JP2007218875A - 反応キット処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反応プレートの外部からの異物の進入や、外部の環境汚染を防ぐ。
【解決手段】サンプルに反応を起こさせる反応容器及びサンプルの反応に使用される試薬を収容した試薬容器を少なくとも備えた反応プレートの表面側の上部空間が気密性のあるカバーで覆われ、反応プレート上で液の移送を行なう分注チップ２０の先端側がカバーで覆われた空間の内側、基端部が外側になるように配置され、かつ反応プレートの表面に対して面内方向と垂直方向に移動可能に支持されている反応キット８０を扱うために、反応キット８０を装着する反応キット装着部のテーブル８２と、分注チップ２０の基端部と係合し分注チップ２０の移動と分注動作を駆動する駆動ユニット３６と、反応プレートでの反応生成物と相互作用した光又は反応性生物から発生した光を受光して反応生成物を光学的に検出する検出ユニット３８と、駆動ユニット３６による分注動作及び検出ユニット３８による検出動作を少なくとも制御する制御部とを備えている。
【選択図】 図２０

Description

本発明は生物学的分析、生化学的分析、又は化学分析一般の分野において、医療や化学の現場において各種の解析や分析を行なうのに適する反応キット処理装置に関するものである。

生化学的分析や通常の化学分析に使用する小型の反応装置としては、マイクロマルチチャンバ装置が使用されている。そのような装置としては、例えば平板状の基板表面に複数のウエルを形成したマイクロタイタープレートなどのマイクロウエル反応プレートが用いられている。

従来のマイクロウエル反応プレートは、使用時には反応プレートの上面は大気に開放された状態となる。そのため、サンプルに外部から異物が進入する恐れがあるし、逆に反応生成物が外部の環境を汚染することもありうる。
そこで、本発明は反応プレートの外部からの異物の進入や、外部への環境汚染を防ぐことができる反応キットを用いて分析を行なうための反応キット処理装置を提供することを目的とするものである。

本発明の反応キット処理装置は、サンプルに反応を起こさせる反応容器を少なくとも備えた反応プレートの表面側の上部空間が気密性のあるカバーで覆われ、前記反応プレート上で液の移送を行なう分注チップの先端側が前記カバーで覆われた空間の内側、基端部が外側になるように配置され、かつ前記分注チップが前記反応プレートの表面に対して面内方向と垂直方向に移動可能に支持されている反応キットを扱う処理装置であって、そのような反応キットを装着する反応キット装着部と、分注チップの基端部と係合し分注チップの移動と分注動作を駆動する駆動ユニットと、反応プレートでの反応生成物を検出する検出手段と、駆動ユニットによる分注動作及び検出手段による検出動作を少なくとも制御する制御部とを備えている。

反応プレート上の表面側の空間はカバーで覆われて外部と遮断されており、サンプルに対する反応はその空間内で行なわれる。反応後の反応生成物の分析も反応生成物をそのカバーの外に出すことなく、反応生成物がカバー内にある状態で行なわれる。分析後は反応生成物がカバー内にある状態のままでこの反応キットが廃棄処理される。すなわち、この反応キットは使い捨て可能である。

分注チップは分注ノズルの先端に取り付けられるものであってもよい。その場合には分注動作のためにはノズル機構が別途必要になる。そこで、そのようなノズル機構を不要にすることを目的として、本発明の好ましい形態では、分注チップはカバーの外側から操作するシリンジを備えており、そのシリンジの操作により分注動作を行なうものとすることができる。その場合、駆動ユニットはそのシリンジを介して分注動作を行なうものとなる。
反応プレートが反応又は分析の際に温度制御が必要なものである場合もある。例えば、反応キットが遺伝子の分析を対象とする場合には、反応プレートはその表面側に遺伝子増幅反応を行なう遺伝子増幅部を備えていることがある。遺伝子増幅反応にはＰＣＲ法やＬＡＭＰ法などが含まれ、遺伝子増幅部は所定の温度サイクルで温度制御される。分析にも温度制御が必要なものもある。そのような場合、この反応キット処理装置はそれらの温度制御のための温調ユニットをさらに備えている。

検出手段の一形態は、反応プレートの外部から反応生成物に測定光を照射する照射光学系と、その反応生成物により吸収を受けた前記測定光を受光して検出する受光光学系とを備えた吸光度検出器からなるものである。

検出手段の他の形態は、反応プレートの外部から反応生成物に励起光を照射する励起光学系と、その励起光により励起された反応生成物から発生した蛍光を受光して検出する受光光学系とを備えた蛍光検出器からなるものである。

検出手段のさらに他の形態は、反応プレートの外部に配置され、反応生成物からの発光を受光して検出する受光光学系を備えた発光検出器からなるものである。
検出手段のさらに他の形態は、反応プレートが反応生成物の分析を電気泳動分離により行なう電気泳動部を備えたものに対するものであり、その検出手段は電気泳動部に泳動電圧を印加する電源装置と、電気泳動部で分離された反応生成物の成分を光学的に検出する光学検出装置を備えたものである。

検出手段のさらに他の形態は、反応プレートが反応生成物の分析を遺伝子と反応するプローブが配置されている領域を備えたものに対するものであり、その検出手段はそのプローブ配置領域のプローブと結合した反応生成物の成分を光学的に検出する光学検出装置を備えたものである。

検出手段のさらに他の形態は、反応プレートが反応生成物の分析を遺伝子と反応するプローブが配置されている領域を備えたものに対するものであり、その検出手段はそのプローブ配置領域のプローブと結合した反応生成物の成分を電気的に検出する検出装置を備えたものである。
そのようなプローブ配置領域の例は、ＤＮＡチップやハイブリダイズ領域である。

この処理装置で扱われる反応キットは、化学反応、生化学反応を初め、種々の反応の測定に用いられるものである。そのような反応キットを用いて測定されるサンプルは、化学物質、生体試料、生体由来試料など種々のものを挙げることができ、特に限定されない。

本発明の処理装置で反応キットを扱うと、その反応キットは反応プレートの表面側の空間がカバーで覆われた状態で使用されるので、外部からサンプルに異物が侵入するのを阻止することができるとともに、反応生成物が外部環境を汚染するのも阻止することができる。
分注チップがカバーの外側から操作するシリンジを備えているものとすれば、本発明の反応キット処理装置にノズル機構を別途設ける必要がなくなる。

分注チップが先端部の内部にフィルタを備えているものとすれば、分注チップがシリンジを備えていないものであっても分注チップを通して外部から異物が侵入するのを阻止することができるとともに、分注チップを通して反応生成物が外部環境を汚染するのも阻止することができる。
遺伝子増幅反応を行なう場合には外部からサンプルに他のＤＮＡなどが侵入する問題が生じる。また、増幅された遺伝子が他のサンプルを汚染する問題も生じる。本発明では遺伝子増幅反応も閉じた空間内で行ない、分析終了後はその空間に閉じたまま廃棄処理するので、外部からの汚染を阻止することができるとともに、他のサンプルを汚染する虞もなくなる。

検出手段として、吸光度検出器からなるもの、蛍光検出器からなるもの、発光検出器からなる光学的な検出器、電気泳動部用の光学検出装置、プローブ配置領域用の光学的又は電気的検出装置などを備えたものを用いれば、この処理装置で扱われる反応キットの内部を気密に保ったままで外部から検出を行なうことが容易になる。

図１は本発明の処理装置で扱われる反応キットを表わしたものであり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップ２０を示す平面図であり、図２は同反応キットの斜視図である。
図１に示されるように、反応プレート２は基板３の表面側にサンプルに反応を起こさせる反応容器４及びサンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルム１４で封止された試薬容器１２を備えている。

反応容器４は基板３の表面に凹部として設けられている。反応容器４は反応に際して外部から温度制御されるものである場合には、熱伝導率をよくするためにその部分の反応容器４の肉厚が薄くなっていることが好ましい。

試薬容器１２は基板３に形成された複数の凹部からなり、それらの凹部に必要な試薬が収容され、後で説明する分注チップ２０で貫通可能なフィルム１４で覆われている。フィルム１４は、例えばアルミニウム箔、アルミニウムとＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂フィルムとの積層膜などであり、容易に剥がれないように融着や接着により貼りつけられている。

基板３の表面には必要に応じてサンプルと試薬とを混合するための混合部も凹部として形成しておいてもよく、そのような混合部は空の状態でフィルム１４により覆われているものとすることができる。

反応容器４での反応生成物を検出するために反応容器４に外部から光を照射するなどの手段により反応容器４自体を検知部とすることもできる。また、検知部を反応容器４とは別に独立して設けることもできる。そのような独立した検知部としては、例えばサンプルと試薬の反応後の反応液が分注チップ２０によって分注されるようにしたもので、反応後の状態が検知される試薬がそれぞれ予め配置されているものとすることができる。そのような検知部もその表面が分注チップ２０によって貫通可能なフィルムによって覆われたものとすることができる。そのようなフィルムもフィルム１４と同様に、例えばアルミニウム箔、アルミニウムとＰＥＴフィルムなどの樹脂フィルムとの積層膜などとすることができ、容易に剥がれないように融着や接着により貼りつけることができる。

反応容器４を含む基板３の材質は特に限定されるものではないが、この反応キットが使い捨て可能であることから、安価に入手可能な素材があることが好ましい。そのような素材として、例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材が好ましい。反応容器４又は別途設けた検知部で検出を吸光度、蛍光、化学発光又は生物発光などにより行なう場合には、底面側から光学的な検出ができるようにするために光透過性の樹脂で形成されていることが好ましい。特に蛍光検出を行なう場合には、基板３の材質として低自蛍光性（それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと）で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されていることが好ましい。基板２の厚さは０.３〜４ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍである。蛍光検出用の低自蛍光性の観点からは基板３の厚さは薄い方が好ましい。

反応プレート２の表面側の上部には分注チップ２０が配置されている。分注チップ２０はサンプル及び試薬、又は反応プレート２が独立した検知部を備えたものである場合にはさらに反応後の反応液をその検知部に分注するものである。分注チップ２０はシリンジ２２を備えており、カバー２４の外部からこのシリンジ２２を駆動することによって分注動作を行なう。

分注チップ２０は、図１（Ｃ）に示されるように、シリンジ２２の代わりに内部にフィルタ２３を備えているものでもよい。そのフィルタは外部から侵入する異物を吸着してカバー２４で覆われた空間に外部から異物が侵入するのを阻止し、またカバー２４で覆われた空間から反応物や反応生成物が外部に放出されるのを阻止する上でより有効である。

カバー２４は反応プレート２の表面側の上部空間を覆うように設けられている。カバー２４は周辺部を覆うカバー本体２６と、上部を覆うベローズフィルム２８とからなっており、反応プレート２の表面側の空間を外部から遮断している。カバー本体２６は下端部が反応プレート２に固着されているか、又はシール材を介して反応プレート２と一体として組み立てられており、剛性をもってカバー２４の形状を維持している。ベローズフィルム２８は柔軟性のあるダイアフラムや柔軟性のあるフィルムからなり、分注チップ２０をその先端部がカバー２４で覆われた空間の内側、基端部がカバー２４で覆われた空間の外側になるようにして移動可能に保持している。
カバー２４の素材も特に限定されるものではなく、反応プレート２の表面側の上部空間を気密を保って覆うことができるものであればよいが、この反応キットが使い捨て可能であることから、安価に入手可能な素材があることが好ましい。そのような素材として、カバー本体２６には例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材、ベローズフィルム２８にはナイロン（登録商標）、ポリ塩化ビニール、シリコーンゴムその他のゴム素材などが好ましい。

カバー本体２６の一部又は基板３には使用前及び使用後の分注チップ２０を保持するための保持部材３０が設けられており、分注チップ２０は分注時には保持部材３０から取り外されて反応プレート２の表面側の上部を自由に移動できるようになる。

カバー２４の外部から反応プレート２にサンプルを導入するためにカバー本体２６の一部に開口３１が設けられ、その開口３１にはサンプル容器３２が開閉可能に取りつけられている。サンプル容器３２にはサンプルを注入するために上に開いた凹部が形成されている。その凹部にサンプルを注入し、カバー２４の内部に位置決めすると、サンプル容器３２を保持しているプレート３４がカバー本体２６に密着して開口３１を密閉するように、プレート３４の内側に粘着剤が塗布されているか、又はシール材を介してカバー本体２６に挟み込まれるようになっている。したがって、開口３１は密閉可能な開口となっている。
この反応キットは使い捨て可能なものであり、１つのサンプルについて分析を行なった後は反応プレート２がカバー２４で覆われた状態のままでこの反応キット全体を破棄する。

次に、この反応キットによりサンプルを分析する動作を説明する。
分析に先立ち、サンプルは開口３１からサンプル容器３２に注入され、その後サンプル容器３２により開口３１が閉じられることによってカバー本体２６にサンプル容器３２が固着されて、サンプルがこの反応キットのカバー２４で覆われた空間内に導入された状態で外部と遮断される。

図３はサンプルが導入された状態で、駆動ユニット３６が分注チップ２０とシリンジ２２との係合を開始する状態を示している。
まず、図４に示されるように、シリンジ駆動部であるプランジャホルダ３６ｂが下降してシリンジ２２のプランジャと係合する。
続いて、図５に示されるように、チップホルダ３６ａも下降して分注チップ２０に圧入されて分注チップ２０を保持する。

次に、図６に示されるように、分注チップ２０が保持部３０から取り外される。これで分注チップ２０はベローズフィルム２８によって外部と遮断された状態で自由に移動できるようになる。

分注チップ２０はサンプル容器３２のサンプルへ移動させられ、サンプルを注入して反応容器４へ分注する。
続いて分注チップ２０は試薬容器１２へ移動させられ、フイルム１４を貫通して試薬容器１２から試薬を反応容器４へ分注して、反応に供される。この反応時に、必要に応じて反応容器４が外部の熱源と接触させられ、所定の温度に制御される。

反応中又は反応終了後、反応生成物の検知が行なわれる。ここでは、反応生成物が反応容器４にある状態で反応プレート２の外部から光学的に検知されるものとする。そのため、反応容器４の下方には検出ユニットが配置されて光学的又は他の手段により検出が行なわれる。

上記の反応キットでは反応プレート２は試薬容器１２を備えているが、反応プレート２は試薬容器１２を備えないものとすることもできる。その場合、試薬はサンプルとともにサンプル容器３２に注入してこの反応キット内に導入したり、又は図示していない別の容器に入れてこの反応キット内に導入したりするように使用することができる。

図７から図９に反応キット処理装置の実施例において反応生成物の検出に用いる検出手段である検出ユニットの例を示す。
図７は吸光度検出器からなる検出ユニットの例である。この場合、反応容器４は測定光の入射面と出射面となる互いに平行な一対の平面を備えていることが好ましい。

この検出ユニット３８ａには、照射光学系として光源４０ａと、光源４０ａからの光を集光し、いったん平行光にした後に反応容器４に集光して照射する一対のレンズ４２ａと、一対のレンズ４２ａ間で平行光にされた部分に配置されて光源４０ａからの光から所定の波長光を選択して測定光とするフィルタ４４ａと、測定光を反応容器４の入射面に導くミラー４６とが光路上に配置されている。光源４０ａとしては、紫外領域から可視領域の波長の光を発生するタングステンランプなどのランプ光源のほか、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などを使用する。また、受光光学系として、光検出器４８ａと、反応容器４の出射面を出た光を光検出器４８ａに導くミラー５０と、その光をいったん平行光にした後に集光し光検出器４８ａに入射させる一対のレンズ５２と、一対のレンズ５２間で平行光にされた部分に配置されて測定に適した所定の波長を選択するフィルタ５４ａとが光路上に配置されている。

レンズ４２ａ，５２ａでそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ４４ａ，５４ａにおける波長選択の精度を高めるためである。
この検出ユニット３８ａでは光源４０ａからの光から反応生成物の検出に適した波長をフィルタ４４ａ，５４ａにより選択し、その波長での吸光度を測定して反応生成物の検出を行なう。

図８は蛍光検出器からなる検出ユニットの例である。
この検出ユニット３８ｂは励起光学系として光源４０ｂと、光源４０ｂからの光を集めていったん平行光とした後、反応容器４に集光して照射するための一対のレンズ４２ｂと、レンズ４２ｂで平行光とされた光線の光路に配置されて光源からの光から所定の励起光波長を選択するフィルタ４４ｂとを備えている。また、受光光学系として光検出器４８ｂと、反応容器４から発生する蛍光を受光し、いったん平行光とした後、集光して検出器４８ｂに入射させる一対のレンズ５２ｂと、レンズ５２ｂにより平行光とされた蛍光の光路に配置され、所定の蛍光波長を選択するフィルタ５４ｂとを備えている。ここでも、レンズ４２ｂ，５２ｂでそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ４４ｂ，５４ｂにおける波長選択の精度を高めるためである。

この検出ユニット３８ｂでは光源４０ｂからの光からフィルタ４４ｂにより反応生成物を励起するための励起光の波長を選択して反応容器４内の反応生成物に照射し、反応生成物から発生した蛍光を受光光学系で受光し、フィルタ５４ｂにより所定の蛍光波長を選択して光検出器４８ｂで蛍光を検出する。

図９は反応生成物からの化学発光又は生物発光を検出するための検出ユニットの例である。
この検出ユニット３８ｃは、反応容器４からの発光を検出するために、光検出器４８ｃと、反応容器４からの発光を受光して光検出器４８ｃに導くためのレンズ５２ｃと、集められた光から所定の発光波長を選択するフィルタ５４ｃを備えている。
この検出ユニット３８ｃでは反応容器４中の反応生成物からの化学発光又は生物発光による光がレンズ５２ｃで集められ、フィルタ５４ｃで波長が選択されて光検出器４８ｃで検出される。

図１０から図１４は反応プレートの構造が異なる他の反応キットを表わしたものである。以上の反応キットの反応プレートでは反応生成物の検出を反応容器４で行なうようにしているが、図１０から図１４に示す反応キットでは反応プレートは反応生成物の分析を行なう分析部をさらに備えている。

図１０の反応キットにおける反応プレート２ａは、分析部として電気泳動部を備えている。その電気泳動部の一例が電気泳動チップ１００であり、電気泳動チップ１００は、反応生成物の注入部１０３、電気泳動分離用流路１０２及び泳動電圧印加用電極１０６ａ〜１０６ｄを備えている。ここでは、電気泳動分離用流路１０２のほかに、電気泳動分離用流路１０２と交差し、電気泳動分離用流路１０２に試料を導入するための試料導入用流路１０４も備えているが、電気泳動分離用流路１０２の一端に直接に試料を導入するように構成されたものであってもよい。電気泳動チップ１００は裏面側から蛍光検出するために、低自蛍光性で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなど、ガラス又は石英などの素材で形成されている。

反応プレート２ａは、その表面側に、流路１０２，１０４に注入される分離バッファ液を収容し分注チップ２０の先端で挿入可能なフィルムで封止された分離バッファ液容器１５も備えている。

泳動電圧印加用電極１０６ａ〜１０６ｄはそれぞれ流路１０２，１０４の端部に接続され、この反応キットの外部に設けられた電源装置に接続できるように、カバー２４の外側に導かれている。
流路１０２，１０４の端にはリザーバが設けられ、分離バッファ液容器１５に収容された分離バッファ液はそれらのリザーバに入れられる。
この反応キットを遺伝子の分析に使用する場合の一例を示すと、試薬容器１２にはＰＣＲ反応試薬を収容しておく。反応容器４はＰＣＲ反応容器となる。

この反応キットで遺伝子試料を測定する場合は、試料をサンプル容器３２から導入し、反応キットを処理装置に装着する。その処理装置内で、分注チップ２０によってサンプル容器３２から反応容器４へ分注し、さらに分注チップ２０によって試薬容器１２からＰＣＲ反応試薬を反応容器４へ分注し、さらにその上に図示していないミネラルオイルを重層した後、反応容器４の反応液を所定の温度サイクルになるように制御してＰＣＲ反応を起こさせる。
電気泳動チップ１００では、分注チップ２０によって分離バッファ液を分離バッファ液容器１５から電気泳動チップ１００のリザーバを介して流路１０２，１０４に供給する。

ＰＣＲ反応終了後の反応液を試料として分注チップ２０によって反応容器４から分離バッファ液供給すみの電気泳動チップ１００の注入部１０３に注入する。その後、処理装置に設けられた電源装置１０１（図１１参照。）から電極１０６ａ〜１０６ｄにより流路１０２，１０４に電圧を印加して、試料を電気泳動分離用流路１０２へ導入し、その後電気泳動分離用流路１０２を泳動させて分離する。
電気泳動分離された試料成分を検出するために、処理装置には検出ユニット３８ｄが設けられている。
ここでは、反応容器４をＰＣＲ反応容器として使用しているが、反応容器４とは別にＰＣＲ反応容器を設けてもよい。

その検出ユニット３８ｄを図１１に示す。この検出ユニット３８ｄは励起光学系と蛍光受光光学系を備えて、電気泳動分離用流路１０２の所定の位置を通過する試料成分の蛍光検出を行なう。検出ユニット３８ｄは固定された位置を通過する試料成分の蛍光検出を行なうので、検出ユニット３８ｄは移動させる必要はない。

その励起光学系は光源４０ｃと、光源４０ｃからの光を集めて平行光とするレンズ４２ｃと、レンズ４２ｃで平行光とされた光線の光路に配置されて光源からの光から所定の励起光波長を選択するフィルタ４４ｃとを備えている。

励起光学系からの励起光を電気泳動チップ１００の裏面から電気泳動分離用流路１０２の所定の位置に照射し、その位置から発生した蛍光を受光して平行光にするためにダイクロイックミラー５３と対物レンズ５５を備えている。ダイクロイックミラー５３はこの反応キットで使用する励起光波長の光を反射し、蛍光波長の光を透過させるように分光波長が設定されている。

蛍光受光光学系は対物レンズ５５により平行光とされてダイクロイックミラー５３を透過した蛍光を受光する位置に配置されており、ダイクロイックミラー５３を透過した蛍光から所定の蛍光波長を選択するフィルタ５４ｃと、フィルタ５４ｃにより波長選択された蛍光を集光して検出器４８ｃに入射させるレンズ５２ｃとを備えている。ここでも、レンズ４２ｃ，５５でそれぞれの光をいったん平行光にするのは、フィルタ４４ｃ，５４ｃにおける波長選択の精度を高めるためである。

この検出ユニット３８ｄでは光源４０ｃからの光からフィルタ４４ｃにより反応生成物を励起するための励起光の波長を選択して電気泳動分離用流路１０２の所定の位置を通過する反応生成物に照射し、反応生成物から発生した蛍光を受光光学系で受光し、フィルタ５４ｃにより所定の蛍光波長を選択して光検出器４８ｃで蛍光を検出する。

図１２の反応キットにおける反応プレート２ｂは、分析部としてＤＮＡチップ１１０を備えている。ＤＮＡチップ１１０には、反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが固定されている。ＤＮＡチップ１１０は裏面側から蛍光検出するために、低自蛍光性で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなど、又はガラスで形成されている。

反応プレート２ａは、その表面側に、ＤＮＡチップ１１０においてプローブと結合した反応生成物から結合しなかった反応生成物を分離して除去するための洗浄液を収容し分注チップ２０の先端で挿入可能なフィルムで封止された洗浄液容器１７も備えている。
この反応キットを遺伝子の分析に使用する場合の一例を示すと、試薬容器１２にはＰＣＲ反応試薬を収容しておく。反応容器４はＰＣＲ反応容器となる。

この反応キットの反応キットで遺伝子試料を測定する場合は、試料をサンプル容器３２から導入し、反応キットを処理装置に装着する。その処理装置内で、分注チップ２０によってサンプル容器３２から反応容器４へ分注し、さらに分注チップ２０によって試薬容器１２からＰＣＲ反応試薬を反応容器４へ分注し、さらにその上に図示していないミネラルオイルを重層した後、反応容器４の反応液を所定の温度サイクルになるように制御してＰＣＲ反応を起こさせる。

ＰＣＲ反応終了後の反応液を試料として分注チップ２０によって反応容器４からＤＮＡチップ１１０に注入する。インキュベーションの後、分注チップ２０によって洗浄液容器１７から洗浄液をＤＮＡチップ１１０に注入し、プローブと結合しなかった反応生成物を分注チップ２０によって洗浄液とともに吸入して除去する。

反応生成物は蛍光物質によって標識しておくことにより、プローブと結合した反応生成物を蛍光により検出することができる。それにより、蛍光が検出された位置のプローブに対応した遺伝子がその試料中に含まれていたことが検出される。
分注チップ２０でプローブと結合した反応生成物を検出するために、処理装置には検出ユニット３８ｅが設けられている。

その検出ユニット３８ｅを図１３に示す。この検出ユニット３８ｅの光学系の構成は図１１に示された検出ユニット３８ｄと同じであるので、説明は省略する。この検出ユニット３８ｅは、ＤＮＡチップ１１０に配置されたプローブの位置にわたって移動しなければならないので、移動可能に支持されている点で図１１に示された検出ユニット３８ｄと異なる。その移動は、後の図２０に示されるように、テーブル８２のＸ方向の移動と、この検出ユニット３８ｅのＹ方向の移動により実現することができる。

図１４の反応キットにおける反応プレート２ｃは、分析部としてＤＮＡチップ１２０を備えている。ＤＮＡチップ１２０は検出を蛍光検出ではなく、電気的に行なう点で図１２の反応キットのＤＮＡチップ１１０と異なる。プローブへの試料遺伝子の結合の有無によりプローブの電流値が変化する現象を利用する。ＤＮＡチップ１２０は光学的な検出を行なわないので、光透過性の材質である必要はなく、絶縁性であればよい。

ＤＮＡチップ１２０には反応生成物に遺伝子が含まれている場合にその遺伝子と反応するプローブが固定されている。それらの各プローブからは裏面側に電極が取り出され、各フローブの電流値が測定されるようになっている。この反応キットでは、試料を蛍光物質で標識しておく必要はない。

ＤＮＡチップ１２０での測定を行なうために、各プローブから裏面側に取り出された電極は、処理装置に設けられた検出器１２２に接続され、各プローブの電流値が測定される。
反応プレート２ｃも、その表面側に、ＤＮＡチップ１２０においてプローブと結合した反応生成物から結合しなかった反応生成物を分離して除去するための洗浄液を収容し分注チップ２０の先端で挿入可能なフィルムで封止された洗浄液容器１７を備えている。試薬容器１２にはＰＣＲ反応試薬を収容しておく。反応容器４はＰＣＲ反応容器となる。

この反応キットで遺伝子試料を測定する場合は、試料をサンプル容器３２から導入し、反応キットを処理装置に装着する。その処理装置内で、分注チップ２０によってサンプル容器３２から反応容器４へ分注し、さらに分注チップ２０によって試薬容器１２からＰＣＲ反応試薬を反応容器４へ分注し、さらにその上に図示していないミネラルオイルを重層した後、反応容器４の反応液を所定の温度サイクルになるように制御してＰＣＲ反応を起こさせる。

ＰＣＲ反応終了後の反応液を試料として分注チップ２０によって反応容器４からＤＮＡチップ１２０に注入する。その後、分注チップ２０によって洗浄液容器１７から洗浄液をＤＮＡチップ１２０に注入し、プローブと結合しなかった反応生成物を分注チップ２０によって洗浄液とともに吸入して除去する。

分注チップ２０でプローブと結合した反応生成物を検出するために、処理装置には検出器１２２が設けられており、プローブと結合しなかった反応生成物を除去し、検出器１２２により各プローブの電流値を測定する。
図１２又は図１４の反応キットにおいて、ＤＮＡチップ１１０，１２０をハイブリダイズ用の領域に替えても同様に遺伝子を測定することができる。

図１５はカバーの構造が異なる他の反応キットを表わしたものである。分注チップ２０を移動可能に支持し、反応プレート２の上部を覆うためのカバーの一部が、図１の反応キットではベローズフィルム２８であったのに対し、図１５の反応キットでは柔軟に変形するフィルム状の素材２８ａになっている点で異なる。フィルム状の素材２８ａとしては、ベローズフィルム２８と同様に、ナイロン（登録商標）、ポリ塩化ビニール、シリコーンゴムその他のゴム素材などが好ましい。

また、サンプル容器として図１の反応キットではその一辺がカバー本体２６に回動可能に支持されているのに対し、図１５の反応キットにおけるサンプル容器３２ａは、カバー本体２６に対しスライド可能に取りつけられている点で異なる。このようなサンプル容器３２ａにおいても、サンプル容器３２ａはカバー本体２６から外部に引き出すことによりサンプル容器３２ａに試料を分注することができる。また、サンプル容器３２ａのプレート３４の内側に粘着剤が塗布されており、サンプル容器３２ａをカバー本体２６の内部に押し込むことによりプレート３４の内側で開口３１を密閉したり、シール材により開口３１を密閉したりすることができる点は図１の反応キットのものと同じである。

これらの検出ユニット３８ａ，３８ｂ，３８ｃはこの反応キットの処理を行なう処理装置において、反応キットが処理装置に装着された状態で、反応プレート２の下側にくるように配置されている。

図１６は反応キットのさらに他の反応キットを表わしたものである。（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図、（Ｃ）は外観斜視図である。
この反応キットでは分注チップ２０を移動可能に支持するカバーが剛性をもった素材で構成されている。カバー２４ａのカバー本体６０は反応プレート２の上方に開口６２をもち、その開口６２にはその開口６２の範囲内で分注チップ２０を移動可能に支持するためのカバープレート６４が設けられている。カバー本体６０は開口部６２の周辺が隙間をもつ二重構造になっており、カバープレート６４はその周辺にシール材６６を備え、シール材６６がカバー本体６０の開口部６２の周辺の二重構造の隙間に挟まれてＸ方向に移動することにより、カバープレート６４が水平面内でＸ方向に移動することができる。カバープレート６４には分注チップ２０が他のシール材６８を介して垂直方向（Ｚ方向）に摺動可能に支持されている。

この反応キットでは、カバープレート６４がシール材６６とカバー本体６０の上部の二重構造の隙間とのシール構造により気密を保たれながら水平面内で移動し、分注チップ２０がシール材６８で気密を保たれながら上下方向に移動することにより、分注チップ２０が反応プレート２の上部空間を上下及び水平面内の両方向に自由に移動することができる。

図１７はさらに他の反応キットを表わしたものである。図１６の反応キットと比較すると、カバープレート６４がＸ，Ｙの両方向に移動できるようになっていて、反応プレート２における試薬容器１２の数が増えている点で異なり、他の構造は同じである。

図１８はさらに他の反応キットを表わす。この反応キットでは分注チップ２０を面内方向で移動させるために、カバーの上部部材を構成するカバープレート６４ａが面内方向で回転可能に支持されている点で図１６の反応キットと異なる。カバープレート６４ａは円板形であり、その周囲にシール材６６が取りつけられている。シール材６６はカバー本体６０の上部に設けられた二重構造の隙間に支持され、カバープレート６４ａを気密を保って回転可能に支持している。分注チップ２０はカバープレート６４ａにシール材６８により垂直方向に移動可能に支持され、その支持されている位置はカバープレート６４ａの回転中心から外れた位置である。

カバープレート６４ａが回転することにより分注チップ２０の位置はカバープレート６４ａの回転中心を中心とする円周上を移動する。反応プレート２ではその分注チップ２０の移動軌跡上に反応容器４、試薬容器１２及びサンプル容器３２が位置するようにそれぞれの配置が定められている。

図１９はさらに他の反応キットを表わしたものである。図１８の反応キットと比較すると、カバープレート６４ａも開口７０をもち、その開口７０の周辺が二重構造となってその二重構造の隙間にシール材７２を介して他のカバープレート７１が移動可能に支持されている。分注チップ２０は他のシール材６８によりカバープレート７１に垂直方向に移動可能に支持されている。

分注チップ２０はシール材７２により面内方向においても移動することができるようになっている。そのため分注チップ２０の移動範囲はカバープレート６４ａの回転による円周と、小さいカバープレート７１がシール材７２により移動できる水平面内の移動範囲の両方により、カバープレート６４ａの回転中心を中心とするドーナツ状の範囲を移動することができる。このように分注チップ２０の移動範囲が広まることにより、その移動範囲に配置される反応容器４及び試薬容器１２の数を増やすことができ、サンプル容器３２も含めてそれらの容器の配置に対する自由度が高まる。

図２０は本発明による反応キット処理装置の一実施例の内部を概略的に示した斜視図である。
８０は上記に示される反応キットを表わしている。反応キット８０は反応キット装着部であるテーブル８２上に装着される。テーブル８２は反応キット８０の下面側に開口をもち、テーブル８２の下部には反応キット８２の反応容器４の反応生成物を光学的に検出する検出ユニット３８が配置されている。テーブル８２上には反応キット８２の温度制御を行なう温調（温度調節）ユニット８３も配置されている。反応キットの反応容器４又は別に設けた遺伝子増幅反応容器により遺伝子増幅反応を行なうものである場合には、温調ユニット８３はその遺伝子増幅反応のための温度制御を行なうものとなる。また、反応キットが温度制御を必要とする分析部を備えている場合には、温調ユニット８３はその分析部の温度制御を行なうものとなる。温調ユニット８３はそれらの両方の機能を備えたものであるものも含む。検出ユニット３８は図７〜図９、図１１、図１３又は図１４に示された検出手段を包括的に示したものである。テーブル８２は前後方向（Ｘ方向）に移動し、一方、検出ユニット３８はそれに直交する横方向（Ｙ方向）に移動するように支持されている。検出ユニット３８は検出方式によっては固定されていてもよい。

テーブル８２の近くには分注チップ２０を駆動する駆動ユニット３６がＹ方向とＺ方向に移動可能に取りつけられている。駆動ユニット３６は、図３に示されているように、分注チップ２０の基端部と係合して分注チップ２０を保持するチップ保持部３６ａと、分注チップ２０に設けられたシリンジ２２のプランジャと係合してシリンジを駆動するシリンジ駆動部３６ｂを同軸上に備えており、分注チップ２０の移動とシリンジ２２の駆動の両方を行なうことができるものである。

図２１は反応キット処理装置の実施例における制御系を示したブロック図である。テーブル８２に装着された反応キット８０に対する処理動作を制御するために、専用のコンピュータ（ＣＰＵ）又は汎用のパーソナルコンピュータからなる制御部８４が設けられている。制御部８４は分注チップ２０の基端部と係合した駆動ユニット３６による分注チップ２０の移動と分注動作、温調ユニット８３による温度制御、及び反応キット８０の反応容器４に測定光又は励起光を照射して反応生成物を光学的に検出する検出ユニット３８による検出動作を制御する。

制御部８４を外部から操作する入力部として使用したり、検査結果を表示するモニターとして使用したりするために、制御部８４に外部コンピュータとして、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８６を接続してもよい。

本発明は種々の化学反応や生物化学反応の測定に利用することができる。

本発明の反応キット処理装置で扱われる反応キットの一例を表わしたものであり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は分注チップの他の例を示す概略断面図である。 同反応キットの外観斜視図である。 同反応キットにおいてサンプルが導入された状態を示す垂直断面図である。 同反応キットにおいて駆動ユニットのシリンジ駆動部がシリンジのプランジャと係合した状態を示す垂直断面図である。 同反応キットにおいて駆動ユニットのチップ保持部が分注チップと係合した状態を示す垂直断面図である。 同反応キットにおいて分注チップが保持部から取り外された状態を示す垂直断面図である。 本発明の反応キット処理装置において反応生成物の検出に用いる検出ユニットの第１の例を示す垂直断面図である。 本発明の反応キット処理装置において反応生成物の検出に用いる検出ユニットの第２の例を示す垂直断面図である。 本発明の反応キット処理装置において反応生成物の検出に用いる検出ユニットの第３の例を示す垂直断面図である。 反応キットの他の例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図である。 本発明において同反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの例を反応キットとともに示す垂直断面図である。 反応キットのさらに他の例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図である。 本発明において同反応キットにおける反応生成物の検出に用いる検出ユニットの例を反応キットとともに示す垂直断面図である。 本発明において反応生成物の検出に用いる検出ユニットのさらに他の例を反応キットの例とともに示す垂直断面図である。 反応キットのさらに他の例を表わす垂直断面図である。 反応キットのさらに他の例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。 反応キットのさらに他の例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。 反応キットのさらに他の例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。 反応キットのさらに他の例を表わす図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は反応プレートと分注チップを示す平面図、（Ｃ）は外観斜視図である。 反応キット処理装置の一実施例を示す内部の概略斜視図である。 同実施例の反応キット処理装置における制御系を示すブロック図である。

符号の説明

２，２ａ，２ｂ，２ｃ 反応プレート
３ 基板
４ 反応容器
１２ 試薬容器
１４ フィルム
２０ 分注ノズル
２２ シリンジのプランジャ
２３ フィルタ
２４ カバー
２６ カバー本体
２８ ベローズフィルム
３２，３２ａ サンプル容器
３６ 駆動ユニット
３８ 検出ユニット
６４，６４ａ，７１ カバープレート
６６，６８，７２ シール材
８０ 反応キット
８２ テーブル
８３ 温調ユニット
８４ 制御部
８６ パーソナルコンピュータ
１００，１１０，１２０ ＤＮＡチップ
１０６ 電極
１０２ 電気泳動分離用流路

Claims (9)

1. サンプルに反応を起こさせる反応容器を少なくとも備えた反応プレートの表面側の上部空間が気密性のあるカバーで覆われ、前記反応プレート上で液の移送を行なう分注チップの先端側が前記カバーで覆われた空間の内側、基端部が外側になるように配置され、かつ前記分注チップが前記反応プレートの表面に対して面内方向と垂直方向に移動可能に支持されている反応キットを扱う処理装置であって、
   前記反応キットを装着する反応キット装着部と、
   前記分注チップの基端部と係合し分注チップの移動と分注動作を駆動する駆動ユニットと、
   前記反応プレートでの反応生成物を検出する検出手段と、
   前記駆動ユニットによる分注動作及び前記検出手段による検出動作を少なくとも制御する制御部と、を備えた反応キット処理装置。
2. 前記分注チップは分注動作を行なうシリンジを備えたものであり、
   前記駆動ユニットは前記シリンジを介して分注動作を行なうものである請求項１に記載の反応キット処理装置。
3. 前記反応プレートは反応又は分析の際に温度制御が必要なものであり、
   この反応キット処理装置はその温度制御のための温調ユニットをさらに備えている請求項１又は２に記載の反応キット処理装置。
4. 前記検出手段は前記反応プレートの外部から反応生成物に測定光を照射する照射光学系と、その反応生成物により吸収を受けた前記測定光を受光して検出する受光光学系とを備えた吸光度検出器からなるものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット処理装置。
5. 前記検出手段は前記反応プレートの外部から反応生成物に励起光を照射する励起光学系と、その励起光により励起された反応生成物から発生した蛍光を受光して検出する受光光学系とを備えた蛍光検出器からなるものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット処理装置。
6. 前記検出手段は前記反応プレートの外部に配置され、反応生成物からの発光を受光して検出する受光光学系を備えた発光検出器からなるものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット処理装置。
7. 前記反応プレートは反応生成物の分析を電気泳動分離により行なう電気泳動部を備えたものであり、
   前記検出手段は前記電気泳動部に泳動電圧を印加する電源装置と、前記電気泳動部で分離された反応生成物の成分を光学的に検出する光学検出装置を備えたものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット処理装置。
8. 前記反応プレートは反応生成物の分析を遺伝子と反応するプローブが配置されている領域を備えたものであり、
   前記検出手段は前記プローブが配置領域のプローブと結合した反応生成物の成分を光学的に検出する光学検出装置を備えたものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット処理装置。
9. 前記反応プレートは反応生成物の分析を遺伝子と反応するプローブが配置されている領域を備えたものであり、
   前記検出手段は前記プローブが配置領域のプローブと結合した反応生成物の成分を電気的に検出する検出装置を備えたものである請求項１から３のいずれかに記載の反応キット処理装置。

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