流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置
【課題】多検体の測定を行う試料分析装置として使用した場合に、簡単な構造で反応効率および測定感度を向上させ且つ反応時間および測定時間を短縮するとともに、微量の試薬や検体などの分析精度および洗浄性を向上させることができる、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置を提供する。
【解決手段】流体取扱ユニット１６では、内側円筒部１６ｃが径方向に偏心して外側小径円筒部１６ｂ内に配置され、内側流体収容室３０を外側流体収容室２８に連通させる複数のスリット１６ｄが形成され、注入される液体の量が所定の量を超えるまでは、内側流体収容室内の液体の大部分が、毛管現象によってスリットを介して外側流体収容室内に流入し、その液面の高さが周方向で異なり、注入される液体の量が所定の量を超えると、外側流体収容室内の液体が内側流体収容室内に流入する。
【解決手段】流体取扱ユニット１６では、内側円筒部１６ｃが径方向に偏心して外側小径円筒部１６ｂ内に配置され、内側流体収容室３０を外側流体収容室２８に連通させる複数のスリット１６ｄが形成され、注入される液体の量が所定の量を超えるまでは、内側流体収容室内の液体の大部分が、毛管現象によってスリットを介して外側流体収容室内に流入し、その液面の高さが周方向で異なり、注入される液体の量が所定の量を超えると、外側流体収容室内の液体が内側流体収容室内に流入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置に関し、特に、生体物質に代表される機能性物質などの試料を分析する試料分析装置として使用可能な流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンパク質などの生体物質を特異的に検出する方法として、特定の生体物質に対する抗体を用いて抗原抗体反応を起こさせ、その反応物を視覚的に認識または分光学的に測定することによってその生体物質を検出する様々な方法が知られている。
【０００３】
現在、タンパク質などの生体物質の抗原抗体反応による反応物を定量する方法として、ＥＬＩＳＡ（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ ＩｍｍｕｎｏＳｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）（酵素結合免疫吸着検定法）などの方法が広く採用されている。これらの方法では、一般にマイクロウェル（以下「ウェル」という）と呼ばれる多数の微小凹部の配列が形成されたマイクロウェルプレートと呼ばれる試料分析装置を使用し、目的物質である特定の生体物質に対する抗体を捕体としてウェルの壁面にコートし、この捕体によって目的物質を捕捉し、目的物質と抗体との間の抗原抗体反応による反応物を蛍光や発光試薬などにより測定することによって目的物質を検出する。
【０００４】
一般に、ＥＬＩＳＡなどのマイクロウェルプレートを用いた方法では、目的物質を含む検体や抗体試薬などの液体を反応液としてウェル内に満たして反応させている。この反応は、ウェル内に満たされた液体中の成分が分子拡散によって移動し、ウェルの底面や内壁に達したときに初めて起こる。そのため、マイクロウェルプレートを静置した場合には、理論的な反応時間は、ウェル内に満たされた液体中の成分の拡散時間に依存している。液体中の分子は、周囲の分子と衝突しながら移動しているため、その拡散の速さは非常に遅く、目的物質が分子量７万程度のタンパク質である場合には、希薄な水溶液の状態（室温）で０．５〜１×１０−６ｃｍ２／秒程度である。そのため、ウェル内の液体中において、ウェルの底面や内壁から離れた位置にある目的物質は、実用的な測定時間内では殆ど反応することができない。また、マイクロウェルプレートでは、反応効率を向上させるために、反応部であるウェル内の底面や壁面を反応液と万遍なく接触させることが有効であるので、反応に必要な量の液体に比べて、より多くの量の液体が必要になる。
【０００５】
このように、ＥＬＩＳＡなどのマイクロウェルプレートを用いた従来の方法では、抗原抗体反応が捕捉用抗体をコートしたウェルの壁面のみで進行するため、ウェルに加えた液体中に含まれる目的物質、抗体、基質などがウェル内で浮遊、還流、沈下してウェルの壁面に到達した後に反応するまで放置しなければならず、反応効率が悪いという問題がある。また、多数のウェルに細分化されているマイクロウェルプレートでは、各々のウェルに加える液体の量が制限されているので、測定感度が低下するという問題もある。
【０００６】
また、ＥＬＩＳＡなどの方法において測定感度の向上や測定時間の短縮を図るために、反応面（捕捉面）となるウェルの底面に微細な凹凸を設けることによって、反応面の表面積を大きくして測定感度を高めることができるマイクロプレートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、マイクロチップのマイクロチャネル内に反応固相として固体微粒子（ビーズ）を配置させることにより、反応面の表面積を増大して、微小空間における反応効率を高めることができるマイクロチップも提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、各ウェルの底面部の中央に小径の凹部を設けることにより、反応面の表面積を増大し且つ試料を節約することができるマイクロプレートも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１５９６７３号公報（段落番号０００９−００１０）
【特許文献２】特開２００１−４６２８号公報（段落番号０００５−０００６）
【特許文献３】特開平９−１０１３０２号公報（段落番号００１０−００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に提案されたマイクロプレートは、測定感度を向上させることができるが、反応効率を向上させることができないという問題がある。また、特許文献２に提案されたマイクロチップは、一般にＥＬＩＳＡなどの方法に使用されるマイクロウェルプレートではなく、マイクロチャネル構造のマイクロチップであるため、反応効率を向上させることができるものの、多検体の測定に適していない。さらに、特許文献３に提案されたマイクロプレートは、ある程度反応面の表面積を増大して反応効率や測定感度を向上させることができるものの、反応効率や測定感度の向上は十分ではない。
【０００９】
また、分析に使用する試薬や検体などが微量の場合でもさらに分析精度を向上させることができる装置が望まれている。さらに、そのような装置の内部を容易且つ十分に洗浄することができるようにして、測定時におけるバックグラウンドを低減させ、さらに分析精度を向上させることが望まれている。
【００１０】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、多検体の測定を行う試料分析装置として使用した場合に、簡単な構造で反応効率および測定感度を向上させ且つ反応時間および測定時間を短縮することができる、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、上記の流体取扱装置またはそれに用いる流体取扱ユニットにおいて、分析に使用する試薬や検体などが微量の場合でもさらに分析精度を向上させるとともに、内部の洗浄を容易且つ十分に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明による流体取扱ユニットは、上端に開口部を有するとともに下端の底面部とこの底面部の上面の周縁部から立設された側面部により内部に流体収容部を形成する容器本体と、この容器本体の底面部から立設され且つ容器本体の側面部に沿った方向に延びて容器本体の流体収容部を内側流体収容室とこの内側流体収容室を取り囲む外側流体収容室に仕切る仕切り壁部と、この仕切り壁部を貫通して内側流体収容室と外側流体収容室の間を連通させる連通路とを備え、外側流体収容室内に収容された液体に働く毛細管力を容器本体の底面部の上面の周縁部に沿った周方向に変化させるように、容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が周方向に変化していることを特徴とする。
【００１３】
この流体取扱ユニットにおいて、外側流体収容室内に収容された液体が毛細管力により周方向に流れるように、容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が周方向に漸次変化しているのが好ましい。また、外側流体収容室内に収容された液体が、毛細管力により容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって周方向に流れるのが好ましい。さらに、容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が、周方向に対して垂直な方向に略均一であるのが好ましい。また、容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、仕切り壁部の外面が円筒形の外周面と略同一の形状を有し、仕切り壁部の外面が、容器本体の側面部の内面から径方向に偏心して形成されているのが好ましい。あるいは、容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、仕切り壁部の外面が楕円筒形の外周面と略同一の形状を有してもよい。
【００１４】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、連通路が、仕切り壁部を貫通して仕切り壁部の下端から上端まで延びるように形成された複数のスリットであるのが好ましい。この場合、複数のスリットが周方向に一定の間隔で離間して形成されているのが好ましい。あるいは、複数のスリットを互いに略平行に形成し、毛細管力により容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって周方向に流れ込んだ液体を吸引する吸引ノズルを収容可能なノズル収容部を、仕切り壁部を貫通して仕切り壁部の下端から上端まで複数のスリットと略平行に延びるように形成してもよい。
【００１５】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、毛管現象により内側流体収容室内の液体を外側流体収容室内に流入させるとともに外側流体収容室内の液体の内側流体収容室内への流入を防止し、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えると、外側流体収容室内の液体の内側流体収容室内への流入を許容するのが好ましい。この場合、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、内側流体収容室内の液体の大部分が外側流体収容室内に流入するのが好ましい。
【００１６】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、連通路は、内側流体収容室内の液体に働く毛細管力と外側流体収容室内の液体に働く毛細管力の差により、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、内側流体収容室内の液体を外側流体収容室内に流入させるとともに外側流体収容室内の液体の内側流体収容室内への流入を防止するのが好ましい。この場合、外側流体収容室内の液体に働く毛細管力が、内側流体収容室内の液体に働く毛細管力よりも大きくなっている。
【００１７】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、仕切り壁部の高さが容器本体の側面部よりも低いのが好ましい。また、外側流体収容室の底面部が、内側流体収容室に向かうにしたがって下方に傾斜しているのが好ましく、外側流体収容室の底面部の最も低い部分の高さが、内側流体収容室の高さと略同一の高さであるのが好ましい。さらに、スリットの幅が、外側流体収容室側よりも内側流体収容室側の方が広くなっているのが好ましい。また、流体取扱ユニットを一体成形してもよい。
【００１８】
また、本発明による流体取扱装置は、装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱ユニットとからなり、これらの流体取扱ユニットの各々が、上記の流体取扱ユニットであることを特徴とする。この流体取扱装置において、複数の流体取扱ユニットが、装置本体上にマトリックス状に配列されているのが好ましい。また、複数の流体取扱ユニットを装置本体と一体成形してもよい。あるいは、装置本体が、枠体と、この枠体上に互いに略平行に配置された複数の支持体とからなり、これらの支持体の各々に複数の流体取扱ユニットを所定の間隔で一列に配置してもよい。この場合、複数の流体取扱ユニットを支持体と一体成形してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多検体の測定を行う試料分析装置として使用した場合に、簡単な構造で反応効率および測定感度を向上させ且つ反応時間および測定時間を短縮することができる、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置を提供することができる。
【００２０】
また、このような流体取扱装置またはそれに用いる流体取扱ユニットにおいて、分析に使用する試薬や検体などが微量の場合でもさらに分析精度を向上させることができるとともに、内部の洗浄を容易且つ十分に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明による流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１〜図１０は、本発明による流体取扱ユニットおよびそれを流体取扱装置の実施の形態を示している。本実施の形態の流体取扱装置１０は、例えば、タンパク質などの生体物質に代表される機能性物質などを含む試料を分析する装置として使用することができ、一般にマイクロウェルプレートと呼ばれる多検体の測定を目的とした試料分析装置として使用することができる。図１に示すように、この流体取扱装置１０は、装置本体部１２と、この装置本体部１２にマトリックス状に配列して取り付けられた複数（本実施の形態では８×１２の配列の９６個）の流体取扱ユニット１６とから構成されている。
【００２３】
図１および図２に示すように、装置本体部１２は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料またはガラス材料により形成されており、中央に略矩形の貫通穴１１ａが形成されて厚さが数ｍｍ程度で一辺の長さが数ｃｍ〜十数ｃｍ程度の大きさの略矩形の枠体１１と、この枠体１１に載置された複数（本実施の形態では１２個）の流体取扱ユニット支持体１３とから構成されている。なお、枠体１１の貫通穴１１ａは、底面を備えた凹部でもよい。また、枠体１１として、例えば、ＳＢＳ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）規格のマイクロプレート用の枠体のような標準的な規格の枠体を使用してもよい。流体取扱ユニット支持体１３は、透明材料により形成してもよいが、本実施の形態の流体取扱装置１０を蛍光測定に使用する場合には、蛍光測定時のバックグラウンドの上昇を抑えるために、流体取扱ユニット支持体１３が光を透過し難い部材（例えば、黒色の部材）からなるのが好ましい。
【００２４】
図２に示すように、流体取扱ユニット支持体１３の各々は、枠体１１の貫通穴１１ａの幅と略等しい長さの略直方体の細長い支持体本体部１３ａと、この支持体本体部１３ａの上部の長手方向両端から突出して支持体本体部１３ａの上面に沿って延びる略矩形の一対の突出部１３ｂとから構成されている。図１に示すように、流体取扱ユニット支持体１３の各々の支持体本体部１３ａが枠体１１の貫通穴１１ａに挿入されて、突出部１３ｂが枠体１１の長手方向に延びる一対の上面１１ｂに支持されるように、枠体１１上に流体取扱ユニット支持体１３を互いに略平行に且つ隣接して載置することにより、装置本体部１２が組み立てられる。
【００２５】
図３および図４に示すように、流体取扱ユニット支持体１３の各々の支持体本体部１３ａの上面には、直径および深さが数ｍｍ程度の複数（本実施の形態では８個）の略円柱形の凹部（以下、「取付用凹部」という）１４が所定の間隔で一列に配置して形成されている。これらの取付用凹部１４内には、図５に示すように、流体取扱ユニット１６が取り付けられるようになっている。
【００２６】
図６〜図１０は、本実施の形態の流体取扱装置１０の取付用凹部１４内に取り付けられる流体取扱ユニット１６を拡大して示している。図６は流体取扱装置１０の取付用凹部１４内に取り付けられた流体取扱ユニット１６の平面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。また、図８Ａは本実施の形態の流体取扱装置１０の流体取扱ユニット１６の平面図、図８Ｂは図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図、図８Ｃは図８ＢのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図、図８Ｄは図８Ｃの一部拡大図である。また、図９Ａおよび図９Ｂは、流体取扱ユニット１６内に少量の液体を導入した状態を示す図であり、図９Ａは図８Ａに対応する平面図、図９Ｂは図８Ｂに対応する断面図である。さらに、図１０は流体取扱ユニット１６に少量の液体が存在する際の液体の流れを説明する図である。
【００２７】
流体取扱ユニット１６は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料により形成されており、図６〜図８Ｂに示すように、取付用凹部１４の深さと略同一の高さを有し、一体に形成された外側大径円筒部１６ａと外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃとから構成されている。
【００２８】
外側大径円筒部１６ａの上側部は、取付用凹部１４の内径と略同一の外径を有する略円筒形の部分であり、流体取扱ユニット１６を取付用凹部１４内に挿入して取付用凹部１４に取り付ける際に、取付用凹部１４に嵌合して固定されるようになっている。外側大径円筒部１６ａの下側部は、外側小径円筒部１６ｂに向かって内側下方に傾斜し、その下端部が外側小径円筒部１６ｂの上端部に一体に接続されている。
【００２９】
外側小径円筒部１６ｂは、外側大径円筒部１６ａより小さい外径を有する略円筒形の部分であり、外側大径円筒部１６ａと同一の軸線方向に延びている。この外側小径円筒部１６ｂの下端部には、内側下方に傾斜した部分が形成され、この内側下方に傾斜した部分の下端から外側小径円筒部１６ｂの軸線方向に対して略垂直方向に延びる底面部が設けられている。この外側小径円筒部１６ｂの底面部の下面には、内側円筒部１６ｃの内径と略等しい直径の凹部１６ｅが形成されている。
【００３０】
内側円筒部１６ｃは、外側小径円筒部１６ｂの底面部の上面から外側小径円筒部１６ｂの軸線と平行な方向に上方に延び、上端の高さが外側小径円筒部１６ｂの上部よりも低く、外側小径円筒部１６ｂの内径より小さい外径を有する略円筒形の部分である。この内側円筒部１６ｃは、その中心軸線が外側小径円筒部１６ｂの中心軸線から径方向にオフセットして、すなわち、外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されている。この内側円筒部１６ｃには、その下端から上端まで互いに略平行に略直線状に延びて内側円筒部１６ｃを貫通する複数（本実施の形態では８本）のスリット１６ｄが、所定の間隔で形成されている。すなわち、内側円筒部１６ｃは、８本のスリット１６ｄを形成するように互いに離間して配置された８本の略同一の形状のピラーから構成されている。これらのスリット１６ｄの幅は、数μｍ〜数百μｍであり、内側円筒部１６ｃの外側よりも内側の方が広くなっている。また、内側円筒部１６ｃの上端面は、内側下方に傾斜する傾斜面１６ｆになっている。
【００３１】
なお、外側大径円筒部１６ａ内には、液体試料などの流体を注入するための注入部２６としての空間が形成され、外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間には、反応室として使用可能な（底面が内側下方に傾斜した）環状の空間である（例えば、容量が約３０μＬ以下の）外側流体収容室２８が形成され、内側円筒部１６ｃ内には、測定室として使用可能な略円柱形の空間である内側流体収容室３０が形成されている。なお、上述したように、内側円筒部１６ｃは外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されているので、環状の外側流体収容室２８の径方向の幅（外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の径方向の間隔）は、ある位置で最大の幅（図８ＡにおいてＷ１で示す幅）になり、その位置から円周方向両側に徐々に減少して、径方向反対側の位置で最小の幅（図８ＡにおいてＷ２で示す幅）になる。
【００３２】
注入部２６から少量（例えば、約３０μＬ以下）の試薬などの液体を注入すると、内側流体収容室３０および外側流体収容室２８の一方または両方に導入されるが、毛細管力による液面上昇高さはＺ＝２Ｔｃｏｓθ／γ・ｒ・ｇ（θ：接触角、Ｔ：表面張力、γ：液体比重、ｒ：細管半径、ｇ：重力加速度）で表されるので、内側流体収容室３０内の液体に働く毛細管力よりも（内側流体収容室３０の直径より幅の狭い）外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力の方が大きいために、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、注入部２６に注入された液体の大部分が、毛管現象により外側流体収容室２８内に引き込まれて、参照符号３２で示すように外側流体収容室２８内に保持されるようになっている。したがって、内側円筒部１６ｃに形成されるスリット１６ｄの幅Ｗ３（図８Ｄを参照）と、環状の外側流体収容室２８の最大の幅（外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の径方向の最大の間隔）Ｗ１は、注入部２６に注入された液体の大部分が外側流体収容室２８内に引き込まれるように適宜設定すればよい。
【００３３】
また、外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１は、外側流体収容室２８の最小の幅（外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の径方向の最小の間隔）Ｗ２に対して、１．２倍以上であるのが好ましく、１．５倍以上であるのがさらに好ましい。例えば、外側小径円筒部１６ｂの内径が５．２ｍｍ、内側円筒部１６ｃの外径が４ｍｍの場合に、内側円筒部１６ｃの中心軸線が外側小径円筒部１６ｂの中心軸線から径方向に０．１５ｍｍだけオフセットしていれば、外側流体収容室２８の最小の幅Ｗ２は０．４５ｍｍ、最大の幅Ｗ１は０．７５ｍｍになり、最大の幅Ｗ１が最小の幅Ｗ２の約１．６７倍になる。但し、注入部２６に注入された液体の大部分が、毛細管力により外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１の部分の付近のスリット１６ｄからも引き込まれるように、最大の幅Ｗ１は１ｍｍ程度以下であるのが好ましい。
【００３４】
なお、このように内側円筒部１６ｃが外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されているので、外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力の大きさが周方向で異なり、注入部２６から少量（例えば、約３０μＬ）の液体が注入されると、外側流体収容室２８内の液面の高さが周方向で異なる。すなわち、外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１の部分では液体に働く毛細管力は弱くなり、最小の幅Ｗ２の部分では液体に働く毛細管力が大きくなるので、注入部２６から少量の液体が注入されると、外側流体収容室２８内の液面の高さは、最大の幅Ｗ１の部分より最小の幅Ｗ２の部分の方が高くなる。
【００３５】
また、注入部２６に注入された液体の大部分が外側流体収容室２８内に溜まっている状態から、さらに液体を注入部２６から注入して外側流体収容室２８の容量（例えば、約３０μＬ）を超えると、その液体が内側円筒部１６ｃの上端の開口部またはスリット１６ｄを介して内側円筒部１６ｃ内に流入し、外側流体収容室２８と内側円筒部１６ｃの内部を満たして流体取扱ユニット１６内の全体に広がることができるようになっている。
【００３６】
このように、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、注入部２６から少量の試薬などの液体を注入すると、注入部２６に注入された液体の大部分が外側流体収容室２８内に引き込まれるとともに、外側流体収容室２８内の周方向に流れて外側流体収容室２８内に保持されるようになっている。そのため、外側流体収容室２８を反応室として使用して、少ない液量の試薬で検体を検出する場合にも、液面の高さを大幅に高くして反応壁面（外側流体収容室２８の内壁面）の表面積を増大させることができるとともに、検体と反応壁面との距離を短くすることができるので、反応効率を向上させ、反応時間を短縮することができるとともに、使用する試薬の量を少なくしてコストを削減することができる。
【００３７】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、分析に使用する試薬が微量の場合でも、反応室としての外側流体収容室２８内に安定して試薬を保持しておくことができるので、さらに分析精度を向上させることができる。また、入手可能な検体が微量であり、この検体を含む溶液の検体濃度が非常に低い場合には、従来のマイクロウェルプレートでは、溶液中の検体がウェルの壁面の反応部に到達することができないために安定した分析結果が得られない場合があるが、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、反応室としての外側流体収容室２８内に検体が安定して導入されて反応壁面に到達し易くすることができるので、従来のマイクロウェルプレートよりも分析精度を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、外側流体収容室２８内に試薬を導入するために注入部２６の内壁に沿って試薬を注入しなくても、注入部２６から内側流体収容室３０内に導入された試薬が外側流体収容室２８内に引き込まれて外側流体収容室２８内に保持されるので、試薬の注入位置によらず、試薬が外側流体収容室２８内に自動的に移動して保持され、試薬の注入操作が容易になる。
【００３９】
なお、本実施の形態の流体取扱ユニット１６のように、スリット１６ｄを内側円筒部１６ｃの外側よりも内側の方が広くなるように形成すれば、注入部２６から注入される試薬などの液体が少量（外側流体収容室２８の容量以下の量）であっても、その液体が外側流体収容室２８の内壁面に接触する面積が、複数の流体取扱ユニット１６間や各測定間においてばらつくのを抑えることができる。
【００４０】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、内側円筒部１６ｃの上端面を内側下方に傾斜させて傾斜面１６ｆが形成されているので、ピペットチップを用いて流体取扱ユニット１６内に液体を注入する際にピペットチップの先端が内側円筒部１６ｃの上端に当ってもピペットチップの先端が内側流体収容室３０内に滑らかに導かれ、ピペットチップの衝突によって内側円筒部１６ｃが変形して破損するのを防止することができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、注入部２６から十分な量の洗浄液を注入して流体取扱ユニット１６の内部（注入部２６と外側流体収容室２８と内側流体収容室３０の内部）を満たした後に、洗浄液を容易に排出することができるので、洗浄性に優れ、測定の際のバックグラウンドを低くすることができる。また、内側円筒部１６ｃの上端の高さが外側大径円筒部１６ａの上端よりも低くなっているため、注入部２６から十分な量の洗浄液を注入して、除去したい成分を浮き上がらせてピペットなどで排出することができるので、内側円筒部１６ｃの上端の高さを外側大径円筒部１６ａの上端と同じ高さにした場合よりも洗浄性に優れている。
【００４２】
特に、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、内側円筒部１６ｃが外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されているので、外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力の大きさが周方向で異なり、外側流体収容室２８内に少量の液体が存在すると、外側流体収容室２８内の液面の高さが周方向で異なる。すなわち、外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力は、外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１の部分で最も弱く、外側流体収容室２８の周方向に沿って徐々に増大し、最小の幅Ｗ２の部分で最大になるので、外側流体収容室２８内に少量の液体が存在すると、外側流体収容室２８内の液面の高さは、最大の幅Ｗ１の部分で最も低く、外側流体収容室２８の周方向に徐々に高くなり、最小の幅Ｗ２の部分で最も高くなる。したがって、洗浄液を排出する際に、外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の外側流体収容室２８内に少量の洗浄液が残存していても、図１０の矢印で示すように、最大の幅Ｗ１の部分から最小の幅Ｗ２の部分の方に連続的に流れて、その液面の高さが最大の幅Ｗ１の部分より最小の幅Ｗ２の部分の方が高くなるので、この最小の幅Ｗ２の部分の付近にピペットや吸引ノズルなどを配置すれば、（洗浄液の流れが切れて一部が外側流体収容室２８内に残存するのを防止して）洗浄液を容易且つ十分に吸引することができ、洗浄効率をさらに向上させることができるとともに、測定の際のバックグラウンドをさらに低下させることができる。
【００４３】
図１１は、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の第１の変形例を示している。この変形例の流体取扱ユニット１１６は、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６の内側円筒部１６ｃを構成する８本のピラーのうち、外側流体収容室２８の最小の幅Ｗ２の部分に最も近いピラーを設けないで、この部分にノズル収容部１１６ｇを形成した点を除いて、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６と略同一の構成を有するので、同一の部分の参照符号に１００を加えて、その説明を省略する。
【００４４】
ノズル収容部１１６ｇは、内側円筒部１１６ｃの下端から上端までスリット１１６ｄと略平行に略直線状に延びて内側円筒部１１６ｃを貫通して形成されている。このノズル収容部１１６ｇの幅は、流体取扱ユニット１１６内の液体を排出するための吸引ノズル３４などを収容して外側小径円筒部１１６ｂの内壁に隣接させることができる大きさであればよく、内側円筒部１１６ｃの直径の半分程度よりも小さいのが好ましい。例えば、内側円筒部１１６ｃの外径が４ｍｍであり、吸引ノズル３４の幅（または直径）が１ｍｍ程度の場合、ノズル収容部１１６ｇの幅は、１ｍｍ程度よりも大きく且つ２ｍｍ程度よりも小さいのが好ましい。このようなノズル収容部１１６ｇを形成すると、吸引ノズル３４が外側小径円筒部１１６ｂの内壁に隣接して配置することができるので、流体取扱ユニット１１６の内部（注入部１２６と外側流体収容室１２８と内側流体収容室１３０）に洗浄液が殆ど残存しないように、洗浄液を容易且つ十分に排出することができ、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６よりもさらに洗浄性を向上させることができる。
【００４５】
図１２は、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の第２の変形例を示している。この変形例の流体取扱ユニット２１６は、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６の内側円筒部１６ｃの代わりに楕円筒部２１６ｃを設けた点を除いて、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６と略同一の構成を有するので、同一の部分の参照符号に２００を加えて、その説明を省略する。
【００４６】
楕円筒部２１６ｃは、外側小径円筒部２１６ｂの底面部の上面から外側小径円筒部２１６ｂと同軸に、すなわち、楕円筒部２１６ｃの中心軸線（楕円の断面の長軸と短軸の交点を通り且つ楕円筒部２１６ｃと平行に延びる軸線）が外側小径円筒部２１６ｂの中心軸線と一致するように上方に延び、その上端の高さが外側小径円筒部２１６ｂの上部よりも低い略楕円筒形の部分である。この楕円筒部２１６ｃには、その下端から上端まで互いに略平行に略直線状に延びて楕円筒部２１６ｃを貫通する複数（本実施の形態では８本）のスリット２１６ｄが、所定の間隔で形成されている。すなわち、楕円筒部２１６ｃは、８本のスリット２１６ｄを形成するように互いに離間して配置された８本のピラーから構成されている。これらのスリット２１６ｄの幅は、数μｍ〜数百μｍであり、楕円筒部２１６ｃの外側よりも内側の方が広くなっている。このような楕円筒部２１６ｃを設けると、外側流体収容室２２８の径方向の幅が、楕円筒部２１６ｃの楕円の断面の短軸方向で最大の幅になり、周方向両側に徐々に減少して、楕円の断面の長軸方向で最小の幅になるので、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図１３は、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の第３の変形例を示している。この変形例の流体取扱ユニット３１６は、上述した第２の変形例の流体取扱ユニット２１６の楕円筒部２１６ｃを構成する８本のピラーのうち、外側流体収容室２２８の最小の幅の部分（楕円の断面の長軸方向両側の部分）に最も近い２本のピラーを設けないで、これらの部分にノズル収容部３１６ｇを形成した点を除いて、上述した第２の変形例の流体取扱ユニット２１６と略同一の構成を有するので、同一の部分の参照符号にさらに１００を加えて、その説明を省略する。
【００４８】
ノズル収容部３１６ｇは、それぞれ楕円筒部３１６ｃの下端から上端までスリット３１６ｄと略平行に略直線状に延びて楕円筒部３１６ｃを貫通して形成されている。これらのノズル収容部３１６ｇの幅は、流体取扱ユニット３１６内の液体を排出するための吸引ノズル３４などを収容して外側小径円筒部３１６ｂの内壁に隣接させることができる大きさであればよく、楕円筒部３１６ｃの楕円の断面の長軸の半分程度よりも小さいのが好ましい。このようなノズル収容部３１６ｇを形成すると、吸引ノズル３４が外側小径円筒部３１６ｂの内壁に隣接して配置することができるので、流体取扱ユニット３１６の内部（注入部３２６と外側流体収容室３２８と内側流体収容室３３０）に洗浄液が殆ど残存しないように、洗浄液を容易に且つ十分に排出することができ、上述した第２の変形例の流体取扱ユニット２１６よりもさらに洗浄性を向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態の流体取扱ユニット１６および第１〜第３の変形例の流体取扱ユニット１１６、２１６、３１６は、射出成形などによって一体成形することができるので、容易に製造することができる。また、本実施の形態の流体取扱装置１０の変形例として、支持体１３に所定の間隔で一列に配置された複数の流体取扱ユニット１６、１１６、２１６、３１６を射出成形などによって一体成形してもよいし、あるいは、図１４に示すように、流体取扱ユニット支持体を設けないで、プレート状の装置本体部４１２にマトリックス状に配列された複数の流体取扱ユニット１６、１１６、２１６、３１６を射出成形などによって一体成形してもよい。
【００５０】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６および第１〜第３の変形例の流体取扱ユニット１１６、２１６、３１６の反応室として使用可能な外側流体収容室２８、１２８、２２８、３２８の内壁面（反応面）に、微細な凹凸を設けることによって、反応面の表面積を増大して測定感度を高めるようにしてもよい。また、このように微細な凹凸を設けた反応面を表面処理剤で処理してもよい。この表面処理剤として、タンパク質などの生体物質を含む溶液を反応面上で流動させて生体物質を反応面に均一に固定するために、反応面に親水性を付与することができる官能基を有する化合物を使用するのが好ましい。このような官能基として、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、アルデヒド基、エポキシ基、チオール基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、イソチオシアネート基などが挙げられる。例えば、流体取扱ユニット１６がポリカーボネート（ＰＣ）で形成されている場合、その外側流体収容室２８、１２８、２２８、３２８の微細な凹凸を設けた反応面上に、ポリシラザンなどからなる表面処理層を形成してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６および第１〜第３の変形例の流体取扱ユニット１１６、２１６、３１６が樹脂材料により形成されている場合において、反応室として使用可能な外側流体収容室２８の内壁面（反応面）をカップリング剤で処理して表面の改質を行うことによって、反応面に高密度にタンパク質を固定化することができるようにしてもよい。また、このようなカップリング剤による処理の前に、反応面上に酸素原子を含む金属化合物または塗料からなる層を形成するのが好ましい。例えば、樹脂製の流体取扱ユニット１６、１１６、２１６、３１６の外側流体収容室２８、１２８、２２８、３２８の内壁面（反応面）上に、シリカ系塗料を塗布した後、その表面をアミノプロピルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤で処理してもよい。
【実施例】
【００５２】
次に、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の実施例として、流体取扱ユニットを試料分析ユニットとして使用した例について説明する。
【００５３】
まず、流体取扱ユニット１６の注入部２６から、５μｇ／ｍＬの試薬調整希釈バッファ（５０ｍＬのリン酸バッファ）で希釈した抗ＴＮＦ−α抗体（Ｍ３０３）１００μＬを注入し、２５℃で１０分間保持して流体取扱ユニット１６の内壁に捕捉抗体を固定化した。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２５０μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５４】
次に、注入部２６からブロッキング液（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）２２０μＬを注入し、４℃で１６時間保持して流体取扱ユニット１６の内壁をブロッキングした後、ブロッキング液を排出した。
【００５５】
次に、注入部２６から、５〜２００ｐｇ／ｍＬの試薬調整希釈バッファ（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）で希釈したＴＮＦ−α抗原（Ｓ−ＴＦＮＡ）１００μＬを注入し、２５℃で１時間保持して抗原反応（検体反応）を行った。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２００μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５６】
次に、注入部２６から、０．５μｇ／ｍＬの試薬調整希釈バッファ（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）で希釈されたビオチンラベル抗体（ビオチンラベルされた抗体）（Ｍ３０２Ｂ）１００μＬを注入し、２５℃で１時間保持して検出抗体反応を行った。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２５０μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５７】
次に、注入部２６から、試薬調整希釈バッファ（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）で希釈された酵素（ＨＲＰ Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ（ＳＡ−５００４））１００μＬを注入し、２５℃で２０分間保持して酵素反応を行った。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２５０μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５８】
次に、注入部２６から基質（ＴＭＢ）１００μＬを注入し、２５℃で１０分間保持して基質反応を行った後、注入部２６から反応停止液（１ＮのＨＣｌ）１００μＬを注入して反応を停止させ、内側流体収容室３０の長手方向（鉛直方向）に波長４５０ｎｍの光を当てて、内側流体収容室３０内の反応液の吸光度を測定した。
【００５９】
また、比較例として、本実施の形態の流体取扱装置１０の取付用凹部１４と同様の略円柱形のウェルを用いて同様の測定を行った。
【００６０】
その結果、本実施の形態の流体取扱ユニット１６を使用した実施例では、比較例と比べて吸光度が２倍以上になり、比較例と同程度の液量（捕捉抗体、検体としての抗原、検出抗体などの液量）で測定強度を大幅に高めることができるとともに、比較例と比べて非常に少ない液量で同程度の測定強度が得られることがわかった。また、流体取扱ユニット１６の洗浄液の残存が殆どなく、バックグラウンドを低下させることができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による流体取扱装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の流体取扱装置の装置本体の枠体と流体取扱ユニット支持体を示す斜視図である。
【図３】図２の流体取扱ユニット支持体を拡大して示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２の流体取扱ユニット支持体に流体取扱ユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図６】図１の流体取扱装置の取付用凹部内に取り付けられた流体取扱ユニットを示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱ユニットを示す平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図である。
【図８Ｃ】図８ＢのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図である。
【図８Ｄ】図８Ｃの一部拡大図である
【図９Ａ】本実施の形態の流体取扱ユニットに少量の液体を導入した状態を示す図であり、図８Ａに対応する平面図である
【図９Ｂ】本実施の形態の流体取扱ユニットに少量の液体を導入した状態を示す図であり、図８Ｂに対応する断面図である
【図１０】本実施の形態の流体取扱ユニットに少量の液体が存在する際の液体の流れを説明する図である。
【図１１】図８Ａ〜図８Ｄの流体取扱ユニットの第１の変形例を示す平面図である。
【図１２】図８Ａ〜図８Ｄの流体取扱ユニットの第２の変形例を示す平面図である。
【図１３】図８Ａ〜図８Ｄの流体取扱ユニットの第３の変形例を示す平面図である。
【図１４】本発明による流体取扱装置の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…流体取扱装置、１１…枠体、１１ａ…貫通穴、１１ｂ…上面、１２、４１２…装置本体部、１３…流体取扱ユニット支持体、１３ａ…支持体本体部、１３ｂ…突出部、１４…取付用凹部、１６、１１６、２１６、３１６…流体取扱ユニット、１６ａ、１１６ａ、２１６ａ、３１６ａ…外側大径円筒部、１６ｂ、１１６ｂ、２１６ｂ、３１６ｂ…外側小径円筒部、１６ｃ、１１６ｃ…内側円筒部、２１６ｃ、３１６ｃ…楕円筒部、１６ｄ、１１６ｄ、２１６ｄ、３１６ｄ…スリット、１６ｅ…凹部、１６ｆ…傾斜面、１１６ｇ、３１６ｇ…ノズル収容部、２６、１２６、２２６、３２６…注入部、２８、１２８、２２８、３２８…外側流体収容部、３０、１３０、２３０、３３０…内側流体収容部、３２…液体、３４…吸引ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置に関し、特に、生体物質に代表される機能性物質などの試料を分析する試料分析装置として使用可能な流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンパク質などの生体物質を特異的に検出する方法として、特定の生体物質に対する抗体を用いて抗原抗体反応を起こさせ、その反応物を視覚的に認識または分光学的に測定することによってその生体物質を検出する様々な方法が知られている。
【０００３】
現在、タンパク質などの生体物質の抗原抗体反応による反応物を定量する方法として、ＥＬＩＳＡ（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ ＩｍｍｕｎｏＳｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）（酵素結合免疫吸着検定法）などの方法が広く採用されている。これらの方法では、一般にマイクロウェル（以下「ウェル」という）と呼ばれる多数の微小凹部の配列が形成されたマイクロウェルプレートと呼ばれる試料分析装置を使用し、目的物質である特定の生体物質に対する抗体を捕体としてウェルの壁面にコートし、この捕体によって目的物質を捕捉し、目的物質と抗体との間の抗原抗体反応による反応物を蛍光や発光試薬などにより測定することによって目的物質を検出する。
【０００４】
一般に、ＥＬＩＳＡなどのマイクロウェルプレートを用いた方法では、目的物質を含む検体や抗体試薬などの液体を反応液としてウェル内に満たして反応させている。この反応は、ウェル内に満たされた液体中の成分が分子拡散によって移動し、ウェルの底面や内壁に達したときに初めて起こる。そのため、マイクロウェルプレートを静置した場合には、理論的な反応時間は、ウェル内に満たされた液体中の成分の拡散時間に依存している。液体中の分子は、周囲の分子と衝突しながら移動しているため、その拡散の速さは非常に遅く、目的物質が分子量７万程度のタンパク質である場合には、希薄な水溶液の状態（室温）で０．５〜１×１０−６ｃｍ２／秒程度である。そのため、ウェル内の液体中において、ウェルの底面や内壁から離れた位置にある目的物質は、実用的な測定時間内では殆ど反応することができない。また、マイクロウェルプレートでは、反応効率を向上させるために、反応部であるウェル内の底面や壁面を反応液と万遍なく接触させることが有効であるので、反応に必要な量の液体に比べて、より多くの量の液体が必要になる。
【０００５】
このように、ＥＬＩＳＡなどのマイクロウェルプレートを用いた従来の方法では、抗原抗体反応が捕捉用抗体をコートしたウェルの壁面のみで進行するため、ウェルに加えた液体中に含まれる目的物質、抗体、基質などがウェル内で浮遊、還流、沈下してウェルの壁面に到達した後に反応するまで放置しなければならず、反応効率が悪いという問題がある。また、多数のウェルに細分化されているマイクロウェルプレートでは、各々のウェルに加える液体の量が制限されているので、測定感度が低下するという問題もある。
【０００６】
また、ＥＬＩＳＡなどの方法において測定感度の向上や測定時間の短縮を図るために、反応面（捕捉面）となるウェルの底面に微細な凹凸を設けることによって、反応面の表面積を大きくして測定感度を高めることができるマイクロプレートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、マイクロチップのマイクロチャネル内に反応固相として固体微粒子（ビーズ）を配置させることにより、反応面の表面積を増大して、微小空間における反応効率を高めることができるマイクロチップも提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、各ウェルの底面部の中央に小径の凹部を設けることにより、反応面の表面積を増大し且つ試料を節約することができるマイクロプレートも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１５９６７３号公報（段落番号０００９−００１０）
【特許文献２】特開２００１−４６２８号公報（段落番号０００５−０００６）
【特許文献３】特開平９−１０１３０２号公報（段落番号００１０−００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に提案されたマイクロプレートは、測定感度を向上させることができるが、反応効率を向上させることができないという問題がある。また、特許文献２に提案されたマイクロチップは、一般にＥＬＩＳＡなどの方法に使用されるマイクロウェルプレートではなく、マイクロチャネル構造のマイクロチップであるため、反応効率を向上させることができるものの、多検体の測定に適していない。さらに、特許文献３に提案されたマイクロプレートは、ある程度反応面の表面積を増大して反応効率や測定感度を向上させることができるものの、反応効率や測定感度の向上は十分ではない。
【０００９】
また、分析に使用する試薬や検体などが微量の場合でもさらに分析精度を向上させることができる装置が望まれている。さらに、そのような装置の内部を容易且つ十分に洗浄することができるようにして、測定時におけるバックグラウンドを低減させ、さらに分析精度を向上させることが望まれている。
【００１０】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、多検体の測定を行う試料分析装置として使用した場合に、簡単な構造で反応効率および測定感度を向上させ且つ反応時間および測定時間を短縮することができる、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、上記の流体取扱装置またはそれに用いる流体取扱ユニットにおいて、分析に使用する試薬や検体などが微量の場合でもさらに分析精度を向上させるとともに、内部の洗浄を容易且つ十分に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明による流体取扱ユニットは、上端に開口部を有するとともに下端の底面部とこの底面部の上面の周縁部から立設された側面部により内部に流体収容部を形成する容器本体と、この容器本体の底面部から立設され且つ容器本体の側面部に沿った方向に延びて容器本体の流体収容部を内側流体収容室とこの内側流体収容室を取り囲む外側流体収容室に仕切る仕切り壁部と、この仕切り壁部を貫通して内側流体収容室と外側流体収容室の間を連通させる連通路とを備え、外側流体収容室内に収容された液体に働く毛細管力を容器本体の底面部の上面の周縁部に沿った周方向に変化させるように、容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が周方向に変化していることを特徴とする。
【００１３】
この流体取扱ユニットにおいて、外側流体収容室内に収容された液体が毛細管力により周方向に流れるように、容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が周方向に漸次変化しているのが好ましい。また、外側流体収容室内に収容された液体が、毛細管力により容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって周方向に流れるのが好ましい。さらに、容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が、周方向に対して垂直な方向に略均一であるのが好ましい。また、容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、仕切り壁部の外面が円筒形の外周面と略同一の形状を有し、仕切り壁部の外面が、容器本体の側面部の内面から径方向に偏心して形成されているのが好ましい。あるいは、容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、仕切り壁部の外面が楕円筒形の外周面と略同一の形状を有してもよい。
【００１４】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、連通路が、仕切り壁部を貫通して仕切り壁部の下端から上端まで延びるように形成された複数のスリットであるのが好ましい。この場合、複数のスリットが周方向に一定の間隔で離間して形成されているのが好ましい。あるいは、複数のスリットを互いに略平行に形成し、毛細管力により容器本体の側面部と仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって周方向に流れ込んだ液体を吸引する吸引ノズルを収容可能なノズル収容部を、仕切り壁部を貫通して仕切り壁部の下端から上端まで複数のスリットと略平行に延びるように形成してもよい。
【００１５】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、毛管現象により内側流体収容室内の液体を外側流体収容室内に流入させるとともに外側流体収容室内の液体の内側流体収容室内への流入を防止し、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えると、外側流体収容室内の液体の内側流体収容室内への流入を許容するのが好ましい。この場合、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、内側流体収容室内の液体の大部分が外側流体収容室内に流入するのが好ましい。
【００１６】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、連通路は、内側流体収容室内の液体に働く毛細管力と外側流体収容室内の液体に働く毛細管力の差により、容器本体の開口部から流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、内側流体収容室内の液体を外側流体収容室内に流入させるとともに外側流体収容室内の液体の内側流体収容室内への流入を防止するのが好ましい。この場合、外側流体収容室内の液体に働く毛細管力が、内側流体収容室内の液体に働く毛細管力よりも大きくなっている。
【００１７】
また、上記の流体取扱ユニットにおいて、仕切り壁部の高さが容器本体の側面部よりも低いのが好ましい。また、外側流体収容室の底面部が、内側流体収容室に向かうにしたがって下方に傾斜しているのが好ましく、外側流体収容室の底面部の最も低い部分の高さが、内側流体収容室の高さと略同一の高さであるのが好ましい。さらに、スリットの幅が、外側流体収容室側よりも内側流体収容室側の方が広くなっているのが好ましい。また、流体取扱ユニットを一体成形してもよい。
【００１８】
また、本発明による流体取扱装置は、装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱ユニットとからなり、これらの流体取扱ユニットの各々が、上記の流体取扱ユニットであることを特徴とする。この流体取扱装置において、複数の流体取扱ユニットが、装置本体上にマトリックス状に配列されているのが好ましい。また、複数の流体取扱ユニットを装置本体と一体成形してもよい。あるいは、装置本体が、枠体と、この枠体上に互いに略平行に配置された複数の支持体とからなり、これらの支持体の各々に複数の流体取扱ユニットを所定の間隔で一列に配置してもよい。この場合、複数の流体取扱ユニットを支持体と一体成形してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多検体の測定を行う試料分析装置として使用した場合に、簡単な構造で反応効率および測定感度を向上させ且つ反応時間および測定時間を短縮することができる、流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置を提供することができる。
【００２０】
また、このような流体取扱装置またはそれに用いる流体取扱ユニットにおいて、分析に使用する試薬や検体などが微量の場合でもさらに分析精度を向上させることができるとともに、内部の洗浄を容易且つ十分に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明による流体取扱ユニットおよびそれを用いた流体取扱装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１〜図１０は、本発明による流体取扱ユニットおよびそれを流体取扱装置の実施の形態を示している。本実施の形態の流体取扱装置１０は、例えば、タンパク質などの生体物質に代表される機能性物質などを含む試料を分析する装置として使用することができ、一般にマイクロウェルプレートと呼ばれる多検体の測定を目的とした試料分析装置として使用することができる。図１に示すように、この流体取扱装置１０は、装置本体部１２と、この装置本体部１２にマトリックス状に配列して取り付けられた複数（本実施の形態では８×１２の配列の９６個）の流体取扱ユニット１６とから構成されている。
【００２３】
図１および図２に示すように、装置本体部１２は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料またはガラス材料により形成されており、中央に略矩形の貫通穴１１ａが形成されて厚さが数ｍｍ程度で一辺の長さが数ｃｍ〜十数ｃｍ程度の大きさの略矩形の枠体１１と、この枠体１１に載置された複数（本実施の形態では１２個）の流体取扱ユニット支持体１３とから構成されている。なお、枠体１１の貫通穴１１ａは、底面を備えた凹部でもよい。また、枠体１１として、例えば、ＳＢＳ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）規格のマイクロプレート用の枠体のような標準的な規格の枠体を使用してもよい。流体取扱ユニット支持体１３は、透明材料により形成してもよいが、本実施の形態の流体取扱装置１０を蛍光測定に使用する場合には、蛍光測定時のバックグラウンドの上昇を抑えるために、流体取扱ユニット支持体１３が光を透過し難い部材（例えば、黒色の部材）からなるのが好ましい。
【００２４】
図２に示すように、流体取扱ユニット支持体１３の各々は、枠体１１の貫通穴１１ａの幅と略等しい長さの略直方体の細長い支持体本体部１３ａと、この支持体本体部１３ａの上部の長手方向両端から突出して支持体本体部１３ａの上面に沿って延びる略矩形の一対の突出部１３ｂとから構成されている。図１に示すように、流体取扱ユニット支持体１３の各々の支持体本体部１３ａが枠体１１の貫通穴１１ａに挿入されて、突出部１３ｂが枠体１１の長手方向に延びる一対の上面１１ｂに支持されるように、枠体１１上に流体取扱ユニット支持体１３を互いに略平行に且つ隣接して載置することにより、装置本体部１２が組み立てられる。
【００２５】
図３および図４に示すように、流体取扱ユニット支持体１３の各々の支持体本体部１３ａの上面には、直径および深さが数ｍｍ程度の複数（本実施の形態では８個）の略円柱形の凹部（以下、「取付用凹部」という）１４が所定の間隔で一列に配置して形成されている。これらの取付用凹部１４内には、図５に示すように、流体取扱ユニット１６が取り付けられるようになっている。
【００２６】
図６〜図１０は、本実施の形態の流体取扱装置１０の取付用凹部１４内に取り付けられる流体取扱ユニット１６を拡大して示している。図６は流体取扱装置１０の取付用凹部１４内に取り付けられた流体取扱ユニット１６の平面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。また、図８Ａは本実施の形態の流体取扱装置１０の流体取扱ユニット１６の平面図、図８Ｂは図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図、図８Ｃは図８ＢのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図、図８Ｄは図８Ｃの一部拡大図である。また、図９Ａおよび図９Ｂは、流体取扱ユニット１６内に少量の液体を導入した状態を示す図であり、図９Ａは図８Ａに対応する平面図、図９Ｂは図８Ｂに対応する断面図である。さらに、図１０は流体取扱ユニット１６に少量の液体が存在する際の液体の流れを説明する図である。
【００２７】
流体取扱ユニット１６は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料により形成されており、図６〜図８Ｂに示すように、取付用凹部１４の深さと略同一の高さを有し、一体に形成された外側大径円筒部１６ａと外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃとから構成されている。
【００２８】
外側大径円筒部１６ａの上側部は、取付用凹部１４の内径と略同一の外径を有する略円筒形の部分であり、流体取扱ユニット１６を取付用凹部１４内に挿入して取付用凹部１４に取り付ける際に、取付用凹部１４に嵌合して固定されるようになっている。外側大径円筒部１６ａの下側部は、外側小径円筒部１６ｂに向かって内側下方に傾斜し、その下端部が外側小径円筒部１６ｂの上端部に一体に接続されている。
【００２９】
外側小径円筒部１６ｂは、外側大径円筒部１６ａより小さい外径を有する略円筒形の部分であり、外側大径円筒部１６ａと同一の軸線方向に延びている。この外側小径円筒部１６ｂの下端部には、内側下方に傾斜した部分が形成され、この内側下方に傾斜した部分の下端から外側小径円筒部１６ｂの軸線方向に対して略垂直方向に延びる底面部が設けられている。この外側小径円筒部１６ｂの底面部の下面には、内側円筒部１６ｃの内径と略等しい直径の凹部１６ｅが形成されている。
【００３０】
内側円筒部１６ｃは、外側小径円筒部１６ｂの底面部の上面から外側小径円筒部１６ｂの軸線と平行な方向に上方に延び、上端の高さが外側小径円筒部１６ｂの上部よりも低く、外側小径円筒部１６ｂの内径より小さい外径を有する略円筒形の部分である。この内側円筒部１６ｃは、その中心軸線が外側小径円筒部１６ｂの中心軸線から径方向にオフセットして、すなわち、外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されている。この内側円筒部１６ｃには、その下端から上端まで互いに略平行に略直線状に延びて内側円筒部１６ｃを貫通する複数（本実施の形態では８本）のスリット１６ｄが、所定の間隔で形成されている。すなわち、内側円筒部１６ｃは、８本のスリット１６ｄを形成するように互いに離間して配置された８本の略同一の形状のピラーから構成されている。これらのスリット１６ｄの幅は、数μｍ〜数百μｍであり、内側円筒部１６ｃの外側よりも内側の方が広くなっている。また、内側円筒部１６ｃの上端面は、内側下方に傾斜する傾斜面１６ｆになっている。
【００３１】
なお、外側大径円筒部１６ａ内には、液体試料などの流体を注入するための注入部２６としての空間が形成され、外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間には、反応室として使用可能な（底面が内側下方に傾斜した）環状の空間である（例えば、容量が約３０μＬ以下の）外側流体収容室２８が形成され、内側円筒部１６ｃ内には、測定室として使用可能な略円柱形の空間である内側流体収容室３０が形成されている。なお、上述したように、内側円筒部１６ｃは外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されているので、環状の外側流体収容室２８の径方向の幅（外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の径方向の間隔）は、ある位置で最大の幅（図８ＡにおいてＷ１で示す幅）になり、その位置から円周方向両側に徐々に減少して、径方向反対側の位置で最小の幅（図８ＡにおいてＷ２で示す幅）になる。
【００３２】
注入部２６から少量（例えば、約３０μＬ以下）の試薬などの液体を注入すると、内側流体収容室３０および外側流体収容室２８の一方または両方に導入されるが、毛細管力による液面上昇高さはＺ＝２Ｔｃｏｓθ／γ・ｒ・ｇ（θ：接触角、Ｔ：表面張力、γ：液体比重、ｒ：細管半径、ｇ：重力加速度）で表されるので、内側流体収容室３０内の液体に働く毛細管力よりも（内側流体収容室３０の直径より幅の狭い）外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力の方が大きいために、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、注入部２６に注入された液体の大部分が、毛管現象により外側流体収容室２８内に引き込まれて、参照符号３２で示すように外側流体収容室２８内に保持されるようになっている。したがって、内側円筒部１６ｃに形成されるスリット１６ｄの幅Ｗ３（図８Ｄを参照）と、環状の外側流体収容室２８の最大の幅（外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の径方向の最大の間隔）Ｗ１は、注入部２６に注入された液体の大部分が外側流体収容室２８内に引き込まれるように適宜設定すればよい。
【００３３】
また、外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１は、外側流体収容室２８の最小の幅（外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の径方向の最小の間隔）Ｗ２に対して、１．２倍以上であるのが好ましく、１．５倍以上であるのがさらに好ましい。例えば、外側小径円筒部１６ｂの内径が５．２ｍｍ、内側円筒部１６ｃの外径が４ｍｍの場合に、内側円筒部１６ｃの中心軸線が外側小径円筒部１６ｂの中心軸線から径方向に０．１５ｍｍだけオフセットしていれば、外側流体収容室２８の最小の幅Ｗ２は０．４５ｍｍ、最大の幅Ｗ１は０．７５ｍｍになり、最大の幅Ｗ１が最小の幅Ｗ２の約１．６７倍になる。但し、注入部２６に注入された液体の大部分が、毛細管力により外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１の部分の付近のスリット１６ｄからも引き込まれるように、最大の幅Ｗ１は１ｍｍ程度以下であるのが好ましい。
【００３４】
なお、このように内側円筒部１６ｃが外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されているので、外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力の大きさが周方向で異なり、注入部２６から少量（例えば、約３０μＬ）の液体が注入されると、外側流体収容室２８内の液面の高さが周方向で異なる。すなわち、外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１の部分では液体に働く毛細管力は弱くなり、最小の幅Ｗ２の部分では液体に働く毛細管力が大きくなるので、注入部２６から少量の液体が注入されると、外側流体収容室２８内の液面の高さは、最大の幅Ｗ１の部分より最小の幅Ｗ２の部分の方が高くなる。
【００３５】
また、注入部２６に注入された液体の大部分が外側流体収容室２８内に溜まっている状態から、さらに液体を注入部２６から注入して外側流体収容室２８の容量（例えば、約３０μＬ）を超えると、その液体が内側円筒部１６ｃの上端の開口部またはスリット１６ｄを介して内側円筒部１６ｃ内に流入し、外側流体収容室２８と内側円筒部１６ｃの内部を満たして流体取扱ユニット１６内の全体に広がることができるようになっている。
【００３６】
このように、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、注入部２６から少量の試薬などの液体を注入すると、注入部２６に注入された液体の大部分が外側流体収容室２８内に引き込まれるとともに、外側流体収容室２８内の周方向に流れて外側流体収容室２８内に保持されるようになっている。そのため、外側流体収容室２８を反応室として使用して、少ない液量の試薬で検体を検出する場合にも、液面の高さを大幅に高くして反応壁面（外側流体収容室２８の内壁面）の表面積を増大させることができるとともに、検体と反応壁面との距離を短くすることができるので、反応効率を向上させ、反応時間を短縮することができるとともに、使用する試薬の量を少なくしてコストを削減することができる。
【００３７】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、分析に使用する試薬が微量の場合でも、反応室としての外側流体収容室２８内に安定して試薬を保持しておくことができるので、さらに分析精度を向上させることができる。また、入手可能な検体が微量であり、この検体を含む溶液の検体濃度が非常に低い場合には、従来のマイクロウェルプレートでは、溶液中の検体がウェルの壁面の反応部に到達することができないために安定した分析結果が得られない場合があるが、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、反応室としての外側流体収容室２８内に検体が安定して導入されて反応壁面に到達し易くすることができるので、従来のマイクロウェルプレートよりも分析精度を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、外側流体収容室２８内に試薬を導入するために注入部２６の内壁に沿って試薬を注入しなくても、注入部２６から内側流体収容室３０内に導入された試薬が外側流体収容室２８内に引き込まれて外側流体収容室２８内に保持されるので、試薬の注入位置によらず、試薬が外側流体収容室２８内に自動的に移動して保持され、試薬の注入操作が容易になる。
【００３９】
なお、本実施の形態の流体取扱ユニット１６のように、スリット１６ｄを内側円筒部１６ｃの外側よりも内側の方が広くなるように形成すれば、注入部２６から注入される試薬などの液体が少量（外側流体収容室２８の容量以下の量）であっても、その液体が外側流体収容室２８の内壁面に接触する面積が、複数の流体取扱ユニット１６間や各測定間においてばらつくのを抑えることができる。
【００４０】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、内側円筒部１６ｃの上端面を内側下方に傾斜させて傾斜面１６ｆが形成されているので、ピペットチップを用いて流体取扱ユニット１６内に液体を注入する際にピペットチップの先端が内側円筒部１６ｃの上端に当ってもピペットチップの先端が内側流体収容室３０内に滑らかに導かれ、ピペットチップの衝突によって内側円筒部１６ｃが変形して破損するのを防止することができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、注入部２６から十分な量の洗浄液を注入して流体取扱ユニット１６の内部（注入部２６と外側流体収容室２８と内側流体収容室３０の内部）を満たした後に、洗浄液を容易に排出することができるので、洗浄性に優れ、測定の際のバックグラウンドを低くすることができる。また、内側円筒部１６ｃの上端の高さが外側大径円筒部１６ａの上端よりも低くなっているため、注入部２６から十分な量の洗浄液を注入して、除去したい成分を浮き上がらせてピペットなどで排出することができるので、内側円筒部１６ｃの上端の高さを外側大径円筒部１６ａの上端と同じ高さにした場合よりも洗浄性に優れている。
【００４２】
特に、本実施の形態の流体取扱ユニット１６では、内側円筒部１６ｃが外側小径円筒部１６ｂから径方向に偏心して配置されているので、外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力の大きさが周方向で異なり、外側流体収容室２８内に少量の液体が存在すると、外側流体収容室２８内の液面の高さが周方向で異なる。すなわち、外側流体収容室２８内の液体に働く毛細管力は、外側流体収容室２８の最大の幅Ｗ１の部分で最も弱く、外側流体収容室２８の周方向に沿って徐々に増大し、最小の幅Ｗ２の部分で最大になるので、外側流体収容室２８内に少量の液体が存在すると、外側流体収容室２８内の液面の高さは、最大の幅Ｗ１の部分で最も低く、外側流体収容室２８の周方向に徐々に高くなり、最小の幅Ｗ２の部分で最も高くなる。したがって、洗浄液を排出する際に、外側小径円筒部１６ｂと内側円筒部１６ｃの間の外側流体収容室２８内に少量の洗浄液が残存していても、図１０の矢印で示すように、最大の幅Ｗ１の部分から最小の幅Ｗ２の部分の方に連続的に流れて、その液面の高さが最大の幅Ｗ１の部分より最小の幅Ｗ２の部分の方が高くなるので、この最小の幅Ｗ２の部分の付近にピペットや吸引ノズルなどを配置すれば、（洗浄液の流れが切れて一部が外側流体収容室２８内に残存するのを防止して）洗浄液を容易且つ十分に吸引することができ、洗浄効率をさらに向上させることができるとともに、測定の際のバックグラウンドをさらに低下させることができる。
【００４３】
図１１は、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の第１の変形例を示している。この変形例の流体取扱ユニット１１６は、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６の内側円筒部１６ｃを構成する８本のピラーのうち、外側流体収容室２８の最小の幅Ｗ２の部分に最も近いピラーを設けないで、この部分にノズル収容部１１６ｇを形成した点を除いて、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６と略同一の構成を有するので、同一の部分の参照符号に１００を加えて、その説明を省略する。
【００４４】
ノズル収容部１１６ｇは、内側円筒部１１６ｃの下端から上端までスリット１１６ｄと略平行に略直線状に延びて内側円筒部１１６ｃを貫通して形成されている。このノズル収容部１１６ｇの幅は、流体取扱ユニット１１６内の液体を排出するための吸引ノズル３４などを収容して外側小径円筒部１１６ｂの内壁に隣接させることができる大きさであればよく、内側円筒部１１６ｃの直径の半分程度よりも小さいのが好ましい。例えば、内側円筒部１１６ｃの外径が４ｍｍであり、吸引ノズル３４の幅（または直径）が１ｍｍ程度の場合、ノズル収容部１１６ｇの幅は、１ｍｍ程度よりも大きく且つ２ｍｍ程度よりも小さいのが好ましい。このようなノズル収容部１１６ｇを形成すると、吸引ノズル３４が外側小径円筒部１１６ｂの内壁に隣接して配置することができるので、流体取扱ユニット１１６の内部（注入部１２６と外側流体収容室１２８と内側流体収容室１３０）に洗浄液が殆ど残存しないように、洗浄液を容易且つ十分に排出することができ、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６よりもさらに洗浄性を向上させることができる。
【００４５】
図１２は、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の第２の変形例を示している。この変形例の流体取扱ユニット２１６は、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６の内側円筒部１６ｃの代わりに楕円筒部２１６ｃを設けた点を除いて、上述した実施の形態の流体取扱ユニット１６と略同一の構成を有するので、同一の部分の参照符号に２００を加えて、その説明を省略する。
【００４６】
楕円筒部２１６ｃは、外側小径円筒部２１６ｂの底面部の上面から外側小径円筒部２１６ｂと同軸に、すなわち、楕円筒部２１６ｃの中心軸線（楕円の断面の長軸と短軸の交点を通り且つ楕円筒部２１６ｃと平行に延びる軸線）が外側小径円筒部２１６ｂの中心軸線と一致するように上方に延び、その上端の高さが外側小径円筒部２１６ｂの上部よりも低い略楕円筒形の部分である。この楕円筒部２１６ｃには、その下端から上端まで互いに略平行に略直線状に延びて楕円筒部２１６ｃを貫通する複数（本実施の形態では８本）のスリット２１６ｄが、所定の間隔で形成されている。すなわち、楕円筒部２１６ｃは、８本のスリット２１６ｄを形成するように互いに離間して配置された８本のピラーから構成されている。これらのスリット２１６ｄの幅は、数μｍ〜数百μｍであり、楕円筒部２１６ｃの外側よりも内側の方が広くなっている。このような楕円筒部２１６ｃを設けると、外側流体収容室２２８の径方向の幅が、楕円筒部２１６ｃの楕円の断面の短軸方向で最大の幅になり、周方向両側に徐々に減少して、楕円の断面の長軸方向で最小の幅になるので、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図１３は、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の第３の変形例を示している。この変形例の流体取扱ユニット３１６は、上述した第２の変形例の流体取扱ユニット２１６の楕円筒部２１６ｃを構成する８本のピラーのうち、外側流体収容室２２８の最小の幅の部分（楕円の断面の長軸方向両側の部分）に最も近い２本のピラーを設けないで、これらの部分にノズル収容部３１６ｇを形成した点を除いて、上述した第２の変形例の流体取扱ユニット２１６と略同一の構成を有するので、同一の部分の参照符号にさらに１００を加えて、その説明を省略する。
【００４８】
ノズル収容部３１６ｇは、それぞれ楕円筒部３１６ｃの下端から上端までスリット３１６ｄと略平行に略直線状に延びて楕円筒部３１６ｃを貫通して形成されている。これらのノズル収容部３１６ｇの幅は、流体取扱ユニット３１６内の液体を排出するための吸引ノズル３４などを収容して外側小径円筒部３１６ｂの内壁に隣接させることができる大きさであればよく、楕円筒部３１６ｃの楕円の断面の長軸の半分程度よりも小さいのが好ましい。このようなノズル収容部３１６ｇを形成すると、吸引ノズル３４が外側小径円筒部３１６ｂの内壁に隣接して配置することができるので、流体取扱ユニット３１６の内部（注入部３２６と外側流体収容室３２８と内側流体収容室３３０）に洗浄液が殆ど残存しないように、洗浄液を容易に且つ十分に排出することができ、上述した第２の変形例の流体取扱ユニット２１６よりもさらに洗浄性を向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態の流体取扱ユニット１６および第１〜第３の変形例の流体取扱ユニット１１６、２１６、３１６は、射出成形などによって一体成形することができるので、容易に製造することができる。また、本実施の形態の流体取扱装置１０の変形例として、支持体１３に所定の間隔で一列に配置された複数の流体取扱ユニット１６、１１６、２１６、３１６を射出成形などによって一体成形してもよいし、あるいは、図１４に示すように、流体取扱ユニット支持体を設けないで、プレート状の装置本体部４１２にマトリックス状に配列された複数の流体取扱ユニット１６、１１６、２１６、３１６を射出成形などによって一体成形してもよい。
【００５０】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６および第１〜第３の変形例の流体取扱ユニット１１６、２１６、３１６の反応室として使用可能な外側流体収容室２８、１２８、２２８、３２８の内壁面（反応面）に、微細な凹凸を設けることによって、反応面の表面積を増大して測定感度を高めるようにしてもよい。また、このように微細な凹凸を設けた反応面を表面処理剤で処理してもよい。この表面処理剤として、タンパク質などの生体物質を含む溶液を反応面上で流動させて生体物質を反応面に均一に固定するために、反応面に親水性を付与することができる官能基を有する化合物を使用するのが好ましい。このような官能基として、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、アルデヒド基、エポキシ基、チオール基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、イソチオシアネート基などが挙げられる。例えば、流体取扱ユニット１６がポリカーボネート（ＰＣ）で形成されている場合、その外側流体収容室２８、１２８、２２８、３２８の微細な凹凸を設けた反応面上に、ポリシラザンなどからなる表面処理層を形成してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態の流体取扱ユニット１６および第１〜第３の変形例の流体取扱ユニット１１６、２１６、３１６が樹脂材料により形成されている場合において、反応室として使用可能な外側流体収容室２８の内壁面（反応面）をカップリング剤で処理して表面の改質を行うことによって、反応面に高密度にタンパク質を固定化することができるようにしてもよい。また、このようなカップリング剤による処理の前に、反応面上に酸素原子を含む金属化合物または塗料からなる層を形成するのが好ましい。例えば、樹脂製の流体取扱ユニット１６、１１６、２１６、３１６の外側流体収容室２８、１２８、２２８、３２８の内壁面（反応面）上に、シリカ系塗料を塗布した後、その表面をアミノプロピルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤で処理してもよい。
【実施例】
【００５２】
次に、本実施の形態の流体取扱ユニット１６の実施例として、流体取扱ユニットを試料分析ユニットとして使用した例について説明する。
【００５３】
まず、流体取扱ユニット１６の注入部２６から、５μｇ／ｍＬの試薬調整希釈バッファ（５０ｍＬのリン酸バッファ）で希釈した抗ＴＮＦ−α抗体（Ｍ３０３）１００μＬを注入し、２５℃で１０分間保持して流体取扱ユニット１６の内壁に捕捉抗体を固定化した。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２５０μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５４】
次に、注入部２６からブロッキング液（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）２２０μＬを注入し、４℃で１６時間保持して流体取扱ユニット１６の内壁をブロッキングした後、ブロッキング液を排出した。
【００５５】
次に、注入部２６から、５〜２００ｐｇ／ｍＬの試薬調整希釈バッファ（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）で希釈したＴＮＦ−α抗原（Ｓ−ＴＦＮＡ）１００μＬを注入し、２５℃で１時間保持して抗原反応（検体反応）を行った。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２００μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５６】
次に、注入部２６から、０．５μｇ／ｍＬの試薬調整希釈バッファ（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）で希釈されたビオチンラベル抗体（ビオチンラベルされた抗体）（Ｍ３０２Ｂ）１００μＬを注入し、２５℃で１時間保持して検出抗体反応を行った。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２５０μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５７】
次に、注入部２６から、試薬調整希釈バッファ（ＰＢＳ−３％ＢＳＡ）で希釈された酵素（ＨＲＰ Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ（ＳＡ−５００４））１００μＬを注入し、２５℃で２０分間保持して酵素反応を行った。その後、注入部２６から洗浄液（ＰＢＳ−０．０２％ Ｔｗｅｅｎ ２０）２５０μＬを注入して排出することにより、流体取扱ユニット１６の内部を３回洗浄した。
【００５８】
次に、注入部２６から基質（ＴＭＢ）１００μＬを注入し、２５℃で１０分間保持して基質反応を行った後、注入部２６から反応停止液（１ＮのＨＣｌ）１００μＬを注入して反応を停止させ、内側流体収容室３０の長手方向（鉛直方向）に波長４５０ｎｍの光を当てて、内側流体収容室３０内の反応液の吸光度を測定した。
【００５９】
また、比較例として、本実施の形態の流体取扱装置１０の取付用凹部１４と同様の略円柱形のウェルを用いて同様の測定を行った。
【００６０】
その結果、本実施の形態の流体取扱ユニット１６を使用した実施例では、比較例と比べて吸光度が２倍以上になり、比較例と同程度の液量（捕捉抗体、検体としての抗原、検出抗体などの液量）で測定強度を大幅に高めることができるとともに、比較例と比べて非常に少ない液量で同程度の測定強度が得られることがわかった。また、流体取扱ユニット１６の洗浄液の残存が殆どなく、バックグラウンドを低下させることができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による流体取扱装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の流体取扱装置の装置本体の枠体と流体取扱ユニット支持体を示す斜視図である。
【図３】図２の流体取扱ユニット支持体を拡大して示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２の流体取扱ユニット支持体に流体取扱ユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図６】図１の流体取扱装置の取付用凹部内に取り付けられた流体取扱ユニットを示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱ユニットを示す平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図である。
【図８Ｃ】図８ＢのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図である。
【図８Ｄ】図８Ｃの一部拡大図である
【図９Ａ】本実施の形態の流体取扱ユニットに少量の液体を導入した状態を示す図であり、図８Ａに対応する平面図である
【図９Ｂ】本実施の形態の流体取扱ユニットに少量の液体を導入した状態を示す図であり、図８Ｂに対応する断面図である
【図１０】本実施の形態の流体取扱ユニットに少量の液体が存在する際の液体の流れを説明する図である。
【図１１】図８Ａ〜図８Ｄの流体取扱ユニットの第１の変形例を示す平面図である。
【図１２】図８Ａ〜図８Ｄの流体取扱ユニットの第２の変形例を示す平面図である。
【図１３】図８Ａ〜図８Ｄの流体取扱ユニットの第３の変形例を示す平面図である。
【図１４】本発明による流体取扱装置の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…流体取扱装置、１１…枠体、１１ａ…貫通穴、１１ｂ…上面、１２、４１２…装置本体部、１３…流体取扱ユニット支持体、１３ａ…支持体本体部、１３ｂ…突出部、１４…取付用凹部、１６、１１６、２１６、３１６…流体取扱ユニット、１６ａ、１１６ａ、２１６ａ、３１６ａ…外側大径円筒部、１６ｂ、１１６ｂ、２１６ｂ、３１６ｂ…外側小径円筒部、１６ｃ、１１６ｃ…内側円筒部、２１６ｃ、３１６ｃ…楕円筒部、１６ｄ、１１６ｄ、２１６ｄ、３１６ｄ…スリット、１６ｅ…凹部、１６ｆ…傾斜面、１１６ｇ、３１６ｇ…ノズル収容部、２６、１２６、２２６、３２６…注入部、２８、１２８、２２８、３２８…外側流体収容部、３０、１３０、２３０、３３０…内側流体収容部、３２…液体、３４…吸引ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端に開口部を有するとともに下端の底面部とこの底面部の上面の周縁部から立設された側面部により内部に流体収容部を形成する容器本体と、この容器本体の底面部から立設され且つ前記容器本体の側面部に沿った方向に延びて前記容器本体の流体収容部を内側流体収容室とこの内側流体収容室を取り囲む外側流体収容室に仕切る仕切り壁部と、この仕切り壁部を貫通して前記内側流体収容室と前記外側流体収容室の間を連通させる連通路とを備え、前記外側流体収容室内に収容された液体に働く毛細管力を前記容器本体の底面部の上面の周縁部に沿った周方向に変化させるように、前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が前記周方向に変化していることを特徴とする、流体取扱ユニット。
【請求項２】
前記外側流体収容室内に収容された液体が前記毛細管力により前記周方向に流れるように、前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が前記周方向に漸次変化していることを特徴とする、請求項１に記載の流体取扱ユニット。
【請求項３】
前記外側流体収容室内に収容された液体が、前記毛細管力により前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって前記周方向に流れることを特徴とする、請求項１または２に記載の流体取扱ユニット。
【請求項４】
前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が、前記周方向に対して垂直な方向に略均一であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の流体ユニット。
【請求項５】
前記容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、前記仕切り壁部の外面が円筒形の外周面と略同一の形状を有し、前記仕切り壁部の外面が、前記容器本体の側面部の内面から径方向に偏心して形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項６】
前記容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、前記仕切り壁部の外面が楕円筒形の外周面と略同一の形状を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項７】
前記連通路が、前記仕切り壁部を貫通して前記仕切り壁部の下端から上端まで延びるように形成された複数のスリットであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項８】
前記複数のスリットが前記周方向に一定の間隔で離間して形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体取扱ユニット。
【請求項９】
前記複数のスリットが互いに略平行に形成され、前記毛細管力により前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって周方向に流れ込んだ液体を吸引する吸引ノズルを収容可能なノズル収容部が、前記仕切り壁部を貫通して前記仕切り壁部の下端から上端まで前記複数のスリットと略平行に延びるように形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１０】
前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、毛管現象により前記内側流体収容室内の液体を前記外側流体収容室内に流入させるとともに前記外側流体収容室内の液体の前記内側流体収容室内への流入を防止し、前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が前記所定の量を超えると、前記外側流体収容室内の液体の前記内側流体収容室内への流入を許容することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１１】
前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、前記内側流体収容室内の液体の大部分が前記外側流体収容室内に流入することを特徴とする、請求項１０に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１２】
前記連通路は、前記内側流体収容室内の液体に働く毛細管力と前記外側流体収容室内の液体に働く毛細管力の差により、前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、前記内側流体収容室内の液体を前記外側流体収容室内に流入させるとともに前記外側流体収容室内の液体の前記内側流体収容室内への流入を防止することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１３】
前記外側流体収容室内の液体に働く毛細管力が、前記内側流体収容室内の液体に働く毛細管力よりも大きいことを特徴とする、請求項１２に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１４】
前記仕切り壁部の高さが前記容器本体の側面部よりも低いことを特徴とする、請求項１乃至１３に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１５】
前記外側流体収容室の底面部が、前記内側流体収容室に向かうにしたがって下方に傾斜していることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１６】
前記外側流体収容室の底面部の最も低い部分の高さが、前記内側流体収容室の高さと略同一の高さであることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１７】
前記スリットの幅が、前記外側流体収容室側よりも前記内側流体収容室側の方が広くなっていることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１８】
前記流体取扱ユニットが一体成形されていることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１９】
装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱ユニットとからなり、これらの流体取扱ユニットの各々が、請求項１乃至１８のいずれかに記載の流体取扱ユニットであることを特徴とする、流体取扱装置。
【請求項２０】
前記複数の流体取扱ユニットが、前記装置本体上にマトリックス状に配列されていることを特徴とする、請求項１９に記載の流体取扱装置。
【請求項２１】
前記複数の流体取扱ユニットが、前記装置本体と一体成形されていることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の流体取扱装置。
【請求項２２】
前記装置本体が、枠体と、この枠体上に互いに略平行に配置された複数の支持体とからなり、これらの支持体の各々に前記複数の流体取扱ユニットが所定の間隔で一列に配置されていることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の流体取扱装置。
【請求項２３】
前記複数の流体取扱ユニットが、前記支持体と一体成形されていることを特徴とする、請求項２２に記載の流体取扱装置。
【請求項１】
上端に開口部を有するとともに下端の底面部とこの底面部の上面の周縁部から立設された側面部により内部に流体収容部を形成する容器本体と、この容器本体の底面部から立設され且つ前記容器本体の側面部に沿った方向に延びて前記容器本体の流体収容部を内側流体収容室とこの内側流体収容室を取り囲む外側流体収容室に仕切る仕切り壁部と、この仕切り壁部を貫通して前記内側流体収容室と前記外側流体収容室の間を連通させる連通路とを備え、前記外側流体収容室内に収容された液体に働く毛細管力を前記容器本体の底面部の上面の周縁部に沿った周方向に変化させるように、前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が前記周方向に変化していることを特徴とする、流体取扱ユニット。
【請求項２】
前記外側流体収容室内に収容された液体が前記毛細管力により前記周方向に流れるように、前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が前記周方向に漸次変化していることを特徴とする、請求項１に記載の流体取扱ユニット。
【請求項３】
前記外側流体収容室内に収容された液体が、前記毛細管力により前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって前記周方向に流れることを特徴とする、請求項１または２に記載の流体取扱ユニット。
【請求項４】
前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が、前記周方向に対して垂直な方向に略均一であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の流体ユニット。
【請求項５】
前記容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、前記仕切り壁部の外面が円筒形の外周面と略同一の形状を有し、前記仕切り壁部の外面が、前記容器本体の側面部の内面から径方向に偏心して形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項６】
前記容器本体の側面部の内面が円筒形の内周面と略同一の形状を有するとともに、前記仕切り壁部の外面が楕円筒形の外周面と略同一の形状を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項７】
前記連通路が、前記仕切り壁部を貫通して前記仕切り壁部の下端から上端まで延びるように形成された複数のスリットであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項８】
前記複数のスリットが前記周方向に一定の間隔で離間して形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体取扱ユニット。
【請求項９】
前記複数のスリットが互いに略平行に形成され、前記毛細管力により前記容器本体の側面部と前記仕切り壁部との間隔が広い部分から狭い部分に向かって周方向に流れ込んだ液体を吸引する吸引ノズルを収容可能なノズル収容部が、前記仕切り壁部を貫通して前記仕切り壁部の下端から上端まで前記複数のスリットと略平行に延びるように形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１０】
前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、毛管現象により前記内側流体収容室内の液体を前記外側流体収容室内に流入させるとともに前記外側流体収容室内の液体の前記内側流体収容室内への流入を防止し、前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が前記所定の量を超えると、前記外側流体収容室内の液体の前記内側流体収容室内への流入を許容することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１１】
前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、前記内側流体収容室内の液体の大部分が前記外側流体収容室内に流入することを特徴とする、請求項１０に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１２】
前記連通路は、前記内側流体収容室内の液体に働く毛細管力と前記外側流体収容室内の液体に働く毛細管力の差により、前記容器本体の開口部から前記流体収容部に導入される液体の量が所定の量を超えるまでは、前記内側流体収容室内の液体を前記外側流体収容室内に流入させるとともに前記外側流体収容室内の液体の前記内側流体収容室内への流入を防止することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１３】
前記外側流体収容室内の液体に働く毛細管力が、前記内側流体収容室内の液体に働く毛細管力よりも大きいことを特徴とする、請求項１２に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１４】
前記仕切り壁部の高さが前記容器本体の側面部よりも低いことを特徴とする、請求項１乃至１３に記載の流体取扱ユニット。
【請求項１５】
前記外側流体収容室の底面部が、前記内側流体収容室に向かうにしたがって下方に傾斜していることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１６】
前記外側流体収容室の底面部の最も低い部分の高さが、前記内側流体収容室の高さと略同一の高さであることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１７】
前記スリットの幅が、前記外側流体収容室側よりも前記内側流体収容室側の方が広くなっていることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１８】
前記流体取扱ユニットが一体成形されていることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれかに記載の流体取扱ユニット。
【請求項１９】
装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱ユニットとからなり、これらの流体取扱ユニットの各々が、請求項１乃至１８のいずれかに記載の流体取扱ユニットであることを特徴とする、流体取扱装置。
【請求項２０】
前記複数の流体取扱ユニットが、前記装置本体上にマトリックス状に配列されていることを特徴とする、請求項１９に記載の流体取扱装置。
【請求項２１】
前記複数の流体取扱ユニットが、前記装置本体と一体成形されていることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の流体取扱装置。
【請求項２２】
前記装置本体が、枠体と、この枠体上に互いに略平行に配置された複数の支持体とからなり、これらの支持体の各々に前記複数の流体取扱ユニットが所定の間隔で一列に配置されていることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の流体取扱装置。
【請求項２３】
前記複数の流体取扱ユニットが、前記支持体と一体成形されていることを特徴とする、請求項２２に記載の流体取扱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２５０７７０（Ｐ２００９−２５０７７０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８５９０（Ｐ２００８−９８５９０）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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