密閉型反応容器及び反応検出装置
【課題】試料への試薬の添加から分析までの全工程を密閉された系において行なうことができる密閉型反応容器を提供する。
【解決手段】２つのシリンジ４ａ，４ｂを備えた加圧・吸引エアシリンジ４が設けられている。加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ａ，４ｂの出入口は相反する方向に吸引及び吐出を行なうように配置されている。両シリンジ４ａ，４ｂのピストンは連結されて１つのピストン４ｃを共有しており、シリンジ４ａが吐出のときにシリンジ４ｂは吸引となり、シリンジ４ａが吸引のときにシリンジ４ｂは吐出となる。シリンジ４ａの出入口からシリンジ４ｂの出入口までが反応流路８によって接続されており、反応流路８は両端が閉じられた密閉型の流路となっている。反応流路８上に混合室２及び反応部６が設けられている。
【解決手段】２つのシリンジ４ａ，４ｂを備えた加圧・吸引エアシリンジ４が設けられている。加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ａ，４ｂの出入口は相反する方向に吸引及び吐出を行なうように配置されている。両シリンジ４ａ，４ｂのピストンは連結されて１つのピストン４ｃを共有しており、シリンジ４ａが吐出のときにシリンジ４ｂは吸引となり、シリンジ４ａが吸引のときにシリンジ４ｂは吐出となる。シリンジ４ａの出入口からシリンジ４ｂの出入口までが反応流路８によって接続されており、反応流路８は両端が閉じられた密閉型の流路となっている。反応流路８上に混合室２及び反応部６が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に反応試薬を添加してその反応を観察するための反応容器及びその反応容器を用いて試料の反応を検出する反応検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば遺伝子診断等の生化学分析では、コンタミネーションが発生すると分析結果に大きな影響を与える。コンタミネーションを防止するためには、クリーンな環境下で作業を行なうことにより外部からその分析系に試料の反応に影響を与える物質が浸入することを防止し、さらには分析系から外部に試料や試薬等が飛散することを防止する必要がある。分析系から外部に試料や試薬等が飛散することを防止する必要があるのは、飛散した物質が環境を汚染するとともに、周辺の機材等に付着し、付着した物質が次の分析時に分析系内に浸入する虞があるからである。
【０００３】
従来は、コンタミネーションを防止するために、クリーンな環境下でピペットを用いて試料に順次試薬を添加する作業を行なっていた。また、全工程を自動で行なう分析装置を用いる場合には、分析装置全体を密閉構造にするか、試薬添加後の試料の反応を観察する反応部を密閉構造にする手法が採られている。
【０００４】
特に生化学分野においては試料が微量であることが多いため、各種試薬を収容する試薬室、試料と試薬を混合する混合室、試料と試薬の反応を観察する反応部が設けられ、それらが流路によって接続された微細反応系を用いることが一般的である。その場合、例えば試料に試薬を添加した後の反応液を混合室から反応部に送液する際は、混合室側から空気圧を利用して反応液を反応部側に押し込むが、反応部側では微細流路の内部に存在していた空気を放出するために開放しておく必要があり、反応部側を完全に密閉しておくことはできない。そのため、コンタミネーションの原因となる物質の浸入又は飛散を防止するために反応部側にフィルタを設けるなどの処置がとられているが、この方法では分析系を完全な密閉系とすることは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、試料への試薬の添加から分析までの全工程を密閉された系において行なうことができる密閉型反応容器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】
【０００６】
本発明の密閉型反応容器は、試料と試薬を混合する混合室と、混合室の底部に流路で接続された反応室と、２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が混合室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が反応室の混合室と接続されている部分とは異なる部分に流路で接続された加圧・吸引エアシリンジと、を含み、外部とは遮断された密閉空間となっている密閉型反応流路を備えたものである。
【０００７】
混合室の一例は予め試薬が収容されており、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっているものである。
ここで、セプタムとは、混合室の上部開口に設けられ、混合室を封止して密閉するための弾性材料からなる部材である。このような部材は、試料を注入するのに用いられるピペットを突き刺すことによって開けられた穴を弾性によって塞ぐことができるので、試料注入後も混合室内を密閉することができる。
【０００８】
本発明の密閉型反応容器の好ましい第１の実施形態は、容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、混合室は予め第２の試薬が収容されているものである。
【０００９】
また、本発明の密閉型反応容器の好ましい第２の実施形態は、容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、試料注入容器と混合室の間に挿入された試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第２の試薬が収容され、該試薬室の上部が試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が混合室の上部に接続されているものである。
【００１０】
第２の実施形態では、混合室には予め試薬が収容されていてもよいし収容されていなくてもよい。混合室に予め第３の試薬が収容されていれば、試料にさらにもう１種類の試薬を混合できる。
【００１１】
また、好ましい第３の実施形態は、容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路と、容器形状を有し予め第２試薬が収容され、該容器の底部が混合室の上部に流路で接続されている試薬室、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試薬室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試薬室が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第３の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第３の密閉型反応流路と、をさらに備えているものである。
【００１２】
上記実施形態において、試料注入容器と混合室の間に挿入された他の試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第３の試薬が収容され、該容器の上部が試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が混合室の上部に接続されていてもよい。
【００１３】
本発明の密閉型反応容器は、全反応流路が１つのチップ内に形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の反応検出装置は、本発明の密閉型反応容器であって各反応流路が１つのチップ内に形成されている密閉型反応容器を装着する装着部と、装着部に装着された密閉型反応容器の混合室、反応室、試料注入容器及び試薬室のうちの少なくとも１つの温度制御を行う温度調節部と、反応室における反応を検出する検出器と、を備えているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密閉型反応容器においては、混合室、反応室及び加圧・吸引エアシリンジを備えて密閉型の反応流路を構成しているので、試料と試薬の混合や試薬と混合された試料の反応室への送液を密閉系の中で行なうことができ、試料の反応に影響を与える物質の外部からの侵入や外部への試薬又は試料の飛散をなくしてコンタミネーションを防止することができる。
また、加圧・吸引エアシリンジの一方のシリンジの出入口から他方の出入口までを密閉型の流路として構成しているので、加圧・吸引エアシリンジのピストンが一方のシリンジ側に移動して流路の一端側で加圧になると同時に流路の他端側では吸引となり、流路内のどの位置においても圧力が一定となる。したがって、混合室から反応室に反応液を送液する際は試料に対して高い圧力をかけなくても容易に反応液の送液を行なうことができ、微量の送液も容易に制御できる。
【００１６】
第１、第２の実施形態では、試料注入容器において試料と第１試薬とが混合された後、混合室において試料と第１試薬の混合液にさらに第２試薬が混合される。これにより、外部から新たに試薬を注入することなく密閉系において試料に少なくとも２種類の試薬を混合して測定できる。
【００１７】
第３の実施形態でも、外部から試薬を注入することなく密閉系においてより多くの種類の試薬を試料に混合することができる。
【００１８】
第３の実施形態において、試料注入容器と混合室の間に第３の試薬が収容された試薬室をさらに備えた場合には、密閉系において試料に混合する試薬の種類をさらに増加させることができる。
【００１９】
全反応流路が１つのチップ内に形成されていれば、該密閉型の反応容器が持ち運びやすくなり、また反応室に光を照射して試料の反応を蛍光検出によって測定する測定装置への導入が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明にかかる密閉型反応容器の一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は密閉型反応容器の一実施例を概略的に示す流路構成図である。
２つのシリンジ４ａ，４ｂを備えた加圧・吸引エアシリンジ４はそのシリンジ４ａ，４ｂの出入口が相反する方向に吸引及び吐出を行なうように配置されている。両シリンジ４ａ，４ｂは連結された１つのピストン４ｃを共有しており、シリンジ４ａが吐出のときにシリンジ４ｂは吸引となり、シリンジ４ａが吸引のときにシリンジ４ｂは吐出となる。シリンジ４ａの出入口からシリンジ４ｂの出入口までが反応流路８によって接続されており、反応流路８は両端が閉じられ途中にも開口をもたない密閉型の流路となっている。
【００２１】
反応流路８上には混合室２及び反応部６が設けられている。混合室２は容器形状を有し、上面が弾性材料からなるセプタム２ａにより封止されている。試料はピペット等によりセプタム２ａを介して混合室２ａ内に注入されるようになっている。混合室２の上部は流路を介して加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ａの出入口に接続され、底部は流路を介して反応部６の一端に接続されている。混合室２内には試薬３が予め収容されている。
【００２２】
反応部６は密閉された容器形状を有する反応室６ａを備えている。なお、図では単なる円で示している。反応室６ａには特定の試料と反応する物質（プローブ）が複数個固定されている。反応部６の他端は加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ｂの出入口に流路を介して接続されている。反応室６ａは試料とプローブとの反応を光学的に観察できるように測定する波長光に対して透明な材質で構成されている。
【００２３】
この反応容器を用いた分析方法を以下に説明する。
この反応容器を用いて分析するにあたり、反応室６ａに光を照射する光源、反応室６ａからの光を検出する光検出器及び反応室６ａの温度を調節するための温度調節機構のほか、加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃを駆動するシリンジ駆動部を備えた分析装置を用いるが、分析装置については後述する。
【００２４】
例えば血液などの試料をピペットを用いてセプタム２ａから混合室２に注入する。混合室２には試薬３が予め収容されている。加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃを一定範囲内で細かく往復運動させて混合室２内を攪拌して試料と試薬３とを混合して反応溶液とする。
【００２５】
その後、加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃをシリンジ４ａ側に押し込み、混合室２内の反応溶液を反応部６の反応室６ａに送る。反応室６ａにはプローブが予め固定されており、加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃを一定範囲内で細かく往復運動させることにより、反応溶液とプローブとを攪拌反応させる。このとき、反応室６ａは図示されていない温度調節機構によって加熱等の反応処理が施される。
【００２６】
この実施例の反応容器は、密閉された反応流路８内において試料と試薬の混合、及びその混合溶液からなる反応溶液の反応部６への送液を行なうようになっているので、試料の反応に影響を与える物質が外部から侵入したり外部に試料や試薬が飛散したりすることがなく、コンタミネーションの発生を防止できる。また、混合室２から反応室６ａに試料と試薬３の混合溶液を送る際は、反応流路８の一端側である加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ａにおいて加圧を行なうと同時に、他端側であるシリンジ４ｂでは吸引を行なうようになっているので、試料と試薬３の混合溶液に高い圧力をかけることなく容易に反応室６ａへの送液を行なうことができる。
【００２７】
なお、この実施例では反応部６に反応室６ａが１つだけ設けられているが、反応部６には複数の反応室６ａが直列又は並列に設けられていてもよい。そうすれば、複数の反応室６ａで同時に分析を行なうことができる。
【００２８】
次に、密閉型反応容器の他の実施例を図２を参照しながら説明する。
この実施例の反応容器は、２つの反応流路１８，２２により構成されている。
反応流路１８は図１の実施例の加圧・吸引エアシリンジ４と同じ構成をもつ加圧・吸引エアシリンジ１０のシリンジ１０ａの出入口からシリンジ１０ｂの出入口までを接続する密閉型の流路であり、その流路上には混合室１４及び反応部１６が設けられている。混合室１４は密閉された容器形状を有し、内部には予め試薬１５が収容されている。混合室１４の上部はシリンジ１０ａの出入口に、底部は反応部１６の一端にそれぞれ流路を介して接続されている。反応部１６の他端はシリンジ１０ｂの出入口に接続されている。反応部１６は密閉された容器形状を有する反応室１６ａを備えている。
【００２９】
反応流路２２は加圧・吸引エアシリンジ１０と同じ構成をもつ加圧・吸引エアシリンジ１２のシリンジ１２ａの出入口からシリンジ１２ｂの出入口までを接続する密閉型の流路であり、その流路上には試料注入容器２０及び混合室１４が設けられている。混合室１４の上部はシリンジ１０ａの出入口に流路を介して接続され、同時にシリンジ１２ｂの出入口にも接続されている。また、試料注入容器２０の底部は混合室１４の上部のシリンジ１２ｂとの接続点とは異なる点に流路を介して接続されている。試料注入容器２０は上面はセプタム２０ａで封止されており、ピペット等によって試料が注入されるようになっている。試料注入容器２０の上部はシリンジ１２ａの出入口に流路を介して接続されている。試料注入容器２０には試薬２１が予め収容されている。
【００３０】
混合室１４には、加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃをシリンジ１２ａ側に押し込んで試料と試薬２１の混合溶液を混合室１４に送る際に、それらの溶液が混合室１４の上部からシリンジ１２ｂ側に吸引されないように、試料注入容器２０に注入される試料と試薬２１の合計の体積以上の体積の空気が存在している。
【００３１】
この実施例の反応容器を用いた分析方法の一例を説明する。
この反応容器を用いた分析の一例では、反応流路１８，２２に設けられている加圧・吸引エアシリンジ１０，１２をそれぞれ別々のタイミングで駆動する。
【００３２】
最初に、加圧・吸引エアシリンジ１２を駆動する。試料注入容器２０に例えば血液などの試料をピペットを用いて注入する。試料注入容器２０には予め試薬２１が収容されており、加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃを細かく往復運動させて試料注入容器２０内を攪拌する。加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃをシリンジ１２ａ側に押し込み、試料と試薬２１からなる混合溶液を混合室１４に送る。混合室１４には試薬１５が予め収容されており、試料と試薬２１との混合溶液に試薬１５がさらに添加されたことになる。
【００３３】
次に、反応流路１８において混合試料の分析を行なう。
加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃを細かく往復運動させることにより、混合室１４内を攪拌して反応溶液とする。その後、加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃをシリンジ１０ａ側に押し込み、混合室１４内の反応溶液を反応部１６に送る。
【００３４】
反応部１６の反応室１６ａには特定の試料と反応する複数の物質（プローブ）が予め固定されており、加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃを一定範囲内で細かく往復運動させることにより、反応溶液とプローブとを攪拌反応させる。このとき、反応室１６ａは図示されていない温度調節機構によって加熱等の反応処理が施される。
【００３５】
なお、この実施例においても、反応部１６には反応室１６ａが１つだけ設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の反応室１６ａが反応部１６に設けられていてもよい。
この実施例の反応容器は、試料と試薬の混合を両端が閉じられた反応流路２２内で行ない、試薬が添加された試料の反応部１６への送液も両端が閉じられた反応流路１８で行なうようになっているので、試料と試薬の反応に影響を与える物質の浸入や試料及び試薬の外部への飛散がなくなり、コンタミネーションの発生を防止することができる。また、反応流路１８及び２２は、一端が加圧されると同時に他端では同じ圧力分だけ吸引が行われるようになっているので、試料や試薬に高い圧力を加えることなく容易にその送液を行なうことができる。
【００３６】
図３は図２の反応容器に試薬室を追加した例を示す流路構成図である。
この実施例の反応容器は２つの反応流路１８，２３により構成されている。
反応流路１８は図２の反応用器の反応流路と同じで、加圧・吸引エアシリンジ１０のシリンジ１０ａの出入口からシリンジ１０ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に混合室１４及び反応部１６が設けられている。反応流路２３は加圧・吸引エアシリンジ１２のシリンジ１２ａの出入口からシリンジ１２ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に試料注入容器２０、試薬室２４及び混合室１４が設けられている。
【００３７】
反応流路２３は図２の反応流路２２の試料注入容器２０と混合室１４との間に試薬室２４をさらに備えたものである。試料注入容器２０の底部に試薬室２４の上部が流路を介して接続され、試薬室２４の底部は混合室１４の上部に流路を介して接続されている。試薬室２４には、試料注入容器２０、混合容器１４に収容されている試薬２６，３０とは異なる試薬２８が予め収容されている。混合室１４には加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃをシリンジ１２ａ側に押し込んで試料と試薬２６の混合溶液及び試薬２８を混合室１４に送る際に、試料や試薬２６，２８，３０が混合室１４の上部からシリンジ１２ｂ側に吸引されないように、混合室１４には試料注入容器２０に注入される試料と試薬２６，２８の合計の体積以上の体積の空気が存在している。
【００３８】
この実施例の反応容器を用いた分析方法は図２の反応容器と同じである。すなわち、試料注入容器２０にピペットを用いて試料を注入した後、加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２をシリンジ１２ａ側に押し込むことにより、試料と試薬２６の混合溶液とともに試薬２８が混合室１４に送られ、混合室１４において試料と試薬２６の混合溶液にさらに試薬２８及び３０が添加される。この反応容器では試料注入容器２０に予め収容されている試薬２６とは別にさらに２種類の試薬２８，３０を試料に添加することができる。なお、混合室１４には試薬３０が収容されていなくてもよい。その場合には、試料と試薬２６の混合溶液に１種類の試薬２８が添加されるだけである。
【００３９】
反応流路１８は図２の反応容器と同じである。混合室１４に試料と試薬２６の混合溶液と試薬２８が送られた後、加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃを一定範囲で細かく往復運動させることにより混合室１４内を攪拌してそれらの溶液を混合することができ、さらにピストン１０ｃをシリンジ１０ａ側に押し込むことで混合室１４内の混合試料を反応部１６の反応室１６ａに送ることができる。
【００４０】
この例では、試料注入容器２０と混合室１４との間に試薬室２４が１つだけ設けられているが、試薬室２４が複数直列に接続されて設けられていてもよい。そうすれば、試料に添加される試薬の種類を増やすことができる。
なお、反応部１６に複数の反応室１６ａが設けられていてもよい。
【００４１】
図４は図３の反応容器にさらに反応流路を追加した例を示す流路構成図である。
この実施例の反応容器は、図３の反応流路１８，２３にさらに反応流路３６が設けられたものである。反応流路１８は図３の反応容器の反応流路１８と同じ構成をもち、反応流路２３は図３の反応容器の反応流路２３と同じ構成をもっている。すなわち、反応流路１８は加圧・吸引エアシリンジ１０のシリンジ１０ａの出入口からシリンジ１０ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に混合室１４及び反応部１６が設けられている。反応流路２３は加圧・吸引エアシリンジ１２のシリンジ１２ａの出入口からシリンジ１２ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に試料注入容器２０、試薬室２４及び混合室１４が設けられている。試料注入容器２０には試薬３８が予め収容されており、試薬室２４には試薬４０が予め収容されている。この例では、混合室１４には予め試薬は収容されておらず、分析開始前は空の状態になっている。なお、混合室１４に予め試薬を収容しておくこともできる。そうすれば、試料に添加される試薬の種類を増加させることができる。
【００４２】
反応流路３６は、加圧・吸引エアシリンジ１０，１２と同じ構成をもつ加圧・吸引エアシリンジ３２のシリンジ３２ａの出入口からシリンジ３２ｂの出入口までを接続する密閉型の流路であり、その流路上に第２試薬室３４及び混合室１４が設けられている。第２試薬室３４の上部は加圧・吸引エアシリンジ３２のシリンジ３２ａの出入口に流路を介して接続され、第２試薬室３４の底部が混合室１４の上部に流路を介して接続されている。加圧・吸引エアシリンジ３２のシリンジ３２ｂの出入口は混合室１４の第２試薬室３４の底部との接続点とは異なる位置に接続されている。試薬室３４には試薬４２が予め収容されている。
【００４３】
この実施例の反応容器では、試料注入容器２０が設けられている反応流路２３とは別の密閉系を構成し、試薬４２を混合室１４に送ることができる反応流路３６を備えているので、任意のタイミングで混合室１４に試薬４２を送ることができる。以下に、この実施例の反応用器を用いた分析方法の一例を説明する。
【００４４】
分析方法の一例では、各反応流路１８，２３，３６に設けられている加圧・吸引エアシリンジ１０，１２，３２はそれぞれ別々のタイミングで駆動する。
最初に、加圧・吸引エアシリンジ１２を駆動する。反応流路２３においては、試料注入容器２０に試料を注入して試料と試薬３８を混合した後、その混合溶液とともに試薬室２４の試薬４０を混合室１４に送ることで、試料に試薬３８及び４０を添加する。
【００４５】
次に、加圧・吸引エアシリンジ３２を駆動する。他の加圧・吸引エアシリンジ１０，１２を停止させておくことによって反応流路３６は両端が閉じられた循環流路となり、加圧・吸引エアシリンジ３２のピストン３２ｃをシリンジ３２ａ側に押し込むことで第２試薬室３４の試薬４２が混合室１４に送られる。このとき、試薬４２と同体積の混合室１４内の空気がシリンジ３２ｂ側に吸引される。これにより、混合室１４において試料と試薬３８，４０の混合溶液にさらに試薬４２が添加される。
【００４６】
最後に、加圧・吸引エアシリンジ１０を駆動する。混合室１４には試料に試薬３８，４０及び４２が添加された混合溶液がすでに収容されている。ピストン１０ｃを一定範囲で細かく往復運動させることにより混合室１４の混合溶液を攪拌する。その後、ピストン１０ｃをシリンジ１０ａ側に押し込んで、混合室１４の混合試料を反応部１６の反応室１６ａに送る。反応部１６の反応室１６ａには特定の試料と反応する物質（プローブ）が予め固定されている。このとき、反応室１６ａは図示されていない温度調節機構によって加熱等の反応処理が施される。
【００４７】
この実施例の反応容器では、加圧・吸引エアシリンジ１０，１２，３２をそれぞれ別々のタイミングで駆動することにより、試料への試薬３８，４０の添加を両端が閉じられた反応流路２３において行ない、さらに別の試薬４２の試料への添加を両端が閉じられた反応流路３６において行ない、試薬３８，４０，４２が添加された試料の反応室１６ａの送液を両端が閉じられた反応流路１６において行なうことができるので、試料と試薬３８，４０，４２との反応に影響を与える物質が浸入したり外部へそれらの液体が飛散したりすることがなくなり、コンタミネーションが防止できる。
【００４８】
また、これらの反応流路１８，２３，３６の両端は加圧・吸引エアシリンジ１０，１２，３２の対をなすシリンジ１０ａと１０ｂ、１２ａと１２ｂ、３２ａと３２ｂの出入口にそれぞれ接続され、一端側で吸引が行なわれると同時に他端側では吐出が行なわれるようになっているので、それぞれの送液対象となる液体に対して高い圧力をかけなくても容易に送液を行なうことができる。
【００４９】
なお、上記した図１〜図４の反応容器における加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２の駆動機構の一例として、図５に示されるようなものを挙げることができる。図５に示された駆動機構は、モータやモータの回転速度及び回転方向を制御する制御回路等を備えた棒ネジ駆動部４４、その棒ネジ駆動部４４によって回転させられる棒ネジ４８及び棒ネジ４８と螺合して棒ネジ４８の回転方向に応じて棒ネジ４８の軸方向に移動する移動部材４６が設けられており、移動部材４６が加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２のピストン４ｃ，１０ｃ，１２ｃ，３２ｃに固定されている。これにより、棒ネジ駆動部４４のモータの回転速度及び回転方向を制御することで加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２のピストン４ｃ，１０ｃ，１２ｃ，３２ｃを任意の速度で任意の幅だけ移動させることができ、加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２の加圧及び吸引動作を制御することができる。なお、この駆動機構は一例であり、他の構成をもつ駆動機構を用いて加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２の加圧及び吸引動作を制御してもよい。
【００５０】
以上、図１から図４を用いて説明した反応容器は１つのチップとして構成されることが好ましい。図６にその一例を示す。
図６は図３の反応容器を１チップとした例を示す図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印の方向から見た側面図である。なお、図３の反応容器では反応部１６に反応室１６ａが１つだけ設けられているが、この例の反応容器チップでは複数の反応室１６ａが設けられている。
【００５１】
反応容器チップ５０は、併設された分注部５１と分析部５２の上面に流路形成基板５２が配置され、さらにその上にカバー５４が被せられて１つのチップをなしている。なお、図６の（Ａ）では、便宜上、最も上に位置するカバー５４を破線で示すとともにその下の流路形成基板５３の図示を省略している。
分注部５１は試料注入容器２０、試薬部２４及び混合室１４を備えるとともに、加圧・吸引エアシリンジ１０，１２が内部に形成された基板である。試料注入容器２０、試薬部２４及び混合室１４はそれぞれ分注部５１の上面側が開口しており、それぞれに試薬（図示は省略）が入れられている。分析部５２は例えば樹脂からなる基板の一表面側に反応室となる複数の凹部１６ａがマトリクス状に形成されたものである。
【００５２】
流路形成基板５３は例えば樹脂からなり、該反応容器チップ５０が図３に示された流路構成をなすように形成された流路が形成されている。なお、分注部５１の内部にも流路（図示は省略）が形成されており、流路形成基板５３による流路とともに図３の流路構成を実現している。また、流路形成基板５３の試料注入容器２０の上面にあたる部分にセプタム５５が設けられており、試料注入容器２０を封止している。流路形成基板５３の反応室１６ａに対応する部分には穴が設けられている。ただし、流路形成基板５３が透明材料で形成されている場合には反応室１６ａに対応する部分に穴が設けられている必要はない。
【００５３】
流路形成基板５３の上のカバー５４は例えば透明樹脂などの透明材料で構成されている。カバー５４は流路形成基板５３と密着しており、流路形成基板５３により形成される流路や反応室１６ａを封止している。なお、カバー５４のセプタム５５上にあたる部分には穴５５が設けられており、ピペット等によりセプタム５５を介して試料を試料注入容器２０内に注入できるようになっている。
【００５４】
上記のような反応容器チップを用いて分析を行なうための分析装置を図７に示す。図７は反応容器チップを用いて分析を行なう分析装置の一例を示す概略構成図である。なお、この実施例では反応容器チップとして図６に示した反応容器チップ５０を用いるものとする。
【００５５】
この分析装置は、筐体５８の外側で反応容器チップ５０を載置してその反応容器チップ５０を筐体５８の内部の所定位置まで搬送するスライド式のチップステージ６０を備えており、チップステージ６０は筐体５８内部の所定位置で停止して分析を行なうようになっている。筐体５８の内部には、所定位置で停止したチップステージ６０上の反応容器チップ５０の加圧・吸引エアシリンジ１０，１２を駆動するためのシリンジ駆動部６２が設けられている。
【００５６】
シリンジ駆動部６２は、例えば図５に示されるような機構を有するものである。反応容器チップ５０の加圧・吸引エアシリンジ１０，１２のピストン１０ｃ，１２ｃとシリンジ駆動部６２との連結は反応容器チップ５０が筐体５８内に収容された後でなされるようになっていてもよい。また、チップステージ６０とシリンジ駆動部６２とが一体化されていて、反応容器チップ５０をチップステージ６０に載置されると同時に加圧・吸引エアシリンジ１０，１２のピストン１０ｃ，１２ｃとシリンジ駆動部６２とが連結されるようになっていてもよい。
【００５７】
また、所定位置で停止したチップステージ６０上の反応容器チップ５０の上方から反応室１６ａに光を照射し、反応室１６ａからの特定波長の光を検出する測光部６４が設けられ、チップステージ６０の下方に反応容器チップ５０の反応室１６ａの温度を調節する温調部６６が設けられている。
【００５８】
なお、この実施例での図示は省略されているが、反応容器チップ５０の試料注入容器２０にセプタム５５を介して試料を自動で注入する試料注入部が筐体５８の内部に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の密閉型反応容器の一実施例を示す流路構成図である。
【図２】他の実施例を示す流路構成図である。
【図３】図２の反応容器に試薬室を追加した他の実施例を示す流路構成図である。
【図４】図３の反応容器にさらに反応流路を追加した他の実施例を示す流路構成図である。
【図５】加圧・吸引エアシリンジの駆動機構の一例を示す図である。
【図６】図３の反応容器を１チップとした実施例を示す図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印の方向から見た側面図である。
【図７】反応容器チップを用いて分析を行なう分析装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
２，１４ 混合室
４，１０，１２，３２ 加圧・吸引エアシリンジ
６，１６ 反応部
６ａ，１６ａ 反応室
８，１８，２２，２３，３６ 反応流路
２０ 試料注入容器
２０ａ，５５ セプタム
１５，２１，２６，２８，３０，３８，４０，４２ 試薬
２４，３４ 試薬室
４４ 棒ネジ駆動部
４６ 移動部材
４８ 棒ネジ
５０ 反応容器チップ
５１ 分注部
５２ 分析部
５３ 流路形成基板
５４ カバー
５６ 穴
５８ 筐体
６０ チップステージ
６２ シリンジ駆動部
６４ 測光部
６６ 温調部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に反応試薬を添加してその反応を観察するための反応容器及びその反応容器を用いて試料の反応を検出する反応検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば遺伝子診断等の生化学分析では、コンタミネーションが発生すると分析結果に大きな影響を与える。コンタミネーションを防止するためには、クリーンな環境下で作業を行なうことにより外部からその分析系に試料の反応に影響を与える物質が浸入することを防止し、さらには分析系から外部に試料や試薬等が飛散することを防止する必要がある。分析系から外部に試料や試薬等が飛散することを防止する必要があるのは、飛散した物質が環境を汚染するとともに、周辺の機材等に付着し、付着した物質が次の分析時に分析系内に浸入する虞があるからである。
【０００３】
従来は、コンタミネーションを防止するために、クリーンな環境下でピペットを用いて試料に順次試薬を添加する作業を行なっていた。また、全工程を自動で行なう分析装置を用いる場合には、分析装置全体を密閉構造にするか、試薬添加後の試料の反応を観察する反応部を密閉構造にする手法が採られている。
【０００４】
特に生化学分野においては試料が微量であることが多いため、各種試薬を収容する試薬室、試料と試薬を混合する混合室、試料と試薬の反応を観察する反応部が設けられ、それらが流路によって接続された微細反応系を用いることが一般的である。その場合、例えば試料に試薬を添加した後の反応液を混合室から反応部に送液する際は、混合室側から空気圧を利用して反応液を反応部側に押し込むが、反応部側では微細流路の内部に存在していた空気を放出するために開放しておく必要があり、反応部側を完全に密閉しておくことはできない。そのため、コンタミネーションの原因となる物質の浸入又は飛散を防止するために反応部側にフィルタを設けるなどの処置がとられているが、この方法では分析系を完全な密閉系とすることは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、試料への試薬の添加から分析までの全工程を密閉された系において行なうことができる密閉型反応容器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】
【０００６】
本発明の密閉型反応容器は、試料と試薬を混合する混合室と、混合室の底部に流路で接続された反応室と、２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が混合室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が反応室の混合室と接続されている部分とは異なる部分に流路で接続された加圧・吸引エアシリンジと、を含み、外部とは遮断された密閉空間となっている密閉型反応流路を備えたものである。
【０００７】
混合室の一例は予め試薬が収容されており、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっているものである。
ここで、セプタムとは、混合室の上部開口に設けられ、混合室を封止して密閉するための弾性材料からなる部材である。このような部材は、試料を注入するのに用いられるピペットを突き刺すことによって開けられた穴を弾性によって塞ぐことができるので、試料注入後も混合室内を密閉することができる。
【０００８】
本発明の密閉型反応容器の好ましい第１の実施形態は、容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、混合室は予め第２の試薬が収容されているものである。
【０００９】
また、本発明の密閉型反応容器の好ましい第２の実施形態は、容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、試料注入容器と混合室の間に挿入された試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第２の試薬が収容され、該試薬室の上部が試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が混合室の上部に接続されているものである。
【００１０】
第２の実施形態では、混合室には予め試薬が収容されていてもよいし収容されていなくてもよい。混合室に予め第３の試薬が収容されていれば、試料にさらにもう１種類の試薬を混合できる。
【００１１】
また、好ましい第３の実施形態は、容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路と、容器形状を有し予め第２試薬が収容され、該容器の底部が混合室の上部に流路で接続されている試薬室、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が試薬室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が混合室の上部で試薬室が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第３の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第３の密閉型反応流路と、をさらに備えているものである。
【００１２】
上記実施形態において、試料注入容器と混合室の間に挿入された他の試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第３の試薬が収容され、該容器の上部が試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が混合室の上部に接続されていてもよい。
【００１３】
本発明の密閉型反応容器は、全反応流路が１つのチップ内に形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の反応検出装置は、本発明の密閉型反応容器であって各反応流路が１つのチップ内に形成されている密閉型反応容器を装着する装着部と、装着部に装着された密閉型反応容器の混合室、反応室、試料注入容器及び試薬室のうちの少なくとも１つの温度制御を行う温度調節部と、反応室における反応を検出する検出器と、を備えているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密閉型反応容器においては、混合室、反応室及び加圧・吸引エアシリンジを備えて密閉型の反応流路を構成しているので、試料と試薬の混合や試薬と混合された試料の反応室への送液を密閉系の中で行なうことができ、試料の反応に影響を与える物質の外部からの侵入や外部への試薬又は試料の飛散をなくしてコンタミネーションを防止することができる。
また、加圧・吸引エアシリンジの一方のシリンジの出入口から他方の出入口までを密閉型の流路として構成しているので、加圧・吸引エアシリンジのピストンが一方のシリンジ側に移動して流路の一端側で加圧になると同時に流路の他端側では吸引となり、流路内のどの位置においても圧力が一定となる。したがって、混合室から反応室に反応液を送液する際は試料に対して高い圧力をかけなくても容易に反応液の送液を行なうことができ、微量の送液も容易に制御できる。
【００１６】
第１、第２の実施形態では、試料注入容器において試料と第１試薬とが混合された後、混合室において試料と第１試薬の混合液にさらに第２試薬が混合される。これにより、外部から新たに試薬を注入することなく密閉系において試料に少なくとも２種類の試薬を混合して測定できる。
【００１７】
第３の実施形態でも、外部から試薬を注入することなく密閉系においてより多くの種類の試薬を試料に混合することができる。
【００１８】
第３の実施形態において、試料注入容器と混合室の間に第３の試薬が収容された試薬室をさらに備えた場合には、密閉系において試料に混合する試薬の種類をさらに増加させることができる。
【００１９】
全反応流路が１つのチップ内に形成されていれば、該密閉型の反応容器が持ち運びやすくなり、また反応室に光を照射して試料の反応を蛍光検出によって測定する測定装置への導入が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明にかかる密閉型反応容器の一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は密閉型反応容器の一実施例を概略的に示す流路構成図である。
２つのシリンジ４ａ，４ｂを備えた加圧・吸引エアシリンジ４はそのシリンジ４ａ，４ｂの出入口が相反する方向に吸引及び吐出を行なうように配置されている。両シリンジ４ａ，４ｂは連結された１つのピストン４ｃを共有しており、シリンジ４ａが吐出のときにシリンジ４ｂは吸引となり、シリンジ４ａが吸引のときにシリンジ４ｂは吐出となる。シリンジ４ａの出入口からシリンジ４ｂの出入口までが反応流路８によって接続されており、反応流路８は両端が閉じられ途中にも開口をもたない密閉型の流路となっている。
【００２１】
反応流路８上には混合室２及び反応部６が設けられている。混合室２は容器形状を有し、上面が弾性材料からなるセプタム２ａにより封止されている。試料はピペット等によりセプタム２ａを介して混合室２ａ内に注入されるようになっている。混合室２の上部は流路を介して加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ａの出入口に接続され、底部は流路を介して反応部６の一端に接続されている。混合室２内には試薬３が予め収容されている。
【００２２】
反応部６は密閉された容器形状を有する反応室６ａを備えている。なお、図では単なる円で示している。反応室６ａには特定の試料と反応する物質（プローブ）が複数個固定されている。反応部６の他端は加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ｂの出入口に流路を介して接続されている。反応室６ａは試料とプローブとの反応を光学的に観察できるように測定する波長光に対して透明な材質で構成されている。
【００２３】
この反応容器を用いた分析方法を以下に説明する。
この反応容器を用いて分析するにあたり、反応室６ａに光を照射する光源、反応室６ａからの光を検出する光検出器及び反応室６ａの温度を調節するための温度調節機構のほか、加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃを駆動するシリンジ駆動部を備えた分析装置を用いるが、分析装置については後述する。
【００２４】
例えば血液などの試料をピペットを用いてセプタム２ａから混合室２に注入する。混合室２には試薬３が予め収容されている。加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃを一定範囲内で細かく往復運動させて混合室２内を攪拌して試料と試薬３とを混合して反応溶液とする。
【００２５】
その後、加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃをシリンジ４ａ側に押し込み、混合室２内の反応溶液を反応部６の反応室６ａに送る。反応室６ａにはプローブが予め固定されており、加圧・吸引エアシリンジ４のピストン４ｃを一定範囲内で細かく往復運動させることにより、反応溶液とプローブとを攪拌反応させる。このとき、反応室６ａは図示されていない温度調節機構によって加熱等の反応処理が施される。
【００２６】
この実施例の反応容器は、密閉された反応流路８内において試料と試薬の混合、及びその混合溶液からなる反応溶液の反応部６への送液を行なうようになっているので、試料の反応に影響を与える物質が外部から侵入したり外部に試料や試薬が飛散したりすることがなく、コンタミネーションの発生を防止できる。また、混合室２から反応室６ａに試料と試薬３の混合溶液を送る際は、反応流路８の一端側である加圧・吸引エアシリンジ４のシリンジ４ａにおいて加圧を行なうと同時に、他端側であるシリンジ４ｂでは吸引を行なうようになっているので、試料と試薬３の混合溶液に高い圧力をかけることなく容易に反応室６ａへの送液を行なうことができる。
【００２７】
なお、この実施例では反応部６に反応室６ａが１つだけ設けられているが、反応部６には複数の反応室６ａが直列又は並列に設けられていてもよい。そうすれば、複数の反応室６ａで同時に分析を行なうことができる。
【００２８】
次に、密閉型反応容器の他の実施例を図２を参照しながら説明する。
この実施例の反応容器は、２つの反応流路１８，２２により構成されている。
反応流路１８は図１の実施例の加圧・吸引エアシリンジ４と同じ構成をもつ加圧・吸引エアシリンジ１０のシリンジ１０ａの出入口からシリンジ１０ｂの出入口までを接続する密閉型の流路であり、その流路上には混合室１４及び反応部１６が設けられている。混合室１４は密閉された容器形状を有し、内部には予め試薬１５が収容されている。混合室１４の上部はシリンジ１０ａの出入口に、底部は反応部１６の一端にそれぞれ流路を介して接続されている。反応部１６の他端はシリンジ１０ｂの出入口に接続されている。反応部１６は密閉された容器形状を有する反応室１６ａを備えている。
【００２９】
反応流路２２は加圧・吸引エアシリンジ１０と同じ構成をもつ加圧・吸引エアシリンジ１２のシリンジ１２ａの出入口からシリンジ１２ｂの出入口までを接続する密閉型の流路であり、その流路上には試料注入容器２０及び混合室１４が設けられている。混合室１４の上部はシリンジ１０ａの出入口に流路を介して接続され、同時にシリンジ１２ｂの出入口にも接続されている。また、試料注入容器２０の底部は混合室１４の上部のシリンジ１２ｂとの接続点とは異なる点に流路を介して接続されている。試料注入容器２０は上面はセプタム２０ａで封止されており、ピペット等によって試料が注入されるようになっている。試料注入容器２０の上部はシリンジ１２ａの出入口に流路を介して接続されている。試料注入容器２０には試薬２１が予め収容されている。
【００３０】
混合室１４には、加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃをシリンジ１２ａ側に押し込んで試料と試薬２１の混合溶液を混合室１４に送る際に、それらの溶液が混合室１４の上部からシリンジ１２ｂ側に吸引されないように、試料注入容器２０に注入される試料と試薬２１の合計の体積以上の体積の空気が存在している。
【００３１】
この実施例の反応容器を用いた分析方法の一例を説明する。
この反応容器を用いた分析の一例では、反応流路１８，２２に設けられている加圧・吸引エアシリンジ１０，１２をそれぞれ別々のタイミングで駆動する。
【００３２】
最初に、加圧・吸引エアシリンジ１２を駆動する。試料注入容器２０に例えば血液などの試料をピペットを用いて注入する。試料注入容器２０には予め試薬２１が収容されており、加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃを細かく往復運動させて試料注入容器２０内を攪拌する。加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃをシリンジ１２ａ側に押し込み、試料と試薬２１からなる混合溶液を混合室１４に送る。混合室１４には試薬１５が予め収容されており、試料と試薬２１との混合溶液に試薬１５がさらに添加されたことになる。
【００３３】
次に、反応流路１８において混合試料の分析を行なう。
加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃを細かく往復運動させることにより、混合室１４内を攪拌して反応溶液とする。その後、加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃをシリンジ１０ａ側に押し込み、混合室１４内の反応溶液を反応部１６に送る。
【００３４】
反応部１６の反応室１６ａには特定の試料と反応する複数の物質（プローブ）が予め固定されており、加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃを一定範囲内で細かく往復運動させることにより、反応溶液とプローブとを攪拌反応させる。このとき、反応室１６ａは図示されていない温度調節機構によって加熱等の反応処理が施される。
【００３５】
なお、この実施例においても、反応部１６には反応室１６ａが１つだけ設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の反応室１６ａが反応部１６に設けられていてもよい。
この実施例の反応容器は、試料と試薬の混合を両端が閉じられた反応流路２２内で行ない、試薬が添加された試料の反応部１６への送液も両端が閉じられた反応流路１８で行なうようになっているので、試料と試薬の反応に影響を与える物質の浸入や試料及び試薬の外部への飛散がなくなり、コンタミネーションの発生を防止することができる。また、反応流路１８及び２２は、一端が加圧されると同時に他端では同じ圧力分だけ吸引が行われるようになっているので、試料や試薬に高い圧力を加えることなく容易にその送液を行なうことができる。
【００３６】
図３は図２の反応容器に試薬室を追加した例を示す流路構成図である。
この実施例の反応容器は２つの反応流路１８，２３により構成されている。
反応流路１８は図２の反応用器の反応流路と同じで、加圧・吸引エアシリンジ１０のシリンジ１０ａの出入口からシリンジ１０ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に混合室１４及び反応部１６が設けられている。反応流路２３は加圧・吸引エアシリンジ１２のシリンジ１２ａの出入口からシリンジ１２ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に試料注入容器２０、試薬室２４及び混合室１４が設けられている。
【００３７】
反応流路２３は図２の反応流路２２の試料注入容器２０と混合室１４との間に試薬室２４をさらに備えたものである。試料注入容器２０の底部に試薬室２４の上部が流路を介して接続され、試薬室２４の底部は混合室１４の上部に流路を介して接続されている。試薬室２４には、試料注入容器２０、混合容器１４に収容されている試薬２６，３０とは異なる試薬２８が予め収容されている。混合室１４には加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２ｃをシリンジ１２ａ側に押し込んで試料と試薬２６の混合溶液及び試薬２８を混合室１４に送る際に、試料や試薬２６，２８，３０が混合室１４の上部からシリンジ１２ｂ側に吸引されないように、混合室１４には試料注入容器２０に注入される試料と試薬２６，２８の合計の体積以上の体積の空気が存在している。
【００３８】
この実施例の反応容器を用いた分析方法は図２の反応容器と同じである。すなわち、試料注入容器２０にピペットを用いて試料を注入した後、加圧・吸引エアシリンジ１２のピストン１２をシリンジ１２ａ側に押し込むことにより、試料と試薬２６の混合溶液とともに試薬２８が混合室１４に送られ、混合室１４において試料と試薬２６の混合溶液にさらに試薬２８及び３０が添加される。この反応容器では試料注入容器２０に予め収容されている試薬２６とは別にさらに２種類の試薬２８，３０を試料に添加することができる。なお、混合室１４には試薬３０が収容されていなくてもよい。その場合には、試料と試薬２６の混合溶液に１種類の試薬２８が添加されるだけである。
【００３９】
反応流路１８は図２の反応容器と同じである。混合室１４に試料と試薬２６の混合溶液と試薬２８が送られた後、加圧・吸引エアシリンジ１０のピストン１０ｃを一定範囲で細かく往復運動させることにより混合室１４内を攪拌してそれらの溶液を混合することができ、さらにピストン１０ｃをシリンジ１０ａ側に押し込むことで混合室１４内の混合試料を反応部１６の反応室１６ａに送ることができる。
【００４０】
この例では、試料注入容器２０と混合室１４との間に試薬室２４が１つだけ設けられているが、試薬室２４が複数直列に接続されて設けられていてもよい。そうすれば、試料に添加される試薬の種類を増やすことができる。
なお、反応部１６に複数の反応室１６ａが設けられていてもよい。
【００４１】
図４は図３の反応容器にさらに反応流路を追加した例を示す流路構成図である。
この実施例の反応容器は、図３の反応流路１８，２３にさらに反応流路３６が設けられたものである。反応流路１８は図３の反応容器の反応流路１８と同じ構成をもち、反応流路２３は図３の反応容器の反応流路２３と同じ構成をもっている。すなわち、反応流路１８は加圧・吸引エアシリンジ１０のシリンジ１０ａの出入口からシリンジ１０ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に混合室１４及び反応部１６が設けられている。反応流路２３は加圧・吸引エアシリンジ１２のシリンジ１２ａの出入口からシリンジ１２ｂまでを接続する密閉型の流路であり、その流路上に試料注入容器２０、試薬室２４及び混合室１４が設けられている。試料注入容器２０には試薬３８が予め収容されており、試薬室２４には試薬４０が予め収容されている。この例では、混合室１４には予め試薬は収容されておらず、分析開始前は空の状態になっている。なお、混合室１４に予め試薬を収容しておくこともできる。そうすれば、試料に添加される試薬の種類を増加させることができる。
【００４２】
反応流路３６は、加圧・吸引エアシリンジ１０，１２と同じ構成をもつ加圧・吸引エアシリンジ３２のシリンジ３２ａの出入口からシリンジ３２ｂの出入口までを接続する密閉型の流路であり、その流路上に第２試薬室３４及び混合室１４が設けられている。第２試薬室３４の上部は加圧・吸引エアシリンジ３２のシリンジ３２ａの出入口に流路を介して接続され、第２試薬室３４の底部が混合室１４の上部に流路を介して接続されている。加圧・吸引エアシリンジ３２のシリンジ３２ｂの出入口は混合室１４の第２試薬室３４の底部との接続点とは異なる位置に接続されている。試薬室３４には試薬４２が予め収容されている。
【００４３】
この実施例の反応容器では、試料注入容器２０が設けられている反応流路２３とは別の密閉系を構成し、試薬４２を混合室１４に送ることができる反応流路３６を備えているので、任意のタイミングで混合室１４に試薬４２を送ることができる。以下に、この実施例の反応用器を用いた分析方法の一例を説明する。
【００４４】
分析方法の一例では、各反応流路１８，２３，３６に設けられている加圧・吸引エアシリンジ１０，１２，３２はそれぞれ別々のタイミングで駆動する。
最初に、加圧・吸引エアシリンジ１２を駆動する。反応流路２３においては、試料注入容器２０に試料を注入して試料と試薬３８を混合した後、その混合溶液とともに試薬室２４の試薬４０を混合室１４に送ることで、試料に試薬３８及び４０を添加する。
【００４５】
次に、加圧・吸引エアシリンジ３２を駆動する。他の加圧・吸引エアシリンジ１０，１２を停止させておくことによって反応流路３６は両端が閉じられた循環流路となり、加圧・吸引エアシリンジ３２のピストン３２ｃをシリンジ３２ａ側に押し込むことで第２試薬室３４の試薬４２が混合室１４に送られる。このとき、試薬４２と同体積の混合室１４内の空気がシリンジ３２ｂ側に吸引される。これにより、混合室１４において試料と試薬３８，４０の混合溶液にさらに試薬４２が添加される。
【００４６】
最後に、加圧・吸引エアシリンジ１０を駆動する。混合室１４には試料に試薬３８，４０及び４２が添加された混合溶液がすでに収容されている。ピストン１０ｃを一定範囲で細かく往復運動させることにより混合室１４の混合溶液を攪拌する。その後、ピストン１０ｃをシリンジ１０ａ側に押し込んで、混合室１４の混合試料を反応部１６の反応室１６ａに送る。反応部１６の反応室１６ａには特定の試料と反応する物質（プローブ）が予め固定されている。このとき、反応室１６ａは図示されていない温度調節機構によって加熱等の反応処理が施される。
【００４７】
この実施例の反応容器では、加圧・吸引エアシリンジ１０，１２，３２をそれぞれ別々のタイミングで駆動することにより、試料への試薬３８，４０の添加を両端が閉じられた反応流路２３において行ない、さらに別の試薬４２の試料への添加を両端が閉じられた反応流路３６において行ない、試薬３８，４０，４２が添加された試料の反応室１６ａの送液を両端が閉じられた反応流路１６において行なうことができるので、試料と試薬３８，４０，４２との反応に影響を与える物質が浸入したり外部へそれらの液体が飛散したりすることがなくなり、コンタミネーションが防止できる。
【００４８】
また、これらの反応流路１８，２３，３６の両端は加圧・吸引エアシリンジ１０，１２，３２の対をなすシリンジ１０ａと１０ｂ、１２ａと１２ｂ、３２ａと３２ｂの出入口にそれぞれ接続され、一端側で吸引が行なわれると同時に他端側では吐出が行なわれるようになっているので、それぞれの送液対象となる液体に対して高い圧力をかけなくても容易に送液を行なうことができる。
【００４９】
なお、上記した図１〜図４の反応容器における加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２の駆動機構の一例として、図５に示されるようなものを挙げることができる。図５に示された駆動機構は、モータやモータの回転速度及び回転方向を制御する制御回路等を備えた棒ネジ駆動部４４、その棒ネジ駆動部４４によって回転させられる棒ネジ４８及び棒ネジ４８と螺合して棒ネジ４８の回転方向に応じて棒ネジ４８の軸方向に移動する移動部材４６が設けられており、移動部材４６が加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２のピストン４ｃ，１０ｃ，１２ｃ，３２ｃに固定されている。これにより、棒ネジ駆動部４４のモータの回転速度及び回転方向を制御することで加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２のピストン４ｃ，１０ｃ，１２ｃ，３２ｃを任意の速度で任意の幅だけ移動させることができ、加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２の加圧及び吸引動作を制御することができる。なお、この駆動機構は一例であり、他の構成をもつ駆動機構を用いて加圧・吸引シリンジ４，１０，１２，３２の加圧及び吸引動作を制御してもよい。
【００５０】
以上、図１から図４を用いて説明した反応容器は１つのチップとして構成されることが好ましい。図６にその一例を示す。
図６は図３の反応容器を１チップとした例を示す図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印の方向から見た側面図である。なお、図３の反応容器では反応部１６に反応室１６ａが１つだけ設けられているが、この例の反応容器チップでは複数の反応室１６ａが設けられている。
【００５１】
反応容器チップ５０は、併設された分注部５１と分析部５２の上面に流路形成基板５２が配置され、さらにその上にカバー５４が被せられて１つのチップをなしている。なお、図６の（Ａ）では、便宜上、最も上に位置するカバー５４を破線で示すとともにその下の流路形成基板５３の図示を省略している。
分注部５１は試料注入容器２０、試薬部２４及び混合室１４を備えるとともに、加圧・吸引エアシリンジ１０，１２が内部に形成された基板である。試料注入容器２０、試薬部２４及び混合室１４はそれぞれ分注部５１の上面側が開口しており、それぞれに試薬（図示は省略）が入れられている。分析部５２は例えば樹脂からなる基板の一表面側に反応室となる複数の凹部１６ａがマトリクス状に形成されたものである。
【００５２】
流路形成基板５３は例えば樹脂からなり、該反応容器チップ５０が図３に示された流路構成をなすように形成された流路が形成されている。なお、分注部５１の内部にも流路（図示は省略）が形成されており、流路形成基板５３による流路とともに図３の流路構成を実現している。また、流路形成基板５３の試料注入容器２０の上面にあたる部分にセプタム５５が設けられており、試料注入容器２０を封止している。流路形成基板５３の反応室１６ａに対応する部分には穴が設けられている。ただし、流路形成基板５３が透明材料で形成されている場合には反応室１６ａに対応する部分に穴が設けられている必要はない。
【００５３】
流路形成基板５３の上のカバー５４は例えば透明樹脂などの透明材料で構成されている。カバー５４は流路形成基板５３と密着しており、流路形成基板５３により形成される流路や反応室１６ａを封止している。なお、カバー５４のセプタム５５上にあたる部分には穴５５が設けられており、ピペット等によりセプタム５５を介して試料を試料注入容器２０内に注入できるようになっている。
【００５４】
上記のような反応容器チップを用いて分析を行なうための分析装置を図７に示す。図７は反応容器チップを用いて分析を行なう分析装置の一例を示す概略構成図である。なお、この実施例では反応容器チップとして図６に示した反応容器チップ５０を用いるものとする。
【００５５】
この分析装置は、筐体５８の外側で反応容器チップ５０を載置してその反応容器チップ５０を筐体５８の内部の所定位置まで搬送するスライド式のチップステージ６０を備えており、チップステージ６０は筐体５８内部の所定位置で停止して分析を行なうようになっている。筐体５８の内部には、所定位置で停止したチップステージ６０上の反応容器チップ５０の加圧・吸引エアシリンジ１０，１２を駆動するためのシリンジ駆動部６２が設けられている。
【００５６】
シリンジ駆動部６２は、例えば図５に示されるような機構を有するものである。反応容器チップ５０の加圧・吸引エアシリンジ１０，１２のピストン１０ｃ，１２ｃとシリンジ駆動部６２との連結は反応容器チップ５０が筐体５８内に収容された後でなされるようになっていてもよい。また、チップステージ６０とシリンジ駆動部６２とが一体化されていて、反応容器チップ５０をチップステージ６０に載置されると同時に加圧・吸引エアシリンジ１０，１２のピストン１０ｃ，１２ｃとシリンジ駆動部６２とが連結されるようになっていてもよい。
【００５７】
また、所定位置で停止したチップステージ６０上の反応容器チップ５０の上方から反応室１６ａに光を照射し、反応室１６ａからの特定波長の光を検出する測光部６４が設けられ、チップステージ６０の下方に反応容器チップ５０の反応室１６ａの温度を調節する温調部６６が設けられている。
【００５８】
なお、この実施例での図示は省略されているが、反応容器チップ５０の試料注入容器２０にセプタム５５を介して試料を自動で注入する試料注入部が筐体５８の内部に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の密閉型反応容器の一実施例を示す流路構成図である。
【図２】他の実施例を示す流路構成図である。
【図３】図２の反応容器に試薬室を追加した他の実施例を示す流路構成図である。
【図４】図３の反応容器にさらに反応流路を追加した他の実施例を示す流路構成図である。
【図５】加圧・吸引エアシリンジの駆動機構の一例を示す図である。
【図６】図３の反応容器を１チップとした実施例を示す図であり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印の方向から見た側面図である。
【図７】反応容器チップを用いて分析を行なう分析装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
２，１４ 混合室
４，１０，１２，３２ 加圧・吸引エアシリンジ
６，１６ 反応部
６ａ，１６ａ 反応室
８，１８，２２，２３，３６ 反応流路
２０ 試料注入容器
２０ａ，５５ セプタム
１５，２１，２６，２８，３０，３８，４０，４２ 試薬
２４，３４ 試薬室
４４ 棒ネジ駆動部
４６ 移動部材
４８ 棒ネジ
５０ 反応容器チップ
５１ 分注部
５２ 分析部
５３ 流路形成基板
５４ カバー
５６ 穴
５８ 筐体
６０ チップステージ
６２ シリンジ駆動部
６４ 測光部
６６ 温調部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料と試薬を混合する混合室と、
前記混合室の底部に一端が流路で接続された反応室と、
２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記混合室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記反応室の一部で混合室に接続されている部分とは異なる部分に流路で接続された加圧・吸引エアシリンジと、
を含み、外部とは遮断された密閉空間となっている密閉型反応流路を備えた密閉型反応容器。
【請求項２】
前記混合室は予め試薬が収容されており、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項３】
容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、
前記混合室は予め第２の試薬が収容されている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項４】
容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、
前記試料注入容器と前記混合室の間に試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第２の試薬が収容され、該試薬室の上部が前記試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が前記混合室の上部に接続されている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項５】
前記混合室は予め第３の試薬が収容されている請求項４に記載の密閉型反応容器。
【請求項６】
容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路と、
容器形状を有し予め第２試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続されている試薬室、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試薬室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試薬室が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第３の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第３の密閉型反応流路と、をさらに備えている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項７】
前記試料注入容器と前記混合室の間に挿入された他の試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第３の試薬が収容され、該容器の上部が前記試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が前記混合室の上部に接続されている請求項６に記載の密閉型反応容器。
【請求項８】
全反応流路が１つのチップ内に形成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の密閉型反応容器。
【請求項９】
請求項８に記載の密閉型反応容器を装着する装着部と、
前記装着部に装着された密閉型反応容器の混合室、反応室、試料注入容器及び試薬室のうちの少なくとも１つの温度制御を行う温度調節部と、
前記反応室における反応を検出する検出器と、
を備えた反応検出装置。
【請求項１】
試料と試薬を混合する混合室と、
前記混合室の底部に一端が流路で接続された反応室と、
２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記混合室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記反応室の一部で混合室に接続されている部分とは異なる部分に流路で接続された加圧・吸引エアシリンジと、
を含み、外部とは遮断された密閉空間となっている密閉型反応流路を備えた密閉型反応容器。
【請求項２】
前記混合室は予め試薬が収容されており、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項３】
容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、
前記混合室は予め第２の試薬が収容されている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項４】
容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路をさらに備え、
前記試料注入容器と前記混合室の間に試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第２の試薬が収容され、該試薬室の上部が前記試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が前記混合室の上部に接続されている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項５】
前記混合室は予め第３の試薬が収容されている請求項４に記載の密閉型反応容器。
【請求項６】
容器形状を有し予め第１試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続され、上部からセプタムを介して試料が注入されるようになっている試料注入容器、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試料注入容器の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試料注入容器が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第２の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第２の密閉型反応流路と、
容器形状を有し予め第２試薬が収容され、該容器の底部が前記混合室の上部に流路で接続されている試薬室、及び２つのシリンジを有し両シリンジのピストンが一方のシリンジの吐出時に他方のシリンジが吸引となるように連結され、一方のシリンジの出入口が前記試薬室の上部に流路で接続され、他方のシリンジの出入口が前記混合室の上部で前記試薬室が接続されている部分とは異なる部分に流路で接続されている第３の加圧・吸引エアシリンジを備え、外部とは遮断された密閉空間となっている第３の密閉型反応流路と、をさらに備えている請求項１に記載の密閉型反応容器。
【請求項７】
前記試料注入容器と前記混合室の間に挿入された他の試薬室をさらに備え、該試薬室には予め第３の試薬が収容され、該容器の上部が前記試料注入容器の底部に接続され、該容器の底部が前記混合室の上部に接続されている請求項６に記載の密閉型反応容器。
【請求項８】
全反応流路が１つのチップ内に形成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の密閉型反応容器。
【請求項９】
請求項８に記載の密閉型反応容器を装着する装着部と、
前記装着部に装着された密閉型反応容器の混合室、反応室、試料注入容器及び試薬室のうちの少なくとも１つの温度制御を行う温度調節部と、
前記反応室における反応を検出する検出器と、
を備えた反応検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８６７３３（Ｐ２００８−２８６７３３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３３９７３（Ｐ２００７−１３３９７３）
【出願日】平成１９年５月２１日（２００７．５．２１）
【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２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２１日（２００７．５．２１）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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