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ることができる流体取扱装置を提供する。
【解決手段】 流体取扱装置のプレート本体上に配列された複数の流体取扱部の各々は、液体試料などの流体を注入するための注入部２０と、この注入部２０の下側に配置されて流体を収容する第１の収容室２２と、注入部２０に注入された流体の自重によりその流体を注入部２０から第１の収容室２２に導入して第１の収容室２２内を流動させる開口部２０ａと、第１の収容室２２から排出された流体を収容する第２の収容室２６と、注入部２０に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに第１の収容室２２内の流体を第２の収容室２６に導入する流路２４とを備え、第２の収容室２６の底面積が第１の収容室２２の底面積より小さくなっている。
【解決手段】 流体取扱装置のプレート本体上に配列された複数の流体取扱部の各々は、液体試料などの流体を注入するための注入部２０と、この注入部２０の下側に配置されて流体を収容する第１の収容室２２と、注入部２０に注入された流体の自重によりその流体を注入部２０から第１の収容室２２に導入して第１の収容室２２内を流動させる開口部２０ａと、第１の収容室２２から排出された流体を収容する第２の収容室２６と、注入部２０に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに第１の収容室２２内の流体を第２の収容室２６に導入する流路２４とを備え、第２の収容室２６の底面積が第１の収容室２２の底面積より小さくなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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内面にコートし、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、抗原抗体反応後の液の吸光や蛍光を測定しているが、この場合、光学測定による測定値は、希薄溶液では液量に依存する。すなわち、光学測定による測定値は、ウェルを満たす液のウェル底面から液面までの高さに比例する。例えば、蛍光を測定する場合には、以下の式に示すように、蛍光強度Ｆは、層長Ｌに比例するので、ウェルに加えた液量に比例する。
Ｆ＝ｋｌ０ｆｅｃＬ
（ｋ：比例係数、ｌ０：励起光強度、ｆ：蛍光の量子収束、ｅ：励起光波長におけるモル吸光係数、ｃ：蛍光物質の濃度、Ｌ：層長）
【０００５】
特に、蛍光測定によるＥＬＩＳＡでは、一般に、ウェルの表面にコートした捕捉用抗体によって目的物質を捕捉した後、酵素が結合した検出用抗体をウェルに加え、最後に基質をウェルに加えて、この基質の酵素反応による蛍光を測定しているので、一定時間酵素反応させた場合に生じる蛍光物質の量は捕捉された目的物質の量によって決定され、したがって、蛍光物質の濃度はウェルに加えた液量に依存する。すなわち、ウェルに加えた液量が増加すると、一定時間に生じる蛍光物質の濃度が低下する。したがって、測定感度を高めるためにウェルに加える液量を多くすると、上記の式における層長Ｌは増加するが、蛍光物質の濃度ｃが低下することになり、測定感度を十分に向上させることができない。
【０００６】
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表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、沈下してウェルの表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、マイクロウェルプレートは多数のウェルに細分化されているので、各々のウェルに加える液体の量が制限されるため、測定感度が低下するという問題もある。このような問題を解消する方法として、捕体として多孔質体を用いる方法が知られているが、液の流動性を制御するためにポンプなどの動力を必要とし、また、多孔質体は詰まり易いので液の流動性を連続的に制御するのは困難である。また、微小空間が形成されたマイクロチップを使用し、微小空間内の液を流動させる方法として、加圧または吸引により液を流動させる方法が知られているが、この方法も動力を必要とし、煩雑な装置を必要とする。さらに、微小空間が形成されたマイクロチップを使用し、バルブ構造により微小空間内の液を流動させる方法も知られているが、この方法もバルブを作動させるための動力またはエネルギーを必要とする。
【０００７】
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方法として、マイクロプレートの反応面（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方法が提案されている（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方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の方法では、測定感度を高めることができるものの、反応効率を高めることができないという問題がある。また、特許文献２の方法では、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を使用する方法であるため、反応効率を高めることができるものの、多検体の測定に適した方法ではない。
【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ることができる流体取扱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明による流体取扱装置は、板状の装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱部とからなり、これらの流体取扱部の各々が、流体を注入するための注入部と、この注入部の下側に配置されて流体を収容する第１の収容室と、注入部に注入された流体の自重によりその流体を注入部から第１の収容室に導入して第１の収容室内を流動させる開口部と、第１の収容室から排出された流体を収容する第２の収容室と、注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに第１の収容室内の流体を第２の収容室に導入する流路とを備え、第２の収容室の底面積が第１の収容室の底面積より小さいことを特徴とする。
【００１２】
この流体取扱装置において、第１の収容部と第２の収容部の間の流路が、注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに注入部および第１の収容室内の全ての流体を第２の収容室に導入するのが好ましい。
【００１３】
また、上記の流体取扱装置において、第１の収容室が第２の収容室を取り囲むように配置され、開口部が第１の収容室の周縁部に沿って延びているのが好ましい。また、第２の収容室が第１の収容室の底面に形成された凹部であり、第１の収容室と第２の収容室との間に第２の収容室の開口部を取り囲む壁部が形成され、流路が壁部の上面を通って第１の収容室の底面付近から第２の収容室の底面付近まで延び、注入部に注入された流体が第１の収容室を満たした後に流体の液面の高さが壁部の上面よりも高くなったときに、注入部および第１の収容室内の全ての流体が流路を介して第２の収容室に導入されるのが好ましい。
【００１４】
さらに、上記の流体取扱装置において、第１の収容室の内面に微細な凹凸が形成されているのが好ましい。また、第１の収容室内に複数の板状体が互いに離間して配置されているのが好ましい。この場合、複数の板状体の表面に微細な凹凸が形成されているのが好ましい。あるいは、第１の収容室内に多数の微小粒状物を充填してもよい。
【００１５】
上述したような本発明による流体取扱装置を使用分析装置として使用すると、反応室として使用可能な微小空間である第１の収容室に連通する注入部（注入ポート）に液体などの流体を注入するだけで、動力を用いずに第１の収容室内の流体を簡単に流動させることができるとともに、反応液などの第１の収容室内の流体を、分析室として使用可能な底面積が小さい第２の収容室に導入して、少ない液量でも層長を長くすることができる。また、第１の収容室と第２の収容室との間の流路をいわゆるサイフォン構造とすることにより、一定量の流体を第１の収容室内に溜めた後に第２の収容室に導入することができ、あるいは流体を第１の収容室内で連続的に流動させて第２の収容室に導入することもできる。このように、本発明による流体取扱装置を試料分析装置として使用すると、流体を第１の収容室内で連続的に流動させるとともに、少ない液量でも層長を長くすることによって、反応効率を向上させて反応時間を短縮することができ、測定時間を短縮し且つ測定感度を向上させることができる。さらに、微細な凹凸が形成された複数の板状体または多数の微小粒状物を第１の収容室内に配置または充填して反応面の表面積を増大することにより、反応効率を一層向上させて反応時間を短縮することができ、測定時間を短縮し且つ測定感度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の流体取扱装置によれば、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ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明による流体取扱装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図６は、本発明による流体取扱装置の実施の形態を示している。図１に示すように、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。この流体取扱装置１０は、略矩形のプレート本体１２と、一般にマイクロウェルと呼ばれている多数（本実施の形態では８×１２の配列）の流体取扱部１４とから構成されている。プレート本体１２は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）や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、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平板部と、この平板部の一方の面（上面）の周縁部から略鉛直方向に突出し且つこの周縁部に沿って延びる高さ数ｍｍ程度の外周側壁部１２ａとから構成されている。流体取扱部１４は、プレート本体１２上の外周側壁部１２ａに囲まれた部分（略矩形の凹部）内に互いに所定の間隔で離間して配置されている。このような構造により、流体取扱部１４に注入された液体試料などの流体の量が多過ぎても、過剰に注入された流体が、外周側壁部１２ａに囲まれた略矩形の凹部内に収容され、隣接する流体取扱部１４に混入するのを防止することができる。
【００１９】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ〜図３Ｃおよび図４Ａ〜図４Ｃは、本実施の形態の各々の流体取扱部１４を示している。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、各々の流体取扱部１４は、略円筒形の外形の流体取扱下側部１６と、この流体取扱下側部１６上に取り付けられる流体取扱上側部１８とから構成されている。流体取扱下側部１６は、プレート本体１２と同一の材料により一体に形成してもよいし、プレート本体１２と同一の材料または別の材料により形成してプレート本体１２に取り付けてもよい。
【００２０】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、流体取扱下側部１６は、直径および高さが数ｍｍ程度の略円筒形の下側基部１６ａと、この下側基部１６ａの上面の周縁部から略鉛直方向に突出し且つこの周縁部に沿って延びる高さ数ｍｍ程度の略円環状の外側壁部１６ｂとからなる。下側基部１６ａの上面の略中央部には、下側基部１６ａの底面付近まで延びる略円筒形の凹部１６ｃが形成されている。この凹部１６ｃは、その直径よりも十分に深く形成されている。また、下側基部１６ａの上面には、凹部１６ｃを取り囲むように略円環状の内側壁部１６ｄが形成されている。この内側壁部１６ｄは、下側基部１６ａに形成された凹部１６ｃを取り囲む部分から、外側壁部１６ｂよりも低く略鉛直方向に突出し、この凹部１６ｃを取り囲む部分に沿って延びている。この内側壁部１６ｄと外側壁部１６ｂの間に形成される略円環状の凹部の底面積は、下側基部１６ａに形成された凹部１６ｃの底面積よりも大きくなっている。また、外側壁部１６ｂ付近には、下側基部１６ａの上面から略鉛直方向に突出する複数（本実施の形態では４つ）の略円柱形の位置合わせ用支柱１６ｅが所定の間隔で形成されている。これらの位置合わせ用支柱１６ｅの高さは、内側壁部１６ｄよりも低くなっている。さらに、内側壁部１６ｄ付近には、下側基部１６ａの上面から略鉛直方向に突出し且つそれぞれ放射状に延びる複数の突起部１６ｆが内側壁部１６ｄに沿って所定の間隔で形成されている。これらの突起部１６ｆの高さは、位置合わせ用支柱１６ｅよりも低くなっている。なお、それぞれ隣接する突起部１６ｆの間には、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、スリット状の連通路１６ｇが形成されるようになっている（図３Ｃ参照）。これらの連通路１６ｇの幅（スリット幅）は、１０μｍ程度であるのが好ましい。
【００２１】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、流体取扱上側部１８は、略円筒形の厚肉部１８ａと、この厚肉部１８ａの底面からその内周面に沿って延び、厚肉部１８ａよりも薄い略円筒形の内側薄肉部１８ｂと、この内側薄肉部１８ｂから径方向外側に離間して、厚肉部１８ａの底面からその外周面に沿って延び、厚肉部１８ａよりも薄い略円筒形の外側薄肉部１８ｃと、この外側薄肉部１８ｃの外周面から径方向に延びる略円板状のフランジ部１８ｄとから構成されている。内側薄肉部１８ｂの長さは、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、流体取扱下側部１６の凹部１６ｃの底面付近まで延び且つその底面から所定の間隔だけ離間する長さになっている（図２Ｂ参照）。また、外側薄肉部１８ｃの長さは、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、外側薄肉部１８ｃが流体取扱下側部１６の突起部１６ｆに当接して支持される長さになっている（図２Ｂ参照）。内側薄肉部１８ｂと外側薄肉部１８ｃとの間には、略円環状の凹部１８ｅが形成されている。この凹部１８ｅの大きさは、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、凹部１８ｅの内面と内側壁部１６ｄとの間に所定の間隙を形成する大きさになっている（図２Ｂ参照）。フランジ部１８ｄの直径は、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂとフランジ部１８ｄとの間に略円環状の間隙（開口部２０ａ）が形成される大きさになっている（図２Ｂ参照）。また、フランジ部１８ｄの上面の周縁部に沿って略円環状に延びる傾斜面１８ｆが形成されている。さらに、フランジ部１８ｄの底面の周縁部付近には、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けるときに流体取扱下側部１６の位置合わせ用支柱１６ｅが嵌合して流体取扱上側部１８の位置合わせをするための複数（本実施の形態では４つ）の位置合わせ用凹部１８ｇ（図２Ｂ、図４Ｂおよび図４Ｃ参照）が形成されている。
【００２２】
再び図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明すると、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付ける際には、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃが流体取扱下側部１６の突起部１６ｆに当接して支持されるようにするとともに、流体取扱下側部１６の位置合わせ用支柱１６ｅを流体取扱上側部１８の位置合わせ用凹部１８ｇに嵌合させることにより、流体取扱上側部１８が流体取扱下側部１６に位置合わせされて固定される。
【００２３】
このようにして流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けると、流体取扱上側部１８のフランジ部１８ｄの上側には、流体取扱上側部１８の厚肉部１８ａと流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂとの間に、液体試料などの流体を注入するための注入部２０としての略円環状の空間が形成される。また、流体取扱上側部１８のフランジ部１８ｄの下側には、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃと流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂとの間に、試料を反応させるための反応室として使用可能な略円環状の空間である第１の流体収容室２２が形成される。この第１の収容室２２は、流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂと流体取扱上側部１８のフランジ部１８ｄとの間に形成された略円環状の間隙（開口部２０ａ）を介して、注入部２０に連通している。また、流体取扱上側部１８の凹部１８ｅおよび内側薄肉部１８ｂと流体取扱下側部１６の内側壁部１６ｄおよび凹部１６ｃとの間には、流路２４が形成される。この流路２４は、多数のスリット状の連通路１６ｇ（図３ｃ参照）を介して第１の収容室２２に連通している。この流路２４は、後述するようにいわゆるサイフォン機能を備えており、毛管現象を起こさない程度の横断面積（流路２４が延びる方向に直交する断面の面積）を有するのが好ましい。さらに、流体取扱下側部１６の凹部１６ｃの底面と流体取扱上側部１８の内側薄肉部１８ｂによって、分析室として使用可能な空間である第２の収容室２６が形成される。この第２の収容室２６は、多数のスリット状の連通路１６ｇ（図３ｃ参照）と流路２４を介して、第１の収容室２２に連通している。なお、第２の収容室２６の上方の開口部（流体取扱上側部１８の厚肉部１８ａの開口部）は、第２の収容室２６から液体などの流体を排出するための排出口になる。
【００２４】
なお、第１の収容室２２の高さは、流体取扱下側部１６の内側壁部１６ｄ、位置合わせ用支柱１６ｅおよび突起部１６ｆの高さ、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃの長さおよび凹部１８ｅの深さなどによって、任意に設定することができるが、流路２４がサイフォン機能を備えることができるように、流体取扱下側部１６の内側壁部１６ｄより低いのが好ましい。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、流体取扱部１４の第１の収容室２２には、例えば、捕捉用抗体などの捕体を支持するための複数の円板２８、好ましくは表面に微細なピラー構造加工を施した複数の円板２８が略鉛直方向に互いに離間して多層に収容されている。なお、このような微細なピラー構造加工を第１の収容室２２の内壁に形成してもよい。これらの円板２８には、略中央部に略円形の貫通孔２８ａが形成され、この貫通孔２８ａのまわりには、流体取扱下側部１６の位置合わせ用支柱１６ｅが貫通する複数（本実施の形態では４つ）の貫通孔２８ｂが形成されている。また、複数の円板２８は、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃおよび流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂに交互に当接し、流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂおよび流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから交互に離間するように配置されている。すなわち、最上段の円板２８は、外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面に当接し且つ内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから離間するように配置され、この最上段の円板２８の下側に配置された第２段の円板２８は、内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃに当接し且つ外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面から離間するように配置され、この第２段の円板２８の下側に配置された第３段の円板２８は、外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面に当接し且つ内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから離間するように配置され、この第３段の円板２８の下側に配置された最下段の円板２８は、内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃに当接し且つ外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面から離間するように配置されている。このように複数の円板２８を配置させることにより、第１の収容室２２内の流路の内面の面積を増大して、流体取扱装置１０を試料分析装置として使用した場合に捕体の支持面（反応面）の表面積を増大することができる。なお、円板２８は、第１の収容室２２内の流路の流体との接触面積を増大するように配置されていればよく、例えば、図６Ａに示すように、円板２８と同様の複数の円板２８０を流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂおよび流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから離間するように配置してもよい。また、円板２８または２８０の代わりに、図６Ｂに示すように、連通路１６ｇの幅（スリット幅）より大きい直径の微細な略球状の多数のビーズ３０のような微小粒状物を第１の収容室２２内に充填してもよい。
【００２６】
次に、図７Ａ〜図７Ｅを参照して、本実施の形態の流体取扱装置１０の流体取扱部１４の流路２４のサイフォン機能の例について説明する。まず、図７Ａに示すように、注入部２０に反応試薬を加えると、その反応試薬は、開口部２０ａから第１の収容室２２に導入され、連通路１６ｇを介して流路２４の入口部分に侵入する。注入部２０に加えられた反応試薬の液面が、図７Ｂに示すように流路２４の最も高い位置よりも高くなると、図７Ｃに示すように、加えられた全ての反応試薬がサイフォン機能によって第２の収容室２６に溜まる。その後、図７Ｄに示すように、第２の収容室２６に溜まった反応試薬をピペットなどの器具を用いて排出口から回収し、図７Ｅに示すように再度注入部２０に加えることにより、反応試薬を第１の収容室２２に繰返し何回でも流すことができる。
【００２７】
また、図８Ａ〜図８Ｅを参照して、本実施の形態の流体取扱装置１０の流体取扱部１４の流路２４のサイフォン機能の他の例について説明する。まず、図８Ａに示すように、注入部２０に反応試薬を加えると、その反応試薬は、図８Ｂに示すように、開口部２０ａから第１の収容室２２に導入され、連通路１６ｇを介して流路２４の入口部分に侵入する。このとき、反応試薬の液面を流路２４の最も高い位置よりも低くなるようにすれば、図８Ｃに示すように、一定量の反応試薬を第１の収容室２２（および連通路１６ｇと流路２４の入口部分）内に一定時間溜めておくことができる。その後、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、注入部２０に第二の試薬（例えば反応停止液）を加えて、試薬の液面が流路２４の最も高い位置よりも高くなると、図８Ｅに示すように、サイフォン機能によって全ての試薬が第２の収容室２６に溜まる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態の流体取扱装置１０を試料分析装置として使用すると、第１の収容室２２内に配置された複数の円板２８（好ましくは表面に微細なピラー構造加工を施した複数の円板２８）や、第１の収容室２２内に充填された多数の微小粒状物（ビーズ３０）によって、捕体の支持面（反応面）の表面積を増大し、且つ反応試薬が第１の収容室２２内の微小空間を流動することから、反応効率を向上させることができる。なお、第１の収容室２２と第２の収容室２６の間の流路（連通路１６ｇと流路２４の入口部分）の内面も捕体の支持面（反応面）として利用すれば、反応効率をさらに向上させることができる。また、第２の収容室２６の底面積が第１の収容室２２の底面積より小さく且つ第２の収容室２６の深さが十分な深さであることから、測定時の液層を長さ（深さ）を長くすることができ、測定感度を向上させることができる。
【００２９】
次に、上述した本実施の形態の流体取扱装置１０を用いて生体物質を分析する方法の例について説明する。
【００３０】
まず、表面に捕捉用抗体（例えば、抗ヒトＴＮＦ−αマウスＩｇＧ抗体）をコートした複数の円板２８が各々の第１の収容室２２内に挿入された各々の流体取扱部１４の注入部２０に、標準サンプルまたはヒト血清サンプル４０μＬを加えた後、各々の流体取扱部１４の中央の第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収し、再度注入部２０に加える。この工程を３回行って第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収した後、注入部２０に洗浄液６０μＬを加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。その後、注入部２０に新たな洗浄液を加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。このような洗浄工程を４回行う。その後、酵素が結合した検出用抗体（例えば、抗ヒトＴＮＦ−αマウスＩｇＧ抗体）４０μＬを注入部２０に加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収し、再度注入部２０に加える。この工程を３回行って第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収した後、上記の洗浄工程を行う。その後、注入部２０に基質２０μＬを加え、液が第１の収容室２２に満たされた状態で１０分間反応させる。反応後、注入部２０に反応停止液２０μＬを加え、第２の収容室２６の長手方向（鉛直方向）に励起光を当てて、第２の収容室２６に排出された反応液の蛍光を測定する。
【００３１】
また、上述した本実施の形態の流体取扱装置１０を生体物質の分離・濃縮に適用する例について説明する。
【００３２】
まず、表面にストレプトアビジンをコートした多数のビーズが各々の第１の収容室２２内に充填された各々の流体取扱部１４の注入部２０に、ビオチン化した物質を含むサンプルを加えた後、各々の流体取扱部１４の中央の第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収し、再度注入部２０に加える。この工程を複数回行って第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収した後、注入部２０に洗浄液６０μＬを加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。その後、注入部２０に新たな洗浄液を加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。このような洗浄工程を４回行う。その後、注入部２０に溶離液２０μＬを加えて一定時間静置する。さらに、注入部２０に溶離液２０μＬを加え、第２の収容室２６に排出された溶離液を回収する。
【００３３】
なお、上述した実施の形態では、いわゆるサイフォン機能を備えた流路２４を設けたが、この流路２４の代わりに、第１の収容室２２から第２の収容室２６に流体を導入する流路を設け、この流路にバルブなどの開閉手段を設けてもよい。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、多数の流体取扱部１４を略矩形のプレート本体１２に取り付けたが、図９に示すように、流体取扱部１４の流体取扱下側部１６の略円環状の外側壁部１６ｂを除いた形状の流体取扱部１１４を、多数のウェルが形成された市販のマイクロウェルプレート１１０の各々のウェル内に嵌合させる構造にしてもよい。
【００３５】
さらに、上述した実施の形態では、流体取扱部１４の第２の収容室２６を取り囲むように略円環状の第１の収容室２２を設けたが、図１０に示すように、流体取扱部２１４内の一端側に第２の収容室２２６を形成し、その他の部分に第１の収容室２２２を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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２Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱部を示す拡大平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。
【図３Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の流体取扱下側部を示す拡大平面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂの流体取扱下側部の一部を示す拡大平面図である。
【図４Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の流体取扱上側部を示す拡大平面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。
【図４Ｃ】図４の流体取扱上側部の底面図である。
【図５Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の第１の収容室内に複数の円板を挿入する状態を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの円板を第１の収容室に挿入した状態を概略的に示す断面図である。
【図６Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の第１の収容室内に複数の円板を挿入した状態の変形例を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の第１の収容室内に多数のビーズを充填した状態を概略的に示す断面図である。
【図７Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｂ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｃ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｄ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｅ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図８Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｂ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｃ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｄ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｅ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図９】図１の流体取扱装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１の流体取扱装置の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 流体取扱装置
１２ プレート本体
１２ａ 外周側壁部
１４、１１４、２１４ 流体取扱部
１６ 流体取扱下側部
１６ａ 下側基部
１６ｂ 外側壁部
１６ｃ 凹部
１６ｄ 内側壁部
１６ｅ 位置合わせ用支柱
１６ｆ 突起部
１６ｇ 連通路
１８ 流体取扱上側部
１８ａ 厚肉部
１８ｂ 内側薄肉部
１８ｃ 外側薄肉部
１８ｄ フランジ部
１８ｅ 凹部
２０ 注入部
２０ａ 開口部
２２、２２２ 第１の収容室
２４ 流路
２６、２２６ 第２の収容室
２８、２８０ 円板
２８ａ、２８ｂ 貫通孔
３０ ビーズ
１１０ マイクロウェルプレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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内面にコートし、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、抗原抗体反応後の液の吸光や蛍光を測定しているが、この場合、光学測定による測定値は、希薄溶液では液量に依存する。すなわち、光学測定による測定値は、ウェルを満たす液のウェル底面から液面までの高さに比例する。例えば、蛍光を測定する場合には、以下の式に示すように、蛍光強度Ｆは、層長Ｌに比例するので、ウェルに加えた液量に比例する。
Ｆ＝ｋｌ０ｆｅｃＬ
（ｋ：比例係数、ｌ０：励起光強度、ｆ：蛍光の量子収束、ｅ：励起光波長におけるモル吸光係数、ｃ：蛍光物質の濃度、Ｌ：層長）
【０００５】
特に、蛍光測定によるＥＬＩＳＡでは、一般に、ウェルの表面にコートした捕捉用抗体によって目的物質を捕捉した後、酵素が結合した検出用抗体をウェルに加え、最後に基質をウェルに加えて、この基質の酵素反応による蛍光を測定しているので、一定時間酵素反応させた場合に生じる蛍光物質の量は捕捉された目的物質の量によって決定され、したがって、蛍光物質の濃度はウェルに加えた液量に依存する。すなわち、ウェルに加えた液量が増加すると、一定時間に生じる蛍光物質の濃度が低下する。したがって、測定感度を高めるためにウェルに加える液量を多くすると、上記の式における層長Ｌは増加するが、蛍光物質の濃度ｃが低下することになり、測定感度を十分に向上させることができない。
【０００６】
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表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、沈下してウェルの表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、マイクロウェルプレートは多数のウェルに細分化されているので、各々のウェルに加える液体の量が制限されるため、測定感度が低下するという問題もある。このような問題を解消する方法として、捕体として多孔質体を用いる方法が知られているが、液の流動性を制御するためにポンプなどの動力を必要とし、また、多孔質体は詰まり易いので液の流動性を連続的に制御するのは困難である。また、微小空間が形成されたマイクロチップを使用し、微小空間内の液を流動させる方法として、加圧または吸引により液を流動させる方法が知られているが、この方法も動力を必要とし、煩雑な装置を必要とする。さらに、微小空間が形成されたマイクロチップを使用し、バルブ構造により微小空間内の液を流動させる方法も知られているが、この方法もバルブを作動させるための動力またはエネルギーを必要とする。
【０００７】
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方法として、マイクロプレートの反応面（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方法が提案されている（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方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の方法では、測定感度を高めることができるものの、反応効率を高めることができないという問題がある。また、特許文献２の方法では、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を使用する方法であるため、反応効率を高めることができるものの、多検体の測定に適した方法ではない。
【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ることができる流体取扱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明による流体取扱装置は、板状の装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱部とからなり、これらの流体取扱部の各々が、流体を注入するための注入部と、この注入部の下側に配置されて流体を収容する第１の収容室と、注入部に注入された流体の自重によりその流体を注入部から第１の収容室に導入して第１の収容室内を流動させる開口部と、第１の収容室から排出された流体を収容する第２の収容室と、注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに第１の収容室内の流体を第２の収容室に導入する流路とを備え、第２の収容室の底面積が第１の収容室の底面積より小さいことを特徴とする。
【００１２】
この流体取扱装置において、第１の収容部と第２の収容部の間の流路が、注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに注入部および第１の収容室内の全ての流体を第２の収容室に導入するのが好ましい。
【００１３】
また、上記の流体取扱装置において、第１の収容室が第２の収容室を取り囲むように配置され、開口部が第１の収容室の周縁部に沿って延びているのが好ましい。また、第２の収容室が第１の収容室の底面に形成された凹部であり、第１の収容室と第２の収容室との間に第２の収容室の開口部を取り囲む壁部が形成され、流路が壁部の上面を通って第１の収容室の底面付近から第２の収容室の底面付近まで延び、注入部に注入された流体が第１の収容室を満たした後に流体の液面の高さが壁部の上面よりも高くなったときに、注入部および第１の収容室内の全ての流体が流路を介して第２の収容室に導入されるのが好ましい。
【００１４】
さらに、上記の流体取扱装置において、第１の収容室の内面に微細な凹凸が形成されているのが好ましい。また、第１の収容室内に複数の板状体が互いに離間して配置されているのが好ましい。この場合、複数の板状体の表面に微細な凹凸が形成されているのが好ましい。あるいは、第１の収容室内に多数の微小粒状物を充填してもよい。
【００１５】
上述したような本発明による流体取扱装置を使用分析装置として使用すると、反応室として使用可能な微小空間である第１の収容室に連通する注入部（注入ポート）に液体などの流体を注入するだけで、動力を用いずに第１の収容室内の流体を簡単に流動させることができるとともに、反応液などの第１の収容室内の流体を、分析室として使用可能な底面積が小さい第２の収容室に導入して、少ない液量でも層長を長くすることができる。また、第１の収容室と第２の収容室との間の流路をいわゆるサイフォン構造とすることにより、一定量の流体を第１の収容室内に溜めた後に第２の収容室に導入することができ、あるいは流体を第１の収容室内で連続的に流動させて第２の収容室に導入することもできる。このように、本発明による流体取扱装置を試料分析装置として使用すると、流体を第１の収容室内で連続的に流動させるとともに、少ない液量でも層長を長くすることによって、反応効率を向上させて反応時間を短縮することができ、測定時間を短縮し且つ測定感度を向上させることができる。さらに、微細な凹凸が形成された複数の板状体または多数の微小粒状物を第１の収容室内に配置または充填して反応面の表面積を増大することにより、反応効率を一層向上させて反応時間を短縮することができ、測定時間を短縮し且つ測定感度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の流体取扱装置によれば、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ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明による流体取扱装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図６は、本発明による流体取扱装置の実施の形態を示している。図１に示すように、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。この流体取扱装置１０は、略矩形のプレート本体１２と、一般にマイクロウェルと呼ばれている多数（本実施の形態では８×１２の配列）の流体取扱部１４とから構成されている。プレート本体１２は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）や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、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平板部と、この平板部の一方の面（上面）の周縁部から略鉛直方向に突出し且つこの周縁部に沿って延びる高さ数ｍｍ程度の外周側壁部１２ａとから構成されている。流体取扱部１４は、プレート本体１２上の外周側壁部１２ａに囲まれた部分（略矩形の凹部）内に互いに所定の間隔で離間して配置されている。このような構造により、流体取扱部１４に注入された液体試料などの流体の量が多過ぎても、過剰に注入された流体が、外周側壁部１２ａに囲まれた略矩形の凹部内に収容され、隣接する流体取扱部１４に混入するのを防止することができる。
【００１９】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ〜図３Ｃおよび図４Ａ〜図４Ｃは、本実施の形態の各々の流体取扱部１４を示している。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、各々の流体取扱部１４は、略円筒形の外形の流体取扱下側部１６と、この流体取扱下側部１６上に取り付けられる流体取扱上側部１８とから構成されている。流体取扱下側部１６は、プレート本体１２と同一の材料により一体に形成してもよいし、プレート本体１２と同一の材料または別の材料により形成してプレート本体１２に取り付けてもよい。
【００２０】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、流体取扱下側部１６は、直径および高さが数ｍｍ程度の略円筒形の下側基部１６ａと、この下側基部１６ａの上面の周縁部から略鉛直方向に突出し且つこの周縁部に沿って延びる高さ数ｍｍ程度の略円環状の外側壁部１６ｂとからなる。下側基部１６ａの上面の略中央部には、下側基部１６ａの底面付近まで延びる略円筒形の凹部１６ｃが形成されている。この凹部１６ｃは、その直径よりも十分に深く形成されている。また、下側基部１６ａの上面には、凹部１６ｃを取り囲むように略円環状の内側壁部１６ｄが形成されている。この内側壁部１６ｄは、下側基部１６ａに形成された凹部１６ｃを取り囲む部分から、外側壁部１６ｂよりも低く略鉛直方向に突出し、この凹部１６ｃを取り囲む部分に沿って延びている。この内側壁部１６ｄと外側壁部１６ｂの間に形成される略円環状の凹部の底面積は、下側基部１６ａに形成された凹部１６ｃの底面積よりも大きくなっている。また、外側壁部１６ｂ付近には、下側基部１６ａの上面から略鉛直方向に突出する複数（本実施の形態では４つ）の略円柱形の位置合わせ用支柱１６ｅが所定の間隔で形成されている。これらの位置合わせ用支柱１６ｅの高さは、内側壁部１６ｄよりも低くなっている。さらに、内側壁部１６ｄ付近には、下側基部１６ａの上面から略鉛直方向に突出し且つそれぞれ放射状に延びる複数の突起部１６ｆが内側壁部１６ｄに沿って所定の間隔で形成されている。これらの突起部１６ｆの高さは、位置合わせ用支柱１６ｅよりも低くなっている。なお、それぞれ隣接する突起部１６ｆの間には、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、スリット状の連通路１６ｇが形成されるようになっている（図３Ｃ参照）。これらの連通路１６ｇの幅（スリット幅）は、１０μｍ程度であるのが好ましい。
【００２１】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、流体取扱上側部１８は、略円筒形の厚肉部１８ａと、この厚肉部１８ａの底面からその内周面に沿って延び、厚肉部１８ａよりも薄い略円筒形の内側薄肉部１８ｂと、この内側薄肉部１８ｂから径方向外側に離間して、厚肉部１８ａの底面からその外周面に沿って延び、厚肉部１８ａよりも薄い略円筒形の外側薄肉部１８ｃと、この外側薄肉部１８ｃの外周面から径方向に延びる略円板状のフランジ部１８ｄとから構成されている。内側薄肉部１８ｂの長さは、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、流体取扱下側部１６の凹部１６ｃの底面付近まで延び且つその底面から所定の間隔だけ離間する長さになっている（図２Ｂ参照）。また、外側薄肉部１８ｃの長さは、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、外側薄肉部１８ｃが流体取扱下側部１６の突起部１６ｆに当接して支持される長さになっている（図２Ｂ参照）。内側薄肉部１８ｂと外側薄肉部１８ｃとの間には、略円環状の凹部１８ｅが形成されている。この凹部１８ｅの大きさは、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、凹部１８ｅの内面と内側壁部１６ｄとの間に所定の間隙を形成する大きさになっている（図２Ｂ参照）。フランジ部１８ｄの直径は、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けたときに、流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂとフランジ部１８ｄとの間に略円環状の間隙（開口部２０ａ）が形成される大きさになっている（図２Ｂ参照）。また、フランジ部１８ｄの上面の周縁部に沿って略円環状に延びる傾斜面１８ｆが形成されている。さらに、フランジ部１８ｄの底面の周縁部付近には、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けるときに流体取扱下側部１６の位置合わせ用支柱１６ｅが嵌合して流体取扱上側部１８の位置合わせをするための複数（本実施の形態では４つ）の位置合わせ用凹部１８ｇ（図２Ｂ、図４Ｂおよび図４Ｃ参照）が形成されている。
【００２２】
再び図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明すると、流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付ける際には、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃが流体取扱下側部１６の突起部１６ｆに当接して支持されるようにするとともに、流体取扱下側部１６の位置合わせ用支柱１６ｅを流体取扱上側部１８の位置合わせ用凹部１８ｇに嵌合させることにより、流体取扱上側部１８が流体取扱下側部１６に位置合わせされて固定される。
【００２３】
このようにして流体取扱上側部１８を流体取扱下側部１６に取り付けると、流体取扱上側部１８のフランジ部１８ｄの上側には、流体取扱上側部１８の厚肉部１８ａと流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂとの間に、液体試料などの流体を注入するための注入部２０としての略円環状の空間が形成される。また、流体取扱上側部１８のフランジ部１８ｄの下側には、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃと流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂとの間に、試料を反応させるための反応室として使用可能な略円環状の空間である第１の流体収容室２２が形成される。この第１の収容室２２は、流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂと流体取扱上側部１８のフランジ部１８ｄとの間に形成された略円環状の間隙（開口部２０ａ）を介して、注入部２０に連通している。また、流体取扱上側部１８の凹部１８ｅおよび内側薄肉部１８ｂと流体取扱下側部１６の内側壁部１６ｄおよび凹部１６ｃとの間には、流路２４が形成される。この流路２４は、多数のスリット状の連通路１６ｇ（図３ｃ参照）を介して第１の収容室２２に連通している。この流路２４は、後述するようにいわゆるサイフォン機能を備えており、毛管現象を起こさない程度の横断面積（流路２４が延びる方向に直交する断面の面積）を有するのが好ましい。さらに、流体取扱下側部１６の凹部１６ｃの底面と流体取扱上側部１８の内側薄肉部１８ｂによって、分析室として使用可能な空間である第２の収容室２６が形成される。この第２の収容室２６は、多数のスリット状の連通路１６ｇ（図３ｃ参照）と流路２４を介して、第１の収容室２２に連通している。なお、第２の収容室２６の上方の開口部（流体取扱上側部１８の厚肉部１８ａの開口部）は、第２の収容室２６から液体などの流体を排出するための排出口になる。
【００２４】
なお、第１の収容室２２の高さは、流体取扱下側部１６の内側壁部１６ｄ、位置合わせ用支柱１６ｅおよび突起部１６ｆの高さ、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃの長さおよび凹部１８ｅの深さなどによって、任意に設定することができるが、流路２４がサイフォン機能を備えることができるように、流体取扱下側部１６の内側壁部１６ｄより低いのが好ましい。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、流体取扱部１４の第１の収容室２２には、例えば、捕捉用抗体などの捕体を支持するための複数の円板２８、好ましくは表面に微細なピラー構造加工を施した複数の円板２８が略鉛直方向に互いに離間して多層に収容されている。なお、このような微細なピラー構造加工を第１の収容室２２の内壁に形成してもよい。これらの円板２８には、略中央部に略円形の貫通孔２８ａが形成され、この貫通孔２８ａのまわりには、流体取扱下側部１６の位置合わせ用支柱１６ｅが貫通する複数（本実施の形態では４つ）の貫通孔２８ｂが形成されている。また、複数の円板２８は、流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃおよび流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂに交互に当接し、流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂおよび流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから交互に離間するように配置されている。すなわち、最上段の円板２８は、外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面に当接し且つ内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから離間するように配置され、この最上段の円板２８の下側に配置された第２段の円板２８は、内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃに当接し且つ外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面から離間するように配置され、この第２段の円板２８の下側に配置された第３段の円板２８は、外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面に当接し且つ内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから離間するように配置され、この第３段の円板２８の下側に配置された最下段の円板２８は、内周面が流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃに当接し且つ外周面が流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂの内面から離間するように配置されている。このように複数の円板２８を配置させることにより、第１の収容室２２内の流路の内面の面積を増大して、流体取扱装置１０を試料分析装置として使用した場合に捕体の支持面（反応面）の表面積を増大することができる。なお、円板２８は、第１の収容室２２内の流路の流体との接触面積を増大するように配置されていればよく、例えば、図６Ａに示すように、円板２８と同様の複数の円板２８０を流体取扱下側部１６の外側壁部１６ｂおよび流体取扱上側部１８の外側薄肉部１８ｃから離間するように配置してもよい。また、円板２８または２８０の代わりに、図６Ｂに示すように、連通路１６ｇの幅（スリット幅）より大きい直径の微細な略球状の多数のビーズ３０のような微小粒状物を第１の収容室２２内に充填してもよい。
【００２６】
次に、図７Ａ〜図７Ｅを参照して、本実施の形態の流体取扱装置１０の流体取扱部１４の流路２４のサイフォン機能の例について説明する。まず、図７Ａに示すように、注入部２０に反応試薬を加えると、その反応試薬は、開口部２０ａから第１の収容室２２に導入され、連通路１６ｇを介して流路２４の入口部分に侵入する。注入部２０に加えられた反応試薬の液面が、図７Ｂに示すように流路２４の最も高い位置よりも高くなると、図７Ｃに示すように、加えられた全ての反応試薬がサイフォン機能によって第２の収容室２６に溜まる。その後、図７Ｄに示すように、第２の収容室２６に溜まった反応試薬をピペットなどの器具を用いて排出口から回収し、図７Ｅに示すように再度注入部２０に加えることにより、反応試薬を第１の収容室２２に繰返し何回でも流すことができる。
【００２７】
また、図８Ａ〜図８Ｅを参照して、本実施の形態の流体取扱装置１０の流体取扱部１４の流路２４のサイフォン機能の他の例について説明する。まず、図８Ａに示すように、注入部２０に反応試薬を加えると、その反応試薬は、図８Ｂに示すように、開口部２０ａから第１の収容室２２に導入され、連通路１６ｇを介して流路２４の入口部分に侵入する。このとき、反応試薬の液面を流路２４の最も高い位置よりも低くなるようにすれば、図８Ｃに示すように、一定量の反応試薬を第１の収容室２２（および連通路１６ｇと流路２４の入口部分）内に一定時間溜めておくことができる。その後、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、注入部２０に第二の試薬（例えば反応停止液）を加えて、試薬の液面が流路２４の最も高い位置よりも高くなると、図８Ｅに示すように、サイフォン機能によって全ての試薬が第２の収容室２６に溜まる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態の流体取扱装置１０を試料分析装置として使用すると、第１の収容室２２内に配置された複数の円板２８（好ましくは表面に微細なピラー構造加工を施した複数の円板２８）や、第１の収容室２２内に充填された多数の微小粒状物（ビーズ３０）によって、捕体の支持面（反応面）の表面積を増大し、且つ反応試薬が第１の収容室２２内の微小空間を流動することから、反応効率を向上させることができる。なお、第１の収容室２２と第２の収容室２６の間の流路（連通路１６ｇと流路２４の入口部分）の内面も捕体の支持面（反応面）として利用すれば、反応効率をさらに向上させることができる。また、第２の収容室２６の底面積が第１の収容室２２の底面積より小さく且つ第２の収容室２６の深さが十分な深さであることから、測定時の液層を長さ（深さ）を長くすることができ、測定感度を向上させることができる。
【００２９】
次に、上述した本実施の形態の流体取扱装置１０を用いて生体物質を分析する方法の例について説明する。
【００３０】
まず、表面に捕捉用抗体（例えば、抗ヒトＴＮＦ−αマウスＩｇＧ抗体）をコートした複数の円板２８が各々の第１の収容室２２内に挿入された各々の流体取扱部１４の注入部２０に、標準サンプルまたはヒト血清サンプル４０μＬを加えた後、各々の流体取扱部１４の中央の第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収し、再度注入部２０に加える。この工程を３回行って第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収した後、注入部２０に洗浄液６０μＬを加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。その後、注入部２０に新たな洗浄液を加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。このような洗浄工程を４回行う。その後、酵素が結合した検出用抗体（例えば、抗ヒトＴＮＦ−αマウスＩｇＧ抗体）４０μＬを注入部２０に加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収し、再度注入部２０に加える。この工程を３回行って第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収した後、上記の洗浄工程を行う。その後、注入部２０に基質２０μＬを加え、液が第１の収容室２２に満たされた状態で１０分間反応させる。反応後、注入部２０に反応停止液２０μＬを加え、第２の収容室２６の長手方向（鉛直方向）に励起光を当てて、第２の収容室２６に排出された反応液の蛍光を測定する。
【００３１】
また、上述した本実施の形態の流体取扱装置１０を生体物質の分離・濃縮に適用する例について説明する。
【００３２】
まず、表面にストレプトアビジンをコートした多数のビーズが各々の第１の収容室２２内に充填された各々の流体取扱部１４の注入部２０に、ビオチン化した物質を含むサンプルを加えた後、各々の流体取扱部１４の中央の第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収し、再度注入部２０に加える。この工程を複数回行って第２の収容室２６に排出された液をピペットにより回収した後、注入部２０に洗浄液６０μＬを加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。その後、注入部２０に新たな洗浄液を加え、第２の収容室２６に排出された液をピペットにより排出して洗浄を行う。このような洗浄工程を４回行う。その後、注入部２０に溶離液２０μＬを加えて一定時間静置する。さらに、注入部２０に溶離液２０μＬを加え、第２の収容室２６に排出された溶離液を回収する。
【００３３】
なお、上述した実施の形態では、いわゆるサイフォン機能を備えた流路２４を設けたが、この流路２４の代わりに、第１の収容室２２から第２の収容室２６に流体を導入する流路を設け、この流路にバルブなどの開閉手段を設けてもよい。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、多数の流体取扱部１４を略矩形のプレート本体１２に取り付けたが、図９に示すように、流体取扱部１４の流体取扱下側部１６の略円環状の外側壁部１６ｂを除いた形状の流体取扱部１１４を、多数のウェルが形成された市販のマイクロウェルプレート１１０の各々のウェル内に嵌合させる構造にしてもよい。
【００３５】
さらに、上述した実施の形態では、流体取扱部１４の第２の収容室２６を取り囲むように略円環状の第１の収容室２２を設けたが、図１０に示すように、流体取扱部２１４内の一端側に第２の収容室２２６を形成し、その他の部分に第１の収容室２２２を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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２Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱部を示す拡大平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。
【図３Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の流体取扱下側部を示す拡大平面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂの流体取扱下側部の一部を示す拡大平面図である。
【図４Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の流体取扱上側部を示す拡大平面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。
【図４Ｃ】図４の流体取扱上側部の底面図である。
【図５Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の第１の収容室内に複数の円板を挿入する状態を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの円板を第１の収容室に挿入した状態を概略的に示す断面図である。
【図６Ａ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の第１の収容室内に複数の円板を挿入した状態の変形例を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図２Ａおよび図２Ｂの流体取扱部の第１の収容室内に多数のビーズを充填した状態を概略的に示す断面図である。
【図７Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｂ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｃ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｄ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図７Ｅ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の例を説明する図である。
【図８Ａ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｂ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｃ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｄ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図８Ｅ】図１の流体取扱装置の流体取扱部のサイフォン機能の他の例を説明する図である。
【図９】図１の流体取扱装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１の流体取扱装置の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 流体取扱装置
１２ プレート本体
１２ａ 外周側壁部
１４、１１４、２１４ 流体取扱部
１６ 流体取扱下側部
１６ａ 下側基部
１６ｂ 外側壁部
１６ｃ 凹部
１６ｄ 内側壁部
１６ｅ 位置合わせ用支柱
１６ｆ 突起部
１６ｇ 連通路
１８ 流体取扱上側部
１８ａ 厚肉部
１８ｂ 内側薄肉部
１８ｃ 外側薄肉部
１８ｄ フランジ部
１８ｅ 凹部
２０ 注入部
２０ａ 開口部
２２、２２２ 第１の収容室
２４ 流路
２６、２２６ 第２の収容室
２８、２８０ 円板
２８ａ、２８ｂ 貫通孔
３０ ビーズ
１１０ マイクロウェルプレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱部とからなり、これらの流体取扱部の各々が、流体を注入するための注入部と、この注入部の下側に配置されて流体を収容する第１の収容室と、前記注入部に注入された流体の自重によりその流体を前記注入部から前記第１の収容室に導入して前記第１の収容室内を流動させる開口部と、前記第１の収容室から排出された流体を収容する第２の収容室と、前記注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに前記第１の収容室内の流体を前記第２の収容室に導入する流路とを備え、前記第２の収容室の底面積が前記第１の収容室の底面積より小さいことを特徴とする、流体取扱装置。
【請求項２】
前記流路が、前記注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに前記注入部および前記第１の収容室内の全ての流体を前記第２の収容室に導入することを特徴とする、請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項３】
前記第１の収容室が前記第２の収容室を取り囲むように配置され、前記開口部が前記第１の収容室の周縁部に沿って延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の流体取扱装置。
【請求項４】
前記第２の収容室が前記第１の収容室の底面に形成された凹部であり、前記第１の収容室と前記第２の収容室との間に前記第２の収容室の開口部を取り囲む壁部が形成され、前記流路が前記壁部の上面を通って前記第１の収容室の底面付近から前記第２の収容室の底面付近まで延び、前記注入部に注入された流体が前記第１の収容室を満たした後に前記流体の液面の高さが前記壁部の上面よりも高くなったときに、前記注入部および前記第１の収容室内の全ての流体が前記流路を介して前記第２の収容室に導入され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取扱装置。
【請求項５】
前記第１の収容室の内面に微細な凹凸が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装置。
【請求項６】
前記第１の収容室内に複数の板状体が互いに離間して配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の流体取扱装置。
【請求項７】
前記複数の板状体の表面に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の流体取扱装置。
【請求項８】
前記第１の収容室内に多数の微小粒状物が充填されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の流体取扱装置。
【請求項１】
板状の装置本体と、この装置本体上に配列された複数の流体取扱部とからなり、これらの流体取扱部の各々が、流体を注入するための注入部と、この注入部の下側に配置されて流体を収容する第１の収容室と、前記注入部に注入された流体の自重によりその流体を前記注入部から前記第１の収容室に導入して前記第１の収容室内を流動させる開口部と、前記第１の収容室から排出された流体を収容する第２の収容室と、前記注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに前記第１の収容室内の流体を前記第２の収容室に導入する流路とを備え、前記第２の収容室の底面積が前記第１の収容室の底面積より小さいことを特徴とする、流体取扱装置。
【請求項２】
前記流路が、前記注入部に注入された流体の量が所定の量より多くなったときに前記注入部および前記第１の収容室内の全ての流体を前記第２の収容室に導入することを特徴とする、請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項３】
前記第１の収容室が前記第２の収容室を取り囲むように配置され、前記開口部が前記第１の収容室の周縁部に沿って延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の流体取扱装置。
【請求項４】
前記第２の収容室が前記第１の収容室の底面に形成された凹部であり、前記第１の収容室と前記第２の収容室との間に前記第２の収容室の開口部を取り囲む壁部が形成され、前記流路が前記壁部の上面を通って前記第１の収容室の底面付近から前記第２の収容室の底面付近まで延び、前記注入部に注入された流体が前記第１の収容室を満たした後に前記流体の液面の高さが前記壁部の上面よりも高くなったときに、前記注入部および前記第１の収容室内の全ての流体が前記流路を介して前記第２の収容室に導入され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取扱装置。
【請求項５】
前記第１の収容室の内面に微細な凹凸が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装置。
【請求項６】
前記第１の収容室内に複数の板状体が互いに離間して配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の流体取扱装置。
【請求項７】
前記複数の板状体の表面に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の流体取扱装置。
【請求項８】
前記第１の収容室内に多数の微小粒状物が充填されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の流体取扱装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９】
【図１０】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２０８１６８（Ｐ２００６−２０８１６８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２００６９（Ｐ２００５−２００６９）
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【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１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]