生体試料反応用チップ、生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置、および生体試料反応用チップに反応液を充填する方法
【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】マイクロリアクターアレイ１０は、透明基板１０１に形成された複数の反応容器１０４、反応液導入用流路１０５、反応液収容部１０７と、透明基板１０２に形成された廃液収容部１０６を備えている。まず、マイクロリアクターアレイ１０を回転軸からマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して４５°傾斜させると共に、回転軸から見て透明基板１０１が外側になるように配置して回転し、遠心力により反応液収容部１０７内の反応液を反応液導入用流路１０５と反応容器１０４に充填する。次に、マイクロリアクターアレイ１０を回転軸から見て透明基板１０３が外側になるように反転し、遠心力により反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出する。
【解決手段】マイクロリアクターアレイ１０は、透明基板１０１に形成された複数の反応容器１０４、反応液導入用流路１０５、反応液収容部１０７と、透明基板１０２に形成された廃液収容部１０６を備えている。まず、マイクロリアクターアレイ１０を回転軸からマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して４５°傾斜させると共に、回転軸から見て透明基板１０１が外側になるように配置して回転し、遠心力により反応液収容部１０７内の反応液を反応液導入用流路１０５と反応容器１０４に充填する。次に、マイクロリアクターアレイ１０を回転軸から見て透明基板１０３が外側になるように反転し、遠心力により反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出する。
【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を行うための、生体試料反応用チップ、生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置、および生体試料反応用チップに反応液を充填する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析などを行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、マイクロTotal Analytical System (マイクロＴＡＳ)や、Lab-on-a-chip等とも呼ばれ、従来の装置に比較して試料や試薬の必要量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ないなどのメリットがあり、医療診断、環境や食品のオンサイト分析、医薬品や化学品などの生産等、広い分野での利用が期待されている。試薬の量が少なくてよいことから、検査のコストを下げることが可能となり、また、試料および試薬の量が少ないことにより、反応時間も大幅に短縮されて検査の効率化が図れる。特に、医療診断に使用する場合には、試料となる血液など検体を少なくすることができるため、患者の負担を軽減できるというメリットもある。
【０００３】
試料として用いるＤＮＡやＲＮＡなどの遺伝子を増幅する方法として、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）法がよく知られている。ＰＣＲ法は、ターゲットのＤＮＡと試薬を混合したものをチューブに入れ、サーマルサイクラーという温度制御装置で、例えば５５℃、７２℃、９４℃の３段階の温度変化を数分の周期で繰り返し反応させるもので、ポリメラーゼという酵素の作用により温度サイクル１回あたり、約２倍にターゲットＤＮＡだけを増幅することができる。
【０００４】
近年、特殊な蛍光プローブを用いたリアルタイムＰＣＲという方法が実用化され、増幅反応を行いながらＤＮＡの定量ができるようになった。リアルタイムＰＣＲは、測定の感度、信頼性が高いことから、研究用、臨床検査用に広く使われている。
【０００５】
しかし、従来の装置では、ＰＣＲに必要な反応液の量は数十μｌが標準的であり、また、１つの反応系では基本的に１つの遺伝子の測定しかできないという問題があった。蛍光プローブを複数入れてその色で区別することにより４種類程度の遺伝子を同時に測定する方法もあるが、それ以上の遺伝子を同時に測定するためには反応系の数を増やすしかなかった。検体から抽出されるＤＮＡの量は一般に少量であり、また試薬も高価なため同時に多数の反応系を測定することは困難であった。
【０００６】
特許文献１や２には、回転駆動装置を使用して、ＰＣＲ反応溶液や血液などの液状の検体試料を複数のチャンバに正確に流し込む発明が開示されている。
また、特許文献３には、半導体基板上に集積化されたマイクロウェルを作製して、当該ウェルの中でＰＣＲを行うことにより、微量のサンプルで、多数のＤＮＡ試料を一度に増幅して解析を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１２６０１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６０１１号公報
【特許文献３】特開２０００−２３６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、微量な反応液での反応処理が可能であり、また一度に多くの検体の処理を効率よく行うことが可能な、生体試料反応用チップ、生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置、および生体試料反応用チップに反応液を充填する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る生体試料反応用チップは、複数の反応容器と、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、前記複数の反応容器、前記反応液導入用流路、及び前記反応液収容部は第１の層に形成され、前記廃液収容部は第２の層に形成されているものである。
【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のに適しており、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の層は第１の基板に形成され、前記第２の層は第２の基板に形成されていることが望ましい。
これにより、生体試料反応用チップを容易に形成することができる。
【００１１】
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。
【００１２】
本発明に係る遠心装置は、上記の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きと、前記第２の層が外側になる向きの両方に装着可能であり、前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップが前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜しており、０°＜θ＜９０°であることを特徴とする。
本発明によれば、簡易な方法で上記の生体試料反応用チップに効率良く反応液を充填することができる。
【００１３】
また、前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きから前記第２の層が外側になる向きへ反転させる反転手段を備えていることが望ましい。
これにより、生体試料反応用チップへの反応液の充填を効率的に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る遠心装置は、上記の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きに装着可能であり、前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップの前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対する角度θを−９０°≦θ≦９０°の範囲で任意に設定可能なものである。
本発明によれば、簡易な方法で上記の生体試料反応用チップに効率良く反応液を充填することができる。
【００１５】
本発明に係る生体試料反応用チップに反応液を充填する方法は、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第２の層が外側になるように配置し、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、を有し、０°＜θ＜９０°であることを特徴とする。
【００１６】
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のに適しており、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。
【００１７】
本発明に係る生体試料反応用チップに反応液を充填する方法は、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ１傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ２傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、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、を有し、０°＜θ１＜９０°かつ−９０°＜θ２＜０°であることを特徴とする。
【００１８】
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のに適しており、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。
【００１９】
また、前記第２の工程において、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と同時に、前記反応液収容部内に収容された前記反応液と混和せず比重が前記反応液より小さい液体を前記反応液導入用流路に充填することが望ましい。
これにより、個々の反応容器を分離して、反応容器間でのコンタミネーションを防止することができると共に、反応処理中に反応容器内が乾燥することを防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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１０１，１０２，１０３、反応容器１０４、反応液導入用流路１０５、廃液収容部１０６、反応液収容部１０７、反応液導入用流路１０５と廃液収容部１０６を接続する流路１０８、反応液供給口１０９を備えている。
【００２１】
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１０１，１０２，１０３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１０４、反応液導入用流路１０５、反応液収容部１０７、反応液供給口１０９が形成されている。透明基板１０２には、廃液収容部１０６、流路１０８が形成されている。透明基板１０１，１０２，１０３は例えば樹脂基板とすることができ、各部は例えば射出成型により形成することができる。
【００２２】
反応容器１０４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１０５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１０４間の距離は、反応容器１０４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１０４、及び反応液導入用流路１０５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１０４、及び反応液導入用流路１０５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。
【００２３】
廃液収容部１０６は、反応液導入用流路１０５と流路１０８を介して接続されている。廃液収容部１０６には、後述するように、反応液導入用流路１０５に充填された反応液が排出されるため、反応液導入用流路１０５の容積よりも大きな容積を有していればよい。流路１０８は透明基板１０２を垂直に貫通するように設けられている（図中φ＝９０°）。
【００２４】
また、透明基板１０１，１０２，１０３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、接触面にシール性を持たせたりすることにより、反応容器１０４から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器１０４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。
【００２５】
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。まず、反応液供給口１０９から、ピペット等を用いて反応液収容部１０７に反応液を供給する。
【００２６】
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１０４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。
【００２７】
次に、マイクロリアクターアレイ１０を図２Ａ，図２Ｂに示すような遠心装置５０を用いて回転させる。図２Ａは遠心装置５０を横から見た図、図２Ｂは遠心装置５０を上から見た図である。
図２Ａ，図２Ｂに示すように、遠心装置５０は、マイクロリアクターアレイ１０を装着可能なホルダ（被回転部）５１、回転モータ（回転手段）５２を備える。ホルダ５１は、回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜している。このため、ホルダ５１に装着されたマイクロリアクターアレイ１０も回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜する。ここではθ＝４５°である。なお、θは、０°＜θ＜９０°の範囲であればよい。
【００２８】
図３は、遠心装置５０のホルダ５１に装着したマイクロリアクターアレイ１０を上から見た図、図４は、ホルダ５１に装着したマイクロリアクターアレイ１０の横断面図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、それぞれ図３（Ａ）〜図３（Ｃ）のＤ−Ｄ断面に相当する。
【００２９】
まず、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、回転軸Ｏから見て透明基板１０１が外側になるようにマイクロリアクターアレイ１０をホルダ５１に装着し回転する。これにより、反応液収容部１０７から反応容器１０４へ向かう方向に遠心力がかかり、反応液収容部１０７内の反応液が反応液導入用流路１０５を充填しながら進んで反応容器１０４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１０５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１０４が反応液で満たされる。
【００３０】
この時、反応液は廃液収容部１０６へは送出されない。これは、図４（Ａ）に示すように、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８の方向が遠心力の方向（図中矢印Ｆ）に対して１３５度の角度をなしているため、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以下となるからである。
【００３１】
なお、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８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１０６へ送出されない。よって、θ＝４５°の場合には、図１（Ｂ）に示す透明基板１０２と流路１０８の成す角度φが４５°＜φ≦１３５°の範囲であれば、反応液は廃液収容部１０６へ送出されない。
【００３２】
以上のように、反応液が廃液収容部１０６の方へ流れていかないため、すべての反応容器１０４に効率よく反応液を充填することができ、回転後は図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、すべての反応容器１０４と反応液導入用流路１０５に反応液が充填された状態となる。
【００３３】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度は図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）すように、回転軸Ｏから見て透明基板１０３が外側になるようにマイクロリアクターアレイ１０をホルダ５１に装着し回転する。これにより、今度は反応液導入用流路１０５内の反応液が廃液収容部１０６に送出される。これは、図４（Ｃ）に示すように、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８の方向が、遠心力の方向（図中矢印Ｆ）に対して４５度の角度をなしているため、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以上となるからである。なお、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８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１０６へ送出される。よって、θ＝４５°の場合には、図１（Ｂ）に示す透明基板１０２と流路１０８の成す角度φが４５°＜φ≦１３５°の範囲であれば、反応液は廃液収容部１０６へ送出される。なお、反応液導入用流路１０５内の反応液は廃液収容部１０６へ送出されるが、反応容器１０４内の反応液は反応容器１０４内に留まる。
【００３４】
このように、反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出することにより、各反応容器１０４を分離することができる。
【００３５】
なお、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）に示す状態で回転する際、予め反応液供給口１０９から、ピペット等を用いて反応液収容部１０７にミネラルオイルを供給しておくようにしてもよい。この状態でマイクロリアクターアレイ１０を回転させると、反応液導入用流路１０５にミネラルオイルが充填される。この時、反応液の比重がミネラルオイルよりも重いので、反応容器１０４内の反応液はミネラルオイルと入れ替わらない。これにより、個々の反応容器１０４を分離して、反応容器１０４間でのコンタミネーションを防止することができる。また、反応処理中に、反応容器１０４内が乾燥することを防止することもできる。なお、ミネラルオイルの代わりに反応液よりも比重が軽く、反応液と混和せず反応液よりも蒸発しにくい液体を用いても良い。また、一旦、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）に示す状態で回転を行って反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出した後で、反応液収容部１０７にミネラルオイルを供給し、再度遠心装置５０を回転させてもよい。
【００３６】
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の開口部をシールした後、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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１０５を通して反応容器１０４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１０４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１０５と反応容器１０４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１０５内の反応液を廃液収容部１０６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１０４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。
【００３９】
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１０４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。
【００４０】
（変形例）
図５は、実施の形態１の変形例による遠心装置６０を上から見た図である。遠心装置６０は、マイクロリアクターアレイ１０を装着可能なホルダ（被回転部）６１、回転モータ（回転手段）５２、ホルダ６１を１８０度回転させるための回転軸６３を備える。図２Ａ，図２Ｂに示す遠心装置５０と同様に、ホルダ６１は遠心装置６０の回転軸からマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜している。このため、ホルダ６１に装着されたマイクロリアクターアレイ１０も遠心装置６０の回転軸からマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜する。ここではθ＝４５°である。なお、θは、０°＜θ＜９０°の範囲であればよい。ホルダ６１はマイクロリアクターアレイ１０を装着した状態で回転軸６３を軸として反転可能に構成されている。なお、ホルダ６１の反転は、反転手段（図示せず）により自動的に行うことができる。
【００４１】
図６は、遠心装置６０のホルダ６１にマイクロリアクターアレイ１０を装着した状態を上から見た図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ１０を装着した状態でホルダ６１を回転軸６３の周りに反転させることにより、透明基板１０１が遠心装置６０の回転軸の外側になる状態から透明基板１０３が外側になる状態にすることができる。また、図７に示すように、回転軸６３の反対側にもホルダ６１ａを設けておくことにより、重心のバランスもとることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２による遠心装置７０を横から見た図である。遠心装置７０は、マイクロリアクターアレイ１０を装着可能なホルダ（被回転部）７１、回転モータ（回転手段）５２、ヒンジ７３を備えている。ヒンジ７３は、遠心装置７０の回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対するホルダ７１の角度θを−９０°≦θ≦９０°の範囲で動かすことを可能にする。ホルダ７１に装着されたマイクロリアクターアレイ１０も回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜する。なお、ホルダ７１の傾斜角度θは、角度制御手段（図示せず）により自動的に変えることができる。
【００４３】
実施の形態２では、まず、回転軸Ｏから見て透明基板１０１が外側になるようにマイクロリアクターアレイ１０をホルダ７１に装着し、θ＝４５°にして回転する。なお、θは、０°＜θ＜９０°の範囲であればよい。これにより、反応液収容部１０７から反応容器１０４へ向かう方向に遠心力がかかり、反応液収容部１０７内の反応液が反応液導入用流路１０５を充填しながら進んで反応容器１０４を充填する。この時、反応液は廃液収容部１０６へは送出されない。これは、実施の形態１と同様に、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８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、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以下となるからである。
【００４４】
次に、遠心装置７０の回転を一端停止し、今度はθを−９０°＜θ＜０°の範囲に設定して回転する。これにより、今度は反応液導入用流路１０５内の反応液が廃液収容部１０６に送出される。これは、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以上となるからである。なお、反応液導入用流路１０５内の反応液は廃液収容部１０６へ送出されるが、反応容器１０４内の反応液は反応容器１０４内に留まる。このように、反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出することにより、各反応容器１０４を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形１による遠心装置を横から見た図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、遠心装置を上から見た図である。
【図３】遠心装置のホルダに装着したマイクロリアクターアレイを上から見た図。
【図４】遠心装置のホルダに装着したマイクロリアクターアレイの横断面図。
【図５】実施の形態１の変形例による遠心装置を上から見た図。
【図６】実施の形態１の変形例による遠心装置のホルダにマイクロリアクターアレイを装着した状態を上から見た図。
【図７】実施の形態１の変形例による遠心装置を上から見た図。
【図８】本発明の実施の形態２による遠心装置を横から見た図。
【符号の説明】
【００４６】
１０ マイクロリアクターアレイ、１０１，１０２，１０３ 透明基板、１０４ 反応容器、１０５ 反応液導入用流路、１０６ 廃液収容部、１０７ 反応液収容部、１０８ 流路、１０９ 反応液供給口、５０，６０，７０ 遠心装置、５１，６１，７１ ホルダ、５２ 回転モータ、６３ 回転軸、７３ ヒンジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸増幅などの生体試料反応を行うための、生体試料反応用チップ、生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置、および生体試料反応用チップに反応液を充填する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等に微細流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析などを行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、マイクロTotal Analytical System (マイクロＴＡＳ)や、Lab-on-a-chip等とも呼ばれ、従来の装置に比較して試料や試薬の必要量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ないなどのメリットがあり、医療診断、環境や食品のオンサイト分析、医薬品や化学品などの生産等、広い分野での利用が期待されている。試薬の量が少なくてよいことから、検査のコストを下げることが可能となり、また、試料および試薬の量が少ないことにより、反応時間も大幅に短縮されて検査の効率化が図れる。特に、医療診断に使用する場合には、試料となる血液など検体を少なくすることができるため、患者の負担を軽減できるというメリットもある。
【０００３】
試料として用いるＤＮＡやＲＮＡなどの遺伝子を増幅する方法として、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）法がよく知られている。ＰＣＲ法は、ターゲットのＤＮＡと試薬を混合したものをチューブに入れ、サーマルサイクラーという温度制御装置で、例えば５５℃、７２℃、９４℃の３段階の温度変化を数分の周期で繰り返し反応させるもので、ポリメラーゼという酵素の作用により温度サイクル１回あたり、約２倍にターゲットＤＮＡだけを増幅することができる。
【０００４】
近年、特殊な蛍光プローブを用いたリアルタイムＰＣＲという方法が実用化され、増幅反応を行いながらＤＮＡの定量ができるようになった。リアルタイムＰＣＲは、測定の感度、信頼性が高いことから、研究用、臨床検査用に広く使われている。
【０００５】
しかし、従来の装置では、ＰＣＲに必要な反応液の量は数十μｌが標準的であり、また、１つの反応系では基本的に１つの遺伝子の測定しかできないという問題があった。蛍光プローブを複数入れてその色で区別することにより４種類程度の遺伝子を同時に測定する方法もあるが、それ以上の遺伝子を同時に測定するためには反応系の数を増やすしかなかった。検体から抽出されるＤＮＡの量は一般に少量であり、また試薬も高価なため同時に多数の反応系を測定することは困難であった。
【０００６】
特許文献１や２には、回転駆動装置を使用して、ＰＣＲ反応溶液や血液などの液状の検体試料を複数のチャンバに正確に流し込む発明が開示されている。
また、特許文献３には、半導体基板上に集積化されたマイクロウェルを作製して、当該ウェルの中でＰＣＲを行うことにより、微量のサンプルで、多数のＤＮＡ試料を一度に増幅して解析を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１２６０１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６０１１号公報
【特許文献３】特開２０００−２３６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、微量な反応液での反応処理が可能であり、また一度に多くの検体の処理を効率よく行うことが可能な、生体試料反応用チップ、生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置、および生体試料反応用チップに反応液を充填する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る生体試料反応用チップは、複数の反応容器と、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、前記複数の反応容器、前記反応液導入用流路、及び前記反応液収容部は第１の層に形成され、前記廃液収容部は第２の層に形成されているものである。
【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のに適しており、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の層は第１の基板に形成され、前記第２の層は第２の基板に形成されていることが望ましい。
これにより、生体試料反応用チップを容易に形成することができる。
【００１１】
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。
【００１２】
本発明に係る遠心装置は、上記の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きと、前記第２の層が外側になる向きの両方に装着可能であり、前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップが前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜しており、０°＜θ＜９０°であることを特徴とする。
本発明によれば、簡易な方法で上記の生体試料反応用チップに効率良く反応液を充填することができる。
【００１３】
また、前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きから前記第２の層が外側になる向きへ反転させる反転手段を備えていることが望ましい。
これにより、生体試料反応用チップへの反応液の充填を効率的に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る遠心装置は、上記の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きに装着可能であり、前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップの前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対する角度θを−９０°≦θ≦９０°の範囲で任意に設定可能なものである。
本発明によれば、簡易な方法で上記の生体試料反応用チップに効率良く反応液を充填することができる。
【００１５】
本発明に係る生体試料反応用チップに反応液を充填する方法は、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第２の層が外側になるように配置し、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、を有し、０°＜θ＜９０°であることを特徴とする。
【００１６】
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のに適しており、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。
【００１７】
本発明に係る生体試料反応用チップに反応液を充填する方法は、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ１傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ２傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、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、を有し、０°＜θ１＜９０°かつ−９０°＜θ２＜０°であることを特徴とする。
【００１８】
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のに適しており、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。
【００１９】
また、前記第２の工程において、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と同時に、前記反応液収容部内に収容された前記反応液と混和せず比重が前記反応液より小さい液体を前記反応液導入用流路に充填することが望ましい。
これにより、個々の反応容器を分離して、反応容器間でのコンタミネーションを防止することができると共に、反応処理中に反応容器内が乾燥することを防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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１０１，１０２，１０３、反応容器１０４、反応液導入用流路１０５、廃液収容部１０６、反応液収容部１０７、反応液導入用流路１０５と廃液収容部１０６を接続する流路１０８、反応液供給口１０９を備えている。
【００２１】
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１０１，１０２，１０３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１０４、反応液導入用流路１０５、反応液収容部１０７、反応液供給口１０９が形成されている。透明基板１０２には、廃液収容部１０６、流路１０８が形成されている。透明基板１０１，１０２，１０３は例えば樹脂基板とすることができ、各部は例えば射出成型により形成することができる。
【００２２】
反応容器１０４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１０５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１０４間の距離は、反応容器１０４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１０４、及び反応液導入用流路１０５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１０４、及び反応液導入用流路１０５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。
【００２３】
廃液収容部１０６は、反応液導入用流路１０５と流路１０８を介して接続されている。廃液収容部１０６には、後述するように、反応液導入用流路１０５に充填された反応液が排出されるため、反応液導入用流路１０５の容積よりも大きな容積を有していればよい。流路１０８は透明基板１０２を垂直に貫通するように設けられている（図中φ＝９０°）。
【００２４】
また、透明基板１０１，１０２，１０３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、接触面にシール性を持たせたりすることにより、反応容器１０４から反応液が漏れ、基板表面を伝わって別の反応容器１０４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。
【００２５】
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。まず、反応液供給口１０９から、ピペット等を用いて反応液収容部１０７に反応液を供給する。
【００２６】
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１０４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。
【００２７】
次に、マイクロリアクターアレイ１０を図２Ａ，図２Ｂに示すような遠心装置５０を用いて回転させる。図２Ａは遠心装置５０を横から見た図、図２Ｂは遠心装置５０を上から見た図である。
図２Ａ，図２Ｂに示すように、遠心装置５０は、マイクロリアクターアレイ１０を装着可能なホルダ（被回転部）５１、回転モータ（回転手段）５２を備える。ホルダ５１は、回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜している。このため、ホルダ５１に装着されたマイクロリアクターアレイ１０も回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜する。ここではθ＝４５°である。なお、θは、０°＜θ＜９０°の範囲であればよい。
【００２８】
図３は、遠心装置５０のホルダ５１に装着したマイクロリアクターアレイ１０を上から見た図、図４は、ホルダ５１に装着したマイクロリアクターアレイ１０の横断面図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、それぞれ図３（Ａ）〜図３（Ｃ）のＤ−Ｄ断面に相当する。
【００２９】
まず、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、回転軸Ｏから見て透明基板１０１が外側になるようにマイクロリアクターアレイ１０をホルダ５１に装着し回転する。これにより、反応液収容部１０７から反応容器１０４へ向かう方向に遠心力がかかり、反応液収容部１０７内の反応液が反応液導入用流路１０５を充填しながら進んで反応容器１０４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１０５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１０４が反応液で満たされる。
【００３０】
この時、反応液は廃液収容部１０６へは送出されない。これは、図４（Ａ）に示すように、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８の方向が遠心力の方向（図中矢印Ｆ）に対して１３５度の角度をなしているため、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以下となるからである。
【００３１】
なお、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８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１０６へ送出されない。よって、θ＝４５°の場合には、図１（Ｂ）に示す透明基板１０２と流路１０８の成す角度φが４５°＜φ≦１３５°の範囲であれば、反応液は廃液収容部１０６へ送出されない。
【００３２】
以上のように、反応液が廃液収容部１０６の方へ流れていかないため、すべての反応容器１０４に効率よく反応液を充填することができ、回転後は図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、すべての反応容器１０４と反応液導入用流路１０５に反応液が充填された状態となる。
【００３３】
次に、遠心装置５０の回転を一端停止し、今度は図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）すように、回転軸Ｏから見て透明基板１０３が外側になるようにマイクロリアクターアレイ１０をホルダ５１に装着し回転する。これにより、今度は反応液導入用流路１０５内の反応液が廃液収容部１０６に送出される。これは、図４（Ｃ）に示すように、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８の方向が、遠心力の方向（図中矢印Ｆ）に対して４５度の角度をなしているため、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以上となるからである。なお、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８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１０６へ送出される。よって、θ＝４５°の場合には、図１（Ｂ）に示す透明基板１０２と流路１０８の成す角度φが４５°＜φ≦１３５°の範囲であれば、反応液は廃液収容部１０６へ送出される。なお、反応液導入用流路１０５内の反応液は廃液収容部１０６へ送出されるが、反応容器１０４内の反応液は反応容器１０４内に留まる。
【００３４】
このように、反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出することにより、各反応容器１０４を分離することができる。
【００３５】
なお、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）に示す状態で回転する際、予め反応液供給口１０９から、ピペット等を用いて反応液収容部１０７にミネラルオイルを供給しておくようにしてもよい。この状態でマイクロリアクターアレイ１０を回転させると、反応液導入用流路１０５にミネラルオイルが充填される。この時、反応液の比重がミネラルオイルよりも重いので、反応容器１０４内の反応液はミネラルオイルと入れ替わらない。これにより、個々の反応容器１０４を分離して、反応容器１０４間でのコンタミネーションを防止することができる。また、反応処理中に、反応容器１０４内が乾燥することを防止することもできる。なお、ミネラルオイルの代わりに反応液よりも比重が軽く、反応液と混和せず反応液よりも蒸発しにくい液体を用いても良い。また、一旦、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）に示す状態で回転を行って反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出した後で、反応液収容部１０７にミネラルオイルを供給し、再度遠心装置５０を回転させてもよい。
【００３６】
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の開口部をシールした後、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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１０５を通して反応容器１０４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１０４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１０５と反応容器１０４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１０５内の反応液を廃液収容部１０６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１０４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。
【００３９】
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１０４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。
【００４０】
（変形例）
図５は、実施の形態１の変形例による遠心装置６０を上から見た図である。遠心装置６０は、マイクロリアクターアレイ１０を装着可能なホルダ（被回転部）６１、回転モータ（回転手段）５２、ホルダ６１を１８０度回転させるための回転軸６３を備える。図２Ａ，図２Ｂに示す遠心装置５０と同様に、ホルダ６１は遠心装置６０の回転軸からマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜している。このため、ホルダ６１に装着されたマイクロリアクターアレイ１０も遠心装置６０の回転軸からマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜する。ここではθ＝４５°である。なお、θは、０°＜θ＜９０°の範囲であればよい。ホルダ６１はマイクロリアクターアレイ１０を装着した状態で回転軸６３を軸として反転可能に構成されている。なお、ホルダ６１の反転は、反転手段（図示せず）により自動的に行うことができる。
【００４１】
図６は、遠心装置６０のホルダ６１にマイクロリアクターアレイ１０を装着した状態を上から見た図である。図に示すように、マイクロリアクターアレイ１０を装着した状態でホルダ６１を回転軸６３の周りに反転させることにより、透明基板１０１が遠心装置６０の回転軸の外側になる状態から透明基板１０３が外側になる状態にすることができる。また、図７に示すように、回転軸６３の反対側にもホルダ６１ａを設けておくことにより、重心のバランスもとることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２による遠心装置７０を横から見た図である。遠心装置７０は、マイクロリアクターアレイ１０を装着可能なホルダ（被回転部）７１、回転モータ（回転手段）５２、ヒンジ７３を備えている。ヒンジ７３は、遠心装置７０の回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対するホルダ７１の角度θを−９０°≦θ≦９０°の範囲で動かすことを可能にする。ホルダ７１に装着されたマイクロリアクターアレイ１０も回転軸Ｏからマイクロリアクターアレイ１０に向かう方向に対して角度θ傾斜する。なお、ホルダ７１の傾斜角度θは、角度制御手段（図示せず）により自動的に変えることができる。
【００４３】
実施の形態２では、まず、回転軸Ｏから見て透明基板１０１が外側になるようにマイクロリアクターアレイ１０をホルダ７１に装着し、θ＝４５°にして回転する。なお、θは、０°＜θ＜９０°の範囲であればよい。これにより、反応液収容部１０７から反応容器１０４へ向かう方向に遠心力がかかり、反応液収容部１０７内の反応液が反応液導入用流路１０５を充填しながら進んで反応容器１０４を充填する。この時、反応液は廃液収容部１０６へは送出されない。これは、実施の形態１と同様に、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう流路１０８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、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以下となるからである。
【００４４】
次に、遠心装置７０の回転を一端停止し、今度はθを−９０°＜θ＜０°の範囲に設定して回転する。これにより、今度は反応液導入用流路１０５内の反応液が廃液収容部１０６に送出される。これは、反応液導入用流路１０５から廃液収容部１０６へ向かう方向の遠心力成分が０以上となるからである。なお、反応液導入用流路１０５内の反応液は廃液収容部１０６へ送出されるが、反応容器１０４内の反応液は反応容器１０４内に留まる。このように、反応液導入用流路１０５内の反応液を廃液収容部１０６に送出することにより、各反応容器１０４を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形１による遠心装置を横から見た図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、遠心装置を上から見た図である。
【図３】遠心装置のホルダに装着したマイクロリアクターアレイを上から見た図。
【図４】遠心装置のホルダに装着したマイクロリアクターアレイの横断面図。
【図５】実施の形態１の変形例による遠心装置を上から見た図。
【図６】実施の形態１の変形例による遠心装置のホルダにマイクロリアクターアレイを装着した状態を上から見た図。
【図７】実施の形態１の変形例による遠心装置を上から見た図。
【図８】本発明の実施の形態２による遠心装置を横から見た図。
【符号の説明】
【００４６】
１０ マイクロリアクターアレイ、１０１，１０２，１０３ 透明基板、１０４ 反応容器、１０５ 反応液導入用流路、１０６ 廃液収容部、１０７ 反応液収容部、１０８ 流路、１０９ 反応液供給口、５０，６０，７０ 遠心装置、５１，６１，７１ ホルダ、５２ 回転モータ、６３ 回転軸、７３ ヒンジ
【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、
前記複数の反応容器、前記反応液導入用流路、及び前記反応液収容部は第１の層に形成され、
前記廃液収容部は第２の層に形成されていることを特徴とする生体試料反応用チップ。
【請求項２】
前記第１の層は第１の基板に形成され、
前記第２の層は第２の基板に形成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用チップ。
【請求項３】
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または請求項２に記載の生体試料反応用チップ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、
前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、
前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、
前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きと、前記第２の層が外側になる向きの両方に装着可能であり、
前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップが前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜しており、
０°＜θ＜９０°であることを特徴とする遠心装置。
【請求項５】
前記被回転部は、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きから前記第２の層が外側になる向きへ反転させる反転手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の遠心装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、
前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、
前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、
前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きに装着可能であり、
前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップの前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対する角度θを−９０°≦θ≦９０°の範囲で任意に設定可能なことを特徴とする遠心装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する方法であって、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第２の層が外側になるように配置し、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、を有し、
０°＜θ＜９０°であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する方法であって、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ１傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ２傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、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、を有し、
０°＜θ１＜９０°かつ−９０°＜θ２＜０°であることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第２の工程において、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と同時に、前記反応液収容部内に収容された前記反応液と混和せず比重が前記反応液より小さい液体を前記反応液導入用流路に充填することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の方法。
【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、
前記複数の反応容器、前記反応液導入用流路、及び前記反応液収容部は第１の層に形成され、
前記廃液収容部は第２の層に形成されていることを特徴とする生体試料反応用チップ。
【請求項２】
前記第１の層は第１の基板に形成され、
前記第２の層は第２の基板に形成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用チップ。
【請求項３】
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または請求項２に記載の生体試料反応用チップ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、
前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、
前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、
前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きと、前記第２の層が外側になる向きの両方に装着可能であり、
前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップが前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜しており、
０°＜θ＜９０°であることを特徴とする遠心装置。
【請求項５】
前記被回転部は、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きから前記第２の層が外側になる向きへ反転させる反転手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の遠心装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する遠心装置であって、
前記生体試料反応用チップを装着可能な被回転部と、
前記被回転部を回転軸の周りに回転させる回転手段と、を備え、
前記被回転部は、前記生体試料反応用チップを前記回転軸から見て前記第１の層が外側になる向きに装着可能であり、
前記生体試料反応用チップを前記被回転部に装着した際、前記生体試料反応用チップの前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対する角度θを−９０°≦θ≦９０°の範囲で任意に設定可能なことを特徴とする遠心装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する方法であって、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第２の層が外側になるように配置し、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、を有し、
０°＜θ＜９０°であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体試料反応用チップに反応液を充填する方法であって、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ１傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、遠心力により前記反応液収容部内の前記反応液を前記反応液導入用流路と前記反応容器に充填する第１の工程と、
前記生体試料反応用チップを、前記回転軸から前記生体試料反応用チップに向かう方向に対して角度θ２傾斜させると共に、前記回転軸から見て前記第１の層が外側になるように配置し、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、を有し、
０°＜θ１＜９０°かつ−９０°＜θ２＜０°であることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第２の工程において、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と同時に、前記反応液収容部内に収容された前記反応液と混和せず比重が前記反応液より小さい液体を前記反応液導入用流路に充填することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６６１９５（Ｐ２０１０−６６１９５Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３４５０６（Ｐ２００８−２３４５０６）
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【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２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【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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