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反応容器
説明

反応容器

【課題】気泡が入りにくい反応容器を提供すること。
【解決手段】開口と、第1領域と、前記第1領域よりも前記開口に近い第2領域と、を有する容室と、第1領域の少なくとも一部を第1容室として封止可能であり、かつ、第2領域の少なくとも一部を第2容室として封止可能である蓋と、容室に収容された第1の液体と、を含み、開口から、第1の液体とは混和しない第2の液体が容室に導入される場合に、第1容室の容積をA、第2容室の容積をB、第1の液体の体積をC、第2の液体の体積をDとして、A<C+D<A+Bの関係を満たす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反応容器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、様々な疾患に関与する遺伝子の存在が明らかになり、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されてきており、遺伝子の利用技術が拡大している。遺伝子を利用するために核酸増幅技術が広く普及している。この技術としては一般的にPCR(Polymerase Chain Reaction)などが知られており、今日では、PCRは、生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。
【0003】
PCRを行うための装置として、特許文献1には、反応液と混和しないオイルを充填した容器中で、微量な反応液を重力によって移動させる方法によって、反応液に対して効率よく熱サイクルを施すための生体試料反応用チップ及び生体試料反応装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−136250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に開示された生体試料反応用チップは、オイル及び反応液を充填して使用する必要がある。ところが、反応液を充填する際に、気泡も一緒に充填されてしまう場合があった。
【0006】
反応容器中で反応液を重力によって移動させる方式の熱サイクル装置を用いて、反応液に対して熱サイクルを施す場合、反応容器内に気泡が存在すると、反応液のみならず気泡も重力の作用に基づいて反応容器内を移動することになる。そのため、気泡が反応液の液滴の移動を妨げたり、気泡の移動により反応容器内にオイルの不要な流れを生じて、反応容器内の温度制御が乱されたりする場合があった。
【0007】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、気泡が入りにくい反応容器を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本形態に係る反応容器は、開口と、第1領域と、前記第1領域よりも前記開口に近い第2領域と、を有する容室と、前記第1領域の少なくとも一部を第1容室として封止可能であり、かつ、前記第2領域の少なくとも一部を第2容室として封止可能である蓋と、前記容室に収容された第1の液体と、を含み、前記開口から、前記第1の液体とは混和しない第2の液体が前記容室に導入される場合に、前記第1容室の容積をA、前記第2容室の容積をB、前記第1の液体の体積をC、前記第2の液体の体積をDとして、A<C+D<A+Bの関係を満たす。
【0009】
第1領域は容室の開口から相対的に遠い位置にあり、第2領域は容室の開口に相対的に近い位置にある。よって、第1容室は容室の開口から相対的に遠い位置にあり、第2容室は容室の開口に相対的に近い位置にある。
【0010】
本形態によれば、A<C+Dの関係を満たすので、蓋によって封止された第1容室を、第1の液体と第2の液体とで満たすことができる。したがって、第1容室に気泡が入りにくい反応容器を実現できる。
【0011】
また、本形態によれば、C+D<A+Bの関係を満たすので、第1の液体及び第2の液体は、蓋によって封止された第2容室からはあふれない。第2容室から第1の液体及び第2の液体があふれてしまうと、例えば、反応容器を熱サイクル装置に装着する前に、あふれた液体を拭き取る等の作業が必要となり反応に必要な作業が煩雑となってしまう。この点、本形態では、第2容室から第1の液体及び第2の液体があふれることがないため、反応に必要な作業を簡略化することができる。
【0012】
(2)この反応容器は、前記第1容室の形状は、長手方向を有する形状であってもよい。
【0013】
これによって、第1容室の中を第2の液体が移動する経路をある程度規定できる。したがって、例えば、反応容器中で第2の液体を重力によって移動させる方式の熱サイクル装置を用いて、第2の液体に対して熱サイクルを施しやすい。
【0014】
(3)この反応容器は、前記第2容室は、前記第1容室に対して前記長手方向側にあってもよい。
【0015】
これによって、重力の作用する方向を基準として上側に容室の開口を向けた場合に、開口から相対的に遠い第1領域に混入した気泡が、開口から相対的に近い第2領域へと移動しやすい。第1領域に気泡が入りにくくなれば、第1容室にも気泡が入りにくくなる。したがって、第1容室にさらに気泡が入りにくい反応容器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1(A)及び図1(B)は、第1実施形態に係る反応容器1の断面構造を模式的に表した図。
【図2】反応容器1に第2の液体40が導入された様子を模式的に表した図。
【図3】図3(A)及び図3(B)は、第2実施形態に係る反応容器2の断面構造を模式的に表した図。
【図4】反応容器2に第2の液体40が導入された様子を模式的に表した図。
【図5】図5(A)は、熱サイクル装置1000の蓋1050を閉じた状態を表す斜視図、図5(B)は、熱サイクル装置1000の蓋1050を開けた状態を表す斜視図。
【図6】熱サイクル装置1000の本体1010の分解斜視図。
【図7】図7(A)は、第1の配置における、図5(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図7(B)は、第2の配置における図5(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0018】
1.第1実施形態に係る反応容器
図1(A)及び図1(B)は、第1実施形態に係る反応容器1の断面構造を模式的に表した図である。図1(A)は、蓋20が容器本体300から取り外された状態、図1(B)は、蓋20が容器本体300に取り付けられた状態を表す。図2は、反応容器1に第2の液体40が導入された様子を模式的に表した図である。図1(A)、図1(B)及び図2において、矢印gは、重力の作用する方向を表す。
【0019】
第1実施形態に係る反応容器1は、開口14と、第1領域11と、第1領域11よりも開口14に近い第2領域12と、を有する容室10と、第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止可能であり、かつ、第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止可能である蓋20と、容室10に収容された第1の液体30と、を含み、開口14から、第1の液体30とは混和しない第2の液体40が容室10に導入される場合に、第1容室110の容積をA、第2容室120の容積をB、第1の液体30の体積をC、第2の液体40の体積をDとして、A<C+D<A+Bの関係を満たす。
【0020】
図1(A)及び図1(B)に示される例では、反応容器1は、容器本体300と蓋20とを含んで構成されている。
【0021】
容器本体300の外形形状は、任意の形状を有することができる。容器本体300の大きさや形状は、特に限定されないが、用途に応じ、例えば、収容される第1の液体30の量、熱伝導率、第1容室110及び第2容室120の形状、並びに、取り扱いの容易さの少なくとも1種を考慮して選択されてもよい。
【0022】
容器本体300及び蓋20の材質としては、特に限定されず、無機材料(例えば耐熱性ガラス(パイレックス(登録商標)))、及び有機材料(例えばポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂)を挙げることができ、これらの複合材料であってもよい。反応容器1を、PCRの反応容器(反応チップ)として使用する場合など、蛍光測定を伴う用途に使用する場合には、容器本体300は、自発蛍光の小さい材質で形成されることが望ましい。このような自発蛍光の小さい材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン等が挙げられる。なお、反応容器1をPCRの反応容器として用いる場合、反応容器1はPCRにおける加熱に耐えられる材質であることが好ましい。
【0023】
さらに、容器本体300及び蓋20の材質には、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、アニリンブラック、若しくは、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co又はCuの酸化物、Si、Ti、Ta、Zr又はCrの炭化物などの黒色物質等を配合することができる。容器本体300及び蓋20の材質に、このような黒色物質が配合されることにより、樹脂等の有する自発蛍光をさらに抑制することができる。また、反応容器1の外部から、第1容室110の内部を観察するような用途(例えば、リアルタイムPCRなど)に反応容器1を用いる場合には、必要に応じて、容器本体300及び蓋20の材質を透明なものとすることができる。なお、ここでの「透明」の程度は容器の使用目的に適する程度であればよい。例えば、視覚的な観察であれば内部が視認できる程度であればよい。リアルタイムPCRなどにおける蛍光測定であれば容器外部から反応液の蛍光が光学的に測定できる程度であればよい。またなお、反応容器1をPCRの反応チップとして使用する場合には、容器本体300及び蓋20の材質は、核酸やタンパク質の吸着が少なく、ポリメラーゼ等の酵素反応を阻害しない材質であることが好ましい。
【0024】
容器本体300には、容器本体300の内部に形成された空洞である容室10が設けられている。容室10は、開口14、第1領域11及び第2領域12を有している。容室10は、開口14を介して容器本体300の外部空間と連通するように構成されている。容室10の形状は、本項で述べられる他の条件を満たす限り任意である。第1実施形態に係る反応容器1においては、容室10の形状は、図1(A)及び図1(B)における水平断面の形状が円形であり、図1(A)及び図1(B)における垂直高さによって内径が異なる形状となっている。
【0025】
第1領域11は、容室10の中で開口14から相対的に遠い領域である。第2領域12は、容室10の中で開口14に相対的に近い領域である。すなわち、第1領域11は、第2領域12に比べて開口14から遠い領域であり、第2領域12は、第1領域11に比べて開口14から近い領域である。図1(A)及び図1(B)に示される例では、開口14から遠い側から開口14に向かって、急激に内径が大きくなりはじめる(内径の変化量が大きくなる)段差部分Xを境界にして、開口14から相対的に遠い領域が第1領域11、開口14から相対的に近い領域が第2領域12となっている。すなわち、図1(A)及び図1(B)に示される例では、第2領域12は第1領域11よりも内径が大きくなっている。第1領域11と第2領域12との体積比率は、本項で述べられる他の条件を満たす限り任意である。
【0026】
容室10には、第1の液体30が収容されている。第1の液体30は、第2の液体40(詳細は後述される)とは混和しない液体である。第1の液体30としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル又はパラフィンオイルを使用できる。
【0027】
蓋20は、容器本体300に取り付け可能に構成されている。蓋20は、容器本体300の容室10と連通する開口14に蓋20の一部を挿入して取り付けられる。図1(A)及び図1(B)に示される例では、蓋20は、容器本体300の容室10に嵌め込まれる栓として構成されている。蓋20としてはこれに限らず、例えば、スクリューキャップ構造を有し、容器本体300に螺合されることにより容器本体300に取り付けられてもよい。また、蓋20は、容器本体300から取り外し可能に構成されている。
【0028】
蓋20は、容室10の第1領域11の少なくとも一部(すなわち、第1領域11の一部又は全部)を第1容室110として封止可能に構成されている。また、蓋20は、容室10の第2領域12の少なくとも一部(すなわち、第2領域12の一部又は全部)を第2容室120として封止可能に構成されている。すなわち、蓋20は、容室10の第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止し、かつ、容室10の第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する封止状態と、容室10を封止しない(容室10が容器本体300の外部空間と連通する)非封止状態とを切り換え可能な封止機構の一部として構成されている。
【0029】
封止機構は、容室10の第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止する第1封止部210と、第2封止部220で容室10の第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する第2封止部220とを含んで構成されている。第1封止部210は、第1容室110に気泡が流入しにくいように、気密性の高い構造であることが好ましい。第2封止部220は、第2容室120に収容される液体が漏れ出しにくいように、液密性の高い構造であることが好ましい。
【0030】
第1実施形態に係る反応容器1においては、封止機構は、容器本体300と蓋20との組み合わせで構成されている。図1(A)及び図1(B)に示される例では、蓋20の一部が開口14から容室10の中へ挿入されることによって、第1封止部210で容室10の第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止し、かつ、第2封止部220で容室10の第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する。
【0031】
図1(A)及び図1(B)に示される例では、蓋20の、容室10に挿入される側の先端部分22は、図1(A)及び図1(B)における水平断面の形状が円形であり、先端に近くなるほど外径が小さくなるテーパー形状を有している。したがって、蓋20の先端部分22は、テーパー栓として機能する。第1封止部210は、蓋20の先端部分22が容室10の第1領域11の内壁面(具体的には段差部分X)と嵌合することによって、容室10の第1領域11の少なくとも一部の領域を封止する。その結果、第1封止部210によって封止された領域(すなわち、容室10の第1領域11の少なくとも一部の領域)が第1容室110を形成する。すなわち、蓋20の先端部分22と、容室10の第1領域11の内壁面とで区画された領域が第1容室110となる。
【0032】
図1(A)及び図1(B)に示される例では、蓋20の中腹部分は、図1(A)及び図1(B)における水平断面の形状が円形であり、一部に外径が局所的に大きくなる凸部24を有している。また、図1(A)及び図1(B)に示される例では、容室10は、開口14近傍の一部に、内径が局所的に大きくなる凹部16を有している。したがって、第2封止部220は、蓋20の凸部24と容室10の凹部16とが嵌合することによって、容室10の第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する。すなわち、蓋20の先端部分22と、容室10の第2領域12の内壁面とで区画された領域が第2容室120となる。また、蓋20の凸部24と容室10の凹部16とが嵌合することによって、容器本体300と蓋20との位置関係が固定される。
【0033】
第1容室110及び第2容室120の形状は、特に限定されない。第1容室110の形状は、例えば、長手方向を有する形状であってもよい。第1実施形態に係る反応容器1においては、第1容室110は、容器本体300の中心軸に沿う方向を長手方向とする細長い略円柱状に構成されている。また例えば、第1容室110の内径を2mm〜2.5mm程度、第1容室110の長手方向における長さを15mm〜25mm程度としてもよい。
【0034】
第1容室110は、第2の液体40を導入した場合に、対向する内壁に沿って第2の液体40が移動するように形成されていることが好ましい。ここで、第1容室110の「対向する内壁」とは、第1容室110の壁面の、向かい合う位置関係にある2つの領域を意味する。「沿って」とは、第2の液体40と第1容室110の壁面との距離が近い状態を意味し、第2の液体40が第1容室110の壁面に接触する状態を含む。したがって、「対向する内壁に沿って第2の液体40が移動する」とは、「第1容室110の壁面の、向かい合う位置関係にある2つの領域の両方に対して距離が近い状態で、第2の液体40が移動する」ことを意味する。換言すると、第1容室110の対向する2つの内壁間の距離は、第2の液体40が該内壁に沿って移動する程度の距離である。
【0035】
第1容室110がこのような形状であると、第1容室110内を第2の液体40が移動する方向を規制できるので、第1容室110内を第2の液体40が移動する経路をある程度規定できる。これにより、第1容室110内を第2の液体40が移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。例えば、「3.反応容器の使用例」の項で後述される熱サイクル装置1000を用いて第1容室110内に温度の異なる領域が設けられるように反応容器1を温度制御する場合には、第1容室110の対向する2つの内壁間の距離は、第2の液体40に対して施される熱サイクル条件のバラツキが、所望の精度を満たせる程度に小さいことが好ましい。つまり、第1容室110内を第2の液体40が移動する時間のバラツキによって生じる反応の結果のバラツキが小さいこと、すなわち、反応の結果が所望の精度を満たせる程度であることが好ましい。より具体的には、第1容室110の対向する2つの内壁間の第2の液体40が移動する方向に対して垂直な方向における距離が、第2の液体40の液滴が2つ以上入らない程度であることが望ましい。
【0036】
また、第1容室110が長手方向を有する細長い形状であると、第1容室110の体積に対して、第1容室110の表面積の割合が大きくなるので、例えば、第1容室110内に第1の液体30が充填された場合に、熱の伝導の効率がよくなり、第1の液体30の温度調節を容易化することができる。
【0037】
第2の液体40は、第1の液体30とは混和しない液体である。第2の液体40としては、例えば、水を媒体として所望の反応に必要な酵素や薬品を含んだ試薬と被検液(検体を含む液体)の混合液を使用できる。反応容器1をPCRに用いる場合には、第2の液体40には、標的核酸を増幅するための酵素及びプライマーと、増幅産物を検出するための蛍光プローブのうち少なくとも一つが含まれていてもよい。第1実施形態においては、第2の液体40には、プライマー、酵素、蛍光プローブ及び検体の全てが含まれている。これにより、後述される熱サイクル装置1000を用いて、PCRを行うことができる。試薬と被検液とは、混合された状態(すなわち第2の液体40の状態)で反応容器1に導入されてもよい。予め試薬と第1の液体30とが導入された状態の反応容器1に被検液を導入することによって、試薬と被検液とを混合してもよい。
【0038】
第2の液体40は、第1の液体30とは比重が異なる液体であってもよい。図2に示される例では、第2の液体40は、第1の液体30よりも比重が大きい液体である。これにより、第1容室110内での第2の液体40の位置を、重力の作用する方向における下方に制御することができる。なお、第2の液体40が第1の液体30よりも比重が小さい液体である場合には、第1容室110内での第2の液体40の位置を、重力の作用する方向における上方に制御することができる。
【0039】
第1実施形態に係る反応容器1は、開口14から、第2の液体40が容室10に導入される場合に、第1容室110の容積をA、第2容室120の容積をB、第1の液体30の体積をC、第2の液体40の体積をDとして、A<C+D<A+Bの関係を満たす。第1容室110の容積Aは、蓋20が容器本体300に取り付けられた状態における第1容室110の容積である。第2容室120の容積Bは、蓋20が容器本体300に取り付けられた状態における第2容室120の容積である。
【0040】
第1実施形態に係る反応容器1によれば、A<C+Dの関係を満たすので、図2に示されるように、第1封止部210によって封止された第1容室110を、第1の液体30と第2の液体40とで満たすことができる。したがって、第1容室110に気泡が入りにくい反応容器1を実現できる。A<C+Dの関係を満たすためには、例えば、A<Cの関係であってもよい。また、A≧Cの関係であってもA<C+Dの関係を満たせばよい。
【0041】
また、第1実施形態に係る反応容器1によれば、C+D<A+Bの関係を満たすので、図2に示されるように、第1の液体30及び第2の液体40は、第2封止部220によって封止された第2容室120からはあふれない。したがって、例えば、第2容室120からあふれた第2の液体40を拭き取ったり、第2の液体40を受けるための構造を反応容器1にさらに設けたりする必要がない。よって、簡素な構造の反応容器1を用いて、簡単な作業により熱サイクル等の反応を行うことができる。
【0042】
第2の液体40の体積は、第1の液体30の中に液滴として存在できる体積であることが好ましい。液滴とは、自由表面で囲まれた液体である。すなわち、第2の液体40が液滴として存在している場合には、第2の液体40は、その表面張力によっては、第1容室110の内壁には付着していない。したがって、第2の液体40は、第1容室110内を容易に移動できる。これにより、後述される熱サイクル装置1000を用いて、第2の液体40に対して容易に熱サイクルを施すことができる。
【0043】
第1実施形態に係る反応容器1において、第2の液体40の体積は、1pl以上10μl以下であってもよい。第2の液体40の体積が1pl以上10μl以下であることにより、第2の液体40が液滴として容易に存在することができる。また、第1実施形態において第2の液体40の体積は、1μl以上μ3l以下であってもよい。第2の液体40の体積が1μl以上3μl以下であることにより、第2の液体40が液滴として容易に存在することができる。また、例えば、第1容室110の内径が2mm〜2.5mm程度である場合には、第2の液体40の体積が1μl以上2.5μl以下であることがさらに好ましい。これによって、対向する内壁に沿って第2の液体40を移動させるのに適した大きさの液滴とすることができる。
【0044】
第1実施形態に係る反応容器1において、第1容室110の内壁は、撥水性を有していてもよい。図1(A)及び図1(B)に示される例では、容器本体300の容室10の内壁及び蓋20が撥水性を有している。撥水性を有している材質としては、例えば、ポリプロピレンが挙げられる。第1実施形態においては、容器本体300及び蓋20は、ポリプロピレンで形成されている。
【0045】
第1容室110の内壁が、撥水性を有していることにより、第2の液体40が特に水を媒体とした液体である場合に、第2の液体40が第1容室110の壁面に付着することを抑制できるので、第2の液体40が第1容室110内を容易に移動できる。これにより、後述される熱サイクル装置1000を用いて、第2の液体40に対して容易に熱サイクルを施すことができる。
【0046】
第1実施形態に係る反応容器1において、第2容室120は、第1容室110に対して、第1容室110の長手方向側にあってもよい。これによって、重力の作用する方向を基準として上側に容室10の開口14を向けた場合に、開口14から相対的に遠い第1領域11に混入した気泡が、開口14から相対的に近い第2領域12へと移動しやすい。第1領域11に気泡が入りにくくなれば、第1容室110にも気泡が入りにくくなる。したがって、第1容室110にさらに気泡が入りにくい反応容器1を実現できる。
【0047】
2.第2実施形態に係る反応容器
図3(A)及び図3(B)は、第2実施形態に係る反応容器2の断面構造を模式的に表した図である。図3(A)は、蓋20aが容器本体300aから取り外された状態、図3(B)は、蓋20aが容器本体300aに取り付けられた状態を表す。図4は、反応容器2に第2の液体40が導入された様子を模式的に表した図である。図3(A)、図3(B)及び図4において、矢印gは、重力の作用する方向を表す。なお、本項においては、第1実施形態に係る反応容器1と相違する構成を中心に説明し、反応容器1と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0048】
第2実施形態に係る反応容器2は、開口14と、開口14から相対的に遠い第1領域11と、開口14から相対的に近い第2領域12と、を有する容室10aと、第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止可能であり、かつ、第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止可能である蓋20aと、容室10aに収容された第1の液体30と、を含み、開口14から、第1の液体30とは混和しない第2の液体40が容室10aに導入される場合に、第1容室110の容積をA、第2容室120の容積をB、第1の液体30の体積をC、第2の液体40の体積をDとして、A<C+D<A+Bの関係を満たす。
【0049】
図3(A)及び図3(B)に示される例では、反応容器2は、容器本体300aと蓋20aとを含んで構成されている。容器本体300a及び蓋20aの材質は、それぞれ第1実施形態に係る反応容器1の容器本体300及び蓋20と同様である。
【0050】
容器本体300aには、容器本体300aの内部に形成された空洞である容室10aが設けられている。容室10aには、第1の液体30が収容されている。容室10aは、開口14、第1領域11及び第2領域12を有している。容室10aは、開口14を介して容器本体300aの外部空間と連通するように構成されている。第2実施形態に係る反応容器2においては、容室10aの形状は、図3(A)及び図3(B)における水平断面の形状が円形であり、図3(A)及び図3(B)における垂直高さによって内径が異なる形状となっている。
【0051】
第1領域11は、容室10aの中で開口14から相対的に遠い領域である。第2領域12は、容室10aの中で開口14から相対的に近い領域である。すなわち、第1領域11は、第2領域12に比べて開口14から遠い領域であり、第2領域12は、第1領域11に比べて開口14から近い領域である。図3(A)及び図3(B)に示される例では、内径が一部小さくなる狭窄部分Yを境界にして、開口14から相対的に遠い領域が第1領域11、開口14から相対的に近い領域が第2領域12となっている。
【0052】
蓋20aは、容器本体300aに取り付け可能に構成されている。蓋20aは、容器本体300aの容室10aと連通する開口14を覆うように取り付けられる。図3(A)及び図3(B)に示される例では、蓋20aは、容器本体300aの容室10aに嵌め込まれる栓として構成されている。また、蓋20aは、容器本体300aから取り外し可能に構成されている。
【0053】
蓋20aは、容室10aの第1領域11の少なくとも一部(すなわち、第1領域11の一部又は全部)を第1容室110として封止可能に構成されている。また、蓋20aは、容室10aの第2領域12の少なくとも一部(すなわち、第2領域12の一部又は全部)を第2容室120として封止可能に構成されている。すなわち、蓋20aは、容室10aの第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止し、かつ、容室10aの第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する封止状態と、容室10aを封止しない非封止状態とを切り換え可能な封止機構の一部として構成されている。
【0054】
第2実施形態に係る反応容器2においては、封止機構は、容器本体300aと蓋20aとの組み合わせで構成されている。図3(A)及び図3(B)に示される例では、蓋20aが、その一部を開口14から容室10aの中へ挿入されることによって、第1封止部210aで容室10aの第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止し、かつ、第2封止部220aで容室10の第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する。
【0055】
図3(A)及び図3(B)に示される例では、蓋20aの先端部分22aは、図3(A)及び図3(B)における水平断面の形状が円形であり、先端に近くなるほど外径が小さくなるテーパー形状を有している。したがって、蓋20aの先端部分22aは、テーパー栓として機能する。第1封止部210aは、蓋20aの先端部分22aが容室10の狭窄部分Yの内壁面と嵌合することによって、容室10aの第1領域11の少なくとも一部を第1容室110として封止する。すなわち、蓋20aの先端部分22aと、容室10の第1領域11の内壁面とで区画された領域が第1容室110となる。
【0056】
図3(A)及び図3(B)に示される例では、蓋20aの中腹部分は、図3(A)及び図3(B)における水平断面の形状が円形であり、一部の外周にOリング26が設けられている。したがって、第2封止部220aは、蓋20aのOリング26と容室10aの第2領域12の内壁面とが密着することによって、容室10aの第2領域12の少なくとも一部を第2容室120として封止する。すなわち、蓋20aの中腹部分と、Oリング26と、容室10の第2領域12の内壁面とで区画された領域が第2容室120となる。
【0057】
図3(A)及び図3(B)に示される例では、蓋20aのうちOリング26よりも先端から遠い位置に、雄螺子28が設けられている。また、容室10aの開口14近傍には、雌螺子18が設けられている。したがって、蓋20aの雄螺子28と、容室10aの雌螺子18とが螺合することによって、容器本体300aと蓋20aとの位置関係が固定される。
【0058】
第1容室110及び第2容室120の形状は、特に限定されない。第1容室110の形状は、例えば、長手方向を有する形状であってもよい。第2実施形態に係る反応容器2においては、第1容室110は、容器本体300aの中心軸に沿う方向を長手方向とする細長い円柱状に構成されている。これによって、第1容室110の中を第2の液体40が移動する経路をある程度規定できる。したがって、反応容器2中で第2の液体40を重力によって移動させる方式の熱サイクル装置(例えば、後述される熱サイクル装置1000)を用いて、第2の液体40に対して熱サイクルを施しやすい。
【0059】
第2実施形態に係る反応容器2は、開口14から、第2の液体40が容室10aに導入される場合に、第1容室110の容積をA、第2容室120の容積をB、第1の液体30の体積をC、第2の液体40の体積をDとして、A<C+D<A+Bの関係を満たす。第1容室110の容積Aは、蓋20aが容器本体300aに取り付けられた状態における第1容室110の容積である。第2容室120の容積Bは、蓋20aが容器本体300aに取り付けられた状態における第2容室120の容積である。
【0060】
第2実施形態に係る反応容器2によれば、A<C+Dの関係を満たすので、図4に示されるように、第1封止部210aによって封止された第1容室110を、第1の液体30と第2の液体40とで満たすことができる。したがって、第1容室110に気泡が入りにくい反応容器2を実現できる。
【0061】
また、第2実施形態に係る反応容器2よれば、C+D<A+Bの関係を満たすので、図4に示されるように、第1の液体30及び第2の液体40は、第2封止部220aによって封止された第2容室120からはあふれない。
【0062】
第2実施形態に係る反応容器2において、第1容室110の内壁は、撥水性を有していてもよい。図3(A)及び図3(B)に示される例では、容器本体300aの容室10aの内壁及び蓋20aが撥水性を有している。第2実施形態においては、容器本体300a及び蓋20aは、ポリプロピレンで形成されている。
【0063】
第1容室110の内壁が、撥水性を有していることにより、第2の液体40が特に水を媒体とした液体である場合に、第2の液体40が第1容室110の壁面に付着することを抑制できるので、第2の液体40が第1容室110内を容易に移動できる。これにより、後述される熱サイクル装置1000を用いて、第2の液体40に対して容易に熱サイクルを施すことができる。
【0064】
第2実施形態に係る反応容器2において、第2容室120は、第1容室110に対して、第1容室110の長手方向側にあってもよい。これによって、重力の作用する方向を基準として上側に容室10aの開口14を向けた場合に、開口14から相対的に遠い第1領域11に混入した気泡が、開口14から相対的に近い第2領域12へと移動しやすい。第1領域11に気泡が入りにくくなれば、第1容室110にも気泡が入りにくくなる。したがって、第1容室110にさらに気泡が入りにくい反応容器2を実現できる。
【0065】
3.反応容器の使用例
次に、本実施形態に係る反応容器の使用例について説明する。以下においては、第1実施形態に係る反応容器1を用い、図2に示されるように、第1容室110に導入された第2の液体40に対して、熱サイクル装置によって熱サイクルを施す場合を例にとり説明する。また、第1の液体30が、第2の液体40よりも比重が小さい液体である場合を例にとり説明する。なお、第2実施形態に係る反応容器2についても同様に使用することが可能である。
【0066】
まず、熱サイクル装置の一例について説明する。本実施形態の熱サイクル装置1000は、反応液(本実施形態においては第2の液体40)と混和せず反応液とは比重が異なる液体(本実施形態においては第1の液体30)を充填した反応容器の中に液滴の状態で含まれる反応液を、反応容器中のある温度領域と、温度の異なる他の温度領域とを往復移動させることによって熱サイクルを実現する装置である。
【0067】
図5(A)は、熱サイクル装置1000の蓋1050を閉じた状態を表す斜視図、図5(B)は、熱サイクル装置1000の蓋1050を開けた状態を表す斜視図である。図6は、熱サイクル装置1000の本体1010の分解斜視図である。図7(A)は、第1の配置における、図5(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図7(B)は、第2の配置における図5(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図である。図7(A)及び図7(B)において、白抜き矢印は本体1010の回転方向、矢印gは重力の作用する方向を表す。
【0068】
図5(A)及び図5(B)並びに図6に示される熱サイクル装置1000は、反応容器1を装着する装着部1011と、装着部1011に反応容器1を装着した場合に、反応容器1の第1容室110に対して、第2の液体40が移動する方向(本実施形態においては、第1容室110の長手方向)に温度勾配を形成する温度勾配形成部1030と、装着部1011及び温度勾配形成部1030を、水平成分を有する方向の軸である同一の回転軸Rで回転させる駆動機構1020と、を含んでいる。
【0069】
図5(A)及び図5(B)に示される例では、熱サイクル装置1000は、本体1010と駆動機構1020とを含んで構成されている。図6に示されるように、本体1010は、装着部1011及び温度勾配形成部1030を含んで構成されている。
【0070】
装着部1011は、反応容器1を装着する構造である。図5(B)及び図6に示される例では、熱サイクル装置1000の装着部1011は、反応容器1を差し込んで装着するスロット構造である。図6に示される例では、装着部1011は、後述される、第1加熱部1012の第1ヒートブロック1012b、スペーサー1014及び第2加熱部1013の第2ヒートブロック1013bを貫通する穴に反応容器1を差し込む構造となっている。図5(B)に示される例では、20個の装着部1011が本体1010に設けられている。
【0071】
温度勾配形成部1030は、装着部1011に反応容器1を装着した場合に、反応容器1の第1容室110に対して、第2の液体40が移動する方向に温度勾配を形成する。ここで、「温度勾配を形成する」とは、所定の方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。したがって、「第2の液体40が移動する方向に温度勾配を形成する」とは、第2の液体40が移動する方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。「所定の方向に沿って温度が変化する状態」は、例えば、所定の方向に沿って温度が単調に高く又は低くなっていてもよいし、所定の方向に沿って、温度が高くなる変化から低くなる変化へ、又は、低くなる変化から高くなる変化へ、途中で変化していてもよい。図6に示される例では、温度勾配形成部1030は、第1加熱部1012及び第2加熱部1013を含んで構成されている。また、第1加熱部1012と第2加熱部1013との間にはスペーサー1014が設けられていてもよい。熱サイクル装置1000の本体1010においては、第1加熱部1012、第2加熱部1013及びスペーサー1014は、その周囲をフランジ1016、底板1017及び固定板1019で固定されている。
【0072】
第1加熱部1012は、装着部1011に反応容器1を装着した場合に、第1容室110の第1の温度領域1111を第1の温度に加熱する。図7(A)及び図7(B)に示される例では、第1加熱部1012は、本体1010において、第1容室110の第1の温度領域1111を加熱する位置に配置されている。
【0073】
図6に示される例では、第1加熱部1012は、熱を発生させる機構としての第1ヒーター1012aと、発生した熱を反応容器1に伝える部材としての第1ヒートブロック1012bを含んで構成されている。熱サイクル装置1000においては、第1ヒーター1012aはカートリッジヒーターであり、導線1015によって図示しない外部電源に接続される。
【0074】
第2加熱部1013は、装着部1011に反応容器1を装着した場合に、第1容室110の第2の温度領域1112を、第1の温度とは異なる第2の温度に加熱する。図7(A)及び図7(B)に示される例では、第2加熱部1013は、本体1010において、反応容器1の第2の温度領域1112を加熱する位置に配置されている。第2加熱部1013は、第2ヒーター1013a及び第2ヒートブロック1013bを含んで構成されている。第2加熱部1013の構成は、加熱される第1容室110の領域及び加熱する温度が第1加熱部1012と異なる以外は、第1加熱部1012と同様である。
【0075】
第1加熱部1012及び第2加熱部1013の温度は、図示しない温度センサー及び後述される制御部によって制御されてもよい。
【0076】
駆動機構1020は、装着部1011及び温度勾配形成部1030を、水平成分を有する方向の軸である同一の回転軸Rで回転させる機構である。「水平成分を有する方向」は、垂直成分(重力の作用する方向に対して平行な成分)と水平成分(重力の作用する方向に対して垂直な成分)とのベクトル和で表した場合に、水平成分を有する方向である。本実施形態においては、駆動機構1020は図示しないモーター及び駆動軸を含み、駆動軸と本体1010のフランジ1016とが接続されて構成されている。駆動機構1020のモーターを動作させると、駆動軸を回転軸Rとして本体1010が回転される。
【0077】
熱サイクル装置1000は、図示しない制御部を含んでいてもよい。制御部は、駆動機構1020及び温度勾配形成部1030のうち、少なくとも1つを制御する。制御部は、専用回路により実現して後述される制御を行うように構成されていてもよい。また、制御部は、例えばCPU(Central Processing Unit)がROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。
【0078】
熱サイクル装置1000は、蓋1050を含んでいてもよい。図5(A)並びに図7(A)及び図7(B)に示される例では、蓋1050は、装着部1011を覆うように設けられている。
【0079】
図7(A)に示されるように、第1の配置は、反応容器1の第1容室110のうち蓋20に相対的に遠い側の端部が重力の作用する方向における最下点となる配置である。すなわち、第1の配置は、装着部1011に反応容器1を装着した場合に、第1容室110の第1の温度領域1111を、重力の作用する方向における第1容室110の最下部に位置させる配置である。図7(A)に示される例では、第1の配置において、第1の液体30よりも比重が大きい第2の液体40は第1の温度領域1111に存在する。したがって、第2の液体40は第1の温度の下に置かれる。
【0080】
図7(B)に示されるように、第2の配置は、反応容器1の第1容室110のうち蓋20に相対的に近い側の端部が重力の作用する方向における最下点となる配置である。すなわち、第2の配置は、装着部1011に反応容器1を装着した場合に、第1容室110の第2の温度領域1112を、重力の作用する方向における第1容室110の最下部に位置させる配置である。図7(B)に示される例では、第2の配置において、第1の液体30よりも比重が大きい第2の液体40は第2の温度領域1112に存在する。したがって、第2の液体40は第2の温度の下に置かれる。
【0081】
このように、駆動機構1020が、装着部1011及び温度勾配形成部1030を、第1の配置と、第1の配置とは異なる第2の配置との間で回転させることによって、第2の液体40に対して熱サイクルを施すことができる。
【0082】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【0083】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0084】
1,2 反応容器、10,10a 容室、11 第1領域、12 第2領域、14 開口、16 凹部、18 雌螺子、20,20a 蓋、22,22a 先端部分、24 凸部、26 Oリング、28 雄螺子、30 第1の液体、40 第2の液体、110 第1容室、120 第2容室、210,210a 第1封止部、220,220a 第2封止部、300,300a 容器本体、1000 熱サイクル装置、1010 本体、1011 装着部、1012 第1加熱部、1012a 第1ヒーター、1012b 第1ヒートブロック、1013 第2加熱部、1013a 第2ヒーター、1013b 第2ヒートブロック、1014 スペーサー、1015 導線、1016 フランジ、1017 底板、1019 固定板、1020 駆動機構、1021 軸受け、1030 温度勾配形成部、1050 蓋、1111 第1の温度領域、1112 第2の温度領域、R 回転軸、X 段差部分、Y 狭窄部分

【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口と、第1領域と、前記第1領域よりも前記開口に近い第2領域と、を有する容室と、
前記第1領域の少なくとも一部を第1容室として封止可能であり、かつ、前記第2領域の少なくとも一部を第2容室として封止可能である蓋と、
前記容室に収容された第1の液体と、
を含み、
前記開口から、前記第1の液体とは混和しない第2の液体が前記容室に導入される場合に、
前記第1容室の容積をA、前記第2容室の容積をB、前記第1の液体の体積をC、前記第2の液体の体積をDとして、
A<C+D<A+B
の関係を満たす、反応容器。
【請求項2】
請求項1に記載の反応容器において、
前記第1容室の形状は、長手方向を有する形状である、反応容器。
【請求項3】
請求項2に記載の反応容器において、
前記第2容室は、前記第1容室に対して前記長手方向側にある、反応容器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−239441(P2012−239441A)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−114414(P2011−114414)
【出願日】平成23年5月23日(2011.5.23)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】