反応処理装置
【課題】封止容器と封止容器流路とが予め分離されている反応容器プレートを容易に使用できる状態にして反応処理を行なうことができる反応処理装置を提供する。
【解決手段】本体ユニット１００上に上部ユニットを支持する平行移動部１０２が水平移動可能に配置されており、外側フレーム１０２の内側に、プレート上面ブロック１２０を水平方向にスライド可能に保持する内側フレーム１０４がジョイント１１４を介して保持されている。外側フレーム１０２にジョイント１１４と回転軸１１１を共有するアーム１１０が回転可能に取り付けられ、その先端にカムフォロア１１２が取り付けられている。カムフォロア１１２は本体ユニット１００のカム１０８に追従し、カムフォロア１１２の動きに応じてアーム１１０及びジョイント１１４が回転する。内側フレーム１０４及びプレート上面ブロック１２０はジョイント１１４の回転によって水平姿勢を維持しながら回転移動し、プレート設置部１３０上の位置では封止容器を押し込んで封止容器流路を接続する高さにまで下降する。
【解決手段】本体ユニット１００上に上部ユニットを支持する平行移動部１０２が水平移動可能に配置されており、外側フレーム１０２の内側に、プレート上面ブロック１２０を水平方向にスライド可能に保持する内側フレーム１０４がジョイント１１４を介して保持されている。外側フレーム１０２にジョイント１１４と回転軸１１１を共有するアーム１１０が回転可能に取り付けられ、その先端にカムフォロア１１２が取り付けられている。カムフォロア１１２は本体ユニット１００のカム１０８に追従し、カムフォロア１１２の動きに応じてアーム１１０及びジョイント１１４が回転する。内側フレーム１０４及びプレート上面ブロック１２０はジョイント１１４の回転によって水平姿勢を維持しながら回転移動し、プレート設置部１３０上の位置では封止容器を押し込んで封止容器流路を接続する高さにまで下降する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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プレートを用いて反応処理を行なう反応処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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プレートが用いられている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００５−１７７７４９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３１０４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１４４３０号公報
【特許文献４】特許第３４５２７１７号公報
【特許文献５】特開２０００−５０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマイクロウエル反応容器プレートは、使用時には反応容器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。
また、特許文献２，３に開示された微量液体秤取構造では、第１流路の両端及び第２流路の両端に液体導入用のポートが形成されているが、それらのポートは大気に開放されており、それらのポートを介して反応生成物が外部の環境を汚染することもありうる。
【０００５】
そこで、本発明者らは、サンプルに反応を起こさせるための反応容器、その反応容器に接続されてサンプルや反応試薬などを流通させるための反応容器流路、試料や試薬などを封入するための封止容器、その封止容器に接続されうる封止容器流路のほか、液体を送液するためのシリンジやシリンジに反応容器流路又は封止容器流路を切り替えて接続するための切替えバルブなどを１枚のプレートに集積し、反応容器、反応容器流路、封止容器、封止容器流路を密閉系とした反応容器プレートを提案している。提案の反応容器プレートによれば、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。
【０００６】
上記の反応容器プレートにおいて、反応容器プレートの封止容器内には試薬等の液体や粉末を予め封入しておくことがある。本発明者らは、予め封止容器に収容された液体や粉末が反応容器プレートの使用前に封止容器流路に入り込まないように、封止容器の底面に押圧により貫通可能な貫通部を設け、封止容器流路の一端を封止容器の下方から上向きに突起した突起流路として、封止容器を下降させて突起流路で貫通部を貫通してはじめて封止容器流路が封止容器に接続される構造も提案している。
【０００７】
しかし、そのような構造の反応容器プレートを使用するには、反応処理を行なう前に突起流路が封止容器の底面を貫通するように封止容器を下降させる必要がある。そのような動作を反応容器プレートをプレート保持部に設置する前に又は設置した後で分析者が手作業で行わなければならないとすると、分析者がその作業をし忘れたときに封止容器に封止容器流路が接続されていない状態で反応処理動作が開始されてしまい、反応容器にサンプル液や反応試薬が搬送されず、反応容器で反応処理が行なわれないなどの不具合が生じることもありうる。
【０００８】
そこで本発明は、上記のような封止容器と封止容器流路とが予め分離されている反応容器プレートを容易に使用できる状態にして反応処理を行なうことができる反応処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、反応容器、前記反応容器に接続された反応容器流路、底面に押圧により貫通可能な貫通部が設けられている封止容器、一端が封止容器の下方から上向きに突起した突起流路となっており、封止容器が下降して突起流路が貫通部を貫通することにより封止容器に接続される封止容器流路、及び切替えバルブを介して反応容器流路又は封止容器流路に接続されるシリンジを備えた反応容器プレートを処理するための反応処理装置である。装置は、プレート保持部、バルブ駆動部、シリンジ駆動部、反応処理部及びそれらを制御する制御部を備え、シリンジと切替えバルブの制御によってサンプルや反応試薬を反応容器へ送液し、反応処理部によって反応容器内でサンプルの反応処理を行なうことができるようになっている。「反応処理部」は、反応容器の温度をサンプルと反応試薬との間で反応を起こさせるための温度に調節する機能を備えたものである。
【００１０】
そして本発明の反応処理装置は、反応容器プレートを保持するためのプレート保持部と、プレート保持部を最上部に備えた本体ユニットと、本体ユニット上に設けられ、プレート保持部に保持された反応容器プレートの封止容器を下方に押し込んで封止容器に封止容器流路を接続するための封止容器押込み部を少なくとも備えた上部ユニットと、本体ユニットに取り付けられ、上部ユニットを支持しながら水平方向にのみ移動する水平移動部と、本体ユニットに固定されたカム、水平移動部に取り付けられ水平移動部が移動することによってカムに追従して動作するカムフォロア及びカムフォロアのカムへの追従を利用して封止容器押込み部を駆動する駆動部を備え、水平移動部が所定の位置にきたときに封止容器押込み部が封止容器を下方に押し込んで封止容器流路を接続するように構成された駆動機構と、を備えている。
【００１１】
上記の構造によれば、水平移動部をプレート着脱位置に移動させて反応容器プレートをプレート保持部に設置した後、水平移動部を所定の位置まで移動させることにより封止容器押込み部が自動的に封止容器を下方に押し込み、突起流路が貫通部を貫通して封止容器と封止容器流路とが自動的に接続される。
【００１２】
反応処理装置に設けられている各機器や部材の配置は種々考えられる。その一例は、上部ユニットにシリンジ駆動部及び反応処理部が搭載されているものである。
【００１３】
本発明の反応処理装置に関連する装置として、反応容器において核酸の増幅を行なうための熱サイクル試験機がある（特許文献５参照。）。この熱サイクル試験機（以下、関連装置と呼ぶ。）は、蓋キャリアを水平方向に移動させることによって、その内側に取り付けられた加熱手段を有する可動蓋も水平方向へ移動するが、可動蓋は反応容器上ではストッパとガイドによって蓋キャリアの水平方向への移動にともなって垂直方向にのみ移動するように構成されている。そして、蓋キャリアが所定の位置にまで移動されたときに可動蓋が反応容器を覆う位置まで下降し、加熱手段が反応容器内に配置される。可動蓋はバネによって斜め上方向に常時引張されており、蓋キャリアを所定の位置から移動させることにより、可動蓋がバネの弾性力によってガイドに沿って上昇し、加熱手段が反応容器内から自動的に取り出される。すなわち、この関連装置は、分析者が反応容器をチャンバに設置してから蓋キャリアを所定の位置まで水平に移動させるだけで自動的に加熱手段が反応容器内に配置され、逆に所定の位置から水平に移動させると加熱手段を反応容器内から取り出すことができる。
【００１４】
関連装置の可動蓋の動作と本発明の封止容器押付け部の動作は類似する。しかし、関連装置は、核酸の増幅反応を起こさせるための反応容器を対象としているのに対し、本発明の反応処理装置は１枚のプレートに反応容器、反応容器流路、封止容器、封止容器流路、シリンジ及び切替えバルブが搭載された反応容器プレートであって未使用時には封止容器と封止容器流路とが分離されているものを対象としている。
【００１５】
関連装置の特徴は、ストッパやガイドを利用して、蓋キャリアを所定の位置まで水平に移動させるだけで自動的に可動蓋で反応容器を密閉系にするとともに加熱手段を反応容器内に配置することである。本発明の反応処理装置が対象とする反応容器プレートは、反応容器はプレート保持部に設置する前から既に密閉系となっており、反応容器を密閉系にするための機構を必要としない。本発明がカム機構からなる駆動機構を備えているのは、水平移動部を反応処理位置まで水平に移動させるだけで自動的に封止容器流路を封止容器に接続するためである。また、関連装置では可動蓋を垂直方向へ移動させるためにガイドを用いているが、本発明はカム機構を用いている。これらのことから、本発明は関連装置とは対象とする反応容器プレートの構造が異なっているだけではなく、その目的や機構も異なっている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の反応処理装置は、カム機構からなる駆動機構及びその駆動機構によって駆動される封止容器押付け部を備えることによって、水平移動部の反応処理位置へ移動させるだけで、封止容器押付け部が自動的に封止容器を下方へ押し付けて封止容器と封止容器流路とを接続するようになっている。したがって、反応容器プレートをプレート保持部に設置する前に又は設置した後で、分析者が手作業で封止容器を下方へ押し付けて封止容器流路と接続する作業を行なう必要がなく、封止容器に封止容器流路が接続されていない状態で反応処理動作が開始されてしまうという問題も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は一実施例の反応処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
この実施例の反応処理装置が対象としている反応容器プレート７は、反応容器のほか、反応容器とは別途設けられた封止容器、封止容器から液体を吸入したり吸入した液体を別の容器に注入したりすることができるシリンジ、シリンジと反応容器又は封止容器との間で液体を流通させるための流路、流路の接続を切り替えるための切替えバルブなどを１枚のプレートに備えたものである。
【００１８】
上記の反応容器プレート７を扱うために、反応処理装置は、反応容器プレート７を保持するためのプレート保持部１、反応容器プレート７に設けられているシリンジを駆動するためのシリンジ駆動部２、切替えバルブを駆動するためのバルブ駆動部３及び反応容器の温度を所定温度に調節して反応させる反応処理部としての温度調節部４を備えている。シリンジ駆動部２、バルブ駆動部３及び温度調節部４の動作は専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現される制御部５によって制御される。制御部５はプログラム保持部６に保持されているプログラムに基づいた制御を行なう。反応処理装置の具体的な動作については後述する。
【００１９】
図２は同実施例の反応処理装置が対象とする反応容器プレートの一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面に計量流路１５、注入流路１７、反応容器エアー抜き流路１９，２１、液体ドレイン空間２９、エアードレイン空間３１及びベローズ５３の断面を加えた図である。なお、本発明の反応処理装置に用いられる反応容器プレートの構造は以下に説明する構造のものに限定されない。
【００２０】
複数の反応容器１０が上面を封止された状態で配列された領域が設けられている。同じ領域には、主流路１３、計量流路１５、注入流路１７、反応容器エアー抜き流路１９，２１、ドレイン空間エアー抜き流路２３，２５も設けられている。主流路１３、計量流路１５及び注入流路１７は反応容器流路を構成する。なお、図２（Ａ）では、実際には上からは見えていない各流路を、便宜上、図示している。
【００２１】
主流路１３の一端１３ａは後述の切替えバルブ６３のシリンジ接続流路６３ａへの接続ポートに接続されている。主流路１３の他端は液体ドレイン空間２９に接続されている。液体ドレイン空間２９にはドレイン空間エアー抜き流路２３の一端が接続されている。ドレイン空間エアー抜き流路２３の他端２３ａは切替えバルブ６３のシリンジ接続流路６３ａへの接続ポートに接続されている。
【００２２】
計量流路１５は主流路１３から反応容器１０ごとに枝分かれした流路であり、注入流路１７を介して各反応容器１０に接続されている。計量流路１５の主流路１３からの分岐部分の流路幅はそのすぐ下流の主流路１３の流路幅よりも広く流路抵抗が小さくなっており、主流路１３を流れる液体が計量流路１５に優先的に流れ込み、計量流路１５を充填した後で主流路１３の下流側へ流れる構造である。
【００２３】
注入流路１７は、反応容器１０内と注入流路１７内で圧力差がない状態で反応容器１０内の液密を保つ寸法で形成されている。注入流路１７は複数の溝からなる。
【００２４】
反応容器エアー抜き流路２１は各反応容器１０に反応容器エアー抜き流路１９を介して接続されているとともに一端がエアードレイン空間３１に接続されている。反応容器エアー抜き流路１９は反応容器１０内と反応容器エアー抜き流路１９内で圧力差がない状態で反応容器１０内の液密を保つ寸法及び構造であり、例えば複数の微細流路からなるものである。エアードレイン空間３１にはドレイン空間エアー抜き流路２５の一端が接続されている。ドレイン空間エアー抜き流路２５の他端２５ａは切替えバルブ６３の円弧状流路６３ｂへの接続ポートに接続されている。
【００２５】
反応容器１０が配列されている領域とは異なる領域に封止容器としてサンプル容器３５、試薬容器３７及びエアー吸引用容器３９が設けられている。図２（Ｂ）では図示されていない（サンプル容器３５のみが図示されている。）が、これらの容器３５，３７及び３９の上面は封止されており、特にサンプル容器３５の上面は弾性部材からなるセプタムを含む密閉部材で密閉されている。以下に、図３を参照しながらこれらの容器３５，３７及び３９について説明する。
【００２６】
サンプル容器３５はサンプル容器収容部３６内に収容されている。サンプル収容部３５の下方にサンプル流路３５ａとサンプル容器エアー抜き流路３５ｂが設けられている。サンプル流路３５ａの一端はサンプル容器収容部３６の底部から上向きに突起した第１突起流路３５ｄであり、サンプル容器エアー抜き流路３５ｂの一端は上向きに突起した第２突起流路３５ｅである。図２（Ａ）に示されているように、サンプル容器流路３５ａの他端は切替えバルブ６３のシリンジ接続流路６３ａへの接続ポートとなっており、サンプル容器エアー抜き流路３５ｂの他端は切替えバルブ６３の円弧状流路６３ｂへの接続ポートとなっている。第１突起部３５ｄの基端部の外周側面及び第２突起部３５ｅの基端部の外周側面に、例えばＯリングなど環状のパッキン３５ｆが設けられている。
【００２７】
サンプル容器３５は、サンプル液や試薬を貯留するための液体収容部３５ｇと、液体収容部３５ｇの上部側面に突起部分として設けられたエアー抜き部３５ｉを備えている。サンプル収容部３５ｇとサンプル容器エアー抜き部３５ｉは液体収容部３５ｇに貯留される液体の液面よりも上方にくるように設けられた流路３５ｈによって連通している。
【００２８】
サンプル容器３５の上面は、例えばアルミニウムからなるフィルム３５ｋと弾性部材からなるセプタム４１によって封止されており、注射器などの分注器具を突き刺してサンプルなどの液体を注入できるようになっている。セプタム４１は分注器具の引抜き後の穴を弾性で閉じることができるものである。流路３５ｈは液体収容部３５ｇ内とサンプル容器エアー抜き部３５ｉ内で圧力差がない状態で液体収容部３５ｇの液密を保つように形成されている。この例では、液体収容部３５ｇ内に試薬４５が予め収容されている。
【００２９】
サンプル容器３５のサンプル収容部３５ｇ底面は突起流路３５ａによって貫通可能な第１貫通部３５ｊとなっており、サンプル容器エアー抜き部３５ｉの底面は突起流路３５ｅによって貫通可能な第２貫通部３５ｌとなっている。貫通部３５ｊ，３５ｌは例えばアルミニウムからなるフィルムにより構成されていてもよいし、サンプル容器３５とともに一体成型により形成されていてもよい。
【００３０】
サンプル容器収容部３６の近傍にサンプル容器３５を保持するための係止ツメ３５ｃが設けられており、サンプル容器３５の外周面に係止ツメ３５ｃと係合する係止用溝３５ｍ，３５ｎが設けられている。未使用時のサンプル容器３５は、サンプル容器３５の底面がサンプル容器収容部３６の底から少し浮いた状態で保持され、サンプル容器３５の底面がサンプル容器収容部３６の底に達するまでサンプル容器３５を下方に押し込むことによって使用可能となる。サンプル容器３５の底面がサンプル容器収容部３６の底から少し浮いた状態では、第１貫通部３５ｊと第１突起部３５ｄ、第２貫通部３５ｌと第２突起部３５ｅが対向している（図３（Ｅ）参照。）。この状態からサンプル容器３５を下方に押し込むことによって、第１突起部３５ｄが第１貫通部３５ｊを、第２突起部３５ｅが貫通部３５ｌをそれぞれ貫通し、サンプル収容部３５ｇとサンプル容器流路３５ａ、サンプル容器エアー抜き部３５ｉとサンプル容器エアー抜き流路３５ｂがそれぞれ接続される（図３（Ｆ）参照。）。サンプル容器３５のサンプル容器本体の下面はパッキン３５ｆに押し付けられることにより、液漏れ及びエアー漏れが防止される。
【００３１】
試薬容器３７、エアー吸引用容器３９もサンプル容器３５と同様の構造をもち、それぞれ液体収容部（エアー吸引用容器３９は液体を収容しない。）とエアー抜き部とを備えている。そして、それぞれに一端が接続される試薬容器流路３７ａ、試薬容器エアー抜き流路３７ｂ、エアー吸引用容器流路３９ａ、エアー吸引用容器エアー抜き流路３９ｂがサンプル容器流路３５ａ、サンプル容器エアー抜き流路３５ｂと同様に設けられている。
【００３２】
図２に戻って反応容器プレートの説明を続ける。
シリンジ５１は上面が開口したシリンダ５１ａ、シリンダ５１ａ内に上下方向に摺動可能に配置されたプランジャ５１ｂ及びカバー体５１ｄからなる。シリンダ５１ａの底部にシリンジ流路５１ｃの一端が連通している。シリンジ流路５１ｃの他端は切替えバルブ６３の回転中心に設けられたポートに接続されている。
【００３３】
カバー体５１ｄはプランジャ５１ｂの摺動方向に可撓性をもち、一端がシリンダ５１ａに接続され、他端がプランジャ５１ｂに接続されている。シリンダ５１ａとプランジャ５１ｂとカバー体５１ｄで囲まれた空間はシリンジエアー抜き流路５３ｂを介してベローズ５３に接続されている。ベローズ５３は伸縮することにより密閉された内部容量が受動的に変化するものである。これにより、プランジャ５１ｂの摺動が円滑になされる。ベローズ５３にはベローズ流路５３ａの一端が接続されており、ベローズ流路５３ａの他端は切替えバルブ６３内の円弧状流路６３ｂに接続するためのポートとなっている。
【００３４】
切替えバルブ６３は該反応容器プレートの下面側のシリンジ５１の下方の位置に設けられている。切替えバルブ６３は中央から半径方向に伸びたシリンジ接続流路６３ａを備えたローターを回転させることによってシリンジ接続流路６３ａの接続先を切り替えるロータリー方式の切替えバルブである。シリンジ接続流路６３ａの一端はバルブ中央のポートに直接的に接続されており、その中央のポートにシリンジ流路５１ｃが接続されている。シリンジ接続流路６３ａの他端はシリンジ流路５１ｃへの接続ポートであり、ローターを回転させることによりシリンジ流路５１ｃを流路１３，３５ａ，３７ａ，３９ａのいずれかに切り替えて接続することができる。また、切替えバルブ６３のローターは円弧状流路６３ｂも備えており、ベローズ流路５３ａを流路２３ａ，２５ａ，３５ｂ，３７ｂ，３９ｂのいずれかに切り替えて接続することができる。なお、図２（Ａ）はシリンジ流路５１ｃ及びベローズ流路５３ａをいずれの流路にも接続していない初期の状態を示している。
【００３５】
反応処理装置に上記の反応容器プレート７を設置する際には、反応容器プレート７の上方に配置される機器や部材がそのままの位置にあると邪魔になるため、反応容器プレート着脱位置から移動させる必要がある。この実施例の反応処理装置では、反応処理時に反応容器プレート７上に配置される機器や部材が搭載された上部ユニットを本体ユニット上でスライドさせることができる構造となっている。図１３〜図１６はそのような実施例の反応処理装置の構造及び動作を説明するための図であり、いずれも（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は外側フレーム及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。図１４〜図１６は図１３の状態から反応処理を行なうための状態へ移行する際の動作状態を順に示したものである。
【００３６】
本体ユニット１００の最上部に反応容器プレートを設置するためのプレート設置部１３０（図１におけるプレート保持部１に相当）が設けられており、ガイドレール１０６はプレート設置部１３０を挟んでプレート設置部１３０の側方に互いに平行に配置されている。本体ユニット１００のガイドレール１０６よりもさらに外側に１つずつ計２つのカム１０８が設けられている。
【００３７】
本体ユニット１００上に上部ユニットが配置されている。ここでは上部ユニットの構成の一部として、内側フレーム１０４やプレート上面ブロック１２０を図示しているが、その他シリンジ５１を駆動するためのシリンジ駆動部なども上部ユニットに設けられている。上部ユニットを支持している外側フレーム１０２（水平移動部）はガイドレール１０６に沿って水平方向にのみ移動することができる。これにより、反応容器プレートの着脱を行なう際に上部ユニットを反応容器プレートの着脱の邪魔にならない位置まで移動させることができる。
【００３８】
ここで、上部ユニットを反応容器プレートの着脱の邪魔にならない位置へ移動させること、すなわち図において右方向へ移動させることを上部ユニットを「開く」と定義する。これとは逆に、上部ユニットを反応容器プレート上の位置へ移動させること、すなわち図において左方向へ移動させることを上部ユニットを「閉じる」と定義する。
【００３９】
外側フレーム１０２の内側にジョイント１１４、シャフト１１８を介して内側フレーム１０４が取り付けられている。外側フレーム１０２のガイドレール１０６に平行な２つの外側側面にジョイント１１４と回転軸を共有するアーム１１０がそれぞれ取り付けられており、各アーム１１０の先端にカムフォロア１１２が取り付けられている。これら２つのカムフォロア１１２は外側フレーム１０２が所定の位置にきたときに同時にカム１０８に接触し、カム１０８に追従するようになっている。
【００４０】
アーム１１０とジョイント１１４は回転軸１１１を共有し、互いが一定角度をなした状態で固定されている。ジョイント１１４はアーム１１０が回転すると一定角度を維持するように同じ方向に回転する。シャフト１１８はジョイント１１４の回転軸１１１とは異なる位置に取り付けられており、ジョイント１１４の回転によって円弧を描くように移動する。シャフト１１８は内側フレーム１０４内側を通って反対側側面を貫通し、その端部にジョイント１１４と同様のジョイント１１６が取り付けられている。ジョイント１１６はジョイント１１４と同様に回転中心が外側フレーム１０２に固定されている。内側フレーム１０４は前後２本のシャフト１１８によって支持されており、水平状態を維持した状態でジョイント１１４，１１６の動作に応じて水平方向又は回転方向に移動する。
【００４１】
また、外側フレーム１０２と内側フレーム１０４の間には垂直方向に弾性力を発生させるように圧縮バネ１２８が挿入されている。
【００４２】
内側フレーム１０４の内側にガイドレール１０６と平行に配置された２本のスライドレール１２２が設けられている。スライドレール１２２上には、反応処理時に反応容器プレート上に配置されるプレート上面ブロック１２０がスライド可能に配置されている。プレート上面ブロックは温度調節部４の一部を構成する温調蓋とサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込んで、それぞれに対応する流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続する封止容器押込み部とを一体化させたものである。温調蓋は反応容器プレートの各反応容器１０の上面に密着して反応容器１０の温度を調節するものである。図示は省略されているが、プレート上面ブロック１２０の温調蓋を構成する部分は、透明になっていたり貫通穴が設けられていたりするなど、反応容器１０内の反応を光学的に測定できる構造になっていてもよい。
なお、封止容器押込み部を単体として設けてもよい。また、温度調節部４は本体ユニット１００側にも設けられていてもよい。
【００４３】
プレート上面ブロック１２０はバネ１２４によってスライドレール１２２上でのスライドが弾性的に固定されている。本体ユニット１００にはプレート上面ブロック１２０をプレート設置部１３０上の位置で停止させるためのストッパ１２６が設けられている。
【００４４】
図１３は上部ユニットを少し開いた状態を示している。この状態ではカムフォロア１１２がカム１０８に接触しておらず、圧縮バネ１２８の弾性力によってプレート上面ブロック１２０が反応容器プレートに接触しない高さで保持されている。
【００４５】
図１３の状態から上部ユニットを少し閉じるように外側フレーム１０２を移動させると、カムフォロア１１２がカム１０８に接触し（図１４参照）、さらに上部ユニットを閉じるように外側フレーム１０２を移動させることによって、アーム１１０及びジョイント１１４が回転軸１１１を中心に反時計方向に回転する（図１５参照）。ジョイント１１４の回転により、シャフト１１８を介してジョイント１１４に固定されている内側フレーム１０４も水平姿勢を保ちながら反時計方向に回転移動する。
【００４６】
プレート上面ブロック１２０はバネ１２４の弾性力によって内側フレーム１０４とともに水平方向や回転方向への移動を行なうものの、上部ユニットを閉じている途中でプレート設置部１３０上の位置に到達するとストッパ１２６に接触して水平方向への移動を停止する。プレート上面ブロック１２０がストッパ１２６に接触している状態で内側フレーム１０４がさらに反時計回りに回転移動すると、プレート上面ブロック１２０はスライドレール１２２上をスライドすることによって水平面内方向への移動は停止したまま、内側フレーム１０４の垂直方向への移動には従動する。すなわち、プレート上面ブロック１２０はプレート設置部１３０上の位置に到達してからは垂直下降する。
【００４７】
さらに上部ユニットを閉じるように外側フレーム１０２を移動させると、カムフォロア１１２がカム１０８に乗り上げることによりアーム１１０及びジョイント１１４が反時計回りにさらに回転する。これにより、プレート上面ブロック１２０がさらに垂直下降してプレート設置部１３０に設置された反応容器プレートのサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込み、これらの容器３５，３７，３９に対応する流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続する。
【００４８】
アーム１１０とジョイント１１４のなす角度はカムフォロア１１２がカム１０８に完全に乗り上げたときにプレート上面ブロック１２０の高さがその軌道において最も低い位置にくるように設定されており、そのときのプレート上面ブロック１２０の高さが反応容器プレートのサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９に流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続しうる高さとなるようにプレート上面ブロック１２０の高さが設定されている。
【００４９】
逆に図１６の状態から上部ユニットを開く方向に外側フレーム１０２を移動させる際は、圧縮バネ１２８の弾性力が内側フレーム１０４を持ち上げる方向に作用しているため、カムフォロア１１２がカム１０８に追従することによってアーム１１０及びジョイント１１４が時計回りに回転し、それに伴なって内側フレーム１０４が水平姿勢を維持しながら時計回りに回転移動する。カムフォロア１１２がカム１０８から離れた後は、内側フレーム１０４は外側フレーム１０２とともに水平移動する。プレート上面ブロック１２０は図１６の状態から外側フレーム１０２をある程度移動させるまでは垂直上昇し、所定の高さまで上昇した後は内側フレーム１０４に従動する。
【００５０】
上記の構造により、分析者は上部ユニットを完全に開いた状態で反応容器プレートをプレート設置部１３０に設置した後、上部ユニットを閉じるように外側フレーム１０２をスライドさせるだけで、サンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９が下方に押し込まれてそれらの容器３５，３７，３９に対応する流路３５ａ，３７ａ，３９ｂが自動的に接続される。したがって、装置に設置する前又は設置した後で分析者が自ら反応容器プレートの各容器３５，３７，３９を手で押し込んで流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続する必要がない。
【００５１】
上記の例において、アーム１１０、ジョイント１１４、シャフト１１８及びスライドレール１２２は特許請求の範囲における「駆動部」を構成する。さらにその駆動部、カム１０８、カムフォロア１１２及びバネ１２４，１２８は特許請求の範囲における「駆動機構」を構成する。
【００５２】
なお、プレート上面ブロック１２０が下降してサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込むタイミングは、カム１０８の位置や形状によって調節できる。したがって、外側フレーム１０２がどの位置まで移動したときにプレート上面ブロック１２０が下降するかはこの実施例に限定されるものではなく、上部ユニットを完全に閉じる前にプレート上面ブロック１２０が下降してサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込むようになっていてもよい。
【００５３】
図１の装置構成と図１３〜図１６の装置構造とを対応させれば、温度調節部４のほか、例えばシリンジ駆動部２も上部ユニットに搭載することができる。バルブ駆動部３、制御部５及びプログラム保持部６は本体ユニット１００に搭載することができる。なお、後述するが、温度調節部４は下部ユニットにも搭載されている。
【００５４】
図４は図１に示した反応処理装置を具体的に示した断面図である。なお、この図では、プレート保持部１の図示は省略している。
シリンジ駆動部２は反応容器プレートの上方に配置されており、例えばステッピングモータ等の駆動によってシリンジ５１のプランジャ５１ｂを上下方向に任意の距離だけ移動させることができる。
バルブ駆動部３は切替えバルブ６３の切替え時に切替えバルブ６３のローターの下方に配置され、平面内方向に任意の角度だけ回転させることができる。
温度調節部４は反応容器プレートの上面側と下面側の両側にそれぞれ設けられている。下面側の温度調節部４ａは反応容器プレートを保持するプレート保持部１に組み込まれており、ヒーターやペルチェ素子により反応容器１０の温度を下方から調節するものである。上面側の温度調節部４ｂは反応容器１０上に配置された温調蓋の温度を例えばヒーターやペルチェ素子を利用して調節することにより、反応容器１０の温度を制御するものである。
【００５５】
既述のように、シリンジ駆動部２、バルブ駆動部３及び温度調節部４の動作はプログラム保持部６に保持されたプログラムに基づいて制御部５が制御するように構成されている。図５は同実施例の反応処理装置の反応処理動作の一例を示すフローチャートである。以下にこのフローチャートとともに図６〜図１２を参照しながら反応処理時の動作について説明する。
【００５６】
反応処理装置が分析動作を開始する前に、分析者による前処理として、注射器などの分注器具を用いてセプタム４１越しに例えば５μＬのサンプル液をサンプル容器３５内に注入する。反応容器プレートを反応処理装置のプレート設置部１３０（例えば、図１３参照）に設置して上部ユニットを閉じると、反応処理装置に設けられた封止容器押込み部によってサンプル容器３５、試薬容器３７及びエアー吸引用容器３９が下方へ自動的に押し込まれ、各容器３５，３７，３９の液体収容部とエアー抜き部の底部を突起流路が貫通してそれぞれに対応する流路が接続される。
【００５７】
上記の分析者による前処理後、反応処理装置による処理動作を開始する。バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃをサンプル流路３５ａに接続し、ベローズ流路５３ａをサンプル容器エアー抜き流路３５ｂに接続する（ステップＳ１）（図６参照）。このとき、エアー抜き流路３７ｂ，３９ｂもベローズ流路５３ａに接続される。
【００５８】
シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吸引側へ駆動し、サンプル容器３５の液体収容部３５ｇ側の内圧をエアー抜き部３５ｉ側よりも減圧する（ステップＳ２）。サンプル容器３５の液体収容部３５ｇには例えば４５μＬの試薬４５が予め収容されているが、反応容器プレートが振動したり衝撃を受けたりすることによって試薬４５がエアー抜き部３５ｉ側へ入り込んでしまっている場合があるので、液体収容部３５ｇ側を陰圧にすることによってエアー抜き部３５≡側へ入り込んでいる試薬４５を液体収容部３５ｇへ戻す。さらにシリンジ５１を吸引方向と吐出方向へ複数回往復駆動することによりサンプル容器３５内を攪拌し、サンプル液と試薬４５とを混合する（ステップＳ３）。その後、混合液をシリンジ５１で例えば１０μＬだけ吸引する（ステップＳ４）。
【００５９】
次に、バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを試薬流路３７ａに接続し、ベローズ流路５３ａを試薬容器エアー抜き流路３７ｂに接続する（ステップＳ５）（図７参照。）。試薬容器３７には例えば１９０μＬの希釈水４９が予め収容されている。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吐出側へ駆動し、シリンジ５１で吸引した混合液を試薬容器３７内に注入する（ステップＳ６）。さらに、シリンジ５１を吸引方向と吐出方向へ往復駆動して試薬容器３７内を攪拌することにより、混合液と希釈水４９とを混合する（ステップＳ７）。混合後、シリンジ５１を吸引方向へ駆動することによりその希釈混合液を例えば２００μＬ（全部）吸引する（ステップＳ８）。
なお、混合液を試薬容器３７に注入する前（ステップＳ５とＳ６の間）にシリンジ５１を吸引側へさらに駆動し、試薬容器３７内の液体収容部側の内圧をエアー抜き部側よりも減圧する工程を追加して、エアー抜き流路側に入り込んでいる希釈水４９を液体収容部へ戻すようにしてもよい。
【００６０】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを主流路１３の一端１３ａに接続し、ベローズ流路５３ａをドレイン空間エアー抜き流路２３，２５の一端２３ａ，２５ａに接続する（ステップＳ９）（図８参照。）。シリンジ駆動部３によってシリンジ５１を吐出方向に駆動し、先の工程で吸引した希釈混合液を主流路１３に注入する（ステップＳ１０）。主流路１３に注入された希釈混合液は、上流側から順に計量流路１５を満たし、液体ドレイン空間２９に到達する。
【００６１】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃをエアー吸引用流路３９ａに接続し、ベローズ流路５３ａをエアー吸引用容器エアー抜き流路３９ｂに接続する（ステップＳ１１）（図９参照。）。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吸引側に駆動してエアー吸引用容器３９内の気体を吸引する（ステップＳ１２）。
【００６２】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを主流路１３の一端１３ａに接続し、ベローズ流路５３ａをドレイン空間エアー抜き流路２３，２５の一端２３ａ，２５ａに接続する（ステップＳ１３）（図１０参照。）。この状態は、図８の接続状態と同じである。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吐出方向に駆動し、前工程で吸引した気体を主流路１３に送って主流路１３内の希釈混合液をパージする（ステップＳ１４）（図１０の白抜き矢印参照）。このときのパージ圧力状態では希釈混合液が注入流路１７を通過せず、計量流路１５内に留まる（シボ参照。）。パージされた希釈混合液は液体ドレイン空間２９内に収容される。
【００６３】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃをエアー吸引用流路３９ａに接続し、ベローズ流路５３ａをエアー吸引用容器エアー抜き流路３９ｂに接続する（ステップＳ１５）（図１１参照。）。この状態は、図９の接続状態と同じである。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吸引側に駆動し、エアー吸引用容器３９内の気体を吸引する（ステップＳ１６）。
【００６４】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを主流路１３の一端１３ａに接続し、ベローズ流路５３ａをドレイン空間エアー抜き流路２５の一端２５ａに接続する（ステップＳ１７）（図１２参照。）。この状態は、ドレイン空間エアー抜き流路２３の一端２３ａがベローズ流路５３ａに接続されていない点で図８及び図１０に示した接続状態とは異なる。ドレイン空間エアー抜き流路２３の一端２３ａがベローズ流路５３ａに接続されていないため、主流路１３の下流端は閉じられた状態となる。この状態で、シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吐出方向に駆動する。主流路１３内は液体導入圧力及びパージ導入圧力よりも大きく加圧され、計量流路１５内の希釈混合液が注入流路１７を通過して反応容器１０内に注入される（ステップＳ１８）。
【００６５】
その後、バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて図２の接続状態にすることにより、反応容器プレート内部の容器、流路及びドレイン空間を密閉する（ステップＳ１９）。その状態で温度調節部４によって反応容器１０を所定温度に加熱し、ワックス１２を融解させる（ステップＳ２０）。反応容器１０に注入された希釈混合液はワックス１２の下に入り、希釈混合液と試薬１１が混ざり反応する。
【００６６】
また、希釈混合液を反応容器１０内に注入する前に、温度調節部４によって反応容器１０を加熱してワックス１２を融解させておいてもよい。その場合は、反応容器１０に注入された希釈混合液が直ちにワックス１２の下に入り、希釈混合液と試薬１１が混ざり反応する。切替えバルブ６３による流路接続状態が図１２の状態であっても、ベローズ５３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６３を図２の接続状態にすれば、反応容器プレート内部の容器、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６３を図２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１１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１１の反応終了後であってもよい。
【００６７】
また、上記実施例では、計量流路１５に充填された液体を注入流路１７を介して反応容器１０に注入する際に、エアーパージ後の主流路１３内を加圧して液体を反応容器１０に注入しているが、本発明の反応処理方法はこれに限定されるものではない。例えば、シリンジ５１を用いて反応容器エアー抜き流路２１内を陰圧にできるように流路構成を変更し、反応容器エアー抜き流路２１内、ひいては反応容器１０内を陰圧にすることによって計量流路１５に充填された液体を注入流路１７を介して反応容器１０に注入するようにしてもよい。また、別途シリンジを用意して、主流路１３内を陽圧にし、かつ反応容器１０内を陰圧にして、反応容器１０に液体を注入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】一実施例の反応処理装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】反応容器プレートの一実施例を示す図であり（Ａ）は概略的な平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面にベローズ、ドレイン空間、計量流路、注入流路及びサンプル容器エアー抜き流路の断面を加えた概略的な断面図である。
【図３】同実施例のサンプル容器収容部とサンプル容器を拡大して示した図であり（Ａ）はサンプル容器収容部の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図、（Ｃ）はサンプル容器の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＣ−Ｃ位置での断面図、（Ｅ）はサンプル容器をサンプル容器収容部に第１保持位置で配置した断面図、（Ｆ）はサンプル容器をサンプル容器収容部に第２保持位置で配置した断面図である。
【図４】反応処理装置を具体的に示した断面図である。
【図５】反応処理装置の反応処理時の動作の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図６】反応処理装置の反応処理時の動作の一例を説明するための１つの工程を示す平面図である。
【図７】図６に続く動作を説明するための平面図である。
【図８】図７に続く動作を説明するための平面図である。
【図９】図８に続く動作を説明するための平面図である。
【図１０】図９に続く動作を説明するための平面図である。
【図１１】図１０に続く動作を説明するための平面図である。
【図１２】図１１に続く動作を説明するための平面図である。
【図１３】上部ユニットを本体ユニット上でスライドさせる構造及び動作を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【図１４】図１３の状態から上部ユニットを閉じた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【図１５】図１４の状態から上部ユニットをさらに閉じた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【図１６】上部ユニットを完全に閉じた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ プレート保持部
２ シリンジ駆動部
３ バルブ駆動部
４ 温度調節部
５ 制御部
６ プログラム保持部
７ 反応容器プレート
１０ 反応容器
１３ 主流路
１５ 計量流路
１７ 注入流路
１９，２１ 反応容器エアー抜き流路
３５ サンプル容器
３５ａ サンプル容器流路
３５ｂ サンプル容器エアー抜き流路
３５ｃ 係止ツメ
３５ｄ，３５ｅ 突起部
３５ｆ パッキン
３５ｊ，３５ｌ 貫通部
３５ｍ，３５ｎ 係止用溝
３７ 試薬容器
３７ａ 試薬容器流路
３７ｂ 試薬容器エアー抜き流路
３９ エアー吸引用容器
３９ａ エアー吸引用容器流路
３９ｂ エアー吸引用容器エアー抜き流路
４１ セプタム
５１ シリンジ
５１ａ シリンダ
５１ｂ プランジャ
５１ｄ カバー体
５３ ベローズ
５３ａ ベローズ流路
５３ｂ シリンジエアー抜き流路
６３ 切替えバルブ
１００ 本体ユニット
１０２ 水平移動部
１０４ 内側フレーム
１０６ ガイドレール
１０８ カム
１１０ アーム
１１２ カムフォロア
１１４ ジョイント
１２０ プレート上面ブロック
１２２ スライドレール
１２４，１２８ バネ
１２６ ストッパ
【技術分野】
【０００１】
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プレートを用いて反応処理を行なう反応処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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プレートが用いられている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００５−１７７７４９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３１０４号公報
【特許文献３】特開２００５−１１４４３０号公報
【特許文献４】特許第３４５２７１７号公報
【特許文献５】特開２０００−５０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマイクロウエル反応容器プレートは、使用時には反応容器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。
また、特許文献２，３に開示された微量液体秤取構造では、第１流路の両端及び第２流路の両端に液体導入用のポートが形成されているが、それらのポートは大気に開放されており、それらのポートを介して反応生成物が外部の環境を汚染することもありうる。
【０００５】
そこで、本発明者らは、サンプルに反応を起こさせるための反応容器、その反応容器に接続されてサンプルや反応試薬などを流通させるための反応容器流路、試料や試薬などを封入するための封止容器、その封止容器に接続されうる封止容器流路のほか、液体を送液するためのシリンジやシリンジに反応容器流路又は封止容器流路を切り替えて接続するための切替えバルブなどを１枚のプレートに集積し、反応容器、反応容器流路、封止容器、封止容器流路を密閉系とした反応容器プレートを提案している。提案の反応容器プレートによれば、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。
【０００６】
上記の反応容器プレートにおいて、反応容器プレートの封止容器内には試薬等の液体や粉末を予め封入しておくことがある。本発明者らは、予め封止容器に収容された液体や粉末が反応容器プレートの使用前に封止容器流路に入り込まないように、封止容器の底面に押圧により貫通可能な貫通部を設け、封止容器流路の一端を封止容器の下方から上向きに突起した突起流路として、封止容器を下降させて突起流路で貫通部を貫通してはじめて封止容器流路が封止容器に接続される構造も提案している。
【０００７】
しかし、そのような構造の反応容器プレートを使用するには、反応処理を行なう前に突起流路が封止容器の底面を貫通するように封止容器を下降させる必要がある。そのような動作を反応容器プレートをプレート保持部に設置する前に又は設置した後で分析者が手作業で行わなければならないとすると、分析者がその作業をし忘れたときに封止容器に封止容器流路が接続されていない状態で反応処理動作が開始されてしまい、反応容器にサンプル液や反応試薬が搬送されず、反応容器で反応処理が行なわれないなどの不具合が生じることもありうる。
【０００８】
そこで本発明は、上記のような封止容器と封止容器流路とが予め分離されている反応容器プレートを容易に使用できる状態にして反応処理を行なうことができる反応処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、反応容器、前記反応容器に接続された反応容器流路、底面に押圧により貫通可能な貫通部が設けられている封止容器、一端が封止容器の下方から上向きに突起した突起流路となっており、封止容器が下降して突起流路が貫通部を貫通することにより封止容器に接続される封止容器流路、及び切替えバルブを介して反応容器流路又は封止容器流路に接続されるシリンジを備えた反応容器プレートを処理するための反応処理装置である。装置は、プレート保持部、バルブ駆動部、シリンジ駆動部、反応処理部及びそれらを制御する制御部を備え、シリンジと切替えバルブの制御によってサンプルや反応試薬を反応容器へ送液し、反応処理部によって反応容器内でサンプルの反応処理を行なうことができるようになっている。「反応処理部」は、反応容器の温度をサンプルと反応試薬との間で反応を起こさせるための温度に調節する機能を備えたものである。
【００１０】
そして本発明の反応処理装置は、反応容器プレートを保持するためのプレート保持部と、プレート保持部を最上部に備えた本体ユニットと、本体ユニット上に設けられ、プレート保持部に保持された反応容器プレートの封止容器を下方に押し込んで封止容器に封止容器流路を接続するための封止容器押込み部を少なくとも備えた上部ユニットと、本体ユニットに取り付けられ、上部ユニットを支持しながら水平方向にのみ移動する水平移動部と、本体ユニットに固定されたカム、水平移動部に取り付けられ水平移動部が移動することによってカムに追従して動作するカムフォロア及びカムフォロアのカムへの追従を利用して封止容器押込み部を駆動する駆動部を備え、水平移動部が所定の位置にきたときに封止容器押込み部が封止容器を下方に押し込んで封止容器流路を接続するように構成された駆動機構と、を備えている。
【００１１】
上記の構造によれば、水平移動部をプレート着脱位置に移動させて反応容器プレートをプレート保持部に設置した後、水平移動部を所定の位置まで移動させることにより封止容器押込み部が自動的に封止容器を下方に押し込み、突起流路が貫通部を貫通して封止容器と封止容器流路とが自動的に接続される。
【００１２】
反応処理装置に設けられている各機器や部材の配置は種々考えられる。その一例は、上部ユニットにシリンジ駆動部及び反応処理部が搭載されているものである。
【００１３】
本発明の反応処理装置に関連する装置として、反応容器において核酸の増幅を行なうための熱サイクル試験機がある（特許文献５参照。）。この熱サイクル試験機（以下、関連装置と呼ぶ。）は、蓋キャリアを水平方向に移動させることによって、その内側に取り付けられた加熱手段を有する可動蓋も水平方向へ移動するが、可動蓋は反応容器上ではストッパとガイドによって蓋キャリアの水平方向への移動にともなって垂直方向にのみ移動するように構成されている。そして、蓋キャリアが所定の位置にまで移動されたときに可動蓋が反応容器を覆う位置まで下降し、加熱手段が反応容器内に配置される。可動蓋はバネによって斜め上方向に常時引張されており、蓋キャリアを所定の位置から移動させることにより、可動蓋がバネの弾性力によってガイドに沿って上昇し、加熱手段が反応容器内から自動的に取り出される。すなわち、この関連装置は、分析者が反応容器をチャンバに設置してから蓋キャリアを所定の位置まで水平に移動させるだけで自動的に加熱手段が反応容器内に配置され、逆に所定の位置から水平に移動させると加熱手段を反応容器内から取り出すことができる。
【００１４】
関連装置の可動蓋の動作と本発明の封止容器押付け部の動作は類似する。しかし、関連装置は、核酸の増幅反応を起こさせるための反応容器を対象としているのに対し、本発明の反応処理装置は１枚のプレートに反応容器、反応容器流路、封止容器、封止容器流路、シリンジ及び切替えバルブが搭載された反応容器プレートであって未使用時には封止容器と封止容器流路とが分離されているものを対象としている。
【００１５】
関連装置の特徴は、ストッパやガイドを利用して、蓋キャリアを所定の位置まで水平に移動させるだけで自動的に可動蓋で反応容器を密閉系にするとともに加熱手段を反応容器内に配置することである。本発明の反応処理装置が対象とする反応容器プレートは、反応容器はプレート保持部に設置する前から既に密閉系となっており、反応容器を密閉系にするための機構を必要としない。本発明がカム機構からなる駆動機構を備えているのは、水平移動部を反応処理位置まで水平に移動させるだけで自動的に封止容器流路を封止容器に接続するためである。また、関連装置では可動蓋を垂直方向へ移動させるためにガイドを用いているが、本発明はカム機構を用いている。これらのことから、本発明は関連装置とは対象とする反応容器プレートの構造が異なっているだけではなく、その目的や機構も異なっている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の反応処理装置は、カム機構からなる駆動機構及びその駆動機構によって駆動される封止容器押付け部を備えることによって、水平移動部の反応処理位置へ移動させるだけで、封止容器押付け部が自動的に封止容器を下方へ押し付けて封止容器と封止容器流路とを接続するようになっている。したがって、反応容器プレートをプレート保持部に設置する前に又は設置した後で、分析者が手作業で封止容器を下方へ押し付けて封止容器流路と接続する作業を行なう必要がなく、封止容器に封止容器流路が接続されていない状態で反応処理動作が開始されてしまうという問題も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は一実施例の反応処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
この実施例の反応処理装置が対象としている反応容器プレート７は、反応容器のほか、反応容器とは別途設けられた封止容器、封止容器から液体を吸入したり吸入した液体を別の容器に注入したりすることができるシリンジ、シリンジと反応容器又は封止容器との間で液体を流通させるための流路、流路の接続を切り替えるための切替えバルブなどを１枚のプレートに備えたものである。
【００１８】
上記の反応容器プレート７を扱うために、反応処理装置は、反応容器プレート７を保持するためのプレート保持部１、反応容器プレート７に設けられているシリンジを駆動するためのシリンジ駆動部２、切替えバルブを駆動するためのバルブ駆動部３及び反応容器の温度を所定温度に調節して反応させる反応処理部としての温度調節部４を備えている。シリンジ駆動部２、バルブ駆動部３及び温度調節部４の動作は専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現される制御部５によって制御される。制御部５はプログラム保持部６に保持されているプログラムに基づいた制御を行なう。反応処理装置の具体的な動作については後述する。
【００１９】
図２は同実施例の反応処理装置が対象とする反応容器プレートの一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面に計量流路１５、注入流路１７、反応容器エアー抜き流路１９，２１、液体ドレイン空間２９、エアードレイン空間３１及びベローズ５３の断面を加えた図である。なお、本発明の反応処理装置に用いられる反応容器プレートの構造は以下に説明する構造のものに限定されない。
【００２０】
複数の反応容器１０が上面を封止された状態で配列された領域が設けられている。同じ領域には、主流路１３、計量流路１５、注入流路１７、反応容器エアー抜き流路１９，２１、ドレイン空間エアー抜き流路２３，２５も設けられている。主流路１３、計量流路１５及び注入流路１７は反応容器流路を構成する。なお、図２（Ａ）では、実際には上からは見えていない各流路を、便宜上、図示している。
【００２１】
主流路１３の一端１３ａは後述の切替えバルブ６３のシリンジ接続流路６３ａへの接続ポートに接続されている。主流路１３の他端は液体ドレイン空間２９に接続されている。液体ドレイン空間２９にはドレイン空間エアー抜き流路２３の一端が接続されている。ドレイン空間エアー抜き流路２３の他端２３ａは切替えバルブ６３のシリンジ接続流路６３ａへの接続ポートに接続されている。
【００２２】
計量流路１５は主流路１３から反応容器１０ごとに枝分かれした流路であり、注入流路１７を介して各反応容器１０に接続されている。計量流路１５の主流路１３からの分岐部分の流路幅はそのすぐ下流の主流路１３の流路幅よりも広く流路抵抗が小さくなっており、主流路１３を流れる液体が計量流路１５に優先的に流れ込み、計量流路１５を充填した後で主流路１３の下流側へ流れる構造である。
【００２３】
注入流路１７は、反応容器１０内と注入流路１７内で圧力差がない状態で反応容器１０内の液密を保つ寸法で形成されている。注入流路１７は複数の溝からなる。
【００２４】
反応容器エアー抜き流路２１は各反応容器１０に反応容器エアー抜き流路１９を介して接続されているとともに一端がエアードレイン空間３１に接続されている。反応容器エアー抜き流路１９は反応容器１０内と反応容器エアー抜き流路１９内で圧力差がない状態で反応容器１０内の液密を保つ寸法及び構造であり、例えば複数の微細流路からなるものである。エアードレイン空間３１にはドレイン空間エアー抜き流路２５の一端が接続されている。ドレイン空間エアー抜き流路２５の他端２５ａは切替えバルブ６３の円弧状流路６３ｂへの接続ポートに接続されている。
【００２５】
反応容器１０が配列されている領域とは異なる領域に封止容器としてサンプル容器３５、試薬容器３７及びエアー吸引用容器３９が設けられている。図２（Ｂ）では図示されていない（サンプル容器３５のみが図示されている。）が、これらの容器３５，３７及び３９の上面は封止されており、特にサンプル容器３５の上面は弾性部材からなるセプタムを含む密閉部材で密閉されている。以下に、図３を参照しながらこれらの容器３５，３７及び３９について説明する。
【００２６】
サンプル容器３５はサンプル容器収容部３６内に収容されている。サンプル収容部３５の下方にサンプル流路３５ａとサンプル容器エアー抜き流路３５ｂが設けられている。サンプル流路３５ａの一端はサンプル容器収容部３６の底部から上向きに突起した第１突起流路３５ｄであり、サンプル容器エアー抜き流路３５ｂの一端は上向きに突起した第２突起流路３５ｅである。図２（Ａ）に示されているように、サンプル容器流路３５ａの他端は切替えバルブ６３のシリンジ接続流路６３ａへの接続ポートとなっており、サンプル容器エアー抜き流路３５ｂの他端は切替えバルブ６３の円弧状流路６３ｂへの接続ポートとなっている。第１突起部３５ｄの基端部の外周側面及び第２突起部３５ｅの基端部の外周側面に、例えばＯリングなど環状のパッキン３５ｆが設けられている。
【００２７】
サンプル容器３５は、サンプル液や試薬を貯留するための液体収容部３５ｇと、液体収容部３５ｇの上部側面に突起部分として設けられたエアー抜き部３５ｉを備えている。サンプル収容部３５ｇとサンプル容器エアー抜き部３５ｉは液体収容部３５ｇに貯留される液体の液面よりも上方にくるように設けられた流路３５ｈによって連通している。
【００２８】
サンプル容器３５の上面は、例えばアルミニウムからなるフィルム３５ｋと弾性部材からなるセプタム４１によって封止されており、注射器などの分注器具を突き刺してサンプルなどの液体を注入できるようになっている。セプタム４１は分注器具の引抜き後の穴を弾性で閉じることができるものである。流路３５ｈは液体収容部３５ｇ内とサンプル容器エアー抜き部３５ｉ内で圧力差がない状態で液体収容部３５ｇの液密を保つように形成されている。この例では、液体収容部３５ｇ内に試薬４５が予め収容されている。
【００２９】
サンプル容器３５のサンプル収容部３５ｇ底面は突起流路３５ａによって貫通可能な第１貫通部３５ｊとなっており、サンプル容器エアー抜き部３５ｉの底面は突起流路３５ｅによって貫通可能な第２貫通部３５ｌとなっている。貫通部３５ｊ，３５ｌは例えばアルミニウムからなるフィルムにより構成されていてもよいし、サンプル容器３５とともに一体成型により形成されていてもよい。
【００３０】
サンプル容器収容部３６の近傍にサンプル容器３５を保持するための係止ツメ３５ｃが設けられており、サンプル容器３５の外周面に係止ツメ３５ｃと係合する係止用溝３５ｍ，３５ｎが設けられている。未使用時のサンプル容器３５は、サンプル容器３５の底面がサンプル容器収容部３６の底から少し浮いた状態で保持され、サンプル容器３５の底面がサンプル容器収容部３６の底に達するまでサンプル容器３５を下方に押し込むことによって使用可能となる。サンプル容器３５の底面がサンプル容器収容部３６の底から少し浮いた状態では、第１貫通部３５ｊと第１突起部３５ｄ、第２貫通部３５ｌと第２突起部３５ｅが対向している（図３（Ｅ）参照。）。この状態からサンプル容器３５を下方に押し込むことによって、第１突起部３５ｄが第１貫通部３５ｊを、第２突起部３５ｅが貫通部３５ｌをそれぞれ貫通し、サンプル収容部３５ｇとサンプル容器流路３５ａ、サンプル容器エアー抜き部３５ｉとサンプル容器エアー抜き流路３５ｂがそれぞれ接続される（図３（Ｆ）参照。）。サンプル容器３５のサンプル容器本体の下面はパッキン３５ｆに押し付けられることにより、液漏れ及びエアー漏れが防止される。
【００３１】
試薬容器３７、エアー吸引用容器３９もサンプル容器３５と同様の構造をもち、それぞれ液体収容部（エアー吸引用容器３９は液体を収容しない。）とエアー抜き部とを備えている。そして、それぞれに一端が接続される試薬容器流路３７ａ、試薬容器エアー抜き流路３７ｂ、エアー吸引用容器流路３９ａ、エアー吸引用容器エアー抜き流路３９ｂがサンプル容器流路３５ａ、サンプル容器エアー抜き流路３５ｂと同様に設けられている。
【００３２】
図２に戻って反応容器プレートの説明を続ける。
シリンジ５１は上面が開口したシリンダ５１ａ、シリンダ５１ａ内に上下方向に摺動可能に配置されたプランジャ５１ｂ及びカバー体５１ｄからなる。シリンダ５１ａの底部にシリンジ流路５１ｃの一端が連通している。シリンジ流路５１ｃの他端は切替えバルブ６３の回転中心に設けられたポートに接続されている。
【００３３】
カバー体５１ｄはプランジャ５１ｂの摺動方向に可撓性をもち、一端がシリンダ５１ａに接続され、他端がプランジャ５１ｂに接続されている。シリンダ５１ａとプランジャ５１ｂとカバー体５１ｄで囲まれた空間はシリンジエアー抜き流路５３ｂを介してベローズ５３に接続されている。ベローズ５３は伸縮することにより密閉された内部容量が受動的に変化するものである。これにより、プランジャ５１ｂの摺動が円滑になされる。ベローズ５３にはベローズ流路５３ａの一端が接続されており、ベローズ流路５３ａの他端は切替えバルブ６３内の円弧状流路６３ｂに接続するためのポートとなっている。
【００３４】
切替えバルブ６３は該反応容器プレートの下面側のシリンジ５１の下方の位置に設けられている。切替えバルブ６３は中央から半径方向に伸びたシリンジ接続流路６３ａを備えたローターを回転させることによってシリンジ接続流路６３ａの接続先を切り替えるロータリー方式の切替えバルブである。シリンジ接続流路６３ａの一端はバルブ中央のポートに直接的に接続されており、その中央のポートにシリンジ流路５１ｃが接続されている。シリンジ接続流路６３ａの他端はシリンジ流路５１ｃへの接続ポートであり、ローターを回転させることによりシリンジ流路５１ｃを流路１３，３５ａ，３７ａ，３９ａのいずれかに切り替えて接続することができる。また、切替えバルブ６３のローターは円弧状流路６３ｂも備えており、ベローズ流路５３ａを流路２３ａ，２５ａ，３５ｂ，３７ｂ，３９ｂのいずれかに切り替えて接続することができる。なお、図２（Ａ）はシリンジ流路５１ｃ及びベローズ流路５３ａをいずれの流路にも接続していない初期の状態を示している。
【００３５】
反応処理装置に上記の反応容器プレート７を設置する際には、反応容器プレート７の上方に配置される機器や部材がそのままの位置にあると邪魔になるため、反応容器プレート着脱位置から移動させる必要がある。この実施例の反応処理装置では、反応処理時に反応容器プレート７上に配置される機器や部材が搭載された上部ユニットを本体ユニット上でスライドさせることができる構造となっている。図１３〜図１６はそのような実施例の反応処理装置の構造及び動作を説明するための図であり、いずれも（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は外側フレーム及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。図１４〜図１６は図１３の状態から反応処理を行なうための状態へ移行する際の動作状態を順に示したものである。
【００３６】
本体ユニット１００の最上部に反応容器プレートを設置するためのプレート設置部１３０（図１におけるプレート保持部１に相当）が設けられており、ガイドレール１０６はプレート設置部１３０を挟んでプレート設置部１３０の側方に互いに平行に配置されている。本体ユニット１００のガイドレール１０６よりもさらに外側に１つずつ計２つのカム１０８が設けられている。
【００３７】
本体ユニット１００上に上部ユニットが配置されている。ここでは上部ユニットの構成の一部として、内側フレーム１０４やプレート上面ブロック１２０を図示しているが、その他シリンジ５１を駆動するためのシリンジ駆動部なども上部ユニットに設けられている。上部ユニットを支持している外側フレーム１０２（水平移動部）はガイドレール１０６に沿って水平方向にのみ移動することができる。これにより、反応容器プレートの着脱を行なう際に上部ユニットを反応容器プレートの着脱の邪魔にならない位置まで移動させることができる。
【００３８】
ここで、上部ユニットを反応容器プレートの着脱の邪魔にならない位置へ移動させること、すなわち図において右方向へ移動させることを上部ユニットを「開く」と定義する。これとは逆に、上部ユニットを反応容器プレート上の位置へ移動させること、すなわち図において左方向へ移動させることを上部ユニットを「閉じる」と定義する。
【００３９】
外側フレーム１０２の内側にジョイント１１４、シャフト１１８を介して内側フレーム１０４が取り付けられている。外側フレーム１０２のガイドレール１０６に平行な２つの外側側面にジョイント１１４と回転軸を共有するアーム１１０がそれぞれ取り付けられており、各アーム１１０の先端にカムフォロア１１２が取り付けられている。これら２つのカムフォロア１１２は外側フレーム１０２が所定の位置にきたときに同時にカム１０８に接触し、カム１０８に追従するようになっている。
【００４０】
アーム１１０とジョイント１１４は回転軸１１１を共有し、互いが一定角度をなした状態で固定されている。ジョイント１１４はアーム１１０が回転すると一定角度を維持するように同じ方向に回転する。シャフト１１８はジョイント１１４の回転軸１１１とは異なる位置に取り付けられており、ジョイント１１４の回転によって円弧を描くように移動する。シャフト１１８は内側フレーム１０４内側を通って反対側側面を貫通し、その端部にジョイント１１４と同様のジョイント１１６が取り付けられている。ジョイント１１６はジョイント１１４と同様に回転中心が外側フレーム１０２に固定されている。内側フレーム１０４は前後２本のシャフト１１８によって支持されており、水平状態を維持した状態でジョイント１１４，１１６の動作に応じて水平方向又は回転方向に移動する。
【００４１】
また、外側フレーム１０２と内側フレーム１０４の間には垂直方向に弾性力を発生させるように圧縮バネ１２８が挿入されている。
【００４２】
内側フレーム１０４の内側にガイドレール１０６と平行に配置された２本のスライドレール１２２が設けられている。スライドレール１２２上には、反応処理時に反応容器プレート上に配置されるプレート上面ブロック１２０がスライド可能に配置されている。プレート上面ブロックは温度調節部４の一部を構成する温調蓋とサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込んで、それぞれに対応する流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続する封止容器押込み部とを一体化させたものである。温調蓋は反応容器プレートの各反応容器１０の上面に密着して反応容器１０の温度を調節するものである。図示は省略されているが、プレート上面ブロック１２０の温調蓋を構成する部分は、透明になっていたり貫通穴が設けられていたりするなど、反応容器１０内の反応を光学的に測定できる構造になっていてもよい。
なお、封止容器押込み部を単体として設けてもよい。また、温度調節部４は本体ユニット１００側にも設けられていてもよい。
【００４３】
プレート上面ブロック１２０はバネ１２４によってスライドレール１２２上でのスライドが弾性的に固定されている。本体ユニット１００にはプレート上面ブロック１２０をプレート設置部１３０上の位置で停止させるためのストッパ１２６が設けられている。
【００４４】
図１３は上部ユニットを少し開いた状態を示している。この状態ではカムフォロア１１２がカム１０８に接触しておらず、圧縮バネ１２８の弾性力によってプレート上面ブロック１２０が反応容器プレートに接触しない高さで保持されている。
【００４５】
図１３の状態から上部ユニットを少し閉じるように外側フレーム１０２を移動させると、カムフォロア１１２がカム１０８に接触し（図１４参照）、さらに上部ユニットを閉じるように外側フレーム１０２を移動させることによって、アーム１１０及びジョイント１１４が回転軸１１１を中心に反時計方向に回転する（図１５参照）。ジョイント１１４の回転により、シャフト１１８を介してジョイント１１４に固定されている内側フレーム１０４も水平姿勢を保ちながら反時計方向に回転移動する。
【００４６】
プレート上面ブロック１２０はバネ１２４の弾性力によって内側フレーム１０４とともに水平方向や回転方向への移動を行なうものの、上部ユニットを閉じている途中でプレート設置部１３０上の位置に到達するとストッパ１２６に接触して水平方向への移動を停止する。プレート上面ブロック１２０がストッパ１２６に接触している状態で内側フレーム１０４がさらに反時計回りに回転移動すると、プレート上面ブロック１２０はスライドレール１２２上をスライドすることによって水平面内方向への移動は停止したまま、内側フレーム１０４の垂直方向への移動には従動する。すなわち、プレート上面ブロック１２０はプレート設置部１３０上の位置に到達してからは垂直下降する。
【００４７】
さらに上部ユニットを閉じるように外側フレーム１０２を移動させると、カムフォロア１１２がカム１０８に乗り上げることによりアーム１１０及びジョイント１１４が反時計回りにさらに回転する。これにより、プレート上面ブロック１２０がさらに垂直下降してプレート設置部１３０に設置された反応容器プレートのサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込み、これらの容器３５，３７，３９に対応する流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続する。
【００４８】
アーム１１０とジョイント１１４のなす角度はカムフォロア１１２がカム１０８に完全に乗り上げたときにプレート上面ブロック１２０の高さがその軌道において最も低い位置にくるように設定されており、そのときのプレート上面ブロック１２０の高さが反応容器プレートのサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９に流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続しうる高さとなるようにプレート上面ブロック１２０の高さが設定されている。
【００４９】
逆に図１６の状態から上部ユニットを開く方向に外側フレーム１０２を移動させる際は、圧縮バネ１２８の弾性力が内側フレーム１０４を持ち上げる方向に作用しているため、カムフォロア１１２がカム１０８に追従することによってアーム１１０及びジョイント１１４が時計回りに回転し、それに伴なって内側フレーム１０４が水平姿勢を維持しながら時計回りに回転移動する。カムフォロア１１２がカム１０８から離れた後は、内側フレーム１０４は外側フレーム１０２とともに水平移動する。プレート上面ブロック１２０は図１６の状態から外側フレーム１０２をある程度移動させるまでは垂直上昇し、所定の高さまで上昇した後は内側フレーム１０４に従動する。
【００５０】
上記の構造により、分析者は上部ユニットを完全に開いた状態で反応容器プレートをプレート設置部１３０に設置した後、上部ユニットを閉じるように外側フレーム１０２をスライドさせるだけで、サンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９が下方に押し込まれてそれらの容器３５，３７，３９に対応する流路３５ａ，３７ａ，３９ｂが自動的に接続される。したがって、装置に設置する前又は設置した後で分析者が自ら反応容器プレートの各容器３５，３７，３９を手で押し込んで流路３５ａ，３７ａ，３９ｂを接続する必要がない。
【００５１】
上記の例において、アーム１１０、ジョイント１１４、シャフト１１８及びスライドレール１２２は特許請求の範囲における「駆動部」を構成する。さらにその駆動部、カム１０８、カムフォロア１１２及びバネ１２４，１２８は特許請求の範囲における「駆動機構」を構成する。
【００５２】
なお、プレート上面ブロック１２０が下降してサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込むタイミングは、カム１０８の位置や形状によって調節できる。したがって、外側フレーム１０２がどの位置まで移動したときにプレート上面ブロック１２０が下降するかはこの実施例に限定されるものではなく、上部ユニットを完全に閉じる前にプレート上面ブロック１２０が下降してサンプル容器３５、試薬容器３７、エアー吸引用容器３９を下方に押し込むようになっていてもよい。
【００５３】
図１の装置構成と図１３〜図１６の装置構造とを対応させれば、温度調節部４のほか、例えばシリンジ駆動部２も上部ユニットに搭載することができる。バルブ駆動部３、制御部５及びプログラム保持部６は本体ユニット１００に搭載することができる。なお、後述するが、温度調節部４は下部ユニットにも搭載されている。
【００５４】
図４は図１に示した反応処理装置を具体的に示した断面図である。なお、この図では、プレート保持部１の図示は省略している。
シリンジ駆動部２は反応容器プレートの上方に配置されており、例えばステッピングモータ等の駆動によってシリンジ５１のプランジャ５１ｂを上下方向に任意の距離だけ移動させることができる。
バルブ駆動部３は切替えバルブ６３の切替え時に切替えバルブ６３のローターの下方に配置され、平面内方向に任意の角度だけ回転させることができる。
温度調節部４は反応容器プレートの上面側と下面側の両側にそれぞれ設けられている。下面側の温度調節部４ａは反応容器プレートを保持するプレート保持部１に組み込まれており、ヒーターやペルチェ素子により反応容器１０の温度を下方から調節するものである。上面側の温度調節部４ｂは反応容器１０上に配置された温調蓋の温度を例えばヒーターやペルチェ素子を利用して調節することにより、反応容器１０の温度を制御するものである。
【００５５】
既述のように、シリンジ駆動部２、バルブ駆動部３及び温度調節部４の動作はプログラム保持部６に保持されたプログラムに基づいて制御部５が制御するように構成されている。図５は同実施例の反応処理装置の反応処理動作の一例を示すフローチャートである。以下にこのフローチャートとともに図６〜図１２を参照しながら反応処理時の動作について説明する。
【００５６】
反応処理装置が分析動作を開始する前に、分析者による前処理として、注射器などの分注器具を用いてセプタム４１越しに例えば５μＬのサンプル液をサンプル容器３５内に注入する。反応容器プレートを反応処理装置のプレート設置部１３０（例えば、図１３参照）に設置して上部ユニットを閉じると、反応処理装置に設けられた封止容器押込み部によってサンプル容器３５、試薬容器３７及びエアー吸引用容器３９が下方へ自動的に押し込まれ、各容器３５，３７，３９の液体収容部とエアー抜き部の底部を突起流路が貫通してそれぞれに対応する流路が接続される。
【００５７】
上記の分析者による前処理後、反応処理装置による処理動作を開始する。バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃをサンプル流路３５ａに接続し、ベローズ流路５３ａをサンプル容器エアー抜き流路３５ｂに接続する（ステップＳ１）（図６参照）。このとき、エアー抜き流路３７ｂ，３９ｂもベローズ流路５３ａに接続される。
【００５８】
シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吸引側へ駆動し、サンプル容器３５の液体収容部３５ｇ側の内圧をエアー抜き部３５ｉ側よりも減圧する（ステップＳ２）。サンプル容器３５の液体収容部３５ｇには例えば４５μＬの試薬４５が予め収容されているが、反応容器プレートが振動したり衝撃を受けたりすることによって試薬４５がエアー抜き部３５ｉ側へ入り込んでしまっている場合があるので、液体収容部３５ｇ側を陰圧にすることによってエアー抜き部３５≡側へ入り込んでいる試薬４５を液体収容部３５ｇへ戻す。さらにシリンジ５１を吸引方向と吐出方向へ複数回往復駆動することによりサンプル容器３５内を攪拌し、サンプル液と試薬４５とを混合する（ステップＳ３）。その後、混合液をシリンジ５１で例えば１０μＬだけ吸引する（ステップＳ４）。
【００５９】
次に、バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを試薬流路３７ａに接続し、ベローズ流路５３ａを試薬容器エアー抜き流路３７ｂに接続する（ステップＳ５）（図７参照。）。試薬容器３７には例えば１９０μＬの希釈水４９が予め収容されている。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吐出側へ駆動し、シリンジ５１で吸引した混合液を試薬容器３７内に注入する（ステップＳ６）。さらに、シリンジ５１を吸引方向と吐出方向へ往復駆動して試薬容器３７内を攪拌することにより、混合液と希釈水４９とを混合する（ステップＳ７）。混合後、シリンジ５１を吸引方向へ駆動することによりその希釈混合液を例えば２００μＬ（全部）吸引する（ステップＳ８）。
なお、混合液を試薬容器３７に注入する前（ステップＳ５とＳ６の間）にシリンジ５１を吸引側へさらに駆動し、試薬容器３７内の液体収容部側の内圧をエアー抜き部側よりも減圧する工程を追加して、エアー抜き流路側に入り込んでいる希釈水４９を液体収容部へ戻すようにしてもよい。
【００６０】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを主流路１３の一端１３ａに接続し、ベローズ流路５３ａをドレイン空間エアー抜き流路２３，２５の一端２３ａ，２５ａに接続する（ステップＳ９）（図８参照。）。シリンジ駆動部３によってシリンジ５１を吐出方向に駆動し、先の工程で吸引した希釈混合液を主流路１３に注入する（ステップＳ１０）。主流路１３に注入された希釈混合液は、上流側から順に計量流路１５を満たし、液体ドレイン空間２９に到達する。
【００６１】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃをエアー吸引用流路３９ａに接続し、ベローズ流路５３ａをエアー吸引用容器エアー抜き流路３９ｂに接続する（ステップＳ１１）（図９参照。）。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吸引側に駆動してエアー吸引用容器３９内の気体を吸引する（ステップＳ１２）。
【００６２】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを主流路１３の一端１３ａに接続し、ベローズ流路５３ａをドレイン空間エアー抜き流路２３，２５の一端２３ａ，２５ａに接続する（ステップＳ１３）（図１０参照。）。この状態は、図８の接続状態と同じである。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吐出方向に駆動し、前工程で吸引した気体を主流路１３に送って主流路１３内の希釈混合液をパージする（ステップＳ１４）（図１０の白抜き矢印参照）。このときのパージ圧力状態では希釈混合液が注入流路１７を通過せず、計量流路１５内に留まる（シボ参照。）。パージされた希釈混合液は液体ドレイン空間２９内に収容される。
【００６３】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃをエアー吸引用流路３９ａに接続し、ベローズ流路５３ａをエアー吸引用容器エアー抜き流路３９ｂに接続する（ステップＳ１５）（図１１参照。）。この状態は、図９の接続状態と同じである。シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吸引側に駆動し、エアー吸引用容器３９内の気体を吸引する（ステップＳ１６）。
【００６４】
バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて、シリンジ流路５１ｃを主流路１３の一端１３ａに接続し、ベローズ流路５３ａをドレイン空間エアー抜き流路２５の一端２５ａに接続する（ステップＳ１７）（図１２参照。）。この状態は、ドレイン空間エアー抜き流路２３の一端２３ａがベローズ流路５３ａに接続されていない点で図８及び図１０に示した接続状態とは異なる。ドレイン空間エアー抜き流路２３の一端２３ａがベローズ流路５３ａに接続されていないため、主流路１３の下流端は閉じられた状態となる。この状態で、シリンジ駆動部２によってシリンジ５１を吐出方向に駆動する。主流路１３内は液体導入圧力及びパージ導入圧力よりも大きく加圧され、計量流路１５内の希釈混合液が注入流路１７を通過して反応容器１０内に注入される（ステップＳ１８）。
【００６５】
その後、バルブ駆動部３によって切替えバルブ６３を切り替えて図２の接続状態にすることにより、反応容器プレート内部の容器、流路及びドレイン空間を密閉する（ステップＳ１９）。その状態で温度調節部４によって反応容器１０を所定温度に加熱し、ワックス１２を融解させる（ステップＳ２０）。反応容器１０に注入された希釈混合液はワックス１２の下に入り、希釈混合液と試薬１１が混ざり反応する。
【００６６】
また、希釈混合液を反応容器１０内に注入する前に、温度調節部４によって反応容器１０を加熱してワックス１２を融解させておいてもよい。その場合は、反応容器１０に注入された希釈混合液が直ちにワックス１２の下に入り、希釈混合液と試薬１１が混ざり反応する。切替えバルブ６３による流路接続状態が図１２の状態であっても、ベローズ５３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６３を図２の接続状態にすれば、反応容器プレート内部の容器、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６３を図２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１１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１１の反応終了後であってもよい。
【００６７】
また、上記実施例では、計量流路１５に充填された液体を注入流路１７を介して反応容器１０に注入する際に、エアーパージ後の主流路１３内を加圧して液体を反応容器１０に注入しているが、本発明の反応処理方法はこれに限定されるものではない。例えば、シリンジ５１を用いて反応容器エアー抜き流路２１内を陰圧にできるように流路構成を変更し、反応容器エアー抜き流路２１内、ひいては反応容器１０内を陰圧にすることによって計量流路１５に充填された液体を注入流路１７を介して反応容器１０に注入するようにしてもよい。また、別途シリンジを用意して、主流路１３内を陽圧にし、かつ反応容器１０内を陰圧にして、反応容器１０に液体を注入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】一実施例の反応処理装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】反応容器プレートの一実施例を示す図であり（Ａ）は概略的な平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面にベローズ、ドレイン空間、計量流路、注入流路及びサンプル容器エアー抜き流路の断面を加えた概略的な断面図である。
【図３】同実施例のサンプル容器収容部とサンプル容器を拡大して示した図であり（Ａ）はサンプル容器収容部の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図、（Ｃ）はサンプル容器の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＣ−Ｃ位置での断面図、（Ｅ）はサンプル容器をサンプル容器収容部に第１保持位置で配置した断面図、（Ｆ）はサンプル容器をサンプル容器収容部に第２保持位置で配置した断面図である。
【図４】反応処理装置を具体的に示した断面図である。
【図５】反応処理装置の反応処理時の動作の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図６】反応処理装置の反応処理時の動作の一例を説明するための１つの工程を示す平面図である。
【図７】図６に続く動作を説明するための平面図である。
【図８】図７に続く動作を説明するための平面図である。
【図９】図８に続く動作を説明するための平面図である。
【図１０】図９に続く動作を説明するための平面図である。
【図１１】図１０に続く動作を説明するための平面図である。
【図１２】図１１に続く動作を説明するための平面図である。
【図１３】上部ユニットを本体ユニット上でスライドさせる構造及び動作を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【図１４】図１３の状態から上部ユニットを閉じた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【図１５】図１４の状態から上部ユニットをさらに閉じた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【図１６】上部ユニットを完全に閉じた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は水平移動部及び内側フレームよりも内側の様子を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ プレート保持部
２ シリンジ駆動部
３ バルブ駆動部
４ 温度調節部
５ 制御部
６ プログラム保持部
７ 反応容器プレート
１０ 反応容器
１３ 主流路
１５ 計量流路
１７ 注入流路
１９，２１ 反応容器エアー抜き流路
３５ サンプル容器
３５ａ サンプル容器流路
３５ｂ サンプル容器エアー抜き流路
３５ｃ 係止ツメ
３５ｄ，３５ｅ 突起部
３５ｆ パッキン
３５ｊ，３５ｌ 貫通部
３５ｍ，３５ｎ 係止用溝
３７ 試薬容器
３７ａ 試薬容器流路
３７ｂ 試薬容器エアー抜き流路
３９ エアー吸引用容器
３９ａ エアー吸引用容器流路
３９ｂ エアー吸引用容器エアー抜き流路
４１ セプタム
５１ シリンジ
５１ａ シリンダ
５１ｂ プランジャ
５１ｄ カバー体
５３ ベローズ
５３ａ ベローズ流路
５３ｂ シリンジエアー抜き流路
６３ 切替えバルブ
１００ 本体ユニット
１０２ 水平移動部
１０４ 内側フレーム
１０６ ガイドレール
１０８ カム
１１０ アーム
１１２ カムフォロア
１１４ ジョイント
１２０ プレート上面ブロック
１２２ スライドレール
１２４，１２８ バネ
１２６ ストッパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器、前記反応容器に接続された反応容器流路、底面に押圧により貫通可能な貫通部が設けられている封止容器、一端が前記封止容器の下方から上向きに突起した突起流路となっており、前記封止容器が下降して前記突起流路が前記貫通部を貫通することにより封止容器に接続される封止容器流路、及び切替えバルブを介して前記反応容器流路又は前記封止容器流路に接続されるシリンジを備えた反応容器プレートを処理するための反応処理装置であって、
前記反応容器プレートを保持するためのプレート保持部と、
前記プレート保持部を最上部に備えた本体ユニットと、
前記本体ユニット上に設けられ、前記プレート保持部に保持された反応容器プレートの前記封止容器を下方に押し込んで封止容器に封止容器流路を接続するための封止容器押込み部を少なくとも備えた上部ユニットと、
前記本体ユニットに取り付けられ、前記上部ユニットを支持しながら水平方向にのみ移動する水平移動部と、
本体ユニットに固定されたカム、水平移動部に取り付けられ前記水平移動部が移動することによって前記カムに追従して動作するカムフォロア及び前記カムフォロアの前記カムへの追従を利用して封止容器押込み部を駆動する駆動部を備え、前記水平移動部が所定の位置にきたときに前記封止容器押込み部が封止容器を下方に押し込んで封止容器流路を接続するように構成された駆動機構と、
前記反応容器プレートの前記切替えバルブを駆動するためのバルブ駆動部と、
前記シリンジを駆動するためのシリンジ駆動部と、
前記反応容器におけるサンプルの反応処理を行なうための反応処理部と、
前記バルブ駆動部、シリンジ駆動部及び反応処理部を制御する制御部と、を備えた反応処理装置。
【請求項２】
前記シリンジ駆動部及び反応処理部は上部ユニットに設けられている請求項１に記載の反応処理装置。
【請求項１】
反応容器、前記反応容器に接続された反応容器流路、底面に押圧により貫通可能な貫通部が設けられている封止容器、一端が前記封止容器の下方から上向きに突起した突起流路となっており、前記封止容器が下降して前記突起流路が前記貫通部を貫通することにより封止容器に接続される封止容器流路、及び切替えバルブを介して前記反応容器流路又は前記封止容器流路に接続されるシリンジを備えた反応容器プレートを処理するための反応処理装置であって、
前記反応容器プレートを保持するためのプレート保持部と、
前記プレート保持部を最上部に備えた本体ユニットと、
前記本体ユニット上に設けられ、前記プレート保持部に保持された反応容器プレートの前記封止容器を下方に押し込んで封止容器に封止容器流路を接続するための封止容器押込み部を少なくとも備えた上部ユニットと、
前記本体ユニットに取り付けられ、前記上部ユニットを支持しながら水平方向にのみ移動する水平移動部と、
本体ユニットに固定されたカム、水平移動部に取り付けられ前記水平移動部が移動することによって前記カムに追従して動作するカムフォロア及び前記カムフォロアの前記カムへの追従を利用して封止容器押込み部を駆動する駆動部を備え、前記水平移動部が所定の位置にきたときに前記封止容器押込み部が封止容器を下方に押し込んで封止容器流路を接続するように構成された駆動機構と、
前記反応容器プレートの前記切替えバルブを駆動するためのバルブ駆動部と、
前記シリンジを駆動するためのシリンジ駆動部と、
前記反応容器におけるサンプルの反応処理を行なうための反応処理部と、
前記バルブ駆動部、シリンジ駆動部及び反応処理部を制御する制御部と、を備えた反応処理装置。
【請求項２】
前記シリンジ駆動部及び反応処理部は上部ユニットに設けられている請求項１に記載の反応処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−３８８６４（Ｐ２０１０−３８８６４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５３５７（Ｐ２００８−２０５３５７）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]