JP4084379B2 - 化学分析装置及び分注方法 - Google Patents

Description

本発明は、定量性・安全性に優れた化学分析装置及び分注方法に関する。

近年、μ−ＴＡＳ（Micro Total Analysis System）と呼ばれる数ｃｍ角程度のガラスやシリコン等のチップ上に送液、混合、反応、分析等の機能部を集積化した化学・生化学分析統合システムが提案されている。図１３はμ−ＴＡＳの従来例の一つを示している。図１３に示すように、μ−ＴＡＳは、ガラスのチップ８０内に試料流路５１が形成され、試料流路５１内で試料（試薬）の混合、反応、検出等を行うことにより、創薬や医療診断の予備実験等を行う。試料注入部６２より試料を注入すると、試料は試料流路５１を通り混合部６１ａで混合される。そして、反応部６１ｂで試料の化学反応が起こり、分離部６１ｃで反応後の試料の分離が行われる。反応後の試料は検出部６１ｄで検出され、不要な試料は廃液部６０で回収される。μ−ＴＡＳは、これまでの分析統合システムに比べてサ
ンプルや試料の量を大幅に減らすことができるため、スループットの時間短縮や廃液の減少が期待される。

又、これらの装置機能をマイクロチップのような微小空間内に作りこみ、より複雑な複数の化学反応、創薬などを一度に行うことのできるマイクロリアクタが提案されている。これらマイクロリアクタでは、微小量の薬液の取り扱いが重要となる。例えば、チップ上の微小反応槽などへの薬液等の分注やスポッティングを行う場合には、シリンジやインクジェット機構、スポッターなどの手段が用いられている。

μ−ＴＡＳチップでの薬液の取り扱いは液量が微量であるために難しく、蒸発や壁への付着などによって液量が減るため、定量性の確保が難しく、従来の方法では薬液の濃度管理等に支障をきたしていた。

例えば、複数個の反応槽（図１３における試料注入部６２等）に同じ薬液を分注をしていく際、薬液が蒸発していくことにより、最初に注入した反応槽の薬液量と最後に注入した反応槽の薬液量が異なる可能性がある。これにより、定量性に問題が出てくる可能性がある。又、複数の薬液を分注する際には、蒸発により複数の薬液の混合比が変わる可能性もある。

更に、マイクロＰＣＲ装置では、容器内への薬液分注後にカバーをして内部を加熱冷却するが、分注後に薬液が蒸発し、液量が反応槽容量に比べ小さくなることがある。このとき、そのままカバーをした場合には、空気層が反応槽内部に残るため、加熱した場合に空気が膨張し、破裂する危険がある。

そこで、本発明では、反応槽内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽を封止することができる定量性・安全性に優れた化学分析装置及び分注方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、（イ）試料を注入するための反応槽が配置された載置用ブロックと、（ロ）高分子吸収体で構成された気体出入り用孔が設けられた、反応槽を覆う密閉蓋と、（ハ）密閉蓋を貫通し、反応槽に試料を注入するための注射針とを備え、（ニ）反応槽に試料が充填された場合に、高分子吸収体に試料が染みこむことによって、気体出入り用孔が閉じる化学分析装置であることを要旨とする。また本発明の第２の特徴は、（イ）試料を注入するための反応槽が配置された載置用ブロックと、（ロ）内部に栓が配置された気体出入り用孔が設けられた、反応槽を覆う密閉蓋と、（ハ）密閉蓋を貫通し、反応槽に試料を注入するための注射針とを備え、（ニ）反応槽に試料が充填された場合に、試料によって押し上げられた栓が気体出入り用孔の内壁に密着し、気体出入り用孔を閉じる化学分析装置であることを要旨とする。第１及び第２の特徴に係る化学分析装置の注射針は、（ホ）試料が注入される複数のコネクタと、（へ）複数のコネクタと反応槽の間の試料の流れを導通／遮断する複数のバルブを備えていてもよい。ここで、「化学分析装置」とは、様々な化学分析に関する機能を集積化したマイクロリアクタを指す。この化学分析装置は、μ−ＴＡＳや核酸増幅器の機能も有する。

第１の特徴に係る化学分析装置によると、反応槽内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽を封止することができる。又、分析後の試料を容易に抜き出すことができる。

本発明の第３の特徴は、（イ）試料を注入するための反応槽を、高分子吸収体で構成された気体出入り用孔が設けられた密閉蓋で覆うステップと、（ロ）密閉蓋を貫通し、反応槽に試料を注入するための注射針を配置するステップと、（ハ）反応槽を試料で充填し、高分子吸収体に試料を染みこませ、気体出入り用孔を閉じるステップとを含む分注方法であることを要旨とする。また本発明の第４の特徴は、（イ）試料を注入するための反応槽を、内部に栓が配置された気体出入り用孔が設けられた密閉蓋で覆うステップと、（ロ）密閉蓋を貫通し、反応槽に試料を注入するための注射針を配置するステップと、（ハ）反応槽を試料で充填し、試料によって栓を押し上げて気体出入り用孔の内壁に密着させ、気体出入り用孔を閉じるステップとを含む分注方法であることを要旨とする。

第２の特徴に係る分注方法によると、反応槽内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽を封止することができる。又、分析後の試料を容易に抜き出すことができる。

本発明によれば、反応槽内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽を封止することができる定量性・安全性に優れた化学分析装置及び分注方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る化学分析装置は、図１（ａ）に示すように、試料を注入するための反応槽５ａを配置した容器状部材８と、該容器状部材８の試料を注入する側の面を覆うカバー部材１１と、反応槽５ａ内部の温度を試料の凝固点以下に保つ加熱冷却器７と、容器状部材８を加熱冷却器７を介して載置する載置用ブロック１２ａとを備える。ここで、分注する試料の体積は、凝固したときの試料の体積をＶ、反応槽５ａの体積をＶ_１、試料の液体から固体へ凝固したときの膨張率をａ（＝固体体積／液体体積）とすると、Ｖ_１≦Ｖ≦ａ・Ｖ_１である。凝固したときの体積ＶがＶ_１と等しくなるときは、凝固した試料の体積が反応槽５ａの体積Ｖ_１と等しくなるときである。凝固したときの体積Ｖがａ・Ｖ_１と等しくなるときは、融解した試料の体積が反応槽５ａの体積Ｖ_１と等しくなるときで
ある。

容器状部材８及びカバー部材１１は、１０〜５０μｍ程度の厚さのポリプロピレン等の化学反応に強い、可曉性を持つ樹脂等の材質から作られる。例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、石英等のガラス材料、シリコン等の半導体材料、金属等からなる。ここで金属は、例えば、熱伝導率の低いニクロム、ハステロイ、ニモニック、インコネル、ステンレス等が挙げられる。載置用ブロック１２ａは、加熱冷却器７を備えている。加熱冷却器７としては、ペルチェ素子やヒートパイプ等を熱電対等の温度検出素子を用いてフィードバックする構造が使用可能である。

図１（ｂ）は、第１の実施の形態に係る化学分析装置をカバー部材１１を外した状態で上から見た図である。化学分析装置の長さＬ１は、例えば１０〜３０ｍｍであり、反応槽５ａの直径ｄは１μｍ〜５ｍｍが好ましい。５ｍｍ以上の直径としても良いが、集積密度が低下し、マイクロリアクタとしての機能が薄くなる。加工技術が許せば、１μｍ以下の直径ｄも可能であるが、混合、反応、分析を行う上での操作性や分析感度の点から現実的ではない。従って、マイクロリアクタとしての集積密度、分析感度や製造の容易性を考慮すれば２０μｍ〜１ｍｍ程度にすれば良い。より好ましくは０．１〜１ｍｍ程度とすれば集積密度を高く保ち、かつ操作性も良い。

第１の実施の形態に係る化学分析装置によると、凝固している状態の試料にカバー部材１１で反応槽５ａを密閉するので、反応槽５ａ内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽５ａを封止することができる。

次に、第１の実施の形態に係る化学分析装置を用いて、分注を行う方法について説明する。

（イ）まず、図２（ａ）に示すように、加熱冷却器７を備えた載置用ブロック１２ａ上に容器状部材８を配置する。容器状部材８は、凹状の反応槽５ａを有する。このとき、加熱冷却器７は、試料の凝固点以下の温度に温度制御されている。分注装置９の分注針６から液体試料１０ｂを反応槽５ａに注入すると、液体試料１０ｂは凝固する。ここで、分注装置９は、その先端に注射針状の分注針６を有し、分注針６の内径は、例えば、約０．１ｍｍ、外径は約０．３ｍｍである。

反応槽５ａの直径が１μｍ程度であれば、走査型トンネル顕微鏡のプローブと同程度の微細構造のマイクロキャピラリーを用いれば良い。分注装置９は、容器状部材８の反応槽５ａに合わせ、分注針６を複数本有し、一度の分注で複数の反応槽５ａに試料を注入するような構造にしても構わない。

（ロ）液体試料１０ｂを反応槽５内に注入していくと、図２（ｂ）に示すように、試料は凝固し、固体試料１０ａとなる。薬液の注入速度は、凝固していく速度以下であることが必要である。注入速度と凝固速度が同じであると効率的に試料を注入できる。又、試料が凝固する際に結露する可能性があるので、雰囲気は乾燥していることが望ましい。従って、露点の低い窒素（Ｎ_２）ガス、水素（Ｈ_２）ガス、あるいはヘリウム（Ｈｅ）ガス等の希ガス中で行うのが好ましい。このとき、注入される試料の凝固したときの体積をＶ、反応槽５ａの体積をＶ_１、試料の液体から固体へ凝固したときの膨張率をａ（＝固体体積／液体体積）とすると、Ｖ_１≦Ｖ≦ａ・Ｖ_１となる体積の試料を注入する。従って、固体試料１０ａの上面は、反応槽５ａ上面と同じかそれ以上の高さとなる。

（ハ）次に、図２（ｃ）に示すように、固体試料１０ａの上部表面を覆うように、カバー部材１１を被せる。カバー部材１１は、固体試料１０ａの上面に沿って柔軟に形状を合わせることができる可曉性の物質である。このため、カバー部材１１と容器状部材８を接着することにより、反応槽５ａ内への空気の混入を防ぐことができる。特に、グローブボックスやリモートコントロール系を用いて、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガス、希ガス中等でカバー部材８を被せれば、反応槽５ａ内の空気の混入は防げる。容器状部材８とカバー部材１１の接着方法としては、接着剤を用いる他、熱、超音波振動などを用いても良い。

（ニ）次に、図２（ｄ）に示すように、加熱冷却器７により、温度を試料の融点以上沸点以下に加熱し、試料を融解させ、液体試料１０ｂに戻す。このとき、液体試料１０ｂの体積は縮小されるが、カバー部材１１及び容器状部材８は可曉性を持ち、試料の体積に合わせてその形を変えることができるため、封止された反応槽５内ａは空気の混入は無い。

（ホ）その後、液体試料１０ｂの分析を行う。例えば、液体試料１０ｂを核酸（ＤＮＡ）であるとして、核酸増幅を行う場合は、液体試料１０ｂを加熱し、９５℃前後でＤＮＡを解離させ、５５℃前後でアニーリングさせ、約７０℃前後で複製を行い、増幅させる。

（へ）分析終了後は、液体試料１０ｂの入った容器状部材８を載置用ブロック１２ａから取り外す。その後、試料に直接触れている容器状部材８やカバー部材１１のみを廃棄し、載置用ブロック１２ａや加熱冷却器７等を、繰り返し使用してもよい。

第１の実施の形態に係る化学分析装置によると、凝固している状態の試料にカバー部材１１で反応槽５ａを密閉するので、反応槽５ａ内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽５ａを封止することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る化学分析装置は、図３に示すように、試料１０を注入するための反応槽５ｂ、５ｃを配置した載置用ブロック１２ｂと、気体出入り用孔２５を備え、反応槽５ｂ、５ｃの試料１０を注入する面を密閉する密閉蓋２１ａと、該密閉蓋２１ａに備えられた試料１０の状態を検出するセンサ２４と、密閉蓋２１ａを貫通し、反応槽５ｂ、５ｃに試料１０を注入する注射針２０を備える。

載置用ブロック１２ｂは、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、石英、シリコン、金属等からなる。ここで金属は、例えば、熱伝導率の低いニクロム、ハステロイ、ニモニック、インコネル、ステンレス等が挙げられる。載置用ブロック１２ｂは、反応槽５ｂ、５ｃを備えている。密閉蓋２１ａは、反応槽５ｂ、５ｃを密閉し、注射針２０と気体出入り用孔２５を備える。

注射針２０は、図４に示すように、試料１０を注入する複数のコネクタ２７ａ、２７ｃと、コネクタ２７ａ、２７ｃと反応槽の間の試料１０の流れを導通／遮断する複数のバルブ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを備える。又、第１バルブ２６ａによって導通／遮断される第１コネクタ２７ａから第１バルブ２６ａまでの試料１０の流路を第１流路２８ａ、第２バルブ２６ｂによって導通／遮断される第２バルブ２６ｂから反応槽に続く試料１０の流路を第２流路２８ｂ、第３バルブ２６ｃによって導通／遮断される第２コネクタ２７ｃから第３バルブ２６ｃまでの試料１０の流路を第３流路２８ｃとする。

第１バルブ２６ａ、第２バルブ２６ｂ、第３バルブ２６ｃは、注射針２０内部の試料１０の流れを導通／遮断する。このバルブの構造としては、例えば、注射針２０内部に片梁構造の受動的な弁を設けて、試料１０の流れを制御してもよい。あるいは、形状記憶合金や圧電素子を用いて、注射針２０の内径を変化させることにより、試料１０の流れを制御してもよい。更に、電磁石（ソレノイド）の力で開閉を行う電磁弁を用いてもよい。

気体出入り用孔２５は、必要時に孔を閉じ、反応槽５ｂ、５ｃを密閉構造にする。気体出入り用孔２５の構造としては、例えば、任意のタイミングで電気的あるいは磁気的に駆動するシャッタを用いてもよい。あるいは、気体出入り用孔２５を高分子吸収体で構成し、試料１０がこの高分子吸収体に染み込むことにより気体出入り用孔２５が塞がる仕組みにしてもよい。更に、図５に示すように、受動的な栓２９を用いてもよい。図５（ａ）は、気体出入り用孔２５を台形の形状に構成し、気体出入り用孔２５の内部に栓２９を配置した密閉蓋２１ａの断面図である。試料１０が反応槽内部に満たされ、密閉蓋２１ａの高さにまで到達すると、栓２９が試料１０によって押し上げられる。栓２９が気体出入り用孔２５の内壁に密着することにより、反応槽を密閉することができる。この場合、栓２９の材質は、試料１０より比重が小さなものであればよい。又、図５（ｂ）は、栓２９を反応槽側から見た図であり、栓２９が反応槽内部に落ちないように、気体出入り用孔２５の下部には、十字型のストッパーが密閉蓋２１ａと続く形で備えつけられている。このストッパーは、栓２９を反応槽内部に落とさない形状であれば十字型に限らないことは勿論である。

センサ２４は、反応槽５ｂ、５ｃ内部の試料の高さ、温度、ＰＨ値等の状態を計測する。図３では、センサ２４は、密閉蓋２１ａの上部に設置されているが、密閉蓋２１ａ内部の気体出入り用孔２５等に設置されても構わない。反応槽５ｂ、５ｃ内部の試料１０が密閉蓋２１ａの高さまで到達しているか否かを自動検知するには、密閉蓋２１ａに電極を設置しておき、この電極間の電気抵抗値を監視すればよい。試料１０が密閉蓋２１ａの高さまで到達した瞬間に、電気抵抗値は減少する。又、反応槽５ｂ、５ｃ内部の試料１０の温度を計測するには、熱電対、測温抵抗体等を用いればよい。又、ＰＨ値は、ガラス電極法を用いて計測すればよい。

第２の実施の形態に係る化学分析装置によると、反応槽５ｂ、５ｃ内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽５ｂ、５ｃを封止することができる。又、分析後の試料１０を容易に抜き出すことができる。

次に、第２の実施の形態に係る化学分析装置を用いて、分注を行う方法について、図６を用いて説明する。以下の説明において、図３に示した化学分析装置を具体例として説明している箇所があるが、図３に示す注射針２０はすべて、図４に詳細に示した構造を有しているとする。

（イ）まず、ステップＳ１０１において、バルブを開状態にする。このとき、図３の左側の反応槽Ａｂのように、第１バルブ２６ａ及び第２バルブ２６ｂを開け、第３バルブ２６ｃを閉めると、第１コネクタ２７ａから反応槽５ｂへつながる試料１０の流路が形成される。右側の反応槽５ｃのように、第１バルブ２６ａを閉め、第２バルブ２６ｂ及び第３バルブ２６ｃを開けると、第２コネクタ２８ｃから反応槽５ｃへつながる試料１０の流路が形成される。又、気体出入り用孔２５を開状態にしておく。これにより、試料１０が反応槽５ｂ、５ｃに注がれたときに、反応槽５ｂ、５ｃ内部の気体が、気体出入り用孔２５を通じて、反応槽５ｂ、５ｃの外部へ逃れることができる。

（ロ）次に、ステップＳ１０２において、分注したい試料をコネクタへ供給する。例えば、図３の左側の反応槽５ｂでは、試料１０を第１コネクタ２７ａに供給する。このように１種類の試料を供給してもよいし、図４に示す第１バルブ２６ａ、第２バルブ２６ｂ、第３バルブ２６ｃすべてを開状態にし、第１コネクタ２７ａ及び第２コネクタ２７ｃ両方に試料を供給し、多入力１出力の流路を結合して複数種類の試料１０を供給してもよい。

図６においては、バルブ及び気体出入り用孔２５を開状態にした後、試料をコネクタへ供給すると説明したが、試料をコネクタへ供給した後、バルブ及び気体出入り用孔２５を開状態にしても構わない。

（ハ）次に、ステップＳ１０３において、試料を反応槽へ供給する。例えば、図３の左側の反応槽５ｂでは、試料１０を第１コネクタ２７ａから反応槽５ｂへ供給する。このとき、反応槽５ｂの試料１０の状態は、密閉蓋２１ａに設置されたセンサ２４で常に監視されている。

（ニ）ステップＳ１０４において、センサ２４が、試料１０が密閉蓋２１ａの高さまで到達したかどうか検出する。検出した場合、ステップＳ１０５に進み、気体出入り用孔２５を閉状態にする。そして、図３においては、少なくとも第２バルブ２６ｂを閉状態にし、試料１０の流路を遮断する。検出しない場合は、ステップＳ１０３へ戻り、試料を反応槽へ供給し続ける。

（ホ）次に、ステップＳ１０６において、試料１０の分析を行う。例えば、試料１０を核酸（ＤＮＡ）であるとして、核酸増幅を行う場合は、試料１０を加熱し、９５℃前後でＤＮＡを解離させ、５５℃前後でアニーリングさせ、約７０℃前後で複製を行い、増幅させる。

（へ）分析が終了した後、ステップＳ１０７において、バルブを開状態にする。必要があれば、気体出入り用孔２５も開状態にする。例えば、図３の左側の反応槽５ｂでは、第１バルブ２６ａ及び第２バルブ２６ｂを開状態にする。

（ト）次に、ステップＳ１０８において、試料１０をコネクタへ抜き出す。例えば、図３の左側の反応槽５ｂでは、試料１０を第１コネクタ２７ａへ抜き出す。試料１０を抜き出すコネクタは、試料を供給したコネクタでなくても構わない。例えば、図３の左側の反応槽５ｂの試料１０を第１コネクタ２７ａから供給し、第２コネクタ２７ｃへ抜き出しても構わない。この場合、第２バルブ２６ｂ及び第３バルブ２６ｃを開状態にしておく。

ここで、第２の実施の形態に係る分注方法において、注射針２０内部の試料１０を反応槽５ｂ、５ｃ内部へ送り出す力について説明する。反応槽５ｂ、５ｃに分注可能な注射針２０、例えば、外径０．２ｍｍ、内径０．１ｍｍの注射針２０を考えると、試料１０に加わる重力よりも、注射針２０内部側面の表面張力の影響が大きいので、試料１０をコネクタへ供給しただけでは、試料１０は注射針２０の内部を流れ落ちない。従って、注射針２０内部の試料１０に対して、送出力を加える必要がある。この方法として、例えば、注射針２０の内径よりも若干小さな直径の棒で、直接注射針２０内部の試料を送り出してもよい。又、コネクタの上部に、ポンプ（図示せず）、チューブ（図示せず）等を連結して、コネクタに正圧を加えることにより、試料の送出力を発生させてもよい。更に、気体出入
り用孔２５が開状態の時に、気体出入り用孔２５の上部にポンプ、チューブ等を連結して、気体出入り用孔２５に負圧を加えることにより、試料の送出力を発生させてもよい。あるいは、注射針２０がぜん動運動をすることにより、注射針２０内部の溶液を送り出してもよい。

又、逆に、反応槽５ｂ、５ｃの内部に存在する試料を第１コネクタ２７ａへ抜き出す場合には、第１バルブ２６ａ、第２バルブ２６ｂを開状態、かつ第３バルブ２６ｃを閉状態にして、第１コネクタ２７ａの上部に、ポンプ、チューブ等を連結して、第１コネクタ２７ａに負圧を加えることにより、試料の送出力を発生させればよい。あるいは、気体出入り用孔２５が開状態の時に、気体出入り用孔２５の上部にポンプ、チューブ等を連結して、気体出入り用孔２５に正圧を加えることにより、試料の送出力を発生させてもよい。更に、注射針２０がぜん動運動をすることにより、注射針２０内部の試料を送り出してもよい。

第２の実施の形態に係る化学分析装置において、第１流路２８ａが、第２流路２８ｂと第３流路２８ｃに分岐した構造にしているが、第３流路２８ｃを省いて流路が分岐しない構造にしても構わないし、流路の分岐数を増やし、複数の流路を持つ構造にしても構わないことは勿論である。

又、第２の実施の形態に係る化学分析装置は、注射針２０が密閉蓋２１ａに固定されていると記述したが、注射針２０は取り外し可能であり、試料１０の注入を行う前に密閉蓋２１ａに差し込んでも構わない。この場合、注射針２０を取り外すのは、試料１０の分析が終了し、試料１０を抜き取った後である。注射針２０を取り外し可能にすることにより、注射針２０の交換や洗浄が容易にできる。

第２の実施の形態に係る分注方法によると、反応槽５ｂ、５ｃ内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽５ｂ、５ｃを封止することができる。又、分析後の試料１０を容易に抜き出すことができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る化学分析装置は、図７及び図８に示すように、試料の分析を行う複数の反応槽５ｄと、複数の反応槽５ｄを配置するウェル３１を有する載置用ブロック１２ｃと、複数の反応槽５ｄのそれぞれに試料１０を注入する面を密閉する複数の密閉蓋２１ｂとを備える。載置用ブロック１２ｃは、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、石英、シリコン、金属等からなる。ここで金属は、例えば、熱伝導率の低いニクロム、ハステロイ、ニモニック、インコネル、ステンレス等が挙げられる。密閉蓋２１ｂは、試料の入った反応槽５ｄを空気の混入を防ぐように密閉する蓋である。

図９は、反応槽５ｄ及び密閉蓋２１ｂの構造について、その詳細を示した断面図である。第３の実施の形態に係る化学分析装置は、第１の接着用部材３８と第２の接着用部材３７で、周囲を挟み込まれた容器状部材８からなり、試料１０を注入するための反応槽５ｄと、反応槽５ｄを配置するためのウェルを有する載置用ブロック１２ｃと、第２の接着用部材３７と接する第３の接着用部材３６と、第３の接着用部材３６に対向する第４の接着用部材３５で、周囲を挟み込まれたカバー部材１１からなる反応槽５ｄの試料１０を注入する面を密閉する密閉蓋２１ｂとを備える。第３の接着用部材３６は、反応槽５ｄ内側の角を取り、空気溜まりの出来ない形状とする。容器状部材８とカバー部材１１は、第１の実施の形態に係る化学分析装置と同様に、１０〜５０μｍ程度の厚さのポリプロピレン等の化学反応に強い、可曉性を持つ樹脂等の材質から作られる。容器状部材８及びカバー部材１１は、接着することが比較的困難な材質である。これらを接着するためには、コロナ処理、酸処理、サンドブラスト処理、プライマー処理等の接着に適した表面を得るための化学的又は物理的な処理を行わなければならない。よって、容器状部材８及びカバー部材１１の周囲を挟み込んでいる接着用部材３５、３６、３７、３８を接着することにより、容器状部材８とカバー部材１１を接着する。接着用部材３５、３６、３７、３８の材質は、接着することが比較的容易な金属、ガラス、テフロン（登録商標）・ポリプロピレン以外の樹脂等である。又、任意の部材の表面に、金属や樹脂の薄膜を形成してものを接着用部材３５、３６、３７、３８として用いてもよい。薄膜の形成法としては、スパッタ、蒸着、ディッピングなど母材に応じて適当な方法を用いればよい。

図９では、第３の接着用部材３６と第２の接着用部材３７を接着剤３９で結合することにより、反応槽５ｄ内部を密閉蓋２１ｂによって密閉する。反応槽５ｄに密閉蓋２１ｂを嵌める際、カバー部材１１の下面と反応槽５ｄ内の試料が表面張力により密着し、反応槽５ｄ内部の空気を排除することができる。反応槽５ｄ内部の試料１０が少ない場合は、可曉性を持つカバー部材１１が下方に下がるため空気を排除することができ、試料１０が多い場合は、余分な試料１０を反応槽５ｄの外部に排除するため空気を排除することができる。又、接着剤３９の代わりに、第３の接着用部材３６と第２の接着用部材３７の接着面をヒータにて加熱し、第３の接着用部材３６と第２の接着用部材３７を溶着し、結合することにより、反応槽５ｄを密閉蓋２１ｂで密閉しても良い。更に、図１０に示すように、反応槽５ｄに密閉蓋２１ｂを嵌める際、第３の接着用部材３６に凸部、第２の接着用部材３７に凹部を設け、これらを嵌め合うように反応槽５ｄを密閉してもよい。

又、図１１に示すように、複数の反応槽５ｄがそれぞれ遮断用部材４０を備え、反応槽５ｄに密閉蓋２１ｂを嵌め合う際に、反応槽５ｄの外部に排除された余分な試料１０を受けるようにしてもよい。遮断用部材４０は、隣接する反応槽５ｄとの試料１０の仕切りとしても機能する。

第３の実施の形態に係る化学分析装置によると、反応槽５ｄ内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽５ｄを封止することができる。又、接着することが困難な材質の反応槽５ｄ及び密閉蓋２１ｂであっても、接着用部材３５、３６、３７、３８により容易に接着することができる。

次に、第３の実施の形態に係る化学分析装置を用いて、分注を行う方法について、図１２を用いて説明する。

（イ）まず、ステップＳ２０１において、反応槽５ｄ内に試料１０を分注装置により分注する。この分注装置は、第１の実施の形態に係る分注方法で説明した分注装置と同様のもので構わない。

（ロ）次に、ステップＳ２０２において、反応槽５ｄに密閉蓋２１ｂを嵌める。そして、カバー部材１１の下部の周囲を挟み込む第３の接着用部材３６と容器状部材８の上部の周囲を挟み込む第２の接着用部材３７を結合する。この結合方法としては、第３の接着用部材３６と第２の接着用部材３７を接着剤３９を用いて結合する。あるいは、第３の接着用部材３６に凸部、第２の接着用部材３７に凹部を設け、これらを嵌め合うように結合してもよい。これにより、反応槽５ｄと密閉蓋２１ｂが密閉される。

（ハ）次に、ステップＳ２０３において、密閉蓋２１ｂで密閉された反応槽５ｄを載置用ブロック１２ｃのウェル３１に配置する。

（ニ）次に、ステップＳ２０４において、試料１０の分析を行う。例えば、試料１０を核酸（ＤＮＡ）であるとして、核酸増幅を行う場合は、試料１０を加熱し、９５℃前後でＤＮＡを解離させ、５５℃前後でアニーリングさせ、約７０℃前後で複製を行い、増幅させる。

（ホ）分析終了後は、試料１０の入った容器状部材８を載置用ブロック１２ｃから取り外す。その後、試料１０に直接触れている容器状部材８やカバー部材１１のみを廃棄し、載置用ブロック１２ｃ等を繰り返し使用してもよい。

上記の分注方法では、反応槽５ｄ内に試料１０を分注した後に載置用ブロック１２ｃに設置したが、載置用ブロック１２ｃに反応槽５ｄを設置した後に試料１０を分注しても構わない。

第３の実施の形態に係る分注方法によると、反応槽５ｄ内に分注された試料が蒸発せず、かつ、気体を残さず反応槽５ｄを封止することができる。又、接着することが困難な材質の反応槽５ｄ及び密閉蓋２１ｂであっても、接着用部材３５、３６、３７、３８により容易に接着することができる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の第１の実施の形態において、載置用ブロック１２ａは加熱冷却器７を備えるが、第２及び第３の実施の形態にこの装置を適用しても構わない。即ち、第２及び第３の実施の形態において、載置用ブロック１２ｂ、１２ｃに加熱冷却器を複数備え、反応槽５ｂ、５ｃ、５ｄ毎に温度制御を行っても構わない。

又、本発明の第３の実施の形態に係る分注方法に、第１の実施の形態に係る分注方法を適用しても構わない。即ち、第３の実施の形態において、載置用ブロック１２ｃに加熱冷却器７を備え、試料１０を凝固しながら分注を行い、密閉蓋２１ｂで密閉した後、試料１０を融解をしても構わない。又、第３の実施の形態において説明した遮断用部材４０を、第１及び第２の実施の形態に係る化学分析装置に使用しても構わない。このように、第１〜第３の実施の形態に係る化学分析装置及び分注方法を組み合わせて使用しても構わないことは勿論である。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

（ａ）は、第１の実施に形態に係る化学分析装置の断面図である。（ｂ）は、第１の実施に形態に係る化学分析装置を上から見た図である。 第１の実施に形態に係る化学分析装置に試料を分注する方法である。 第２の実施の形態に係る化学分析装置の断面図である。 第２の実施の形態に係る化学分析装置の注射針の断面図である。 （ａ）は、第２の実施の形態に係る化学分析装置の密閉蓋の断面図である。（ｂ）は、栓を備えた密閉蓋を反応槽側から見た図である。 第２の実施の形態に係る分注方法のフローチャートである。 第３の実施の形態に係る化学分析装置の斜視図である。 第３の実施の形態に係る化学分析装置の断面図である。 第３の実施の形態に係る化学分析装置の詳細な断面図である。 第３の実施の形態に係る化学分析装置の別の詳細な断面図である。 第３の実施の形態に係る化学分析装置に遮断用部材を装着した斜視図である。 第３の実施の形態に係る分注方法のフローチャートである。 従来のμ−ＴＡＳの斜視図である。

符号の説明

５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 反応槽
６ 分注針
７ 加熱冷却器
８ 容器状部材
９ 分注装置
１０ 試料
１０ａ 固体試料
１０ｂ 液体試料
１１ カバー部材
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 載置用ブロック
２０ 注射針
２１ａ、２１ｂ 密閉蓋
２４ センサ
２５ 気体出入り用孔
２６ａ 第１バルブ
２６ｂ 第２バルブ
２６ｃ 第３バルブ
２７ コネクタ
２７ａ 第１コネクタ
２７ｃ 第２コネクタ
２８ａ 第１流路
２８ｂ 第２流路
２８ｃ 第３流路
２９ 栓
３１ ウェル
３５ 第４の接着用部材
３６ 第３の接着用部材
３７ 第２の接着用部材
３８ 第１の接着用部材
３９ 接着剤
４０ 遮断用部材

Claims (5)

1. 試料を注入するための反応槽が配置された載置用ブロックと、
   高分子吸収体で構成された気体出入り用孔が設けられた、前記反応槽を覆う密閉蓋と、
   前記密閉蓋を貫通し、前記反応槽に前記試料を注入するための注射針
   とを備え、
   前記反応槽に前記試料が充填された場合に、前記高分子吸収体に前記試料が染みこむことによって、前記気体出入り用孔が閉じることを特徴とする化学分析装置。
2. 試料を注入するための反応槽が配置された載置用ブロックと、
   内部に栓が配置された気体出入り用孔が設けられた、前記反応槽を覆う密閉蓋と、
   前記密閉蓋を貫通し、前記反応槽に前記試料を注入するための注射針
   とを備え、
   前記反応槽に前記試料が充填された場合に、前記試料によって押し上げられた前記栓が前記気体出入り用孔の内壁に密着し、前記気体出入り用孔を閉じることを特徴とする化学分析装置。
3. 前記注射針が、
   前記試料が注入される複数のコネクタと、
   該複数のコネクタと前記反応槽の間の前記試料の流れを導通／遮断する複数のバルブ
   とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の化学分析装置。
4. 試料を注入するための反応槽を、高分子吸収体で構成された気体出入り用孔が設けられた密閉蓋で覆うステップと、
   前記密閉蓋を貫通し、前記反応槽に前記試料を注入するための注射針を配置するステップと、
   前記反応槽を前記試料で充填し、前記高分子吸収体に前記試料を染みこませ、前記気体出入り用孔を閉じるステップ
   とを含むことを特徴とする分注方法。
5. 試料を注入するための反応槽を、内部に栓が配置された気体出入り用孔が設けられた密閉蓋で覆うステップと、
   前記密閉蓋を貫通し、前記反応槽に前記試料を注入するための注射針を配置するステップと、
   前記反応槽を前記試料で充填し、前記試料によって前記栓を押し上げて前記気体出入り用孔の内壁に密着させ、前記気体出入り用孔を閉じるステップ
   とを含むことを特徴とする分注方法。

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