生体試料反応用チップ、生体試料反応装置、および生体試料反応方法
【課題】簡易な方法で温度制御ができ、消費電力も低減可能なＰＣＲ反応装置を得る。
【解決手段】ＰＣＲ反応装置２０は水平方向の回転軸２０１の周りに回転可能であり、回転軸２０１部分にヒーターが設けられているため温度勾配が形成され、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５は、それぞれ９５℃、７２℃、５５℃に設定される。ＰＣＲ反応装置２０を回転させて、ＰＣＲ反応液の液滴Ｐを第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５の間で移動させることにより、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）を繰り返すことができる。
【解決手段】ＰＣＲ反応装置２０は水平方向の回転軸２０１の周りに回転可能であり、回転軸２０１部分にヒーターが設けられているため温度勾配が形成され、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５は、それぞれ９５℃、７２℃、５５℃に設定される。ＰＣＲ反応装置２０を回転させて、ＰＣＲ反応液の液滴Ｐを第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５の間で移動させることにより、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）を繰り返すことができる。
【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、生体試料反応装置、および生体試料反応方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、僅かなＤＮＡを短時間で増幅するＰＣＲ法が、医療や食品の分析、犯罪捜査や生物学の研究等で盛んに用いられるようになった。取り扱いが容易な卓上型のＰＣＲ検査装置も開発され、手軽にＰＣＲ法が行えるようになった。しかしながら、これらのＰＣＲ装置はＰＣＲ反応に必要な熱サイクルを実現するために、異なる温度に設定された複数のインキュベータを用意し、それらのインキュベータ間でＰＣＲ溶液の入ったチューブを移動させていた。チューブの移動機構は複雑であり、また、この方法では温度変化が急峻になるが、反応を行う上ではより緩やかな温度勾配が望ましい。また、１つのサーマルブロックを用いて、加熱冷却を繰り返す方法もあったが、温度変化に時間を要し、反応時間や消費電力の点から改善が望まれていた。
【０００３】
この様な問題を解決する為、特許文献１には、ＤＮＡポリメラーゼ、鋳型ＤＮＡ、プライマーＤＮＡ、及びｄＮＴＰを含む反応液を移動相として、外部に約９４℃、約５５℃、及び約７３℃に調節された３種の加熱部が設けられた反応管内を移動させることにより、ＰＣＲ反応を行う装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３０７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された従来の装置は、１つの反応管を用いて複数の試料の反応を行おうとすると、試料の混入が生じる恐れがあった。ＰＣＲ反応は僅かな試料を極度に増幅する手法であり、異なる試料の混入は避ける必要がある。複数の反応管を用いると試料の混入は避けられるが、送液ポンプが各々の反応管について必要となり装置が複雑化してしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、微量な反応液で効率よく反応処理を行うことが可能で、簡易な方法で温度制御ができ、消費電力も低減可能な生体試料反応用チップ、生体試料反応装置、および生体試料反応方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る生体試料反応用チップは、第１〜第３の反応部と、前記第１の反応部と前記第２の反応部を繋ぐ第１の流路と、前記第２の反応部と前記第３の反応部を繋ぐ第２の流路と、を備え、前記第１の流路と前記第１の反応部の成す角度をＡ、前記第１の流路と前記第２の反応部の成す角度をＢ、前記第１の流路と前記第２の流路の成す角度をＣとすると、Ａ＜Ｃ、かつ、０度＜Ｂ＜１８０度、かつ、Ｃ＞９０度、であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る生体試料反応装置は、上記の生体試料反応用チップを用いて生体試料反応処理を行うための生体試料反応装置であって、水平方向の回転軸の周りに回転可能であり、前記生体試料反応用チップを収納可能な収容部と、回転軸近傍に設けられた温度調節手段を備え、前記回転軸に対して対称な温度分布を有するものである。
【０００８】
本発明に係る生体試料反応用チップは、本発明に係る生体試料反応装置を用いて生体試料反応処理を行うのに適している。
また、前記第１〜第３の反応部と前記第１および第２の流路に反応液と混和せず前記反応液よりも比重の軽い液体が充填されており、前記液体中に反応液が液滴の状態で含まれることが望ましい。これにより、微量な反応液で効率よく反応を行うことができる。例えば、液体がミネラルオイルの場合には、反応液はミネラルオイル中に非乳化状態の液滴として含まれている。
【０００９】
また、本発明に係る生体試料反応装置は、回転軸に対して対称な温度分布が形成されるので、装置を回転させることにより、温度制御が簡単で消費電力も低い熱サイクル反応を実施することができる。
【００１０】
また、前記収容部は、前記第１の反応部、前記第２の反応部、前記第３の反応部の順に前記回転軸から遠くに配置されるように、前記生体試料反応用チップを収納可能なことが望ましい。これにより、反応液を第１の反応部、第２の反応部、および第３の反応部の間で移動させることにより、３つの異なる温度状態での熱サイクル反応を実現することができる。
【００１１】
本発明に係る生体試料反応方法は、上記の生体試料反応装置を用いた生体試料反応方法であって、前記生体試料反応装置を前記回転軸の周りに回転させることにより、前記反応液の液滴を前記第１〜第３の反応部の間で移動させ、各々の反応部で生体試料反応処理を行うものである。
本発明によれば、回転軸に対して対称な温度分布が形成されるので、反応液を第１の反応部、第２の反応部、および第３の反応部の間で移動させることにより、温度制御が簡単で消費電力も低い、熱サイクル反応を実現することができる。
【００１２】
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、プライマー、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いるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）１０と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）２０の構成を示す斜視図である。図に示すように、ＰＣＲ用チップ１０は、透明基板１０１，１０２を貼り合わせて構成されており、第１のウェル（第１の反応部）１０３、第２のウェル（第２の反応部）１０４、第３のウェル（第３の反応部）１０５、第１の流路１０６、第２の流路１０７が形成されている。透明基板１０１，１０２は例えばガラス基板とすることができる。各々１つの第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５、第１の流路１０６、及び第２の流路１０７によって１つの反応系が形成される。本実施形態では、ＰＣＲ用チップ１０は１つの基板状に７個の反応系を有している。
【００１４】
ＰＣＲ反応装置２０は、円筒形に形成されており、中心部に水平方向に伸びた回転軸２０１を有している。回転軸２０１はヒータ（温度調節手段）となっており、回転軸２０１の近傍から外側へ向かうにつれて低くなっていく温度勾配が形成されている。
【００１５】
ＰＣＲ反応装置２０は、ＰＣＲ用チップ１０を収納可能なスリット（収容部）２０２を複数有している。スリット２０２は、回転軸２０１に対して対称に放射状に配置されている。スリット２０２へは、ＰＣＲ用チップ１０を矢印Ａで示すように、第１のウェル１０３が回転軸２０１に近くなるように収納することができる。このようにＰＣＲ用チップ１０を収納することにより、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５の順に回転軸２０１から遠くに配置されるように収納される。
【００１６】
さらに、ＰＣＲ反応装置２０は、円筒の外周面近傍に配置されたフィルムヒータ２０３および回転軸２０１とフィルムヒータ２０３の間に同心円状に配置された断熱材２０４を備えており、温度勾配を正確にコントロールできるようになっている。また、外周面には複数の測定用ポート２０５が設けられている。測定用ポート２０５は、スリット２０２にＰＣＲ用チップ１０を収納した時に、各々のチップに形成された７個の反応系が配置される位置と対応しており、測定用ポート２０５を通して外側から反応系内を測定することができるようになっている。
【００１７】
図２（Ａ）は、ＰＣＲ用チップ１０の平面図である。図に示すように、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５、第１の流路１０６、及び第２の流路１０７には、比重０．８７５のミネラルオイルが充填されている。第１の流路１０６、第２の流路１０７の幅は、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５よりも若干狭く形成されている。これにより、ミネラルオイルの対流を制限する事ができ、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５の間での温度勾配が明確に生じるようになっている。
【００１８】
ミネラルオイル中には、反応液が非乳化状態の液滴として含まれている。反応液とミネラルオイルは混和せず、反応液の比重はミネラルオイルに比べて重いため、下方に沈降する。なお、反応液と混和せず、比重が反応液よりも軽いという条件を満たす液体であれば、ミネラルオイルの代わりに用いることができる。
【００１９】
図２（Ｂ）は、反応系の図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。図に示すように、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５は、それぞれ第１の流路１０６に対して所定の角度を成すように形成されている。本実施形態では、第１のウェル１０３と第１の流路１０６の成す角度Ａ＝６０度、第２のウェル１０４と第１の流路１０６の成す角度Ｂ＝６０度、第２の流路１０７と第１の流路１０６の成す角度Ｃ＝１８０度に形成されている。
【００２０】
次に、本実施形態によるＰＣＲ用チップ１０およびＰＣＲ反応装置２０を用いたＰＣＲ反応の実施方法について説明する。ＰＣＲ用チップ１０には、上述したように、ミネラルオイルと反応液が充填されている。ここでは、反応液には、ターゲット核酸、プライマー、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。ＰＣＲ用チップ１０の各々の反応系には、異なるターゲット核酸及びプライマーの組み合わせからなる反応液を封入しておくことができる。
【００２１】
反応液を封入したＰＣＲ用チップ１０を図１に示すようにＰＣＲ反応装置２０のスリット２０２に収納する。
図３は、ＰＣＲ用チップ１０を収納したＰＣＲ反応装置２０の、回転軸２０１に垂直な面の断面を示す模式図である。
【００２２】
ここでは、ＰＣＲ反応装置２０は、第１のウェル１０３が固定される回転軸２０１近傍の温度がＰＣＲ反応の熱変性温度（９５℃）、第２のウェル１０４が固定される中間部の温度が伸長反応温度（７２℃）、第３のウェル１０５が固定される外周部の温度がアニーリング温度（５５℃）となるように、ヒーターによってコントロールされている。なお、温度の回転軸２０１に対する対称性を保持する点から、未使用のスリット２０２にもダミーのＰＣＲ用チップ１０を挿入することが好ましい。
【００２３】
ここでは、ＰＣＲ反応は熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）→熱変性（９５℃）の熱サイクルを、各温度状態を等間隔で繰り返すことにより行う。
ＰＣＲ反応装置２０が図中の矢印方向（右回り）に回転することにより、ＰＣＲ用チップ１０は図中の領域(1)〜(3)（図中、丸数字で示す１〜３の領域）を繰り返し通過する。図中(1)の領域（図３の断面を時計の文字盤に見立てると１時〜５時に相当する領域）にＰＣＲ用チップ１０がある期間は、反応液Ｐは第１のウェル１０３に位置する。このため、ＰＣＲ用チップ１０が領域(1)にある間は、９５℃で熱変性処理が行われる。ＰＣＲ用チップ１０が領域(3)から領域(1)へ入る際、ミネラルオイル中の反応液はミネラルオイルより比重が重いため第２のウェル１０４から第１のウェル１０３へ沈降する。
【００２４】
次に、ＰＣＲ用チップ１０が領域(1)から領域(2)（５時〜９時に相当する領域）へ入ると、反応液は第１のウェル１０３から第３のウェル１０５へ移動する。このため、ＰＣＲ用チップ１０が領域(2)にある間は、５５℃でアニーリング処理が行われる。領域(1)にある間は、第１のウェル１０３の壁と第１の流路１０６が６０度の角度を成しているため、反応液は壁にかかって第１のウェル１０３に留まっているが、領域(2)に入ると、第１の流路１０６及び第２の流路１０７を通って第３のウェル１０５まで沈降する。
【００２５】
次に、ＰＣＲ用チップ１０が領域(2)から領域(3)（９時〜１時に相当する領域）へ入ると、反応液は第３のウェル１０５から第２のウェル１０４へ移動する。このため、ＰＣＲ用チップ１０が領域(3)にある間は、７２℃で伸長反応処理が行われる。領域(2)にある間は、第３のウェル１０５が最も低い位置になるため、反応液は第３のウェル１０５に留まっている。領域(3)に入ると、第３のウェル１０５よりも第２のウェル１０４の方が低い位置になるので、反応液は第２のウェル１０４に移動する。第２のウェル１０４の壁と第１の流路１０６が６０度の角度を成しているため、反応液は壁にかかって第２のウェル１０４に留まる。
【００２６】
さらに、ＰＣＲ用チップ１０が領域(3)から再び領域(1)へ入り、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）→熱変性（９５℃）の熱サイクルが繰り返される。領域(3)から領域(1)へ入ると、第２のウェル１０４の壁で保持されていた反応液が第１のウェル１０３まで移動する。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、ＰＣＲ反応装置２０を回転させることにより、ＰＣＲ反応の熱サイクルを繰り返すことができる。なお、図３に示すように、本実施形態では、領域(1)〜(3)はそれぞれ円全体の３分の１を占めているため、ＰＣＲ用チップ１０が各々の領域にある時間は等間隔となり、従って各温度状態を等間隔で繰り返すことができる。
【００２８】
本実施形態によれば、ＰＣＲ反応装置２０が円筒状で、回転軸２０１部分にヒータが設けられているため、回転軸２０１の近傍から外側へ向かうにつれて低くなっていく温度勾配が形成されるので、温度分布が軸対称になるように制御しやすい。また、従来のように反応液の入ったチップを、複数のヒートブロック間で移動させたり、単一のヒートブロックの過熱冷却を繰り返して温度サイクルを実現する方式に比べ、温度制御が簡単で、消費電力も低減できる。また、ヒートブロック間でのチップの移動や、ヒートブロックの加熱冷却の必要がない分、短時間で反応を行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態によるＰＣＲ用チップ１０は、ミネラルオイル中に反応液が非乳化状態の液滴として含まれるようにしたので、微量な反応液で効率よく反応を行うことができる。
【００３０】
なお、ＰＣＲ用チップ１０に充填するミネラルオイルの粘度が高いほど、ミネラルオイル中での反応液の移動速度が遅くなるため、反応液がウェル間を移動する際の温度変化を緩やかにすることができる。
【００３１】
また、本実施形態によるＰＣＲ用チップ１０及びＰＣＲ反応装置２０を用いてリアルタイムＰＣＲを行う場合には、例えば、ＰＣＲ反応装置２０の最下点（６時に相当する位置）にＣＣＤカメラ等を配置することにより、ＰＣＲ用チップ１０が６時の位置へきたときに、測定用ポート２０５を介して測定することができるので、サイクル毎の増幅産物量を測定することができる。
【００３２】
また本発明は、ＰＣＲ反応以外にも、温度サイクルを繰り返して行う様々な反応に利用することができる。
【００３３】
（変形例）
図４〜図９は、本実施形態の変形例を示す図である。図４（Ａ）〜図９（Ａ）は、ＰＣＲ用チップ１０を収納したＰＣＲ反応装置２０の、回転軸２０１に垂直な面の断面を示す模式図、図４（Ｂ）〜図９（Ｂ）は、ＰＣＲ用チップ１０の反応系の断面（図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面）を示す図である。
【００３４】
それぞれの変形例は、第１のウェル１０３と第１の流路１０６の成す角度Ａ、第２のウェル１０４と第１の流路１０６の成す角度Ｂ、及び第２の流路１０７と第１の流路１０６の成す角度Ｃの組み合わせがそれぞれ異なっている。これらの角度を変えることにより、反応液が第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５にある期間を変化させることができる。ＰＣＲ反応においては、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の時間比率は１通りではなく、以下の変形例はこのような場合に利用することができる。
【００３５】
図４に示す例では、Ａ＝６０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１５０度となっている。この場合、上記の実施形態と同様の仕組みにより、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜５時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、５時〜８時の位置では第３のウェル１０５に、８時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図４に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を１：１：２の比率で繰り返す。
【００３６】
同様に、図５に示す例では、Ａ＝０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜３時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、３時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図５に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を１：４：７の比率で繰り返す。
【００３７】
図６に示す例では、Ａ＝３０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜４時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、４時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図６に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を２：３：７の比率で繰り返す。
【００３８】
図７に示す例では、Ａ＝９０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜６時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、６時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図７に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を４：１：７の比率で繰り返す。
【００３９】
図８に示す例では、Ａ＝９０度、Ｂ＝１８０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が９時〜６時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、６時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜９時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図７に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を９：１：２の比率で繰り返す。
【００４０】
図９に示す例では、Ａ＝１２０度、Ｂ＝１８０度、Ｃ＝１５０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が９時〜７時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、７時〜８時の位置では第３のウェル１０５に、８時〜９時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図７に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を１０：１：１の比率で繰り返す。
【００４１】
なお、角度Ａ，Ｂ，Ｃと各温度状態での反応時間の比率には、以下の関係がある。
熱変性（９５℃）：アニーリング（５５℃）：伸長反応（７２℃）
＝角度Ａ＋角度Ｂ：角度Ｃ−角度Ａ：３６０度−（角度Ｂ＋角度Ｃ）
【００４２】
角度Ａ＝０度の場合には、３時の位置を過ぎると反応液は第１のウェル１０３から第３のウェル１０５へ移動する。角度Ａ≠０度の場合には、３時の位置から角度Ａだけ回転するまで、第１のウェル１０３に留まる。また、３時の位置から角度Ｃ以上回転すると、第２のウェル１０４が第３のウェル１０５より下方に位置するようになるので、反応液は第２のウェル１０４へ移動する。また、３時の位置から角度Ｂだけ手前の位置まで、反応液は第２のウェル１０４に留まることができる。
【００４３】
よって、３時の位置を０度とすると、角度Ａから角度Ｃに至る区間では反応液は第２のウェル１０４に位置し、角度Ｃから（３６０度−角度Ｂ）の区間では第２のウェル１０４に位置し、（３６０度−角度Ｂ）から角度Ａの区間では第１のウェル１０３に位置することになる。
【００４４】
なお、角度Ａ＜角度Ｃである。これは、角度Ｃ≦角度Ａであると、反応液が第１のウェル１０３から沈降した時点で第２のウェル１０４の方が第３のウェル１０５より下方になってしまうため、反応液が第３のウェル１０５に留まる時間がなくなるからである。
【００４５】
また、０度＜角度Ｂ＜１８０度である。角度Ｂが小さいほど反応液が第２のウェル１０４に留まる時間が長くなり、１８０度を超えると第３のウェル１０５から第２のウェル１０４を通過して第１のウェル１０３まで沈降してしまう。
【００４６】
また、角度Ｃ＞９０度である。Ｃが９０度以下の場合、第２のウェル１０４と第３のウェル１０５の回転軸２０１からの距離の差が小さくなるか、あるいは第３のウェル１０５の方が回転軸２０１に近くなってしまい、十分な温度差を設けることが困難になる。
【００４７】
なお、実施の形態１及び変形例によるＰＣＲ用チップ１０は、３つの温度状態を繰り返すＰＣＲ反応に利用できるものであるが、例えば、第１の流路１０６で繋がれた第１のウェル１０３および第２のウェル１０４のみを備えるようにすれば、２つの温度状態を繰り返す反応にも応用することができる。
【００４８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）３０と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）４０の構成を示す斜視図である。
実施の形態２においても、ＰＣＲ反応装置４０は円筒形に形成されており、中心部に水平方向に伸びた回転軸４０１を有し、回転軸４０１がヒータ（温度調節手段）となっていて、回転軸４０１の近傍から外側へ向かうにつれて低くなっていく温度勾配が形成されている。また、ＰＣＲ反応装置４０は、円筒の外周面近傍に配置されたフィルムヒータ４０３と、回転軸４０１とフィルムヒータ４０３の間に同心円状に配置された断熱材４０４を備えている。
【００４９】
実施の形態２では、ＰＣＲ用チップ３０を収納可能なスリット（収容部）４０２は、回転軸４０１を中心とする扇形に形成されている。また、ＰＣＲ用チップ３０も、同様の扇形に形成されており、１つのチップに、第１のウェル３０３、第２のウェル３０４、第３のウェル３０５、第１の流路３０６、および第２の流路３０７からなる反応系が３つ設けられている。
【００５０】
実施の形態１と同様に、スリット４０２へＰＣＲ用チップ３０を収納することにより、第１のウェル３０３、第２のウェル３０４、第３のウェル３０５の順に回転軸４０１から遠くに配置されるように収納される。ＰＣＲ用チップ３０を収納したＰＣＲ反応装置４０の、回転軸４０１に垂直な面の断面は、実施の形態１と同様であり、ＰＣＲ反応装置４０を回転させることにより、ＰＣＲ反応の熱サイクルを繰り返すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）の構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、ＰＣＲ用チップの平面図、図２（Ｂ）は、反応系の図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】実施の形態１による、ＰＣＲ用チップを収納したＰＣＲ反応装置の、回転軸に垂直な面の断面を示す模式図である。
【図４】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図５】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図６】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図７】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図８】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図９】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，３０ ＰＣＲ用チップ、２０，４０ ＰＣＲ反応装置、１０１，１０２ 透明基板、１０３，３０３ 第１のウェル、１０４，３０４ 第２のウェル、１０５，３０５ 第３のウェル、１０６，３０６ 第１の流路、１０７，３０７ 第２の流路、２０１，４０１ 回転軸、２０２，４０２ スリット、２０３，４０３ フィルムヒータ、２０４，４０４ 断熱材、２０５ 測定用ポート
【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、生体試料反応装置、および生体試料反応方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、僅かなＤＮＡを短時間で増幅するＰＣＲ法が、医療や食品の分析、犯罪捜査や生物学の研究等で盛んに用いられるようになった。取り扱いが容易な卓上型のＰＣＲ検査装置も開発され、手軽にＰＣＲ法が行えるようになった。しかしながら、これらのＰＣＲ装置はＰＣＲ反応に必要な熱サイクルを実現するために、異なる温度に設定された複数のインキュベータを用意し、それらのインキュベータ間でＰＣＲ溶液の入ったチューブを移動させていた。チューブの移動機構は複雑であり、また、この方法では温度変化が急峻になるが、反応を行う上ではより緩やかな温度勾配が望ましい。また、１つのサーマルブロックを用いて、加熱冷却を繰り返す方法もあったが、温度変化に時間を要し、反応時間や消費電力の点から改善が望まれていた。
【０００３】
この様な問題を解決する為、特許文献１には、ＤＮＡポリメラーゼ、鋳型ＤＮＡ、プライマーＤＮＡ、及びｄＮＴＰを含む反応液を移動相として、外部に約９４℃、約５５℃、及び約７３℃に調節された３種の加熱部が設けられた反応管内を移動させることにより、ＰＣＲ反応を行う装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３０７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された従来の装置は、１つの反応管を用いて複数の試料の反応を行おうとすると、試料の混入が生じる恐れがあった。ＰＣＲ反応は僅かな試料を極度に増幅する手法であり、異なる試料の混入は避ける必要がある。複数の反応管を用いると試料の混入は避けられるが、送液ポンプが各々の反応管について必要となり装置が複雑化してしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、微量な反応液で効率よく反応処理を行うことが可能で、簡易な方法で温度制御ができ、消費電力も低減可能な生体試料反応用チップ、生体試料反応装置、および生体試料反応方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る生体試料反応用チップは、第１〜第３の反応部と、前記第１の反応部と前記第２の反応部を繋ぐ第１の流路と、前記第２の反応部と前記第３の反応部を繋ぐ第２の流路と、を備え、前記第１の流路と前記第１の反応部の成す角度をＡ、前記第１の流路と前記第２の反応部の成す角度をＢ、前記第１の流路と前記第２の流路の成す角度をＣとすると、Ａ＜Ｃ、かつ、０度＜Ｂ＜１８０度、かつ、Ｃ＞９０度、であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る生体試料反応装置は、上記の生体試料反応用チップを用いて生体試料反応処理を行うための生体試料反応装置であって、水平方向の回転軸の周りに回転可能であり、前記生体試料反応用チップを収納可能な収容部と、回転軸近傍に設けられた温度調節手段を備え、前記回転軸に対して対称な温度分布を有するものである。
【０００８】
本発明に係る生体試料反応用チップは、本発明に係る生体試料反応装置を用いて生体試料反応処理を行うのに適している。
また、前記第１〜第３の反応部と前記第１および第２の流路に反応液と混和せず前記反応液よりも比重の軽い液体が充填されており、前記液体中に反応液が液滴の状態で含まれることが望ましい。これにより、微量な反応液で効率よく反応を行うことができる。例えば、液体がミネラルオイルの場合には、反応液はミネラルオイル中に非乳化状態の液滴として含まれている。
【０００９】
また、本発明に係る生体試料反応装置は、回転軸に対して対称な温度分布が形成されるので、装置を回転させることにより、温度制御が簡単で消費電力も低い熱サイクル反応を実施することができる。
【００１０】
また、前記収容部は、前記第１の反応部、前記第２の反応部、前記第３の反応部の順に前記回転軸から遠くに配置されるように、前記生体試料反応用チップを収納可能なことが望ましい。これにより、反応液を第１の反応部、第２の反応部、および第３の反応部の間で移動させることにより、３つの異なる温度状態での熱サイクル反応を実現することができる。
【００１１】
本発明に係る生体試料反応方法は、上記の生体試料反応装置を用いた生体試料反応方法であって、前記生体試料反応装置を前記回転軸の周りに回転させることにより、前記反応液の液滴を前記第１〜第３の反応部の間で移動させ、各々の反応部で生体試料反応処理を行うものである。
本発明によれば、回転軸に対して対称な温度分布が形成されるので、反応液を第１の反応部、第２の反応部、および第３の反応部の間で移動させることにより、温度制御が簡単で消費電力も低い、熱サイクル反応を実現することができる。
【００１２】
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、プライマー、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いるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）１０と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）２０の構成を示す斜視図である。図に示すように、ＰＣＲ用チップ１０は、透明基板１０１，１０２を貼り合わせて構成されており、第１のウェル（第１の反応部）１０３、第２のウェル（第２の反応部）１０４、第３のウェル（第３の反応部）１０５、第１の流路１０６、第２の流路１０７が形成されている。透明基板１０１，１０２は例えばガラス基板とすることができる。各々１つの第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５、第１の流路１０６、及び第２の流路１０７によって１つの反応系が形成される。本実施形態では、ＰＣＲ用チップ１０は１つの基板状に７個の反応系を有している。
【００１４】
ＰＣＲ反応装置２０は、円筒形に形成されており、中心部に水平方向に伸びた回転軸２０１を有している。回転軸２０１はヒータ（温度調節手段）となっており、回転軸２０１の近傍から外側へ向かうにつれて低くなっていく温度勾配が形成されている。
【００１５】
ＰＣＲ反応装置２０は、ＰＣＲ用チップ１０を収納可能なスリット（収容部）２０２を複数有している。スリット２０２は、回転軸２０１に対して対称に放射状に配置されている。スリット２０２へは、ＰＣＲ用チップ１０を矢印Ａで示すように、第１のウェル１０３が回転軸２０１に近くなるように収納することができる。このようにＰＣＲ用チップ１０を収納することにより、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５の順に回転軸２０１から遠くに配置されるように収納される。
【００１６】
さらに、ＰＣＲ反応装置２０は、円筒の外周面近傍に配置されたフィルムヒータ２０３および回転軸２０１とフィルムヒータ２０３の間に同心円状に配置された断熱材２０４を備えており、温度勾配を正確にコントロールできるようになっている。また、外周面には複数の測定用ポート２０５が設けられている。測定用ポート２０５は、スリット２０２にＰＣＲ用チップ１０を収納した時に、各々のチップに形成された７個の反応系が配置される位置と対応しており、測定用ポート２０５を通して外側から反応系内を測定することができるようになっている。
【００１７】
図２（Ａ）は、ＰＣＲ用チップ１０の平面図である。図に示すように、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、第３のウェル１０５、第１の流路１０６、及び第２の流路１０７には、比重０．８７５のミネラルオイルが充填されている。第１の流路１０６、第２の流路１０７の幅は、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５よりも若干狭く形成されている。これにより、ミネラルオイルの対流を制限する事ができ、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５の間での温度勾配が明確に生じるようになっている。
【００１８】
ミネラルオイル中には、反応液が非乳化状態の液滴として含まれている。反応液とミネラルオイルは混和せず、反応液の比重はミネラルオイルに比べて重いため、下方に沈降する。なお、反応液と混和せず、比重が反応液よりも軽いという条件を満たす液体であれば、ミネラルオイルの代わりに用いることができる。
【００１９】
図２（Ｂ）は、反応系の図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。図に示すように、第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５は、それぞれ第１の流路１０６に対して所定の角度を成すように形成されている。本実施形態では、第１のウェル１０３と第１の流路１０６の成す角度Ａ＝６０度、第２のウェル１０４と第１の流路１０６の成す角度Ｂ＝６０度、第２の流路１０７と第１の流路１０６の成す角度Ｃ＝１８０度に形成されている。
【００２０】
次に、本実施形態によるＰＣＲ用チップ１０およびＰＣＲ反応装置２０を用いたＰＣＲ反応の実施方法について説明する。ＰＣＲ用チップ１０には、上述したように、ミネラルオイルと反応液が充填されている。ここでは、反応液には、ターゲット核酸、プライマー、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。ＰＣＲ用チップ１０の各々の反応系には、異なるターゲット核酸及びプライマーの組み合わせからなる反応液を封入しておくことができる。
【００２１】
反応液を封入したＰＣＲ用チップ１０を図１に示すようにＰＣＲ反応装置２０のスリット２０２に収納する。
図３は、ＰＣＲ用チップ１０を収納したＰＣＲ反応装置２０の、回転軸２０１に垂直な面の断面を示す模式図である。
【００２２】
ここでは、ＰＣＲ反応装置２０は、第１のウェル１０３が固定される回転軸２０１近傍の温度がＰＣＲ反応の熱変性温度（９５℃）、第２のウェル１０４が固定される中間部の温度が伸長反応温度（７２℃）、第３のウェル１０５が固定される外周部の温度がアニーリング温度（５５℃）となるように、ヒーターによってコントロールされている。なお、温度の回転軸２０１に対する対称性を保持する点から、未使用のスリット２０２にもダミーのＰＣＲ用チップ１０を挿入することが好ましい。
【００２３】
ここでは、ＰＣＲ反応は熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）→熱変性（９５℃）の熱サイクルを、各温度状態を等間隔で繰り返すことにより行う。
ＰＣＲ反応装置２０が図中の矢印方向（右回り）に回転することにより、ＰＣＲ用チップ１０は図中の領域(1)〜(3)（図中、丸数字で示す１〜３の領域）を繰り返し通過する。図中(1)の領域（図３の断面を時計の文字盤に見立てると１時〜５時に相当する領域）にＰＣＲ用チップ１０がある期間は、反応液Ｐは第１のウェル１０３に位置する。このため、ＰＣＲ用チップ１０が領域(1)にある間は、９５℃で熱変性処理が行われる。ＰＣＲ用チップ１０が領域(3)から領域(1)へ入る際、ミネラルオイル中の反応液はミネラルオイルより比重が重いため第２のウェル１０４から第１のウェル１０３へ沈降する。
【００２４】
次に、ＰＣＲ用チップ１０が領域(1)から領域(2)（５時〜９時に相当する領域）へ入ると、反応液は第１のウェル１０３から第３のウェル１０５へ移動する。このため、ＰＣＲ用チップ１０が領域(2)にある間は、５５℃でアニーリング処理が行われる。領域(1)にある間は、第１のウェル１０３の壁と第１の流路１０６が６０度の角度を成しているため、反応液は壁にかかって第１のウェル１０３に留まっているが、領域(2)に入ると、第１の流路１０６及び第２の流路１０７を通って第３のウェル１０５まで沈降する。
【００２５】
次に、ＰＣＲ用チップ１０が領域(2)から領域(3)（９時〜１時に相当する領域）へ入ると、反応液は第３のウェル１０５から第２のウェル１０４へ移動する。このため、ＰＣＲ用チップ１０が領域(3)にある間は、７２℃で伸長反応処理が行われる。領域(2)にある間は、第３のウェル１０５が最も低い位置になるため、反応液は第３のウェル１０５に留まっている。領域(3)に入ると、第３のウェル１０５よりも第２のウェル１０４の方が低い位置になるので、反応液は第２のウェル１０４に移動する。第２のウェル１０４の壁と第１の流路１０６が６０度の角度を成しているため、反応液は壁にかかって第２のウェル１０４に留まる。
【００２６】
さらに、ＰＣＲ用チップ１０が領域(3)から再び領域(1)へ入り、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）→熱変性（９５℃）の熱サイクルが繰り返される。領域(3)から領域(1)へ入ると、第２のウェル１０４の壁で保持されていた反応液が第１のウェル１０３まで移動する。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、ＰＣＲ反応装置２０を回転させることにより、ＰＣＲ反応の熱サイクルを繰り返すことができる。なお、図３に示すように、本実施形態では、領域(1)〜(3)はそれぞれ円全体の３分の１を占めているため、ＰＣＲ用チップ１０が各々の領域にある時間は等間隔となり、従って各温度状態を等間隔で繰り返すことができる。
【００２８】
本実施形態によれば、ＰＣＲ反応装置２０が円筒状で、回転軸２０１部分にヒータが設けられているため、回転軸２０１の近傍から外側へ向かうにつれて低くなっていく温度勾配が形成されるので、温度分布が軸対称になるように制御しやすい。また、従来のように反応液の入ったチップを、複数のヒートブロック間で移動させたり、単一のヒートブロックの過熱冷却を繰り返して温度サイクルを実現する方式に比べ、温度制御が簡単で、消費電力も低減できる。また、ヒートブロック間でのチップの移動や、ヒートブロックの加熱冷却の必要がない分、短時間で反応を行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態によるＰＣＲ用チップ１０は、ミネラルオイル中に反応液が非乳化状態の液滴として含まれるようにしたので、微量な反応液で効率よく反応を行うことができる。
【００３０】
なお、ＰＣＲ用チップ１０に充填するミネラルオイルの粘度が高いほど、ミネラルオイル中での反応液の移動速度が遅くなるため、反応液がウェル間を移動する際の温度変化を緩やかにすることができる。
【００３１】
また、本実施形態によるＰＣＲ用チップ１０及びＰＣＲ反応装置２０を用いてリアルタイムＰＣＲを行う場合には、例えば、ＰＣＲ反応装置２０の最下点（６時に相当する位置）にＣＣＤカメラ等を配置することにより、ＰＣＲ用チップ１０が６時の位置へきたときに、測定用ポート２０５を介して測定することができるので、サイクル毎の増幅産物量を測定することができる。
【００３２】
また本発明は、ＰＣＲ反応以外にも、温度サイクルを繰り返して行う様々な反応に利用することができる。
【００３３】
（変形例）
図４〜図９は、本実施形態の変形例を示す図である。図４（Ａ）〜図９（Ａ）は、ＰＣＲ用チップ１０を収納したＰＣＲ反応装置２０の、回転軸２０１に垂直な面の断面を示す模式図、図４（Ｂ）〜図９（Ｂ）は、ＰＣＲ用チップ１０の反応系の断面（図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面）を示す図である。
【００３４】
それぞれの変形例は、第１のウェル１０３と第１の流路１０６の成す角度Ａ、第２のウェル１０４と第１の流路１０６の成す角度Ｂ、及び第２の流路１０７と第１の流路１０６の成す角度Ｃの組み合わせがそれぞれ異なっている。これらの角度を変えることにより、反応液が第１のウェル１０３、第２のウェル１０４、及び第３のウェル１０５にある期間を変化させることができる。ＰＣＲ反応においては、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の時間比率は１通りではなく、以下の変形例はこのような場合に利用することができる。
【００３５】
図４に示す例では、Ａ＝６０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１５０度となっている。この場合、上記の実施形態と同様の仕組みにより、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜５時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、５時〜８時の位置では第３のウェル１０５に、８時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図４に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を１：１：２の比率で繰り返す。
【００３６】
同様に、図５に示す例では、Ａ＝０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜３時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、３時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図５に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を１：４：７の比率で繰り返す。
【００３７】
図６に示す例では、Ａ＝３０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜４時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、４時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図６に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を２：３：７の比率で繰り返す。
【００３８】
図７に示す例では、Ａ＝９０度、Ｂ＝３０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が２時〜６時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、６時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜２時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図７に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を４：１：７の比率で繰り返す。
【００３９】
図８に示す例では、Ａ＝９０度、Ｂ＝１８０度、Ｃ＝１２０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が９時〜６時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、６時〜７時の位置では第３のウェル１０５に、７時〜９時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図７に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を９：１：２の比率で繰り返す。
【００４０】
図９に示す例では、Ａ＝１２０度、Ｂ＝１８０度、Ｃ＝１５０度であり、ＰＣＲ用チップ１０が９時〜７時に相当する位置にある間、反応液は第１のウェル１０３にあり、７時〜８時の位置では第３のウェル１０５に、８時〜９時の位置では第２のウェル１０４にある。よって、図７に示す例では、熱変性（９５℃）→アニーリング（５５℃）→伸長反応（７２℃）の各温度状態を１０：１：１の比率で繰り返す。
【００４１】
なお、角度Ａ，Ｂ，Ｃと各温度状態での反応時間の比率には、以下の関係がある。
熱変性（９５℃）：アニーリング（５５℃）：伸長反応（７２℃）
＝角度Ａ＋角度Ｂ：角度Ｃ−角度Ａ：３６０度−（角度Ｂ＋角度Ｃ）
【００４２】
角度Ａ＝０度の場合には、３時の位置を過ぎると反応液は第１のウェル１０３から第３のウェル１０５へ移動する。角度Ａ≠０度の場合には、３時の位置から角度Ａだけ回転するまで、第１のウェル１０３に留まる。また、３時の位置から角度Ｃ以上回転すると、第２のウェル１０４が第３のウェル１０５より下方に位置するようになるので、反応液は第２のウェル１０４へ移動する。また、３時の位置から角度Ｂだけ手前の位置まで、反応液は第２のウェル１０４に留まることができる。
【００４３】
よって、３時の位置を０度とすると、角度Ａから角度Ｃに至る区間では反応液は第２のウェル１０４に位置し、角度Ｃから（３６０度−角度Ｂ）の区間では第２のウェル１０４に位置し、（３６０度−角度Ｂ）から角度Ａの区間では第１のウェル１０３に位置することになる。
【００４４】
なお、角度Ａ＜角度Ｃである。これは、角度Ｃ≦角度Ａであると、反応液が第１のウェル１０３から沈降した時点で第２のウェル１０４の方が第３のウェル１０５より下方になってしまうため、反応液が第３のウェル１０５に留まる時間がなくなるからである。
【００４５】
また、０度＜角度Ｂ＜１８０度である。角度Ｂが小さいほど反応液が第２のウェル１０４に留まる時間が長くなり、１８０度を超えると第３のウェル１０５から第２のウェル１０４を通過して第１のウェル１０３まで沈降してしまう。
【００４６】
また、角度Ｃ＞９０度である。Ｃが９０度以下の場合、第２のウェル１０４と第３のウェル１０５の回転軸２０１からの距離の差が小さくなるか、あるいは第３のウェル１０５の方が回転軸２０１に近くなってしまい、十分な温度差を設けることが困難になる。
【００４７】
なお、実施の形態１及び変形例によるＰＣＲ用チップ１０は、３つの温度状態を繰り返すＰＣＲ反応に利用できるものであるが、例えば、第１の流路１０６で繋がれた第１のウェル１０３および第２のウェル１０４のみを備えるようにすれば、２つの温度状態を繰り返す反応にも応用することができる。
【００４８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）３０と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）４０の構成を示す斜視図である。
実施の形態２においても、ＰＣＲ反応装置４０は円筒形に形成されており、中心部に水平方向に伸びた回転軸４０１を有し、回転軸４０１がヒータ（温度調節手段）となっていて、回転軸４０１の近傍から外側へ向かうにつれて低くなっていく温度勾配が形成されている。また、ＰＣＲ反応装置４０は、円筒の外周面近傍に配置されたフィルムヒータ４０３と、回転軸４０１とフィルムヒータ４０３の間に同心円状に配置された断熱材４０４を備えている。
【００４９】
実施の形態２では、ＰＣＲ用チップ３０を収納可能なスリット（収容部）４０２は、回転軸４０１を中心とする扇形に形成されている。また、ＰＣＲ用チップ３０も、同様の扇形に形成されており、１つのチップに、第１のウェル３０３、第２のウェル３０４、第３のウェル３０５、第１の流路３０６、および第２の流路３０７からなる反応系が３つ設けられている。
【００５０】
実施の形態１と同様に、スリット４０２へＰＣＲ用チップ３０を収納することにより、第１のウェル３０３、第２のウェル３０４、第３のウェル３０５の順に回転軸４０１から遠くに配置されるように収納される。ＰＣＲ用チップ３０を収納したＰＣＲ反応装置４０の、回転軸４０１に垂直な面の断面は、実施の形態１と同様であり、ＰＣＲ反応装置４０を回転させることにより、ＰＣＲ反応の熱サイクルを繰り返すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）の構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、ＰＣＲ用チップの平面図、図２（Ｂ）は、反応系の図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】実施の形態１による、ＰＣＲ用チップを収納したＰＣＲ反応装置の、回転軸に垂直な面の断面を示す模式図である。
【図４】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図５】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図６】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図７】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図８】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図９】実施の形態１の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２によるＰＣＲ用チップ（生体試料反応用チップ）と、ＰＣＲ反応装置（生体試料反応装置）の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，３０ ＰＣＲ用チップ、２０，４０ ＰＣＲ反応装置、１０１，１０２ 透明基板、１０３，３０３ 第１のウェル、１０４，３０４ 第２のウェル、１０５，３０５ 第３のウェル、１０６，３０６ 第１の流路、１０７，３０７ 第２の流路、２０１，４０１ 回転軸、２０２，４０２ スリット、２０３，４０３ フィルムヒータ、２０４，４０４ 断熱材、２０５ 測定用ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１〜第３の反応部と、
前記第１の反応部と前記第２の反応部を繋ぐ第１の流路と、
前記第２の反応部と前記第３の反応部を繋ぐ第２の流路と、を備え、
前記第１の流路と前記第１の反応部の成す角度をＡ、前記第１の流路と前記第２の反応部の成す角度をＢ、前記第１の流路と前記第２の流路の成す角度をＣとすると、
Ａ＜Ｃ、かつ、０度＜Ｂ＜１８０度、かつ、Ｃ＞９０度、
であ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〜第３の反応部と前記第１および第２の流路に反応液と混和せず前記反応液よりも比重の軽い液体が充填されており、
前記液体中に反応液が液滴の状態で含まれ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】
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を用いて生体試料反応処理を行うための生体試料反応装置であって、
水平方向の回転軸の周りに回転可能であり、
前記生体試料反応用チップを収納可能な収容部と、
回転軸近傍に設けられた温度調節手段を備え、
前記回転軸に対して対称な温度分布を有することを特徴とする生体試料反応装置。
【請求項４】
前記収容部は、前記第１の反応部、前記第２の反応部、前記第３の反応部の順に前記回転軸から遠くに配置されるように、前記生体試料反応用チップを収納可能なことを特徴とする請求項３に記載の生体試料反応装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の生体試料反応装置を用いた生体試料反応方法であって、
前記生体試料反応装置を前記回転軸の周りに回転させることにより、前記反応液の液滴を前記第１〜第３の反応部の間で移動させ、各々の反応部で生体試料反応処理を行うことを特徴とする生体試料反応方法。
【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、プライマー、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いることを特徴とする請求項５に記載の生体試料反応方法。
【請求項１】
第１〜第３の反応部と、
前記第１の反応部と前記第２の反応部を繋ぐ第１の流路と、
前記第２の反応部と前記第３の反応部を繋ぐ第２の流路と、を備え、
前記第１の流路と前記第１の反応部の成す角度をＡ、前記第１の流路と前記第２の反応部の成す角度をＢ、前記第１の流路と前記第２の流路の成す角度をＣとすると、
Ａ＜Ｃ、かつ、０度＜Ｂ＜１８０度、かつ、Ｃ＞９０度、
であ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〜第３の反応部と前記第１および第２の流路に反応液と混和せず前記反応液よりも比重の軽い液体が充填されており、
前記液体中に反応液が液滴の状態で含まれ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】
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を用いて生体試料反応処理を行うための生体試料反応装置であって、
水平方向の回転軸の周りに回転可能であり、
前記生体試料反応用チップを収納可能な収容部と、
回転軸近傍に設けられた温度調節手段を備え、
前記回転軸に対して対称な温度分布を有することを特徴とする生体試料反応装置。
【請求項４】
前記収容部は、前記第１の反応部、前記第２の反応部、前記第３の反応部の順に前記回転軸から遠くに配置されるように、前記生体試料反応用チップを収納可能なことを特徴とする請求項３に記載の生体試料反応装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の生体試料反応装置を用いた生体試料反応方法であって、
前記生体試料反応装置を前記回転軸の周りに回転させることにより、前記反応液の液滴を前記第１〜第３の反応部の間で移動させ、各々の反応部で生体試料反応処理を行うことを特徴とする生体試料反応方法。
【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、プライマー、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いることを特徴とする請求項５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８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１３６２５０（Ｐ２００９−１３６２５０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８６２７（Ｐ２００７−３１８６２７）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【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６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【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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