JP2009265110A - 反応容器プレートを用いた反応処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリンジ151で試薬容器137内の試薬を吸引して主流路113及び軽量流路115内へ注入し、計量流路115内にのみ試薬を残存させた状態で、シリンジ151内にベローズ153bから気体を吸引して主流路113内へ注入して計量流路115内の試薬を反応容器105に注入する。
【選択図】図21
Description
また、微量の液体を定量的に扱うことができる微量液体秤取構造として、第1流路及び第2流路と、上記第1流路の流路壁に開口する第3流路と、第2流路の流路壁に開口して第3流路の一端と第2流路を連結し第3流路よりも相対的に毛管引力が働きにくい性質を第4流路とを有する構造を備えたものがある(例えば特許文献2,3を参照。)。その微量液体秤取構造によれば、第1流路に導入された液体が第3流路内に引き込まれた後、第1流路に残存する上記液体を取り除き、第3流路の容積に応じた体積の液体を第2流路に秤取することができる。
そこで本発明は、反応容器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容器プレート及びその反応容器プレートの処理装置を提供することを目的とするものである。
(1)シリンジと封止容器とを接続してシリンジで封止容器内の液体を吸引した後、シリンジと反応容器流路とを接続するとともに反応容器流路の主流路の下流端を開き、反応容器流路内に液体を一定送液圧力以下で注入して計量流路内に液体を充填する工程、
(2)シリンジと容量可変部とを接続して容量可変部内の気体をシリンジ内に吸引した後、シリンジと反応容器流路とを接続するとともに反応容器流路の主流路の下流端を開き、シリンジから反応容器流路内に一定送液圧力以下で気体を注入して計量流路内の液体を残存させながら反応容器流路内の液体をドレインへ排出する工程、
(3)シリンジと容量可変部とを接続して容量可変部内の気体をシリンジ内に吸引した後、シリンジと反応容器流路とを接続するとともに反応容器流路の主流路の下流端を閉じ、反応容器流路内に一定送液圧力よりも大きい圧力で気体を注入することにより計量流路内の液体を注入流路を介して反応容器内に注入する工程。
3 容器ベース
5 反応容器
11 流路ベース
11a 凸部
11b 導入孔
12 導入孔
12a 流路
12b 流路
13 流路カバー
15 導入流路
17 サンプル容器
17b,17d,17e エアー抜き流路
19 試薬容器
19b,19d,19e エアー抜き流路
21 試薬容器
21b,21d エアー抜き流路
33 シリンジ
35 エアー抜き流路
35b ベローズ
47 切替えバルブ
59 流路ベース
60 導入孔
60a 流路
60b 流路
101 反応容器プレート
103 容器ベース
105 反応容器
111 流路ベース
113 主流路
115 計量流路
117 注入流路
119,121 反応容器エアー抜き流路
135 サンプル容器
135b,135d,135e サンプル容器エアー抜き流路
137 試薬容器
137b,137d,137e 試薬容器エアー抜き流路
139 エアー吸引用容器
139b,139d,139e エアー吸引用容器エアー抜き流路
151 シリンジ
163 切替えバルブ
173 流路スペーサ
175 凸部
177 注入流路
179 反応容器エアー抜き流路
図1Aから図5Bを参照して反応容器プレートの一実施例について説明する。
流路ベース11は凸部11aの先端部から反対側の面に貫通している導入孔11bを凸部11aの形成位置ごとに備えている。導入孔11bは流路ベース11材料の弾力により、液体を通さない程度に閉じている。
エアー抜き流路17eは例えば幅5〜200μm、深さ5〜200μmの寸法の1本又は複数本の細孔によって形成されており、サンプル容器17内とサンプルエアー抜き流路17d内で圧力差がない状態でサンプル容器17の液密を保つ。突起部17c上にサンプル容器17及びエアー抜き流路17dを覆って弾性部材であるセプタム23が形成されている。セプタム23は例えばシリコーンゴムやPDMSなどの弾性材料によって形成されており、尖端が鋭利な分注器具により貫通でき、かつ貫通後に分注器具を引き抜くとその貫通孔を弾性によって閉じることができる。セプタム23上に、サンプル容器17に対応して開口部をもち、セプタム23を固定するためのセプタムストッパ25が配置されている。この実施例ではサンプル容器17内に予め試薬27が収容されている。
エアー抜き流路19eは例えば幅5〜200μm、深さ5〜200μmの寸法の1本又は複数本の細孔によって形成されており、試薬容器19内と試薬エアー抜き流路19d内で圧力差がない状態で試薬容器19の液密を保つ。突起部19c上に試薬容器19及びエアー抜き流路19dを覆って例えばアルミニウムからなるフィルム29が形成されている。試薬容器19内に試薬31が収容されている。
ロータアッパー43は、流路15a,17a,19a,21aのいずれかに接続される1つの貫通穴と、シール板41の貫通溝に対応して表面に設けられた溝と、中心に設けられシリンジ流路33cに連通する貫通孔を備えている。
ロータベース45はその表面に、ロータアッパー43の中心と周縁部に配置された2つの貫通孔を接続するための溝を備えている。
図1Aに示した切替えバルブ47の状態はシリンジ流路33cが流路15a,17a,19a,21aのいずれにも接続されず、エアー抜き流路35も流路15b,17b,19b,21b,35のいずれとも接続されていない初期状態を示している。流路15a,15bはいずれのポートとも接続されていないので、導入流路15は密閉された状態になっている。
図7に示すように、図1Aに示した切替えバルブ47の状態から切替えバルブ47を回転させてサンプル流路17aとシリンジ流路33cを接続し、エアー抜き流路17bをエアー抜き流路35に接続する。このとき、エアー抜き流路19b,21bもエアー抜き流路35に接続される。
切替えバルブ47の接続位置が図9に示した位置の状態で、図10Bに示すように、付勢機構55を反応容器プレート1側へ移動させ、第2ユニット55bよりも反応容器プレート1側に配置された第1ユニット55aが流路カバー13の反応容器5の周囲に対応する部分を流路ベース11に押し付ける。これにより、導入孔11b上を含んで反応容器5上で、混合液57が収容された密閉導入流路空間が形成される。
さらに付勢機構55を反応容器プレート1側へ移動させると、第2ユニット55bが密閉導入流路空間上の流路カバー13を流路ベース11側へ付勢する。これにより、密閉導入流路空間の内圧が上昇し、導入孔11bが弾性的に開き、混合液57が反応容器5内に分注される。このとき、反応容器5はエアー抜き流路5a、エアー層5b及びドレイン空間15cを介してエアー抜き流路35に接続されており、反応容器5内の気体はエアー抜き流路5a側へ移動できるようになっているので、反応容器5の内圧の上昇を低減することができ、混合液57が反応容器5内に分注されやすくなっている。
温調機構51により反応容器5を過熱してワックス9を融解させて混合液57と試薬7を反応させる。なお、混合液57を反応容器5内に分注する前に、温調機構51により反応容器5を過熱してワックス9を融解させておき、反応容器5内に分注時にワックス9が融解しているようにしてもよい。
反応容器5内への液体の分注時には、図10Bに示したのと同様に、流路12bが弾性的に開き、液体が反応容器5内に分注される。
図14から図19を参照して反応容器プレートの一実施例について説明する。
ロータアッパー159は、シール板157の貫通孔157aと同じ位置に設けられた貫通孔159aと、シール板157の貫通溝157bに対応して表面に設けられた溝159bと、中心に設けられた貫通孔159cを備えている。
ロータベース161はその表面に、ロータアッパー159の周縁部と中心に配置された2つの貫通孔159a,159cを接続するための溝61aを備えている。
図14Aに示した切替えバルブ163の位置は、シリンジ流路151cは流路113a,135a,137a,139aのいずれにも接続されておらず、エアー抜き流路153も流路123a,125a,135b,137b,139bのいずれとも接続されていない初期状態の位置を示している。
反応処理装置は反応容器105の温度調整をするための温調機構167と、シリンジ151を駆動するためのシリンジ駆動ユニット169と、切替えバルブ163を切り替えるための切替えバルブ駆動ユニット171を備えている。
図21に示すように、図14Aに示した切替えバルブ163の状態から切替えバルブ163を回転させてサンプル流路135aとシリンジ流路151cを接続し、サンプル容器エアー抜き流路135bをエアー抜き流路153に接続する。このとき、エアー抜き流路137b,139bもエアー抜き流路153に接続される。サンプル容器135には例えば45μLの試薬145が収容されている。
また、希釈混合液を反応容器105内に注入する前に、温調機構167により反応容器105を加熱してワックス109を融解させておき、反応容器105内への希釈混合液の注入時にワックス109が融解しているようにしてもよい。この場合、反応容器105に注入された希釈混合液は直ちにワックス109の下に入り、希釈混合液と試薬107が混ざり反応する。切替えバルブ163の接続状態が図27の状態であっても、ベローズ153bにより密閉系は確保されている。希釈混合液の注入後に切替えバルブ163を図14の接続状態にすれば、反応容器プレート101内部の容器、流路及びドレイン空間を密閉することができる。ここで切替えバルブ163を図14の接続状態に切り替えるタイミングは、希釈混合液の注入直後から希釈混合液と試薬107の反応終了までのいずれのタイミングであってもよいし、希釈混合液と試薬107の反応終了後であってもよい。
このように、反応容器プレート101によれば、反応処理を密閉系で行なうことができ、反応処理前及び反応処理後も密閉系にすることができる。
さらに、流路スペーサ173は流路ベース111の反応容器エアー抜き流路119と反応容器105を連通させるための貫通孔からなる反応容器エアー抜き流路179も備えている。
この実施例は、図28を参照して説明した実施例と比べて、反応容器105の内部に突起部181をさらに備えている。突起部181の先端は凸部175の先端の下方に配置されている。これにより、凸部175の先端に形成される液滴を反応容器105内に導きやすくなる。特に、突起部181の少なくとも先端の表面に親水性処理を施しておけば、特に有効である。
この実施例は、図29を参照して説明した実施例と比べて、反応容器105の側壁に形成された段差部183と、反応容器105の上面とは間隔をもって段差部183の上面に形成された凸条部185をさらに備えている。段差部183及び凸条部185は上方から見て環状に形成されている。凸条部185の先端は反応容器105の側壁とは間隔をもって配置されている。
凸条部185の先端が反応容器105の上面及び側面とは間隔をもって配置されていることにより、反応容器105の内部に収容された液体が反応容器の側壁を伝って反応容器105の上面に到達するのを防止することができる。この効果は凸条部185の少なくとも先端部分に撥水処理を施しておくと特に有効である。
また、図28、図29又は図30を参照して説明した各実施例では、流路113,115,117,119,121,123を形成するための溝は流路ベース111に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらの流路の全部又は一部分を形成するための溝は、流路スペーサ173の流路ベース111側表面、流路スペーサ173の容器ベース111側表面、容器ベース103表面のいずれに形成されていてもよい。
また、ベローズ35b,153b等の容量可変部材は必ずしも備えていなくてもよい。
また、容器17,19,21,135,137,139に試薬等の液体を予め収容しないのであれば、エアー抜き流路の一部分に細孔からなる流路17e,19e,135e,137e,139e等を必ずしも備えている必要はない。
また、容器17,19,21,135,137,139の封止方法として開閉可能なキャップを用いてもよい。
また、反応容器5,105内の試薬は乾燥試薬でもよい。
また、サンプル容器17,135内や反応容器5,105内に予め試薬は収容されていなくてもよい。
また、導入流路15や主流路113に導入される液体に遺伝子が含まれている場合、反応容器5,105内にその遺伝子と反応するプローブを備えているようにしてもよい。
また、上記実施例では切替えバルブとしてロータリー式の切替えバルブ47,163を用いているが、切替えバルブはこれに限定されるものではなく、種々の流路切替えバルブを用いることができる。また、切替えバルブを複数備えていてもよい。
また、図1〜図13を参照して説明した上記実施例では、エアー抜き流路5aはエアー抜き流路5bを介してドレイン空間15cに接続されているが、これに限定されるものではない。反応容器に接続されたエアー抜き流路は、反応容器内への液体の導入にともなう反応容器内圧の上昇を十分に低減できる構成であればよい。なお、エアー抜き流路は、反応容器プレートの外部からの異物の進入や液体の外部への環境汚染を防ぐために、外部雰囲気とは遮断されているか密閉可能な構成であることが好ましい。
また、図14〜図30を参照して説明した上記実施例では、シリンジ151は切替えバルブ163上に配置されているが、シリンジ151を配置する位置は切替えバルブ163上に限定されるものではなく、どこでもよい。
Claims (2)
- 内部で試料に反応を起こさせるための反応容器と、前記反応容器へ注入すべき液体を収容する封止容器と、液体又は気体の吸引と吐出を行なうためのシリンジと、内部への気体の出入によって受動的に内部容量を変化させる容量可変部と、前記シリンジが共通のポートに接続されるとともに前記反応容器、封止容器及び容量可変部がそれぞれ別々に選択されるポートに流路を介して接続され、前記シリンジを反応容器、封止容器又は容量可変部のいずれかに選択的に接続する切替えバルブと、前記切替えバルブの選択される1つのポートと反応容器とを接続する反応容器流路と、を備えた反応容器プレートを用いた反応処理方法において、
前記シリンジで封止容器内の液体を吸引して反応容器流路内へ注入し、反応容器流路内に反応容器へ注入すべき量の液体を存在させた状態で、前記シリンジ内に容量可変部から気体を吸引して反応容器流路内へ注入して反応容器流路内の液体を反応容器側へ押し出して反応容器に液体を注入する液体注入工程を含むことを特徴とする反応処理方法。 - 前記反応容器プレートは、前記反応容器流路が前記切替えバルブの選択されるポートに接続された上流端と開閉可能な下流端をもつ主流路、及び上流端が主流路途中に接続され下流端が反応容器に接続された一定容量の計量流路からなり、計量流路の上流端は主流路における計量流路との接続部の下流側よりも流路抵抗が小さく、前記計量流路の反応容器との接続部に一定送液圧力以下では気体は通すが液体を通さない注入流路が設けられているものであり、前記液体注入工程は以下の工程(1)から(3)をその順に含むものである請求項1に記載の反応処理方法。
(1)シリンジと封止容器とを接続してシリンジで封止容器内の液体を吸引した後、シリンジと反応容器流路とを接続するとともに反応容器流路の主流路の下流端を開き、反応容器流路内に液体を一定送液圧力以下で注入して前記計量流路内に液体を充填する工程、
(2)シリンジと容量可変部とを接続して容量可変部内の気体をシリンジ内に吸引した後、シリンジと反応容器流路とを接続するとともに反応容器流路の主流路の下流端を開き、シリンジから反応容器流路内に一定送液圧力以下で気体を注入して計量流路内の液体を残存させながら反応容器流路内の液体をパージする工程、
(3)シリンジと容量可変部とを接続して容量可変部内の気体をシリンジ内に吸引した後、シリンジと反応容器流路とを接続するとともに反応容器流路の主流路の下流端を閉じ、反応容器流路内に一定送液圧力よりも大きい圧力で気体を注入することにより計量流路内の前記液体を注入流路を介して反応容器内に注入する工程。
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