生体試料反応方法
【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、生体試料反応方法を得る。
【解決手段】複数の反応容器１０３と、各々の反応容器１０３に接続された反応液導入用流路１０４と、反応液導入用流路１０４に接続された反応液収容部１０５と、反応液導入用流路１０４に接続された廃液収容部１０５を備えたマイクロリアクターアレイ１０を用いた生体試料反応方法であって、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填する第１の工程と、遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出する第２の工程とを有し、第１の工程と第２の工程とで、遠心力の方向に対する反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向のなす角度が異なる。
【解決手段】複数の反応容器１０３と、各々の反応容器１０３に接続された反応液導入用流路１０４と、反応液導入用流路１０４に接続された反応液収容部１０５と、反応液導入用流路１０４に接続された廃液収容部１０５を備えたマイクロリアクターアレイ１０を用いた生体試料反応方法であって、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填する第１の工程と、遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出する第２の工程とを有し、第１の工程と第２の工程とで、遠心力の方向に対する反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向のなす角度が異なる。
【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方法は、複数の反応容器と、各々の前記反応容器に接続された反応液導入用流路と、前記反応液導入用流路に接続された反応液収容部と、前記反応液導入用流路に接続された廃液収容部と、を備えた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、遠心力により、前記反応液導入用流路と前記反応容器に前記反応液を充填する第１の工程と、遠心力により、前記反応液導入用流路内の反応液を前記廃液収容部に送出する第２の工程と、生体試料反応処理を実行する第３の工程と、を有するものである。
【０００９】
本発明によれば、遠心力を用いて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、反応液導入用流路と反応容器に反応液を充填した後、反応液導入用流路内の反応液を廃液収容部に送出するようにしたので、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。
【００１０】
また、前記第１の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、前記第２の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してβの角度を有し、９０度≦α≦１８０度かつ０度≦β＜９０度、としてもよい。
本発明によれば、第１の工程と第２の工程で遠心力のかかる向きを変えることにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
【００１１】
また、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、９０度≦α≦１８０度であり、前記第１の工程では、前記廃液収容部は外部と隔絶されており、前記第２の工程では、前記廃液収容部は外部と連通されているようにしてもよい。
本発明によれば、第２の工程で廃液収容部を外部と連通させることにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
【００１２】
また、前記第２の工程では、前記第１の工程よりも、前記廃液収容部の容量を大きくするようにしてもよい。
本発明によれば、廃液収容部の容量を調整することにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
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（Ａ）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１（Ｂ）は図１（Ａ）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１０１，１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７を備えている。
【００１６】
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、反応液導入用流路１０４、流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６が形成されている。透明基板１０２には、反応液供給口１０７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。
【００１７】
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２００μｍ、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、まず、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０６に反応液を供給する。
【００２０】
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。
【００２１】
次に、マイクロリアクターアレイ１０を図２に示すような遠心装置５０を用いて回転させる。
図２に示すように、遠心装置５０の回転テーブル５１上にマイクロリアクターアレイ１０を固定し、遠心装置５０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。
【００２２】
まず、図３（Ａ）に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ１０を遠心装置５０に固定し、回転させる。図３（Ａ）に示す状態で遠心装置５０を回転させると、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。
【００２３】
図３（Ａ）に示す状態でマイクロリアクターアレイ１０に遠心力をかけた場合、反応液は廃液収容部１０５へは送出されない。これは、図に示すように、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対して１３５度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部１０５へ向かう流路の方向の成分が０以下となるからである。なお、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａの方向と遠心力の方向のなす角度が９０度以上１８０度以下であれば、反応液は廃液収容部１０５へ送出されない。このように、反応液が廃液収容部１０５の方へ流れていかないため、すべての反応容器１０３に反応液を充填することができる。
【００２４】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度はマイクロリアクターアレイ１０を図３（Ｂ）に示す方向に遠心力がかかるように遠心装置５０に固定する。再び遠心装置５０を回転させることにより、今度は反応液導入用流路１０４内の反応液が廃液収容部１０５に送出される。これは、図３（Ｂ）の状態では、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａの方向が、遠心力の方向に対して４５度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部１０５へ向かう流路の方向の成分が０以上となるからである。なお、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向と遠心力の方向のなす角度が０度以上かつ９０度より小さければ、反応液は廃液収容部１０５へ送出される。なお、反応液導入用流路１０４内の反応液は廃液収容部１０５へ送出されるが、反応容器１０３内の反応液は反応容器１０３内に留まる。
【００２５】
このように、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出しておくことにより、各反応容器１０３を分離することができる。
【００２６】
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。具体的には、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填した後、遠心力のかかる向きを変えて、再度遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出するようにしたので、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。
【００２９】
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１０３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。
【００３０】
実施の形態２．
図４（Ａ）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）２０の概略構成を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）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２０は、透明基板１０１，１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７、外部連通孔２０１、外部連通路２０２を備えている。
【００３１】
図４に示すように、マイクロリアクターアレイ２０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、反応液導入用流路１０４、流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、外部連通路２０２が形成されている。透明基板１０２には、反応液供給口１０７、外部連通孔２０１が形成されている。外部連通孔２０１は、薄いフィルム等で上面がシールされている。透明基板１０１，１０２は例えば樹脂基板とすることができる。
【００３２】
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２００μｍ、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、まず、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０６に反応液を供給する。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、実施の形態１と同様に、マイクロリアクターアレイ２０を図２に示すような遠心装置５０を用いて回転させる。
まず、図５（Ａ）に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ２０を遠心装置５０に固定し、回転させる。図５（Ａ）に示す状態で遠心装置５０を回転させると、マイクロリアクターアレイ２０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。
【００３７】
図５（Ａ）に示す状態でマイクロリアクターアレイ２０に遠心力をかけた場合、反応液は廃液収容部１０５へは送出されない。これは、図に示すように、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対して１３５度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部１０５へ向かう流路の方向の成分が０以下となるからである。なお、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａの方向と遠心力の方向のなす角度が９０度以上１８０度以下であれば、反応液は廃液収容部１０５へ送出されない。このように、反応液が廃液収容部１０５の方へ流れていかないため、すべての反応容器１０３に反応液を充填することができる。
【００３８】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度は図５（Ｂ）に示すように、外部連通孔２０１の上面のシール部を針などを用いて空気抜き用の穴を開口する。さらに、再び遠心装置５０を回転させることにより、今度は反応液導入用流路１０４内の反応液が廃液収容部１０５に送出される。このとき、反応液導入用流路１０４内の反応液は廃液収容部１０５へ送出されるが、反応容器１０３内の反応液は反応容器１０３内に留まる。なお、外部連通孔２０１は、廃液収容部１０５内へ送出された反応液が漏れでないように、廃液収容部１０５から離れた位置に配置することが望ましい。
【００３９】
このように、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出しておくことにより、各反応容器１０３を分離することができる。
【００４０】
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、マイクロリアクターアレイ２０の開口部をテープ等でシールして、実施の形態１と同様にＰＣＲ処理（生体試料反応処理）を行う。
【００４１】
以上のように、実施の形態２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、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填した後、廃液収容部１０５と外部連通路２０２を介して接続された外部連通孔２０１を開口し、再度遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０３に送出するようにしたので、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。
【００４２】
なお、実施の形態２では、マイクロリアクターアレイ２０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１０３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。
【００４３】
実施の形態３．
図６（Ａ）は、本発明の実施の形態３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）３０の概略構成を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）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３０は、透明基板１０１，１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７、廃液収容部容量調整部３０１を備えている。
【００４４】
図６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、反応液導入用流路１０４、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６が形成されている。廃液収容部１０５の開口部には、廃液収容部容量調整部３０１が設けられている。透明基板１０２には、反応液供給口１０７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。
【００４５】
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２００μｍ、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、まず、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０６に反応液を供給する。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、実施の形態１と同様に、マイクロリアクターアレイ３０を図２に示すような遠心装置５０を用いて回転させる。
まず、図７（Ａ）に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ３０を遠心装置５０に固定し、回転させる。図７（Ａ）に示す状態で遠心装置５０を回転させると、マイクロリアクターアレイ３０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。
【００５０】
また、この時廃液収容部１０５の廃液収容部容量調整部３０１は、図７（Ｂ）に示す位置で固定されている。図７（Ｂ）の状態では、廃液収容部１０５の容量が最小となる。この状態でマイクロリアクターアレイ３０に遠心力をかけた場合、反応液は遠心力によって廃液収容部１０５まで送出されるが、廃液収容部１０５の容量が小さいため、廃液収容部１０５に送出される反応液は少量であり、残りの反応液は反応容器１０３に充填される。
【００５１】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度は図７（Ｃ）に示すように、廃液収容部容量調整部３０１の位置をずらし、廃液収容部１０５の容量を大きくする。さらに、再び遠心装置５０を回転させることにより、今度は反応液導入用流路１０４内の反応液が廃液収容部１０５に送出される。このとき、反応液導入用流路１０４内の反応液は廃液収容部１０５へ送出されるが、反応容器１０３内の反応液は反応容器１０３内に留まる。
【００５２】
このように、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出しておくことにより、各反応容器１０３を分離することができる。
【００５３】
以上のように、実施の形態３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、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填した後、廃液収容部容量調整部３０１の位置を変えて廃液収容部１０５の容量を大きくし、再度遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出するようにしたので、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、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。
【００５４】
なお、実施の形態３では、マイクロリアクターアレイ２０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１０３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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１（Ａ）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の概略構成を示す上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】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３】実施の形態１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４】図４（Ａ）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の概略構成を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】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６】図６（Ａ）は、本発明の実施の形態３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、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】実施の形態３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。
【符号の説明】
【００５６】
１０ マイクロリアクターアレイ、１０１，１０２ 透明基板、１０３ 反応容器、１０４ 反応液導入用流路、１０４ａ 流路、１０５ 廃液収容部、１０６ 反応液収容部、１０７ 反応液供給口、５０ 遠心装置、２０１ 外部連通孔、２０２ 外部連通路、３０１ 廃液収容部容量調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸増幅などの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方法は、複数の反応容器と、各々の前記反応容器に接続された反応液導入用流路と、前記反応液導入用流路に接続された反応液収容部と、前記反応液導入用流路に接続された廃液収容部と、を備えた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、遠心力により、前記反応液導入用流路と前記反応容器に前記反応液を充填する第１の工程と、遠心力により、前記反応液導入用流路内の反応液を前記廃液収容部に送出する第２の工程と、生体試料反応処理を実行する第３の工程と、を有するものである。
【０００９】
本発明によれば、遠心力を用いて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、反応液導入用流路と反応容器に反応液を充填した後、反応液導入用流路内の反応液を廃液収容部に送出するようにしたので、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。
【００１０】
また、前記第１の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、前記第２の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してβの角度を有し、９０度≦α≦１８０度かつ０度≦β＜９０度、としてもよい。
本発明によれば、第１の工程と第２の工程で遠心力のかかる向きを変えることにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
【００１１】
また、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、９０度≦α≦１８０度であり、前記第１の工程では、前記廃液収容部は外部と隔絶されており、前記第２の工程では、前記廃液収容部は外部と連通されているようにしてもよい。
本発明によれば、第２の工程で廃液収容部を外部と連通させることにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
【００１２】
また、前記第２の工程では、前記第１の工程よりも、前記廃液収容部の容量を大きくするようにしてもよい。
本発明によれば、廃液収容部の容量を調整することにより、簡易な方法で効率よく反応容器に反応液を充填し、反応液導入用流路内の反応液のみを送出することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
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（Ａ）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１（Ｂ）は図１（Ａ）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１０１，１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７を備えている。
【００１６】
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、反応液導入用流路１０４、流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６が形成されている。透明基板１０２には、反応液供給口１０７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。
【００１７】
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２００μｍ、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、まず、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０６に反応液を供給する。
【００２０】
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。
【００２１】
次に、マイクロリアクターアレイ１０を図２に示すような遠心装置５０を用いて回転させる。
図２に示すように、遠心装置５０の回転テーブル５１上にマイクロリアクターアレイ１０を固定し、遠心装置５０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。
【００２２】
まず、図３（Ａ）に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ１０を遠心装置５０に固定し、回転させる。図３（Ａ）に示す状態で遠心装置５０を回転させると、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。
【００２３】
図３（Ａ）に示す状態でマイクロリアクターアレイ１０に遠心力をかけた場合、反応液は廃液収容部１０５へは送出されない。これは、図に示すように、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対して１３５度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部１０５へ向かう流路の方向の成分が０以下となるからである。なお、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａの方向と遠心力の方向のなす角度が９０度以上１８０度以下であれば、反応液は廃液収容部１０５へ送出されない。このように、反応液が廃液収容部１０５の方へ流れていかないため、すべての反応容器１０３に反応液を充填することができる。
【００２４】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度はマイクロリアクターアレイ１０を図３（Ｂ）に示す方向に遠心力がかかるように遠心装置５０に固定する。再び遠心装置５０を回転させることにより、今度は反応液導入用流路１０４内の反応液が廃液収容部１０５に送出される。これは、図３（Ｂ）の状態では、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａの方向が、遠心力の方向に対して４５度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部１０５へ向かう流路の方向の成分が０以上となるからである。なお、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向と遠心力の方向のなす角度が０度以上かつ９０度より小さければ、反応液は廃液収容部１０５へ送出される。なお、反応液導入用流路１０４内の反応液は廃液収容部１０５へ送出されるが、反応容器１０３内の反応液は反応容器１０３内に留まる。
【００２５】
このように、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出しておくことにより、各反応容器１０３を分離することができる。
【００２６】
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。具体的には、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填した後、遠心力のかかる向きを変えて、再度遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出するようにしたので、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。
【００２９】
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１０３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。
【００３０】
実施の形態２．
図４（Ａ）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）２０の概略構成を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）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２０は、透明基板１０１，１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７、外部連通孔２０１、外部連通路２０２を備えている。
【００３１】
図４に示すように、マイクロリアクターアレイ２０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、反応液導入用流路１０４、流路１０４ａ、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、外部連通路２０２が形成されている。透明基板１０２には、反応液供給口１０７、外部連通孔２０１が形成されている。外部連通孔２０１は、薄いフィルム等で上面がシールされている。透明基板１０１，１０２は例えば樹脂基板とすることができる。
【００３２】
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２００μｍ、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、まず、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０６に反応液を供給する。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、実施の形態１と同様に、マイクロリアクターアレイ２０を図２に示すような遠心装置５０を用いて回転させる。
まず、図５（Ａ）に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ２０を遠心装置５０に固定し、回転させる。図５（Ａ）に示す状態で遠心装置５０を回転させると、マイクロリアクターアレイ２０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。
【００３７】
図５（Ａ）に示す状態でマイクロリアクターアレイ２０に遠心力をかけた場合、反応液は廃液収容部１０５へは送出されない。これは、図に示すように、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対して１３５度の角度をなしているため、遠心力の廃液収容部１０５へ向かう流路の方向の成分が０以下となるからである。なお、反応液導入用流路１０４から廃液収容部１０５へ向かう流路１０４ａの方向と遠心力の方向のなす角度が９０度以上１８０度以下であれば、反応液は廃液収容部１０５へ送出されない。このように、反応液が廃液収容部１０５の方へ流れていかないため、すべての反応容器１０３に反応液を充填することができる。
【００３８】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度は図５（Ｂ）に示すように、外部連通孔２０１の上面のシール部を針などを用いて空気抜き用の穴を開口する。さらに、再び遠心装置５０を回転させることにより、今度は反応液導入用流路１０４内の反応液が廃液収容部１０５に送出される。このとき、反応液導入用流路１０４内の反応液は廃液収容部１０５へ送出されるが、反応容器１０３内の反応液は反応容器１０３内に留まる。なお、外部連通孔２０１は、廃液収容部１０５内へ送出された反応液が漏れでないように、廃液収容部１０５から離れた位置に配置することが望ましい。
【００３９】
このように、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出しておくことにより、各反応容器１０３を分離することができる。
【００４０】
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、マイクロリアクターアレイ２０の開口部をテープ等でシールして、実施の形態１と同様にＰＣＲ処理（生体試料反応処理）を行う。
【００４１】
以上のように、実施の形態２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、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填した後、廃液収容部１０５と外部連通路２０２を介して接続された外部連通孔２０１を開口し、再度遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０３に送出するようにしたので、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。
【００４２】
なお、実施の形態２では、マイクロリアクターアレイ２０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１０３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。
【００４３】
実施の形態３．
図６（Ａ）は、本発明の実施の形態３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）３０の概略構成を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）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３０は、透明基板１０１，１０２、反応容器１０３、反応液導入用流路１０４、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６、反応液供給口１０７、廃液収容部容量調整部３０１を備えている。
【００４４】
図６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、反応液導入用流路１０４、廃液収容部１０５、反応液収容部１０６が形成されている。廃液収容部１０５の開口部には、廃液収容部容量調整部３０１が設けられている。透明基板１０２には、反応液供給口１０７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。
【００４５】
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２００μｍ、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、まず、反応液供給口１０７から、ピペット等を用いて反応液収容部１０６に反応液を供給する。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、実施の形態１と同様に、マイクロリアクターアレイ３０を図２に示すような遠心装置５０を用いて回転させる。
まず、図７（Ａ）に示す方向に遠心力がかかるようにマイクロリアクターアレイ３０を遠心装置５０に固定し、回転させる。図７（Ａ）に示す状態で遠心装置５０を回転させると、マイクロリアクターアレイ３０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。
【００５０】
また、この時廃液収容部１０５の廃液収容部容量調整部３０１は、図７（Ｂ）に示す位置で固定されている。図７（Ｂ）の状態では、廃液収容部１０５の容量が最小となる。この状態でマイクロリアクターアレイ３０に遠心力をかけた場合、反応液は遠心力によって廃液収容部１０５まで送出されるが、廃液収容部１０５の容量が小さいため、廃液収容部１０５に送出される反応液は少量であり、残りの反応液は反応容器１０３に充填される。
【００５１】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度は図７（Ｃ）に示すように、廃液収容部容量調整部３０１の位置をずらし、廃液収容部１０５の容量を大きくする。さらに、再び遠心装置５０を回転させることにより、今度は反応液導入用流路１０４内の反応液が廃液収容部１０５に送出される。このとき、反応液導入用流路１０４内の反応液は廃液収容部１０５へ送出されるが、反応容器１０３内の反応液は反応容器１０３内に留まる。
【００５２】
このように、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出しておくことにより、各反応容器１０３を分離することができる。
【００５３】
以上のように、実施の形態３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、遠心力により、反応液導入用流路１０４と反応容器１０３に反応液を充填した後、廃液収容部容量調整部３０１の位置を変えて廃液収容部１０５の容量を大きくし、再度遠心力により、反応液導入用流路１０４内の反応液を廃液収容部１０５に送出するようにしたので、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、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。
【００５４】
なお、実施の形態３では、マイクロリアクターアレイ２０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１０３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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１（Ａ）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の概略構成を示す上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】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３】実施の形態１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４】図４（Ａ）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の概略構成を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】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６】図６（Ａ）は、本発明の実施の形態３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、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】実施の形態３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。
【符号の説明】
【００５６】
１０ マイクロリアクターアレイ、１０１，１０２ 透明基板、１０３ 反応容器、１０４ 反応液導入用流路、１０４ａ 流路、１０５ 廃液収容部、１０６ 反応液収容部、１０７ 反応液供給口、５０ 遠心装置、２０１ 外部連通孔、２０２ 外部連通路、３０１ 廃液収容部容量調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反応容器と、各々の前記反応容器に接続された反応液導入用流路と、前記反応液導入用流路に接続された反応液収容部と、前記反応液導入用流路に接続された廃液収容部と、を備えた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、
遠心力により、前記反応液導入用流路と前記反応容器に前記反応液を充填する第１の工程と、
遠心力により、前記反応液導入用流路内の反応液を前記廃液収容部に送出する第２の工程と、
生体試料反応処理を実行する第３の工程と、を有することを特徴とする生体試料反応方法。
【請求項２】
前記第１の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、
前記第２の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してβの角度を有し、
９０度≦α≦１８０度かつ０度≦β＜９０度、であることを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応方法。
【請求項３】
前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、９０度≦α≦１８０度であり、
前記第１の工程では、前記廃液収容部は外部と隔絶されており、
前記第２の工程では、前記廃液収容部は外部と連通されていることを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応方法。
【請求項４】
前記第２の工程では、前記第１の工程よりも、前記廃液収容部の容量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応方法。
【請求項５】
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４のいずれかに記載の生体試料反応方法。
【請求項６】
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１から請求項５のいずれかに記載の生体試料反応方法。
【請求項１】
複数の反応容器と、各々の前記反応容器に接続された反応液導入用流路と、前記反応液導入用流路に接続された反応液収容部と、前記反応液導入用流路に接続された廃液収容部と、を備えた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、
遠心力により、前記反応液導入用流路と前記反応容器に前記反応液を充填する第１の工程と、
遠心力により、前記反応液導入用流路内の反応液を前記廃液収容部に送出する第２の工程と、
生体試料反応処理を実行する第３の工程と、を有することを特徴とする生体試料反応方法。
【請求項２】
前記第１の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、
前記第２の工程では、前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してβの角度を有し、
９０度≦α≦１８０度かつ０度≦β＜９０度、であることを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応方法。
【請求項３】
前記反応液導入用流路から前記廃液収容部へ向かう流路の方向が遠心力の方向に対してαの角度を有し、９０度≦α≦１８０度であり、
前記第１の工程では、前記廃液収容部は外部と隔絶されており、
前記第２の工程では、前記廃液収容部は外部と連通されていることを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応方法。
【請求項４】
前記第２の工程では、前記第１の工程よりも、前記廃液収容部の容量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の生体試料反応方法。
【請求項５】
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４のいずれかに記載の生体試料反応方法。
【請求項６】
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１から請求項５のいずれかに記載の生体試料反応方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７０９２２（Ｐ２００９−２７０９２２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１４２２（Ｐ２００８−１２１４２２）
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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