JP5229160B2 - 反応容器 - Google Patents

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容器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容器が用いられている（特許文献１参照。）。このような反応容器では、各反応ウエルに互いに異なる試薬をそれぞれ配置しておき、各ウエルに試料を分注する。試料分注後、反応ウエルを所定温度に加熱することで反応ウエル内において試料と試薬との間で反応を起こさせ、その反応を観察する。反応ウエル内での反応とは、例えば遺伝子増幅反応やタイピング反応である。

特開２００５−１７７７４９号公報 特開２００８−２６１８１６号公報

特許文献１のような反応容器では、反応ウエルの上面が解放された状態のため、外部から反応ウエル内に異物が混入したり、反応ウエル内の液が外部へ飛散して外部環境を汚染したりするなどの問題が生じる。そのため、反応ウエルに試料など必要な液を分注した後は反応ウエルの上面をシールで覆うなどして反応ウエルを密閉し、密閉空間の中で反応処理を行なうことが望ましい。

本発明は、反応ウエル上面にシールを貼着することによる反応ウエルの密閉性を高めることを目的とするものである。

本発明は、ベースに上面が開口し、分注器具により滴下される試料を収容してその内部で試料の反応を行なうための反応ウエルを備えた反応容器であって、反応ウエルの開口部周縁はその周囲のベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着部となっているとともに、ベースからの高さがシール貼着部と同じかそれより僅かに低い高さでシール貼着部の外周を連続して囲うようにベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着補助部が設けられていることを特徴とするものである。

ここで、シール貼着補助部がシール貼着部よりも「僅かに低い」とは、開口密閉用シールをシール貼着部に貼着したときにそのシールがシール貼着補助部にも液漏れを防ぐことのできる強度で張り付けることができ、かつ、反応容器の上面側にも温調機構の平坦な加熱面を載置したときにその加熱面がシール貼着補助部によって妨げられるシールを介してシール貼着部に接触して反応ウエルを上側から加熱できるような高さを意味している。

分析者は、本発明の反応容器を用いて分析を行なうに際し、反応ウエルへの試料の分注をピペッタなどの分注器具を用いて手作業で行ない、その後、開口密閉用シールを反応ウエルの開口を覆うように貼着する。反応ウエル周縁部はその周囲のベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着部となっているため、反応ウエル周縁部における開口密閉用シールの密着性が高まり、開口密閉用シールによる反応ウエルの封止性が向上する。さらに、反応ウエルからみてシール貼着部の外側にシール貼着部の外周を連続して囲うようにベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着補助部が設けられているので、シール貼着補助部にも開口密閉用シールを貼着しておくことで、仮にシール貼着部における開口密閉用シールの封止性が不十分であってもシール貼着補助部で外部への液漏れを防ぐことができる。

反応ウエルが複数設けられている場合は、シール貼着補助部はそれらの反応ウエルが配列された領域の外側を連続して囲うように形成することができる。その場合は、１枚の開口密閉用シールでシール貼着補助部で囲われた領域を一括して覆うことができる。これにより、分析者は１回の貼着作業で全ての反応ウエルを密閉することができる。

反応ウエル内には、常温で固体の加熱融解性材料によって試薬が固定されていることが好ましい。反応ウエルに分注される試料が微量の場合、試料を反応ウエルの内壁に付着させて分注すると、試料は加熱されても内壁に付着したまま下降せず、試薬と接触しないことがある。そこで、試料と試薬の接触を促進するために、反応ウエル内の試薬上に加熱融解性材料を重層して固定しておくことが知られている（例えば、特許文献２参照。）。加熱融解性材料とは試薬や試料とは混じらず、それらよりも比重の軽いものであり、常温で固体であり一定温度以上に加熱されることで融解するものである。そのような加熱融解性材料を試薬上に重層し、加熱融解性材料の上から試料の液滴を分注しておくと、加熱融解性材料が融解したときに試料と加熱融解性材料との比重の違いによって試料が加熱融解性材料の下層へ侵入し、加熱融解性材料の下層において試薬と接触し混合される。

本発明の反応容器では、反応ウエル周縁部がその周囲のベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着部となっているので、反応ウエル周縁部における開口密閉用シールの密着性が高まり、開口密閉用シールによる反応ウエルの封止性が向上する。そして、シール貼着部のさらに外側にシール貼着部の外周を連続して囲うようにベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着補助部が設けられているので、反応ウエルをシール貼着部とシール貼着補助部の２段階で密閉することができ、開口密閉シールによる反応ウエルの封止性をさらに向上させることができる。

反応容器の一実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置における断面図である。 同実施例の反応ウエル内の状態を示す図であり、（Ａ）は試料分注時の状態、（Ｂ）は反応処理時の状態をそれぞれ示す断面図である。 反応容器の他の実施例を示す反応ウエル部分の断面図である。 反応容器を反応処理装置に設置した状態を示す断面図である。 反応容器の形成方法を説明するための図であり、（Ａ）は反応容器の裏面の一例を示す平面図、（Ｂ）は反応容器を形成するための金型の一例を示す断面図である。

以下に、反応容器の一実施例を説明する。図１は一実施例を示す図であり、（Ａ）は反応容器の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置における断面図である。図２は同実施例の反応ウエル内の状態を示す図であり、（Ａ）は試料分注時の状態、（Ｂ）は反応処理時の状態をそれぞれ示す断面図である。

反応容器２はベース３に上面が開口した複数の反応ウエル４を備えている。この実施例では、１２個の反応ウエル４がベース３に設けられている。図２において示されているように、この反応容器２は、分析者によって分注器具１２を用いた各反応ウエル４への試料の分注が行われる。反応ウエル４内には予め試料に反応を起こさせるための反応試薬１４がミネラルオイル混合ワックス１６によって固定されている。試薬１４は乾燥試薬であってもよいし液体試薬であってもよい。この実施例では凍結乾燥試薬を用いている。

ミネラルオイル混合ワックス１６は常温で固体であり、ワックス（加熱融解性材料）にミネラルオイル（不揮発性液体）が混合されたものである。ワックスとしては、例えば、Paraplast- X-Tra（MaCormic社）を用いることができ、ミネラルオイルとしては、例えば、M5904（シグマ社製）を用いることができる。ワックスとミネラルオイルの混合比率は、例えばワックス：ミネラルオイルが重量パーセントで２０：８０（融解温度４０〜４５℃）、５０：５０（融解温度４４〜４９℃）又は７０：３０（融解温度４８〜５２℃）である。

分析者による分注作業を補助するために、反応ウエル４の内壁に内側へ突出した段差部６が設けられている。この実施例では、段差部６が反応ウエル４の内周全体に渡って設けられている。なお、段差部６は反応ウエル４の内周の一部分にのみ設けられていてもよい。段差部６の大きさＸは、試料を分注するための分注器具１２先端部が係合することができ、かつ分注口を塞がない程度であり、例えば分注器具１２先端の肉厚程度の幅、具体的には１０〜５００μｍである。段差部６は内部に予め収容された試薬１４及び加熱融解性材料１６よりも高い位置に設けられている。段差部６は反応ウエル４の内壁に沿って下降する分注器具１２を停止させて分注器具１２を適当な分注高さで位置決めさせるものである。段差部６が設けられていることにより、分析者は分注器具１２を反応ウエル４の内壁に沿って下降させるだけで適当な高さで位置決めすることができ、分注作業が容易で再現性のよいものとなる。

段差部６の望ましい高さは、段差部で停止した分注器具１２から分注される試料１８が加熱融解性材料１６に触れる高さである。分注された試料１８が加熱融解性材料１６に触れていれば、加熱融解性材料１６が融解したときに試料１８が比重の違いによって加熱融解性材料１６の下層へ侵入することができ、確実に試料１８を試薬１４と接触させることができる。

図３に示されているように、反応ウエル４の内壁の段差部６よりも上方の部分は、上方へいくほど内径が大きくなるようにテーパ形状となっていてもよい。そうすれば、分注器具１２を反応ウエル４の内壁に沿わせることが容易になり、分注作業の効率が向上する。

試料１８を分注された後の反応ウエル４の上面に分析者の手作業によって開口密閉用シール２０が貼着され、外部からの異物混入や試料や反応液の外部への飛散が防止される。反応ウエル４の周縁部はその周辺のベース３の表面よりも盛り上がったシール貼着部８となっており、開口密閉用シール２０による密閉性を高めている。シール２０は例えば粘着剤が塗布されたポリプロピレン、透明ポリスターからなる樹脂テープであり、具体的にはアドヒシフィ粘着フィルム（ABgene社）、4Ti-0500（4Ti社）、Scotch822（3M社）を用いることができる。

反応ウエル４が配置されている領域の周囲に連続した凸条からなるシール貼着補助部１０が設けられている。シール貼着補助部１０はシール貼着部８と同じ高さ又はそれよりも僅かに低い高さに形成されている。シール貼着補助部１０がシール貼着部８よりも低く形成されている場合でも、その高さの差は５００μｍ以下が適当である。シール貼着補助部１０の上面にはシール貼着部８の上面とともに１枚の開口密閉用シール２０が添付される。すなわち、シール貼着補助部１０で囲われた領域全体が１枚の開口密閉用シール２０で覆われて密閉される。開口密閉用シール２０を添付することによって各反応ウエル４からの液体の漏れを防止するが、シール貼着補助部１０で囲われた領域全体を密閉しておくことで、ある反応ウエル４の上面の密閉が不完全でその反応ウエル４から液体が漏れた場合も、その漏れをシール貼着補助部１０で囲われた領域内に留めて反応容器２の外部への流出を防止することができる。

開口密閉用シール２０が貼着されて各反応ウエル４が密閉された反応容器２は、図４に示されるような温調機構２２を備えた反応処理装置に設置され、温調機構２２が駆動されることで各反応ウエル４が加熱される。反応ウエル４が加熱されることにより、反応ウエル４内のミネラルオイル混合ワックス１６が融解し、試料がミネラルオイル混合ワックス１６の下層に侵入して図２（Ｂ）に示した状態となる。

図４の例では温調機構２２が反応容器２の下面側だけを加熱するように構成されている。他の例として温調機構２２が反応容器２の下面側と上面側の両方から加熱するものを挙げることができる。上下の両面から反応容器２を加熱する場合の利点として、次の点を挙げることができる。

すなわち、反応ウエル４の開口をシール２０で密閉して反応容器２の下面側だけを加熱すると上面側が冷えている場合は反応ウエル４内の試薬の溶媒が蒸発してシール２０の下面に結露し、試薬が濃縮されることがある。試薬によっては濃度が変化すると試料との反応条件が変わって不都合が生じることがある。そのような場合、反応容器２の上下両面から加熱すると、そのようなシール２０下面での結露を防いで、試薬の濃縮を防ぐことができる。

このように反応容器２の上面から加熱しようとすると、温調機構２２の平坦な加熱面がシール２０を介して反応ウエル４の開口上端であるシール貼着部８と接触する必要がある。その際、シール貼着補助部１０の高さがシール貼着部８の高さよりも高くなっていると温調機構２２の加熱面がシール貼着補助部１０と接触することにより温調機構２２の加熱面とシール貼着部との接触が妨げられる。そのため、シール貼着補助部１０の高さはシール貼着部８の高さより低いか、せいぜい同じ高さとする。しかし、シール貼着補助部１０の高さとシール貼着部８の高さの差が大きすぎる場合は、シール２０とシール貼着補助部１０との接着強度が弱くなる。そこで、シール貼着補助部１０がシール貼着部８よりも低くするとしてもその差は５００μｍ以下とするのが好ましい。

ところで、この実施例の反応容器２は、例えばポリプロピレンやポリカーボネートなどの光透過性材料により一体成型されたものである。反応ウエル４が光透過性であるので、図４に示されているように、この反応容器２を設置する反応処理装置の温調機構２２に穴２２ａを設け、反応ウエル４の下方から反応ウエル４内の反応を光学的に測定することができる。また、樹脂テープの上方からも光学的に測定することができる。

図５（Ａ）は反応容器２の裏面を示した平面図、同図（Ｂ）は反応容器２の形成に用いられる金型の断面図である。なお、（Ｂ）においては、便宜上、反応ウエルを形成するための溝の位置とゲートの位置を同一断面として表している。

反応容器２の形成に当たっては、図５（Ｂ）に示される金型２６，２８が用いられる。金型２６にはゲート３０ａ，３０ｂが設けられており、ゲート３０ａ，３０ｂから金型２６，２８の間の空間３２に樹脂を流し込んで硬化させ、反応容器２を形成する。この図ではゲートとして３０ａ，３０ｂの２箇所しか図示されていないが、金型２６には樹脂を流し込むための４つのゲートが設けられている。（Ａ）の反応容器２の裏面の２４ａ〜２４ｄはその４つのゲート跡である。金型２６には反応ウエル４が形成される位置を避けた４箇所にゲートが設けられている。

一般的に、一体成型で形成すると、ゲート跡に突起物が残って平坦性を損なうため、予めゲート跡となる部分が凹部となるように形成して、ゲート跡として残った突起物をその凹部内に埋没させ、ゲート跡がある部分の平坦性を保つようにする。そのため、成型品のゲート跡ができる部分はある程度の厚みをもたせる必要がある。従来、反応ウエルのような容器形状部をもつものを一体成型で形成する場合、その容器形状の底部分にゲートを配置することが一般的であった。そのため、容器形状の底部分にある程度の厚みをもたせていた。

しかし、図４に示されているように、反応ウエル４は温調機構２２に載置されて加熱されるため、反応ウエル４を形成する樹脂の肉厚が反応ウエル４内の加熱効率に大きく影響する。反応ウエル４の底部分の樹脂の肉厚が厚いと、反応ウエル４を一定温度まで昇温させるために必要な熱量が多くなるし、反応ウエル４の温度制御に時間がかかる。これに対し、金型２６は反応ウエル４が形成される位置を避けた位置にゲートを備えており、反応ウエル４部分の樹脂の肉厚が薄い反応容器２を形成することができる。反応ウエル４部分の樹脂の肉厚が薄いことにより、温調機構２２による加熱時間が短くなり、反応容器２に与えられる熱量が小さくなるので、熱による反応容器２の変形などを抑制できる。

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。

２ 反応容器
３ ベース
４ 反応ウエル
６ 段差部
８ シール貼着部
１０ シール貼着補助部
１２ 分注器具
１４ 試薬
１６ ミネラルオイル混合ワックス
１８ 試料
２０ 開口密閉用シール
２２ 温調機構
２４ａ〜２４ｄ ゲート跡
２６，２８ 金型
３０ａ，３０ｂ ゲート
３２ 金型内空間

Claims (3)

1. ベースに上面が開口し、分注器具により滴下される試料を収容してその内部で試料の反応を行なうための反応ウエルを備えた反応容器において、
   前記反応ウエルの開口部周縁はその周囲のベースよりも盛り上がって開口密閉用シールを貼着させるシール貼着部となっているとともに、ベースからの高さが前記シール貼着部と同じかそれよりも僅かに低い高さで前記シール貼着部の外周を連続して囲うようにベースよりも盛り上がって前記開口密閉用シールを貼着させるシール貼着補助部が設けられており、
   前記反応ウエル内には試料に反応を起こさせるための試薬が常温で固体の加熱融解性材料によって固定されており、かつ、
   前記反応ウエルの内壁には前記試薬及び加熱融解性材料よりも高い位置に上面側からみて内側へ突出した段差部が設けられていることを特徴とする反応容器。
2. 前記反応ウエルは複数設けられており、前記シール貼着補助部はそれらの反応ウエルが配列された領域の外側を囲うものであり、
   前記開口密閉用シールは１枚で前記シール貼着補助部で囲われた領域を覆うものである請求項１に記載の反応容器。
3. 前記反応ウエルは光透過性材料により形成されている請求項１又は２に記載の反応容器。

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