(57)【要約】【課題】温調部を精度よく温度制御することができる、分析用具を提供する。【解決手段】流体が送液される流路３が内部に設けられた分析用具１であって、流路３の途中に設けられており、試料を加熱又は冷却することにより反応又は分析が行われる温調部７と、温調部７の平面視における周囲の少なくとも一部に設けられている、空隙部１２とを備える、分析用具１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が送液される流路が内部に設けられた分析用具であって、
前記流路の途中に設けられており、試料を加熱又は冷却することにより反応又は分析が行われる温調部と、前記温調部の平面視における周囲の少なくとも一部に設けられている空隙部とを備える、分析用具。
【請求項２】
前記空隙部が、前記温調部の延びる方向と直交する方向の両側に設けられている、第１の空隙部分及び第２の空隙部分を有する、請求項１に記載の分析用具。
【請求項３】
前記第１の空隙部分及び前記第２の空隙部分が、それぞれ、前記温調部と直交する方向から視たときに、少なくとも前記温調部が設けられている領域と重なるように設けられている、請求項１又は２に記載の分析用具。
【請求項４】
前記温調部の延びる方向に沿う前記温調部の長さが、０．５ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分析用具。
【請求項５】
前記温調部の容量が、１μＬ以上、５μＬ以下の範囲である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析用具。
【請求項６】
凹部を有する基板と、
前記基板上に設けられており、前記基板の凹部を閉成しているカバー部材と、
を備え、
前記基板の凹部が前記カバー部材によって閉成されることにより、前記温調部が構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分析用具。
【請求項７】
前記基板の厚みが、０．５ｍｍ以上である、請求項６に記載の分析用具。
【請求項８】
前記基板が、対向している第１の主面及び第２の主面を有し、前記第１の主面から前記第２の主面を貫くように前記空隙部が設けられている、請求項６又は７に記載の分析用具。
【請求項９】
前記基板が樹脂成形体により構成されている、請求項６〜８のいずれか１項に記載の分析用具。
【請求項１０】
蛍光分析に用いられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の分析用具。
【請求項１１】
吸光度分析に用いられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の分析用具。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の分析用具と、
温度調節部材と、
を備え、
前記温調部及び前記空隙部が、平面視において、前記温度調節部材が設けられている領域内に配置されている、分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析用具及び該分析用具を用いた分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体が送液される流路が内部に設けられた分析用具が種々提案されている。この種の分析用具は、核酸や酵素などの生体物質の分析や無機イオンの分析等に用いられている。このような生化学的分析としては、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）法による分析や、ラテックス凝集反応によるヘモグロビンＡ１ｃなどの成分濃度の測定等が挙げられる。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、核酸の精製及び増幅に用いられるマイクロチップが開示されている。特許文献１のマイクロチップには、核酸を精製するための精製ウェルと、精製された核酸を増幅するための核酸増幅ウェルが設けられている。また、核酸増幅ウェルの位置に合わせて加熱コイルが設けられている。この加熱コイルにより、精製ウェルで精製された核酸が加熱され、それによって核酸を増幅させている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、微細流路の途中に温度調節領域が設けられた分析装置が開示されている。温度調節領域においては、チップの厚さＴが面方向の幅Ｗの１／２以下である旨が記載されている。特許文献２では、このような微細流路の温度調節領域のみを選択的かつ均一に加熱又は冷却できる旨が記載されている。従って、温度調節領域においては、ＰＣＲ等の測定対象の生体物質と試薬との反応が行なわれる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６１０３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２１９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の分析装置では、試料を加熱又は冷却することにより反応や分析が行われる温調部において、精度よく温度制御できない場合があった。そのため、ＰＣＲなどの反応や、成分濃度の分析などを精度よく行なえない場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、温調部を精度よく温度制御することができる、分析用具及び該分析用具を用いた分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る分析用具は、流体が送液される流路が内部に設けられた分析用具であって、前記流路の途中に設けられており、試料を加熱又は冷却することにより反応又は分析が行われる温調部と、前記温調部の平面視における周囲の少なくとも一部に設けられている、空隙部とを備える。
【０００９】
本発明に係る分析用具のある特定の局面では、前記空隙部が、前記温調部の延びる方向と直交する方向の両側に設けられている、第１の空隙部分及び第２の空隙部分を有する。
【００１０】
本発明に係る分析用具の他の特定の局面では、前記第１の空隙部分及び前記第２の空隙部分が、それぞれ、前記温調部と直交する方向から視たときに、少なくとも前記温調部が設けられている領域と重なるように設けられている。
【００１１】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、前記温調部の延びる方向に沿う前記温調部の長さが、０．５ｍｍ以下である。
【００１２】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、前記温調部の容量が、１μＬ以上、５μＬ以下の範囲にある。
【００１３】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、凹部を有する基板と、前記基板上に設けられており、前記基板の凹部を閉成しているカバー部材と、を備え、前記基板の凹部が前記カバー部材によって閉成されることにより、前記温調部が構成されている。好ましくは、前記基板の厚みが、０．５ｍｍ以上である。
【００１４】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、前記基板が、対向している第１の主面及び第２の主面を有し、前記第１の主面から前記第２の主面を貫くように前記空隙部が設けられている。
【００１５】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、前記基板が樹脂成形体により構成されている。
【００１６】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、蛍光分析に用いられる。
【００１７】
本発明に係る分析用具のさらに他の特定の局面では、吸光度分析に用いられる。
【００１８】
本発明に係る分析装置は、本発明に従って構成される分析用具と、温度調節部材と、を備え、前記温調部及び前記空隙部が、平面視において、前記温度調節部材が設けられている領域内に配置されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、温調部を精度よく温度制御することができる、分析用具及び該分析用具を用いた分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る分析用具の要部を示す模式的平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う部分の模式的断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る分析用具の要部を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る分析装置の要部を示す模式的断面図である。
【図５】実施例１のサイクル数と吸光度（シグナル値）の関係を示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１の温調セルにおける温度推移のデータを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２２】
［分析用具］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る分析用具の要部の構造を示す模式的平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う部分の模式的断面図である。
【００２３】
図１に示すように、分析用具１は、板状のチップ本体２を有する。このチップ本体２内に、流体が送液される流路３が設けられている。なお、図１においては、チップ本体２内に設けられる流路３を破線で示している。
【００２４】
流路３は、流入口４及び流出口５を有する。主流路６は、流入口４と流出口５とを結んでいる。主流路６に、温調部を構成している複数の分岐流路７の流入端が接続されている。分岐流路７の流入端とは反対側の端部に、断面積がより小さい流路抵抗部８が連ねられている。流路抵抗部８の下流端が、出口側流路９に接続されている。出口側流路９は、流入もしくは流出口１０，１１に接続されている。
【００２５】
流入口４，流出口５，流入もしくは流出口１０，１１には、図示しないバルブが接続されている。これらのバルブを閉じた状態とすることにより、流路３内を封止することができる。
【００２６】
複数の分岐流路７は、それぞれ、温調部を構成している。すなわち、複数の分岐流路７は、それぞれ、試料を加熱又は冷却することにより、反応又は分析が行われる温調部を構成している。より具体的に、温調部は、温調セルである。
【００２７】
この温調部の長さは、特に限定されないが、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。温調部の長さは、分岐流路７の延びる方向に沿う、温調セルの長さである。また、温調部の容積は、特に限定されないが、１μＬ以上、５μＬ以下であることが好ましい。この場合、微量の試料により反応又は分析を行うことができ、経済的観点からも望ましい。
【００２８】
図１に示すように、平面視において、分岐流路７の周囲には空隙部１２が設けられている。より具体的に、本実施形態では、分岐流路７が延びる方向と直交する方向の両側に第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂが設けられている。第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂは、中央の分岐流路７を軸として線対称となるように設けられている。また、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂは、それぞれ、分岐流路７の延びる方向と直交する方向から視たときに分岐流路７が設けられている領域と重なるように設けられている。
【００２９】
温調部と空隙部との距離は、特に限定されないが、３ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。温調部と空隙部との距離を短くすることにより、温調部内をより一層精度よく温度制御することができる。温調部と空隙部との距離の下限値は、特に限定されないが、例えば、０．０５ｍｍ以上である。なお、温調部と空隙部との距離とは、温調部と空隙部との間の最短の長さをいう。
【００３０】
図２に示すように、チップ本体２は、板状の基板１３と、カバー部材１４とを有する。基板１３は、対向し合う第１の主面１３ａ及び第２の主面１３ｂを有する。基板１３の第１の主面１３ａ側には、複数の凹部１３ｃが設けられている。複数の凹部１３ｃは、第１の主面１３ａ側に開口するように設けられている。
【００３１】
基板１３は、合成樹脂の成形体からなることが好ましい。より好ましくは、合成樹脂の射出成形体からなることが望ましい。もっとも、基板１３は、複数枚の合成樹脂のシートを積層することにより形成されていてもよい。また、基板１３は、ベースシートと、ベースシート上に設けられた貫通孔を有する基材本体とにより構成されていてもよい。
【００３２】
合成樹脂としては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂であることが好ましい。なかでも、合成樹脂としては、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、シクロオレフィンポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、又はアモルファスポリオレフィンであることがより好ましい。これらは、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
【００３３】
基板１３の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上である。この場合、温調部である分岐流路７内をより一層精度よく温度制御することができる。
【００３４】
基板１３の第１の主面１３ａ上には、カバー部材１４が設けられている。カバー部材１４は、基板１３の複数の凹部１３ｃを閉成するように設けられている。カバー部材１４が、基板１３の複数の凹部１３ｃを閉成することにより、複数の分岐流路７が構成されている。
【００３５】
また、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂは、基板１３の第１の主面１３ａから第２の主面１３ｂに貫通するように設けられている。もっとも、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂの第１の主面１３ａ側の開口は、カバー部材１４により閉成されている。
【００３６】
カバー部材１４は、本実施形態では、封止テープである。もっとも、カバー部材１４は、合成樹脂フィルムなどの可撓性フィルムや、エラストマーなどの弾性部材を基板１３に貼り合わせたものでもよい。また、本発明において、基板１３とカバー部材１４とは、一体的に構成されていてもよい。
【００３７】
カバー部材１４は、対向している第１の主面１４ａ及び第２の主面１４ｂを有する。第２の主面１４ｂは、カバー部材１４の基板１３側の主面である。第１の主面１４ａは、カバー部材１４の基板１３とは反対側の主面である。この第１の主面１４ａ上に、後述する温度調節部材３２が配置される。温度調節部材３２により、温調部である分岐流路７を加熱又は冷却することができる。
【００３８】
本実施形態では、平面視において、温調部である分岐流路７の周囲に空隙部１２が設けられている。そのため、空隙部１２により外部からの冷却を遮断することができる。それによって、複数の温調部間での温度バラツキを生じ難くすることができ、精度よく温度制御することができる。そのため、例えば、複数の温調部内でＰＣＲを行なった場合に、温調部間の反応のバラツキが少なく、反応を精度よく行うことでき、成分濃度などを精度よく測定することができる。また、温調部内でヘモグロビンＡ１ｃ等のラテックス凝集反応を行なった場合にも、成分濃度を精度よく測定することができる。従って、分析用具１は、蛍光分析や吸光度分析に好適に用いることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、分岐流路７が延びる方向と直交する方向の両側に第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂが設けられている。そのため、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂによって外部からの冷却をより一層確実に遮断することができ、温調部内をより一層精度よく温度制御することができる。
【００４０】
また、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂは、分岐流路７の延びる方向と直交する方向から視たときに分岐流路７が設けられている領域と重なるように設けられている。そのため、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂにより外部からの冷却をより一層確実に遮断することができ、温調部内をより一層精度よく温度制御することができる。
【００４１】
もっとも、本発明においては、分岐流路７が延びる方向と直交する方向の片側にのみ空隙部１２が設けられていてもよい。温調部である分岐流路７の周囲の少なくとも一部に空隙部１２が設けられていればよい。その場合においても、空隙部１２によって外部からの冷却を遮断することができ、温調部内を精度よく温度制御することができる。なお、温調部内をより精度よく温度制御する観点からは、分岐流路７が延びる方向と直交する方向の両側に空隙部１２が設けられていることが好ましい。
【００４２】
本発明において、チップ本体２内に設けられる流路３は、マイクロ流路であってもよい。流路３は、マイクロ流路よりも断面積の大きな流路であってもよい。もっとも、マイクロ流路であることが好ましい。それによって、微量の試料により、様々な検査を行うことができる。
【００４３】
ところで、マイクロ流路とは、流体の搬送に際し、マイクロ効果が生じるような微細な流路をいう。このようなマイクロ流路では、流体は、表面張力の影響を強く受け、通常の大寸法の流路を流れる流体とは異なる挙動を示す。
【００４４】
マイクロ流路の横断面形状及び大きさは、上記のマイクロ効果が生じる流路であれば特に限定はされない。例えば、マイクロ流路に流体を流す際、ポンプや重力を用いる場合には、流路抵抗をより一層低下させる観点から、マイクロ流路の横断面形状がおおむね長方形（正方形を含む）の場合には、小さい方の辺の寸法で、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。また、マイクロ流体デバイスをより一層小型化する観点より、５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。
【００４５】
また、マイクロ流路の横断面形状がおおむね円形の場合には、直径（楕円の場合には、短径）が、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。マイクロ流体デバイスをより一層小型化する観点からは、直径（楕円の場合には、短径）が、５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。
【００４６】
一方、例えば、マイクロ流路に流体を流す際、毛細管現象をより一層有効に活用するときに、マイクロ流路の横断面形状がおおむね長方形（正方形を含む）の場合には、小さい方の辺の寸法で、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、小さい方の辺の寸法で、２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。
【００４７】
また、本発明において、例えば、流路３を送液される液体は、分析用具１の内部又は外部に設けられた送液手段により送液することができる。送液手段としては、特に限定されず、例えば、マイクロポンプが挙げられる。具体的には、マイクロポンプを用いて、主流路６に液体や空気、又は所定のガスを送り込むことにより、複数の分岐流路７側へ液体を送液する手段が挙げられる。この場合、マイクロポンプは、分析用具１の内部に設けられていてもよいし、分析用具１の外部に設けられていてもよい。
【００４８】
また、他の送液手段としては、主流路６より上流側に連結された空間に配置されたガス発生部材が挙げられる。ガス発生部材とは、光や熱等の外力によりガスを発生する部材である。ガス発生部材に所定のタイミングで外力を加えることによりガスを発生させ、主流路６にガスを送り込むことができる。それによって、主流路６から複数の分岐流路７側へ液体を送液することができる。ガス発生部材としては、例えば、ガス発生テープが挙げられる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る分析用具の要部を示す模式的断面図である。図３に示すように、分析用具２１では、複数の分岐流路７が設けられておらず、単一の分岐流路７が設けられている。そして、平面視における分岐流路７の周囲には、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂが設けられている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
第２の実施形態のように、単一の分岐流路７のみが設けられていてもよく、必ずしも複数の分岐流路７が設けられていなくてもよい。その場合においても、温調部となる分岐流路７の周囲に空隙部１２を設けることで、外部からの冷却を遮断することができる。そのため、温調部内での温度バラツキを生じ難くすることができ、精度よく温度制御することができる。
【００５１】
［分析装置］
図４は、本発明の一実施形態に係る分析装置の要部を示す模式的断面図である。図４に示すように、分析装置３１は、上述した分析用具１と、温度調節部材３２とを備える。温度調節部材３２は、分析用具１のカバー部材１４における第１の主面１４ａ上に設けられている。温度調節部材３２としては、例えば、銅箔などの金属板が挙げられる。この金属板をヒータやペルチェ素子などにより加熱又は冷却することにより、温調部である分岐流路７内が加熱又は冷却される。
【００５２】
このような分析装置３１は、例えば、吸光度分析や蛍光分析に好適に用いることができる。なかでも、ＰＣＲや、ラテックス凝集反応を利用したヘモグロビンＡ１ｃ濃度の分析などにより好適に用いることができる。
【００５３】
具体的には、ＰＣＲ反応では、反応に必要な複数の試薬を混合し温調部となる各分岐流路７に送液する。その状態で、温度調節部材３２を用いて加熱及び冷却を繰り返し、ＰＣＲの反応を進める。この際、設定温度については特に限定されず、ＰＣＲに必要な高温状態と低温状態とを繰り返せばよい。次に、検出器を用いて各分岐流路７内において増幅された核酸などの濃度を光学的に検出する。
【００５４】
本実施形態の分析装置３１では、上述の分析用具１を備えているので、温調部となる各分岐流路７を精度よく温度制御することができ、各分岐流路７間の温度バラツキが生じ難い。従って、各分岐流路７において反応を精度よく行なうことができる。また、単一の分岐流路７が設けられている場合は、分岐流路７内で温度バラツキが生じ難い。従って、分岐流路７において反応を精度よく行うことができる。このように、分析装置３１は、加熱及び冷却が繰り返される反応又は分析に好適に用いることができる。なお、本発明においては、反応を別の場所で行い、分析のみを温調部となる分岐流路７内で行ってもよい。
【００５５】
また、本実施形態のように、温調部となる分岐流路７及び空隙部１２が、平面視において、温度調節部材３２が設けられている領域内に配置されていることが好ましい。この場合、複数の温調部間の温度バラツキをより一層生じ難くし、複数の温調部内をより一層精度よく温度制御することができる。
【００５６】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
実施例１では、以下のようにして図４に示す分析装置３１を作製した。
【００５８】
具体的には、基板１３を構成する材料として、シクロオレフィンポリマー（日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア」）を用い、これを射出成形することにより、第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂと分岐流路７となる凹部１３ｃを有する基板１３を作製した。また、カバー部材１４として、日本ゼオン社製、商品名「ゼオノアフィルムＺＦ１４−１８８（シクロオレフィンポリマー）」（フィルムの厚み０．１８８ｍｍ）を用い、基板１３の凹部１３ｃ側の表面に重ねて、熱融着し、マイクロチップ（分析用具１）を得た。なお、熱融着の条件は、基板１３側のプレス板温度を６０℃、樹脂フィルム（カバー部材１４）側のプレス温度を１９０℃、プレス圧を６０ｋｇ／ｃｍ２、プレス時間を１０秒とした。このようにして、カバー部材１４により基板１３の凹部１３ｃを閉成した。また、カバー部材１４の第１の主面１４ａ上に温度調節部材３２を配置した。温度調節部材３２としては、銅箔を用いこれをヒータで加熱及び冷却した。このようにして、分析装置３１を作製した。なお、分岐流路７は、図４の左側から温調セル１、温調セル２及び温調セル３とした。
【００５９】
作製した分析装置３１の各分岐流路７に、下記の表１に示す組成の混合試薬を送液した。次に、下記の表２に示す条件下でＰＣＲを行った。
【００６０】
【表１】
2020000227.tif 000003
【００６１】
【表２】
2020000227.tif 000004
【００６２】
温調セル１及び温調セル２におけるサイクル数と吸光度（シグナル値）の関係を図５に示した。
【００６３】
図５から明らかなように、実施例１においては、温調セル１及び温調セル２間でバラツキが少なく、精度よくＰＣＲが行われていることが確認できた。
【００６４】
（比較例１）
第１の空隙部分１２ａ及び第２の空隙部分１２ｂを設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして分析装置を作製した。また、実施例１と同様の条件でＰＣＲを行った。
【００６５】
図６は、実施例１及び比較例１の温調セルにおける温度推移のデータを示すグラフである。なお、図６は、温調セル１の温度推移の結果を示している。図６より、実施例１では、比較例１と比べて精度良く温度制御できていることがわかる。
【００６６】
従って、比較例１においては、温調セル１及び温調セル２間でバラツキが大きく、ＰＣＲを精度よく行うことができなかった。
【符号の説明】
【００６７】
１，２１…分析用具
２…チップ本体
３…流路
４…流入口
５…流出口
６…主流路
７…分岐流路
８…流路抵抗部
９…出口側流路
１０，１１…流入もしくは流出口
１２…空隙部
１２ａ…第１の空隙部分
１２ｂ…第２の空隙部分
１３…基板
１３ａ，１４ａ…第１の主面
１３ｂ，１４ｂ…第２の主面
１３ｃ…凹部
１４…カバー部材
３１…分析装置
３２…温度調節部材
【図１】
2020000227.tif 000005
【図２】
2020000227.tif 000006
【図３】
2020000227.tif 000007
【図４】
2020000227.tif 000008
【図５】
2020000227.tif 000009
【図６】
2020000227.tif 000010