JP2012118055A - 反応処理装置及び反応処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度制御を容易にかつ高精度に行うことができる反応処理装置を提供すること。
【解決手段】反応領域群２Ａの外周縁部に配置される第一の温度制御部４と、平面状の第二の温度制御部５とからなる反応温度制御部とを備え、前記第一の温度制御部４と前記第二の温度制御部５とは、該反応領域群２Ａを介して対向して配置される。該第一の温度制御部４と該平面状の第二の温度制御部５の協働により該反応領域群２Ａの温度制御を行う。
【選択図】図１

Description

本開示は、反応処理装置及び反応処理方法に関する。より詳細には、高精度の温度制御が可能な反応処理装置及び反応処理方法に関する。

液体、個体、気体に関わらず、温度条件に基づいて反応を制御する必要がある場合には、温度条件をより高精度に制御することが望まれる。例えば、遺伝子解析等の技術分野でもこのような要請がある。

一例として、バイオテクノロジーにおける様々な分野で、遺伝子増幅を行うＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法等の特定の核酸を増幅する手法が応用され、核酸検出法として利用されている。
核酸検出法として、蛍光物質により標識されたハイブリダイゼーションプローブを用いる方法が知られている。この核酸の検出方法として、例えば、核酸の定量方法（リアルタイムＰＣＲ法）や一塩基多型（Single Nucleotide Polymorphism；ＳＮＰ）などの変異の検出方法（融解曲線分析）等が知られている。このＳＮＰ解析を迅速かつ簡便に行なうことができれば、例えば、患者のベッドサイド等で最適な治療法、投薬法などを診断するテーラーメード医療が可能となり、有力なＰＯＣ（Point Of Care）技術となる。そのため、さらに迅速かつ簡便に核酸増幅反応後の核酸増幅を確認する方法が望まれている。
また、検出方法としては、核酸増幅反応に供した後の反応液の濁度を測定することにより増幅を確認する方法、増幅対象の核酸に特異的に結合するプローブを備えたマイクロアレイを用いる方法も知られている。

ところで、反応検出としては、一般的には試薬を調合した９６マルチアッセイプレートなどを用いて大掛かりなヒートブロックを具備する装置（特許文献１）による反応検出が主流である。しかし、均一加熱を行うため熱容量が大きくそのため発熱部の電力も大量に消費し、冷却にも相応の時間がかかる。これらのためポータブルには程遠いシステムになるという実状があった。

更に、マイクロチップを用いた加熱反応の前例はいくつもだされており、例えば毛細管にヒーター線を巻きつけるものやヒートロッドを４隅に接触させるものなど様々である。
例えば、特許文献２に記載の装置のように、上下二枚の平板でチップを挟み込むだけのものが知られている。また、特許文献３に記載の反応装置のように流路や反応場と対応する形状に沿ってヒーターを接触させるヒーター構造も容易に想定できるものが知られている。

特開２００６−１６２６２５号公報 特開２００９−３００２９９号公報 特開２００８−２５３２２７号公報

しかしながら、これら従来の反応処理装置では、温度分布が反応場周辺の設計によって大きく変わるため不完全である。また、反応場の形状が変わるたびにその形状にフィットしたヒーターを作製、セッティングする必要があるため電力量や制御関連のチューニングがその都度必要になり大変わずらわしい。
すなわち、どの構成も熱分布を均一化させるには不十分であり、それらの構成では反応場の安定性を担保できないという実状がある。
また、反応場ウェル数が多くなる場合はチップ設計ごとにヒーターの加工が必要となり、温度分布設計もその都度行う必要があるため汎用性に乏しいという実状がある。

そこで、本開示は、温度制御を容易にかつ高精度で行うことができる反応処理装置及び反応処理方法を提供することを主目的とする。

上記課題解決のため、本開示は、反応領域群の外周縁部の温度を制御する温度制御部を備える反応処理装置を提供する。

前記温度制御部が、前記反応領域群の外周縁部に配置される第一の温度制御部であり、該第一の温度制御部と、平面状の第二の温度制御部と、からなる反応温度制御部を備え、前記第一の温度制御部と前記第二の温度制御部とは、該反応領域群を介して対向して配置されるのが好適である。

前記第一の温度制御部の形状が、ロ字状であるのが好適である。
前記反応領域群が基板内に配設され、前記第一の温度制御部及び前記第二の温度制御部が、該基板と接するのが好適である。
前記第一の温度制御部の枠体部の外周部分及び／又は内周部分の各辺に、切欠部を単数又は複数配置するのが好適である。
前記切欠部が、前記外周部分の隅に、及び／又は前記内周部分の各辺の中央部に、設けられているのが好適である。

また、前記温度制御部は、前記反応領域群にある各反応領域と対応する部分に光を通過する開口部を有する平板状であることも好適である（以下、この温度制御部を「開口部を有する温度制御部」ともいう。）。
前記反応領域群が基板内に配設され、前記開口部を有する温度制御部が、該基板と接するのが好適である。
前記開口部を有する温度制御部は、前記基板と、温度制御部からの熱の放出を抑制する断熱部との間に配置されるのが好適である。
前記開口部を有する温度制御部は、遮光体に前記開口部が形成されたものであり、更に、前記反応領域に光を照射する照射部と、該反応領域からの光を検出する検出部とを備えるのが好適である。
前記開口部を有する温度制御部を２つ備え、該２つの温度制御部が、前記反応領域群を介して対向して配置されるのが好適である。

また、本開示は、少なくとも反応領域群の外周縁部に配置される温度制御部を用いて、前記外周縁部の温度を制御することにより、前記反応領域群の温度制御を行う反応処理方法を提供する。

前記温度制御部が、前記反応領域群の外周縁部に配置される第一の温度制御部であり、
該第一の温度制御部と平面状の第二の温度制御部とが、反応領域を複数有する反応領域群を介して対向して配置され、該第一の温度制御部と該平面状の第二の温度制御部の協働により該反応領域群の温度制御を行うのが好適である。
前記第一の温度制御部の枠体部の外周部分及び／又は内周部分に切欠部を単数又は複数設けて、局所加熱を抑えるのが好適である。

また、 前記反応領域群にある各反応領域と対応する部分に光を通過する開口部を有する平板状の温度制御部にて、前記外周縁部の温度を制御しつつ、前記反応領域群の局所過熱を抑えることにより、反応領域群の温度制御を行うのも好適である。

本開示によれば、温度制御を容易にかつ高精度で行うことができる反応処理装置及び反応処理方法が提供される。

本開示に係わる反応処理装置１における概念図を示す。 本開示に係わる反応処理装置１の要部を示す分解斜視図である。 本開示に係わる第一の温度制御部４の枠体部及びその変形例の上面図である。 反応処理装置（下面ヒーターのみ、下面ヒーター＋上部ヒーターＡ、下面ヒーター＋上部ヒーターＢ、下面ヒーター＋上部ヒーターＣ、下面ヒーター＋上部ヒーターＤ）の概略図及びこれらの作動時の温度分布である。 本開示に係わる反応処理装置（上部ヒーターＢ）及びその変形例（上部ヒーターＣ，Ｄ）並びに従来の反応処理装置（上部ヒーターＡ）の概略図である。 本開示に係わる反応処理装置の実施形態の一例を示す概略図である。 本開示に係わる反応処理装置１ａにおける概念図を示す。 本開示に係わる温度制御部４ｄの（ａ）上面図及び（ｂ）断面図である。 本開示に係わる温度制御部４ｄを用いた際の光源からの光の進行を表す概念図である。 反応処理装置（上部ヒーターＢのみ、上部ヒーターＥのみ、上部ヒーターＦのみ）の概略図及びこれらの作動時の温度分布である。

以下、本開示を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本開示の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本開示の範囲が狭く解釈されることはない。

１．第１実施形態の反応処理装置
（１）反応領域群
（１．１ａ）基板
（２）反応温度制御部
（１．２ａ）第一の温度制御部
（１．２ｂ）第二の温度制御部
（３）照射部
（４）検出部
２．核酸増幅反応装置
（１）核酸増幅反応
（２）核酸増幅（産物）の検出方法
３．第１実施形態の反応処理装置の動作
４．第１実施形態の反応処理装置を利用した核酸増幅反応装置の動作
（１）変形例
（４．１ａ）ＲＴ−ＬＡＭＰ装置の動作
（４．１ｂ）ＲＴ−ＰＣＲ装置の動作
５．第２実施形態の反応処理装置
（１）温度制御部
６．第２実施形態の反応処理装置の動作
７．第２実施形態の反応処理装置を利用した核酸増幅反応装置の動作

＜１．第１実施形態の反応処理装置＞
図１は、本開示に係わる反応処理装置１の概念図である。また、図２は、本開示に係わる反応処理装置１の要部を示す分解斜視図である。図３は、第一の温度制御部４の枠体部及びその変形例の上面図である。
なお、以下に説明する図面では、説明の便宜上、装置の構成等を簡略化して示している。

図１に示すように、本開示に係わる反応処理装置１は、反応領域群２Ａの外周縁部の温度を制御する温度制御部４を少なくとも備えている。この温度制御部４は、反応領域群２Ａの外周縁部に配置される第一の温度制御部４であり、反応処理装置１は、該第一の温度制御部４と平面状の第二の温度制御部５とからなる反応温度制御部を備えている。この第一の温度制御部４と第二の温度制御部５とは、反応領域群２Ａを介して対向して配置されている。なお、反応領域群２Ａ（基板３）は脱着可能なものである。

更に、本開示に係わる反応処理装置１は、光学検出装置や核酸増幅反応装置としても使用することができる。例えば、図１に示すように、更に、照射部８、励起フィルタ６、蛍光フィルタ７及び検出部９を備えるのが望ましい。具体的な一例として、反応領域２に光を照射する照射部８と、反応領域２からの光を検出する検出部９を少なくとも備える構成が挙げられる。
また、図示しないが、反応領域２から生じた光（散乱光や蛍光等）を、例えば照射部８方向に検出部を配置し、検出部で光検出できるように、この検出部の方向に反射させる構成としてもよい。
また、図示しないが、光量や光成分等を調整するためや各部を支持するため、ピンホール、各種フィルタ、集光レンズ、支持台を適宜配設してもよい。また、これら各種動作（例えば、光制御、温度制御、核酸増幅反応、検出制御、検出光量算出やモニタリング等）を制御する制御部（図示せず）が備えられているのが好適である。

以下に、本開示の反応処理装置（核酸増幅反応装置）１の各構成について詳細に説明する。

（１）反応領域群
脱着可能な前記反応領域群（エリア）２Ａは、各種反応の反応場となる反応領域２が単数又は複数配置されているもの（領域）である。
反応領域２の形状は、特に限定されないが、円筒形状や四角錐形状等が挙げられる。
前記反応領域群２Ａは、反応領域２が複数配列されているものが、好適である。この反応領域数は、特に限定されないが、例えば、６数（２：３等）、２５数（５：５等）、２４数（４：６等）、９６数（８：１２等）や３８４数（１６：２４）等が挙げられる。多くの反応を同時に行っても、本開示によれば、反応領域群のエリア全体の温度分布がほとんど変化しない、言い換えるなら反応領域群全体をほぼ均一に加熱できる。すなわち、均一的な反応が可能となり、それにより検出精度や作業効率が向上するので、有利である。
なお、前記反応領域２には、検出目的物質及びこの検出反応に必要なものを適宜配設すればよい。これらとしては、例えば、生体由来検出対象物、合成オリゴ（オリゴヌクレオチド、核酸様合成物質）、蛍光色素等を修飾した合成オリゴ、酵素、緩衝溶液、塩類、ワックス等の固定化剤、抗原、抗体、水等の溶媒等が挙げられる。また、ＰＣＲ法や等温増幅法等で使用されるｄＮＴＰ類、色素や他の物質等も適宜配設してもよい。

（１．１ａ）基板（マイクロチップ）
単数又は複数の前記反応領域２が、マイクロチップ等の脱着可能な反応容器（例えば、基板）内に、前記反応領域群２Ａとして形成されているのが、好適である。前記反応領域群２Ａは、図１及び２に示すように、基板３の側面の外周部分から離れた位置に形成されているのが好適である。更に、基板３の対向する側面間の中央付近に形成されているのがより好適である。
ここで、基板の光軸上にある面を光軸面といい、この周りの四角形を側面という。
なお、前記反応領域群２Ａが形成される基板３内の高さ位置は特に限定されない。

前記反応領域群２Ａ（反応領域２）を備える反応用マイクロチップ（基板３）は、単数又は複数の基板から形成することができる。
基板３への単数又は複数の反応領域２の形成方法は、特に限定されないが、例えば、ガラス製基板層のウェットエッチングやドライエッチングによって、又はプラスチック製基板層のナノインプリントや射出形成、切削加工によって行うことが好適である。
例えば、前記反応領域群２Ａ（前記反応領域２）の形成方法としては、所望の形状の反応領域２を研磨切削加工や鋳型成形等にて１つの基板上に単数又は複数形成し、この基板の上面に他の基板を配置すること等が挙げられる。
また、前記基板３の材料は、特に限定されず、検出方法や加工容易性、耐久性等を考慮して適宜選択するのが好適である。当該材料としては、光透過性のある素材で所望の検出方法に応じて適宜選択すればよく、例えば、ガラスや各種プラスチック（ポリプロピレン、ポリカーボネイト、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン等）が挙げられる。
このようにして形成された反応領域群２Ａのそれぞれの反応領域２には、目的の検出物質の反応に必要な試薬類を予め充填していてもよい。

（２）反応温度制御部
前記反応温度制御部は、反応領域群２Ａの外周縁部に配置される温度制御部４（以下、「第一の温度制御部４」ともいう）と、平面状の温度制御部５（以下、「第二の温度制御部５」ともいう）とからなる。これら温度制御部は、反応の反応場となる反応領域２を有する反応領域群２Ａを介して対向して配置される構成を採用している。これらの配置は、反応領域群２Ａを介して対向していればよく、例えば、一方が反応領域群の上方向の場合他方は下方向になればよく、また左右方向も同様である。当該温度制御部は、本開示の装置の筺体との熱的伝導が絶縁されている構造が、作業効率の点から望ましい。
更に、前記第一の温度制御部４及び前記第二の温度制御部５が、前記反応領域群２Ａを有する基板３をサンドイッチ状に挟む構成が好適である。そして、前記第一の温度制御部４と前記第二の温度制御部５とが、それぞれ前記基板３と接するような構成で配設されているのが、より望ましい。

このとき反応温度制御部の温度制御機構（図示せず）にて、少なくとも前記第一の温度制御部における温度制御を行うのが好適である。更に、該温度制御機構にて、前記第一の温度制御部４と前記平面状の第二の温度制御部５における温度制御を行うのが、より好適である。このとき温度感知センサーを設置するのが好適であり、例えば、熱電対センサー等が挙げられる。
例えば、以下（ａ）（ｂ）のような手段が挙げられる。
（ａ）前記第二の温度制御部５を設定温度で加熱する。前記第一の温度制御部４にて放熱する熱を補うように加熱し、設定温度と反応温度とのずれを調整する。
（ｂ）前記第一の温度制御部４を設定温度で加熱する。前記第二の温度制御部５にて加熱しながら、設定温度と反応温度のずれを調整する。
更に、前記温度制御部にてＰＩＤ制御等のフィードバック制御を採用すればより高精度となる。

これにより、基板内の反応領域群全体（各反応領域）を均一に加熱や冷却することが可能となる。言い換えるなら、反応領域群全体の熱分布を均一化させることができ、反応領域中の反応の安定性を担保することも可能となる。すなわち、反応領域群全体の温度制御を容易にでき、しかも反応領域ごとの熱のばらつきも少なく、温度制御を高精度に行うことができる。そして、反応領域の配列方法に拠らずに、多くの試料を同時に反応処理しても、ほぼ同じ反応条件で行うことが可能となる。よって、反応の検出精度や作業効率も向上する。しかも、反応領域の配列方法を特段考慮しなくともよいので、基板内の反応領域群の設計自由度も高くなる。
因みに、反応領域と対応する部分に穴を開けるヒーター構造も採用することができる。このヒーター構造では温度分布が穴周辺の設計により変わる可能性があるため設計に注意を要する。また、反応領域数が多くなった場合には、個々の反応領域に対応するように温度制御部を設けると、反応領域群の設計ごとに、これに対応するようにヒーターの加工が必要となり、温度分布設計もその都度行う必要がでてくる。この点を鑑みれば、第１実施形態における反応温度制御部の構成は、非常に優れた作用効果を奏するものであるといえる。

（１．２ａ）第一の温度制御部
前記第一の温度制御部４は、前記反応領域群２Ａの外周縁部に配置されている。このように配置することによって、前記反応領域群２Ａの外周縁部を主として加温又は冷却することが可能となる。更に後述する平面状温度制御部５と併用することにより、前記反応領域群の反応領域ごとの反応温度のばらつきを少なくして精度よく温度制御することが可能となる。

前記第一の温度制御部４の形状は枠体状であるのが好適である。更に、当該枠体部の形状、例えばロ字状や額縁状等といった、内周部分４１及び外周部分４２を有するものが好適である（図２及び３参照）。更に、この枠体の形状としては、中央部（反応領域群２Ａ）付近に非加熱部分のある形状が、好適である。これにより、反応領域群の中央部が周辺部に比べ放熱経路が少ないことによる局所的な加熱を防ぐことが可能となる。更に、当該第一の温度制御部４の中央付近を中空とするのが、平面ヒーターのみ及び平面ヒーターと平面ヒーターとを組み合わせた場合に生ずるような中央部分への異常な局所的な加熱（中央部の異常加熱）を容易に防ぐことができるので、好ましい（図４参照）。
なお、当該枠体部の横幅及び奥行きは、前記基板３とほぼ同じとするのが好適である。

また、前記第一の温度制御部４は、図３に示すように、前記枠体部の内周部分４１及び／又は外周部分４２に、切欠部４３を単数又は複数設けるのが好適である。この切欠部の形状は、枠体部の一部が切り取られたような形状であれば特に限定されず、例えば、多角形状（長方形状、正方形状、六角形状等）、半楕円形状（半円形状等）等が挙げられる。
前記切欠部４３は、第一の温度制御部４の熱が集中して局所加熱され易い場所に設けるのが好適である。これにより、更に精度よく、反応領域群２Ａ全体を概ね均一に温度制御することが可能となる（図４参照）。このとき、前記基板３の形状に合わせるのがコスト減や作業効率向上の点で、好適である。更に、前記切欠部４３は、対向するように複数設けるのが好ましい。
また、前記切欠部４３は、この枠体部の内周部分４１の各辺の中央部分に単数又は複数設けるのが好ましい。更に、前記切欠部４３は、外周部分４２の隅に単数又は複数設けるのが好ましい。これら切欠部４３の配置は、適宜、組み合わせればよい。
例えば、内周部分４１において対向する各辺の中央部分に、切欠部４３を２つ設けた枠体状の第一の温度制御部４ａが挙げられる。また、外周部分４２の４隅に切欠部４３を４つ設けた枠体状の第一の温度制御部４ｂが挙げられる。また、内周部分４１においてそれぞれ対向する各辺の中央部分に切欠部４３を４つ設け、かつ外周部分４２の４隅に切欠部４３を４つ設けた枠体状の第一の温度制御部４ｃが挙げられる。なお、これらの例示に限定されるものではない。

前記第一の温度制御部４は、前記基板３の面（好ましくは反応領域群２Ａの外周縁部）に接するように配置されているのが好適である。このとき、熱伝導性の高い部材を介してもよい。これにより、精度よく温度制御ができる。なお、この基板の面としては、例えば、光軸上面、上面や下面、左面や右面等が挙げられる。

また、前記第一の温度制御部４の温度制御機構は、特に限定されないが、例えば、セラミック製、電熱線、ペルチェ素子等のヒーター；光透過性のあるＩＴＯヒータ等の透明導電膜等が挙げられる。また、本開示においてこの温度制御部４は、枠体状を採用していることから、反応領域群２Ａの中央部の放熱効率が高いため、冷却機構を有していない温度制御機構、例えばセラミック製や電熱線等のヒーターでも良好である。
更に、本開示において光学系検出装置（核酸増幅反応装置等）である場合、反応領域群の外周縁部に配置する構成を採用しているので、この温度制御機構は、遮光性のある部材、言い換えるなら透過性の低い部材や透過性のない部材を用いてもよい。このように、温度制御部を枠体状とすることによって、コスト減や測定の簡易化でも有利である。

（１．２ｂ）第二の温度制御部
前記第二の温度制御部５は、平面状にて配置されている。当該温度制御部を平面状（平板部）とすることによって、前記反応領域群２Ａ付近を主として加温又は冷却することが可能となる。更に上述した第一の温度制御部４と併用することにより、前記反応領域群の反応領域ごとの反応温度のばらつきを少なくして精度よく温度制御することが可能である。

この第二の温度制御部５の形状は平面状であり、前記反応領域群２Ａの反応温度を制御することが可能であればよく、例えば、平面状の他、薄膜状、平板状等も含まれる（図１及び２参照）。このとき温度制御するエリアは、主として前記反応領域群２Ａ全体とするのが好適である。この温度制御部５は、エリアごとに温度制御するための複数の温度制御機構を備えてもよいが、単数がコスト減及び温度制御の容易さの点で、好ましい。このような単数であっても、上述の第一の温度制御部４と協働することにより、反応領域群の反応温度を精度よく制御することが可能となる。

前記第二の温度制御部５は、前記基板３の面（好ましくは、少なくとも反応領域群２Ａエリア）に接するように配置されているのが好適である。このとき、熱伝導性の高い部材を介してもよい。これにより、精度よく温度制御ができる。なお、この基板の面としては、例えば、光軸上面、上面や下面、左面や右面等が挙げられる。
因みに、前記第一の温度制御部４が前記反応領域群２Ａの外周縁部に配置され、前記基板３と面で接し、かつ前記第二の温度制御部５の平面状（平面部）が前記基板３と面で接する構成が、温度制御を容易にかつ高精度で行うことができるので、好適である。このような構成を採用することによって、部品点数が少なくでき、電気配線の取り回しも簡便化できる。これらのメリットを最大限活かすことで反応部のコンパクト設計が可能となる。発熱部を小型化できることで全体の熱容量が少なくでき大幅な省電力化を行なえる。

前記平面状の第二の温度制御部５は、前記第一の温度制御部４で述べた温度制御機構が挙げられる。また、透過性の高い部材、例えば透明伝導膜を用いるのが好適である。一方で、反応領域２から生じた光を反射させる機構を採用すれば、遮光性の高い部材、例えば、セラミック製や電熱線ヒーターを用いても、良好に測定することが可能となる。

（３）照射部
前記照射部８は、光源（図示せず）を備え、当該光源から出射される光Ｌが前記反応領域２に照射される構成であればよい。具体的には、前記照射部８は、光源から出射された光Ｌを、核酸増幅反応の進行に伴って生じる核酸増幅（産生物）を検出するために、前記反応領域２（基板３）の上面や下面等に照射できるものであればよい。例えば、前記光源を、前記反応領域２の上方や下方に配置してもよいし、また、前記光源から出射された光Ｌを前記反応領域２に導光する導光部材（図示せず）を配置してもよい。
このうち、前記照射部８に、前記光源から発せられた光を反応領域２に照射する導光部材を備えるのが好適である。当該導光部材には、光入射端部が設けられており、当該光入射端部に、前記光源の単数又は複数から出射された光が入射される。当該入射された光Ｌを各反応領域に導光させるように部材（例えばプリズム、反射板や凹凸等）が、前記導光部材の内部には設けられている。
前記導光部材を配設することにより、光源の数を減らすことができ、かつ基板３上の単数又は複数の反応領域２に均一な光の照射を行うことができる。よって、濁度検出における検出感度や検出精度も良好である。しかも、光源数を減らすこともできるので、装置全体の小型化、特に薄型化も可能となり、また低消費電力化も可能となる。

前記光源は、特に限定されないが、目的とする核酸増幅物を良好に検出することができる所望の光を出射するものが好適である。前記光源としては、例えば、レーザー光源、白色又は単色の発光ダイオード（ＬＥＤ）、水銀灯、タングステンランプ等が挙げられる。このうち、ＬＥＤが、低消費電力化や低コスト化が可能となるので、好適である。また、当該ＬＥＤは、各種フィルタを用いれば所望の光成分を得ることも可能であるので有利である。
なお、前記レーザー光源としては、レーザー光の種類によっては特に限定されないが、アルゴンイオン（Ar）レーザー、ヘリウム−ネオン（He-Ne）レーザー、ダイ（dye）レーザー、クリプトン（Kr）レーザー等を出射する光源であればよい。当該レーザー光源は、１種又は２種以上、自由に組み合わせて用いることができる。

また、図１に示すように、前記照射部８からの光Ｌは反応領域２に到達し、反応領域内での反応の進行に伴って生成する核酸増幅産物によって光Ｌ３となる。そして、核酸増幅産物による光Ｌ３（前方・後方・側方散乱光量、透過光量や蛍光量等）を、適宜絞り、集光レンズ及び蛍光フィルタ等を通過して、検出部９（光学検出器）にて検出する。

（４）検出部
前記検出部９は、反応領域２の他端（具体的には底面）から出射する光の光量を検出することが可能な機構であればよい。当該検出部９には、光学検出器が少なくとも備えられている。
前記光学検出器としては、特に限定されず、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）アレイ、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等のエリア撮像素子、小型光センサ、ラインセンサースキャン、ＰＭＴ（光電子倍増管）等が挙げられ、これらを適宜組み合わせてもよい。当該光学検出器で、核酸増幅産物等を検出する。

なお、本開示の核酸増幅反応装置内に、励起フィルタ６や蛍光フィルタ７を適宜配設したり、増設したり、また外したりしてもよい。励起フィルタにより、核酸増幅反応の検出方法に応じて所望の特定波長の光成分とするか、或いは不要な光成分を除去できる。また、蛍光フィルタにより、検出に必要な光成分（散乱光、透過光や蛍光）にすることができる。これにより、検出感度や検出精度が向上する。

＜２．核酸増幅反応装置＞
本開示の反応処理装置１は、同型のマイクロチップならウェル数、マイクロウェル数の配置方法によらず温度部分が変化しないため、設計の自由度が高い。また、マイクロチップは熱容量が小さくとも、温度均一性を保つことができる。すなわち、マイクロウェルが並列に配置されたマイクロチップにおいて各々の反応場内の反応状態を光学的に検出するマイクロチップを均一に加熱することが可能である。本開示の反応処理装置１は、このように反応にばらつきが少ないため、高い検出精度が要望される核酸増幅反応装置として用いるのが、有利である。

以下に核酸増幅反応を説明する。
（１）核酸増幅反応
本開示において、「核酸増幅反応」には、温度サイクルを実施する従来のＰＣＲ（polymerase chain reaction）法や、温度サイクルを伴わない各種等温増幅法が含まれる。等温増幅法としては、例えば、ＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法やＳＭＡＰ（Smart Amplification Process）法、ＮＡＳＢＡ（Nucleic Acid Sequence-Based Amplification）法、ＩＣＡＮ（Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids）法（登録商標）、ＴＲＣ（transcription-reverse transcription concerted）法、ＳＤＡ（strand displacement amplification）法、ＴＭＡ（transcription-mediated amplification）法、ＲＣＡ（rolling circle amplification）法等が挙げられる。
この他、「核酸増幅反応」には、核酸の増幅を目的とする変温あるいは等温による核酸増幅反応が広く包含されるものとする。また、これらの核酸増幅反応には、リアルタイムＰＣＲ（ＲＴ−ＰＣＲ）法やＲＴ−ＬＡＭＰ法などの増幅核酸鎖の定量を伴う反応も包含される。

また、「試薬」には、上記の核酸増幅反応において、増幅核酸鎖を得るために必要な試薬であって、具体的には、標的核酸鎖に相補的な塩基配列とされたオリゴヌクレオチドプライマー、核酸モノマー（ｄＮＴＰ）、酵素、反応緩衝液（バッファー）溶質などが含まれる。

前記ＰＣＲ法は、「熱変性（約９５℃）→プライマーのアニーリング（約５５〜６０℃）→伸長反応（約７２℃）」という増幅サイクルを連続的に行う。
また、前記ＬＡＭＰ法とは、ＤＮＡのループ形成を利用して、一定温度でＤＮＡやＲＮＡからｄｓＤＮＡを増幅産物として得る方法である。一例として、成分（i）、（ii）、（iii）を加え、インナープライマーが鋳型核酸上の相補的配列に対して安定的な塩基対結合を形成することができ、かつ鎖置換型ポリメラーゼが酵素活性を維持しうる温度でインキュベートすることにより進行する。このときのインキュベート温度は５０〜７０℃、時間は１分〜１０時間程度が好適である。
成分（i）インナープライマー２種、又は更にアウタープライマー２種、又は更にループプライマー２種；成分（ii）鎖置換型ポリメラーゼ；成分（iii）基質ヌクレオチド。

（２）核酸増幅（産物）の検出方法
前記核酸増幅の検出方法としては、例えば、濁度物質、蛍光物質や化学発光物質等を用いる方法が挙げられる。

また、前記濁度物質を用いる方法としては、例えば核酸増幅反応の結果生じるピロリン酸とこれに結合可能な金属イオンにより生じた析出物質を用いる方法等が挙げられる。当該金属イオンは、一価又は二価の金属イオンであり、ピロリン酸と結合すると水に不溶又は難溶性の塩を形成して濁度物質となる。
当該金属イオンとしては、具体的には、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン及び二価遷移金属イオン等が挙げられる。このうち、例えば、マグネシウム（II）、カルシウム（II）及びバリウム（II）等のアルカリ土類金属イオン；亜鉛（II）、鉛（II）、マンガン（II）、ニッケル（II）及び鉄（II）等の二価遷移金属イオン等から選ばれる１種又は２以上が好ましい。更に好ましくは、マグネシウム（II）、マンガン（II）、ニッケル（II）及び鉄（II）である。
当該金属イオンを添加するときの濃度は、０．０１〜１００ｍＭの範囲であれば好適である。検出波長は、３００〜８００ｎｍとするのが好適である。

また、前記蛍光物質や化学発光物質を用いる方法としては、例えば、二本鎖核酸に特異的に挿入されて蛍光を発する蛍光色素（誘導体）を用いるインターカレート方法、増幅する核酸配列に特異的なオリゴヌクレオチドに蛍光色素を結合させたプローブを用いる標識プローブ方法等が挙げられる。
前記標識プローブ法としては、例えばハイブリダイゼーション（Hyb）プローブ法、加水分解（TaqMan）プローブ法等が挙げられる。
前記Hybプローブ法は、予め２種のプローブが近接するようにデザインされたドナー色素でラベルされたプローブとアクセプター色素でラベルされたプローブという２種のプローブを用いる方法である。そして、当該２種のプローブが標的核酸にハイブリダイズするとドナー色素により励起されたアクセプター色素が蛍光を発する。
また、前記TaqManプローブ法は、レポーター色素とクエンチャー色素の２つが近接するようにラベルされているプローブを用いる方法である。そして、当該プローブが核酸伸長の際に加水分解され、このときクエンチャー色素とレポーター色素とが離れ、レポーター色素が励起されると蛍光を発する。

前記蛍光物質を用いる方法に使用する蛍光色素（誘導体）としては、SYBR（登録商標） Green I、SYBR（登録商標） Green II、SYBR（登録商標）Gold、YO (Oxazole Yellow)、TO (Thiazole Orange)、PG (Pico（登録商標）Green)、臭化エチジウム等が挙げられる。 前記化学発光物質を用いる方法に使用する有機化合物としては、ルミノール、ロフィン、ルシゲニン、シュウ酸エステル等が挙げられる。

＜３．第１実施形態の反応処理装置１の動作＞
以下に、上述した反応処理装置１の動作について、説明する。
各種反応の反応場となる反応領域２を配置する反応領域群２Ａを、前記第一の温度制御部４と前記第二の温度制御部５とでサンドイッチ状に挟む構成について説明する。前記第一の温度制御部４にて反応領域群２Ａの外周縁部の基板温度を制御し、かつ前記平面状の第二の温度制御部５にて基板３（少なくとも反応領域群２Ａ）の基板温度を制御する。この協働によって、前記反応領域群２Ａにある反応領域２の反応温度を制御する。そして、フィードバック制御等の制御により、必要に応じて基板３を加熱又は冷却しながら、反応領域２の反応を調整する。
このように、一方の温度制御部を反応領域群の外周縁部に配置することで、反応領域群の中央部分が容易に放熱できるので、この部分の集中加熱を防止でき、しかも第二の温度制御部５と協働することによって、反応領域群全体の温度分布を均一化することも可能となる。
これによって、温度制御を容易にかつ高精度で行うことができると共に、これにより反応領域内での反応生成物を安定的に提供することも可能となる。しかも、上述の如く反応部のコンパクト設計が可能となる。また、発熱部を小型化できることで全体の熱容量が少なくでき大幅な省電力化を行なえる。
更に、前記第一の温度制御部４の枠体部の外周部分４２及び／又は内周部分４１に切欠部４３を単数又は複数設けて、更に局所加熱を抑えるのが好適である。熱が集中して局所加熱され易い箇所に切欠部を設けることで、更により精度が高く、かつ更に容易に温度制御が可能となる。
因みに、反応領域２内の反応が、核酸増幅反応の場合、上述の核酸増幅反応に準じて温度制御を行えばよい。

＜４．反応処理装置１を利用した核酸増幅反応装置の動作＞
以下に、上述した核酸増幅反応装置の動作について、説明する。
なお、核酸増幅反応における温度制御については上述のとおりであるので、省略する。また、温度制御を行いながら、リアルタイムに核酸増幅を検出してもよい。
前記光源８から、光Ｌ１が出射され、励起フィルタ６にて光Ｌ２となる。この光Ｌ２は、核酸の増幅反応の反応場となる反応領域２の一端（上面）に照射され、ウェル内に入射される。このとき、核酸増幅産物によって生じる光Ｌ３（蛍光、散乱光、透過光等）が、反応領域２から発せられ、反応領域２の他端（底面）から出射される。この光Ｌ３は、蛍光フィルタ７によって所望の光成分Ｌ４（例えば、特定の蛍光成分、散乱光成分、透過光成分等）となる。この光Ｌ４は、検出部９（光学検出器）にて、出射された前記光の光量を検出し、増幅反応の進行に伴って生じる核酸増幅物を測定できる。
なお、濁度検出の場合には、励起フィルタ６及び蛍光フィルタ７を適宜省略してもよい。

（１）変形例
上述した本開示の核酸増幅反応装置は、ＬＡＭＰ装置やＰＣＲ装置として用い、蛍光物質検出や濁度物質検出にて核酸を定量することも可能である。以下に、濁度物質検出を示すが、上述の如き蛍光検出方法に準じて、蛍光物質検出を行うことも可能である。
（４．１ａ）ＲＴ−ＬＡＭＰ装置の動作
以下に、ＲＴ−ＬＡＭＰ装置において、ステップＳｌ１の手順での核酸の検出方法について説明する。
温度制御ステップ（ステップＳｌ１）にて、反応領域２内が一定温度（６０〜６５℃）になるように設定することで、各反応領域２内の核酸が増幅されてゆく。尚、このＬＡＭＰ法では、一本鎖から二本鎖への熱変性が必要なく、この等温条件下、プライマーのアニーリングと核酸伸長とが繰り返り行われる。
この核酸増幅反応の結果、ピロリン酸が生成され、このピロリン酸に金属イオンが結合して不溶性又は難溶性の塩が形成され、この塩が濁度物質となる（測定波長３００〜８００ｎｍ）。この濁度物質に入射光（光Ｌ）が照射されることで、散乱光となる。この散乱光の散乱光量をリアルタイムに検出部９で測定し、定量化する。また、透過光量からも定量化することは可能である。

（４．１ｂ）ＲＴ−ＰＣＲ装置の動作
ここで、ＲＴ―ＰＣＲ装置において、ステップＳｐ１（熱変性）、ステップＳｐ２（プライマーのアニーリング）、ステップＳｐ３（ＤＮＡ伸長）の手順での核酸の検出方法について説明する。
熱変性ステップ（ステップＳｐ１）では、反応領域２内が９５℃になるように前記温度制御部にて制御し、二本鎖ＤＮＡを変性させ一本鎖ＤＮＡとする。
続くアニーリングステップ（ステップＳｐ２）では、反応領域２内が５５℃となるように設定することで、プライマーが当該一本鎖ＤＮＡと相補的な塩基配列と結合させる。
次のＤＮＡ伸長ステップ（ステップＳｐ３）では、反応領域２内が７２℃となるように制御することで、プライマーをＤＮＡ合成の開始点として、ポリメラーゼ反応を進行させてｃＤＮＡを伸長させる。
このようなステップＳｐ１〜Ｓｐ３の温度サイクルを繰り返すことによって、各反応領域２内のＤＮＡは増幅されてゆく。この核酸増幅反応の結果、ピロリン酸が生成され、上述のようにして濁度物質を検出し、核酸量を定量化する。

＜５．第２実施形態の反応処理装置＞
図７は、本開示に係わる反応処理装置１ａの概念図である。また、図８（ａ）は、本開示に係わる温度制御部４ｄの上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図９は、本開示に係わる温度制御部４ｄを用いた際の光源からの光の進行を表す概念図である。

図７に示すように、第２実施形態の反応処理装置１ａは、反応領域群２Ａの外周縁部の温度を制御する温度制御部（４ｄ又は４ｅ）を少なくとも備えている。

更に、本開示に係わる反応処理装置１ａは、光学検出装置や核酸増幅反応装置としても使用することができる。例えば、図７に示すように、更に、照射部８（光源８１）、励起フィルタ１４、検出フィルタ１５、１６、絞り１７及び検出部９を備えるのが望ましい。具体的な一例として、反応領域２に光を照射する照射部８（光源８１）と、反応領域２からの光を検出する検出部９を少なくとも備える構成が挙げられる。なお、照射部８（光源８１）は支持体１３上に配置されている。
また、図示しないが、反応領域２から生じた光（散乱光や蛍光等）を、例えば照射部８（光源８１）方向に検出部９を配置し、検出部９で光検出できるように、この検出部９の方向に反射させる構成としてもよい。
また、各種動作（例えば、光制御、温度制御、核酸増幅反応、検出制御、検出光量算出やモニタリング等）を制御する制御部（図示せず）が備えられているのが好適である。

以下に、本開示の反応処理装置（核酸増幅反応装置）１ａにおける温度制御部４ｄについて詳細に説明する。なお、反応領域群２Ａ（反応領域２）、基板３、照射部８（光源８１）、検出部９については、それぞれ、第１実施形態で述べたとおりであるので、省略する。

（１）温度制御部
温度制御部４ｄは、反応領域群２Ａの外周縁部に重なる大きさを有する平板状である。なおかつ、その平板状の平面内において、反応領域群２Ａにある各反応領域２に対応する位置に、光を通過する開口部４４ｄを有する。この構成により、外周縁部を主として加温又は冷却することが可能であり、開口部４４ｄの周辺も加温又は冷却することが可能となる。更に、開口部４４ｄが放熱経路となることで、反応領域群２Ａのエリア内の局所的な加熱を防ぐことが可能となる。
また、開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄは、前記基板３と接するような構成で配置されているのが好適である。これにより、基板３内に配設された反応領域群２Ａを効率的に加温又は冷却することが可能となる。この効率的な温度制御の観点から、前記開口部を有する温度制御部を２つ備え、その温度制御部４ｄと温度制御部４ｅとが、前記反応領域群２Ａ（基板３）を介して対向して配置されるのが好適である（図７参照）
なお、開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄの温度制御機構は、第１実施形態で述べた温度制御機構と同様のものを用いることができる。図８では、金属板に電熱線４５が巻きつけられた温度制御部４ｄを例示している。金属板としては、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。金属板に電熱線４５を巻きつけ易いように、金属板には溝や突起が形成されていることが好ましい。

開口部４４ｄの形状は、特に限定されず、各反応領域２の形状に対応する形状とすることが好適である。各反応領域２に対応する形状であれば、円形状に限らず、方形状や多角形状でもよい。開口部４４ｄの形状の面は、反応領域２と略平行に設けられているのが好適である。
開口部４４ｄの立体形状は、円柱状、角柱形状、多面体形状等が挙げられる。例えば、この内部にテーパが付いていてもよい。
前記開口部４４ｄは、反応領域２のそれぞれに対向する領域に、遮光体を貫通した部分（穴や孔等）を単数又は複数形成するのが、コスト的に好適である。

前記開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄは、前記金属板に、例えば、打ち抜き加工、切削加工、フォトエッチング加工等の手法にて、単数又は複数の開口部をパターン形成することにより作製することが可能である。

前記開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄには、図８に示すように、該温度制御部４ｄからの熱の放出を抑制する断熱部４６を設けるのが好適である。そして、その温度制御部４ｄは、前記基板３と前記断熱部４６との間に配置されるのが好適である。断熱部４６は、開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄに接して配置されるのが好適である。また、断熱部４６は、温度制御部４ｄにおける基板３側とは反対側（照射部８側）に配置されるのが好適である。こうした断熱部４６により、開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄからの熱を効率的に基板３（反応領域群２Ａ）側へ伝導させることが可能となる。
断熱部４６は、図８（ｂ）で示すように、反応領域群２Ａのエリア全体に対応する部分が開口されていると、各反応領域２に光が通過し易い点で好適である。また、図示しないが、断熱部４６は、反応領域群２Ａの各反応領域２に対応する位置に孔設されたものであってもよい。更に、図示しないが、反応領域群２Ａのエリア全体に対応する部分にも断熱部を有していると、温度制御部４ｄからの熱がより放出され難い点で好ましい。この場合、反応領域群２Ａのエリア全体に対応する部分に光が透過する透明部材を用いるのが好適である。

断熱部４６は、開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄに一体として、その温度制御部４ｄと断熱部４６とからなる温度制御ユニットとしてもよい。これにより、本開示の装置を組み立て製造する際に、部品点数が削減され、組み立て製造を簡易化することが可能となる。
断熱部４６の材質としては、例えば、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリ（メタ）アクリレート、ポリウレタン、ポリスチレン等の合成樹脂やその発泡体等が挙げられる。

前記開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄは、遮光体であることが好適である。この温度制御部４ｄを遮光体とすることにより、前記開口部４４ｄのみから光の通過を許容し、前記開口部４４ｄを除く残余の部分からの光の通過を防ぐことが可能となる（図９参照）。そのため、この温度制御部４ｄを照射部８側に配置すれば、照射部８の光源８１から各反応領域２への光の入射方向を制限することが可能となる。また、この温度制御部４ｅを検出部９側に配置すれば、各反応領域２内からの光の出射方向を制限することが可能となる。こうした温度制御部により、誤検出の原因となる周辺の反応領域（特に隣接する反応領域）からの迷光（クロストーク）を抑制でき、このことで検出精度が向上する（図９参照）。この検出精度を向上させる観点から、前記温度制御部を２つ備え、温度制御部４ｄと温度制御部４ｅとが、前記反応領域群２Ａ（基板３）を介して対向して配置されるのが好適である（図７参照）。２つの温度制御部４ｄ、４ｅは同一のものとするのがコスト的に好適である。
また、開口部を有する温度制御部４ｄ，４ｅは、基板３の表面に接触して配置されるのが好適である。これにより、周辺反応領域からの迷光の侵入が更に良好に低減できる。なお、温度制御部４ｅにも前記断熱部を設けることができる。この場合、開口部４４ｅを有する温度制御部４ｅは、基板３と断熱部との間に配置されるのが好適である。断熱部は、開口部４４ｅの温度制御部４ｅにおける基板３側とは反対側（検出部９側）に配置されるのが好適である。

前記開口部４４ｄ、４４ｅは、光の出射方向や入射方向を制限するために、所定の深さ（厚み）を有しているのが好適である。この深さを調整することで、前記反応領域２内からの光の出射方向や照射部８（光源８１）からの光の入射方向を制限することが可能である。この観点から、開口部の厚みｂ（温度制御部の厚み）は０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲が好適であり、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲である。また、例えば、開口部内部の幅ａ（縦横の辺又は径）や開口部の厚みｂを調整することで、各反応領域２への光の入射角度や、検出フィルタ１５への光の入射角度を調整することも可能である。このように光の入射角度の調整が可能であることから、開口部内部の幅ａや開口部の厚みｂを調整することで種々の検出フィルタに対応することも可能である。開口部内部の幅ａが短く、かつ開口部の厚みｂが長いと、より良好に迷光を抑制することができる。

従来、迷光による誤検出を回避するため、反応領域のそれぞれに時分割に励起／光検出を行っていた。そのため１つの反応領域に対して１つの光源及び１つの検出器を配置する必要があった。また、検出の１サイクルに要する時間が反応領域の数に比例するため、例えば９６穴プレート等を使用するように、多数の検体を測定する場合には、スループットの点において問題となっていた。
しかしながら、前記開口部を有する温度制御部を採用することによって、周辺の反応領域からの迷光を抑制することが可能となる。そして、従来、時分割で行っていた励起／光検出を一括で行うことも可能となる。さらに導光部材を採用することで、面での一括励起も可能となり、均一的な光で検出することが可能となり、また複数の反応領域の検出に要する時間も大幅に短縮することが可能となる。

以上の第２実施形態の反応処理装置１ａでは、開口部４４ｄを有する温度制御部４ｄを第１実施形態で述べた第一の温度制御部又は第二の温度制御部に替えて構成することも可能である。また、第２実施形態の反応処理装置１ａでは、開口部４４ｅを有する温度制御部４ｅを第１実施形態で述べた第一の温度制御部又は第二の温度制御部に替えて構成することも可能である。

なお、第２実施形態の反応処理装置１ａは、第１実施形態の反応処理装置１で述べた理由と同様、核酸増幅反応装置として用いるのが有利である。

＜６．第２実施形態の反応処理装置１ａの動作＞
以下に、上述した反応処理装置１ａの動作について、説明する。
（１つの温度制御部（４ｄ又は４ｅ）を備える場合）
まず、各種反応の反応場となる反応領域２を内設する基板３の照射部８側又は検出部９側に、温度制御部（４ｄ又は４ｅ）を配置する構成について説明する。温度制御部（４ｄ又は４ｅ）にて、照射部８側又は検出部９側から、反応領域群２Ａの外周縁部の基板温度を主として制御する。同時に、照射部８側又は検出部９側から、開口部（４４ｄ又は４４ｅ）の周囲（各反応領域２の周囲）の基板温度を制御する。これによって、前記反応領域群２Ａにある反応領域２の反応温度を制御する。そして、フィードバック制御等の制御により、必要に応じて基板３を加温又は冷却しながら、反応領域２の反応を調整する。
このように、温度制御部（４ｄ又は４ｅ）が少なくとも反応領域群２Ａの外周縁部に配置され、各反応領域２に対応する部分に開口部（４４ｄ又は４４ｅ）を有することで、反応領域群２Ａが容易に放熱される。そのため、反応領域群２Ａのエリア内の局所加熱を防止でき、各反応領域２の温度分布を均一化することも可能となる。

（２つの温度制御部（４ｄ及び４ｅ）を備える場合）
前記基板３を、２つの温度制御部４ｄ、４ｅで挟む構成について説明する（図７参照）。前記温度制御部４ｄ、４ｅにて、照射部８側及び検出部９側から、反応領域群２Ａの外周縁部の基板温度を主として制御する。同時に、照射部８側及び検出部９側から、温度制御部４ｄ、４ｅの開口部４４ｄ、４４ｅの周囲（各反応領域２の周囲）の基板温度も制御する。これによって、前記反応領域群２Ａにある反応領域２の反応温度を制御する。そして、フィードバック制御等の制御により、必要に応じて基板３を加温又は冷却しながら、反応領域２の反応を調整する。
このように、温度制御部４ｄ、４ｅが少なくとも反応領域群２Ａの外周縁部に配置され、各反応領域２に対応する位置に開口部４４ｄ、４４ｅを有することで、反応領域群２Ａが容易に放熱される。そのため、反応領域群２Ａのエリア内の局所加熱を防止でき、各反応領域２の温度分布を均一化することも可能となる。２つの温度制御部４ｄ、４ｅで基板３を挟む構成により、１つの温度制御部（４ｄ又は４ｅ）のみの場合に比べて、より高精度な温度制御が可能となる。
これによって、温度制御を容易にかつ高精度で行うことができると共に、反応領域内での反応生成物を安定的に提供することも可能となる。しかも、上述の如く反応部のコンパクト設計が可能となる。また、反応部のコンパクト設計により、発熱部を小型化できることで全体の熱容量が少なくでき大幅な省電力化を行なえる。
因みに、反応領域２内の反応が、核酸増幅反応の場合、上述の核酸増幅反応に準じて温度制御を行えばよい。

＜７．第２実施形態の反応処理装置１ａを利用した核酸増幅反応装置の動作＞
以下に、上述した核酸増幅反応装置の動作について、説明する。
なお、核酸増幅反応における温度制御については上述のとおりであるので、省略する。また、温度制御を行いながら、リアルタイムに核酸増幅を検出してもよい。
照射部８の光源８１からの光Ｌが検体を含む反応領域２に出射される。このとき、導光部材を使用して各反応領域２に光Ｌを照射してもよい。そして、励起された光Ｌは、温度制御部４ｄの開口部４４ｄを通過して、各反応領域２に照射される。このようにして、光Ｌの入射方向が、温度制御部４ｄにある各開口部４４ｄを経ることで制限されることとなる。

各反応領域２内から出射される光成分（蛍光、透過光、散乱光等）Ｌは、温度制御部４ｅの各開口部４４ｅを通過する。このようにして、該光成分Ｌの出射方向が、温度制御部４ｅにある各開口部４４ｅを経ることで制限されることとなる。これにより誤検出の原因となる周辺の反応領域（特に隣接する反応領域）からの迷光を抑制することが可能となる。そして、この出射方向の制限された光成分Ｌは、検出フィルタ１５、集光レンズ１１、検出フィルタ１６及び集光レンズ１２を経て所望の光成分Ｌとなる。該光成分Ｌを検出部９の光検出器にて検出する。このとき周辺の反応領域からの迷光が抑制されることから、各反応領域の検体の検出精度が向上する。測定に際し、反応領域２を反応場として使用することで、リアルタイムに検出することが可能であり、反応と検出が連続して可能であるので、利便性も高い。

因みに、光源がレーザ光源の場合には、励起フィルタを使用しなくともよく、これからの励起光が反応領域２に照射される。また、光源がＬＥＤ等の場合には、励起フィルタ１４を経た励起光が反応領域２に照射される。
また、励起フィルタはマルチバンドパスフィルタでもよく、このマルチバンドパスフィルタにより異なる複数の励起光が反応領域２に照射することが可能となる。このとき検出フィルタは、これに対応したマルチバンドパスフィルタを適宜使用すればよい。これにより、複数の光分析が可能となり、時分割に光検出が可能となる。
また、励起フィルタ、検出フィルタ、集光レンズは適宜必要に応じた個数や種類を使用すればよく、上述に限定されない。
なお、反応処理装置１ａを利用した核酸増幅反応装置についても、ＬＡＭＰ装置やＰＣＲ装置として用い、蛍光物質検出や濁度物質検出にて核酸を定量することが可能である。

なお、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）反応領域群の外周縁部の温度を制御する温度制御部を備える反応処理装置。
（２）前記温度制御部が、前記反応領域群の外周縁部に配置される第一の温度制御部であり、該第一の温度制御部と、平面状の第二の温度制御部と、からなる反応温度制御部を備え、前記第一の温度制御部と前記第二の温度制御部とは、該反応領域群を介して対向して配置される、前記（１）に記載の反応処理装置。
（３）前記第一の温度制御部の形状が、ロ字状である前記（２）に記載の反応処理装置。
（４）前記反応領域群が基板内に配設され、前記第一の温度制御部及び前記第二の温度制御部が、該基板と接する前記（２）又は（３）に記載の反応処理装置。
（５）前記第一の温度制御部の枠体部の外周部分及び／又は内周部分の各辺に、切欠部を単数又は複数配置する前記（２）から（４）のいずれかに記載の反応処理装置。
（６）前記切欠部が、前記外周部分の隅に、及び／又は前記内周部分の各辺の中央部に、設けられている前記（５）に記載の反応処理装置。
（７）前記反応領域が、核酸増幅反応の反応場となるものであり、更に、該反応領域に光を照射する照射部と、該反応領域からの光を検出する検出部とを備える前記（１）から（６）のいずれかに記載の反応処理装置。
（８）前記温度制御部は、前記反応領域群にある各反応領域と対応する部分に光を通過する開口部を有する平板状である前記（１）に記載の反応処理装置。
（９）前記反応領域群が基板内に配設され、前記開口部を有する温度制御部が、該基板と接する前記（８）に記載の反応処理装置。
（１０）前記開口部を有する温度制御部が、前記基板と、温度制御部からの熱の放出を抑制する断熱部との間に配置される前記（８）又は（９）に記載の反応処理装置。
（１１）前記開口部を有する温度制御部は、遮光体に前記開口部が形成されたものであり、更に、前記反応領域に光を照射する照射部と、該反応領域からの光を検出する検出部とを備える前記（８）から（１０）のいずれかに記載の反応処理装置。
（１２）前記開口部を有する温度制御部を２つ備え、該２つの温度制御部は、前記反応領域群を介して対向して配置される、前記（８）から（１１）のいずれかに記載の反応処理装置。
（１３）少なくとも反応領域群の外周縁部に配置される温度制御部にて、前記外周縁部の温度を制御することにより、前記反応領域群の温度制御を行う反応処理方法。
（１４）前記温度制御部が、前記反応領域群の外周縁部に配置される第一の温度制御部であり、該第一の温度制御部と平面状の第二の温度制御部とが、反応領域を複数有する反応領域群を介して対向して配置され、該第一の温度制御部と該平面状の第二の温度制御部の協働により該反応領域群の温度制御を行う前記（１３）に記載の反応処理方法。
（１５）前記第一の温度制御部の枠体部の外周部分及び／又は内周部分に切欠部を単数又は複数設けて、局所加熱を抑える前記（１４）に記載の反応処理方法。
（１６）前記反応領域群にある各反応領域と対応する部分に光を通過する開口部を有する平板状の温度制御部にて、前記外周縁部の温度を制御しつつ、前記反応領域群の局所過熱を抑えることにより、反応領域群の温度制御を行う前記（１３）に記載の反応処理方法。

（実験例１）
図４及び図５に示すような各解析モデルを構築した。
具体的には、平面状のＩＴＯヒーター（下部）とロ字状ヒーター（上部）にて、マイクロ流路チップを挟む。発熱部は筐体との熱的伝導が絶縁されている構造とする。
ロ字状ヒーターはアルミの成型にて中央部角状に座繰りが掘ってあり外周部にボビンのように切り込みが入れてある。この切り込み部分にニクロム線を巻く構造になっている。ニクロム線とニクロム線が入っている切り込みを熱伝導接着剤にて封止し、巻き方の差による熱分布が発生しないようにした。固定出力で発熱させてチップ上面から放熱する熱を補う役目を担っており、チップの温度をコントロールするのはチップ下面と接している下部ＩＴＯヒーターである。ＩＴＯヒーターはＩＴＯスパッタ成膜基板の両端に短冊状のＣｒ／Ａｕ電極がスパッタされておりＡｕ上に電線をはんだ付けし接続している（図６参照）。
ＩＴＯヒーターには光学系に干渉しないように熱電対センサーが配置されている。上部ヒーターにも熱電対センサーが埋め込み配置されておりマイクロチップ内部が均一加熱できるように両センサーからのフィードバックによりＰＩＤ制御にて出力をコントロールする。

各解析モデルにおけるマイクロチップ反応場ウェル内の温度差シミュレーションは、（株）ソフトウェアクレイドルのSTREAM 計算方式は非定常の３次元熱伝導解析にて、行い、その結果を表１に示す。

表１に示すように、上部ヒーターがロ字状になることで、マイクロチップの中央部が周辺部に比べ放熱経路が少ないため局所的に加熱されてしまうのを防ぐことが確認できた（図４参照）。
また、上部ヒーターに切欠を入れて局所加熱する部分にヒーターが接触しないようにすることで、チップ周辺部の局所的加熱を更に防ぐことが確認できた（図４参照）。

（実験例２）
また、図１０に示すような各解析モデルを構築した。
具体的には、下部ヒーターを用いず、上部ヒーターのみをマイクロ流路チップ上に配置した。上部ヒーターとしては、実験例１で用いた上部ヒーターＢと、さらに上部ヒーターＥ及びＦを用いた。上部ヒーターＥは、各反応領域と対応する部分に開口部を有する平板状とした。この上部ヒーターＥは、実験例１で述べたように、反応領域群２Ａの外周縁部にニクロム線が巻かれたアルミの成型にて作製した。上部ヒーターＦは、上部ヒーターＥの上面に断熱部としてポリカーボネイトを配置して作製した。

各解析モデルにおけるマイクロチップ反応場ウェル内の温度差シミュレーションを実験例１と同様に行い、その結果を表２に示す。

表２に示すように、上部ヒーターのみの場合、上部ヒーターに各反応領域に対応する開口部を有することで、マイクロチップの中央部が局所的に加熱されてしまうのを抑制することが確認できた（図１０参照）。また、開口部を有する上部ヒーターに断熱部を備える上部ヒーターＦとすることで、マイクロチップの中央部が局所的に加熱されてしまうのを更に防ぎ、反応場ウェル内の最大温度差を小さくすることが確認できた（図１０参照）。

本開示に係わる反応処理装置は、温度制御を容易にかつ高精度で行うことができるので、反応の検出精度や作業効率も向上する。しかも、反応領域の配列方法を考慮しなくともよいので、基板内の反応領域群の設計自由度も高くなる。また枠体状の温度制御部を採用しているので、装置全体の小型化、特に薄型のハンディタイプ化も可能である。更に、本開示の反応処理装置は、このように反応にばらつきが少ないため、高い検出精度が要望される核酸増幅反応装置として用いるのが、有利である。また、適宜蛍光検出も可能である。

１ 反応処理装置；２ 反応領域；２Ａ 反応領域群；３ 基板；４ 第一の温度制御部；４１ 内周部分； ４２外周部分；４３ 切欠部；５ 第二の温度制御部；６ 励起フィルタ；７ 蛍光フィルタ；８ 照射部；９ 検出部；Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ 光
１ａ 反応処理装置；４ｄ，４ｅ 温度制御部；４４ｄ，４４ｅ 開口部

Claims (16)

1. 反応領域群の外周縁部の温度を制御する温度制御部を備える反応処理装置。
2. 前記温度制御部が、前記反応領域群の外周縁部に配置される第一の温度制御部であり、
   該第一の温度制御部と、平面状の第二の温度制御部と、からなる反応温度制御部を備え、
   前記第一の温度制御部と前記第二の温度制御部とは、該反応領域群を介して対向して配置される、請求項１記載の反応処理装置。
3. 前記第一の温度制御部の形状が、ロ字状である請求項２記載の反応処理装置。
4. 前記反応領域群が基板内に配設され、
   前記第一の温度制御部及び前記第二の温度制御部が、該基板と接する請求項２記載の反応処理装置。
5. 前記第一の温度制御部の枠体部の外周部分及び／又は内周部分の各辺に、切欠部を単数又は複数配置する請求項４記載の反応処理装置。
6. 前記切欠部が、前記外周部分の隅に、及び／又は前記内周部分の各辺の中央部に、設けられている請求項５記載の反応処理装置。
7. 前記反応領域が、核酸増幅反応の反応場となるものであり、
   更に、該反応領域に光を照射する照射部と、該反応領域からの光を検出する検出部とを備える請求項２又は５記載の反応処理装置。
8. 前記温度制御部は、前記反応領域群にある各反応領域と対応する部分に光を通過する開口部を有する平板状である請求項１記載の反応処理装置。
9. 前記反応領域群が基板内に配設され、
   前記開口部を有する温度制御部が、該基板と接する請求項８記載の反応処理装置。
10. 前記開口部を有する温度制御部が、前記基板と、温度制御部からの熱の放出を抑制する断熱部との間に配置される請求項９記載の反応処理装置。
11. 前記開口部を有する温度制御部は、遮光体に前記開口部が形成されたものであり、
    更に、前記反応領域に光を照射する照射部と、該反応領域からの光を検出する検出部とを備える請求項１０記載の反応処理装置。
12. 前記開口部を有する温度制御部を２つ備え、該２つの温度制御部は、前記反応領域群を介して対向して配置される、請求項１１記載の反応処理装置。
13. 少なくとも反応領域群の外周縁部に配置される温度制御部にて、前記外周縁部の温度を制御することにより、前記反応領域群の温度制御を行う反応処理方法。
14. 前記温度制御部が、前記反応領域群の外周縁部に配置される第一の温度制御部であり、
    該第一の温度制御部と平面状の第二の温度制御部とが、反応領域を複数有する反応領域群を介して対向して配置され、該第一の温度制御部と該平面状の第二の温度制御部の協働により該反応領域群の温度制御を行う請求項１３記載の反応処理方法。
15. 前記第一の温度制御部の枠体部の外周部分及び／又は内周部分に切欠部を単数又は複数設けて、局所加熱を抑える請求項１４記載の反応処理方法。
16. 前記反応領域群にある各反応領域と対応する部分に光を通過する開口部を有する平板状の温度制御部にて、前記外周縁部の温度を制御しつつ、前記反応領域群の局所過熱を抑えることにより、反応領域群の温度制御を行う請求項１３記載の反応処理方法。