図1は本発明の反応容器処理装置で扱う反応容器プレートの一例を示す図であり、(A)は概略的な平面図、(B)は(A)のA−A位置での断面に反応容器5、計量流路15、注入流路17、反応容器エアー抜き流路19,21、液体ドレイン空間29、サンプル容器35及びベローズ53の断面を加えた概略的な断面図、(C)はシリンジ51及びベローズ53近傍を拡大して示す概略的な断面図である。図2は同反応容器プレートを分解して示す断面図及び切替えバルブの概略的な分解斜視図である。図3は同反応容器プレートの1つの反応容器近傍を示す概略図であり、(A)は平面図、(B)は斜視図、(C)は断面図である。図4は同反応容器プレートのサンプル容器収容部とサンプル容器、図5は試薬容器収容部と試薬容器、図6はエアー吸引用容器収容部とエアー吸引用容器、をそれぞれ拡大して示した図であり、各図の(A)は各収容部の平面図、(B)は(A)のB−B位置での断面図、(C)は各容器の平面図、(D)は(C)のC−C位置での断面図、(E)は各容器を第1保持位置で配置した断面図、(F)は各容器を第2保持位置で配置した断面図である。
図1から図6を参照して反応容器プレートの一実施例について説明する。
反応容器プレート1は容器ベース3の一表面に開口部をもつ複数の反応容器5を備えている。この実施例では千鳥状に配列に配置された6×2個の反応容器5の組が2つの流路ユニット6a,6bごとに設けられている。反応容器5内に試薬7及びワックス9が収容されている。
反応容器5を含む容器ベース3の材質は特に限定されるものではないが、反応容器プレート1を使い捨て可能として用いる場合には、安価に入手可能な素材があることが好ましい。そのような素材として、例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材が好ましい。反応容器5内の物質の検出を吸光度、蛍光、化学発光又は生物発光などにより行なう場合には、底面側から光学的な検出ができるようにするために光透過性の樹脂で形成されていることが好ましい。特に蛍光検出を行なう場合には、容器ベース3の材質として低自蛍光性(それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと)で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されていることが好ましい。容器ベース3の厚さは0.2〜4.0mm(ミリメートル)、好ましくは1.0〜2.0mmである。蛍光検出用の低自蛍光性の観点からは容器ベース3の厚さは薄い方が好ましい。
図1及び図3を参照して説明すると、容器ベース3上に反応容器5の配列領域を覆って流路ベース11が配置されている。流路ベース11は例えばPDMS(ポリジメチルシロキサン)やシリコーンゴムからなる。流路ベース11の厚みは例えば1.0〜5.0mmである。流路ベース11は容器ベース3との接合面に溝を備えている。その溝と容器ベース3の表面によって、主流路13、計量流路15、注入流路17、反応容器エアー抜き流路19,21が形成されている。主流路13、計量流路15及び注入流路17は反応容器流路を構成する。流路ベース11の容器ベース3との接合面には、反応容器5上に配置された凹部27も形成されている。図1(A)及び図3(A),(B)では流路ベース11について溝及び凹部のみを図示している。
流路ベース11は、流路ユニット6a,6bの形成領域を含んで一体成形で形成されたものであってもよいし、流路ユニット6a,6bごとに成形されたものであってもよい。流路ベース11が流路ユニット6a,6bごとに成形されている場合、流路ユニット6a,6bの形成領域を含んで一体成形されたものに比べて、流路ベース11は平面サイズが小さくなる。
流路ベース11がPDMSやシリコーンゴムなどの弾性樹脂によって形成されている場合、流路ベース11の平面サイズを小さくすることにより、流路ベース11と容器ベース3の密着性を向上させることができる。これにより、反応容器プレート1の製造歩留まりを向上させることができ、製造コストを低減することができる。
また、流路ベース11がポリプロピレンやポリカーボネートなどの硬質樹脂で形成されている場合、流路ベース11の平面サイズを小さくすることにより、流路ベース11における歪みやヒケ(望まない凹部)の形成を低減できる。これにより、流路ベース11、ひいては反応容器プレート1の製造歩留まりを向上させることができ、製造コストを低減することができる。
主流路13は流路ユニット6a,6bごとに設けられている。主流路13は流路ユニット6a,6bですべての反応容器5の近傍を通るように形成されている。主流路13の一端は容器ベース3に設けられた貫通孔からなる流路14に接続されている。流路14は後述する切替えバルブ63のポートに接続されている。主流路13の他端は容器ベース3に形成された液体ドレイン空間29に接続されている。液体ドレイン空間29は流路ユニット6a,6bごとに設けられている。主流路13を構成する溝の寸法は例えば深さが400μm(マイクロメートル)、幅が500μmである。また、主流路13は、計量流路15が接続されている位置の下流側の所定長さ部分、例えば250μmの部分は幅が他の部分に比べて細く形成されており、例えばその幅は250μmである。
計量流路15は主流路13から分岐して反応容器5ごとに設けられている。計量流路15の主流路13とは反対側の端部は反応容器5の近傍に配置されている。計量流路15を構成する溝の深さは例えば400μmである。計量流路15は内部容量が所定容量、例えば2.5μL(マイクロリットル)に形成されている。計量流路15の主流路13に接続されている部分の幅寸法は、上述の主流路13の細くなっている部分よりも太く、例えば500μmに形成されている。これにより、主流路13の一端から流れてくる液体に対して、計量流路15が分岐している部分では主流路13の方が計量流路15よりも流路抵抗が大きくなっている。主流路13の一端から流れてくる液体は、まず計量流路15に流れ込み、計量流路15が液体で充填された後、主流路13の細くなっている部分を介して下流側へ流れるようになっている。
注入流路17も反応容器5ごとに設けられている。注入流路17の一端は計量流路15に接続されている。注入流路17の他端は反応容器5上に配置された凹部27に接続されて反応容器5上に導かれている。注入流路17は、反応容器5内と注入流路17内で圧力差がない状態で反応容器5内の液密を保つ寸法で形成されている。さらに注入流路17は、流路上壁(天井)17aが計量流路の流路上壁15aよりも低くなるように形成されている。この実施例の注入流路17は、深さが例えば10μm、幅が20μmの溝がピッチ20μmで複数本配列されて構成されている。すなわち、計量流路15の流路上壁15aは容器ベース3の上面から400μmの高さであるのに対し、注入流路17の流路上壁17aは容器ベース3の上面から10μmの高さである。ここでは、注入流路17を構成する溝と計量流路15の境界の面積、すなわち注入流路17を構成する溝の断面積は200μm2である。また、凹部27は深さが例えば400μmであり、平面形状は反応容器5よりも小さい円形である。
反応容器エアー抜き流路19は反応容器5ごとに設けられている。反応容器エアー抜き流路19の一端は反応容器5上に配置された凹部27に注入流路17とは異なる位置で接続されて反応容器5上に配置されている。反応容器エアー抜き流路19は、反応容器5内と反応容器エアー抜き流路19内で圧力差がない状態で反応容器5内の液密を保つ寸法で形成されている。反応容器エアー抜き流路19の他端は反応容器エアー抜き流路21に接続されている。この実施例では、反応容器エアー抜き流路19は複数の溝により構成されており、その溝の寸法は例えば深さが10μm、幅が20μm、ピッチが20μmであり、500μmの幅領域に13本の溝が形成されている。
反応容器エアー抜き流路21はこの実施例では流路ユニット6a,6bに2本ずつ設けられている。それぞれの反応容器エアー抜き流路21には複数の反応容器エアー抜き流路19が接続されている。反応容器エアー抜き流路21は反応容器エアー抜き流路21は容器ベース3に設けられた貫通孔からなる流路22に接続されている。流路22は流路ユニット6a,6bごとに設けられている。流路22は後述する切替えバルブ63のポートに接続されている。反応容器エアー抜き流路21を構成する溝の寸法は例えば深さが400μm、幅が500μmである。
ドレイン空間エアー抜き流路23は液体ドレイン空間29を後述する切替えバルブ63のポートに接続するためのものである。ドレイン空間エアー抜き流路23の一端は液体ドレイン空間29上に配置されている。ドレイン空間エアー抜き流路23の他端は容器ベース3に設けられた貫通孔からなる流路24に接続されている。流路24は後述する切替えバルブ63のポートに接続されている。ドレイン空間エアー抜き流路23を構成する溝の寸法は例えば深さが400μm、幅が500μmである。
容器ベース3に設けられた貫通孔からなるエアー抜き流路26が設けられている。エアー抜き流路26は流路ユニット6a,6bごとに設けられている。各エアー抜き流路26は後述する切替えバルブ63の別々のポートに接続されている。
流路ベース11上に流路カバー33(図1(A)での図示は省略している。)が配置されている。流路カバー33は流路ベース11を容器ベース3に固定するためのものである。流路カバー33には反応容器5上の位置に貫通孔が形成されている。
図1及び図4〜図6を参照して説明すると、反応容器5の配列領域及びドレイン空間29とは異なる位置で容器ベース3にサンプル容器収容部36、試薬容器収容部38及びエアー吸引用容器収容部40が形成されている。サンプル容器収容部36にはサンプル容器35が収容され、試薬容器収容部38には試薬容器37が収容され、エアー吸引用容器収容部40にはエアー吸引用39が収容される。サンプル容器35、試薬容器37及びエアー吸引用容器39は本発明の反応容器プレートの封止容器を構成する。
図4に示すように、サンプル容器収容部36近傍の容器ベース3に、サンプル容器収容部36の底部から裏面に貫通しているサンプル流路35aと表面から裏面に貫通しているサンプル容器エアー抜き流路35bが形成されている。サンプル容器収容部36の開口部周囲の容器ベース3表面に、サンプル容器35を保持するための係止ツメ35cが3本配置されている。
サンプル容器収容部36の底部に、サンプル容器収容部36の開口部側に向かって突出して設けられた突起状の突起流路35dが形成されている。突起流路35dの基端側の端部はサンプル流路35aと接続されている。突起流路35dの先端面は突起流路35dの突出方向に対して傾斜している。
サンプル容器収容部36近傍の容器ベース3の表面に、上方に向かって突出して設けられた突起状の第2突起流路35eが形成されている。第2突起流路35eの基端側の端部はサンプル容器エアー抜き流路35bと接続されている。第2突起流路35eの先端面は第2突起流路35eの突出方向に対して傾斜している。
突起流路35dの基端部の外周側面及び第2突起流路35eの基端部の外周側面に環状のパッキン35fが設けられている。例えばシリコーンゴムやPDMSなどの弾性材料によって形成されている。
サンプル容器収容部36内に配置されるサンプル容器35は、サンプル容器主空間35gとサンプル容器エアー抜き流路35hとサンプル容器エアー抜き空間35iを備えている。
サンプル容器主空間35gは、例えばポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材によって形成されたサンプル容器本体の上面から下面に貫通して設けられている。サンプル容器主空間35gの下面側の開口は、サンプル容器本体の下面に貼り付けられた、例えばアルミニウムからなるフィルム35j(貫通可能部)によって封止されている。サンプル容器主空間35gの上面側の開口は、サンプル容器本体の上面に貼り付けられた、例えばアルミニウムからなるフィルム35kによって封止されている。
サンプル容器エアー抜き流路35hはサンプル容器本体の上面に形成された溝がフィルム35kで覆われることによって形成されている。サンプル容器エアー抜き流路35hを形成するための溝は例えば幅5〜200μm、深さ5〜200μmの寸法の1本又は複数本の細孔によって形成されており、サンプル容器主空間35g内とサンプル容器エアー抜き空間35i内で圧力差がない状態でサンプル容器主空間35gの液密を保つためのものである。
サンプル容器エアー抜き空間35iは、サンプル容器本体の上部側面に設けられた突起部分に形成されており、その突起部分の上面から下面に貫通して設けられている。サンプル容器エアー抜き空間35iの下面側の開口は、突起部分の下面に貼り付けられた、例えばアルミニウムからなるフィルム35l(第2貫通可能部)によって封止されている。サンプル容器エアー抜き空間35iの上面側の開口は、フィルム35kによって封止されている。
フィルム35k上に弾性部材であるセプタム41が形成されている。セプタム41は例えばシリコーンゴムやPDMSなどの弾性材料によって形成されており、尖端が鋭利な分注器具により貫通でき、かつ貫通後に分注器具を引き抜くとその貫通孔を弾性によって閉じることができる。セプタム41上にセプタム41を固定するためのセプタムストッパ43が配置されている。セプタムストッパ43はサンプル容器35上に開口部をもつ。この実施例ではサンプル容器主空間35g内に予め試薬45が収容されている。なお、図4ではセプタムストッパ43はセプタムストッパ43に設けられた係止ツメによりサンプル容器本体に固定されているが、セプタムストッパ43に設ける係止ツメの本数は任意である。また、セプタムストッパ43をサンプル容器本体に固定する方法はどのような方法であってもよく、例えば接着剤によってセプタムストッパ43をサンプル容器本体に固定してもよい。
サンプル容器本体の側面に係止用溝35m,35nが形成されている。係止用溝35m,35nは、サンプル容器35が係止ツメ35cによってサンプル容器収容部36内に第1保持位置又は第2保持位置で保持されるようにするためのものである。係止用溝35mは係止用溝35nよりも下方側に形成されており、サンプル容器35を第1保持位置((E)参照)で保持するためのものである。係止用溝35nはサンプル容器35を第2保持位置((F)参照)で保持するためのものである。係止ツメ35c及び係止用溝35m,35nは本発明の反応容器プレートの封止容器保持機構を構成する。ただし、封止容器保持機構は係止ツメ35c及び係止用溝35m,35nからなるものに限定されるものではなく、サンプル容器35(封止容器)を第1保持位置及び第2保持位置で保持することができる構成であれば、どのような構成であってもよい。
第1保持位置では、(E)に示すように、フィルム35jと突起流路35dが対向して配置され、かつ、フィルム35lと第2突起流路35eが対向して配置される。第1保持位置の状態から、サンプル容器35を容器ベース3側に押し込むことにより、サンプル容器35を第2保持位置へ移動させることができる。
第2保持位置では、(F)に示すように、突起流路35dの先端がフィルム35jを貫通してサンプル容器主空間35g内に挿入され、かつ、第2突起流路35eの先端がフィルム35lを貫通してサンプル容器エアー抜き空間35i内に挿入される。第2保持位置の状態で、サンプル容器主空間35gとサンプル容器流路35aが突起流路35dを介して接続され、サンプル容器エアー抜き空間35iとサンプル容器エアー抜き流路35bが突起流路35eを介して接続される。このとき、サンプル容器35のサンプル容器本体の下面がパッキン35f,35fに押し付けられる。これにより、サンプル容器主空間35gとサンプル容器流路35a、及びサンプル容器エアー抜き空間35iとサンプル容器エアー抜き流路35bは、高い気密性をもって接続される。これにより、液漏れ及びエアー漏れを防止することができる。ただし、液漏れ及びエアー漏れを防止する方法はパッキン35f,35fを設けることに限定されるものではなく、気密性をもってサンプル容器35と流路35a,35bを接続することができる方法であれば、どのような方法であってもよい。
サンプル容器35を第1保持位置に配置しておけば、サンプル容器35とサンプル容器流路35aを分離した状態で反応容器プレートを保存することができるので、サンプル容器主空間35gに試薬45や希釈水などの液体や試薬などの粉末状の固体を予め封入して保存しておいても、保存時にその液体や固体がサンプル容器流路35aに入り込むことはない。
さらに、第1保持位置では、サンプル容器主空間35g及びサンプル容器エアー抜き空間35iは密閉されているので、試薬45や希釈水などの液体をサンプル容器主空間35gに予め封入しておいても、その液体が蒸発するのを防止できる。
次に、図5を参照して試薬容器37及び試薬容器収容部38について説明する。
試薬容器収容部38は図4を参照して説明したサンプル容器収容部36と同様の構造をもつ。すなわち、試薬流路37a、試薬容器エアー抜き流路37b、係止ツメ37c、突起流路37d、第2突起流路37e及びパッキン37f,37fを備えている。
試薬容器37は図4を参照して説明したサンプル容器35と同様の構造をもつ。ただし、試薬容器37は、サンプル容器35と比較して、セプタム41を備えておらず、セプタムストッパ43に替えてカバー47を備えている。すなわち、試薬容器37は、試薬容器主空間37g、試薬容器エアー抜き流路37h、試薬容器エアー抜き空間37i、フィルム37j,37k,37l、係止用溝37m,37n、及びカバー47を備えている。カバー47は、試薬容器本体の上面に貼り付けられたフィルム37kが破損するのを防止するためのものである。試薬容器主空間37g内に希釈水49が収容されている。なお、図5ではカバー47はカバー47に設けられた係止ツメにより試薬容器本体に固定されているが、カバー47に設ける係止ツメの本数は任意である。また、カバー47を試薬容器本体に固定する方法はどのような方法であってもよく、例えば接着剤によってカバー47を試薬容器本体に固定してもよい。
試薬容器37も、サンプル容器35と同様に、試薬容器収容部38に第1保持位置((E)参照)と第2保持位置((F)参照)で配置される。試薬容器37と試薬容器流路37a及び試薬容器エアー抜き流路37bの接続は、図4を参照して説明したサンプル容器35とサンプル容器流路35a及び試薬容器エアー抜き流路35bの接続と同様である。
試薬容器37を第1保持位置に配置しておけば、試薬容器37と試薬容器流路37aを分離した状態で反応容器プレートを保存することができるので、試薬容器主空間37gに試薬や希釈水49などの液体や試薬などの粉末状の固体を予め封入して保存しておいても、保存時にその液体や固体が試薬容器流路37aに入り込むことはない。
さらに、第1保持位置では、試薬容器主空間37g及び試薬容器エアー抜き空間37iは密閉されているので、試薬や希釈水49などの液体を試薬容器主空間37gに予め封入しておいても、その液体が蒸発するのを防止できる。
次に、図6を参照してエアー吸引用容器39及びエアー吸引用容器収容部40について説明する。
エアー吸引用容器収容部40は図5を参照して説明した試薬容器収容部38と同様の構造をもつ。すなわち、エアー吸引用流路39a、エアー吸引用容器エアー抜き流路39b、係止ツメ39c、突起流路39d、第2突起流路39e及びパッキン39f,39fを備えている。
エアー吸引用容器39は図5を参照して説明した試薬容器37と同様の構造をもつ。すなわち、エアー吸引用容器39は、エアー吸引用容器主空間39g、エアー吸引用容器エアー抜き流路39h、エアー吸引用容器エアー抜き空間39i、フィルム39j,39k,39l、係止用溝39m,39n、及びカバー47を備えている。エアー吸引用容器主空間39g内には液体及び固体は収容されておらず、エアーが充満している。
エアー吸引用容器39も、サンプル容器35及び試薬容器37と同様に、エアー吸引用容器収容部40に第1保持位置((E)参照)と第2保持位置((F)参照)で配置される。エアー吸引用容器39とエアー吸引用容器流路39a及びエアー吸引用容器エアー抜き流路39bの接続は、図4を参照して説明したサンプル容器35とサンプル容器流路35a及び試薬容器エアー抜き流路35bの接続と同様である。
図1及び図2を参照して説明を続けると、反応容器5の配列領域、ドレイン空間29及び容器収容部36,38,40とは異なる位置の容器ベース3の表面にシリンジ51が設けられている。シリンジ51は容器ベース3に形成されたシリンダ51aとシリンダ51a内に配置されたプランジャ51bとカバー体51dにより形成されている。容器ベース3にシリンダ51aの底部に設けられた吐出口から裏面に貫通しているシリンジ流路51cが形成されている。
カバー体51dはプランジャ51bの摺動方向に可撓性をもち、シリンダ51aとプランジャ51bに接続されている。カバー体51dは、シリンダ51aの内壁のプランジャ51bが接触する部分をシリンダ51a外の雰囲気とは気密性を保って遮断するためのものであり、シリンダ51aとプランジャ51bとカバー体51dで囲まれた封止空間51eを形成している。シリンダ51aに接続される側のカバー体51dの端部はシリンダキャップ51fによりシリンダ51aの上端に気密性を確保して固定されている。また、プランジャ51bに接続される側のカバー体51dの端部は接着剤によりプランジャ51bの上面に気密性を確保して接続されている。ただし、カバー体51dをシリンダ51a、プランジャ51bに接続する方法及び位置はこれに限定されるものではない。
このように、カバー体51dは、シリンダ51aとプランジャ51bに接続されてシリンダ51aとプランジャ51bとカバー体51dで囲まれた封止空間51eを形成しているので、シリンダ51aとプランジャ51bの間を介しての、外部からの異物の進入や、液体の外部への環境汚染が防ぐことができる。なお、カバー体51dはプランジャ51bの摺動方向に可撓性をもつので、プランジャ51bの摺動動作は可能である。
この実施例ではプランジャ51bとカバー体51dは別々の部材により形成されているが、プランジャとカバー体は一体成形されたものであってもよい。一体成形されたプランジャとカバー体の材料として例えばシリコーンゴムを挙げることができる。
容器ベース3には、反応容器5の配列領域、ドレイン空間29、容器35,37,39及びシリンジ51とは異なる位置に、伸縮性の容量可変部としてベローズ53も設けられている。ベローズ53は内部空間が封止されており、伸縮することにより内部容量が受動的に可変なものであり、例えば容器ベース3に設けられた貫通孔53a内に配置されている。なお、容量可変部としては、内部容量が受動的に可変なものであれば他の構造であってもよく、例えば可撓材料からなる袋状のものや、シリンジ状のものなどであってもよい。
反応容器5の配列領域とは異なる位置で容器ベース3の裏面に容器ボトム55が取り付けられている。容器ボトム55にはベローズ53に連通する位置にエアー抜き流路53bが設けられている。ベローズ53は容器ボトム55の表面に密着して接続されている。容器ボトム55は流路14,22,24,26,35a,35b,37a,37b,39a,39b,51c,53bを所定のポート位置に導くためのものである。容器ボトム55には、容器エアー抜き流路35b,37b,39bを連通させるための流路55a(図1(A)参照)を形成するための溝が形成されている。流路55aは容器ベース3に形成されていてもよい。その場合、容器ボトム55は、容器エアー抜き流路35b,37b,39bと容器ベース3の流路55aを連通させるための貫通孔を備えている。
容器ベース3容器及びボトム55に、一端が封止空間51eに接続され、他端がベローズ53にされたシリンジエアー抜き流路53cが設けられている。図1(A)でのシリンジエアー抜き流路53cの図示は省略している。
このように、一端が封止空間51eに接続され、他端がベローズ53されているシリンジエアー抜き流路53cを備えているので、封止空間51eを反応容器プレート1外部雰囲気とは遮断しつつ、プランジャ51bが摺動するときに封止空間51eの内部容量の変化にともなう封止空間51e内部の圧力変化を緩和することができ、プランジャ51bを円滑に摺動させることができる。
容器ボトム55の容器ベース3とは反対側の面に円盤状のシール板57、ロータアッパー59及びロータベース61からなるロータリー式の切替えバルブ63が設けられている。切替えバルブ63はロック65により容器ボトム55に取り付けられている。
シール板57は、その周縁部近傍に設けられ、流路14,35a,37a,39aのいずれかに接続される貫通孔57aと、それよりも内側の同心円上に設けられた貫通溝57b,57d,57eと、中心に設けられ、シリンジ流路51cに接続される貫通孔57cを備えている。
ロータアッパー59は、シール板57の貫通孔57aと同じ位置に設けられた貫通孔59aと、シール板57の貫通溝57b,57d,57eに対応して表面に設けられた溝59b,59d,59eと、中心に設けられた貫通孔59cを備えている。
ロータベース61はその表面に、ロータアッパー59の周縁部と中心に配置された2つの貫通孔59a,59cを接続するための溝61aを備えている。
便宜上、図1(A)にも溝59b,59d,59e,61aを示す(太線参照)。
図1(A)に示した切替えバルブ63の位置は、シリンジ流路51cは流路14,35a,37a,39aのいずれにも接続されておらず、エアー抜き流路53bも流路22,24,35b,37b,39bのいずれとも接続されていない初期状態の位置を示している。
反応容器プレート1では、注入流路17は反応容器5内と注入流路17内で圧力差がない状態で反応容器5の液密を保つように形成されている。反応容器エアー抜き流路19も反応容器5内と反応容器エアー抜き流路19内で圧力差がない状態で反応容器5の液密を保つように形成されている。反応容器流路の主流路13と、主流路13が接続された液体ドレイン空間29及びドレイン空間エアー抜き流路23は切替えバルブ63の切替えにより密閉可能になっている。容器35,37,39はセプタム41又はフィルム47で封止されている。容器35,37,39に接続された流路35a,35b,37a,37b,39a,39bは切替えバルブ63の切替えにより密閉可能になっている。エアー抜き流路53bの一端はベローズ53に接続されて密閉されている。このように、反応容器プレート1内部の容器及び流路は密閉系で形成されている。なお、ベローズ53を備えていない構成であってエアー抜き流路53bが反応容器プレート1外部の雰囲気と接続されている場合であっても、切替えバルブ63の切替えによりエアー抜き流路53bを反応容器プレート1内部の容器及びエアー抜き流路53b以外の流路とは遮断できるので、液体が収容される又は液体が流される容器及び流路を密閉系にすることができる。
図7は以上において説明した反応容器プレート1を処理するための反応容器処理装置を示す概略構成図である。
反応容器処理装置は、反応容器5及び計量流路17の温度を調節するための温調機構67、シリンジ51を駆動するためのシリンジ駆動部69、切替えバルブ63を切り替えるためのバルブ駆動部71、及びそれらの動作を制御する制御部72を備えている。温調機構67は反応容器5の温度を調節するための反応容器温度調節部と計量流路17の温度を加温するための計量流路加温部の役割を兼ねたものである。制御部72は計量流路17において試料液の脱気が行なわれるように制御するための脱気手段など、該反応容器処理装置の動作を制御するためのプログラムを備えている。シリンジ駆動部69及びバルブ駆動部71は試料液を反応容器5に注入する動作を行なうための試料注入機構を構成している。
なお、反応容器温度調節部と計量流路加温部を別々に設けてもよい。例えば、反応容器温度調節部は反応容器プレート1の下方から反応容器5のみ又は反応容器5と計量流路17の両方を加温するように構成され、計量流路温度調節部は反応容器プレート1の上方から計量流路17のみを加温するように構成されていてもよい。以下に、この反応容器処理装置による、サンプルサンプル容器35から反応容器5への試料液の移動動作を図1及び図8から図14を参照しながら説明する。
反応容器処理装置での処理を開始する前の分析者による前処理として、反応容器処理装置に反応容器プレート1を設置し、尖端が鋭利な分注器具でセプタム41越しに例えば5μLの試料液をサンプル容器35内に注入する。その後、第1保持位置で保持されているサンプル容器35、試薬容器37及びエアー吸引用容器39を容器ベース3側に押し込んで第2保持位置へ移動させ、サンプル容器主空間35gとサンプル容器流路35a、サンプル容器エアー抜き空間35iとサンプル容器エアー抜き流路35b、試薬容器主空間37gと試薬容器流路37a、試薬容器エアー抜き空間37iと試薬容器エアー抜き流路37b、エアー吸引用容器主空間39gとエアー吸引用容器流路39a、エアー吸引用容器エアー抜き空間39iとエアー吸引用容器エアー抜き流路39bをそれぞれ接続する。なお、サンプル容器35内への試料液の注入を、サンプル容器35、試薬容器37及びエアー吸引用容器39を容器ベース3側に押し込んだ後で行なってもよい。この動作は反応容器プレート1を反応容器処理装置に設置する前に行なうことも可能である。
また、この例で用いられる反応容器プレート1のサンプル容器35に予め45μLの試薬45が収容されており、試薬容器37に予め190μLの希釈水49が収容されている。なお、これらの数値は反応容器処理装置の動作を説明するための一例を示したに過ぎない。
上記の前処理の後、反応容器処理装置の動作を開始すると、シリンジ駆動部69がシリンジ51のプランジャ51bに接続され、切替えバルブ駆動ユニット71が切替えバルブ63に接続される。温調機構67を作動させ、反応容器5及び計量流路17の温度を加温する。なお、ここでの加温対象は計量流路17のみであり、反応容器温度調節部と計量流路加温部とが別々に設けられている場合には、少なくとも計量流路加温部を作動させればよい。
図8に示すように、図1(A)の状態から切替えバルブ63を回転させ、サンプル流路35aとシリンジ流路51cとを接続すると同時に、サンプル容器エアー抜き流路35bとエアー抜き流路53bとを接続する。
シリンジ51のプランジャ51bを摺動させてサンプル容器35内の試料液及び試薬45を混合させる。その後、サンプル容器35内の混合液を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に例えば10μLだけ吸引する。このとき、サンプル容器35はエアー抜き流路35e,35d,35b、切替えバルブ63及びエアー抜き流路53bを介してベローズ53に接続されているので、サンプル容器35内の気体容量の変化にともなってベローズ53が伸縮する。また、プランジャ51bの摺動により、カバー体51dが変形して封止空間51e(図1(C)参照。)の内部容量が変化する。封止空間51eはシリンジエアー抜き流路53cを介してベローズ53に接続されているので、封止空間51eの内部容量の変化によってもベローズ53が伸縮する。以下に説明する動作工程でも、プランジャ51bの摺動による封止空間51eの内部容量の変化にともなってベローズ53が伸縮する。
図9に示すように、切替えバルブ63を回転させて、溝61aによって試薬流路37aとシリンジ流路51cを接続する。同時に、溝59dによって、試薬容器エアー抜き流路37bを、流路55aを介してエアー抜き流路53bに接続する。切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引した混合液を試薬容器37内に注入し、シリンジ51を摺動させて混合液と希釈水49と混合する。その希釈混合液を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に例えば半分、すなわち100μL吸引する。このとき、試薬容器37はエアー抜き流路37e,37d,37b、切替えバルブ63及びエアー抜き流路53bを介してベローズ53に接続されているので、試薬容器37内の気体容量の変化にともなってベローズ53が伸縮する。
図10に示すように、切替えバルブ63を回転させて、溝61aによって、流路ユニット6aの主流路13の一端に接続された流路14とシリンジ流路51cを接続する。同時に、液体ドレイン空間29に接続された流路22、及び反応容器エアー抜き流路21に接続された流路24を、溝59bによってエアー抜き流路26に接続する。シリンジ51を押出し方向に駆動させて、切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引した希釈混合液を流路ユニット6aの主流路13に送る。流路ユニット6aにおいて、流路14側から主流路13に注入された希釈混合液は、シボ及び矢印によって示すように、流路14側から順に計量流路15を満たし、液体ドレイン空間29に到達する。希釈混合液が主流路13及び計量流路15に導入されるときの導入圧力状態では、注入流路17は、気体は通すが希釈混合液を通さない。計量流路15への希釈混合液の充填にともなって計量流路15の気体は注入流路17を介して反応容器5内へ移動する。この気体の移動にともない、反応容器5内の気体の一部は反応容器エアー抜き流路19,21へ移動する。さらに反応容器エアー抜き流路19からエアー抜き流路26までの流路内の気体は順次エアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。また、液体ドレイン空間29に希釈混合液が注入されることにより、液体ドレイン空間29からエアー抜き流路26までの流路内の気体は順次エアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。
この状態において、計量流路15は温調機構67によって予め所定温度に加温されており、計量流路15に充填された希釈混合液も所定温度に加温される。希釈混合液が加温されることにより、希釈混合液中に溶存していた気体は気泡となって上昇し、計量流路15の流路上壁部分に溜まる。すなわち、希釈混合液が脱気される。なお、計量流路15の加温開始時期は、希釈混合液が充填されてからであってもよい。要は、計量流路15の加温開始時期は、後述する計量流路15から反応容器5への希釈混合液の注入工程よりも前であればいつでもよい。
図11に示すように、切替えバルブ63を回転させて、溝61aによって、エアー吸引用流路39aとシリンジ流路51cを接続する。同時に、エアー吸引用容器エアー抜き流路39bを溝59bによってエアー抜き流路53bに接続する。シリンジ51を吸引側に駆動させてエアー吸引用容器39内の気体を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引する。このとき、エアー吸引用容器39はエアー抜き流路39e,39d,39b、切替えバルブ63及びエアー抜き流路53bを介してベローズ53に接続されているので、エアー吸引用容器39内の減圧にともなってベローズ53が収縮する(白抜き矢印参照)。
図12に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図10の接続状態と同じく、流路ユニット6aに対して、溝61aによって流路14とシリンジ流路51cを接続し、溝59bによって流路22,24とエアー抜き流路26を接続する。シリンジ51を押出し方向に駆動させて、切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内の気体を流路ユニット6aの主流路13に送って主流路13内の希釈混合液をパージする(白抜き矢印参照)。このときのパージ圧力状態では注入流路17は希釈混合液を通さないので、計量流路15内には希釈混合液が残存している(シボ参照。)。パージされた希釈混合液は液体ドレイン空間29内に収容される。また、液体ドレイン空間29に希釈混合液が注入されることにより、液体ドレイン空間29からエアー抜き流路26までの流路内の気体は順次エアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。
図13に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図11の接続状態と同じく、溝61aによってエアー吸引用流路39aとシリンジ流路51cを接続し、溝59bによってエアー吸引用容器エアー抜き流路39bとエアー抜き流路53bを接続する。シリンジ51を吸引側に駆動させてエアー吸引用容器39内の気体を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引する。このとき、図11を参照して説明したのと同様に、ベローズ53が収縮する(白抜き矢印参照)。
図14に示すように、切替えバルブ63を回転させて、流路ユニット6aに対して、溝61aによって流路14とシリンジ流路51cを接続する。同時に、溝59bによって流路24とエアー抜き流路26を接続する。この接続状態は、流路ユニット6aの主流路13の下流側端が接続された液体ドレイン空間29がエアー抜き流路26に接続されていない点で図10及び図12に示した接続状態とは異なる。シリンジ51を押出し方向に駆動させる。主流路13の下流側端はエアー抜き流路26には接続されていないので、主流路13内が液体導入圧力及びパージ導入圧力よりも大きく加圧される。これにより、計量流路15内の希釈混合液が注入流路17を通って反応容器5内に注入される。注入流路17の流路上壁は計量流路15の流路上壁よりも低くなっている(図3を参照。)ので、計量流路15の流路上壁部分に溜まった気泡は注入流路を通ることができず、そのまま計量流路内に残る。すなわち、反応容器5には脱気された希釈混合液のみが移動する。希釈混合液が反応容器5内に注入された後は主流路13内の気体の一部は計量流路15及び注入流路17を介して反応容器5内に流れ込む。このとき、反応容器5は、反応容器エアー抜き流路19,21、流路24及び溝59bを介してエアー抜き流路26に接続されているので、反応容器5、エアー抜き流路26間の気体は順次エアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。
これにより、流路ユニット6aに対して、希釈混合液を反応容器5に導入する動作が完了する。
続いて、流路ユニット6bに対して、希釈混合液を反応容器5に導入する動作を説明する。
図15に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図9の接続状態と同じく、溝61aによって試薬流路37aとシリンジ流路51cを接続し、溝59dによって試薬容器エアー抜き流路37bとエアー抜き流路53bを接続する。試薬容器37内に残っている希釈混合液を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に例えば全部、すなわち100μL吸引する。このとき、試薬容器37は、図9の接続状態で説明したのと同様にベローズ53に接続されているので、試薬容器37内の気体容量の変化にともなってベローズ53が伸縮する。
図16に示すように、切替えバルブ63を回転させて、溝61aによって、流路ユニット6bの主流路13の一端に接続された流路14とシリンジ流路51cを接続する。同時に、液体ドレイン空間29に接続された流路22、及び反応容器エアー抜き流路21に接続された流路24を、溝59bによってエアー抜き流路26に接続する。シリンジ51を押出し方向に駆動させて、切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引した希釈混合液を流路ユニット6bの主流路13に送る。図10の接続状態で流路ユニット6aについて説明したのと同様に、流路ユニット6bにおいて、流路14側から主流路13に注入された希釈混合液は、シボ及び矢印によって示すように、流路14側から順に計量流路15を満たし、液体ドレイン空間29に到達する。さらに、主流路13、計量流路15、液体ドレイン空間29への希釈混合液の充填にともなって、流路内の気体がエアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。計量流路15は温調機構67によって既に所定温度に加温されており、計量流路15に充填された希釈混合液も所定温度に加温される。希釈混合液が加温されることにより、希釈混合液中に溶存していた気体は気泡となって上昇し、計量流路15の流路上壁部分に溜まる。
図17に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図11の接続状態と同じく、溝61aによってエアー吸引用流路39aとシリンジ流路51cを接続し、溝59bによってエアー吸引用容器エアー抜き流路39bとエアー抜き流路53bを接続する。シリンジ51を吸引側に駆動させてエアー吸引用容器39内の気体を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引する。このとき、図11を参照して説明したのと同様に、ベローズ53が収縮する(白抜き矢印参照)。
図18に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図16の接続状態と同じく、流路ユニット6bに対して、溝61aによって流路14とシリンジ流路51cを接続し、溝59bによって流路22,24とエアー抜き流路26を接続する。シリンジ51を押出し方向に駆動させて、切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内の気体を流路ユニット6bの主流路13に送って主流路13内の希釈混合液をパージする(白抜き矢印参照)。このときのパージ圧力状態では注入流路17は希釈混合液を通さないので、計量流路15内には希釈混合液が残存している(シボ参照。)。パージされた希釈混合液は液体ドレイン空間29内に収容される。また、液体ドレイン空間29に希釈混合液が注入されることにより、液体ドレイン空間29からエアー抜き流路26までの流路内の気体は順次エアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。
図19に示すように、切替えバルブ63を回転させて、図11の接続状態と同じく、溝61aによってエアー吸引用流路39aとシリンジ流路51cを接続し、溝59bによってエアー吸引用容器エアー抜き流路39bとエアー抜き流路53bを接続する。シリンジ51を吸引側に駆動させてエアー吸引用容器39内の気体を切替えバルブ63内の流路、シリンジ流路51c及びシリンジ51内に吸引する。このとき、図11を参照して説明したのと同様に、ベローズ53が収縮する(白抜き矢印参照)。
図20に示すように、切替えバルブ63を回転させて、流路ユニット6bに対して、溝61aによって流路14とシリンジ流路51cを接続する。同時に、溝59bによって流路24とエアー抜き流路26を接続する。この接続状態は、流路ユニット6bの主流路13の下流側端が接続された液体ドレイン空間29がエアー抜き流路26に接続されていない点で図16及び図18に示した接続状態とは異なる。シリンジ51を押出し方向に駆動させる。主流路13の下流側端はエアー抜き流路26には接続されていないので、主流路13内が液体導入圧力及びパージ導入圧力よりも大きく加圧される。これにより、計量流路15内の希釈混合液が注入流路17を通って反応容器5内に注入される。注入流路17の流路上壁は計量流路15の流路上壁よりも低くなっている(図3を参照。)ので、計量流路15の流路上壁部分に溜まった気泡は注入流路を通ることができず、そのまま計量流路内に残る。すなわち、反応容器5には脱気された希釈混合液のみが移動する。希釈混合液が反応容器5内に注入された後は主流路13内の気体の一部は計量流路15及び注入流路17を介して反応容器5内に流れ込む。このとき、反応容器5は、反応容器エアー抜き流路19,21、流路24及び溝59bを介してエアー抜き流路26に接続されているので、反応容器5、エアー抜き流路26間の気体は順次エアー抜き流路26側へ移動する(白抜き矢印参照)。
これにより、流路ユニット6bに対して、希釈混合液を反応容器5に導入する動作が完了する。
切替えバルブ63を図1の接続状態にして反応容器プレート1内部の容器、流路及びドレイン空間を密閉する。反応容器5は温調機構67によってすでに加熱されており、ワックス9が融解している。反応容器5に注入された希釈混合液はワックス9の下に入り、希釈混合液と試薬7が混ざり反応する。なお、反応容器温度調節部と計量流路加温部とが別々に設けられている場合には、ここで反応容器温度調節部を作動させて反応容器5を加熱し、ワックス9を融解させるようにしてもよいし、希釈混合液を反応容器5内に注入する前に反応容器温度調節部を作動させておいてワックス9を融解させておいてもよい。切替えバルブ63を図1の接続状態に切り替えるタイミングは、希釈混合液の注入直後から希釈混合液と試薬7の反応終了までであればいつでもよく、また希釈混合液と試薬7の反応終了後であってもよい。
この実施例では、流路ユニット6a,6bの両方に希釈混合液を導入しているが、流路ユニット6a,6bのいずれか一方のみに希釈混合液を導入するようにしてもよい。
また、流路ユニット6a,6bで、注入する希釈混合液の試料液濃度を異ならせてもよい。例えば、図8から図20を参照して説明した上記動作において、図14を参照して説明した動作(希釈混合液を流路ユニット6aの反応容器5へ注入する動作)と、図15を参照して説明した動作(流路ユニット6bに注入する希釈混合液をシリンジ51内に吸引する動作)との間に、図9の接続状態にしてシリンジ51内に試料液と試薬の混合液を所定量だけ吸引する動作と、図14の接続状態にしてシリンジ51内の混合液と試薬容器37内の希釈混合液を混合する動作を追加するようにしてもよい。これにより、流路ユニット6aの反応容器5に注入する希釈混合液よりも試料液濃度が濃い希釈混合液を流路ユニット6bの反応容器5に注入することができる。
実施例では、計量流路15に充填された液体を注入流路17を介して反応容器5に注入する際に、エアーパージ後の主流路13内を加圧して液体を反応容器5に注入しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリンジ51を用いて反応容器エアー抜き流路21内を陰圧にできるように流路構成を変更し、反応容器エアー抜き流路21内、ひいては反応容器5内を陰圧にすることによって計量流路15に充填された液体を注入流路17を介して反応容器5に注入するようにしてもよい。また、別途シリンジを用意して、主流路13内を陽圧にし、かつ反応容器5内を陰圧にして、反応容器5に液体を注入するようにしてもよい。
また、上記実施例において、封止容器の貫通可能部及び第2貫通可能部は、例えばアルミニウムからなるフィルム35j,35l,37j,37l,39j,39lによって形成されているが、貫通可能部及び第2貫通可能部は、これに限定されるものではなく、他の材料のフィルムであってもよいし、容器本体と同じ材料によって形成されていてもよい。例えば容器本体がポリプロピレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材によって形成されている場合、貫通可能部及び第2貫通可能部における樹脂材料の厚みを突起流路及び第2突起流路で貫通可能な程度の厚みにすれば、貫通可能部及び第2貫通可能部を容器本体と一体成形によって形成することができる。ここで、貫通可能部、第2貫通可能部を容器本体と一体成形によって形成した場合の貫通可能部、第2貫通可能部の厚みは、例えば0.01〜0.5mmである。
以上の実施例では、サンプル容器35などの封止容器、シリンジ51及び切替えバルブ63を備えて、サンプル容器35に収容した試料液をシリンジ51及び切替えバルブ63を用いて反応容器5へ注入するように構成された反応容器プレートの処理を行なうものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。反応容器プレートにサンプル容器35やシリンジ51、切替えバルブ63などが設けられておらず、例えばサンプル容器が反応容器プレートの外部に別途設けられており、反応容器処理装置はそのサンプル容器から試料液を注入して分注するためのサンプル分注機構を備えており、そのサンプル分注機構によってサンプルを吸引し、反応容器プレートの反応容器流路へ注入するようになっているものであってもよい。要は、本発明の反応容器処理装置で扱う反応容器プレートは、反応容器5、計量流路13、注入流路17を備え、計量流路13の天井部が注入流路17よりも高くなっているものであればよく、反応容器処理装置は、計量流路13の温度を反応容器5の反応処理時の温度以上に加温することができるようになっていればよい。