０が作製される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０１７９】
次に、図２６に示されるように、当て付け冶具４６３に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０は、一角に切り欠き部４１４を有する板状部４１１と、板状部４１１から突出している円錐台部４１２とからなり、板状部４１１と円錐台部４１２を貫通している貫通穴４１３を有している。溶液吸入部本体４１０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、切り欠き部４１４により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。
【０１８０】
さらに、このように当て付け冶具４６３に当て付けられた溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の上面にアクリル系の接着剤４５１（図２８参照）を塗布し、先に作製した三次元基材４４０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の上面にはり付ける。三次元基材４４０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、板状部４１１の切り欠き部４１４に対するマーク４４２の相対位置により三次元基材４４０の向きを定める。これにより三次元基材４４０は溶液吸入部本体４１０に常に同じ向きではり付けられる。またスポット領域４４４は貫通穴４１３の内側に位置する。溶液吸入部本体４１０の板状部４１１と三次元基材４４０は接着により結合されるため両者間の気密は保持される。
【０１８１】
その後、図２７に示されるように、溶液吸入部本体４１０に結合部４３０を取り付ける。結合部４３０は板状部材からなり、一角に切り欠き部４３４を有し、また中央に貫通穴４３３を有している。結合部４３０は溶液吸入部本体４１０の板状部４１１とほぼ同じ大きさであり、結合部４３０と板状部４１１を適切に合わせたとき、それぞれの切り欠き部４３４と切り欠き部４１４がそろうようになっている。
【０１８２】
溶液吸入部本体４１０の板状部４１１と三次元基材４４０の適所にアクリル系の接着剤４５２（図２８参照）を塗布し、結合部４３０の切り欠き部４３４を溶液吸入部本体４１０の切り欠き部４１４にそろえて、結合部４３０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０にはり付ける。三次元基材４４０と結合部４３０は接着により結合されるため両者の間の気密は保持される。
【０１８３】
最後に、図２８に示されるように、溶液吸入部本体４１０の円錐台部４１２にテーパー状の筒体４２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、反応容器が完成する。
【０１８４】
図２８において、Ｒ１は結合部４３０の貫通穴４３３の内径を示し、Ｒ２は三次元基材４４０のスポット領域４４４の最大距離、Ｒ３は溶液吸入部本体４１０の貫通穴４１３の内径Ｒ３を示しており、それらはＲ３＞Ｒ１＞Ｒ２の関係を満足している。これにより、三次元基材４４０のスポットを観察する際に、すべてのプローブスポットが観察可能であり、また溶液吸入部本体４１０の固定用の接着剤４５１が観察されることはない。
【０１８５】
また結合部４３０と三次元基材４４０と溶液吸入部本体４１０は、当て付け冶具４６３に適切に当て付けられた際に、図２８から分かるように、貫通穴４３３の中心とスポット領域４４４の中心と貫通穴４１３の中心とがそろうように作製されている。これにより、プローブスポットが安定して同じ位置に配置されるので、プローブスポットの配置を容易に確認できる。
【０１８６】
第十七実施形態
本実施形態は、反応容器の別の作製方法に向けられている。以下、本実施形態の作製方法について図２９〜図３１を参照して説明する。これらの図において、第十六実施形態と同じ参照符号で示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１８７】
まず、図２９に示されるように、結合部４３０を用意し、結合部４３０の適所にアクリル系の接着剤を塗布し、貫通穴４３３を覆うように正方形のナイロンフィルター４４１を結合部４３０にはり付ける。ナイロンフィルター４４１はアクリル系の接着剤により結合部４３０に結合されるため両者間の気密は保持される。
【０１８８】
次に、図３０に示されるように、ナイロンフィルター４４１がはり付けられた結合部４３０をインクジェットプリンターのステージ４６５上に配置する。その際、ステージ４６５上の当て付け部４６６に結合部４３０を当て付けて位置決めする。結合部４３０を当て付け部４６２に当て付ける際、切り欠き部４３４により結合部４３０の向きを定める。
【０１８９】
続いて、例えば１００種類の核酸プローブをナイロンフィルター４４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域を形成する。これにより、プローブを固相化した三次元基材４４０が作製される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０１９０】
一方、図３１に示されるように、当て付け冶具４６３に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、切り欠き部４１４により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。さらに、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の適所にアクリル系の接着剤４５２を塗布し、結合部４３０の切り欠き部４３４を溶液吸入部本体４１０の切り欠き部４１４にそろえて、結合部４３０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０にはり付ける。三次元基材４４０と溶液吸入部本体４１０は接着により結合されるため両者の間の気密は保持される。
【０１９１】
最後に、第十六実施形態と同様に、溶液吸入部本体４１０の円錐台部４１２にテーパー状の筒体４２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、図２８に示された反応容器と同様の反応容器が完成する。
【０１９２】
本実施形態において作製される反応容器は、ナイロンフィルター４４１にマークが形成されない以外は、第十六実施形態において作製される反応容器と同じである。
【０１９３】
第十八実施形態
本実施形態は、反応容器の別の作製方法に向けられている。以下、本実施形態の作製方法について図３２〜図３４を参照して説明する。これらの図において、第十六実施形態と同じ参照符号で示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１９４】
まず、図３２に示されるように、溶液吸入部本体４１０を用意し、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１の適所にアクリル系の接着剤を塗布し、貫通穴４１３を覆うように正方形のナイロンフィルター４４１を溶液吸入部本体４１０にはり付ける。ナイロンフィルター４４１はアクリル系の接着剤により溶液吸入部本体４１０に結合されるため両者間の気密は保持される。
【０１９５】
次に、図３３に示されるように、ナイロンフィルター４４１がはり付けられた溶液吸入部本体４１０をインクジェットプリンターのステージ４６７上に配置する。その際、ステージ４６７上の当て付け部４６８に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０を当て付け部４６８に当て付ける際、切り欠き部４１３により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。
【０１９６】
続いて、例えば１００種類の核酸プローブをナイロンフィルター４４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域を形成する。これにより、プローブを固相化した三次元基材４４０が作製される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０１９７】
一方、図３４に示されるように、当て付け冶具４６３に溶液吸入部本体４１０を当て付けて位置決めする。溶液吸入部本体４１０を当て付け冶具４６３に当て付ける際、切り欠き部４１４により溶液吸入部本体４１０の向きを定める。さらに、溶液吸入部本体４１０の板状部４１１と三次元基材４４０の適所にアクリル系の接着剤４５２を塗布し、結合部４３０の切り欠き部４３４を溶液吸入部本体４１０の切り欠き部４１４にそろえて、結合部４３０を当て付け冶具４６３に当て付けて位置決めし、溶液吸入部本体４１０にはり付ける。三次元基材４４０と結合部４３０は接着により結合されるため両者の間の気密は保持される。
【０１９８】
最後に、第十六実施形態と同様に、溶液吸入部本体４１０の円錐台部４１２にテーパー状の筒体４２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、図２８に示された反応容器と同様の反応容器が完成する。
【０１９９】
本実施形態において作製される反応容器は、ナイロンフィルター４４１にマークが形成されない以外は、第十六実施形態において作製される反応容器と同じである。
【０２００】
第十六実施形態と第十七実施形態と第十八実施形態では、ナイロンフィルター４４１と溶液吸収部本体４１０の接合およびナイロンフィルター４４１と結合部４３０の接合にアクリル系接着剤が適用されているが、アクリル系接着剤以外の手段、例えば超音波溶着、熱溶着、レーザー溶着などが適用されてもよい。
【０２０１】
第十九実施形態
本実施形態は、反応容器の別の作製方法に向けられている。以下、本実施形態の作製方法について図３２〜図３４を参照して説明する。
【０２０２】
まず、図３５に示されるように、正方形のナイロンフィルター５４１と保護部材５４２と保護部材５４５とを用意する。保護部材５４２は矩形の薄板部材で、一角に切り欠き部５４３を有し、中央に円形の開口５４４を有している。また保護部材５４５は矩形の薄板部材で、一角に切り欠き部５４６を有し、中央に円形の開口５４７を有している。図３６から分かるように、保護部材５４２は保護部材５４５よりも一回り大きく、また保護部材５４２の開口５４４は保護部材５４５の開口５４７よりも一回り小さい。
【０２０３】
図３５において、保護部材５４２の下面の適所にアクリル系の接着剤５４８（図３６参照）を塗布し、また保護部材５４５の上面の適所にアクリル系の接着剤５４９（図３６参照）を塗布し、ナイロンフィルター５４１を間に挟んで保護部材５４２と保護部材５４５をはり合わせる。これにより、プローブスポット形成前の三次元基材チップ５４０が作製される。ナイロンフィルター５４１と保護部材５４２は接着により結合されるため両者間の気密は保持される。同様にナイロンフィルター５４１と保護部材５４５の間の気密も保持される。
【０２０４】
次に、図３７に示されるように、先に作製された三次元基材チップ５４０を保護部材５４２を上にしてインクジェットプリンターのステージ５６１上に配置する。その際、ステージ５６１上の当て付け部５６２に三次元基材チップ５４０を当て付けて位置決めする。三次元基材チップ５４０を当て付け部５６２に当て付ける際、保護部材５４２の切り欠き部５４３により三次元基材チップ５４０の向きを定める。
【０２０５】
続いて、例えば１００種類の核酸プローブをナイロンフィルター５４１の所定位置にインクジェットプリンターによりスポットしてスポット領域５４４（図４０参照）を形成する。これにより三次元基材チップ５４０のナイロンフィルター５４１にプローブが固相化される。例えばスポット径は１００μｍにスポット間隔は２００μｍに調整される。
【０２０６】
次に、三次元基材チップ５４０を図３８に示される溶液吸入部本体５１０に取り付ける。溶液吸入部本体５１０は、図３８に示されるように、一角に切り欠き部５１５を有する板状部５１１と、板状部５１１から突出している円錐台部５１２とからなり、板状部５１１と円錐台部５１２を貫通している貫通穴５１３を有している。板状部５１１は、三次元基材チップ５４０を収容し得る凹部５１４を有している。凹部５１４は、三次元基材チップ５４０の二辺が当て付けられる当て付け面５１４ａと５１４ｂを有している。また凹部５１４は、三次元基材チップ５４０の外形に対応しており、一角に斜辺部分５１４ｃを有している。傾斜部分５１４ｃは、切り欠き部５１５の近くに位置している。また板状部５１１は、後述する結合部５３０をネジ止めするためのネジ穴５１６が四隅に形成されている。
【０２０７】
三次元基材チップ５４０の溶液吸入部本体５１０への取り付けは、溶液吸入部本体５１０の凹部５１４の底面にＯリング５５１を配置し、その上に三次元基材チップ５４０を配置することにより行なわれる。
【０２０８】
続いて、溶液吸入部本体５１０に図３９に示される結合部５３０を取り付ける。結合部５３０は、図３９に示されるように、板状部５３１と、板状部５３１から突出している円筒部５３２とからなり、板状部５３１と円筒部５３２を貫通している貫通穴５３３を有している。板状部５３１は、結合部５３０を溶液吸入部本体５１０に固定するためのネジ５５５が通る貫通穴５３６を有している。
【０２０９】
結合部５３０の溶液吸入部本体５１０への取り付けは、溶液吸入部本体５１０の凹部５１４に収容された三次元基材チップ５４０の上にＯリング５５２（図４０参照）を配置し、ネジ５５５を、結合部５３０の板状部５３１の四隅の貫通穴５３６に通し、溶液吸入部本体５１０の板状部５１１の四隅のネジ穴５１６に締め付けることにより行なわれる。
【０２１０】
ネジ５５５が適切に締め付けられた状態では、図４０に示されるように、結合部５３０は溶液吸入部本体５１０に接し、三次元基材チップ５４０はＯリング５５１またはガスケットを介して溶液吸入部本体５１０に接していて三次元基材チップ５４０と溶液吸入部本体５１０の間が気密に保持され、また三次元基材チップ５４０はＯリング５５２を介して結合部５３０に接していて三次元基材チップ５４０と結合部５３０の間が気密に保持されている。
【０２１１】
最後に、図４０に示されるように、溶液吸入部本体５１０の円錐台部５１２にテーパー状の筒体５２０を例えば接着をしたり、筒体４２０を取り外し可能にしたい場合には、嵌合により固定して、反応容器が完成する。
【０２１２】
図４０において、Ｒ１は結合部５３０の貫通穴５３３の内径を示し、Ｒ２は三次元基材チップ５４０の保護部材５４２の開口５４４の内径、Ｒ３はスポット領域５４４の最大距離、Ｒ４は保護部材５４５の開口５４７の内径、Ｒ５は溶液吸入部本体５１０の貫通穴５１３の内径を示しており、それらは、Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ４＞Ｒ２、Ｒ５＞Ｒ４の満足している。
【０２１３】
また結合部５３０と三次元基材チップ５４０と溶液吸入部本体５１０は、適切な位置関係で組み立てられた際に、貫通穴５３３の中心とスポット領域５４４の中心と貫通穴５１３の中心とがそろうように作製されている。
【０２１４】
Ｒ１＞Ｒ２、Ｒ５＞Ｒ４の関係により、三次元基材チップ５４０と溶液吸入部本体５１０の間がＯリング５５１により、また三次元基材チップ５４０と結合部５３０の間がＯリング５５２により気密に保持できる。
【０２１５】
また、Ｒ４＞Ｒ２、Ｒ５＞Ｒ４の関係により、三次元基材チップ５４０のスポットを観察する際に、保護部材５４５や保護部材５４５に塗布された接着剤５４９、溶液吸入部本体５１０は観察されない。
【０２１６】
本実施形態において作製される反応容器は、第十六実施形態において作製される反応容器と実質的に同じである。
【０２１７】
これまでの実施形態では、反応容器を形成する部材は接着や嵌合やネジにより固定されているが、固定方法は、溶液が反応容器に吸引・排出できるような気密状態に保たれればこれらに制限されることはない。例えば、他の方法として、熱や超音波による融着を用いて反応容器を形成する部材を固定することが可能である。
【０２１８】
また、溶液吸入部本体の円錐台部にテーパー状の筒体を嵌合したり、ネジ止めして取り外し可能にした場合には、反応や洗浄の工程の終了後にテーパー状の筒体を取り外して検出を行なうことができる。これは、反応装置と検出装置が別体の場合に特に有効で、検出装置の小型化が可能となる。また、板状部から結合部を取り外すと、三次元基材に干渉する部品がなくなるので、板状部を複数並べてスキャンを行なうと、反応結果をより高速に検出することも可能となる。
【０２１９】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０２２０】
第一実施形態では、生体関連物質の標識に蛍光色素を用いた場合について説明したが、種々の検出方法や標識を本発明に適用することが可能である。化学発光法により検出を行なう場合は、酵素と基質の反応により発光するので、試料を照明する光源は不要である。また、蛍光で検出する場合も種々の蛍光物質を標識として用いることが可能であり、種々の蛍光色素のほかに、蛍光ガラス粒子なども用いることができる。さらに、散乱光や反射光で検出を行なう場合は、金属粒子や誘電体粒子を標識として用いる。例えば金微粒子、銀、白金、シリコンなどの微粒子やラテックス粒子を用いることができる。特に、金、銀、白金などの金属の微粒子は、粒径が１０〜１００ｎｍのものが、運動状態にある粒子の速さが最適となるため特に好ましい。また、ラテックス粒子は、粒径が０．１〜１μｍのものが、同様に、運動状態にある粒子の速さが最適となるため特に好ましい。適切な粒径は、粒子の比重とブラウン運動の速さにより決定される。ここで、粒子の運動状態は、例えばブラウン運動や振動などがあげられる。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明によれば、多数の検体を容易に高速に取り扱うことが可能な、生体関連物質に関する技術が提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体関連物質を検出するための反応容器であって、
生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材と、
液駆動手段と気密に結合できる結合部と、
溶液を吸入できる溶液吸入部とを有しており、
結合部と溶液吸入部は三次元基材を間に挟んで配置されている、反応容器。
【請求項２】
溶液吸入部は少なくとも二つの部品から構成され、それらの部品の少なくとも一つが三次元基材に気密に保持して取り付けられている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項３】
三次元基材に気密を保持して取り付けられる部品のうち、少なくとも一つが三次元基材から取り外し可能である、請求項２に記載の反応容器。
【請求項４】
生体関連物質を検出するための反応容器であって、
生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材と、
液駆動手段と気密に結合できる結合部と、
溶液を吸入できる溶液吸入部とを有しており、
結合部と溶液吸入部は三次元基材を間に挟んで配置されているとともに検出手段と光が漏れないように結合されている、反応容器。
【請求項５】
結合部と溶液吸入部が非光透過性の材料から構成されている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項６】
結合部は、三次元基材から離れるにつれて径が広がるテーパー状の内面を有している、請求項５に記載の反応容器。
【請求項７】
結合部は検出手段と結合される開口端を有し、検出手段はレンズを含み、三次元基材と開口端の間のテーパー角度はレンズのＮＡよりも大きい、請求項６に記載の反応容器。
【請求項８】
結合部と溶液吸入部が導電性の材料から構成されている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項９】
溶液をろ過するためのフィルターをさらに有し、フィルターは溶液吸入部の内部に配置されている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項１０】
三次元基材が位置する部分の直径が１〜６ｍｍである、請求項１ないし請求項９のいずれかひとつに記載の反応容器。
【請求項１１】
反応容器の実質的な容量が１０〜１００μＬである、請求項１ないし請求項９のいずれかひとつに記載の反応容器。
【請求項１２】
請求項１に記載の反応容器を利用する生体関連物質の反応装置であって、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、サンプル溶液を吸入・排出するための圧力を嵌合部を通して反応容器に伝達する圧力制御手段と、反応容器内のサンプル溶液の温度を調節する温度調節手段とを有している、生体関連物質の反応装置。
【請求項１３】
サンプル溶液がマイクロタイタープレートに収容されている、請求項１２に記載の反応装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の反応容器を利用する生体関連物質の検出装置であって、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、反応容器内の三次元基材での生体関連物質の反応を検出する検出手段を有している、生体関連物質の検出装置。
【請求項１５】
さらに、サンプル溶液を吸入・排出するための圧力を嵌合部を通して反応容器に伝達する圧力制御手段と、反応容器内のサンプル溶液の温度を調節する温度調節手段とを有している、請求項１４に記載の生体関連物質の検出装置。
【請求項１６】
検出手段は、嵌合部の中に位置しており、嵌合部は、さらに、反応容器内の三次元基材を照明する照明手段を含んでいる、請求項１４に記載の生体関連物質の検出装置。
【請求項１７】
サンプル溶液がマイクロタイタープレートに収容されている、請求項１５に記載の生体関連物質の検出装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
三次元基材の一方の面に結合部を気密を保持して取り付け、
三次元基材のもう一方の面に溶液吸入部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材の一方の面に結合部を気密を保持して取り付け、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
三次元基材のもう一方の面に溶液吸入部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材の一方の面に溶液吸入部を気密を保持して取り付け、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
三次元基材のもう一方の面に結合部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材の両面に保護部材を三次元基材の一部を露出させるように取り付け、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
一方の保護部材に結合部を気密を保持して取り付け、
もう一方の保護部材に溶液吸入部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項１】
生体関連物質を検出するための反応容器であって、
生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材と、
液駆動手段と気密に結合できる結合部と、
溶液を吸入できる溶液吸入部とを有しており、
結合部と溶液吸入部は三次元基材を間に挟んで配置されている、反応容器。
【請求項２】
溶液吸入部は少なくとも二つの部品から構成され、それらの部品の少なくとも一つが三次元基材に気密に保持して取り付けられている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項３】
三次元基材に気密を保持して取り付けられる部品のうち、少なくとも一つが三次元基材から取り外し可能である、請求項２に記載の反応容器。
【請求項４】
生体関連物質を検出するための反応容器であって、
生体関連物質を検出するためのプローブを固相化した三次元基材と、
液駆動手段と気密に結合できる結合部と、
溶液を吸入できる溶液吸入部とを有しており、
結合部と溶液吸入部は三次元基材を間に挟んで配置されているとともに検出手段と光が漏れないように結合されている、反応容器。
【請求項５】
結合部と溶液吸入部が非光透過性の材料から構成されている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項６】
結合部は、三次元基材から離れるにつれて径が広がるテーパー状の内面を有している、請求項５に記載の反応容器。
【請求項７】
結合部は検出手段と結合される開口端を有し、検出手段はレンズを含み、三次元基材と開口端の間のテーパー角度はレンズのＮＡよりも大きい、請求項６に記載の反応容器。
【請求項８】
結合部と溶液吸入部が導電性の材料から構成されている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項９】
溶液をろ過するためのフィルターをさらに有し、フィルターは溶液吸入部の内部に配置されている、請求項１に記載の反応容器。
【請求項１０】
三次元基材が位置する部分の直径が１〜６ｍｍである、請求項１ないし請求項９のいずれかひとつに記載の反応容器。
【請求項１１】
反応容器の実質的な容量が１０〜１００μＬである、請求項１ないし請求項９のいずれかひとつに記載の反応容器。
【請求項１２】
請求項１に記載の反応容器を利用する生体関連物質の反応装置であって、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、サンプル溶液を吸入・排出するための圧力を嵌合部を通して反応容器に伝達する圧力制御手段と、反応容器内のサンプル溶液の温度を調節する温度調節手段とを有している、生体関連物質の反応装置。
【請求項１３】
サンプル溶液がマイクロタイタープレートに収容されている、請求項１２に記載の反応装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の反応容器を利用する生体関連物質の検出装置であって、反応容器の結合部に嵌合し得る嵌合部と、反応容器内の三次元基材での生体関連物質の反応を検出する検出手段を有している、生体関連物質の検出装置。
【請求項１５】
さらに、サンプル溶液を吸入・排出するための圧力を嵌合部を通して反応容器に伝達する圧力制御手段と、反応容器内のサンプル溶液の温度を調節する温度調節手段とを有している、請求項１４に記載の生体関連物質の検出装置。
【請求項１６】
検出手段は、嵌合部の中に位置しており、嵌合部は、さらに、反応容器内の三次元基材を照明する照明手段を含んでいる、請求項１４に記載の生体関連物質の検出装置。
【請求項１７】
サンプル溶液がマイクロタイタープレートに収容されている、請求項１５に記載の生体関連物質の検出装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
三次元基材の一方の面に結合部を気密を保持して取り付け、
三次元基材のもう一方の面に溶液吸入部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材の一方の面に結合部を気密を保持して取り付け、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
三次元基材のもう一方の面に溶液吸入部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材の一方の面に溶液吸入部を気密を保持して取り付け、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
三次元基材のもう一方の面に結合部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の反応容器の作製方法であって、
三次元基材の両面に保護部材を三次元基材の一部を露出させるように取り付け、
三次元基材に生体関連物質を検出するためのプローブを固相化し、
一方の保護部材に結合部を気密を保持して取り付け、
もう一方の保護部材に溶液吸入部を気密を保持して取り付ける、反応容器の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４８４４
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【発行日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１６０００（Ｐ２００５−５１６０００）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１８０６３
【国際出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【発行日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１８０６３
【国際出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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