JP4770568B2 - 反応・分析装置 - Google Patents
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あるいは、混合した物質をろ過あるいは遠心分離などして、目的の物質を分離抽出することもある。
流路で連結または連結可能に配置された2つ以上の室が形成され、これら流路および室の一部または全部を反応部として試料の生物・化学的な反応を行わせるカートリッジと、
このカートリッジを上から押圧して前記室にある溶液を移送するローラと、
光を放射する発光部と、
反射面が楕円球面となっていて、前記発光部を第1焦点に配置した楕円反射鏡と、
前記カートリッジの下部に設けられ、前記発光部および前記楕円反射鏡を、第2焦点が前記カートリッジ上となるように保持し、前記カートリッジの面に沿って2次元的に動き、加熱する室や流路を選択する可動ステージと、を備え、
前記可動ステージは、あらかじめ記憶された前記カートリッジの形状や加熱する室や流路の位置により、反応の進行に伴い自動的に制御されることを特徴とする。
本発明によれば、ペルチェのように外部から室や流路に接触固定する作用手段とは異なり、光が当たる所であれば加熱できるため、非接触の自由度がある。また、伝熱の場合、熱を下げるときに加熱部材の保熱で時定数が悪化するが、本発明は放射のため、この問題がない。
また、楕円反射鏡は楕円の長軸や短軸を調整することができるため、発光部・集光手段と加熱対象となるカートリッジの室・流路までの距離を任意に選択することができる。そのため、駆動システム側にも自由度ができ、ひいては駆動系の負荷軽減および簡略化を図ることができる。
さらに、集光により「点」での加熱が可能なため、カートリッジ等のマイクロ化にも対応することができる。
また、温度調整は、請求項10のように光の照射・非照射の繰り返しにより行ってもよい。これは化学反応のような恒温反応に適していると考えられる。加熱温度が大きい場合には照射時間を長くしたり、繰り返しの間隔を短くしたりする。加熱温度が小さい場合には照射時間を短くしたり、繰り返しの間隔を長くしたりする。
さらに、PCR等のような加熱サイクルを必要とする反応では、請求項11のように流路や室における試料の流速の調整により温度制御することとしてもよい。加熱温度が大きい場合には流速を小さくし、加熱温度が低い場合には流速を大きくする。
弾性体110の室と流路以外の平面状の接着領域119は、図1(c)に示すように、基板120の表面に接着される。これにより各室と流路は弾性体110と基板120で密閉され、溶液の外部漏れが防止できる構造となっている。
このように、ローラ130を動かすことによって、各部屋の液が混合し反応する。
図5(a)は光源300を第1焦点F1に配置した例である。一般に楕円には「一方の焦点から出た光は、楕円の表面で反射してもう一方の焦点に集まる」という性質があるため、光源300を第1焦点F1に配置することにより、光源300から放射された光を楕円反射鏡400の第2焦点F2に集めることができ、光を効率良く一点に集光することができる。
なお、図5(b)は光源300を楕円反射鏡400の外部に配置した例である。光源300は楕円反射鏡400の第1焦点F1を外部から照射する。第1焦点F1を通過した光は、図5(a)と同様に楕円反射鏡400の鏡面で反射されて第2焦点F2に集まるため、光源300を楕円反射鏡400に対しこのように設置することも可能である。
たとえば、反応の際に高温に保つ必要がある場合、すなわち反応部室の加熱温度が大きい場合には、光の強度を強めたり、照射時間を長くしたりする。一方反応部室の加熱温度が小さい場合には、光の強度を弱めたり、照射時間を短くしたりする。
また、PWM制御やPFM制御により照射・非照射の割合や周波数を調整する構成も考えられる。反応部室の加熱温度が大きい場合には、照射の割合を大きくしたり、周波数を高くしたりする。加熱温度が小さい場合には、照射の割合を小さくしたり、周波数を下げたりする。なお、発光強度や照射時間などの調整は、加熱する反応部室ごとや流路ごとに行うことができる。
角度の制御は、図9のように光源300と楕円反射鏡400の両方をともに変化させてもよいし、光源300は固定し楕円反射鏡400のみ角度を変化させる構成としてもよい。
なお、角度を変化させることにより焦点のピントが合わなくなる場合には、角度の制御とともに、カートリッジ上にピントが合うよう可動ステージ500を上下方向に調整するようにしてもよい。
110 弾性体
111、112、114 室
113、115 反応部室
116 廃液収容室
117、118、123 流路
119 接着領域
120 基板
121 注射針
122 注射器
130 ローラ
300 光源
400 楕円反射鏡
500 可動ステージ
601、602 バルブ
Claims (7)
- 所定の加熱工程を含み生物・化学系試料を取り扱う反応・分析装置において、
流路で連結または連結可能に配置された2つ以上の室が形成され、これら流路および室の一部または全部を反応部として試料の生物・化学的な反応を行わせるカートリッジと、
このカートリッジを上から押圧して前記室にある溶液を移送するローラと、
光を放射する発光部と、
反射面が楕円球面となっていて、前記発光部を第1焦点に配置した楕円反射鏡と、
前記カートリッジの下部に設けられ、前記発光部および前記楕円反射鏡を、第2焦点が前記カートリッジ上となるように保持し、前記カートリッジの面に沿って2次元的に動き、加熱する室や流路を選択する可動ステージと、を備え、
前記可動ステージは、あらかじめ記憶された前記カートリッジの形状や加熱する室や流路の位置により、反応の進行に伴い自動的に制御されることを特徴とする反応・分析装置。 - 前記駆動手段は、前記カートリッジに対する前記集光手段の角度を制御することを特徴とする請求項1に記載の反応・分析装置。
- 前記カートリッジは、生物・化学反応の内容に応じて光学フィルタを有することを特徴とする請求項1または2に記載の反応・分析装置。
- 前記発光部は、前記反応部の加熱温度に応じて光の強度あるいは照射時間を制御す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反応・分析装置。
- 前記発光部は、光の照射・非照射の繰り返しにより前記反応部の温度を制御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反応・分析装置。
- 前記カートリッジは、前記反応部における試料の移動速度を制御することによって前記反応部の温度を制御す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反応・分析装置。
- 前記発光部および集光手段の組み合わせを複数用い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反応・分析装置。
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